JP2006083642A - 鉄塔の基礎構造 - Google Patents

Abstract

【課題】基礎の構造規模の縮小化及び施工の簡略化を可能とすることにより、労働負荷の低減を図るとともに、工費削減、工程の短縮化等を図り得る鉄塔の基礎構造を提供する。
【解決手段】鉄塔の各主脚柱４を支持するための基礎構造であって、前記基礎構造は、前記主脚柱４の方向とほぼ一致する方向に沿って地盤中に設けられた主杭１と、平面視で基礎と鉄塔中心とを結ぶ面方向に沿って地盤中に設けられた副杭２と、前記主杭１と副杭２とを結合するとともに、前記主脚柱４の基部が定着された結合構造体３とからなる。前記結合構造体３は、例えば鋼管６内にコンクリート７を打設することによって造成された構造体とし、前記結合構造体３の下面側に前記主杭１の頂部を接合し、側面に前記副杭２の頂部を接合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄塔の主脚柱を支持するための鉄塔の基礎構造に関する。

特に山岳地帯における送電用鉄塔の基礎構造としては、支持層が比較的浅い場合には図２４に示される逆Ｔ字型基礎５０が採用され、支持層が深い場合などや引抜き耐力が大きな場合などには図２５に示される深礎基礎５１が主に採用されている。
一方で、前記送電用鉄塔の基礎においては、鉄塔の自重、電線の自重の影響よりも、電線の延線張力や、台風や季節風などによる風荷重の影響を強く受けることになる。その結果、転倒モーメントが他の要因による全圧縮荷重に比べて大きくなるため、風下側の鉄塔脚部には圧縮荷重が作用する一方で、風上側の鉄塔脚部には圧縮荷重（押込み力）の約７割に及ぶ引揚荷重（引抜き力）が作用する。また、前記押込み力と引抜き力による偶力によって曲げモーメントが作用するとともに、水平力が作用することになる。

従って、鉄塔脚部を支持する基礎では、前記逆Ｔ字型基礎５０を採用する場合でも、引抜き力や水平力に抵抗するために、所要の土被り厚を必要とし、直径４〜５ｍ、深さ５〜１０ｍ程度の掘削を行い、その床付面を施工基面として基礎の築造を行っていた（下記特許文献１等参照）。

一方、深礎基礎５１の場合は、一般的に直径２．５〜３ｍ、深さ６〜２０ｍ程度の規模とされるが、山岳地帯では地形条件から大型重機の搬入が困難であることが多く、掘削は専ら人力掘削により行われている。この人力掘削は、狭隘な空間内に作業員が入り、縦穴の壁面に土留めのためにライナープレートを順次配設しながら、逆巻きによって地中深く地盤を掘削していた（下記特許文献２等参照）。
特開昭５３−１１１６０６号公報 特開平７−２３５１１号公報

前述したように、鉄塔基礎の場合は、風荷重の影響により、大きな引抜き力と共に、水平力が作用することになるため、基礎形状が比較的大きくなり、基礎構築のための掘削量、土留め支保工、基礎本体のコンクリート量が増大する傾向にある。
また、岩盤が地表面近くであり、掘削重機による掘削が難しい場合は、発破を併用しなければならなかったり、土留め支保工の組立ては人力を主体として行う必要があるため、労働負荷が大きいとともに、工程が長期化するなどの問題があった。

一方、鉄塔脚部を支持する基礎（フーチング）では、図２６に示されるように、主脚柱５２とフーチング５３の定着部において、フーチングが浅くなり過ぎると、主脚柱５２の基部を中心としたコーン状の剪断ひび割れ５４が発生し定着部破壊を引き起こすことがある。また、図２７に示されるように、杭体５５がフーチング５３の外縁に近すぎる場合には定着部から外側に割裂ひび割れ状の剪断ひび割れ５６，５６…が発生し、定着部破壊が起こることがある。さらに、フーチングが薄くなり過ぎると、同図に示されるように、杭体５５を中心としてコーン状の剪断ひび割れ５４が発生することがあるなどの問題があった。

従って、これらの押込み力、引抜き力、曲げモーメント、水平力に対して十分な耐力を有し、ひび割れを起こさないようにフーチング５３を設計すると、フーチング規模が大型化してしまうとともに、フーチングが大規模となった分、掘削量が多くなるとともに、コンクリート打設量が多くなるなどの問題も発生し、施工に多くの時間と手間が掛かっていた。
そこで本発明の主たる課題は、基礎の構造規模の縮小化及び施工の簡略化を可能とすることにより、労働負荷の低減を図るとともに、工費削減、工程の短縮化等を図り得る鉄塔の基礎構造を提供することになる。

前記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、鉄塔の各主脚柱を支持するための基礎構造であって、前記基礎構造は、前記主脚柱の方向とほぼ一致する方向に沿って地盤中に設けられた１又は複数の主杭と、平面視で基礎と鉄塔中心とを結ぶ面方向に沿って地盤中に設けられた１又は複数の副杭と、前記主杭と副杭とを結合するとともに、前記主脚柱の基部が定着された結合構造体とからなることを特徴とする鉄塔の基礎構造が提供される。

上記請求項１記載の本発明においては、主脚柱の方向とほぼ一致する方向に沿って地盤中に設けられた１又は複数の主杭と、平面視で基礎と鉄塔中心とを結ぶ面方向に沿って地盤中に設けられた１又は複数の副杭と、前記主杭と副杭とを結合するとともに、前記主脚柱の基部が定着された結合構造体との３要素からなる基礎構造とするものである。

送電用鉄塔のようなトラス鉄塔は、基礎部に作用する荷重には一定の指向性があることが既往の文献(1)本郷,田邉,松尾、"平野部大型送電用鉄塔基礎の許容変位量の見直し"，送電線建設資料，社団法人送電線建設技術研究会，2000年11月，第47集 p111-128、(2)本郷,田邉,松尾、"山岳地における送電用鉄塔の基礎の変位を考慮した合理的な設計法"，電力土木，社団法人電力土木技術協会，1999年11月，No.284 p95-99等や、計測及び解析等から判明している。この結果によれば、基礎に作用する荷重は風荷重がどのような方向から作用しても、平面的に基礎中心と鉄塔中心を結ぶ線上に作用する。これは、送電用鉄塔の主脚柱の方向はすべて鉄塔の中心に向いていること、最下節部骨組は斜めの腹材によって緩やかに拘束され、ラーメン構造のような骨組みではないため、主脚柱軸力に起因する水平力が支配的であること、規模の大きな鉄塔ほど腹材が長いため、基礎の多少の変形では腹材のひずみが小さく、応力が極端に変化しない傾向にあることなどの理由によると考えられる。

従って、前記主杭及び副杭を、基礎中心と鉄塔中心を結ぶ方向に沿って配向することにより、基礎に作用する大きな押込み力と引抜き力とに効果的に抵抗することが可能となる。

前記主杭は、その方向を主脚柱の方向と略一致させる方向に沿って設けることにより、主脚柱から作用する軸力の水平分力による水平荷重が無くなり、主杭に加わる曲げモーメントとせん断力とを低減することが可能となる。なお、前記主杭は、１本以上配置することとし、その配置は鉄塔の中心軸に対して結果的に対象配置となる。

前記副杭は、平面視で基礎と鉄塔中心とを結ぶ面方向に沿って設けられることによって、基礎に発生する曲げやせん断力の一部を受け持ち、主杭に発生する曲げ・せん断力を低減するものである。

詳細には後述の実施例で述べるが、前記主杭と副杭とを組合せた組杭構造とすることにより、特に単杭に比べて、変位を抑制することができる、変位方向を制御可能である、引抜き耐力を大幅に向上できる、荷重方向が変化しても支持耐力の変化が少ないなど、種々の効果が得られることになる。

以上より、主杭と副杭とを組合せた組杭構造とすることにより、コンパクトでも十分な耐力を備えた基礎構造とでき、基礎の構造規模の縮小化及び施工の簡略化を可能とすることにより、労働負荷の低減が図れるようになるとともに、工費削減、工程の短縮化等が図れるようになる。

請求項２に係る本発明として、前記主杭と副杭との成す角度が３０度以上９０度以下である請求項１記載の鉄塔の基礎構造が提供される。

上記請求項２記載の本発明においては、前記主杭と副杭との成す角度θが３０度以上９０度以下、好ましくは４０度以上６０度以下とするものである。主杭と副杭との成す角度θが３０度未満である場合は、組杭としての所望の効果を得ることができない。また、主杭と副杭との成す角度θが９０度を超えると、コンクリート打設等の施工が困難になるとともに、実際の地盤では交角θを９０°以上とする必要性もない。

請求項３に係る本発明として、前記主杭は、鉄筋コンクリート造であり、かつ口径が２５０〜６００mmの杭体である請求項１、２いずれかに記載の鉄塔の基礎構造が提供される。

上記請求項３記載の本発明においては、前記主杭として、鉄筋コンクリート造でかつ口径が２５０〜６００mmの杭体とするものである。主杭としては、圧縮耐力及び引抜き耐力が大きいとともに、施工や搬入が簡易で済む、場所打ちの鉄筋コンクリート杭とするのが望ましい。杭の口径が６００mm以下である場合には、地盤が岩層であっても、回転衝撃式のダウンザホールハンマー〔商標名〕の使用が可能であり、岩の掘削であっても、高速に施工が可能である。なお、使用するコンクリートとしては、現場練りの高流動コンクリートを用いるのが望ましい。

請求項４に係る本発明として、前記副杭は、アンカー杭又は鉄筋コンクリート造である請求項１〜３いずれかに記載の鉄塔の基礎構造が提供される。

上記請求項４記載の発明においては、前記副杭として、アンカー杭又は鉄筋コンクリート造の杭体とするものである。副杭は主杭を補強する二次的杭であり、
杭種については特に限定はないが、圧縮耐力が主杭のみで十分である場合は、施工が簡易で済むアンカー杭とすることでもよいし、所要の圧縮耐力及び引抜き耐力が要求される設計条件の場合は、圧縮耐力及び引抜き耐力が大きい鉄筋コンクリート造の杭体とするのが望ましい。なお、前記アンカー杭は引抜き力に対して機能し、押込み力には機能しない構造である。前記鉄筋コンクリート造の場合も、使用するコンクリートとしては、隅々までコンクリートが回り、防食性が期待でき、耐久性が向上するように、現場練りの高流動コンクリートを用いるのが望ましい。

請求項５に係る本発明として、前記副杭は、主杭の引抜き耐力の少なくとも２０％以上の引抜き耐力を有する請求項１〜４いずれかに記載の鉄塔の基礎構造が提供される。

上記請求項５記載の発明においては、副杭は、主杭の引抜き耐力の少なくとも２０％以上の引抜き耐力を有する杭体とするものである。副杭が主杭の２０％以上の引抜き耐力を備えることにより、主杭の引抜き抵抗力が最大値を超えた後も、副杭が主杭の耐力低下分を分担することにより、基礎は急激に引き抜かれることはなく、靱性の高い破壊形態をとることが可能となる。

請求項６に係る本発明として、前記結合構造体は、鋼管内にコンクリートを打設することによって造成された構造体とし、該結合構造体の下面側に前記主杭の頂部が接合され、側面に前記副杭の頂部が接合されている請求項１〜５いずれかに記載の鉄塔の基礎構造が提供される。

上記請求項６記載の発明においては、前記結合構造体として、鋼管内にコンクリートを打設することによって造成された構造体（以下、コンクリート構造体ともいう。）とするものである。

従来は、鉄塔主脚柱の定着部の設計は、コンクリートの許容引張応力度や許容剪断応力度に基づいた定着耐力により補強が成されていたが、安全性の検知から十分でないと予測される場合があり、一層の定着耐力向上のために、経験則に基づく補強が成されていたため、過剰補強が成されることがあった。本出願人はこのような状況に鑑み、効率的な基礎の設計及び補強について鋭意検討を行った結果、特開2000-345571号公報において開示するように、主脚柱に継続的な応力が作用すると、コンクリートに水平のひび割れや垂直のひび割れ（割裂ひび割れ）が発生する。そして、支圧定着方式の場合には、前記割裂ひび割れの発生による影響を大きく受け、この割裂ひび割れが発生した時は、その内の一つでも基礎表面にまで至ると破壊が生じるとの知見を得るに至った。なお、本願発明者等は、割裂ひび割れに直交する方向、すなわち主脚柱の周方向を鋼管により補強し、コンクリートの拘束を向上させて割裂破壊を抑制することにより、定着耐力を飛躍的に向上できることを十数体の模型実験や数値解析から得ている。

従って、割裂ひび割れをできる限り抑制することができれば、定着耐力が向上し、接合部（基礎部分）が縮小化できるとの考えの下、上記構造のコンクリート構造体とし、その下部側に、前記地盤中に打設された複数本の杭体の頂部が接合され、かつ前記鉄塔主脚柱の下部に定着部材が設けられ、前記定着部材が設けられた主脚柱部分が前記コンクリート構造体に埋設されている基礎構造とした。

その結果、前記鋼管が打設されたコンクリートを外部（周囲）から拘束することにより割裂ひび割れが防止され、コンクリート構造体の定着耐力を大幅に向上できるようになるとともに、杭体は鋼管内の内壁面近傍に近接して配置することができるようになるため、コンクリート構造体の規模を大幅に縮小化できるようになる。また、コンクリート構造体の規模を縮小化できることにより、施工時間の短縮、掘削量の低減、コンクリート打設量の縮小などが図れるようになる。さらに、前記鋼管とコンクリートとからなる結合構造体とすることにより、１本以外に複数本の杭を設置することが可能であるとともに、主杭や副杭の施工誤差を容易に吸収することが可能になる。

請求項７に係る本発明として、前記鋼管は、内壁面に、周方向に沿って固設されたズレ止め用リブを上下方向に複数段に亘って有する請求項６記載の鉄塔の基礎構造が提供される。
上記請求項７記載の発明においては、前記鋼管として、内壁面に、周方向に沿って固設されたズレ止め用リブを上下方向に複数段に亘って有する構造とするものである。前記ブレ止め用リブを鋼管の内壁に設けることにより、打設されるコンクリートとの間に、耐力上十分な付着力が確保されるようになる。

以上詳説のとおり本発明によれば、主杭と副杭とを組合せた組杭構造とすることにより、コンパクトでも十分な耐力を備えた基礎構造とでき、基礎の構造規模の縮小化、施工の簡略化が可能となり、労働負荷の低減が図れるようになるとともに、工費削減、工程の短縮化等が図れるようになる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。
〔第１形態例〕
図１及び図２に示されるように、本発明に係る鉄塔基礎構造は、主脚柱４の方向Ｓとほぼ一致する方向に沿って地盤中に設けられた１又は複数の主杭１と、平面視で基礎と鉄塔中心Ｐとを結ぶ面方向に沿って地盤中に設けられた１又は複数の副杭２と、前記主杭１と副杭２とを結合するとともに、前記主脚柱４の基部が定着された結合構造体３とからなるものである。

以下、より具体的に詳述すると、
前記結合構造体３としては、例えば径が１０００〜５０００mm程度、厚みは約２０〜３０mm程度の厚肉鋼管６と、鋼管６の内部に打設されたコンクリート７からなる構造体が好適に使用される。
前記鋼管６の内壁面には、周方向に沿って固設されたズレ止め用リブ５，５…が上下方向に複数段に亘って設けられている。前記ズレ止め用リブ５，５…としては、打設されるコンクリート７との間で確実に滑りを防止し得る突起形状であれば如何なる断面形状のものであってもよい。例えば、図６(A)に示されるように、鉄筋／鋼棒５ａを鋼管６の内壁面に沿って溶接によって固設してもよいし、図６(B)に示されるように、角鋼材５ｂを用いても良いし、図６(C)に示されるようにフラットバー５ｃなどを用いてもよい。

なお、図示の例では前記鋼管６として、鋼製の円形管としたが、角管や多角形管などの鋼製管を用いることもできる。また、前記結合構造体３は、地上に載置するような形態で築造することもできるが、土圧抵抗による変位量の低減を図るため、大部分が地盤に埋設されている状態で築造するのが望ましい。

前記主脚柱４は、その下部外面に複数段に亘り、図示例では５段に亘り支圧板８，８…が設けられ、この支圧板配設部位Ｋが前記結合構造体３のほぼ中央に位置するように、結合構造体３に埋設されている。前記主脚柱４の断面寸法は特に限定はないが、概ね３００〜３０００mm程度とされる。前記支圧板８としては、リング板を前記主脚柱４の周囲に溶接等によって固設した構造としたが、支圧板８の平面形状は多角形状等であってもよい。また、本形態例では、前記主脚柱４の定着方式として支圧板方式を採用したが、図２４の逆Ｔ字型基礎５０で採用されている、いかり材定着方式を採用することもできるし、図７に示されるボルト定着方式を採用してもよい。

さらに、図示例では鉄塔の主脚柱４として、鋼管柱の例を示したが、主脚柱４としては例えば山形鋼や、複数の主材をジグザグ状に配置したラチスバー（腹材）で連結した組立柱などを対象とすることもできる。

前記主脚柱４には、前述したように、風荷重等の方向によって、押込み力又は引抜き力の双方が作用することになるため、押込み力と引抜き力との両者に対応可能とするため、前記ズレ止め用リブ５は、前記鉄塔主脚柱４の支圧板配設部位Ｋを境に、その上部側及び下部側のそれぞれに配設するのが望ましい。実際には、図示のように、前記鋼管６の上下方向にほぼ均等の間隔で配置するのが望ましい。

前記主杭１としては、杭種は問わず、鋼管杭、場所打ち杭、或いは既製杭などのいずれかとすることができるが、圧縮耐力及び引抜き耐力が大きいとともに、施工や搬入が簡易で済む、場所打ちによる鉄筋コンクリート造とし、かつ口径が２５０〜６００mmの杭体とするのが望ましい。この杭体の施工は、例えば削孔により地盤中に穿孔を行ったならば、この穿孔内に組立筋を挿入し、高流動性コンクリートを充填することにより造成することができる。前記地盤の穿孔は、地盤が弱い場合にはロータリー式などを採用し、岩盤か途中に岩盤層が介在するような地盤の場合には回転打撃式のダウンザホールハンマー（商標名）などを好適に採用することができる。

前記主杭１は、図示例では主脚柱４の軸線Ｓに対して、斜面の山側では鉄塔中心側にずれた位置とし、斜面の谷側では鉄塔の外側にずれた位置に配置しているが、図３に示されるように、主脚柱４の軸線Ｓの延長線上に設けるようにしてもよい。また、主杭１を複数設けるようにしてもよい。例えば、図４に示されるように、平面的に軸線Ｓを跨いで両側に１づつ設けるようにしてもよい。複数設ける場合は、杭群の中心軸が前記主脚柱４の軸線Ｓの方向となるように配置する。

前記主杭１と結合構造体３との接合は、図２の例では両者間に跨る定着鉄筋９，９…を配設する鉄筋定着方式を採用しているが、鋼管杭の場合には結合構造体３内に挿入した杭頭部の外面に、外方に突出するように設けたリング状等の支圧板によって定着を図る支圧板接合方式を採用してもよい。さらに、図８に示されるように、鋼管６の下部側に横架した梁材１２に対して、杭体１から延出する鋼棒をボルト固定することにより結合したり、場合によっては溶接によって結合してもよい。

前記副杭２は、平面視で基礎と鉄塔中心Ｐとを結ぶ面方向に沿って地盤中に設けられた杭体である。杭種には特に限定が無い。例えば、鋼管杭、場所打ち杭、或いは既製杭などの他、引抜き力にのみ抵抗するアンカー杭とすることも可能である。この副杭２についても、場所打ちによる鉄筋コンクリート造とするのが望ましく、必要に応じて、前記鋼管６との接合部付近を鋼管で被覆した合成構造とすることができる。

前記鋼管６との接合方式は、図２に示されるように、鋼管６に対して予め挿入口６ａを形成しておき、前記挿入口６ａから副杭２に跨る定着筋１０、１０…を配設することにより、一体化を図るようにしてもよいし、鋼管杭の場合は、図７に示されるように、副杭２の頭部を鋼管６の外面に対して溶接等によって接合してもよいし、さらに図８に示されるように、鋼管６の外面にボルト１４，１４によって接合してもよい。

前記副杭２は、平面視で基礎と鉄塔中心Ｐとを結ぶ面方向に沿って配置されていればよい。例えば、図１および図５に示されるように、傾斜地盤の場合は、各基礎の副杭２、２…を斜面の山側では鉄塔の外側方向に向けて配置してもよいし、斜面の谷側の基礎については、鉄塔の内側に向けて配置するようにしてもよい。また、副杭２についても複数設けるようにしてもよい。例えば、図４に示されるように、基礎と鉄塔中心Ｐとを結ぶ面を跨いで両側に１づつ設けるようにしてもよい。複数設ける場合は、杭群の中心軸が基礎と鉄塔中心Ｐとを結ぶ面に一致するように配置する。

前記主杭１と副杭２との成す角度θは、引抜き力と水平力とにバランス良く抵抗させるためには、３０度以上９０度以下、好ましくは４０度以上６０度以下とするのが望ましい。また、前記副杭２は、主杭１の引抜き耐力の少なくとも２０％以上の引抜き耐力を有することが望ましい。副杭２が主杭１の２０％以上の引抜き耐力を備えることにより、主杭１の引抜き抵抗力が最大値を超えた後も、副杭２が主杭１の耐力低下分を分担することにより、基礎は急激に引き抜かれることはなく、靱性の高い破壊形態をとることが可能となる。

施工は、先ず最初に、結合構造体３の施工部を地盤掘削したならば、掘削部の壁面より穿孔を行い、杭体１と定着筋９、および副杭２を打設した後、鋼管６を設置する。なお、鋼管６の壁面には、予め前記副杭２との一体化を図るために定着筋１０の挿入口６ａが形成されている。

次いで、鋼管６内に所定の鉄筋を配筋し、かつ鋼管６の挿入口６ａから定着筋１０を挿入する。その後、主脚柱４の基部を鋼管６内の所定の位置に位置決めし、仮固定部材（図示せず）によって固定したならば、コンクリートを打設する。
また、前記鋼管６の挿入口６ａの外側部分にも、コンクリートを打設し、副杭２の頭部を固定し、結合構造体３との一体化を図るようにする。

以下、本発明による組杭の効果および荷重作用時の杭の挙動等を検証するために各種の実験を行った。
(1)組杭の変位特性
実際の現場において、図９に示されるように、梁２０を反力杭２１，２１で固定し、主杭１及び副杭２からなる基礎をジャッキ２２より引抜き、Ｘ−Ｙ方向の変位量を調べた。その結果、図１０に示されるように、鉛直方向に変位しながらも、副杭２のほぼ直交方向に変位することが判明した。
(2)変位量
同様の現場試験において、図１１に示されるように、載荷方向の変位を横軸に取り、単杭と組杭との各ケースについて変位量を比較した。その結果、同一載荷荷重では組杭の方がかなり変位が抑制できることが判明している。また、単杭の場合は、載荷荷重６０００ｋＮで勾配が小さくなり最大耐力を迎えていることが判るが、組杭の場合は載荷荷重７０００ｋＮでも勾配が直線状態にあり、まだ弾性に近い状態にあり、最大耐力も格段に向上していることが判る。
(3)ピーク後の変位挙動
図１２に示されるように、試験体の上層地盤を除去し、杭の定着長を短くした状態で載荷試験を行い、ピーク後の変位挙動を調べた。その結果、図１３に示されるように、最大荷重付近以降は、副杭２が主杭１の支持力の低下を補うため、荷重の減少が急激ではなく、靭性の高い構造となっていることが判る。同図から、ピーク後の副杭２の荷重分担率はほぼ２０％前後であり、副杭２は、主杭１の引抜き耐力の少なくとも２０％以上の引抜き耐力を有するようにすればよいことが判る。

(4)組杭の荷重方向変化に対する安定性分析
載荷荷重の方向は、主杭１の方向には完全には一致しないため、荷重方向が若干変化した場合の安定性について、図１４に示されるＦＥＭ解析モデルにより解析を行った。解析ケースは図１５に示されるように、単杭及び組杭のそれぞれＭのケースにおいて、主杭１の方向（０°方向）と、これに対して±１２°の３ケースとした。
その結果、０°方向の引抜き載荷のケースを示した図１６より、組杭の場合は変位を大幅に抑制し得ることが判明した。特に、谷側−１２°方向の引抜き載荷のケースを示した図１７の場合には、変位量の差はかなり顕著となった。
また、最大荷重時の水平変位と鉛直変位とを比較した図１８から、組杭の場合は載荷方向が変化しても、変位は量及び方向が一定の範囲で安定しているのに対して、単杭の場合には、載荷方向によって変位方向と量とが大きくばらついていることが判る。さらに、最大荷重時の水平荷重と鉛直荷重とを比較した図１９から、組杭の場合には載荷方向が変化しても安定した耐力を維持することが可能であるが、単杭の場合は載荷方向（谷側-12°のケース）によっては、支持力が大きく低下することがあることが判明した。

(5)全体モデル解析による基礎部の変形及び断面力の比較
図２０に示されるように、鉄塔全体をフレームでモデル化（図２０は２次元モデルであるが実際は３次元モデル）するとともに、基礎が本発明に係る組杭基礎のケースと、単杭基礎のケースとについて、解析を行った。なお、主杭及び副杭には、図２１に示されるように、杭軸方向及び杭軸直交方向にそれぞれバネを考慮した。その解析結果、図２２および図２３に示す。

図２２は、各基礎の水平変位を示したものである。単杭のケースは、全般に水平変位が大きく、特に圧縮力が作用するＣ脚では組杭に比べてかなり変位が大きくなっている。これに比べて、組杭の場合には、各基礎共に変位が抑制されていることが判る。

図２３は、主杭に生じる断面力（せん断力、曲げモーメント）を単杭と組杭の各ケースで比較したものである。同図から組杭とすることにより、主杭の断面力を大幅に低減できることが判る。

鉄塔基礎の平面構造を示す図である。 鉄塔の基礎構造を示す、(A)は縦断面図、(B)は横断面図である。 基礎構造の変形例（その１）を示す縦断面図である。 基礎構造の変形例（その２）を示す横断面図である。 基礎構造の変形例（その３）を示す縦断面図である。 (A)〜(C)はズレ止め用リブ５の変形例を示す図である。 基礎構造の変形例（その４）を示す縦断面図である。 基礎構造の変形例（その５）を示す縦断面図である。 現場実験の試験体（その１）を示す正面図である。 水平変位−鉛直変位図である。 載荷方向変位−載荷荷重図である。 現場実験の試験体（その２）を示す正面図である。 結合部位の変位−作用荷重図である。 ＦＥＭ解析モデル図である。 荷重の載荷方向ケースを示す図である。 ０°方向の引抜き載荷ケースの変位−荷重図である。 谷側-12°方向の引抜き載荷ケースの変位−荷重図である。 ＦＥＭ解析における最大荷重時の水平変位−鉛直変位図である。 ＦＥＭ解析における最大荷重時の水平荷重−鉛直荷重図である。 フレーム解析のモデル図である。 杭に対するバネ設定図である。 各基礎の水平変位図である。 主杭に生じる断面力（せん断力、曲げモーメント）図である。 従来の逆Ｔ字型基礎の縦断面図である。 従来の深礎基礎の縦断面図である。 フーチングの破壊形態（その１）を示す図である。 フーチングの破壊形態（その２）を示す図である。

符号の説明

１…主杭、２…副杭、３…結合構造体、４…主脚柱、５・５ａ〜５ｃ…ズレ止め用リブ、６…鋼管、７…コンクリート、８…支圧板、９・１０…定着筋

Claims (7)

1. 鉄塔の各主脚柱を支持するための基礎構造であって、前記基礎構造は、前記主脚柱の方向とほぼ一致する方向に沿って地盤中に設けられた１又は複数の主杭と、平面視で基礎と鉄塔中心とを結ぶ面方向に沿って地盤中に設けられた１又は複数の副杭と、前記主杭と副杭とを結合するとともに、前記主脚柱の基部が定着された結合構造体とからなることを特徴とする鉄塔の基礎構造。
2. 前記主杭と副杭との成す角度が３０度以上９０度以下である請求項１記載の鉄塔の基礎構造。
3. 前記主杭は、鉄筋コンクリート造であり、かつ口径が２５０〜６００mmの杭体である請求項１、２いずれかに記載の鉄塔の基礎構造。
4. 前記副杭は、アンカー杭又は鉄筋コンクリート造である請求項１〜３いずれかに記載の鉄塔の基礎構造。
5. 前記副杭は、主杭の引抜き耐力の少なくとも２０％以上の引抜き耐力を有する請求項１〜４いずれかに記載の鉄塔の基礎構造。
6. 前記結合構造体は、鋼管内にコンクリートを打設することによって造成された構造体とし、該結合構造体の下面側に前記主杭の頂部が接合され、側面に前記副杭の頂部が接合されている請求項１〜５いずれかに記載の鉄塔の基礎構造。
7. 前記鋼管は、内壁面に、周方向に沿って固設されたズレ止め用リブを上下方向に複数段に亘って有する請求項６記載の鉄塔の基礎構造。
   

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