JP2017122333A

JP2017122333A - 構造物

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Publication number: JP2017122333A
Application number: JP2016001169A
Authority: JP
Inventors: 佐々木　淳一; Junichi Sasaki; 淳一佐々木; 典男櫻川; Norio Sakuragawa
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2016-01-06
Filing date: 2016-01-06
Publication date: 2017-07-13
Anticipated expiration: 2036-01-06
Also published as: JP6738606B2

Abstract

【課題】本発明は、上記の事実を考慮し、偏土圧によって杭の杭頭部に発生する曲げモーメントを低減することを目的とする。【解決手段】構造物１０は、偏土圧Ｐが作用する外壁１２Ｓ１を有する構造体１２と、構造体１２の下の地盤２０に設けられ、当該構造体１２を支持する外周杭３２と、を備え、構造体１２を構成する外周柱１４の柱芯１４ＣＬは、外周杭３２の杭芯３２ＣＬに対して外壁１２Ｓ１側に位置する。【選択図】図２

Description

本発明は、構造物に関する。

偏土圧が作用する構造物の基礎構造であって、直接基礎と杭基礎とを併用した基礎構造が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献１に開示された基礎構造では、構造物に作用する偏土圧に対し、直接基礎の底面と地盤との間に発生する摩擦力によって抵抗する。これにより、偏土圧によって杭の杭頭部に発生する曲げモーメントを低減している。

特開平７−０２６５６９号公報特開２００６−２３３６６６号公報

しかしながら、偏土圧によって杭頭部に発生する曲げモーメントを低減するためには、さらなる改善の余地がある。

本発明は、上記の事実を考慮し、偏土圧によって杭の杭頭部に発生する曲げモーメントを低減することを目的とする。

請求項１に記載の構造物は、偏土圧が作用する外壁を有する構造体と、前記構造体の下の地盤に設けられ、該構造体を支持する杭と、を備え、前記構造体を構成する柱の柱芯は、前記杭の杭芯に対して前記外壁側に位置する。

請求項１に係る構造物によれば、構造体の外壁には、偏土圧が作用する。このような構造物では、構造体を支持する杭の杭頭部に、偏土圧による曲げモーメントが発生するため、当該杭頭部が破損等する可能性がある。

この対策として本発明では、構造体を構成する柱の柱芯が、杭の杭芯に対して構造体の外壁側に位置されている。これにより、杭の杭頭部には、柱から伝達される軸力（長期荷重）による曲げモーメントが発生する。この軸力による曲げモーメントは、偏土圧によって杭頭部に発生する曲げモーメントを打ち消すように、当該杭頭部に作用する。

これにより、偏土圧によって杭頭部に発生する曲げモーメントが低減される。したがって、杭頭部に対する補強（曲げ補強）等が軽減される。この結果、例えば、杭頭部に接合される基礎梁の配筋量（主筋量）や断面積も削減することができる。

請求項２に記載の構造物は、請求項１に記載の構造物において、前記柱は、前記構造体における前記外壁側の外周柱とされる。

請求項２に係る構造物によれば、柱は、構造体における外壁側の外周柱とされる。ここで、偏土圧が作用する外壁側の外周柱を支持する杭の杭頭部には、偏土圧によって大きな曲げモーメントが発生する可能性がある。このような外周柱に対して本発明を適用することにより、杭頭部に発生する曲げモーメントを効果的に低減することができる。

請求項３に記載の構造物は、請求項１又は請求項２に記載の構造物において、前記柱は、前記偏土圧によって前記杭の杭頭部に作用する曲げモーメントと反対向きの曲げモーメントを該杭頭部に発生させる。

請求項３に係る構造物によれば、柱は、偏土圧によって杭の杭頭部に発生する曲げモーメントと反対向きの曲げモーメントを当該杭頭部に発生させる。これにより、偏土圧によって杭の杭頭部に発生する曲げモーメントが打ち消される。したがって、偏土圧によって杭の杭頭部に発生する曲げモーメントを低減することできる。

以上説明したように、本発明に係る構造物によれば、偏土圧によって杭の杭頭部に発生する曲げモーメントを低減することができる。

一実施形態に係る構造物を示す立面図である。図１に示される外周杭及び内杭の杭頭部を示す立面図である。一実施形態に係る構造物の変形例を示す図１に対応する立面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る構造物について説明する。

図１には、本実施形態に係る構造物１０が示されている。構造物１０には、杭基礎が採用されている。具体的には、構造物１０は、構造体１２と、構造体１２の下の地盤２０に設けられ、当該構造体１２を支持する複数の杭３０とを備えている。

構造体１２は、地盤（傾斜地盤）２０の斜面２０Ａを切土することで形成された地盤面（平坦面）２０Ｂ上に構築されている。そのため、構造体１２の左右一方の外壁１２Ｓ１には、地盤２０から偏土圧Ｐが水平力として常時作用している。つまり、本実施形態では、構造体１２の左右両側の外壁１２Ｓ１，１２Ｓ２のうち、一方の外壁１２Ｓ１にのみ土圧が作用し、他方の外壁１２Ｓ２には土圧が作用しない片側土圧とされている。

複数の杭３０は、構造体１２の下の地盤２０に間隔を空けて埋設されており、各々の杭頭部３２Ｕ，３４Ｕによって構造体１２の基礎底面を支持している。各杭３０は、例えば、鋼杭、コンクリート杭、及び合成杭（例えば、ＲＣ杭など）の種々の構造の杭が用いられる。また、杭３０は、支持杭であっても良いし、摩擦杭であっても良い。なお、以下では、説明の便宜上、構造体１２の基礎底面の外周部を支持する杭３０を外周杭３２とし、構造体１２の基礎底面の内部を支持する杭３０を内杭３４とする。

図２に示されるように、外周杭３２及び内杭３４の杭頭部３２Ｕ，３４Ｕ上には、鉄筋コンクリート造のフーチング４０が設けられている。隣り合うフーチング４０は、基礎梁４２を介して互い接続されている。なお、基礎梁４２には、鉄筋コンクリート造や鉄骨造等の種々の構造を採用することができる。

外周杭３２上には、フーチング４０を介して構造体１２の外周柱１４が立てられている。外周柱１４は、その軸力（長期荷重）Ｎ１をフーチング４０を介して外周杭３２の杭頭部３２Ｕに伝達可能に、当該杭頭部３２Ｕに支持されている。また、内杭３４上には、フーチング４０を介して構造体１２の内柱１６が立てられている。内柱１６は、その軸力（長期荷重）Ｎ２をフーチング４０を介して内杭３４の杭頭部３４Ｕに伝達可能に、当該杭頭部３４Ｕに支持されている。さらに、隣り合う外周柱１４と内柱１６とには、梁１８が架設されている。なお、外周柱１４、内柱１６、及び梁１８には、鉄筋コンクリート造や鉄骨造等の種々の構造を採用することができる。また、外周柱１４及び内柱１６は、構造体１２を構成する柱の一例である。

ここで、前述したように、構造体１２の一方の外壁１２Ｓ１には、偏土圧Ｐ（図１も参照）が作用する。この偏土圧Ｐは、外壁１２Ｓ１からフーチング４０を介して外周杭３２の杭頭部３２Ｕに水平力Ｆ１として作用する。この水平力Ｆ１によって、外周杭３２の杭頭部３２Ｕに曲げモーメントＭ_Ｆ１が発生する。これと同様に、内杭３４の杭頭部３４Ｕには、外壁１２Ｓ１から構造体１２を介して水平力Ｆ２が作用する。この水平力Ｆ２によって、内杭３４の杭頭部３４Ｕに曲げモーメントＭ_Ｆ２が発生する。なお、図１では、一例として、構造体１２の外壁１２Ｓ１側の２本の外周杭３２及び内杭３４に発生する曲げモーメントＭ_Ｆ１，Ｍ_Ｆ２のみを図示している。

そこで、本実施形態では、外周杭３２の杭頭部３２Ｕに発生する曲げモーメントＭ_Ｆ１を打ち消すように、外周柱１４が外周杭３２に対して構造体１２の外壁１２Ｓ１側に、所定量Ｓ１ずれて配置されている。これと同様に、内杭３４の杭頭部３４Ｕに発生する曲げモーメントＭ_Ｆ２を打ち消すように、内柱１６が内杭３４に対して外壁１２Ｓ１側に所定量Ｓ２ずれて配置されている。

具体的には、外周柱１４の柱芯（中心線）１４ＣＬが、外周杭３２の杭芯（中心線）３２ＣＬに対して外壁１２Ｓ１側に位置されている。これにより、外周柱１４からフーチング４０を介して外周杭３２の杭頭部３２Ｕに作用する軸力Ｎ１によって当該杭頭部３２Ｕに、水平力Ｆ１による曲げモーメントＭ_Ｆ１とは反対向きの曲げモーメントＭ_Ｎ１（＝軸力Ｎ１×所定量Ｓ１）が発生する。この曲げモーメントＭ_Ｎ１によって、曲げモーメントＭ_Ｆ１が打ち消される。

これと同様に、内柱１６の柱芯（中心線）１６ＣＬは、内杭３４の杭芯（中心線）３４ＣＬに対して外壁１２Ｓ１側に位置されている。これにより、内柱１６からフーチング４０を介して内杭３４の杭頭部３４Ｕに作用する軸力Ｎ２によって当該杭頭部３４Ｕに、水平力Ｆ２による曲げモーメントＭ_Ｆ２とは反対向きの曲げモーメントＭ_Ｎ２（＝軸力Ｎ２×所定量Ｓ２）が発生する。この曲げモーメントＭ_Ｎ２によって、曲げモーメントＭ_Ｆ２が打ち消される。

なお、曲げモーメントＭ_Ｎ１，Ｍ_Ｎ２の大きさは、曲げモーメントＭ_Ｆ１，Ｍ_Ｆ２と同じ大きさに限らず、例えば、曲げモーメントＭ_Ｆ１，Ｍ_Ｆ２が半分以下、２／３以下、又は３／４以下になるように適宜設定される。

次に、本実施形態の作用について説明する。

図１に示されるように、本実施形態に係る構造物１０では、構造体１２の外壁１２Ｓ１に、偏土圧Ｐが作用する。このような構造物１０では、図２に示されるように、構造体１２を支持する外周杭３２及び内杭３４の杭頭部３２Ｕ，３４Ｕに、偏土圧Ｐ（水平力Ｆ１，Ｆ２）による曲げモーメントＭ_Ｆ１，Ｍ_Ｆ２が発生する。そのため、当該杭頭部３２Ｕ，３４Ｕが破損等する可能性がある。

この対策として本実施形態では、構造体１２を構成する外周柱１４の柱芯１４ＣＬが、外周杭３２の杭芯３２ＣＬに対して構造体１２の外壁１２Ｓ１側に位置されている。これにより、外周杭３２の杭頭部３２Ｕには、外周柱１４から伝達される軸力Ｎ１による曲げモーメントＭ_Ｎ１が発生する。この曲げモーメントＭ_Ｎ１は、水平力Ｆ１による曲げモーメントＭ_Ｆ１とは反対向きに外周杭３２の杭頭部３２Ｕに作用する。つまり、曲げモーメントＭ_Ｎ１は、水平力Ｆ１による曲げモーメントＭ_Ｆ１を打ち消すように、外周杭３２の杭頭部３２Ｕに作用する。

これにより、水平力Ｆ１によって外周杭３２の杭頭部３２Ｕに作用する曲げモーメントＭ_Ｆ１が低減される。したがって、外周杭３２の杭頭部３２Ｕに対する補強（曲げ補強）等が軽減される。

これと同様に、構造体１２を構成する内柱１６の柱芯１６ＣＬは、内杭３４の杭芯３４ＣＬに対して構造体１２の外壁１２Ｓ１側に位置されている。これにより、内杭３４の杭頭部３４Ｕには、内柱１６から伝達される軸力Ｎ２による曲げモーメントＭ_Ｎ２が発生する。この曲げモーメントＭ_Ｎ２は、水平力Ｆ２による曲げモーメントＭ_Ｆ２とは反対向きに、内杭３４の杭頭部３４Ｕに作用する。つまり、曲げモーメントＭ_Ｎ２は、水平力Ｆ２による曲げモーメントＭ_Ｆ２を打ち消すように、内杭３４の杭頭部３４Ｕに作用する。

これにより、水平力Ｆ２によって内杭３４の杭頭部３４Ｕに作用する曲げモーメントＭ_Ｆ２が低減される。したがって、内杭３４の杭頭部３４Ｕに対する補強（曲げ補強）等が軽減される。

このように本実施形態では、構造体１２の外壁１２Ｓ１に作用する偏土圧Ｐ（水平力Ｆ１，Ｆ２）によって、外周杭３２及び内杭３４の杭頭部３２Ｕ，３４Ｕに発生する曲げモーメントＭ_Ｆ１，Ｍ_Ｆ２を低減することができる。この結果、例えば、外周杭３２及び内杭３４の杭頭部３２Ｕ，３４Ｕに接合される基礎梁４２の配筋量（主筋量）や断面積も削減することができる。

また、構造体１２の外壁１２Ｓ１側の外周柱１４を支持する外周杭３２の杭頭部３２Ｕには、偏土圧Ｐによって大きな曲げモーメントが発生する可能性がある。このような外周柱１４に対して本実施形態を適用することにより、外周杭３２の杭頭部３２Ｕに発生する曲げモーメントＭ_Ｆ１を効果的に低減することができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、外周柱１４の柱芯１４ＣＬを外周杭３２の杭芯３２ＣＬに対して構造体１２の外壁１２Ｓ１側に位置させるとともに、内柱１６の柱芯１６ＣＬを内杭３４の杭芯３４ＣＬに対して構造体１２の外壁１２Ｓ１側に位置させたが、上記実施形態はこれに限らない。上記実施形態では、構造体１２を構成する複数の柱（外周柱１４及び内柱１６）のうち、少なくとも１本の柱の柱芯を、当該柱を支持する杭の杭芯に対して構造体１２の外壁１２Ｓ１側に位置させることができる。これにより、杭の杭頭部に対する補強を低減することができる。

また、上記実施形態では、偏土圧の一例として、構造体１２に片側土圧が作用する場合を示したが、上記実施形態はこれに限らない。上記実施形態における「偏土圧」とは、片側土圧に限らず、例えば、図３に示されるように、構造体１２の左右両側の外壁１２Ｓ１，１２Ｓ２に土圧Ｐ１，Ｐ２が作用する場合であっても、これらの土圧Ｐ１，Ｐ２が同等ではなく、一方の土圧Ｐ１が他方の土圧Ｐ２よりも大きい場合には、土圧Ｐ１，Ｐ２の差分（Ｐ１−Ｐ２）が偏土圧となる。つまり、この場合は、構造体１２の一方の外壁１２Ｓ１に、偏土圧（Ｐ１−Ｐ２）が作用する。

また、上記実施形態では、外周杭３２の杭頭部３２Ｕに偏土圧Ｐによる水平力Ｆ１が一方向に作用するが、上記実施形態はこれに限らない。例えば、外周杭３２の杭頭部３２Ｕに、偏土圧による水平力が二方向に作用する場合には、各水平力によって杭頭部３２Ｕに発生するモーメントの少なくとも一方が打ち消されるように、外周柱１４の柱芯１４ＣＬを外周杭３２の杭芯３２ＣＬに対して、偏土圧が作用する各外壁側に位置させれば良い。このことは、内杭３４についても同様である。

また、上記実施形態では、外周柱１４がフーチング４０を介して外周杭３２に支持されるが、上記実施形態はこれに限らない。フーチング４０は、適宜省略可能である。また、外周杭３２に対する外周柱１４の支持構造は、従来周知の種々の支持構造を採用することができる。このことは、内杭３４に対する内柱１６の支持構造についても同様である。

また、上記実施形態は、杭基礎に限らず、直接基礎と杭基礎を併用したパイルド・ラフト基礎にも適用可能である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０構造物
１２構造体
１２Ｓ１外壁（構造体の外壁）
１４外周柱（柱）
１４ＣＬ柱芯
１６内柱（柱）
１６ＣＬ柱芯
２０地盤
３０杭
３２外周杭（杭）
３２ＣＬ杭芯
３２Ｕ杭頭部（杭の杭頭部）
３４内杭（杭）
３４ＣＬ杭芯
３４Ｕ杭頭部（杭の杭頭部）
Ｐ偏土圧
Ｍ_Ｆ１曲げモーメント（偏土圧によって杭の杭頭部の作用する曲げモーメント）
Ｍ_Ｆ２曲げモーメント（偏土圧によって杭の杭頭部の作用する曲げモーメント）
Ｍ_Ｎ１曲げモーメント（偏土圧によって杭の杭頭部の作用する曲げモーメントと
反対向きの曲げモーメント）
Ｍ_Ｎ２曲げモーメント（偏土圧によって杭の杭頭部の作用する曲げモーメントと
反対向きの曲げモーメント）

Claims

偏土圧が作用する外壁を有する構造体と、
前記構造体の下の地盤に設けられ、該構造体を支持する杭と、
を備え、
前記構造体を構成する柱の柱芯は、前記杭の杭芯に対して前記外壁側に位置する、
構造物。
前記柱は、前記構造体における前記外壁側の外周柱とされる、
請求項１に記載の構造物。
前記柱は、前記偏土圧によって前記杭の杭頭部に作用する曲げモーメントと反対向きの曲げモーメントを該杭頭部に発生させる、
請求項１又は請求項２に記載の構造物。