JP3661997B2

JP3661997B2 - 構造物基礎の支持構造

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Publication number: JP3661997B2
Application number: JP2001046195A
Authority: JP
Inventors: 一三川端; 努小室; 洋三篠崎
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: JP2002242207A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物基礎及び支持地盤の間に杭がある場合において用いられる構造物基礎の支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の構造物基礎の支持構造としては、杭頭部及び構造物基礎たるフーチングやマット基礎を剛接合しながら上部構造を支持してなるものが一般的に知られている。
【０００３】
ここで、杭及びフーチング基礎の剛接合は、杭外周に配した主筋をフーチングに定着するので、杭及びフーチング基礎は互いの鉛直移動、水平移動、及び回転を拘束されることになる。
それゆえ、かかる構造物基礎の支持構造によれば、地表が軟弱地盤のとき、下層の強固な地盤に達する杭に対してフーチング基礎からの荷重、外力の伝達ができると同時に、フーチング基礎に対して該荷重、外力とつりあう反力の付与ができ、フーチング基礎の安定した支持状態を獲得することが可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このタイプの構造物基礎の支持構造では、剛接合によりフーチング基礎が杭頭部を拘束する構造になっているため、地震等のとき、フーチング基礎や杭が大きな水平力を受けると、杭やフーチング基礎に過剰な曲げやせん断力が作用し、最終的には杭頭部が破壊することが多い。
また、杭やフーチング基礎に発生する断面力を大きな水平力に抵抗し得る大きさとすると、双方の配筋量が大幅にアップするなど、不合理な設計となるばかりか、接合部で杭の主筋がフーチング基礎の鉄筋と干渉する等、配筋が複雑となり施工が困難となってしまう。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、杭や構造物基礎が大きな水平力を受けた場合においても、杭や構造物基礎に過剰な断面力が発生せず、設計の合理性及び施工の容易性が担保できる構造物基礎の支持構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係る構造物基礎の支持構造は、杭頭部及び該杭頭部の上に設けられる支圧部を含み、構造物基礎を該支圧部の上に載置しながら支持する構造物基礎の支持構造であって、前記支圧部は、前記構造物基礎の底面に接する上端面が、前記杭頭部の頂面より狭い錐台形状を呈し、この支圧部の上端面に前記構造物基礎が載置されることを特徴としている。本発明に係る構造物基礎の支持構造によれば、杭や構造物基礎が大きな水平力を受けた場合においても、杭や構造物基礎に過剰な断面力が発生せず、設計の合理性及び施工の容易性が担保されるという効果の享受が可能となる。
【０００７】
このような技術的手段において、被支持物である「構造物基礎」とは、建築や土木の別を問わず、杭により支持され得るあらゆる基礎構造物を包含する概念であり、それゆえ、フーチング基礎やべた基礎に限られず、杭により直接支持される構造物である限り建築物の上部構造物などをも包含する。
また、このような「構造物基礎」を支持する杭の種類としては、特に制約がなく、支持形式や材料の別は問わない。
【０００８】
つまり、支持杭の形式であるものを用いるか、摩擦杭の形式であるものを用いるかを問わず、また、場所打ち杭を用いるか、既製杭としての木杭、鋼杭、コンクリート杭、合成杭等のいずれを用いるかを問わない。
例えば、合成杭を用いる場合、工場製コンクリート杭や場所打ちコンクリート杭の中から適宜選定することができる。
【０００９】
さらに、「載置」とは、支圧部による構造物基礎の支持形式が、構造物基礎が支圧部の上に載置されているだけであり、両者の縁が切れた状態にあることを意味する。それゆえ、支圧部等による構造物基礎の支持形式が、構造物基礎及び支圧部等が互いに連結され、両者の縁が切れていないような場合は、ここでいう「載置」には該当しない。
【００１０】
ここで、「杭頭部」としては、杭の打設後において構造物基礎のコンクリートを打設する便宜上、原則として中空部のない閉塞状態となったものが好ましいが、中空部があっても、中詰めコンクリートを打設したり、杭頂部に蓋をしたりする等により対処することができる。
【００１１】
ただし、杭や「構造物基礎」に過剰な断面力を発生させないことの確実性を高める観点からすれば、「支圧部」は、錐台形状を呈することが好ましい。
【００１３】
より強固な形での構造物基礎の支持を担保しようとする観点からすれば、「支圧部」は、前記上端面が、杭頭部の頂面より狭く、かつ、該杭頭部の頂面の上方領域の範囲内にあるものが望ましく、又は前記杭頭部の頂面に接する下端面が、該頂面の範囲内にあり、前記構造物基礎の底面に接する上端面が、該下端面より狭く、かつ、該杭頭部の頂面の上方領域の範囲内にあるものが望ましい。
【００１４】
すなわち、「支圧部」は、上端面の面積が下端面の面積より狭い錐台形状を呈している。
【００１５】
また、「支圧部」は、場所打ちコンクリートのみからなるもの、部分的なプレキャストコンクリートを含む場所打ちコンクリートからなるもの、プレキャストコンクリートのみからなるものなどの材質の別も問わない。
【００１７】
他方、杭及び「構造物基礎」の間においてより大きな水平力に抵抗しようとする観点からすれば、「支圧部及び構造物基礎」は、互い嵌り合うことにより水平力を伝達する凹凸部、或いは、支圧部と基礎構造物の接触面においてダウエル作用により水平力を伝達する鋼材を含むことが好ましい。
【００１８】
また、杭及び「構造物基礎」の間において引抜力に抵抗しようとする観点からすれば、「杭頭部」の断面中心近傍に、芯鋼材を配したことが好ましい。
なお、杭及び構造物基礎の間で水平力を伝達する凹凸部を設けることや、支圧部を介して杭及び構造物基礎の間で引抜力、水平力を伝達する芯鋼材を設けることは、前記した「載置」という支圧部による構造物基礎の支持形式を妨げるものではない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
◎実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１に係る構造物基礎の支持構造の概略構成を示す図（図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ方向矢視図、図１（ｃ）は変形例を示す図１（ｂ）に相当する図）である。
【００２１】
この実施の形態１において、場所打ちコンクリート杭１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、先端が支持層にまで到達している杭本体部（図示外）と、杭本体部に隣接する上側に位置している杭頭部１１と、杭頭部１１に隣接する上側に位置しており、構造物基礎２に当接している支圧部１２とから構成されている。
【００２２】
そして、構造物基礎の支持構造は、これらの図に示すように、構造物基礎たるフーチング基礎２を場所打ちコンクリート杭１の上に載置しながら支持するものであり、杭頭部１１と、杭頭部１１の上でこれと一体に設けられる支圧部１２とから構成されている。以下、これらの構成要素について詳細に説明する。
【００２３】
（１）杭頭部１１
杭頭部１１は、フーチング基礎２からの荷重を受ける場所打ちコンクリート杭１の上端部分のうち支圧部１２に隣接する下側に位置している部分である。
【００２４】
しかし、杭頭部１１は、場所打ちコンクリート杭１を水中コンクリートとして打設した直後においてスライムを含む余盛り部分として一時的に存在するが、はつり工法による処理により除去されることとなる部分を含まない。
【００２５】
また、杭頭部１１の外周部には、図１（ａ）に示すように、杭基礎としての強度を確保するための鉄筋かご１ａが配設されているが、この鉄筋かご１ａは、従来における構造物基礎の支持構造と異なり、フーチング基礎２に対して定着されないこととなっている。
【００２６】
（２）支圧部１２
支圧部１２は、フーチング基礎２からの荷重を受ける場所打ちコンクリート杭１の上端部分のうち杭頭部１１に隣接する上側に位置している部分であり、フーチング基礎２を上端面１２ａにおいて載置しながら支持する役割を果たすものである。
【００２７】
この支圧部１２は、杭頭部１１の頂面としての上断面１１ａに接する下端面１２ｂが上断面１１ａの範囲内にあり、フーチング基礎２の底面２ａに接する上端面１２ａが、下端面１２ｂより狭く、かつ、杭頭部１１の上断面１１ａの上方領域の範囲内にあるものである。
【００２８】
この実施の形態１では、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すような、下端面１２ｂの面積が杭頭部１１の上断面１１ａの面積と同じであって、上端面１２ａの面積が下端面１２ｂの面積より狭い円錐台形状を呈している。
【００２９】
この支圧部１２は、これらの図に示すように、下端面１２ｂの面積より狭い面積を有している上端面１２ａでフーチング基礎２からの荷重を面受するので、大きな圧縮力に抵抗できる程度の十分な強度をもつ必要がある。
【００３０】
そこで、この実施の形態１では、支圧部１２のコンクリート圧縮強度は、支圧部１２が受ける圧縮力、水平力を考慮して決定することとした。
なお、支圧部１２の上端面１２ａにおける平滑の程度は、フーチング基礎２及び支圧部１２の間で発生する摩擦力により水平力を伝達できる程度とされる。この実施の形態１では、上端面１２ａの仕上げの程度を木ゴテ押さえとし、水平力の伝達を確保することとした。
【００３１】
なお、この実施の形態１における支圧部１２の変形例としては、図１（ｃ）に示すような、角錐台形状を呈しているものを挙げることができる。
【００３２】
このような平面視で多角形形状を呈する錐台形状を用いる場合には、支圧部１２が大きな圧縮力を受けることから、支圧部１２の下端面１２ｂが略水平な面である杭頭部１１の上断面１１ａの範囲内にある必要がある。
【００３３】
具体的には、円形形状を呈する杭頭部１１の上断面１１ａに内接する多角形より小さくなければならない。
【００３４】
次に、図１（ａ）及び図１（ｂ）を用いて、この実施の形態１に係る構造物基礎の支持構造の作用について説明する。
【００３５】
まず、地震が発生すると、一方では、地盤と一体である場所打ちコンクリート杭１が地盤の振動に応答して振動するとともに、他方では、フーチング基礎２も場所打ちコンクリート杭１を介して振動する。
【００３６】
このとき、場所打ちコンクリート杭１及びフーチング基礎２は、固有周期がそれぞれ異なることから、夫々が別個独立に振動しようとする。すると、支圧部１２及びフーチング基礎２の間で摩擦力が発生するため、場所打ちコンクリート杭１及びフーチング基礎２は、互いに水平力を受けることになる。
しかし、本構造物基礎の支持構造は、従来の構造物基礎の支持構造ようなフーチング基礎２及び杭が互いに鉛直移動、水平移動及び回転を拘束する構造ではなく、フーチング基礎２を場所打ちコンクリート杭１の上に載置しているだけの構造である。
【００３７】
また、杭頭部１１の上断面１１ａ（すなわち、支圧部１２の下端面１２ｂ）の面積より狭い面積の上端面１２ａでフーチング基礎２からの荷重を面受している構造である。
したがって、支圧部１２やフーチング基礎２がこのような大きな水平力を受けた場合にあっても、場所打ちコンクリート杭１やフーチング基礎２に過剰な断面力を発生させることはない。
そして、それゆえに、設計の合理性及び施工の容易性が担保されることになる。
【００３８】
◎実施の形態２
図２は本発明の実施の形態２に係る構造物基礎の支持構造の概略構成を示す図（図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ方向矢視図）である。なお、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００３９】
この実施の形態２に係る構造物基礎の支持構造の基本的な構成は、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なり、支圧部１２が、下端面１２ｂの面積が杭頭部１１の上断面１１ａの面積より狭く、しかも、上端面１２ａの面積が下端面１２ｂの面積より狭い円錐台形状を呈している。
【００４０】
したがって、この実施の形態２に係る構造物基礎の支持構造によれば、上端面１２ａの面積がより狭い円錐台形状を呈することとしたので、実施の形態１と比較して、場所打ちコンクリート杭１やフーチング基礎２に発生する断面力をさらに低減することができる。
【００４１】
◎実施の形態３
図３は本発明の実施の形態３に係る構造物基礎の支持構造の概略構成を示す図（図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ方向矢視図）である。なお、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００４２】
この実施の形態３に係る構造物基礎の支持構造の基本的な構成は、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なり、杭頭部１１が支圧部１２を介してフーチング基礎２に定着される芯鋼材たる芯鉄筋１ｂを備えている。
【００４３】
したがって、この実施の形態３に係る構造物基礎の支持構造によれば、実施の形態１と比較して、場所打ちコンクリート杭１及びフーチング基礎２の間において芯鉄筋１ｂにより軸方向で抵抗力を発生させるので、場所打ちコンクリート杭１及びフーチング基礎２の間において引抜力が伝達され、加えてせん断力も伝達されるが、芯鉄筋１ｂが杭断面の中心部に集約して配するものであることから、芯鉄筋１ｂによる曲げモーメントの伝達を小さくすることができる。
【００４４】
◎実施の形態４
図４は本発明の実施の形態４に係る構造物基礎の支持構造の概略構成を示す図（図４（ａ）は断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ方向矢視図、図４（ｃ）は変形例を示す図４（ａ）に相当する図、図４（ｄ）は図４（ｃ）におけるＢ方向矢視図）である。なお、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００４５】
この実施の形態４に係る構造物基礎の支持構造の基本的な構成は、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なり、支圧部１２及びフーチング基礎２が、互いに嵌り合うことによりせん断抵抗力を伝達する凹凸部２１を備えている。
【００４６】
したがって、この実施の形態４に係る構造物基礎の支持構造によれば、実施の形態１と比較して、場所打ちコンクリート杭１及びフーチング基礎２の間においてより大きな水平力に抵抗できることになる。
【００４７】
なお、この実施の形態４の変形例としては、図４（ｃ）、図４（ｄ）に示すような、支圧部１２と基礎２が当接する面を横切って挿入され、ダウエル作用により水平力を伝達する芯鉄筋１ｃを備えているものを挙げることができる。
【００４８】
◎実施の形態５
図５は本発明の実施の形態５に係る構造物基礎の支持構造の概略構成を示す図（図５（ａ）は断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＡ方向矢視図、図５（ｃ）は変形例を示す図（ｂ）に相当する図）である。なお、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００４９】
この実施の形態５に係る構造物基礎の支持構造の基本的な構成は、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なり、支圧部１２が外縁部に鋼材たる鉄輪３１を配設してなり、扁平な円柱形状を呈するものである。
【００５０】
したがって、この実施の形態５に係る構造物基礎の支持構造によれば、実施の形態１と比較して、支圧部１２の強度を、フーチング基礎２及び場所打ちコンクリート杭１から受ける大きな圧縮力に抵抗できる、十分な強度として担保できることとなる。
【００５１】
なお、この実施の形態５の変形例としては、図５（ｃ）に示すような、支圧部１２が外縁部に鉄輪３１を配設してなる点では略同様であるが、扁平な角柱形状を呈する点で異なっているものを挙げることができる。
【００５２】
◎実施の形態６
図６は本発明の実施の形態６に係る構造物基礎の支持構造の概略構成を示す図（図６（ａ）は断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＡ方向矢視図）である。なお、実施の形態５と同様な構成要素については実施の形態５と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００５３】
この実施の形態６に係る構造物基礎の支持構造の基本的な構成は、実施の形態５と略同様であるが、実施の形態５と異なり、杭頭部１１が支圧部１２を介してフーチング基礎２に定着される芯鋼材たる芯鉄筋１ｂを備えている。
【００５４】
したがって、この実施の形態６に係る構造物基礎の支持構造によれば、実施の形態５と比較して、場所打ちコンクリート杭１フーチング基礎２の間において芯鉄筋１ｂにより軸方向で抵抗力を発生させることができるので、場所打ちコンクリート杭１及びフーチング基礎２の間において引抜力に抵抗できることになる。
【００５５】
◎実施の形態７
図７は本発明の実施の形態７に係る構造物基礎の支持構造の概略構成を示す図（図７（ａ）は断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるＡ方向矢視図、図７（ｃ）は変形例を示す図７（ａ）に相当する図、図７（ｄ）は図７（ｃ）におけるＢ方向矢視図）である。なお、実施の形態５と同様な構成要素については実施の形態５と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００５６】
この実施の形態７に係る構造物基礎の支持構造の基本的な構成は、実施の形態５と略同様であるが、実施の形態５と異なり、支圧部１２及びフーチング基礎２が、互いに嵌り合うことによりせん断抵抗力を伝達する凹凸部２１を備えている。
【００５７】
したがって、この実施の形態７に係る構造物基礎の支持構造によれば、実施の形態５と比較して、場所打ちコンクリート杭１及びフーチング基礎２の間においてより大きな水平力に抵抗できることになる。
【００５８】
なお、この実施の形態７の変形例としては、図７（ｃ）、図７（ｄ）に示すような、支圧部１２と基礎２が当接する面を横切って挿入され、ダウエル作用により水平力を伝達する芯鉄筋１ｃを備えているものを挙げることができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明に係る構造物基礎の支持構造によれば、以上のように構成したため、杭や構造物基礎が大きな水平力を受けた場合においても、杭や構造物基礎に過剰な断面力が発生せず、設計の合理性及び施工の容易性を担保することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る構造物基礎の支持構造の概略構成を示す図（図１（ａ）は断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ方向矢視図、図１（ｃ）は変形例を示す図１（ｂ）に相当する図）である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る構造物基礎の支持構造の概略構成を示す図（図２（ａ）は断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＡ方向矢視図）である。
【図３】本発明の実施の形態３に係る構造物基礎の支持構造の概略構成を示す図（図３（ａ）は断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＡ方向矢視図）である。
【図４】本発明の実施の形態４に係る構造物基礎の支持構造の概略構成を示す図（図４（ａ）は断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ方向矢視図、図４（ｃ）は変形例を示す図４（ａ）に相当する図、図４（ｄ）は図４（ｃ）におけるＢ方向矢視図）である。
【図５】本発明の実施の形態５に係る構造物基礎の支持構造の概略構成を示す図（図５（ａ）は断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＡ方向矢視図、図５（ｃ）は変形例を示す図５（ｂ）に相当する図）である。
【図６】本発明の実施の形態６に係る構造物基礎の支持構造の概略構成を示す図（図６（ａ）は断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）におけるＡ方向矢視図）である。
【図７】本発明の実施の形態７に係る構造物基礎の支持構造の概略構成を示す図（図７（ａ）は断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）におけるＡ方向矢視図、図７（ｃ）は変形例を示す図７（ａ）に相当する図、図７（ｄ）は図７（ｃ）におけるＢ方向矢視図）である。
【符号の説明】
１…場所打ちコンクリート杭
１ａ…鉄筋かご
１ｂ…芯鉄筋（芯鋼材）
１ｃ…芯鉄筋（芯鋼材）
２…フーチング基礎（構造物基礎）
２ａ…底面
３…柱
１１…杭頭部
１１ａ…上断面（頂面）
１２…支圧部
１２ａ…上端面
１２ｂ…下端面
２１…凹凸部
３１…鉄輪（鋼材）

Claims

杭頭部及び該杭頭部の上に設けられる支圧部を含み、構造物基礎を該支圧部の上に載置しながら支持する構造物基礎の支持構造であって、前記支圧部は、錐台形状を呈し、この支圧部の上端面に前記構造物基礎が載置されることを特徴とする、構造物基礎の支持構造。
前記支圧部及び前記構造物基礎は、互いに嵌り合うことにより水平力を伝達する凹凸部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の構造物基礎の支持構造。
前記杭頭部の断面中心近傍に、芯鋼材を配したことを特徴とする、請求項１に記載の構造物基礎の支持構造。
前記芯鋼材は、ダウエル作用により水平力を伝達するものであることを特徴とする、請求項３に記載の構造物基礎の支持構造。