JP2009280957A - プレストレスト基礎梁および基礎梁へのプレストレス導入方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ピットを有する基礎施工に係る地盤掘削量および躯体物量を低減し、工期短縮およびコストダウンを図ることができるプレストレスト基礎梁および基礎梁へのプレストレス導入方法を提供する。
【解決手段】ピット１６を有する直接基礎の基礎梁１０であって、基礎梁１０内部に湾曲状に挿通され、基礎梁１０を上下方向に撓ませる向きのプレストレスが導入された張力材１４を備えるようにする。また、基礎梁１０へのプレストレス導入方法は、先行掘削した地盤中央側２に、内部に湾曲状に挿通された張力材１４を備える基礎梁１０を構築し、張力材１４にプレストレスを導入した後で、基礎梁１０の外側２ａに他の基礎１８を構築するようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレストレスト基礎梁および基礎梁へのプレストレス導入方法に関するものである。

従来、超高層建物における直接基礎では、地盤反力が非常に大きくなることから、設計においては基礎梁の断面寸法は長期荷重により決定する場合が多い。この場合、主筋本数が５０〜１００本程度必要になるなど、基礎梁断面は非常に大きくなる。

一方、基礎梁の構造として、例えば、マット基礎にプレストレストコンクリート板を用いる構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、平面格子状に組んだ複数のプレキャストコンクリート製基礎梁の長さ方向にプレストレスを導入した構造が知られている（例えば、特許文献２参照）。さらに、地中に設けたトレンチ内に袋状の中空体を設け、中空体の上下にコンクリートを打設した後で中空体を膨張させて、コンクリートにプレストレスを導入する構造が知られている（例えば、特許文献３参照）。

特開平１１−２６４１４２号公報 特開平１０−２６６２２６号公報 特開平５−２０２５１８号公報

ところで、近年においては、基礎には種々の貯水ピットが設置される場合が多くなってきており、その貯水容量や水深も大きく設定され、この条件からも基礎梁のせいはさらに大きくなってきている。特に最近では、昼間時に汚水などをピット内に貯めて夜間に下水を放水するなどの制約を課す行政もあり、貯水ピットの容量は年々増加している。

このピット容量の増加は、基礎梁のせいの増大およびピット領域の拡大につながることから、基礎梁が構築される地下地盤の掘削量の増加および躯体物量の増加を招き、工期の長期化およびコストアップの原因となっている。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、ピットを有する基礎施工に係る地盤掘削量および躯体物量を低減し、工期短縮およびコストダウンを図ることができるプレストレスト基礎梁および基礎梁へのプレストレス導入方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１に係るプレストレスト基礎梁は、ピットを有する直接基礎の基礎梁であって、前記基礎梁内部に湾曲状に挿通され、前記基礎梁を上下方向に撓ませる向きのプレストレスが導入された張力材を備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る基礎梁へのプレストレス導入方法は、ピットを有する直接基礎の基礎梁に対して、上下方向に撓ませる向きのプレストレスを導入する方法であって、先行掘削した地盤中央側に、内部に湾曲状に挿通された張力材を備える基礎梁を構築し、前記張力材にプレストレスを導入した後で、前記基礎梁の外側に他の基礎を構築することを特徴とする。

本発明によれば、基礎梁内部に湾曲状に挿通された張力材を備え、この張力材には基礎梁を上下方向に撓ませる向きのプレストレスが導入される。このため、基礎梁に生じる地盤反力による曲げモーメントを相殺する向きの曲げモーメントを付与することができる。したがって、基礎梁に生じる曲げ応力を低減し、通常の基礎梁に比べて基礎梁における主筋本数を低減し得ると同時に基礎梁の幅を縮小することができる。

こうすることで、基礎梁に囲まれて形成されるピットの容量を増加することができる。このため、地盤掘削量および基礎躯体物量を低減し、基礎工事における工期短縮およびコストダウンを図ることができる。また、プレストレスの導入によって基礎梁の耐力が増すことから基礎梁のせいを低減することも可能である。

また、高層建築物のように基礎梁のせいが大きい場合には、基礎梁内部に湾曲状に挿通される張力材からの偏心距離を大きく確保できるので、プレストレスを有効に導入することが可能である。この場合、より少ない張力材で大きな曲げモーメントを付与することができ、コストアップを抑制することができる。

また、プレストレスを導入することにより基礎梁には圧縮軸力が作用するようになる。このため、基礎梁におけるひび割れの発生を抑えることができ、地下水の侵入および基礎内部の汚水などによる漏水を防止できる。したがって、基礎梁の長寿命化が図れる一方で、周辺地盤の環境汚染を防止することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明に係るプレストレスト基礎梁および基礎梁へのプレストレス導入方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係るプレストレスト基礎梁の概略側断面図であり、図２は、本発明に係るプレストレスト基礎梁における曲げ応力の制御を説明する概念図である。

図１に示すように、本発明に係るプレストレスト基礎梁１０は、コンクリート製の基礎梁であり、この基礎梁１０内部の略水平方向には、シース管１２が上下波形湾曲状に挿通配置されてある。シース管１２内には張力材としてのＰＳ（プレストレス）鋼線１４が挿通されてある。貯水ピット１６は基礎梁１０に囲まれて形成されてある。

基礎梁１０には、図２に示すように、基礎梁１０に生じる地盤反力による曲げモーメントを相殺し、基礎梁１０を上下方向に撓ませる向きの曲げモーメントを生じさせるプレストレスがＰＳ鋼線１４の緊張力を介して導入されてある。こうすることで、基礎梁１０に生じる地盤反力による曲げ応力を低減し、基礎梁１０における主筋本数を減らすと同時に、基礎梁１０の幅を小さくすることができる。このため、基礎梁１０に囲まれて形成されるピット１６の容量を増加させることができる。

したがって、基礎梁１０構築に係る地盤掘削量および躯体物量を低減し、基礎梁１０構築に係る工期短縮およびコストダウンを図ることができる。この場合、プレストレスの導入によって基礎梁１０の耐力が増すことから基礎梁１０のせいを低減することも可能である。

また、特に、高層建築物のように基礎梁１０のせいが大きい場合には、基礎梁１０内部に湾曲状に挿通されるＰＳ鋼線１４からの偏心距離を大きく確保できるので、プレストレスを有効に導入することが可能である。この場合、より少ない鋼材で大きな曲げモーメントを付与することができ、コストアップを抑制することができる。

さらに、プレストレスを導入することにより基礎梁１０には圧縮軸力が作用するようになる。このため、基礎梁１０におけるひび割れの発生を抑えることができ、地下水の侵入および基礎内部の汚水などによる漏水を防止できる。したがって、基礎梁１０の長寿命化が図れる一方で、周辺地盤の環境汚染を防止することができる。

次に、本発明のプレストレスト基礎梁１０の施工手順、および基礎梁１０へのプレストレス導入方法について図３を用いて説明する。ここでは、一般的な超高層建物として、中央側の高層棟下部が基礎梁形式であり、外周側の低層棟下部がマット形式基礎である建物を例にとり説明する。

なお、下記施工において、掘削用地外周の地中には山留壁としてのＳＭＷ（ソイルセメント壁体）が予め構築されているものとする。また、互いに対向するＳＭＷ間には地盤掘削の進捗に応じて土圧を支持する切梁４が架設され、地盤２には不図示の上部躯体を支持する構真柱６が立設されるものとする。また、掘削面においては法面補強を適宜行うようにしてもよい。

図３（ａ）に示すように、まず、中央側の地盤２を先行掘削する。ついで、図３（ｂ）に示すように、掘削形成された凹部に基礎梁１０を構築する。この場合、基礎梁１０のコンクリート内部にはシース管１２およびＰＳ鋼線１４を湾曲状に挿通配置しておき、基礎梁１０左右外側にてＰＳ鋼線１４を緊張して定着することで基礎梁１０にプレストレスを導入する。このプレストレスの導入は、緊張後に基礎梁１０のコンクリートを打設するプレテンション方式でもよいし、コンクリート打設後に緊張するポストテンション方式でもよい。

続いて、図３（ｃ）に示すように、基礎梁１０の外周の地盤２ａを掘削する。この場合、外周掘削部においては、基礎梁１０とＳＭＷ間に斜梁８を仮設して掘削を行ってもよい。最後に、図３（ｄ）に示すように、形成された外周凹部にコンクリート製のマット状の基礎１８を構築し、基礎梁１０および基礎１８上の地下躯体２０の施工を行う。

このように、本発明の基礎梁へのプレストレス導入方法では、中央側の地盤２を先行掘削して基礎梁１０を構築し、この基礎梁１０にプレストレスを導入した後で、その外周側の地盤２ａを後行掘削してここに通常構造の基礎１８を構築する。ここで、基礎梁１０のＰＳ鋼線１４に対する緊張工事は、外周側の地盤２ａの掘削工事と同時並行して行えることから、基礎梁施工の工期に与える影響は小さい。

以上説明したように、本発明によれば、基礎梁内部に湾曲状に挿通された張力材としてのＰＳ鋼線には、基礎梁を上下方向に撓ませる向きのプレストレスが導入されるので、基礎梁に生じる地盤反力による曲げモーメントを相殺する向きの曲げモーメントを基礎梁に付与することができる。

したがって、基礎梁に生じる曲げ応力を低減し、通常の基礎梁に比べて基礎梁における主筋本数を低減し得ると同時に基礎梁の幅を縮小することができ、基礎梁に囲まれて形成されるピットの容量を増加することができる。このため、地盤掘削量および基礎躯体物量を低減し、基礎工事における工期短縮およびコストダウンを図ることができる。

本発明に係るプレストレスト基礎梁の一例を示す概略側断面図である。 本発明に係るプレストレスト基礎梁における曲げ応力の制御を説明する概念図である。 本発明に係るプレストレスト基礎梁の施工手順の一例を示す図である。

符号の説明

２ 中央側の地盤
２ａ 外周側の地盤
４ 切梁
６ 構真柱
８ 斜梁
１０ プレストレスト基礎梁
１２ シース管
１４ ＰＳ鋼線
１６ 貯水ピット
１８ 外周側の基礎
２０ 地下躯体

Claims (2)

1. ピットを有する直接基礎の基礎梁であって、
   前記基礎梁内部に湾曲状に挿通され、前記基礎梁を上下方向に撓ませる向きのプレストレスが導入された張力材を備えることを特徴とするプレストレスト基礎梁。
2. ピットを有する直接基礎の基礎梁に対して、上下方向に撓ませる向きのプレストレスを導入する方法であって、
   先行掘削した地盤中央側に、内部に湾曲状に挿通された張力材を備える基礎梁を構築し、前記張力材にプレストレスを導入した後で、前記基礎梁の外側に他の基礎を構築することを特徴とする基礎梁へのプレストレス導入方法。