JP2020020210A - 基礎構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＳマクロセル腐食を抑制しながら、施工費用を抑えた基礎構造を提供する。【解決手段】基礎構造１は、土壌Ｄ中に埋設され、かつ内部に杭鉄筋１２が配置されたコンクリート製の杭１１と、少なくとも一部が土壌Ｄ中に埋設された鋼製の基礎部１６と、少なくとも一部が杭１１と基礎部１６との間に配置された第１絶縁部材２６と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、基礎構造に関する。

従来、例えば特許文献１に示すような基礎構造が知られている。この基礎構造は、土壌中に埋設された杭と、杭の杭頭上に配置されたコンクリート基礎と、を備えている。
特許文献１の基礎構造が、土壌中に埋設された鋼製の基礎梁（梁）を有する基礎部を備える場合がある。

この場合の基礎構造では、一般的な土壌でのミクロセル腐食だけではなく、コンクリート土壌マクロセル腐食（以下、ＣＳマクロセル腐食と言う）が生じる。この基礎構造では、杭中に配置された杭鉄筋と基礎部とが導通されるため、これらの間に電位差が生じる。そして、基礎部がアノードとなって基礎部でアノード反応が生じ、杭鉄筋がカソードとなって杭鉄筋でカソード反応が生じる。
アノードから土壌を通してカソードに腐食電流が流れ、アノードである基礎部にＣＳマクロセル腐食が生じる。このとき、基礎部の電位が貴側に移行する。

特開２００５−２００８８６号公報

しかしながら、このように構成された基礎構造では、ＣＳマクロセル腐食を抑制するのに、対象となる構成の数が多いため、施工費用が高くなるという問題がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、ＣＳマクロセル腐食を抑制しながら、施工費用を抑えた基礎構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
（１）本発明の一態様に係る基礎構造は、土壌中に埋設され、かつ内部に杭鉄筋が配置されたコンクリート製の杭と、少なくとも一部が前記土壌中に埋設された鋼製の基礎部と、少なくとも一部が前記杭と前記基礎部との間に配置された第１絶縁部材と、を備えることを特徴としている。

この発明によれば、第１絶縁部材により、杭と基礎部とが電気的に絶縁されている。このため、杭に流れる電流と、基礎部に流れる電流とは互いに影響せず、杭と基礎部との間でＣＳマクロセル腐食が生じることはない。また、杭と基礎部との間でＣＳマクロセル腐食が生じることはないため、杭又は基礎部に腐食対策を行う施工費用が抑制される。
従って、この基礎構造では、ＣＳマクロセル腐食を抑制しながら、施工費用を抑えることができる。

（２）また、上記（１）に係る基礎構造において、前記基礎部は、柱と、前記柱に接合された梁と、を備え、前記第１絶縁部材は、前記柱と前記梁との接合部を囲うコンクリート製のフーチングであってもよい。
この発明によれば、杭により柱と梁との接合部を下方から支持しやすくすることができる。

（３）また、上記（２）に係る基礎構造において、前記フーチング内にはフーチング鉄筋が配置され、前記杭と前記フーチング鉄筋とを離間した状態に保持する保持部材を備えてもよい。
この発明によれば、保持部材により、杭とフーチング鉄筋とを離間した状態に確実に保持することができる。

（４）また、上記（１）から（３）に係る基礎構造において、前記土壌上に配置され、かつ内部にスラブ鉄筋が配置されたコンクリート製の床スラブを備え、前記スラブ鉄筋と前記土壌との間に配置された第２絶縁部材を備えてもよい。
この発明によれば、スラブ鉄筋と基礎部との間の土壌及び第２絶縁部材を介して流れる電流を抑制することができる。これにより、基礎部におけるＣＳマクロセル腐食を抑制することができる。

（５）また、上記（１）から（４）に係る基礎構造において、前記土壌中に埋設されて前記基礎部と導通された犠牲鋼材を備えてもよい。
この発明によれば、犠牲鋼材が基礎部と導通されているため、基礎部だけでなく、犠牲鋼材も腐食電流のアノードとして機能させることができる。これにより、アノード反応が生じる面積を増加させて、アノードにおける腐食電流密度を小さくすることができる。その結果、基礎部におけるＣＳマクロセル腐食を効果的に抑制することができる。

（６）また、上記（１）から（５）に係る基礎構造において、前記基礎部に防食電流を供給する電流供給部を備えてもよい。
この発明によれば、電流供給部が基礎部に防食電流を供給するため、貴側に移行していた土壌中の基礎部の電位を、防食電流によって、例えばＣＳマクロセル腐食が発生しない場合の基礎部の自然電位まで卑化させること等ができる。このように、基礎部のＣＳマクロセル腐食を電気防食法によって抑制することができる。

本発明の基礎構造によれば、ＣＳマクロセル腐食を抑制しながら、施工費用を抑えることができる。

本発明の一実施形態の基礎構造を模式的に示す縦断面図である。 図１中の切断線Ａ−Ａの断面図である。 本発明の一実施形態の変形例における基礎構造を模式的に示す縦断面図である。

以下、本発明に係る基礎構造の一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態の基礎構造１は、杭１１と、基礎部１６と、フーチング（第１絶縁部材）２６と、保持部材３１と、床スラブ４１と、犠牲鋼材４６と、を備えている。
杭１１は、コンクリート製であって、例えば筒状に形成されている。杭１１の内部には、杭鉄筋１２が複数配置されている。複数の杭鉄筋１２は、周方向に互いに間隔を空けて配置されている。杭１１は、上下方向Ｚに沿って延びるように土壌Ｄ中に埋設されている。より詳しく説明すると、杭１１は、地表Ｄ１に形成された穴Ｄ２の底面から上端部が突出するように、土壌Ｄ中に埋設されている。穴Ｄ２は、土壌Ｄを地表Ｄ１から掘削することにより形成されている。

杭１１の上端部は、キャップ１３により覆われている。キャップ１３は、鋼板等により、下方が開口する有頂筒状に形成されている。より詳しく説明すると、キャップ１３の天壁部は、厚さ方向が上下方向Ｚとなる板状に形成されている。キャップ１３の周壁部は、天壁部の外縁部から下方に向かって延びている。周壁部の内径及び外径は、下方に向かうに従い漸次、それぞれ大きくなる。

基礎部１６は、柱１７と、梁１８と、を備えている。
柱１７は、鋼製であって、例えば角筒状に形成されている。柱１７は、杭１１よりも上方から上下方向Ｚに沿って延びている。柱１７の下端部には、第１ダイヤフラム２０、第２ダイヤフラム２１、及びシアプレート２２がそれぞれ固定されている。第１ダイヤフラム２０は、柱１７の下端に固定されている。第２ダイヤフラム２１は、柱１７の下端部のうち第１ダイヤフラム２０が固定された部分よりも上方の部分に固定されている。シアプレート２２は、柱１７の側面のうち、上下方向Ｚにおいて第１ダイヤフラム２０と第２ダイヤフラム２１との間の部分に固定されている。

梁１８は、鋼製であって、例えばＨ形鋼により形成されている。梁１８は、水平面に沿って延び、ウェブ１８ａの厚さ方向が水平面に沿うように配置されている。梁１８の端部は、柱１７に接合されている。より具体的に説明すると、梁１８のウェブ１８ａは、シアプレート２２に高力ボルト２３等により固定されている。梁１８の下フランジ１８ｂ、上フランジ１８ｃは、柱１７の第１ダイヤフラム２０、第２ダイヤフラム２１に溶接等によりそれぞれ固定されている。
本実施形態では、柱１７に複数の梁１８が接合されているが、柱１７に接合される梁１８の数は限定されない。
梁１８の下端部は、土壌Ｄ中に埋設されている。

土壌Ｄに形成された穴Ｄ２の底面には、砕石部３２、捨てコンクリート３３が、下方から上方に向かってこの順で設けられている。フーチング２６は、捨てコンクリート３３上に配置されている。

図１及び図２に示すように、フーチング２６は、コンクリート製であって、内部にフーチング鉄筋２７，２８がそれぞれ複数配置されている。フーチング２６は、電気的な絶縁性を備えている。
図１に示すように、フーチング２６の底面には、円筒状の凹部２６ａが形成されている。凹部２６ａの内径は、下方に向かうに従い漸次大きくなる。凹部２６ａ内には、キャップ１３が配置されている。

図１及び図２に示すように、第１フーチング鉄筋２７は、水平面に沿う第１方向Ｘに延びるように配置されている。第１フーチング鉄筋２７における第１方向Ｘの各端部は、上方に向かって折り曲げられている。すなわち、第１フーチング鉄筋２７は、第１方向Ｘに沿って延びる直状部２７ａと、直状部２７ａの端部から上方に向かって延びる折曲げ部２７ｂと、を備えている。複数の第１フーチング鉄筋２７は、水平面に沿い、かつ第１方向Ｘに直交する第２方向Ｙに互いに間隔を空けて配置されている。
第２フーチング鉄筋２８は、第１フーチング鉄筋２７と同様に構成され、第２方向Ｙに沿って延びている。複数の第２フーチング鉄筋２８は、第１方向Ｘに互いに間隔を空けて配置されている。

第１フーチング鉄筋２７の直状部２７ａと第２フーチング鉄筋２８とは、番線（鉄線）等により互いに接合されている。図１に示すように、第１フーチング鉄筋２７の直状部２７ａ及び第２フーチング鉄筋２８は、杭１１と基礎部１６との間に配置されている。
フーチング２６は、杭１１と基礎部１６との間に配置されていて、柱１７と梁１８とのパネルゾーン（接合部）１６ａを囲っている。
なお、フーチング２６である第１絶縁部材は、柱１７と梁１８とのパネルゾーン１６ａを囲っていなくても、杭１１と基礎部１６との間に配置されていればよい。

保持部材３１は、捨てコンクリート３３上に立設されている。保持部材３１は、例えば、樹脂や鋼板等で、上方に向かって延びる棒状に形成されている。保持部材３１の上端部は、キャップ１３よりも上方まで延びている。保持部材３１の上端部は、フーチング鉄筋２７，２８に接合されている。保持部材３１は、杭１１とフーチング鉄筋２７，２８とを離間した状態に保持している。
フーチング２６には、ケミカルアンカー３５が埋設されている。ケミカルアンカー３５は、基礎部１６の第１ダイヤフラム２０に形成された貫通孔内に配置されている。ケミカルアンカー３５は、フーチング２６に対して基礎部１６を位置決めするためのものである。

床スラブ４１は、コンクリート製であって、厚さ方向が上下方向Ｚとなる板状に形成されている。床スラブ４１の内部には、スラブ鉄筋４２が配置されている。スラブ鉄筋４２は、水平面に沿って延びている。床スラブ４１は、土壌Ｄ上であって、梁１８上に配置されている。

犠牲鋼材４６は、土壌Ｄ中に埋設されている。犠牲鋼材４６は、鋼製であり、基礎部１６と同一の材料（金属材料）により形成されている。犠牲鋼材４６は、導線４７により基礎部１６の梁１８と接続されることにより、基礎部１６と導通されている。
土壌Ｄ中に埋設された基礎部１６の電位と、土壌Ｄ中に埋設された犠牲鋼材４６の電位と、は互いに同等である。

以上説明したように、本実施形態の基礎構造１によれば、フーチング２６により、杭１１と基礎部１６とが電気的に絶縁されている。このため、杭１１に流れる電流と、基礎部１６に流れる電流とは互いに影響せず、杭１１と基礎部１６との間でＣＳマクロセル腐食が生じることはない。また、杭１１と基礎部１６との間でＣＳマクロセル腐食が生じることはないため、杭１１と基礎部１６に腐食対策を行う施工費用が抑制される。
従って、この基礎構造１では、ＣＳマクロセル腐食を抑制しながら、施工費用を抑えることができる。

第１絶縁部材がフーチング２６であるため、杭１１により柱１７と梁１８とのパネルゾーン１６ａを下方から支持しやすくすることができる。
基礎構造１が、保持部材３１を備えている。このため、杭１１とフーチング鉄筋２７，２８とを離間した状態に確実に保持することができる。
基礎構造１が、犠牲鋼材４６を備えている。犠牲鋼材４６が基礎部１６と導通されているため、基礎部１６だけでなく、犠牲鋼材４６も腐食電流のアノードとして機能させることができる。これにより、アノード反応が生じる面積を増加させて、アノードにおける腐食電流密度を小さくすることができる。その結果、基礎部１６におけるＣＳマクロセル腐食を効果的に抑制することができる。
杭１１が基礎部１６とは電気的に絶縁されているため、犠牲鋼材４６の消耗が少なくなり、経済的に電気防食法を行うことができる。

フーチング２６が、基礎部１６のパネルゾーン１６ａを囲うように配置されている。パネルゾーン１６ａよりも下方にフーチングが配置されている場合には、地表Ｄ１から深い位置にフーチングを配置する必要がある。このため、本実施形態の基礎構造１では、土壌Ｄを掘削する掘削量を少なくすることができる。

なお、図３に示す基礎構造２のように、基礎構造１の犠牲鋼材４６に代えて、第２絶縁部材５１及び電流供給部５２を備えてもよい。
第２絶縁部材５１は、床スラブ４１（スラブ鉄筋４２）と土壌Ｄとの間に配置されている。第２絶縁部材５１は、アスファルト等により形成されている。
なお、第２絶縁部材５１は、ポリエチレンシート、絶縁ゴムシート等の絶縁性の高い有機材料で形成されてもよい。第２絶縁部材５１と土壌Ｄとの間に、割栗石を配置してもよい。

電流供給部５２は、犠牲陽極である。電流供給部５２は、マグネシウム、マグネシウム合金、亜鉛、及び亜鉛合金等により形成されている。電流供給部５２は、基礎部１６に防食電流を供給する。電流供給部５２は、土壌Ｄ中に埋設されて、導線４７により基礎部１６の梁１８と導通されている。土壌Ｄ中の電流供給部５２の電位は、土壌Ｄ中の基礎部１６の電位よりも低い。

この変形例の基礎構造２によれば、スラブ鉄筋４２と土壌Ｄとの間に配置された第２絶縁部材５１を備えている。スラブ鉄筋４２と基礎部１６との間の土壌Ｄ及び第２絶縁部材５１を介して流れる電流を抑制すること等ができる。これにより、基礎部１６におけるＣＳマクロセル腐食を抑制することができる。

基礎構造２は、電流供給部５２を備えている。電流供給部５２が基礎部１６に防食電流を供給するため、貴側に移行していた土壌Ｄ中の基礎部１６の電位を、防食電流によって、例えばＣＳマクロセル腐食が発生しない場合の基礎部１６の自然電位まで卑化させること等ができる。このように、基礎部１６のＣＳマクロセル腐食を電気防食法によって抑制することができる。
なお、基礎構造２は、第２絶縁部材５１及び電流供給部５２の一方を備えなくてもよい。

以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。
例えば、前記実施形態では、第１絶縁部材が、フーチング２６であるとした。しかし、第１絶縁部材はフーチング２６に限定されず、ポリエチレンシート、絶縁ゴムシート等でもよい。
基礎部１６は柱１７及び梁１８を備えるとしたが、基礎部は柱１７及び梁１８の少なくとも一方を備えていればよい。
基礎構造１は、キャップ１３、保持部材３１、床スラブ４１、犠牲鋼材４６を備えなくてもよい。基礎構造２についても、同様である。

１，２ 基礎構造
１１ 杭
１２ 杭鉄筋
１６ 基礎部
１７ 柱
１８ 梁
２６ フーチング（第１絶縁部材）
２７ 第１フーチング鉄筋（フーチング鉄筋）
２８ 第２フーチング鉄筋（フーチング鉄筋）
３１ 保持部材
４１ 床スラブ
４２ スラブ鉄筋
４６ 犠牲鋼材
５１ 第２絶縁部材
５２ 電流供給部
Ｄ 土壌

Claims (6)

1. 土壌中に埋設され、かつ内部に杭鉄筋が配置されたコンクリート製の杭と、
   少なくとも一部が前記土壌中に埋設された鋼製の基礎部と、
   少なくとも一部が前記杭と前記基礎部との間に配置された第１絶縁部材と、
   を備える基礎構造。
2. 前記基礎部は、
   柱と、
   前記柱に接合された梁と、
   を備え、
   前記第１絶縁部材は、前記柱と前記梁との接合部を囲うコンクリート製のフーチングである請求項１に記載の基礎構造。
3. 前記フーチング内にはフーチング鉄筋が配置され、
   前記杭と前記フーチング鉄筋とを離間した状態に保持する保持部材を備える請求項２に記載の基礎構造。
4. 前記土壌上に配置され、かつ内部にスラブ鉄筋が配置されたコンクリート製の床スラブを備え、
   前記スラブ鉄筋と前記土壌との間に配置された第２絶縁部材を備える請求項１から３のいずれか一項に記載の基礎構造。
5. 前記土壌中に埋設されて前記基礎部と導通された犠牲鋼材を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の基礎構造。
6. 前記基礎部に防食電流を供給する電流供給部を備える請求項１から５のいずれか一項に記載の基礎構造。

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