JP2018178487A - 建物の基礎構造 - Google Patents

Abstract

【課題】古い建物の既設の杭を新たな建物に好適に有効利用してなる建物の建て替えにおける基礎構造を提供する。【解決手段】建物Ｔ１の建て替えの際に建物本体（上部構造）を解体撤去して残った既設の杭１を新設の建物Ｔ２の杭基礎として有効利用してなる建物の基礎構造Ａであって、古い建物Ｔ１の既設の杭１と新たに構築する建物Ｔ２の基礎との間に、一定以上の荷重を既設の杭１に伝えないように荷重伝達を規制する荷重調整部材２を介装して構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、既設の杭を活用してなる建物／構造物の基礎構造に関する。

建物（構造物）を建て替える際には、古い建物の杭がそのままでは廃棄物となり、廃棄物処理法を照査すると、これらを放置することが禁止されている。このため、杭基礎を備えた建物を解体撤去して建て替える際には、建物本体だけでなく杭基礎も撤去することが必要になる（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−２４６６５６号公報

一方、杭抜工事には多大な費用がかかる。このため、古い杭を新しい建物の基礎構造として安全に活用する手法が求められている。

本発明は、上記事情に鑑み、既設の杭を好適に有効利用してなる建物の基礎構造を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の建物の基礎構造は、地盤に残存した既設杭を活用してなる建物の基礎構造であって、前記既設の杭と新たに構築する建物の基礎との間に、一定以上の荷重を前記既設の杭に伝えないように荷重伝達を規制する荷重調整部材を介装して構成されていることを特徴とする。

また、本発明の建物の基礎構造においては、前記既設の杭と新たに構築する建物の基礎との間に、複数の前記荷重調整部材を積層して配設するとともに、前記既設の杭と前記荷重調整部材との間、上下に隣り合う前記荷重調整部材同士の間、前記荷重調整部材と前記新たに構築する建物の基礎との間にそれぞれ、前記荷重調整部材よりも降伏圧縮強度が高い補強材を介装して構成されていることが望ましい。

さらに、本発明の建物の基礎構造においては、前記荷重調整部材がアルミニウム製のハニカム構造体であることがより望ましい。

本発明の建物の基礎構造においては、古い杭を新しい建物で構造的に安全に活用することが可能になる。よって、荷重調整部材を用い既設の杭を活用することで建替え工事でのコストダウン、施工性の向上を図ることが可能になる。

本発明の一実施形態に係る建物の基礎構造を示す図である。 本発明の一実施形態に係る建物の基礎構造を示す図である。 本発明の一実施形態に係る建物の基礎構造の荷重調整部材を示す図であり、（ａ）が載荷前の状態、（ｂ）が潰れた状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係る建物の基礎構造の荷重調整部材（アルミハニカム材）の荷重と圧縮変形量の関係を示す図である。 本発明の一実施形態に係る建物の基礎構造の荷重調整部材（アルミハニカム材）の荷重と圧縮変形量の関係を示す図である。

以下、図１から図５を参照し、本発明の一実施形態に係る建物の基礎構造について説明する。

本実施形態は、図１に示すように、建物Ｔ１の建て替えの際に建物本体（上部構造）を解体撤去して残った既設の杭１を新設の建物Ｔ２の杭基礎として有効利用してなる建物の基礎構造Ａに関するものである。

はじめに、地中にある古い建物Ｔ１の杭１の健全性を直接確認することは困難であるが、古い建物Ｔ１を支持していた荷重までは支持可能で安全であると考えることができる。

これに基づき、本実施形態の建物の基礎構造Ａは、図１に示すように、新たな建物Ｔ２の基礎と古い建物Ｔ１の杭１の間に、一定以上の荷重を伝えない構造要素（以下、荷重調整部材２という）を介装して構成されている。このように、荷重調整部材２によって古い建物Ｔ１の杭１への一定以上の荷重伝達を規制することで既設の杭１を安全に活用できるように構成されている。

また、本実施形態の建物の基礎構造Ａにおいては、荷重調整部材２が接する新しい建物Ｔ２の基礎の部分に古い建物Ｔ１の杭１の支持反力に見合った補強（図２：補強材３）を施して構成されている。

さらに、新しい建物Ｔ２（上部構造）が作られる過程や地盤の経時的な変化による建物基礎の沈下量を予測し、荷重調整部材２にはこれに安全率を乗じた有効な変形量をもたせるようにしている。

なお、既設の杭１を有効利用することはコストダウンを図るための技術となるため、その採用条件は荷重調整部材２のコストとそれを受けるための基礎の補強によるコストアップが杭抜工事の費用を下回ることが重要である。また、古い建物Ｔ１の杭１を安全に使い続けられるかどうかについては、新たな建物Ｔ２の精度の高い沈下量の推定と、荷重調整部材２に設定する安全率がキーとなる。

本発明に係る荷重調整部材２は、既設の杭１に一定以上の荷重を伝えないように構成されていれば、特にその構成を限定する必要はない。あえて荷重調整部材２の一例を挙げるとすれば、アルミニウム製のハニカム構造体が挙げられる（図３参照）。

ここで、厚さ５０ｍｍのアルミハニカム材を要素とする荷重調整部材２を用い、この荷重調整部材２の有効性について検討を行った結果について説明する。

また、古い建物Ｔ１の杭１は、直径１０００ｍｍの円形断面で許容支持荷重１９６３ｋＮ（２５００ｋＮ／ｍ^２）とし、新しい建物Ｔ２の基礎の予測沈下量は５０ｍｍ、荷重調整部材２の安全率を２と仮定した。

次に、図４は１００ｍｍ角のアルミハニカム材（２）の面外の圧縮挙動を示している。

この図から、１８．９ｋＮ弱の荷重（１８９２ｋＮ／ｍ^２）を受けたところで降伏し、その後、圧縮変位が約３５ｍｍ（厚みの約７０％）になるまで約７．５ｋＮ（約７５０ｋＮ／ｍ^２）程度の荷重を保持しながら圧縮変形をし続けることが確認された。

圧縮変位３５ｍｍ以降は、潰れきってしまい（図３（ｂ）参照）徐々に荷重が上昇する傾向にあるため、機能を考慮して厚みの７０％を本実施形態におけるアルミハニカム材（２）の限界圧縮変形量とすることが好ましいと言える。

限界圧縮変形量に対し新しい建物Ｔ２の基礎の予測される沈下量が２倍の安全率を有するために必要なパネル状のアルミハニカム材（２）の積層数ｎは、ｎ×荷重調整部材の厚み×限界変形量≧新しい建物の基礎の予測される沈下量×安全率：ｎ×５０ｍｍ×７０％≧５０ｍｍ×２→ｎ≧２．８６と計算され、ここでは３層と求めることができる（図２参照）。

アルミハニカム材（２）の圧縮性状は力を受ける面の状態に影響を受けると考えられる。
これに対し、本実施形態では、より安定した圧縮性状を得るために、アルミハニカム材（２）と基礎や杭１との境界面並びにアルミハニカム材（２）の層間に鉄板等の補強材３を挟み込むように介装した。これにより、それぞれの層のアルミハニカム材（２）の境界条件を同一にすることができる。

図５は、このアルミハニカム材（２）の３層を古い建物Ｔ１の杭１の断面全体（０．７８５ｍ^２）に配されるように設置したときの新しい建物Ｔ２の基礎から入力される力（図２参照）Ｐと基礎の沈下量との関係を示している。

図１に示すように、新しい建物Ｔ２の重量は新設の杭４と古い既設の杭１が同時に支持することになる。
そして、図５に示す通り、新しい建物Ｔ２の上部構造の構築が進むにつれて重量が増し、あるいは力のかかった地盤の経時変化により基礎が沈下を始める。古い杭１には３層のアルミハニカム材（２）を介して力Ｐが伝えられるが、ごく初期段階でアルミハニカム材（２）が降伏する１４８６ｋＮ（古い杭１の許容支持荷重の７６％）に達した後は伝達される荷重が小さくなり、約６００ｋＮ（同２９％）を保ちながら予測される沈下量である５０ｍｍに達する。これにより、この過程で古い杭１の許容荷重を超えるような荷重は入力されないことが確認された。

したがって、本実施形態の建物の基礎構造Ａにおいては、古い杭１を新しい建物Ｔ２で構造的に安全に活用することが可能になる。よって、荷重調整部材２を用い既設の杭１を活用することで建替え工事でのコストダウン、施工性の向上を図ることが可能になる。

以上、本発明に係る建物の基礎構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 古い建物の杭（既設の杭）
２ 荷重調整部材（アルミハニカム材）
３ 補強材
４ 新設の杭
Ａ 建物の基礎構造
Ｔ１ 古い建物
Ｔ２ 新しい建物

Claims (3)

1. 地盤に残存した既設杭を活用してなる建物の基礎構造であって、
   前記既設の杭と新たに構築する建物の基礎との間に、一定以上の荷重を前記既設の杭に伝えないように荷重伝達を規制する荷重調整部材を介装して構成されていることを特徴とする建物の基礎構造。
2. 請求項１記載の建物の基礎構造において、
   前記既設の杭と新たに構築する建物の基礎との間に、複数の前記荷重調整部材を積層して配設するとともに、前記既設の杭と前記荷重調整部材との間、上下に隣り合う前記荷重調整部材同士の間、前記荷重調整部材と前記新たに構築する建物の基礎との間にそれぞれ、前記荷重調整部材よりも降伏圧縮強度が高い補強材を介装して構成されていることを特徴とする建物の基礎構造。
3. 請求項１または請求項２に記載の建物の基礎構造において、
   前記荷重調整部材がアルミニウム製のハニカム構造体であることを特徴とする建物の基礎構造。