JP2006233512A - 柱脚の基礎構造及びその施工方法並びにその設計方法及びその記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】カーポート等構築物の柱脚を土間コンクリートに立設する基礎部分の構築に土間コンクリートの拘束効果を活用することにより工夫を施した、カーポート等構築物における柱脚の基礎構造及び当該構築物における柱脚の基礎構造の施工方法並びにその設計方法及びその記録媒体を提供する。
【解決手段】カーポート等構築物の柱脚を立てるための開口穴を土間コンクリートの所定個所にはつり除いて設けたのち、当該開口穴の下の土砂を掘り除いて同開口穴と同じ径の基礎穴を設けると共に当該基礎穴の上端部を削り除いて同部を一回り大きい径にすることにより上記開口穴の開口縁を内向きに張り出した状態にして引掛り部を形成し、然るのち基礎穴及び開口穴に柱脚を仮固定してからこれら基礎穴、開口穴内にコンクリートを打設することにより基礎穴内に柱脚基礎部を設けると共に上記コンクリートの打設により引掛り部に係合する基礎つば状部を設けることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地面の上にコンクリート（本文中では土間コンクリートと記す）が予め打設されたカーポート、自転車置き場、シェルター、フエンス、テラス、柱建て式バルコニー等の構築物における柱脚の基礎構造及びその施工方法並びにその設計方法及びその記録媒体に関する。
具体的には、土間コンクリートの拘束効果を活用することにより、片支持式（片流れ式）あるいは両支持式アルミ製カーポート等構築物の柱脚を予め打設された土間コンクリートに立設するようにされた、カーポート等構築物の柱脚を立設状態に固定する柱脚の土間コンクリート併用基礎構造及びその施工方法並びにその設計方法及びその記録媒体に関する。

従前知られている構築物の一つである例えばカーポートは、当該カーポートを設けようとする個所に上端から下端まで一様な径の筒状基礎穴を穿設し、これに柱脚を仮固定してから基礎コンクリートを流し込んで固化することにより構築され、そして、その後に土間コンクリートを打設して完成されていた。
また、予め土間コンクリートが打設されているカーポートにあっては、当該土間コンクリートの所定個所をはつり除いて開口穴を設けたのち、当該開口穴の下の土砂を掘り除いて同開口穴と上端から下端まで同じ径の基礎穴を穿設し、これに柱脚を仮固定してから基礎コンクリートを流し込んで固化することにより完成されていた。いずれにしても、土間コンクリートの拘束効果を積極的に活用する構成にはなっていないものであった。

このため、従前のカーポート等は、開口穴及び基礎穴の径を大きくして基礎コンクリートの量を増やすことにより柱脚基礎部を大きくし、これにより充分な強度を確保していた。要するに、上記従来の柱脚基礎構造は、充分な強度を得るためには、基礎穴を大きくする必要があった分だけ、土砂を掘り除いて基礎穴を穿設する作業及び基礎穴の底面を平らに仕上げる作業に時間や労力がかかり、作業者にも負担を強いることになるのみならずコンクリートや割栗石等の使用量も多くなっていた。したがって、コスト高にもなっていた。

このようなことから、本発明者らは、充分な強度を維持したままの状態で、作業時間の短縮化、労力の軽減化、使用コンクリートの少量化、低コスト化を達成できないかを模索しているうちに、偶然、開口穴の開口縁部分の下に張り出して当該開口縁部分に引掛り止まる基礎つば状部（基礎ブラケット部）を柱脚基礎部の上部周囲に一体に設けることが有効である上、柱脚基礎部のほぼ全体を細くすることができることに気付き、本発明を提供するに至ったものである。
なお、本願出願人は、この種の土間コンクリートが予め打設された構築物に関し基礎つば状部を備えた土間コンクリート併用基礎構造について、先行技術を調査したが、これに関連する具体的な先行技術文献を見出すことができなかった。

本発明は、充分な強度を維持したままの状態で、作業時間の短縮化、労力の軽減化、使用コンクリートの少量化、低コスト化等ができる新規の、カーポート等構築物における柱脚の基礎構造及びその施工方法並びにその設計方法及びその記録媒体を提供することを第１の目的とする。

さらに、本発明は、上記第１の目的の達成を果たすことで、施工者の経験則に頼っていた従来技術では果し得なかった設計上の品質の確保及び良質な仕上がり状態の確保を可能にすることを第２の目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、請求項１に係る柱脚の基礎構造にあっては、土間コンクリートが予め打設された構築物における柱脚の基礎構造に関し、当該構築物の柱脚を立てるために土間コンクリートの所定個所をはつり除いて設けた開口穴と、開口穴の下の土砂を掘り除いて設けた同開口穴と同じもしくは略同じ径の基礎穴と、基礎穴の上端部を削り除いて同部を一回り大きい径にすることにより開口穴の開口縁を内向きに張り出した状態にして設けた引掛り部と、基礎穴に柱脚を仮固定してから基礎穴及び開口穴内に基礎コンクリートを打設することにより設けた柱脚基礎部と、基礎コンクリートの打設により引掛り部に係合した状態に設けた基礎つば状部と、同基礎コンクリートの打設により立設した柱脚とを備えたことを特徴とする。

したがって、柱脚が回転モーメントや引き抜き力等外力を受けた場合には、引掛り部と基礎つば状部との係合部により土間コンクリートの拘束効果を積極的に活用することができる。その結果として、充分な強度は維持される。

また、上記のように土間コンクリートの拘束効果を活用できるようになった分だけ、柱脚基礎部のほぼ全体の径を細くすることができる。その結果として作業時間の短縮化、労力の軽減化、使用コンクリートの少量化、低コスト化が達成できる。

また、請求項２に係る柱脚の基礎構造は、構築物が、カーポート、自転車置き場、シェルター、フエンス、テラス、柱建て式バルコニーから選ばれた一つであることを特徴とする。

したがって、請求項２に係る柱脚の基礎構造によれば、地面の上にコンクリートが既に打設されている場所に、請求項１に係る柱脚の基礎構造によるカーポート、自転車置き場、シェルター、フエンス、テラス、柱建て式バルコニーなど、具体的には屋根と柱のみからなる側面がない簡易型構築物を容易に構築提供できる。なお、本発明は、上記場所に立設される門柱、国旗掲揚用柱、街灯、屋外灯等の構築に利用することが可能であり、これら上記場所に立設される簡易型構築物も含むものである。

また、請求項３に係る柱脚の基礎構造の施工方法にあっては、土間コンクリートが予め打設された構築物における柱脚の基礎構造に関し、構築物の柱脚を立てるための開口穴を土間コンクリートの所定個所にはつり除いて設けたのち、開口穴の下の土砂を掘り除いて同開口穴と同じもしくは略同じ径の基礎穴を設けると共に基礎穴の上端部を削り除いて同部を一回り大きい径にすることにより上記開口穴の開口縁を内向きに張り出した状態にして引掛り部を形成し、然るのち、基礎穴に柱脚を仮固定してから基礎穴内及び開口穴内に基礎コンクリートを打設することにより同内に柱脚基礎部を設けると共に同基礎コンクリートの打設により引掛り部に係合する基礎つば状部を設けることを特徴とする。

したがって、作業時間の短縮化、労力の軽減化、使用コンクリートの少量化、低コスト化された構築物のコンクリート製柱脚基礎部を確実且つ容易に提供できる。

また、請求項４に係る柱脚の基礎構造の施工方法にあっては、土間コンクリートが予め打設された構築物における柱脚の基礎構造に関し、構築物の柱脚の設置場所を土間コンクリート上に決定する工程、当該決定場所に基礎の墨出しをする工程、当該基礎の墨出し個所をはつり除いて開口穴を設ける工程、開口穴の下の土砂を掘り除いて同開口穴と同じもしくは略同じ径の基礎穴を設ける工程、基礎穴の上端部を削り除いて同部を一回り大きい径にすることにより開口穴の開口縁を内向きに張り出した状態にして引掛り部を形成する工程、基礎地盤を突き固めて地業を形成する工程、基礎穴に柱脚を仮固定する工程、基礎コンクリート打設の準備をする工程、コンクリートを練り混ぜる工程、基礎穴及び開口穴に基礎コンクリートを打設する工程、基礎コンクリート面を仕上げる工程、基礎コンクリート部を養生及び清掃する工程をなすことを特徴とする。

したがって、作業時間の短縮化、労力の軽減化、使用コンクリートの少量化、低コスト化されたコンクリート製柱脚基礎部の構築に際しては、工程段階毎の作業手順を体系的に規定した施工工程のマニュアル化ができ、作業環境の良化ができる。

また、請求項５に係る柱脚の基礎構造の設計方法にあっては、土間コンクリートが予め打設された構築物における柱脚の基礎構造に関し、土間コンクリートスラブの柱脚基礎部に対する拘束効果を力学的に評価し、この評価に基づいて構築物本体の応力状態に応じた柱脚基礎部の形状を導き出す設計式を作成することを特徴とする。

また、請求項６に係る柱脚の基礎構造の設計方法にあっては、請求項５記載の柱脚の基礎構造に関し、実大実験及びFEM解析（有限要素法）などの結果から、柱脚基礎構造が負担する応力と土間コンクリートスラブが負担する応力を定量化し、柱脚基礎構造の形状を導き出す上記設計式に乗じる係数を導出することを特徴とする。

また、請求項７に係る柱脚の基礎構造の設計方法にあっては、請求項５または６記載の柱脚の基礎構造に関し、当該柱脚の基礎構造は基礎つば状部を有し、基礎つば状部は土間コンクリートスラブに対して構築物本体からの曲げモーメント及び水平力並びに引抜き力を伝達しうる状態にされ、且つ基礎つば状部の最小寸法の下限値、土間コンクリートスラブの最小厚み寸法及び有効範囲面積の下限値、コンクリート強度の下限値を規定して上記柱脚基礎構造が負担する応力と土間コンクリートスラブが負担する応力の定量化をなすようにしたことを特徴とする。

したがって、請求項５、６または請求項７に係る柱脚の基礎構造の設計方法によれば、高い品質の設計ができ、良質な仕上がり状態の土間コンクリート打設タイプの構築物を提供できる。この場合、基礎つば状部の最小寸法、土間コンクリートスラブの最小厚み寸法、有効範囲面積、コンクリート強度の下限値を任意に規定して基礎つば状部の有効性を担保することができる。

また、請求項８に係る記録媒体にあっては、請求項５、６または請求項７記載の設計方法をコンピュータにより実行させるためのプログラムを記録したことを特徴とする。

したがって、上記請求項８に係る記録媒体によれば、上記施工方法及び設計方法はコンピュータを使って効率よくスムーズに行うことができるようになる。

本発明によれば、作業時間の短縮化、労力の軽減化、使用コンクリートの少量化、低コスト化等ができる。また、カーポート等構築物の柱脚を固定する土間コンクリート併用基礎構造及びその施工方法並びにその設計方法及びその記録媒体の提供ができる。さらには施工者の経験則に頼っていた従来技術では果し得なかった設計上の品質の確保及び良質な仕上がりの確保ができる。

以下、本発明に係る実施の形態を図１に基づいて説明する。なお、当該図１は土間コンクリートが既に打設されている場所に立設された片側支持タイプのカーポートの要部を示す断面図である。

この図１に示す実施の形態に係る土間コンクリート打設タイプの片側支持タイプのカーポート１は、カーポート１の柱脚２を立てるために土間コンクリート４の所定個所をはつり除いて設けた開口穴３と、当該開口穴３の下の土砂を掘り除いて設けた同開口穴３と同じ径の基礎穴５と、当該基礎穴５の上端部を削り除いて同部を一回り大きい径にすることにより上記開口穴３の開口縁を内向きに張り出した状態にして設けた引掛り部６と、上記基礎穴５及び上記開口穴３に上記柱脚２を仮固定してからこれら基礎穴５、開口穴６内にコンクリート７を打設することにより設けた柱脚基礎部８と、上記コンクリート７の打設により上記引掛り部６に係合した状態に設けた基礎つば状部９と、同コンクリート７の打設により立設した柱脚２とを備えたものである。

なお、上記実施の形態に係る土間コンクリートを打設された片側支持タイプのカーポート１は、カーポート設置場所を確認し決定する位置決め工程、土間コンクリート４の上に基礎の墨出しを施す墨出し工程、土間コンクリート４に開口穴３をはつり設けるはつり工程、開口穴３の下に同開口穴３と同じ径の基礎穴５を掘り設ける穴掘り工程、基礎穴５の上端部を一回り大きい径に削り除いて上記開口穴３の開口周縁に内向きに張り出した形の引掛り部６を形成する引掛り部形成工程、基礎地盤（底部）１０を突き固めて地業（基礎下部構造）を形成する基礎地盤形成工程、基礎穴５に柱脚２を仮固定する仮止め工程、基礎コンクリート７の打設準備をする準備工程、コンクリートを練り混ぜる混練工程、上記基礎穴５及び上記開口穴３にコンクリート７を打設・固化するコンクリート打設工程、基礎コンクリート上面部分を仕上げる仕上工程、基礎コンクリート上面部分を養生及び清掃する養生工程を列記順に行う施工方法により柱脚の基礎部分が完成されたものである。

上記施工方法をさらに詳しく述べると、位置決め工程では次の作業を行う。
(1)図面によりカーポート基礎の設置場所を確認する。
(2)図面あるいは施主・立会人からのヒアリングなどにより、障害物、地中埋設物の有無、位置を確認する。
(3)図面と現況をもとに、スケールにより基礎の設置場所を確認、決定する。

また、上記墨出し工程では次の作業を行う。
(1)基準となる点からカーポート基礎の柱位置までの距離を算出、計測する。
(2)土間コンクリート上に柱芯位置の墨を出す。
(3)柱芯墨から基礎幅を振り分けて、土間コンクリート上に柱脚基礎部の墨を出す。

また、上記はつり工程では次の作業を行う。
(1)墨線に沿い、カッターなどにより土間コンクリートに切り込みを入れる。
(2)ハンマードリルなどにより基礎穴部のコンクリートをはつり取る。
(3)鉄筋、メッシュ筋を中央部で切断し、後続の作業に邪魔にならないように一旦折り曲げる。
(4)はつり取ったコンクリートがらを片づける。

また、上記穴掘り工程及び上記引掛り部形成工程では次の作業を行う。
(1)土間コンクリートから突き出た鉄筋、メッシュ筋を残したまま、直下に穴を掘り進める。
(2)周囲の土を崩さないように注意しながら、基礎穴を所定の大きさ、深さに広げる。
(3)基礎の「引掛り部分」をしっかり掘り出すとともに、穴の底部が平らになるように仕上げる。
(4)掘り出した土砂を片づける。

また、上記基礎地盤形成工程では次の作業を行う。
(1)土間コンクリート開口部より角材などを挿入し、地盤底面を平らになるように突き固める。
(2)深さを確認しながら割栗石、砕石を敷き詰めて、地業を構築する。
(3)地業を目つぶし砂利などを用いて、極力平らに突き固める。
(4)深さ調整、地業表面の水平調整をする。

また、上記仮止め工程では次の作業を行う。
(1)基礎穴底部にアルミの柱受け材をセットし、その上に柱を建てる。
(2)土間コンクリートの鉄筋を基礎の中に納まるように曲げ戻す。
(3)柱の位置、垂直を調整する。
(4)柱（あるいはカーポート本体）を仮固定する。

また、上記準備工程では次の作業を行う。
(1)土間コンクリートに開けた基礎穴のはつり面から、泥、ほこり、コンクリート粉などコンクリートの一体化を妨げる物質を取り除く。
(2)新しいコンクリートと一体化し易くするためにはつり面に水を散布する。

また、上記練り混ぜ工程では次の作業を行う。
(1)各材料の調合を確認する。
(2)各材料を計量する。
(3)コンクリートを練り混ぜる。

また、上記コンクリート打設工程では次の作業を行う。
(1)基礎にコンクリートを流し込む。
(2)密実なコンクリートになるように、突き棒、スコップ等で突く。
(3)基礎コンクリートと土間コンクリートに隙間が生じないようにする。

また、上記仕上げ工程では次の作業を行う。
(1)基礎コンクリートの仕上げ面をコテで平滑に均す。
(2)基礎コンクリートの仕上げ面に水勾配をつける。
(3)必要に応じて刷毛びきする。

そして、上記養生工程では次の作業を行う。
(1)基礎コンクリートの仕上げ面を保湿、保温効果のある材料で養生する。
(2)養生期間は気温に応じて適切にとる。
(3)カーポート柱脚および基礎部周囲を清掃する。
(4)仮固定材の確認。

以下、本発明に係る土間コンクリート打設タイプのカーポートについてさらに詳しく説明する。

通常、カーポートの基礎構造は、ａ；接地圧の検討、ｂ；基礎の転倒の検討、ｃ；引抜きの検討により基礎寸法が決定される。

一般に、カーポートそのものの自重は、それほど重くはなく常時の柱軸力は極めて小さいが、風荷重による水平荷重や吹き上げ荷重を受けたときには大きなものとなる。このために、これらのことを総合的に検討した上で基礎寸法（重量）は結果的に大きいものにされている。

また、カーポートは、その用途から土間コンクリートが打設されることが多い。この土間コンクリートは、柱脚の基礎部８の回転等を拘束する効果を有している。

本発明は、従来、基礎設計において無視されていた上記土間コンクリート４による拘束効果を積極的に評価することにより、基礎部の設計を合理的に行うことにした。

そこで、本発明は、土間コンクリート４が基礎部８に及ぼす影響を実大実験と解析により解明し、土間コンクリートによる拘束効果を考慮した柱脚の基礎部の設計式を提案する。

＜検討を行うカーポート基礎の条件＞
今回検討を行ったカーポートには、下記の条件を想定した。
・ カーポート本体は、片側支持式および両側支持式で独立した建造物である。
・ 建築面積が50m²以下のカーポートで、カーポートの全面に土間コンクリートが打設されている。
・ カーポートを建築する敷地は、平坦で地盤が緩む恐れのない安定的な地盤面で、且つ地耐力は30kN/m²以上である。
・ 土間コンクリートは、厚さ100mm以上で短辺・長辺ともに6φ-@150（シングル）同等以上の鉄筋が配筋されている。

＜検討の概要＞
土間コンクリートによる拘束効果を評価したカーポート柱脚の基礎部の設計方法を確立するため、次の表１に示す検討内容概要の手順により実験と解析を行った。

（カーポートの柱脚基礎部の基礎的実験と解析）
予備実験は2種類の実験を行った。予備実験1；従来の基礎よりも小さくした場合のカーポートの柱脚基礎部の基礎資料を得るための実験と、予備実験；基礎つば状部を設置した柱脚基礎部が引抜き力を受けた際の部材耐力を知るための実験である。その結果を踏まえ、実大実験の計画・実施を行った。
また、既往の耐力式を用いた結果と有限要素法解析を用いたコンクリート内部応力の解析結果を実験結果と比較検討した。

（実大実験および解析結果を評価した設計式の提案）
実大実験により、地盤に埋設した柱脚基礎部が地震力または風圧力による水平荷重を受けた際の柱脚基礎部の挙動を調べた。この場合、試験体は合計3体とし、土間コンクリートの有無と柱脚基礎部の寸法の違いを変動要因とした。
地盤内部の応力分布が土間コンクリートによる拘束効果によりどのように変化するかを確認するため、実大実験の有限要素法解析を行った。また、土間コンクリートの設計仕様を決定するために土間コンクリートの範囲と柱脚基礎部寸法の比率を変えたモデルと柱脚基礎部の縁端から土間コンクリートの縁端までの距離を変化させたモデルの解析を行った。
また、実験において既往の耐力式で評価できる部分については、実験結果と比較を行い有限要素法解析の適応性を計る上で検討を行った。
最後に実験および解析結果から、土間コンクリートの評価方法、および基礎部の抵抗モーメントの評価式を提案する。

＜設計式の提案＞
（設計の概要）
実験およびFEM解析の結果から土間コンクリート拘束効果を考慮し、柱脚基礎部の形状の設計式を提案する。

なお、土間コンクリートによる拘束効果を考慮したカーポートの柱脚基礎部の設計フローチャートを次の表２に示す。

（適用範囲および設計仕様の確認）
本提案式を用いることができる適用範囲とカーポートの柱脚基礎部および土間コンクリートの設計仕様を下記に示す。

(1)適用範囲
土間コンクリートによる拘束効果を考慮したカーポートの柱脚基礎部の設計法（以下、本設計法と記す。）を用いることができる基礎構造は、両側支持式もしくは片側支持式のカーポート基礎構造とし、建築面積が50m²以下の建物を原則とする。他の建築物にエキスパンションジョイントを設けずにカーポートを建造する場合、本設計法の適用範囲外とする。
(2)カーポート設置位置の周辺状況
本設計法が用いることができる敷地は、平坦で地盤の緩む恐れのない安定的な地盤面とする。
(3)地耐力
本設計法は、カーポート基礎が設置される地盤の長期許容支持耐力（以下、地耐力と記す。）は、30kN/m²以上の地盤に適用する。ここで、地耐力は建設地の地盤調査により確認されることが望ましいが、周辺の地盤調査、あるいは試験掘りによる地層の簡易判別法（「小規模建築物基礎の手引き」1988年：日本建築学会）などにより推定地耐力を用いてもよい。
(4)カーポートの柱脚の設計仕様
実験により基礎部の安全性を確認したカーポートの柱脚材は、寸法：□-83.6×158.2（板厚 短辺側3.1mm、長辺側2.2mm）、材種：A6063S-T5のみであったことから、本設計法が使用できるカーポート柱脚材は、この柱脚材程度の構造性能をもつ柱脚材同程度以下とする。ただし、実験等により安全性が確認された場合はこの限りではない。
また、埋め込み柱脚となるためには、国土交通省告示から埋め込み深さは柱幅の2倍以上必要であるので、本設計法でもこれを設計仕様とする。ただし、同告示のなかで「構造計算を行えばこの限りではない」と明記されており、本設計法でも同様に構造計算により安全性が確認された場合にはこの限りではないこととした。
引き抜き抵抗用に設置するアンカー棒は、計算により必要なアンカー棒の径と本数を求めるものとするが、引き抜き力が小さい場合においても8φ(SS400)以上のアンカー棒を1本以上設置する。また、かぶり厚さは60mm以上を確保する。なお、図１に示す図には上記アンカー棒は示していない。
(5)基礎の設計仕様
柱脚の基礎部の最小寸法は、300mm(幅)×300mm(奥行)×550mm(高さ)とする。これは、実験若しくは数値解析を行った最小寸法により決定している。また、最小かぶり厚さは、柱奥行寸法（長辺方向）以上、且つ60mm以上確保する。
図１に示す基礎つば状部９を必ず設置する。基礎つば状部９の最小寸法は50mm(幅)×50mm(厚さ)とし、基礎部８の全周に配置する。また、基礎部８および基礎つば状部９は無筋として良いが、両者は同時に打設が行われ一体化が計られている構造とする。
(6)土間コンクリートの設計仕様
土間コンクリート４は、基礎に伝達される応力に対し抵抗しうる構造性能が要求されるため、本設計法が採用できる設計仕様を下記のよう規定する。ただし、土間コンクリート４の範囲はカーポート全面に配置されており、土間コンクリート４表面には切り欠き部分や構造性能上問題となるようなひび割れがないことを前提条件とする。
土間コンクリートスラブの厚さは、100mm以上とする。ただし、表面に目地などがある場合は、その部分を考慮した厚さがスラブ厚さとなる。配筋は6φ-@150シングル配筋(SR235)程度以上とする。
また、基礎部の縁端から土間外周部までの最小距離（以下、縁端距離と記す。）は200mm以上と規定する。ただし、これらの規定は、構造計算により安全性が確認された場合はこの限りではない。
(7)コンクリートの設計仕様
土間コンクリートおよびカーポートの柱脚基礎部に使用されるコンクリートは、普通コンクリートを原則とし、設計基準強度Fcは15N/mm²以上とする。

（ 柱脚モーメントが生じない場合の地耐力の検討）
長期荷重および地震時、風圧力時の短期荷重において柱脚２のモーメントが生じない場合、柱軸力と基礎部自重の合計を底盤面積で除した接地圧σが地耐力qを上回らないことを式（１）により確認する。

（土間コンクリートの検討）
(1)土間コンクリートに生じる面内せん断力に対する検討
カーポート柱脚より基礎部に伝達されるせん断力は、土間コンクリートの面内せん断耐力により抵抗させることが本提案式の前提条件である。よって、下記の検討により土間コンクリートが負担するせん断力に対し、構造性能を満足することを確認する。

(a)パンチングシアに対する検討
土間コンクリートにせん断ひび割れが生じる場合のひび割れ線は、解析による土間コンクリート引張力の分布より概ね基礎のコーナーを基点とし、一般的なコンクリートのパンチングシア破壊線である45°方向の斜めひび割れが仮定できる。
また、柱脚部より伝達されるせん断力は、土間コンクリートと地盤との接触面に摩擦抵抗力が生じるためコンクリートに伝達されるせん断力は減少するが、水平力と引き抜き力が同時に生じる場合が考えられるため、この摩擦抵抗力は無視する。
以上より、パンチングシアに対する検討は次の式（2ａ）、式（2ｂ）により行う。

(b)支圧耐力の検討
前項により検討を行ったパンチングシア耐力は、基礎部前面部に生じる支圧応力に対してコンクリートが圧壊しないことが重要な要素となる。よって、ここでは支圧耐力の検討を行う。
検討方法はパンチングシアに対する検討と同様に土間コンクリートが負担するせん断力に対して支圧耐力が上回ることを次の式（３ａ）により確認する。また、基礎部前面の支圧耐力は、次の式（３ｂ）により評価する。

（基礎引き抜き力に対する検討）
引き抜き力Tは、式(4)を満足するよう設計を行う。ここで、引き抜きに対する抵抗力N1〜N5については、式(5)〜式(9)により求められた部材耐力とする。

(a)アンカー棒の検討
アンカー棒の検討は、アンカー棒のせん断力の検討およびアンカー棒による柱脚の支圧耐力の検討を行う。
アンカー棒のせん断力の検討は、次に示す式(5)、アンカー棒による柱の支圧耐力の検討は、次に示す式(6)により求まる。

(b)基礎つば状部の検討
引き抜き力に抵抗できる基礎つば状部の耐力は、次の式(7)に示すようにコンクリートのせん断応力度により検討を行う。

(c)土間コンクリートのせん断力の検討
引き抜き抵抗力として、基礎つば状部９より伝達されるせん断力が土間コンクリートに伝達されることを確認する。土間コンクリートのせん断耐力は基礎縁端よりスラブ厚の有効せいの1/2の距離離れた位置のパンチングシア耐力とし、次に示す式(8)により求まる。

(d)土間コンクリートを考慮した引抜き抵抗力
基礎部自重と土間コンクリート重量による引抜き抵抗力N5は、式(9)により求まる。

（土間コンクリートの拘束効果を考慮した柱脚の基礎部形状の設計）
(1)簡易計算法と精算法の選択
本設計法では基礎の抵抗モーメントを算出する場合、簡易計算法と精算法の両方もしくは一方を任意に選択できる。

(2)応力の分担率
柱脚に生じるせん断力は、土間コンクリートが100%負担し、基礎部は負担しない。

(3)基礎地反力分布
土間コンクリートの基礎回転拘束を考慮した基礎地反力分布は、解析結果より次の表３に示すように仮定した。このとき、地中の応力分布は弾性範囲内では等分布に反力が生じていると仮定する。

(4)基礎抵抗モーメント(MR)
上記表３の計算モデルの応力部分布図より、柱脚基礎部の回転中心位置は、土間コンクリート下端の位置にあると仮定し、基礎部抵抗モーメント(MR)を次の式(10)により求める。

なお、土間コンクリートの厚さが100mm以上の場合においても、ここではt=100とする。土間コンクリートの厚さが増せば、土間コンクリートの曲げモーメント負担割合も増加するが本提案式ではその負担割合を一定とし安全側に評価する。

(5)基礎負担曲げモーメント (M')
「基礎部抵抗モーメント(MR) ≧基礎部負担曲げモーメント(M')」が成立すれば基礎部は安定している。よって、次の式(11)により基礎部負担曲げモーメント(M')を求める。

(6)実験結果と提案式の比較
提案式と実験結果（ 実大実験）の比較を次の表４に示す。ここで、柱脚材の曲げ耐力はMp=1.1×F×Zpから算定を行い、土間コンクリートの拘束のない試験体については、側圧を考慮した基礎設計方法として、「電気学会電気規格調査会標準規格送電用支持物設計標準 JEC-127-1979」（以下、JECと称す）に記されている「6.基礎設計」を参考として、基礎の応力分布模式から導き出した設計式より基礎部の抵抗モーメント(MR)を算定している。

以上の結果より、計算値は全ての試験体において基礎部抵抗力が柱脚耐力を下回っていた。しかし、実験結果では基礎部抵抗力の低下による基礎転倒となった試験体はNo.2だけであった。また、試験体No.2の計算値による安全率（実験値／計算値）は4.86と高い値であり、十分安全側の設計式といえる。試験体No.1とNo.2については、柱脚の曲げ破壊が先行しているため基礎部抵抗力に対する設計式の安全率がどの程度あるのかは正確に把握できないが、終局時には試験体No.1で安全率3.00、試験体No.3では安全率1.35であった。
よって、本提案式を適用した場合、土間コンクリート拘束効果が有効であれば、最低でも1.35倍の安全率をもつ評価式であると推考できる。

本発明に係る実施の態様を示す概念図である。

符号の説明

１ カーポート
２ 柱脚
３ 開口穴
４ 土間コンクリート
５ 基礎穴
６ 引掛り部
７ コンクリート
８ 基礎部
８ａ 肩部分
９ 基礎つば状部
１０ 基礎地盤（底部）

Claims (8)

1. 土間コンクリートが予め打設された構築物における柱脚の基礎構造に関し、当該構築物の柱脚を立てるために土間コンクリートの所定個所をはつり除いて設けた開口穴と、開口穴の下の土砂を掘り除いて設けた同開口穴と同じもしくは略同じ径の基礎穴と、基礎穴の上端部を削り除いて同部を一回り大きい径にすることにより開口穴の開口縁を内向きに張り出した状態にして設けた引掛り部と、基礎穴に柱脚を仮固定してから基礎穴及び開口穴内に基礎コンクリートを打設することにより設けた柱脚基礎部と、基礎コンクリートの打設により引掛り部に係合した状態に設けた基礎つば状部と、同基礎コンクリートの打設により立設した柱脚とを備えたことを特徴とする柱脚の基礎構造。
2. 構築物は、カーポート、自転車置き場、シェルター、フエンス、テラス、柱建て式バルコニーから選ばれた一つであることを特徴とする請求項１記載の柱脚の基礎構造。
3. 土間コンクリートが予め打設された構築物における柱脚の基礎構造に関し、柱脚を立てるための開口穴を土間コンクリートの所定個所にはつり除いて設けたのち、開口穴の下の土砂を掘り除いて同開口穴と同じもしくは略同じ径の基礎穴を設けると共に基礎穴の上端部を削り除いて同部を一回り大きい径にすることにより上記開口穴の開口縁を内向きに張り出した状態にして引掛り部を形成し、然るのち、基礎穴に柱脚を仮固定してから基礎穴内及び開口穴内に基礎コンクリートを打設することにより同内に柱脚基礎部を設けると共に同基礎コンクリートの打設により引掛り部に係合する基礎つば状部を設けることを特徴とする柱脚の基礎構造の施工方法。
4. 土間コンクリートが予め打設された構築物における柱脚の基礎構造に関し、柱脚の設置場所を土間コンクリート上に決定する工程、当該決定場所に基礎の墨出しをする工程、当該基礎の墨出し個所をはつり除いて開口穴を設ける工程、開口穴の下の土砂を掘り除いて同開口穴と同じもしくは略同じ径の基礎穴を設ける工程、基礎穴の上端部を削り除いて同部を一回り大きい径にすることにより開口穴の開口縁を内向きに張り出した状態にして引掛り部を形成する工程、基礎地盤を突き固めて地業を形成する工程、基礎穴に柱脚を仮固定する工程、基礎コンクリート打設の準備をする工程、コンクリートを練り混ぜる工程、基礎穴及び開口穴に基礎コンクリートを打設する工程、基礎コンクリート面を仕上げる工程、基礎コンクリート部を養生及び清掃する工程をなすことを特徴とする柱脚の基礎構造の施工方法。
5. 土間コンクリートが予め打設された構築物における柱脚の基礎構造に関し、土間コンクリートスラブの柱脚基礎部に対する拘束効果を力学的に評価し、この評価に基づいて構築物本体の応力状態に応じた柱脚基礎部の形状を導き出す設計式を作成することを特徴とする柱脚の基礎構造の設計方法。
6. 実大実験及びFEM解析などの結果から、柱脚基礎部が負担する応力と土間コンクリートスラブが負担する応力を定量化し、柱脚基礎部の形状を導き出す上記設計式に乗じる係数を導出することを特徴とする請求項５記載の柱脚の基礎構造の設計方法。
7. 上記基礎部は基礎つば状部を有し、この基礎つば状部は土間コンクリートスラブに対して構築物本体からの曲げモーメント及び水平力並びに引抜き力を伝達しうる状態にされ、且つ基礎つば状部の最小寸法の下限値、土間コンクリートスラブの最小厚み寸法及び有効範囲面積の下限値、コンクリート強度の下限値を規定して上記柱脚基礎部が負担する応力と土間コンクリートスラブが負担する応力の定量化をなすようにしたことを特徴とする請求項５または６記載の柱脚の基礎構造の設計方法。
8. 請求項５、６または請求項７記載の設計方法をコンピュータにより実行させるためのプログラムを記録した記録媒体。

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