JP3973581B2 - フランジ外面突起付きｈ形鋼を用いた鋼コンクリート一体化地下壁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に地下壁に適用して好適なフランジ外面突起付きＨ形鋼を用いた鋼コンクリート合成壁体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、特に都市部などにおいては、用地確保が困難となっていることから、地下壁の壁厚みを薄くすることが土地有効利用の点で重要である。
地下壁の壁厚みを鉄筋コンクリート壁体、いわゆるＲＣ壁体よりも薄くすることができる壁体として、図４に示すＳＲＣ壁体が知られている。
【０００３】
図４は、従来のＳＲＣ壁体の要部を示す横断面図であり、従来のＳＲＣ壁体は、フランジ外面突起付きＨ形鋼２０１がフランジ外面を壁面と向かい合わせ、壁体長手方向に間隔を空けて複数立設されてなる鉄骨構造部と、フープ鉄筋２０４とコンクリートもしくは固化処理土とが一体化されてなる。また、構造部材としては、コンクリートとの付着力を増大せしめるため、フランジ外面に突起２０２を有するフランジ外面突起付きＨ形鋼２０１が用いられる（特許文献１）。
【０００４】
フープ鉄筋２０４としては、例えば異形鉄筋が用いられ、フープ鉄筋２０４は、構造部材とコンクリートとの一体性を維持するために壁体高さ方向に複数敷設されている。このフープ鉄筋２０４の主な役割は、ＳＲＣ壁体に外力として地震等による曲げ力が作用した際、フランジ外面の突起２０２とコンクリートとの接触面でのずれせん断によるせん断破壊の抑制と、フランジ外面側のコンクリートが剥離してしまうことに起因する壁体耐力の低下を防止することである。
【０００５】
また、ＳＲＣ構造壁体では、フープ鉄筋２０４とフランジ外面との間に隙間を少なくとも２５ｍｍ以上でかつ粗骨材の最大寸法の１．２５倍以上設けた方がよいとされており、一方、この隙間を規定通り設けないと、フランジ外面とフープ鉄筋２０４との間へのコンクリートの充填性が損なわれ、所定の壁体の性能が得られなくなる恐れがあるとされている。図４で、Ａ２０は壁厚みを示し、Ｂ２０はフランジ外側面から壁面までの間隔を示す。
【０００６】
ここで、ＳＲＣ壁体の代表的な構築方法について図５、図６を用いて説明しておく。図５、図６は、ＳＲＣ壁体の問題点を説明するための概略平面図で、図５では、二つのフランジ外面突起付きＨ形鋼２０１毎にフープ鉄筋２０４が敷設され、壁体構築時の構造ユニットが構成されていることが示されている。
また、図５において、２点鎖線はトレミー管非挿入箇所を示す。
【０００７】
壁体構築時の構造ユニットは、鉄骨鉄筋かごと称されるもので、普通、現地にて製作される。それに用いるフランジ外面突起付きＨ形鋼２０１の数は、使用する掘削機の掘削能力および作業クレーンの吊り能力に応じて決められる。
ＳＲＣ壁体を構築するに際しては、構造ユニットを必要数だけ製作し、構造ユニットを掘削機により掘削された地盤に順次挿入することを繰り返すことで、壁体長さに相当する鉄骨鉄筋構造を地盤内に構成する。その後、鉄骨鉄筋構造体に型枠を取り付け、型枠内にコンクリートの打設を行うことによってＳＲＣ壁体の地下壁を構築する。コンクリートの打設は、図６に示すように一般に地上部にコンクリートミキサー車３０１を配置し、コンクリートミキサー車３０１から供給されるコンクリートをコンクリート振り分け装置３０２の一端側に流し込み、コンクリート振り分け装置３０２の長手方向数カ所に垂下されたトレミー管２０６から流下させて行われる。図６で符号３０３の矢印は、コンクリートの流下方向を示し、符号３０３Ａ、３０３Ｂは、固化前コンクリートのレベルを示す。
【０００８】
【特許文献１】
実開昭63-198725 号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＳＲＣ壁体の構築時に、構造ユニットを構成する二つのフランジ外面突起付きＨ形鋼２０１の間にはトレミー管２０６が挿入できているが、構造ユニット同士が隣接している箇所には、トレミー管２０６がフープ鉄筋２０４と干渉して挿入できなくなっている。このため、従来のＳＲＣ壁体では、施工上の問題があったのである。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消することにあり、鉄筋とトレミー管の干渉を防止でき、壁体構築時の施工性に優れると共にフランジ外面側のコンクリートが剥離してしまうことに起因する壁体耐力の急激な低下を防止することができる壁体を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のとおりである。
１． 構造ユニットが壁体長手方向に繰り返されてなる鉄骨鉄筋構造体と、コンクリートもしくは固化処理土とが一体化されてなる鋼コンクリート一体化地下壁であって、各構造ユニットは、フランジ外面を壁面と向かい合わせ、壁体長手方向に間隔を空けて立設された二以上のフランジ外面突起付きＨ形鋼と、構造ユニットの壁体長手方向一端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジの一方の側面を超える位置から壁体長手方向他端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジの他方の側面を超える位置にまで横に延在し、かつ各構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジ外面から所定間隔だけ隔てられて敷設されてなる横鉄筋と、該横鉄筋に繋げて壁体内側に屈曲され、壁体厚み方向に挿入される挿入鉄筋とを有し、前記挿入鉄筋はフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジ側面と向かい合う位置を超えてウェブ面高さ方向端部位置にまで挿入され、かつフランジ側面から所定間隔だけ隔てられて敷設されてなり、前記フランジ外面突起付きＨ形鋼のウェブ面高さ方向中央部と向かい合う箇所には鉄筋が敷設されていないことを特徴とする鋼コンクリート一体化地下壁。
２． 前記挿入鉄筋の端部に壁体厚み方向に対する抜け止め部材を設けたことを特徴とする上記１．に記載の鋼コンクリート一体化地下壁。
３． 構造ユニットが壁体長手方向に繰り返されてなる鉄骨鉄筋構造体と、コンクリートもしくは固化処理土とが一体化されてなる鋼コンクリート一体化地下壁であって、フランジ外面を壁面と向かい合わせ、壁体長手方向に間隔を空けて立設された二以上のフランジ外面突起付きＨ形鋼と、構造ユニットの壁体長手方向一端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジの一方の側面を超える位置から壁体長手方向他端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジの他方の側面を超える位置にまで横に延在し、かつ各構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジ外面に接触する位置に敷設されてなる横鉄筋を有し、該横鉄筋は、各構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジ外面に固着されてなり、前記フランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジ幅が３００ｍｍ以上、突起高さ h1 が２〜５０ｍｍ、突起間隔が１０× h1 〜５０× h1 ｍｍであり、さらに前記フランジ外面突起付きＨ形鋼のウェブ面高さ方向中央部と向かい合う箇所には鉄筋が敷設されていないことを特徴とする鋼コンクリート一体化地下壁。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の形態に係る鋼コンクリート一体化地下壁について図１〜３を用い、詳細に説明する。
図１〜３には、それぞれ第１、第２および第３実施の形態に係る鋼コンクリート一体化地下壁（以下、単に壁体ともいう）の構造を示す。図１（ａ）、図２（ａ）および図３（ａ）は、それぞれ壁体構造を示す概略横断面図であり、また、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ部分断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＹ−Ｙ部分断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＺ−Ｚ部分断面図である。
【００１３】
図１（ａ）、図２（ａ）および図３（ａ）で上下方向が壁体厚み方向、横方向が壁体長手方向であり、壁面と対向するいずれか一方が地盤内空間であり、他方が地盤である。図中のＨ１、Ｈ２、Ｈ３は、フランジ外面突起付きＨ形鋼１、２１、３１のウエブ高さを示し、Ｗf1、Ｗf2、Ｗf3は、フランジ外面突起付きＨ形鋼１、２１、３１のフランジ幅を示す。
【００１４】
ここで、第１、第２および第３実施の形態に係る壁体に構造部材として用いたフランジ外面突起付きＨ形鋼１、２１、３１のフランジ外面の突起２、２２、３２をそれぞれ、図１（ｃ）、図２（ｃ）および図３（ｂ）に示した。符号h1、h2、h3は、突起２、２２、３２の突起高さをそれぞれ示し、符号P1、P2、P3は、突起２、２２、３２の突起間隔をそれぞれ示す。突起３２も突起２、２２と同様にフランジ幅方向に沿って形成されている。
【００１５】
第１実施の形態に係る壁体は、図１（ａ）、図１（ｃ）に示すように、構造部材としてフランジ外面に突起２を有するフランジ外面突起付きＨ形鋼１を用いている。第１実施の形態に係る壁体は、図１（ａ）に示されるように、構造ユニットが壁体長手方向に繰り返されてなる鉄骨鉄筋構造体を有し、鉄骨鉄筋構造体とコンクリート３もしくは固化処理土とが一体化されてなる。
【００１６】
各構造ユニットは、フランジ外面を壁面と向かい合わせ、壁体長手方向に間隔を空けて立設された２つのフランジ外面突起付きＨ形鋼１と、横鉄筋４、挿入鉄筋５および折り返し鉄筋１４を有する。この構造ユニットは、鉄骨鉄筋かごと称され、壁体構築時、構造ユニット毎に掘削機により掘削された掘削孔に順に立設される。
【００１７】
各構造ユニットには横鉄筋４と挿入鉄筋５とからなる補強鉄筋が敷設され、横鉄筋４は、図１（ａ）の平面図で見て構造ユニットの壁体長手方向一端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジの一方の側面を超える位置から壁体長手方向他端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジの他方の側面を超える位置にまで横に延在している。この横鉄筋４は、各構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼１のフランジ外面から所定間隔だけ隔てられていると共に、図１（ｂ）に示すように壁体高さ方向複数箇所に敷設されている。
【００１８】
一方、挿入鉄筋５は、横鉄筋４に繋げて壁体内側に９０°屈曲されて壁体厚み方向に挿入されている。この挿入鉄筋５は、図１（ａ）に示すようにフランジ外面突起付きＨ形鋼１のフランジ側面と向かい合う位置を超えて、かつフランジ側面から所定間隔だけ隔てられて壁体高さ方向複数箇所に敷設されてなる。なお、折り返し鉄筋１４は、挿入鉄筋５の先を折り返して敷設された壁体厚み方向に対する抜け止め部材である。符号４Ａは、鉄筋端を示す。
【００１９】
このように、第１実施の形態に係る壁体は、横鉄筋４と挿入鉄筋５とからなる補強鉄筋により構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼１のフランジをコの字状に囲み、フランジ外面に形成した突起２とコンクリートとの接触面の補強を行っているので、フランジ外面の突起とコンクリートの接触面でのずれせん断破壊が発生し難くなる。それ故、フランジ外面の突起とコンクリートの接触面の付着力低下による壁体の耐力低下を抑制することができる。
【００２０】
また、第１実施の形態に係る壁体に設けた、壁体厚み方向に対する抜け止め部材である折り返し鉄筋１４は、壁体構築後、地震等の外力によりフランジ外面の突起とコンクリートの接触面でずれせん断破壊が生じた場合にフランジ外面側のコンクリートが横鉄筋４と共に壁体から剥離してしまうことを挿入鉄筋５を介して防止できる。故に、フランジ外面の突起とコンクリートの接触面でずれせん断破壊が生じた場合でもフランジ外面側のコンクリートが剥離してしまうことに起因する壁体耐力の急激な低下を抑制することができるため、挿入鉄筋５の端部に抜け止め部材として壁体厚み方向に対する折り返し鉄筋１４を設けるのが好ましい。
【００２１】
そのうえ、第１実施の形態に係る壁体では、挿入鉄筋５がウェブ面高さ方向端部位置にまで挿入されかつ折り返し鉄筋１４もウェブ面高さ方向端部位置に敷設されているために、壁体構築時、ウェブ面高さ方向中央部と向かい合う箇所で鉄筋とトレミー管の干渉を防止でき、図１（ａ）中の２点鎖線で示す箇所にトレミー管を容易に挿入できる。
【００２２】
次いで、図２を用い、第２実施の形態に係る壁体について説明する。
第２実施の形態に係る壁体は、図２（ａ）に示すように構造ユニットが壁体長手方向に繰り返されてなる鉄骨鉄筋構造体と、コンクリート２３もしくは固化処理土とが一体化されてなる。各構造ユニットは、フランジ外面を壁面と向かい合わせ、壁体長手方向に間隔を空けて立設された２つのフランジ外面突起付きＨ形鋼２１と、横鉄筋２４、挿入鉄筋２５を有する。
【００２３】
第２実施の形態に係る壁体の構造と上述した第１実施の形態に係る壁体の構造上の相違は、第２実施の形態に係る壁体の構造ユニットとして、第１実施の形態に係る壁体の構造ユニットに設けた折り返し鉄筋１４に代わり、図２（ｂ）に示すように挿入鉄筋２５の端部に異形鉄筋２６を設け、壁体厚み方向に対する抜け止め部材としたことにある。
【００２４】
抜け止め部材としての異形鉄筋２６は、その長手方向が挿入鉄筋２５の挿入方向と直交するように挿入鉄筋２５の端部に配置し、例えば溶接により固着することにより抜け止め部材とすることができる。抜け止め部材としては、挿入鉄筋２５の端部に螺合させたフランジナットとすることもできる。
この第２実施の形態に係る壁体においても第１実施の形態に係る壁体と同様に、挿入鉄筋２５の端部に壁体厚み方向に対する抜け止め部材が設けられているため、地震等の外力によりフランジ外面の突起とコンクリートの接触面でずれせん断破壊が生じた場合に、フランジ外面側のコンクリートが横鉄筋２４と共に壁体から剥離してしまうことを挿入鉄筋２５を介して防止できる。その結果、壁体耐力の急激な低下を抑制することができる。それ故、挿入鉄筋２５の端部に抜け止め部材を設けるのが好ましい。
【００２５】
勿論、第２実施の形態に係る壁体の構造ユニットにおいても、各構造ユニットに敷設した横鉄筋２４と挿入鉄筋２５により構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼２１のフランジをコの字状に囲み、フランジ外面に形成した突起２２とコンクリートとの接触面の補強を行っているので、フランジ外面の突起とコンクリートの接触面でのずれせん断破壊が発生し難くなる。それ故、フランジ外面の突起とコンクリートの接触面の付着力低下による壁体の耐力低下を抑制することができる。
【００２６】
また、第２実施の形態に係る壁体では、挿入鉄筋２５がウェブ面高さ方向端部位置にまで挿入され、第１実施の形態における折り返し鉄筋がなく、壁体構築時、ウェブ面高さ方向中央部と向かい合う箇所で鉄筋とトレミー管の干渉をさらに容易に防止でき、図２（ａ）中の２点鎖線で示す箇所にトレミー管をさらに容易に挿入できる。
【００２７】
最後に、第３実施の形態に係る壁体について図３を用いて説明する。
第３実施の形態に係る壁体は、図３（ａ）に示すように構造ユニットが壁体長手方向に繰り返されてなる鉄骨鉄筋構造体と、コンクリート３３もしくは固化処理土とが一体化されてなる。各構造ユニットは、フランジ外面を壁面と向かい合わせ、壁体長手方向に間隔を空けて立設された２つのフランジ外面突起付きＨ形鋼３１と、横鉄筋３４を有する。
【００２８】
第３形態に係る壁体の構造と上述した第１、第２実施の形態に係る壁体の構造上の相違は、第１、第２実施の形態に係る壁体の構造ユニットに設けた挿入鉄筋５、２５を設けず、横鉄筋３４を各構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼３１のフランジ外面に固着したことにある。その際、横鉄筋３４は、構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼３１のフランジ外面に接触する位置に例えば図３（ｂ）に示すように壁体高さ方向複数箇所に敷設し、溶接により固着することができる。
【００２９】
従って、フランジ外面の突起とコンクリートの接触面でずれせん断破壊が生じた場合にフランジ外面に固着された横鉄筋３４によりフランジ外面側のコンクリートが壁体から剥離してしまうことを防止でき、壁体の急激な耐力低下を抑制することができる。
また、第３実施の形態に係る壁体では、横鉄筋３４が構造ユニットの壁体長手方向一端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼３１のフランジの一方の側面を超える位置から壁体長手方向他端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼３１のフランジの他方の側面を超える位置にまで横に延在し、かつフランジ外面に接触する位置に配置され、各構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼３１のウェブ面と向かい合う箇所には鉄筋が敷設されてない。
【００３０】
それ故、壁体構築時、ウェブ面高さ方向中央部と向かい合う箇所で鉄筋とトレミー管の干渉を防止でき、図３（ａ）中の２点鎖線で示す箇所にトレミー管を容易に挿入できる。
以上説明した第１〜３実施の形態に係る壁体では、構造ユニットは２つのフランジ外面突起付きＨ形鋼と鉄筋を有しているが、フランジ外面突起付きＨ形鋼の数は、使用する掘削機の掘削能力および作業クレーンの吊り能力に応じて決めることができる。
【００３１】
ところで、第１〜３実施の形態に係る壁体では、フランジ外面を壁面と向かい合わせ、壁体長手方向に間隔を空けて立設された二以上のフランジ外面突起付きＨ形鋼と鉄筋等とコンクリートとを一体化してなる鋼コンクリート一体化地下壁としているので、コンクリートが壁体長手方向に立設されたフランジ外面突起付きＨ形鋼により拘束され、この拘束効果により壁体の耐力と剛性を高めることができる。但し、鉄骨構造部におけるフランジ外面突起付きＨ形鋼の壁体長手方向間隔は、過度に空けると、耐力および剛性が極端に低下し、地下壁においてはコンクリートのパンチング（脆性破壊の一種）が生じる恐れがあるので、適切に設定される。
【００３２】
また、第１、２実施の形態に係る壁体では、フランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジと各鉄筋との間には、コンクリート充填性確保のために所定の間隔を設ける。その場合、フランジ外面突起付きＨ形鋼１と各鉄筋との間の隙間は、少なくとも２５ｍｍ以上でかつ粗骨材の最大寸法の１．２５倍以上設けるのが望ましい。
【００３３】
また第１〜３実施の形態に係る壁体では、構造部材としてフランジ外面に突起を有するフランジ外面突起付きＨ形鋼が用いられているため、フランジ外面に形成した突起の作用により構造部材とコンクリートとの付着力を高めることができ、高耐力でかつ高剛性の壁体とすることができる。そのフランジ外面に形成する突起は、圧延あるいは突起部材を溶接等により固着することで適宜形成することができる。例えば、地下壁によく用いられるフランジ幅が３００ｍｍ以上のフランジ突起外面付きＨ形鋼では、突起高さh1を２〜５０ｍｍ突起幅を１×h1〜５×h1ｍｍ突起間隔を１０×h1〜５０×h1ｍｍおよび突起長さはフランジ幅以内とし、コンクリートの圧縮耐力σc （Ｎ／ｍｍ2 ）およびコンクリートのせん断耐力τc （Ｎ／ｍｍ2 ）を考慮してフランジ外面突起付きＨ形鋼のコンクリートに対する付着耐力が最大となるように決定するのが望ましい。
【００３４】
また、第１〜３実施の形態に係る壁体に使用するフランジ外面突起付きＨ形鋼の寸法や強度は、施工性を勘案し、壁に作用する力に耐えられるように決められる。例えば、隣接するフランジ外面突起付きＨ形鋼１間に直径が２００〜２５０ｍｍのトレミー管と呼ばれるパイプを挿入してコンクリートを打設する場合には、フランジ突起付きＨ形鋼のフランジ幅Ｗが３００ｍｍ以上のものを使用するのが望ましい。フランジ幅が３００ｍｍ以上のフランジ突起付きＨ形鋼を使用した場合、隣接するフランジ外面突起付きＨ形鋼のウェブ面の間隔を３００ｍｍ以上とすることができ、またフランジ高さも３００ｍｍ以上となるのが普通でトレミー管をフランジおよびウェブのどちらにも干渉することなく挿入することができるからである。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、鉄筋とトレミー管の干渉を防止でき、壁体構築時の施工性に優れると共にフランジ外面側のコンクリートが剥離してしまうことに起因する壁体耐力の急激な低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施の形態に係る壁体構造を示す（ａ）は概略横断面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ部分断面図である。
【図２】第２実施の形態に係る壁体構造を示す（ａ）は概略横断面図、（ｂ）はそのＹ−Ｙ部分断面図である。
【図３】第３実施の形態に係る壁体構造を示す（ａ）は概略横断面図、（ｂ）はそのＺ−Ｚ部分断面図である。
【図４】従来のＳＲＣ壁体の要部を示す横断面図である。
【図５】ＳＲＣ壁体の問題点を説明するための概略平面図である。
【図６】ＳＲＣ構造壁体の問題点を説明するための縦断面を含む概略正面図である。
【符号の説明】
１、２１、３１ 突起付きＨ形鋼
２、２２、３２ 突起
３、２３、３３ コンクリート（固化処理土）
４、２４、３４ 横鉄筋
５、２５ 挿入鉄筋
１４ 折り返し鉄筋（係止部材）
２６ 異形鉄筋（係止部材）
４Ａ、２４Ａ、３４Ａ 鉄筋端
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３ ウエブ高さ
Ｗf1、Ｗf2、Ｗf3 フランジ幅
h1、h2、h3 突起高さ
P1、P2、P3 突起間隔
２０１ 突起付きＨ形鋼
２０２ 突起
２０３ コンクリート（固化処理土）
２０４ フープ鉄筋
２０５ 型枠
２０６ トレミー管
３０１ コンクリートミキサー車
３０２ コンクリート振り分け装置
３０３ コンクリートの流下方向
３０３Ａ、３０３Ｂ 固化前コンクリートのレベル
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に地下壁に適用して好適なフランジ外面突起付きＨ形鋼を用いた鋼コンクリート合成壁体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、特に都市部などにおいては、用地確保が困難となっていることから、地下壁の壁厚みを薄くすることが土地有効利用の点で重要である。
地下壁の壁厚みを鉄筋コンクリート壁体、いわゆるＲＣ壁体よりも薄くすることができる壁体として、図４に示すＳＲＣ壁体が知られている。
【０００３】
図４は、従来のＳＲＣ壁体の要部を示す横断面図であり、従来のＳＲＣ壁体は、フランジ外面突起付きＨ形鋼２０１がフランジ外面を壁面と向かい合わせ、壁体長手方向に間隔を空けて複数立設されてなる鉄骨構造部と、フープ鉄筋２０４とコンクリートもしくは固化処理土とが一体化されてなる。また、構造部材としては、コンクリートとの付着力を増大せしめるため、フランジ外面に突起２０２を有するフランジ外面突起付きＨ形鋼２０１が用いられる（特許文献１）。
【０００４】
フープ鉄筋２０４としては、例えば異形鉄筋が用いられ、フープ鉄筋２０４は、構造部材とコンクリートとの一体性を維持するために壁体高さ方向に複数敷設されている。このフープ鉄筋２０４の主な役割は、ＳＲＣ壁体に外力として地震等による曲げ力が作用した際、フランジ外面の突起２０２とコンクリートとの接触面でのずれせん断によるせん断破壊の抑制と、フランジ外面側のコンクリートが剥離してしまうことに起因する壁体耐力の低下を防止することである。
【０００５】
また、ＳＲＣ構造壁体では、フープ鉄筋２０４とフランジ外面との間に隙間を少なくとも２５ｍｍ以上でかつ粗骨材の最大寸法の１．２５倍以上設けた方がよいとされており、一方、この隙間を規定通り設けないと、フランジ外面とフープ鉄筋２０４との間へのコンクリートの充填性が損なわれ、所定の壁体の性能が得られなくなる恐れがあるとされている。図４で、Ａ２０は壁厚みを示し、Ｂ２０はフランジ外側面から壁面までの間隔を示す。
【０００６】
ここで、ＳＲＣ壁体の代表的な構築方法について図５、図６を用いて説明しておく。図５、図６は、ＳＲＣ壁体の問題点を説明するための概略平面図で、図５では、二つのフランジ外面突起付きＨ形鋼２０１毎にフープ鉄筋２０４が敷設され、壁体構築時の構造ユニットが構成されていることが示されている。
また、図５において、２点鎖線はトレミー管非挿入箇所を示す。
【０００７】
壁体構築時の構造ユニットは、鉄骨鉄筋かごと称されるもので、普通、現地にて製作される。それに用いるフランジ外面突起付きＨ形鋼２０１の数は、使用する掘削機の掘削能力および作業クレーンの吊り能力に応じて決められる。
ＳＲＣ壁体を構築するに際しては、構造ユニットを必要数だけ製作し、構造ユニットを掘削機により掘削された地盤に順次挿入することを繰り返すことで、壁体長さに相当する鉄骨鉄筋構造を地盤内に構成する。その後、鉄骨鉄筋構造体に型枠を取り付け、型枠内にコンクリートの打設を行うことによってＳＲＣ壁体の地下壁を構築する。コンクリートの打設は、図６に示すように一般に地上部にコンクリートミキサー車３０１を配置し、コンクリートミキサー車３０１から供給されるコンクリートをコンクリート振り分け装置３０２の一端側に流し込み、コンクリート振り分け装置３０２の長手方向数カ所に垂下されたトレミー管２０６から流下させて行われる。図６で符号３０３の矢印は、コンクリートの流下方向を示し、符号３０３Ａ、３０３Ｂは、固化前コンクリートのレベルを示す。
【０００８】
【特許文献１】
実開昭63-198725 号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＳＲＣ壁体の構築時に、構造ユニットを構成する二つのフランジ外面突起付きＨ形鋼２０１の間にはトレミー管２０６が挿入できているが、構造ユニット同士が隣接している箇所には、トレミー管２０６がフープ鉄筋２０４と干渉して挿入できなくなっている。このため、従来のＳＲＣ壁体では、施工上の問題があったのである。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消することにあり、鉄筋とトレミー管の干渉を防止でき、壁体構築時の施工性に優れると共にフランジ外面側のコンクリートが剥離してしまうことに起因する壁体耐力の急激な低下を防止することができる壁体を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下のとおりである。
１． 構造ユニットが壁体長手方向に繰り返されてなる鉄骨鉄筋構造体と、コンクリートもしくは固化処理土とが一体化されてなる鋼コンクリート一体化地下壁であって、各構造ユニットは、フランジ外面を壁面と向かい合わせ、壁体長手方向に間隔を空けて立設された二以上のフランジ外面突起付きＨ形鋼と、構造ユニットの壁体長手方向一端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジの一方の側面を超える位置から壁体長手方向他端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジの他方の側面を超える位置にまで横に延在し、かつ各構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジ外面から所定間隔だけ隔てられて敷設されてなる横鉄筋と、該横鉄筋に繋げて壁体内側に屈曲され、壁体厚み方向に挿入される挿入鉄筋とを有し、前記挿入鉄筋はフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジ側面と向かい合う位置を超えてウェブ面高さ方向端部位置にまで挿入され、かつフランジ側面から所定間隔だけ隔てられて敷設されてなり、前記フランジ外面突起付きＨ形鋼のウェブ面高さ方向中央部と向かい合う箇所には鉄筋が敷設されていないことを特徴とする鋼コンクリート一体化地下壁。
２． 前記挿入鉄筋の端部に壁体厚み方向に対する抜け止め部材を設けたことを特徴とする上記１．に記載の鋼コンクリート一体化地下壁。
３． 構造ユニットが壁体長手方向に繰り返されてなる鉄骨鉄筋構造体と、コンクリートもしくは固化処理土とが一体化されてなる鋼コンクリート一体化地下壁であって、フランジ外面を壁面と向かい合わせ、壁体長手方向に間隔を空けて立設された二以上のフランジ外面突起付きＨ形鋼と、構造ユニットの壁体長手方向一端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジの一方の側面を超える位置から壁体長手方向他端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジの他方の側面を超える位置にまで横に延在し、かつ各構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジ外面に接触する位置に敷設されてなる横鉄筋を有し、該横鉄筋は、各構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジ外面に固着されてなり、前記フランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジ幅が３００ｍｍ以上、突起高さ h1 が２〜５０ｍｍ、突起間隔が１０× h1 〜５０× h1 ｍｍであり、さらに前記フランジ外面突起付きＨ形鋼のウェブ面高さ方向中央部と向かい合う箇所には鉄筋が敷設されていないことを特徴とする鋼コンクリート一体化地下壁。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の形態に係る鋼コンクリート一体化地下壁について図１〜３を用い、詳細に説明する。
図１〜３には、それぞれ第１、第２および第３実施の形態に係る鋼コンクリート一体化地下壁（以下、単に壁体ともいう）の構造を示す。図１（ａ）、図２（ａ）および図３（ａ）は、それぞれ壁体構造を示す概略横断面図であり、また、図１（ｂ）は図１（ａ）のＸ−Ｘ部分断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＹ−Ｙ部分断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＺ−Ｚ部分断面図である。
【００１３】
図１（ａ）、図２（ａ）および図３（ａ）で上下方向が壁体厚み方向、横方向が壁体長手方向であり、壁面と対向するいずれか一方が地盤内空間であり、他方が地盤である。図中のＨ１、Ｈ２、Ｈ３は、フランジ外面突起付きＨ形鋼１、２１、３１のウエブ高さを示し、Ｗf1、Ｗf2、Ｗf3は、フランジ外面突起付きＨ形鋼１、２１、３１のフランジ幅を示す。
【００１４】
ここで、第１、第２および第３実施の形態に係る壁体に構造部材として用いたフランジ外面突起付きＨ形鋼１、２１、３１のフランジ外面の突起２、２２、３２をそれぞれ、図１（ｃ）、図２（ｃ）および図３（ｂ）に示した。符号h1、h2、h3は、突起２、２２、３２の突起高さをそれぞれ示し、符号P1、P2、P3は、突起２、２２、３２の突起間隔をそれぞれ示す。突起３２も突起２、２２と同様にフランジ幅方向に沿って形成されている。
【００１５】
第１実施の形態に係る壁体は、図１（ａ）、図１（ｃ）に示すように、構造部材としてフランジ外面に突起２を有するフランジ外面突起付きＨ形鋼１を用いている。第１実施の形態に係る壁体は、図１（ａ）に示されるように、構造ユニットが壁体長手方向に繰り返されてなる鉄骨鉄筋構造体を有し、鉄骨鉄筋構造体とコンクリート３もしくは固化処理土とが一体化されてなる。
【００１６】
各構造ユニットは、フランジ外面を壁面と向かい合わせ、壁体長手方向に間隔を空けて立設された２つのフランジ外面突起付きＨ形鋼１と、横鉄筋４、挿入鉄筋５および折り返し鉄筋１４を有する。この構造ユニットは、鉄骨鉄筋かごと称され、壁体構築時、構造ユニット毎に掘削機により掘削された掘削孔に順に立設される。
【００１７】
各構造ユニットには横鉄筋４と挿入鉄筋５とからなる補強鉄筋が敷設され、横鉄筋４は、図１（ａ）の平面図で見て構造ユニットの壁体長手方向一端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジの一方の側面を超える位置から壁体長手方向他端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジの他方の側面を超える位置にまで横に延在している。この横鉄筋４は、各構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼１のフランジ外面から所定間隔だけ隔てられていると共に、図１（ｂ）に示すように壁体高さ方向複数箇所に敷設されている。
【００１８】
一方、挿入鉄筋５は、横鉄筋４に繋げて壁体内側に９０°屈曲されて壁体厚み方向に挿入されている。この挿入鉄筋５は、図１（ａ）に示すようにフランジ外面突起付きＨ形鋼１のフランジ側面と向かい合う位置を超えて、かつフランジ側面から所定間隔だけ隔てられて壁体高さ方向複数箇所に敷設されてなる。なお、折り返し鉄筋１４は、挿入鉄筋５の先を折り返して敷設された壁体厚み方向に対する抜け止め部材である。符号４Ａは、鉄筋端を示す。
【００１９】
このように、第１実施の形態に係る壁体は、横鉄筋４と挿入鉄筋５とからなる補強鉄筋により構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼１のフランジをコの字状に囲み、フランジ外面に形成した突起２とコンクリートとの接触面の補強を行っているので、フランジ外面の突起とコンクリートの接触面でのずれせん断破壊が発生し難くなる。それ故、フランジ外面の突起とコンクリートの接触面の付着力低下による壁体の耐力低下を抑制することができる。
【００２０】
また、第１実施の形態に係る壁体に設けた、壁体厚み方向に対する抜け止め部材である折り返し鉄筋１４は、壁体構築後、地震等の外力によりフランジ外面の突起とコンクリートの接触面でずれせん断破壊が生じた場合にフランジ外面側のコンクリートが横鉄筋４と共に壁体から剥離してしまうことを挿入鉄筋５を介して防止できる。故に、フランジ外面の突起とコンクリートの接触面でずれせん断破壊が生じた場合でもフランジ外面側のコンクリートが剥離してしまうことに起因する壁体耐力の急激な低下を抑制することができるため、挿入鉄筋５の端部に抜け止め部材として壁体厚み方向に対する折り返し鉄筋１４を設けるのが好ましい。
【００２１】
そのうえ、第１実施の形態に係る壁体では、挿入鉄筋５がウェブ面高さ方向端部位置にまで挿入されかつ折り返し鉄筋１４もウェブ面高さ方向端部位置に敷設されているために、壁体構築時、ウェブ面高さ方向中央部と向かい合う箇所で鉄筋とトレミー管の干渉を防止でき、図１（ａ）中の２点鎖線で示す箇所にトレミー管を容易に挿入できる。
【００２２】
次いで、図２を用い、第２実施の形態に係る壁体について説明する。
第２実施の形態に係る壁体は、図２（ａ）に示すように構造ユニットが壁体長手方向に繰り返されてなる鉄骨鉄筋構造体と、コンクリート２３もしくは固化処理土とが一体化されてなる。各構造ユニットは、フランジ外面を壁面と向かい合わせ、壁体長手方向に間隔を空けて立設された２つのフランジ外面突起付きＨ形鋼２１と、横鉄筋２４、挿入鉄筋２５を有する。
【００２３】
第２実施の形態に係る壁体の構造と上述した第１実施の形態に係る壁体の構造上の相違は、第２実施の形態に係る壁体の構造ユニットとして、第１実施の形態に係る壁体の構造ユニットに設けた折り返し鉄筋１４に代わり、図２（ｂ）に示すように挿入鉄筋２５の端部に異形鉄筋２６を設け、壁体厚み方向に対する抜け止め部材としたことにある。
【００２４】
抜け止め部材としての異形鉄筋２６は、その長手方向が挿入鉄筋２５の挿入方向と直交するように挿入鉄筋２５の端部に配置し、例えば溶接により固着することにより抜け止め部材とすることができる。抜け止め部材としては、挿入鉄筋２５の端部に螺合させたフランジナットとすることもできる。
この第２実施の形態に係る壁体においても第１実施の形態に係る壁体と同様に、挿入鉄筋２５の端部に壁体厚み方向に対する抜け止め部材が設けられているため、地震等の外力によりフランジ外面の突起とコンクリートの接触面でずれせん断破壊が生じた場合に、フランジ外面側のコンクリートが横鉄筋２４と共に壁体から剥離してしまうことを挿入鉄筋２５を介して防止できる。その結果、壁体耐力の急激な低下を抑制することができる。それ故、挿入鉄筋２５の端部に抜け止め部材を設けるのが好ましい。
【００２５】
勿論、第２実施の形態に係る壁体の構造ユニットにおいても、各構造ユニットに敷設した横鉄筋２４と挿入鉄筋２５により構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼２１のフランジをコの字状に囲み、フランジ外面に形成した突起２２とコンクリートとの接触面の補強を行っているので、フランジ外面の突起とコンクリートの接触面でのずれせん断破壊が発生し難くなる。それ故、フランジ外面の突起とコンクリートの接触面の付着力低下による壁体の耐力低下を抑制することができる。
【００２６】
また、第２実施の形態に係る壁体では、挿入鉄筋２５がウェブ面高さ方向端部位置にまで挿入され、第１実施の形態における折り返し鉄筋がなく、壁体構築時、ウェブ面高さ方向中央部と向かい合う箇所で鉄筋とトレミー管の干渉をさらに容易に防止でき、図２（ａ）中の２点鎖線で示す箇所にトレミー管をさらに容易に挿入できる。
【００２７】
最後に、第３実施の形態に係る壁体について図３を用いて説明する。
第３実施の形態に係る壁体は、図３（ａ）に示すように構造ユニットが壁体長手方向に繰り返されてなる鉄骨鉄筋構造体と、コンクリート３３もしくは固化処理土とが一体化されてなる。各構造ユニットは、フランジ外面を壁面と向かい合わせ、壁体長手方向に間隔を空けて立設された２つのフランジ外面突起付きＨ形鋼３１と、横鉄筋３４を有する。
【００２８】
第３形態に係る壁体の構造と上述した第１、第２実施の形態に係る壁体の構造上の相違は、第１、第２実施の形態に係る壁体の構造ユニットに設けた挿入鉄筋５、２５を設けず、横鉄筋３４を各構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼３１のフランジ外面に固着したことにある。その際、横鉄筋３４は、構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼３１のフランジ外面に接触する位置に例えば図３（ｂ）に示すように壁体高さ方向複数箇所に敷設し、溶接により固着することができる。
【００２９】
従って、フランジ外面の突起とコンクリートの接触面でずれせん断破壊が生じた場合にフランジ外面に固着された横鉄筋３４によりフランジ外面側のコンクリートが壁体から剥離してしまうことを防止でき、壁体の急激な耐力低下を抑制することができる。
また、第３実施の形態に係る壁体では、横鉄筋３４が構造ユニットの壁体長手方向一端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼３１のフランジの一方の側面を超える位置から壁体長手方向他端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼３１のフランジの他方の側面を超える位置にまで横に延在し、かつフランジ外面に接触する位置に配置され、各構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼３１のウェブ面と向かい合う箇所には鉄筋が敷設されてない。
【００３０】
それ故、壁体構築時、ウェブ面高さ方向中央部と向かい合う箇所で鉄筋とトレミー管の干渉を防止でき、図３（ａ）中の２点鎖線で示す箇所にトレミー管を容易に挿入できる。
以上説明した第１〜３実施の形態に係る壁体では、構造ユニットは２つのフランジ外面突起付きＨ形鋼と鉄筋を有しているが、フランジ外面突起付きＨ形鋼の数は、使用する掘削機の掘削能力および作業クレーンの吊り能力に応じて決めることができる。
【００３１】
ところで、第１〜３実施の形態に係る壁体では、フランジ外面を壁面と向かい合わせ、壁体長手方向に間隔を空けて立設された二以上のフランジ外面突起付きＨ形鋼と鉄筋等とコンクリートとを一体化してなる鋼コンクリート一体化地下壁としているので、コンクリートが壁体長手方向に立設されたフランジ外面突起付きＨ形鋼により拘束され、この拘束効果により壁体の耐力と剛性を高めることができる。但し、鉄骨構造部におけるフランジ外面突起付きＨ形鋼の壁体長手方向間隔は、過度に空けると、耐力および剛性が極端に低下し、地下壁においてはコンクリートのパンチング（脆性破壊の一種）が生じる恐れがあるので、適切に設定される。
【００３２】
また、第１、２実施の形態に係る壁体では、フランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジと各鉄筋との間には、コンクリート充填性確保のために所定の間隔を設ける。その場合、フランジ外面突起付きＨ形鋼１と各鉄筋との間の隙間は、少なくとも２５ｍｍ以上でかつ粗骨材の最大寸法の１．２５倍以上設けるのが望ましい。
【００３３】
また第１〜３実施の形態に係る壁体では、構造部材としてフランジ外面に突起を有するフランジ外面突起付きＨ形鋼が用いられているため、フランジ外面に形成した突起の作用により構造部材とコンクリートとの付着力を高めることができ、高耐力でかつ高剛性の壁体とすることができる。そのフランジ外面に形成する突起は、圧延あるいは突起部材を溶接等により固着することで適宜形成することができる。例えば、地下壁によく用いられるフランジ幅が３００ｍｍ以上のフランジ突起外面付きＨ形鋼では、突起高さh1を２〜５０ｍｍ突起幅を１×h1〜５×h1ｍｍ突起間隔を１０×h1〜５０×h1ｍｍおよび突起長さはフランジ幅以内とし、コンクリートの圧縮耐力σc （Ｎ／ｍｍ2 ）およびコンクリートのせん断耐力τc （Ｎ／ｍｍ2 ）を考慮してフランジ外面突起付きＨ形鋼のコンクリートに対する付着耐力が最大となるように決定するのが望ましい。
【００３４】
また、第１〜３実施の形態に係る壁体に使用するフランジ外面突起付きＨ形鋼の寸法や強度は、施工性を勘案し、壁に作用する力に耐えられるように決められる。例えば、隣接するフランジ外面突起付きＨ形鋼１間に直径が２００〜２５０ｍｍのトレミー管と呼ばれるパイプを挿入してコンクリートを打設する場合には、フランジ突起付きＨ形鋼のフランジ幅Ｗが３００ｍｍ以上のものを使用するのが望ましい。フランジ幅が３００ｍｍ以上のフランジ突起付きＨ形鋼を使用した場合、隣接するフランジ外面突起付きＨ形鋼のウェブ面の間隔を３００ｍｍ以上とすることができ、またフランジ高さも３００ｍｍ以上となるのが普通でトレミー管をフランジおよびウェブのどちらにも干渉することなく挿入することができるからである。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、鉄筋とトレミー管の干渉を防止でき、壁体構築時の施工性に優れると共にフランジ外面側のコンクリートが剥離してしまうことに起因する壁体耐力の急激な低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施の形態に係る壁体構造を示す（ａ）は概略横断面図、（ｂ）はそのＸ−Ｘ部分断面図である。
【図２】第２実施の形態に係る壁体構造を示す（ａ）は概略横断面図、（ｂ）はそのＹ−Ｙ部分断面図である。
【図３】第３実施の形態に係る壁体構造を示す（ａ）は概略横断面図、（ｂ）はそのＺ−Ｚ部分断面図である。
【図４】従来のＳＲＣ壁体の要部を示す横断面図である。
【図５】ＳＲＣ壁体の問題点を説明するための概略平面図である。
【図６】ＳＲＣ構造壁体の問題点を説明するための縦断面を含む概略正面図である。
【符号の説明】
１、２１、３１ 突起付きＨ形鋼
２、２２、３２ 突起
３、２３、３３ コンクリート（固化処理土）
４、２４、３４ 横鉄筋
５、２５ 挿入鉄筋
１４ 折り返し鉄筋（係止部材）
２６ 異形鉄筋（係止部材）
４Ａ、２４Ａ、３４Ａ 鉄筋端
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３ ウエブ高さ
Ｗf1、Ｗf2、Ｗf3 フランジ幅
h1、h2、h3 突起高さ
P1、P2、P3 突起間隔
２０１ 突起付きＨ形鋼
２０２ 突起
２０３ コンクリート（固化処理土）
２０４ フープ鉄筋
２０５ 型枠
２０６ トレミー管
３０１ コンクリートミキサー車
３０２ コンクリート振り分け装置
３０３ コンクリートの流下方向
３０３Ａ、３０３Ｂ 固化前コンクリートのレベル
Claims (3)
- 構造ユニットが壁体長手方向に繰り返されてなる鉄骨鉄筋構造体と、コンクリートもしくは固化処理土とが一体化されてなる鋼コンクリート一体化地下壁であって、
各構造ユニットは、フランジ外面を壁面と向かい合わせ、壁体長手方向に間隔を空けて立設された二以上のフランジ外面突起付きＨ形鋼と、
構造ユニットの壁体長手方向一端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジの一方の側面を超える位置から壁体長手方向他端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジの他方の側面を超える位置にまで横に延在し、かつ各構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジ外面から所定間隔だけ隔てられて敷設されてなる横鉄筋と、
該横鉄筋に繋げて壁体内側に屈曲されて壁体厚み方向に挿入される挿入鉄筋とを有し、前記挿入鉄筋はフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジ側面と向かい合う位置を超えてウェブ面高さ方向端部位置にまで挿入され、かつフランジ側面から所定間隔だけ隔てられて敷設されてなり、前記フランジ外面突起付きＨ形鋼のウェブ面高さ方向中央部と向かい合う箇所には鉄筋が敷設されていないことを特徴とする鋼コンクリート一体化地下壁。 - 前記挿入鉄筋の端部に壁体厚み方向に対する抜け止め部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の鋼コンクリート一体化地下壁。
- 構造ユニットが壁体長手方向に繰り返されてなる鉄骨鉄筋構造体と、コンクリートもしくは固化処理土とが一体化されてなる鋼コンクリート一体化地下壁であって、フランジ外面を壁面と向かい合わせ、壁体長手方向に間隔を空けて立設された二以上のフランジ外面突起付きＨ形鋼と、
構造ユニットの壁体長手方向一端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジの一方の側面を超える位置から壁体長手方向他端に位置するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジの他方の側面を超える位置にまで横に延在し、かつ各構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジ外面に接触する位置に敷設されてなる横鉄筋を有し、
該横鉄筋は、各構造ユニットを構成するフランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジ外面に固着されてなり、前記フランジ外面突起付きＨ形鋼のフランジ幅が３００ｍｍ以上、突起高さ h1 が２〜５０ｍｍ、突起間隔が１０× h1 〜５０× h1 ｍｍであり、さらに前記フランジ外面突起付きＨ形鋼のウェブ面高さ方向中央部と向かい合う箇所には鉄筋が敷設されていないことを特徴とする鋼コンクリート一体化地下壁。
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