JP2016113846A - 有限滑り支承、免震基礎構造、及び有限滑り支承の構築方法 - Google Patents
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また、この場合の砂層は、せん断ひずみの振幅が有限値の値に収束するので、砂層の相対密度に応じた構造物の最大変形量を設定することが可能となり、設定した最大変形量を超える変形を防ぐことができる有限な滑り支承を構成することができる。しかも薄い砂層を敷設するといった簡単な構成により、有限な滑り支承を低コストで設けることができる利点がある。
また、シアコッターを格子状とすることで、水平方向の全方向の滑りに対して対応することができる。
図1及び図2に示すように、本第1の実施の形態による有限滑り支承1は、構造物10の免震基礎構造として用いられ、構造物10を構築する場合に適用される。構造物10は、オフィスや住居等の構造物の基礎であり、基礎上の構造物の大きさ、形状、用途等に限定されるものではない。
なお、基礎ピット2は、現場でコンクリート打設により施工しても良いし、例えば工場等で製造したプレキャストコンクリート製のブロックを現場で組み立てることにより構成構されていてもよい。
なお、砂層3の飽和状態の管理方法としては、砂層表面の乾燥をモニタリングする等の方法を採用することができる。
なお、貯留水4は、構造物の構築後において適宜な管理手段によって水位管理されることが好ましく、例えば水位センサを用いて制御する等、周知の技術を採用することができる。
先ず、図1に示すように、地震によって生じる砂層3の液状化時における構造物10の最大変形量A(m)および砂層3の層厚h(m)を目標値として設定する。そして、設定した最大変形量Aと飽和状態の砂層3の層厚h(m)より、(1)式を用いてひずみγ(%)を求める。
なお、このような現象は、砂層3の飽和度が95以上で生じるものであり、飽和度が95%未満であると上述した機能が生じない。
なお、図4に示すチャートは、液状化後のせん断ひずみγの振幅が有限値の値に収束することを相対密度Drとの関係で示している。ここで、図4に示す○印は周知のSeed理論による従来データのプロットであり、(■)印は発明者が行った実験値に基づく計算結果によるプロットであり、両プロットはほぼ一致している。図4の曲線は、両プロットの近似曲線を示している。さらに、図4における点線の矢印は、本チャートの使用方法の一例であって、最大限界ひずみγmaxに基づいて近似曲線を使用して相対密度Drを求める際の見方を示している。
具体的には、構造物10の最大変形量Aを例えば30cm以下とする目標値に設定され、(1)式よりひずみγmaxが40%(γmax/2)と求められた場合には、図4のチャートから相対密度Drが60%の砂層3とすることで、30cm以上の最大変形量Aになるのを防ぐことが可能な有限滑り支承1を構成することができる。
先ず、図1及び図2に示すように、構造物10の設置場所の地盤Gを掘削し、基礎ピット2を設置する。そして、地震時における構造物10の目標とする最大変形量に基づいて、上述した設計方法により算出した層厚hと相対密度Dr(図3参照)の砂層3を、基礎ピット2内の受け部2Aの底面2aに敷設する。
なお、貯留水4を先に溜めたところに砂を敷設して砂層3を飽和させる手順であってもかまわない。
図1及び図2に示すように、本実施の形態では、小規模な地震の場合には、基礎ピット2の底盤21上の砂層3の液状化が生じず、基礎ピット2に対して構造物10が支持された通常の直接基礎と同様の応答となる。
一方、所定レベル以上の地震動が入力される中・大規模な地震の場合には、飽和状態の砂層3が液状化し、構造物10と基礎ピット2の底盤21との摩擦抵抗が砂層3によって小さくなって滑りを発生させることができ、優れた免震効果を発揮することができる。
図5に示すように、第2の実施の形態による免震基礎構造は、構造物10の下面10aに下方に向けて突出するとともに、砂層3に埋設される格子状のシアコッター5を設けた構成となっている。シアコッター5は、ゴム状の柔らかい弾性体、又は剛体からなり、砂層3の上面3aから所定の深さに埋設された状態で設けられている。つまり、シアコッター5の高さ寸法は、砂層3の層厚hよりも小さく設定されている。
また、シアコッター5を格子状とすることで、水平方向の全方向の滑りに対して対応することができる。
図6に示すように第3の実施の形態による免震基礎構造は、構造物10と基礎ピット2との間に例えばゴム材などの柔軟性を有する弾性体又は剛性体からなる滑り支承部材6を設けた構成となっている。つまり構造物10は、滑り支承部材6によって鉛直方向の変形が拘束された状態となっている。
図7に示す第4の実施の形態による免震基礎構造は、構造物10が設置される地盤を支持基盤とした有限滑り支承1Aを採用したものであって、上述した第1の実施の形態における地盤G中に設けた鉄筋コンクリート造の基礎ピット2を支持基盤とする有限滑り支承1に代えた構成となっている。すなわち、第4の実施の形態では、第1の実施の形態における基礎ピット2の底盤21に代えて、支持層となり得る非透水性を有する固い支持地盤G1(支持基盤)を対象としている。
このように第4の実施の形態では、支持地盤G1自体が非透水性を有することから、その支持地盤G1が構造物10の支持基盤となり、かつその支持地盤G1上に飽和した砂層3および貯留水4を配置した有限滑り支承1Aを設けることができる。
すなわち、地盤を改良した地盤改良層又は粘土地盤からなる非透水性地盤を支持地盤とすることが可能である。この場合の有限滑り支承は、非透水性地盤上に飽和状態の砂層を配置し、地下水位が砂層の上面と同レベルか、あるいはその砂層よりも高い位置となるように構成されていればよい。この場合には、地盤自体が非透水性を有することから、その非透水性地盤が構造物の支持地盤となり、かつその非透水性地盤上に飽和した砂層および貯留水を配置した有限滑り支承を設けることができる。
2 基礎ピット(支持基盤)
2A 受け部
2a 底面
3 砂層
3a 上面
4 貯留水
5 シアコッター
6 滑り支承部材
7 側壁
10 構造物
21 底盤
22 側壁
A 構造物の最大変形量
h 砂層の層厚
G 地盤
G1 支持地盤(支持基盤)
Claims (8)
- 構造物の免震基礎構造として用いられる有限滑り支承であって、
前記構造物の荷重を支持するとともに、非透水性を有する支持基盤と、
前記支持基盤上に所定の層厚をもって敷設された砂層と、
前記砂層上に前記構造物を直接支持させた状態で前記支持基盤上に貯留される貯留水と、
を備え、
前記砂層は、飽和状態に設定されていることを特徴とする有限滑り支承。 - 前記支持基盤は、前記砂層および前記貯留水を収容する受け部を有する鉄筋コンクリート造の基礎ピットであることを特徴とする請求項1に記載の有限滑り支承。
- 前記支持基盤は、地盤を改良した地盤改良層又は粘土地盤からなる非透水性地盤であって、
該非透水性地盤上に飽和状態の前記砂層が配置されていることを特徴とする請求項1に記載の有限滑り支承。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載の有限滑り支承を用いた免震基礎構造であって、
前記構造物が前記砂層上に設置されていることを特徴とする免震基礎構造。 - 前記構造物の下面には、下方に向けて突出するとともに、前記砂層に埋設される格子状のシアコッターが設けられていることを特徴とする請求項4に記載の免震基礎構造。
- 前記構造物と前記支持基盤との間には、柔軟性を有する弾性体又は剛性体からなる滑り支承部材が設けられていることを特徴とする請求項4に記載の免震基礎構造。
- 構造物の免震基礎構造として用いられる有限滑り支承の構築方法であって、
前記構造物の荷重を支持するとともに、非透水性を有する支持基盤を設ける工程と、
前記支持基盤上に所定の層厚をもって砂層を敷設する工程と、
前記砂層上に前記構造物を直接支持させた状態で前記支持基盤上に貯留水を貯留する工程と、
を有することを特徴とする有限滑り支承の構築方法。 - 前記砂層の液状化時における前記構造物の最大変形量、および前記砂層の層厚が設定され、前記最大変形量および前記砂層の層厚から最大限界ひずみを算出し、該最大限界ひずみと前記砂層の相対密度との関係を示すチャートに基づいて使用する砂層の相対密度が設定されることを特徴とする請求項7に記載の有限滑り支承の構築方法。
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