(57)【要約】【課題】適正な基礎杭の肉厚や杭間隔で基礎杭の沈下に対応することが可能となり、基礎杭にかかるコストの増大を抑えることができる。【解決手段】基礎杭２によって基礎版１１が支持されたＰＣ地上タンク１の支持構造は、基礎杭２のうち平面視で基礎版１１の外周部１１ａに配置される複数の第１基礎杭２Ａ、２Ａ、…を、基礎版１１に対して半剛接合とし、第１基礎杭２Ａを除いた複数の第２基礎杭２Ｂ、２Ｂ、…を剛接合とすることで、基礎杭２を支持する支持層以深で沈下が起きて基礎版１１に変形が生じる場合において、基礎版１１の外周部１１ａに接合される第１基礎杭２Ａの負担を低減できる構造とした。【選択図】図１
2010265626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎杭によって基礎版が支持された構造物の支持構造であって、
前記基礎杭のうち少なくとも平面視で前記基礎版の外周部に配置される第１基礎杭を、前記基礎版に対してピン接合または半剛接合とし、
前記第１基礎杭を除いた他の基礎杭をなす第２基礎杭を剛接合とすることを特徴とする構造物の支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基礎杭によって支持されるＰＣ地上タンクなどの構造物の支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＮＧ（液化天然ガス）やＬＰＧ（液化石油ガス）等の液化ガスを貯蔵する設備として、ＰＣ地上タンクが知られている。ＰＣ地上タンクは、地盤内に埋設された杭基礎によって支持された状態で構築されており、具体的には鉄筋コンクリート造の底版（基礎版）、側壁により土圧や地下水圧、地震力などの外力や内部の液圧に抵抗し得る強度を確保した構造となっている。さらに、タンクの側壁に周方向のＰＣ鋼材と上下方向（鉛直方向）のＰＣ鋼材とが配設され、この各ＰＣ鋼材により圧縮力（プレストレス）を導入することで、タンクのひび割れを防いで、液化ガスの外部への流出を防ぐようにした構造となっている。
【０００３】
そして、ＰＣ地上タンクにおいて、基礎杭と基礎版の接合方法として、一般的に剛接合で行われている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。これは、杭頭を剛接合として設計した方が水平変位によって設計が支配される場合には有利であることと、不靜定次数が大きいことから耐震設計上の有利となり得るためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−２１８７５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】「杭基礎の調査・設計から施工まで」、社団法人土質工学会、平成５年５月２５日発行、ｐ．２１４〜２２０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＰＣ地上タンクを支持する基礎杭の支持層が岩盤のような連続した堅固な支持層である場合には、杭荷重を受けても支持層自体の沈下はほとんど無いことから、基礎杭と基礎版との接合に不具合が生じることはない。
しかし、支持層以深に圧密沈下層が存在するなど、基礎杭自体の沈下が大きくなる場合には、基礎杭に対して剛接合となる基礎版の変形に伴って、外周部の杭頭に大きな拘束モーメントが発生することになる。その拘束モーメントに抵抗するため、外周部の基礎杭の肉厚を増大させたり、本数を増加、すなわち設置間隔を小さくするといった対応が必要となる。そのため、ＰＣ地上タンクの基礎版の沈下量が過度になると、基礎杭の肉厚が製作の限界を超えるという問題が生じたり、杭間隔が設置可能な最小間隔以内となり配置することが困難となる問題があった。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、基礎杭の肉厚や杭間隔を適正な範囲とすることができるとともに、基礎杭の沈下に対応することが可能となり、基礎杭にかかるコストの増大を抑えることができるＰＣ地上タンクなどの構造物の支持構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る構造物の支持構造では、基礎杭によって基礎版が支持された構造物の支持構造であって、基礎杭のうち少なくとも平面視で基礎版の外周部に配置される第１基礎杭を、基礎版に対してピン接合または半剛接合とし、第１基礎杭を除いた他の基礎杭をなす第２基礎杭を剛接合とすることを特徴としている。
【０００９】
本発明では、最も大きな曲げモーメントが作用する基礎版の外周部と第１基礎杭とがピン接合または半剛接合により接合しているので、基礎版の変形に対応して第１基礎杭の杭頭に回転力が作用することになり、杭頭における回転剛性の増大を抑制できるとともに、この接合部における回転拘束力を緩和させることができる。そのため、基礎杭を支持する支持層以深で沈下が起こり、基礎杭を介してＰＣ地上タンクの基礎版に変形が生じる場合であっても、基礎版の外周部に接合される基礎杭の負担を低減することができる。そして、第１基礎杭の他の第２基礎杭が剛接合となるので、基礎版全体の水平変位を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の構造物の支持構造によれば、支持層以深の沈下が予想される場合であっても、基礎版の外周部と基礎杭とがピン接合または半剛接合により接合され、この接合部における基礎杭の負担を低減することができることから、その基礎杭の肉厚や杭間隔を適正な範囲とすることができ、基礎杭にかかるコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態によるＰＣ地上タンクの支持構造の一部を示す側断面図である。
【図２】図１に示す第２基礎杭と基礎版との接合部の詳細を示す立断面図である。
【図３】図２に示す第２基礎杭の杭頭の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態によるＰＣ地上タンク（構造物）の支持構造について、図１乃至図３に基づいて説明する。
図１の符号１は、プレストレス・コンクリート（ＰＣ）からなる本第１の実施の形態によるＰＣ地上タンク（構造物）を示している。ここで、図１に示すＰＣ地上タンク１は、外周部１１ａの一部を示したものであり、図１の紙面左側が外周部１１ａであり、その外周部１１ａから右側が中央部１１ｂを示している。
【００１３】
ＰＣ地上タンク１は、液化天然ガス（ＬＮＧ）などの燃料ガスを貯蔵するためのものであり、基礎版１１上に筒状の側壁１２が一体に形成されて立ち上げられ、その側壁１２には周方向および上下方向に延在するＰＣ鋼材（図示省略）が配設されていて、それらＰＣ鋼材によって側壁１２全体に対して周方向および上下方向の圧縮力（プレストレス）が導入された構造となっている。なお、ＰＣ鋼材の材料としては、例えば鋼線、鋼より線、或いは鋼線や鋼より線を束ねたケーブル等のフレキシブルな材料を使用することができる。
【００１４】
基礎版１１は、基礎版１１の中央部１１ｂ（後述する第２基礎杭２Ｂが接合する周辺領域）の版厚寸法が、基礎版１１の外周部１１ａ（後述する第１基礎杭２Ａに接合する周辺領域）の版厚寸法より小さくなっている。
【００１５】
ＰＣ地上タンク１の基礎版１１は、地盤中の支持層（図示省略）に支持された複数の基礎杭２、２、…によって下方から支持されている。これら基礎杭２は、平面視円形をなす基礎版１１の平面視で基礎版１１の外周部１１ａに位置する複数の第１基礎杭２Ａ、２Ａ、…と、外周部１１ａを除いた基礎版１１の範囲（中央部１１ｂ）に配置される複数の第２基礎杭２Ｂ、２Ｂ、…とからなる。第１基礎杭２Ａは、最外周側とその１つ内側の２列に配置され、半剛接合により基礎版１１に対して接合されている。そして、第２基礎杭Ｂ２は、周知の剛接合により基礎版１１に対して一体的に接合されている。
【００１６】
第１基礎杭２Ａの半剛接合の一例として、図２および図３に示すように、第１基礎杭２Ａは、中空の杭頭２ａの内周部に多数の頭付きスタッド２１を配設し、各頭付きスタッド２１の先端を第１基礎杭２Ａを構成する円筒形状をなす杭体コンクリート２２の内周面より突出させ、この第１基礎杭２Ａの上端面に端板２３を配し、端板２３の外周縁に杭端外周部２ｂ（杭頭２ａの基礎版１１への埋込部）を覆う軟質ゴム等の弾力性を有する緩衝部材２４を設けた構成となっている。
【００１７】
杭体コンクリート２２内には、円筒籠状の支持部材であり、第１基礎杭２Ａの軸線方向に延び且つ一端が杭頭２ａの端板２３に接合された複数の固定プレート２５と、固定プレート２５を円周方向に間隔的に保持するフープ状の組立筋２６Ａとで構成されており、各固定プレート２５の内面に上記の頭付きスタッド２１の基端が接合されることで一体のフレーム状の支持部材２７が形成されている。
【００１８】
この緩衝部材２４は、杭頭２ａにおける回転力に対応したものである。すなわち、杭頭２ａに回転力が作用したとき、杭頭２ａの杭端外周部２ｂに設けられた緩衝部材２４は、弾性変形によって押し潰されるようにして変形する。したがって、第１基礎杭２Ａは、この変形の範囲内で回転が可能となる。
【００１９】
また、端板２３の上面には、発泡性を有する材料からなる第２緩衝部材２８が設けられている。この第２緩衝部材２８を設けることにより、第１基礎杭２Ａの中空部の中詰めコンクリート２９のみが上部の基礎版１１に直接接続される構造となる。このときの第１基礎杭２Ａと基礎版１１との接合面積（端板２３又は第２緩衝部材２８の内側の円形部分、中空部の面積に相当）は、例えば第１基礎杭２Ａの全断面に対して略半分となる。
【００２０】
また、第１基礎杭２Ａの断面中央部には、複数のアンカー筋３０が杭頭２ａより上方に突出させて杭軸方向に配設されている。このアンカー筋３０は、所定箇所でフープ状の組立筋２６Ｂによって緊結され、端板２３上部に受け筋３１を設け、この受け筋３１で組立筋２６Ｂが支持され、杭天端（第２緩衝部材２８）でアンカー筋３０の自重を受けている。
【００２１】
このように中空の杭頭２ａの内周側に多数の頭付きスタッド２１と複数のアンカー筋３０を配設したので、その中に中詰めコンクリート２９を打設することにより、頭付きスタッド２１及びアンカー筋３０の剪断抵抗力及び定着力が確保され、中詰めコンクリート２９と第１基礎杭２Ａとの一体性を高めることができる。
【００２２】
次に、上述したＰＣ地上タンクの支持構造の作用について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、第１基礎杭２Ａの半剛接合構造では、例えば地震などの発生により杭頭２ａに回転力が作用したとき、緩衝部材２４の変形の範囲内で回転が可能となり、杭頭２ａの回転拘束力を緩和させることができる。また、中詰めコンクリート２９を介して第１基礎杭２ＡとＰＣ地上タンク１の基礎版１１との間で確実に軸力伝達させることにより、引張り耐力を確保することができる。
【００２３】
つまり、最も大きな曲げモーメントが作用する基礎版１１の外周部１１ａと第１基礎杭２Ａとが半剛接合により接合しているので、基礎版１１の変形に対応して第１基礎杭２Ａの杭頭２ａに回転力が作用することになり、その杭頭２ａにおける回転剛性の増大を抑制できるとともに、この接合部における回転拘束力を緩和させることができる。そのため、基礎杭２を支持する支持層以深で沈下が起こり、基礎杭２を介してＰＣ地上タンク１の基礎版１１に変形が生じる場合であっても、基礎版１１の外周部１１ａに接合される基礎杭２の負担を低減することができる。そして、第２基礎杭２Ｂが剛接合となるので、基礎版全体の水平変位を抑制することができる。
【００２４】
また、基礎版１１の第２基礎杭２Ｂが接合する周辺領域の版厚寸法を、基礎版１１の第１基礎杭２Ａに接合する周辺領域の版厚寸法より小さくすることで、基礎版１１が沈下したときに生じる基礎版１１の変形量を積極的に増大させ、剛接合となる第２基礎杭２Ｂの負担を低減させることができる。さらに、基礎版１１に生じた変形を基礎版１１の外周部１１ａと第１基礎杭２Ａとの半剛接合による回転作用により対応することができる。
【００２５】
上述のように本実施の形態によるＰＣ地上タンク（構造物）の支持構造では、支持層以深の沈下が予想される場合であっても、基礎版１１の外周部１１ａと第１基礎杭２Ａとが半剛接合により接合され、この接合部における第１基礎杭２Ａの負担を低減することができることから、その第１基礎杭２Ａの肉厚や杭間隔を適正な範囲とすることができ、基礎杭２にかかるコストの低減を図ることができる。
【００２６】
以上、本発明による構造物の支持構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の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。
例えば、本実施の形態ではＰＣ地上タンク１の基礎版１１と第１基礎杭２Ａとを半剛接合による接合構造としているが、これに限定されることはなく、例えば、特開２００５−２８２１３９のような公知のピン接合による接合構造であってもかまわない。
また、第１基礎杭２Ａは、少なくとも基礎版１１の外周部に配置されていればよいのであって、上述した実施の形態の第２基礎杭２Ｂの一部が第１基礎杭２Ａであってもかまわない。
そして、第１基礎杭２Ａの本数、配置間隔、杭径等は、地盤強度、地質、ＰＣ地上タンクの形状、重量などの条件に応じて適宜設定することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  ＰＣ地上タンク（構造物）
１１  基礎版
１１ａ  外周部
１２  側壁
２  基礎杭
２Ａ  第１基礎杭
２Ｂ  第２基礎杭
２ａ  杭頭
【図１】
2010265626.tif 000003
【図２】
2010265626.tif 000004
【図３】
2010265626.tif 000005