JP3759301B2 - 構造物基礎の補強構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐震等のために、構造物の基礎を補強する補強構造に係り、特に、既設基礎の補強に有利な構造物基礎の補強構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば,既設基礎を補強する場合には、側面図である図5及び平面図である図6に示すように、基礎フーチング50の周りに複数の補強用基礎杭51を埋設し、その補強用基礎杭51の上に補強用フーチング52を設ける。この補強用フーチング52は、上記基礎フーチング50の側面にアンカー筋54で定着させて当該基礎フーチング50と剛的に一体化させる。図5中,符号53は既設の基礎杭を示す。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような基礎の補強構造にあっては、補強用フーチング52を基礎フーチング50側面に一体的に継ぎ足すために、当該基礎フーチング50の側面全面に渡って多数のアンカー用の孔を削孔する必要があり、既設基礎自体の耐力に影響がでるおそれがある。
【0004】
また、耐震補強設計において設計上のポイントとなる点の一つは、基礎の水平方向地盤反力を増強させて水平変位をいかに抑えるかであるが、上記杭51による補強の場合には、基礎フーチング50に沿って杭径の2.5倍程度の間隔を開けて補強の基礎杭51を埋設するために、その効率は低い。
【0005】
また、基礎の補強工事において、既設基礎50の直近に隣接した位置で増設する補強用基礎杭51や補強用フーチング52の構築作業を行うため、既設基礎の周辺地盤を乱し、既設基礎の耐力に悪影響を及ぼすおそれがある。
【0006】
さらに、上記基礎補強のための工事にあっては、既設構造物直近に隣接した位置において補強のための増設工事をするため、建設機材の設置箇所が限定され、施工効率が悪くなるおそれがある。
【0007】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたもので、簡易な構造によって、既設基礎の耐力を損なうことなく水平方向地盤反力値を効率的に向上させることができる構造物基礎の補強構造を提供することを課題としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の構造物基礎の補強構造は、基礎本体の側面に所定間隔を開けて対向配置される地中連続壁と、上記基礎本体と地中連続壁と間に介挿されて各端部をそれぞれ当該基礎本体及び地中連続壁に連結した地中梁と、を備え、上記基礎本体と地中梁との連結部、及び、上記地中連続壁と地中梁との連結部の少なくとも一方は、上記基礎本体と地中連続壁との対向方向への移動が許容された状態で連結されていることを特徴とするものである。
【0009】
本発明によれば、基礎本体が地中連続壁側に水平変位しようとすると、その水平力が地中梁を通じて地中連続壁に伝達されて、面的な大きな受働土圧抵抗が期待できる地中連続壁で支持される。
【0010】
このとき、地中連続壁は、地中梁を通じて基礎本体に連結されるので、基礎本体から隔離した位置に設けることができる。
また、上記連結部を基礎本体と地中連続壁との対向方向への移動が許容された状態で連結することで、基礎本体と地中梁との間には圧縮方向の力しか作用しない。同様に、地中梁にも圧縮力のみが発生し引張力やせん断力、曲げモーメントが生じない。
【0011】
次に、請求項2に記載した発明は、請求項1に記載した発明に対し、上記基礎本体と地中梁との連結部、及び、上記地中連続壁と地中梁との連結部の少なくとも一方は、ダウエルバーによって連結することを特徴とするものである。
【0012】
ダウエルバーによって連結することで、上記基礎本体と地中連続壁との対向方向への移動が許容された状態での連結が確保される。
次に、請求項3に記載した発明は、請求項1又は請求項2に記載した構成に対し、上記基礎本体と地中梁との連結部、及び、上記地中連続壁と地中梁との連結部の少なくとも一方には、緩衝材が介装されていることを特徴とするものである。
【0013】
緩衝材の存在によって水平力を伝達する際に生じる連結部での衝撃が緩和される。
また、上記請求項2に記載の発明にあっては、連結部に曲げが生じても、ダウエルバーに生じる曲げの半径が大きくなり、当該ダウエルバーの損傷が緩和される。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態は、主に橋梁の下部を補強する場合を例に説明するが、建物の下部を補強する場合にも同様な構成で対応可能である。
【0015】
図1は、補強構造を示す側面図で、図2は、その平面図である。
図1及び図2中、符号1は、基礎本体である既設の基礎フーチングであって、本実施形態では、その左右に補強構造を設けた例で説明する。勿論四方全周に設けても構わない。
【0016】
基礎フーチング1の各側面に、所定間隔を開けて地中連続壁2がそれぞれ対向配置され、その基礎フーチング1の各側面と地中連続壁2との間に、それぞれ3つの地中梁3が介装されることで、当該地中梁3を通じて基礎フーチング1の側面に地中連続壁2が連結されて構成される。上記3つの地中梁3は、基礎フーチング1に沿って所定ピッチで並んでいる。
【0017】
ここで、図1中符号4は、既設の基礎杭を示している。
上記基礎フーチング1と地中梁3の連結部Aの構成を説明すると、図3に示すように、基礎フーチング1の側面1aについては、上記各地中梁3の端面3aと対向する部分に二つの連結用の穴5が軸を水平に削孔されると共に、地中梁3にも、上記連結用の穴5と対向する位置に連結用の穴6が同軸に削孔されている。
【0018】
そして、各対向する穴5,6同士を連結するように、ダウエルバー(スリップバー)を構成する鋼棒7の両端部分が上記連結用の穴5,6にそれぞれ遊挿されることで、当該鋼棒7を介して基礎フーチング1と地中梁3とが連結状態となる。ここで、鋼棒7の長さよりも連結用の穴5,6の方がやや深くなっている。
【0019】
これによって、基礎フーチング1の各側面1aに沿った方向への移動が規制され且つ基礎フーチング1と地中連続壁2との対向方向への移動が許容された状態で、基礎フーチング1に各地中梁3の端部が連結された状態となる。
【0020】
また、上記基礎フーチング1の側面1aと地中梁3の端面3aとの間に緩衝材8が介装されている。この緩衝材8は、例えば硬質ゴム等からなる所定の弾性を持った板状部材であって、上記基礎フーチング1の側面1a及び地中梁3との端面3aの一方に固着されていてもよいし、両面1a,3aに固定しないでおいてもよい。
【0021】
また、上記地中連続壁2と地中梁3の他方の端面3aとの間の連結部Bも、上記基礎フーチング1の側面1aと地中梁3の端面3aとの間と同様な構成となっていて、連結用の穴9,10に鋼棒11が遊挿し、また、緩衝材12が介装されて構成されている。
【0022】
次に、上記構成の補強構造の作用効果等について説明する。
上記構成の補強構造を備えた基礎にあっては、地震力等の入力により水平方向の力を受けることで基礎フーチング1が水平変位しようとすると(例えば,右方向へ変位)、その水平力は、当該水平力の向かう側(右側)にある地中梁3を通じて一方の地中連続壁2(右側)に伝達されて、その地中連続壁2で支持される。また、反対方向に水平力が作用した場合には、他方の地中梁3を通じて他方の地中連続壁2に伝達されて、その地中連続壁2で支持される。
【0023】
このように、本実施形態では、面的な大きな受働土圧抵抗が期待できる地中連続壁2で基礎フーチング1に入力された水平力を負担させるので、効果的に水平地盤反力による既設構造物の水平変位を低減できる。
【0024】
そして、地中梁3を介して地中連続壁2に力を伝達するようにしたので、当該水平力を支持する上記地中連続壁2を、既設基礎フーチング1さらにはその上の既設構造物からある程度の離隔をとって設けることが可能となる。この結果、地中連続壁2を構築するための、建設機材の配置箇所選定上の自由度等が増し効率的な施工が可能になると共に、当該地中連続壁2の構築のために、既設基礎の周辺地盤を乱して既設基礎の耐力に悪影響を及ぼすおそれもないか,低減する。
【0025】
また、補強のための施工後であっても、上記補強構造は簡単な構造であり且つ杭を使用しないので、浅い試掘のみで目視による観察が可能となり、管理が容易である。
【0026】
また、上記地中梁3と既設基礎フーチング1とは、上記鋼棒(ダウエルバー)7により連結されていることから、上記水平力の方向(例えば,右方向の水平力の場合とする)とは反対側にある地中梁3(左側)は、基礎フーチング1から水平力を受けず、機能しない。即ち、上記連結構造は、地中梁3の設置位置を規制することを目的で採用されたもので、従来と異なり既設基礎フーチング1とは一体的になっていない。
【0027】
このように一体的に構成しないことで、例えば,既設基礎フーチング1が回転変位する場合や対象とする地中連続壁2から離れる方向に変位する場合などにあっては、つまり地中梁3の厚さ方向に向かう水平力等については、当該地中梁3はそのその水平力を伝達することがない。つまり、地中梁3に対しては、常に圧縮荷重のみが負荷され、しかも、その厚さ方向にも大きな力が負荷されることが回避されるので、地中梁3の強度,有利となる。
【0028】
このため、既設基礎フーチング1から地中連続壁2に水平力を伝達する上記地中梁3は、既設基礎フーチング1の側面1a全面に設ける必要はなく、上述のように所定間隔を開けて配設すればよい。
【0029】
この結果、既設基礎フーチング1の側面1aにおける地中梁3を設置する箇所は限定でき、しかも、一体的に地中梁3を連結する必要がないので、上記連結用の穴5の削孔箇所は、従来のアンカー用の穴を設ける場合と比較して、大幅に減らすことができる。この結果、既設構造物を傷めることが最小限に抑えられて、既設構造物自体の耐久性への影響が最小限で済む。また、上記のように、既設基礎フーチング1と地中梁3との間には、圧縮方向の力しか作用しない結果、上記のような補強を行っても、既設基礎フーチング1の耐久上,有利である。
【0030】
ここで、上記のように既設基礎フーチング1が回転変位する場合などにあっては、既設基礎フーチング1と地中梁3との連結部Aにおいて、鋼棒7に折れ曲がりが生じるが、上記緩衝材8の存在によって、その折れ曲がりの曲げ半径が大きくなり、鋼棒7の損傷を緩和する。
【0031】
また、この緩衝材8は、水平力を伝達する際の既設基礎フーチング1と地中梁3との間の衝突時の衝撃を緩和して、既設基礎及び地中梁3を保護する働きを持つ。また、既設基礎フーチング1の微小振動については地中梁3に水平力を伝達しないようにする働きを持つと共に、既設基礎フーチング1の変位に対し、当該既設基礎フーチング1と地中梁3との間の空隙が生じることを最小限とする役割も持つ。
【0032】
なお、上記実施形態では、上記鋼棒7を、基礎フーチング1と地中梁3の両穴5,6に遊挿させているが、基礎フーチング1と地中梁3の一方に上記鋼棒7を固定しておいてもよい。地中梁3と地中連続壁2との間の連結部Bも同様である。また、穴5,6,9,10の形状や鋼棒7,11の形状も断面円形に限定されず、例えば上下方向に幅方向を向けた板材等でダウエルバーを構成してもよい。要は、ダウエルバー自体に折れ曲がりが許容されると共に、対向方向への移動を許容可能な形状の部材であればよい。
【0033】
ここで、上記実施形態では、地中梁3と地中連続壁2との間の連結部Aにも上記ダウエルバーで連結した場合で説明しているが、地中梁3と地中連続壁2とは剛的に連結してもよい。但し、上記説明したように、上記ダウエルバーで連結した方が有利である。すなわち、図3で紙面に直交する方向の水平力を考えると、剛的な連結では地中梁に過大な断面力を生じさせたり、ダウエルバーに大きなせん断力が生じるため、地中梁3と地中連続壁2との間の連結部Aにも上記ダウエルバーで連結した場合の方が良い。
【0034】
また、上記連結部Aの構造も上記構成に限定されるものではなく、既設基礎フーチング1の側面1aに沿った方向への移動が規制され且つ基礎フーチング1と地中梁3との対向方向への移動が許容されていれば、他の連結構造が採用されてもよい。例えば、平面図である図4に示すように、基礎フーチング1の側面1aに対し、地中梁3の厚さ方向への移動を規制する突起部20を設けておくと共に、既設基礎フーチング1と地中梁3との間に介装する,緩衝材8としてのゴム材の厚さを厚くして構成する。
【0035】
また、上記実施形態では、連結部Aに緩衝材8を設けているが、例えば、地中梁3と対向する既設基礎の側面1aに鋼板を取り付けて、既設基礎の側面1aの衝突時の保護等が別途,確保されるようであれば、必ずも設けなくてもよい。
【0036】
また、上記説明では、既設の基礎フーチング1を補強する場合を例に説明しているが、新規に構築する基礎の補強構造として採用してもよい。
なお、上記地中連続壁は、上部構造物による鉛直荷重(主として自重ないしは死荷重)を支持しないので、地中連続壁の自重,又は浮力との差分を地中連続壁と地盤との摩擦などで取りきれるようであれば、当該地中連続壁は、地盤の支持層まで根入れする必要は必ずしもない。
【0037】
【発明の効果】
以上説明してきように、本発明の構造物基礎の補強構造を採用すると、基礎本体と補強部との一体化を緩和でき、水平方向地盤反力を、基礎本体の耐力を損なうことなく且つ効率的に高められる。さらに、その施工も、主として,基礎本体上部の構造物から離れた位置で行われるので効率的に実施できるという効果がある。
【0038】
このとき、請求項2に発明を採用すると、上記基礎本体と地中連続壁との対向方向への移動が許容された状態での連結構造が実現される。
また、請求項3の発明を採用すると、水平力を地中連続壁に伝達する際の衝撃を緩和可能となるという効果があると共に、ダウエルバーの耐久性を向上可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る構造物基礎の補強構造を示す側面図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る構造物基礎の補強構造を示す平面図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る基礎と地中梁、地中梁と地中連続壁との連結部の構造を説明するための図である。
【図4】基礎と地中梁、地中梁と地中連続壁との連結部の構造の別の例を説明するための図である。
【図5】従来の構造物基礎の補強構造を示す側面図である。
【図6】従来の構造物基礎の補強構造を示す平面図である。
【符号の説明】
1 基礎フーチング
2 地中連続壁
3 地中梁
4 基礎杭
5,6 連結用の穴
7 鋼棒(ダウエルバー)
8 緩衝材
9,10 連結用の穴
11 鋼棒(ダウエルバー)
12 緩衝材
A,B 連結部
Claims (3)
- 基礎本体の側面に所定間隔を開けて対向配置される地中連続壁と、上記基礎本体と地中連続壁と間に介挿されて各端部をそれぞれ当該基礎本体及び地中連続壁に連結した地中梁と、を備え、上記基礎本体と地中梁との連結部、及び、上記地中連続壁と地中梁との連結部の少なくとも一方は、上記基礎本体と地中連続壁との対向方向への移動が許容された状態で連結されていることを特徴とする構造物基礎の補強構造。
- 上記基礎本体と地中梁との連結部、及び、上記地中連続壁と地中梁との連結部の少なくとも一方は、ダウエルバーによって連結することを特徴とする請求項1に記載した構造物基礎の補強構造。
- 上記基礎本体と地中梁との連結部、及び、上記地中連続壁と地中梁との連結部の少なくとも一方には、緩衝材が介装されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載した構造物基礎の補強構造。
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