JP3102548B2 - Seismic isolation structure of pile - Google Patents

Seismic isolation structure of pile

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JP3102548B2 JP07294705A JP29470595A JP3102548B2 JP 3102548 B2 JP3102548 B2 JP 3102548B2 JP 07294705 A JP07294705 A JP 07294705A JP 29470595 A JP29470595 A JP 29470595A JP 3102548 B2 JP3102548 B2 JP 3102548B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、構造物を支持する
杭の免震構造に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a seismic isolation structure for a pile supporting a structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】杭基礎は、良質な支持層が地下深くにあ
る場合に採用される基礎形式の一つであり、該支持層ま
で打ち込んだ杭の上に上部構造物を構築することによっ
て、構造物重量を支持層で安定支持することができるも
のである。
2. Description of the Related Art A pile foundation is one of the types of foundation adopted when a high-quality support layer is deep underground. By constructing an upper structure on a pile driven into the support layer, The weight of the structure can be stably supported by the support layer.

【0003】かかる杭は、その構造特性から水平力に対
して比較的弱点を持ちやすく、地震時には、上部構造物
から大きな水平力や曲げモーメントが杭頭に作用する
が、その一方で、杭の破壊といった事態は、上部構造物
の倒壊に直接つながることとなる。したがって、杭が破
壊に至らないように十分な検討が必要である。
[0003] Such a pile tends to have a relatively weak point against horizontal force due to its structural characteristics. During an earthquake, a large horizontal force or bending moment acts on the pile head from the upper structure. A situation such as destruction directly leads to the collapse of the superstructure. Therefore, it is necessary to study enough to prevent the pile from breaking.

【0004】杭の損傷を防止する方策としてさまざまな
免震構造が提案されているが、その有効な手段として上
部構造物と杭頭との間に積層ゴムを配設する案がある。
かかる方法によれば、積層ゴムによる長周期化によって
上部構造物に入力する地震動のレベルが低減し、杭頭に
作用する水平力や曲げモーメントも小さくなる。
[0004] Various seismic isolation structures have been proposed as measures to prevent damage to piles. As an effective means, there is a plan to provide a laminated rubber between the superstructure and the pile head.
According to this method, the level of the seismic motion input to the upper structure is reduced due to the prolongation of the period by the laminated rubber, and the horizontal force and bending moment acting on the pile head are also reduced.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、杭頭に
積層ゴムを配設するということは、当然のことながら上
部構造物の水平変位を許容できるだけのクリアランスを
上部構造物の側方に設けなければならないことを意味
し、地盤面より下方の上部構造物の周囲を二重壁構造と
することを余儀なくされるという問題を生じていた。
However, arranging the laminated rubber on the pile head means, of course, that a clearance large enough to allow horizontal displacement of the upper structure must be provided on the side of the upper structure. This means that the upper structure below the ground surface must be double-walled.

【0006】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、上部構造物の水平変位を低減させると同時に
杭の損傷をも防止することが可能な杭の免震構造を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a pile seismic isolation structure capable of reducing horizontal displacement of an upper structure and preventing damage to the pile. With the goal.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る杭の免震構造は請求項1に記載したよ
うに、上部構造物と該上部構造物を支持する杭の頭部と
の間に滑り支承、ボールベアリング等を用いた絶縁機構
を配設するとともに、地盤内に定着された一対の引張材
を所定の定着部材を用いて前記上部構造物に定着したも
のである。
In order to achieve the above object, a seismic isolation structure for a pile according to the present invention is, as described in claim 1, an upper structure and a head of the pile for supporting the upper structure. And an insulating mechanism using a slide bearing, a ball bearing, or the like, is disposed between them, and a pair of tension members fixed in the ground are fixed to the upper structure using a predetermined fixing member.

【0008】また、本発明に係る杭の免震構造は、前記
定着部材と前記上部構造物との間に所定のダンパー部材
を介在させ、前記引張材の緊張力が該ダンパー部材を介
して前記定着部材と前記上部構造物との間で伝達される
ようにしたものである。
Further, in the seismic isolation structure for a pile according to the present invention, a predetermined damper member is interposed between the fixing member and the upper structure, and the tension of the tension member is applied via the damper member. The power is transmitted between the fixing member and the upper structure.

【0009】また、本発明に係る杭の免震構造は、前記
ダンパー部材を超弾性材で形成したものである。
In the seismic isolation structure for a pile according to the present invention, the damper member is formed of a superelastic material.

【0010】本発明の杭の免震構造は、上部構造物と杭
の両方の免震化を図った従来の免震構造とは異なり、杭
の免震化を主体的に考えたものである。すなわち、本発
明の杭の免震構造においては、上部構造物と該上部構造
物を支持する杭の頭部との間に滑り支承、ボールベアリ
ング等を用いた絶縁機構を配設するとともに、地盤内に
定着された一対の引張材を所定の定着部材を用いて上部
構造物に定着しており、地震時においては、該引張材に
よって上部構造物の水平移動や転倒が防止されるととも
に、上部構造物からの水平力や曲げモーメントは、絶縁
機構で遮断されて杭頭には作用しない。なお、上部構造
物には引張材を介して地震動のエネルギーが入力するの
で、上部構造物自体は、所定の耐震設計基準に基づいて
構築する。
The seismic isolation structure of the pile according to the present invention is different from the conventional seismic isolation structure in which both the superstructure and the pile are seismically isolated, and mainly considers seismic isolation of the pile. . That is, in the seismic isolation structure of a pile according to the present invention, an insulation mechanism using a sliding bearing, a ball bearing, or the like is provided between the upper structure and the head of the pile supporting the upper structure, and A pair of tension members fixed inside are fixed to the upper structure using a predetermined fixing member, and in the event of an earthquake, the tension members prevent horizontal movement and fall of the upper structure, and Horizontal forces and bending moments from the structure are blocked by the insulation mechanism and do not act on the pile head. Since the energy of the seismic motion is input to the upper structure via the tensile member, the upper structure itself is constructed based on a predetermined seismic design standard.

【0011】ここで、定着部材と上部構造物との間にダ
ンパー部材を介在させた場合、該ダンパー部材によって
上部構造物の振動エネルギーが吸収され、上部構造物も
ある程度の免震化が可能となる。
Here, when a damper member is interposed between the fixing member and the upper structure, the vibration energy of the upper structure is absorbed by the damper member, and the upper structure can be made to have a certain degree of seismic isolation. Become.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る杭の免震構造
の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a seismic isolation structure for a pile according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0013】図1(a) は、本実施形態に係る杭の免震構
造を示した全体図である。同図でわかるように、本実施
形態に係る杭の免震構造は、上部構造物1と該上部構造
物1を支持する杭2の頭部との間に絶縁機構としての滑
り支承3を配設するとともに、互いに交差する一対のア
ンカー4、4で上部構造物1を地盤5内に定着してあ
る。
FIG. 1A is an overall view showing a seismic isolation structure of a pile according to the present embodiment. As can be seen from the figure, in the seismic isolation structure of a pile according to the present embodiment, a sliding bearing 3 as an insulating mechanism is arranged between an upper structure 1 and a head of a pile 2 supporting the upper structure 1. The upper structure 1 is fixed in the ground 5 with a pair of anchors 4 and 4 crossing each other.

【0014】滑り支承3は、地震時において上部構造物
1からの水平力や曲げモーメントが杭2の頭部にできる
だけ作用しないように、摩擦係数の小さい材料、例えば
テフロン材を杭2の頭部と上部構造物1の基礎スラブ6
の下面に設けて構成してある。
The sliding bearing 3 is made of a material having a low coefficient of friction, for example, Teflon material, so that the horizontal force and bending moment from the upper structure 1 do not act on the head of the pile 2 as much as possible during an earthquake. And foundation slab 6 of superstructure 1
And is provided on the lower surface of the device.

【0015】アンカー4は、地盤側においては、PC鋼
線等の引張材7の一端を図示しない堅固な地層まで削孔
した孔内にグラウト材を用いて定着してあり、上部構造
物1側では、図1(b) でよくわかるように、基礎スラブ
6の貫通孔8に引張材7を通し、その他端を支圧板9、
ダンパー部材10および定着部材であるアンカーヘッド
11の孔に挿通し、図示しないくさびでアンカーヘッド
11に定着してある。なお、防錆処理のため、引張材7
の端部にキャップ12を被せ、その中にグリスを封入し
てある。
On the ground side, the anchor 4 is fixed using a grout material in a hole formed by drilling one end of a tensile member 7 such as a PC steel wire to a solid layer (not shown). As shown in FIG. 1 (b), the tension member 7 is passed through the through hole 8 of the base slab 6, and the other end thereof is
It is inserted into holes of the damper member 10 and the anchor head 11 serving as a fixing member, and is fixed to the anchor head 11 by a wedge (not shown). It should be noted that the tensile material 7
Is covered with a cap 12 and grease is sealed therein.

【0016】ダンパー部材10は、超弾性材と呼ばれる
材料で例えば図1(c) に示す環状に形成してあり、これ
をアンカーヘッド11と支圧板9の間に介在させること
によって、引張材7の緊張力が該ダンパー部材10を介
して伝達されるようになっている。なお、ダンパー部材
10を形成する超弾性材としては、例えばTi―Ni合
金やCu―Au―Zn合金等を用いることができる。
The damper member 10 is formed of a material called a superelastic material, for example, in an annular shape as shown in FIG. 1 (c). Is transmitted through the damper member 10. As the superelastic material forming the damper member 10, for example, a Ti—Ni alloy, a Cu—Au—Zn alloy, or the like can be used.

【0017】本実施形態に係る杭の免震構造において
は、地震時においては、引張材7によって上部構造物1
の水平移動や転倒が防止されるとともに、上部構造物1
からの水平力や曲げモーメントは、滑り支承3で遮断さ
れて杭2の頭部には作用しない。また、ダンパー部材1
0によって上部構造物1の振動エネルギーが吸収され、
上部構造物1もある程度免震化される。
In the seismic isolation structure for piles according to the present embodiment, the upper structure 1
This prevents horizontal movement and fall of
The horizontal force and the bending moment are blocked by the slide bearing 3 and do not act on the head of the pile 2. Also, the damper member 1
By 0, the vibration energy of the upper structure 1 is absorbed,
The upper structure 1 is also isolated to some extent.

【0018】図2は、超弾性材で形成したダンパー部材
10の応力―ひずみ曲線を示したものであり、かかるグ
ラフを用いて地震エネルギーの吸収メカニズムを説明す
る。
FIG. 2 shows a stress-strain curve of the damper member 10 formed of a superelastic material, and the seismic energy absorption mechanism will be described using such a graph.

【0019】まず、ダンパー部材10は、通常時には図
2(a) に示すように、引張材7の緊張力Pが作用してお
り(黒丸で示した位置)、比較的小さな地震がきた場合
には、該黒丸位置を中心として曲線上を移動するが、か
かる移動範囲は、弾性域にとどまり、エネルギー吸収は
行われない。
First, as shown in FIG. 2 (a), the tension P of the tension member 7 acts on the damper member 10 in a normal state (the position shown by a black circle), and when a relatively small earthquake comes, Moves on a curve centered on the position of the black circle, but the moving range is limited to the elastic range, and energy is not absorbed.

【0020】一方、地震時においては、かかる緊張力P
にアンカー4の傾斜角度に応じた上部構造物1からの水
平力成分が加わった変動応力が作用し、同図(b) に示す
ように、超弾性特有の履歴を描きながらエネルギー吸収
が行われる。
On the other hand, during an earthquake, the tension P
And a horizontal stress component from the upper structure 1 in accordance with the inclination angle of the anchor 4 acts thereon, and energy absorption is performed while drawing a history unique to superelasticity, as shown in FIG. .

【0021】以上説明したように、本実施形態に係る杭
の免震構造によれば、上部構造物と杭との間に滑り支承
を配設したので、地震時に上部構造物からの水平力や曲
げモーメントが杭に作用することはなく、杭の破損を防
止することができるとともに、アンカーを用いて上部構
造物を地盤に定着したことにより、上部構造物の水平動
や浮き上がりあるいは転倒を防止することができる。
As described above, according to the seismic isolation structure of the pile according to the present embodiment, since the sliding bearing is provided between the upper structure and the pile, the horizontal force from the upper structure during an earthquake can be reduced. The bending moment does not act on the pile, preventing damage to the pile and preventing the horizontal movement, lifting or falling of the upper structure by anchoring the upper structure to the ground using anchors be able to.

【0022】したがって、地盤面より低い上部構造物の
側方を二重壁とすることなく、杭の免震化を図ることが
可能となる。
Therefore, the pile can be seismically isolated without forming a double wall on the side of the upper structure lower than the ground surface.

【0023】また、定着部材と上部構造物との間にダン
パー部材を介在させて該ダンパー部材で上部構造物の振
動エネルギーを吸収するようにしたので、上部構造物の
免震化をもある程度達成することが可能となる。
Further, since a damper member is interposed between the fixing member and the upper structure to absorb the vibration energy of the upper structure with the damper member, seismic isolation of the upper structure is achieved to some extent. It is possible to do.

【0024】本実施形態では、ダンパー部材を超弾性材
で形成したが、これに代えて、図3に示すように、高減
衰ゴムで形成したダンパー部材21を用いてもよい。
In this embodiment, the damper member is formed of a superelastic material. Alternatively, as shown in FIG. 3, a damper member 21 formed of a high damping rubber may be used.

【0025】また、本実施形態では、一対のアンカー
4、4を交差配置したが、図4に示すような配置形態と
してもよい。
Further, in this embodiment, the pair of anchors 4, 4 are arranged crosswise, but they may be arranged as shown in FIG.

【0026】また、本実施形態では、絶縁機構として滑
り支承を採用したが、代わりにベアリング等を採用して
もよい。
In this embodiment, a sliding bearing is used as the insulating mechanism, but a bearing or the like may be used instead.

【0027】また、本実施形態では、アンカー4のアン
カーヘッド11と支圧板9との間にダンパー部材10を
介在させたが、図5に示すように、かかるダンパー部材
を省略したアンカー31を用いてもよい。
Further, in this embodiment, the damper member 10 is interposed between the anchor head 11 of the anchor 4 and the support plate 9, but as shown in FIG. 5, an anchor 31 in which the damper member is omitted is used. You may.

【0028】かかる構成によっても、地震時に上部構造
物1からの水平力や曲げモーメントが杭2に作用するこ
とはなく、杭2の破損を防止することができるととも
に、上部構造物1の水平動や浮き上がりあるいは転倒を
防止することができる。
According to such a configuration, the horizontal force and the bending moment from the upper structure 1 do not act on the pile 2 at the time of the earthquake, so that the pile 2 can be prevented from being damaged and the horizontal movement of the upper structure 1 can be prevented. And lifting or falling can be prevented.

【0029】したがって、上述した実施形態と同様、地
盤面より低い上部構造物1の側方を二重壁とすることな
く、杭2の免震化を図ることが可能となる。なお、上部
構造物1には引張材7を介して地震動のエネルギーが入
力するので、上部構造物自体は、所定の耐震設計基準に
基づいて構築しておく。
Therefore, as in the above-described embodiment, the pile 2 can be seismically isolated without forming a double wall on the side of the upper structure 1 lower than the ground surface. Since the energy of the seismic motion is input to the upper structure 1 via the tensile member 7, the upper structure itself is constructed based on a predetermined seismic design standard.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上述べたように、本発明の杭の免震構
造は、上部構造物と該上部構造物を支持する杭の頭部と
の間に滑り支承、ボールベアリング等を用いた絶縁機構
を配設するとともに、地盤内に定着された一対の引張材
を所定の定着部材を用いて前記上部構造物に定着したの
で、上部構造物の水平変位を低減させると同時に杭の損
傷をも防止することができる。
As described above, the seismic isolation structure for a pile according to the present invention provides an insulating structure using a sliding bearing, a ball bearing, or the like between the superstructure and the head of the pile supporting the superstructure. A mechanism is arranged, and a pair of tension members fixed in the ground are fixed to the upper structure using a predetermined fixing member, so that the horizontal displacement of the upper structure is reduced and the pile is also damaged. Can be prevented.

【0031】[0031]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施形態に係る杭の免震構造を示した図であ
り、(a)は全体側面図、(b)は上部構造物側の定着構造を
示す詳細図、(c)はダンパー部材等の斜視図。
FIG. 1 is a view showing a seismic isolation structure of a pile according to the present embodiment, (a) is an overall side view, (b) is a detailed view showing a fixing structure on an upper structure side, and (c) is a damper. The perspective view of a member etc.

【図2】ダンパー部材の応力ひずみ曲線を示したグラフ
であり、(a) は通常時および小地震時の際に生じる応力
ひずみレベルを書き加えたもの、(b) は大地震時の際に
生じる応力ひずみレベルを書き加えたもの。
FIG. 2 is a graph showing a stress-strain curve of a damper member, wherein (a) shows the stress-strain level generated during normal times and small earthquakes, and (b) shows the stress-strain levels during a large earthquake. The resulting stress-strain level is added.

【図3】ダンパー部材の変形例を示した斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing a modified example of a damper member.

【図4】変形例に係る杭の免震構造を示した全体側面
図。
FIG. 4 is an overall side view showing a seismic isolation structure of a pile according to a modification.

【図5】同じく変形例に係る杭の免震構造を示した全体
側面図。
FIG. 5 is an overall side view showing a seismic isolation structure of a pile according to a modification.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 上部構造物 2 杭 3 滑り支承(絶縁機構) 4、31 アンカー 5 地盤 7 PC鋼線(引張材) 10 ダンパー部材 11 アンカーヘッド(定着部材) 21 ダンパー部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Upper structure 2 Pile 3 Sliding bearing (insulation mechanism) 4, 31 Anchor 5 Ground 7 PC steel wire (tensile material) 10 Damper member 11 Anchor head (fixing member) 21 Damper member

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02D 27/12 E02D 27/34 E04H 9/02 311 E04H 9/02 331 Continuation of the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) E02D 27/12 E02D 27/34 E04H 9/02 311 E04H 9/02 331

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 上部構造物と該上部構造物を支持する杭
の頭部との間に滑り支承、ボールベアリング等を用いた
絶縁機構を配設するとともに、地盤内に定着された一対
の引張材を所定の定着部材を用いて前記上部構造物に定
着してなることを特徴とする杭の免震構造。
An insulating mechanism using a sliding bearing, a ball bearing, or the like is provided between an upper structure and a head of a pile supporting the upper structure, and a pair of tension members fixed in the ground. A seismic isolation structure for piles, wherein a material is fixed to the upper structure using a predetermined fixing member.
【請求項2】 前記定着部材と前記上部構造物との間に
所定のダンパー部材を介在させ、前記引張材の緊張力が
該ダンパー部材を介して前記定着部材と前記上部構造物
との間で伝達されるようにした請求項1記載の杭の免震
構造。
2. A predetermined damper member is interposed between the fixing member and the upper structure, and a tension of the tension member is applied between the fixing member and the upper structure via the damper member. The seismic isolation structure of a pile according to claim 1, wherein the pile is transmitted.
【請求項3】 前記ダンパー部材を超弾性材で形成した
請求項2記載の杭の免震構造。
3. The seismic isolation structure of a pile according to claim 2, wherein said damper member is formed of a superelastic material.
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