(57)【要約】  【課題】地震等の水平力が作用する既存構造物の増築、増量に対して、既存構造物の基礎構造体の下面相当に位置する基礎杭上端部、又は梁又はスラブの上面又は下面相当に位置する柱の上下端部の曲げ耐力を増強する方法を提供する。  【解決手段】既存構造物２の基礎構造体４の下面相当位置である基礎杭１の上端部１’外周へ切り欠き５…を設け、又は欠き込み７を設けて、杭上端部１’の中心部分へ構造物２の長期鉛直荷重の負担を集中させ、杭上端部１’の外周縁に作用する常時の応力を低減させ、杭上端部１’の曲げ耐力を増強させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震等の水平力が作用する既存構造物の増築、増量に対して基礎杭の上端部の曲げ耐力を増強する方法であって、
既存構造物の基礎構造体の下面相当位置である基礎杭の上端部外周へ水平方向にスリット状の切り欠きを設け、又は前記杭上端部の外周部分を削り取った欠き込みを設けて、前記杭上端部の中心部分へ構造物の長期鉛直荷重の負担を集中させ、杭上端部の外周縁に作用する常時の応力を低減させ、杭上端部の曲げ耐力を増強させることを特徴とする、既存構造物の基礎杭上端部の曲げ耐力増強方法。
【請求項２】
杭上端部外周へ設けた切り欠き又は欠き込みへ無収縮のグラウト等の補修剤を充填し、又は欠き込みから削り取ったブロック若しくは別途用意したブロックで埋めることにより、長期鉛直荷重を負担する有効断面積を回復させることを特徴とする、請求項１に記載した既存構造物の基礎杭上端部の曲げ耐力増強方法。
【請求項３】
杭上端部外周へ設けた切り欠きの深さは、下方位置のものほど小さく設けることを特徴とする、請求項１又は２に記載した既存構造物の基礎杭上端部の曲げ耐力増強方法。
【請求項４】
地震等の水平力が作用する既存構造物の増築、増量に対して柱の上端部の曲げ耐力を増強する方法であって、
梁又はスラブの下面相当位置である柱の上端部外周へ水平方向にスリット状の切り欠きを設け、又は前記柱の上端部の外周部分を削り取った欠き込みを設けて、前記上端部の中心部分へ構造物の長期鉛直荷重の負担を集中させ、柱上端部の外周縁に作用する常時の応力を低減させ、柱の上端部の曲げ耐力を増強させることを特徴とする、既存構造物の柱の上端部の曲げ耐力増強方法。
【請求項５】
地震等の水平力が作用する既存構造物の増築、増量に対して柱の下端部の曲げ耐力を増強する方法であって、
梁又はスラブの上面相当位置である柱の下端部外周へ水平方向にスリット状の切り欠きを設け、又は前記柱の下端部の外周部分を削り取った欠き込みを設けて、前記下端部の中心部分へ構造物の長期鉛直荷重の負担を集中させ、柱下端部の外周縁に作用する常時の応力を低減させ、柱の下端部の曲げ耐力を増強させることを特徴とする、既存構造物の柱の下端部の曲げ耐力増強方法。
【請求項６】
地震等の水平力が作用する既存構造物の増築、増量に対して柱の上下の端部の曲げ耐力を増強する方法であって、
梁又はスラブの上面又は下面相当位置である柱の上下の端部外周へ水平方向にスリット状の切り欠きを設け、又は前記柱の上下端部の外周部分を削り取った欠き込みを設けて、前記上下端部の中心部分へ構造物の長期鉛直荷重の負担を集中させ、柱上下端部の外周縁に作用する常時の応力を低減させ、柱の上下端部の曲げ耐力を増強させることを特徴とする、既存構造物の柱の上下端部の曲げ耐力増強方法。
【請求項７】
柱の端部外周へ設けた切り欠き又は欠き込みへ無収縮のグラウト等の補修剤を充填し、又は欠き込みから削り取ったブロック若しくは別途用意したブロックで埋めることにより、長期鉛直荷重を負担する有効断面積を回復させることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか一に記載した既存構造物の柱の端部の曲げ耐力増強方法。
【請求項８】
柱の上端部外周へ設けた切り欠きの深さは、下方位置のものほど小さく設け、前記柱の下端部外周へ設けた切り欠きの深さは、上方位置のものほど小さく設けることを特徴とする、請求項４〜７のいずれか一に記載した既存構造物の柱の端部の曲げ耐力増強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地震等の水平力が作用する既存構造物の増築、増量に対して、既存構造物の基礎構造体（基礎梁、基礎スラブ、フーチング或いはパイルキャップなどを含む。以下、同じ。）の下面相当に位置する基礎杭上端部、又は梁又はスラブの上面又は下面相当に位置する柱の上下端部の曲げ耐力（安全性）を増強する（高める）方法の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、既存構造物の基礎杭上端部１’には、図９Ａに応力分布図を示したように、常時、構造物の長期鉛直荷重による圧縮応力σ９Ａが働いている。この負荷状態で地震等の水平力が作用すると、図９Ｂに応力分布図を示したように、前記圧縮応力σ９Ａと共に曲げ荷重による曲げモーメントが合成されて作用し、杭上端部１’に過大な合成応力σ９Ｂが働く。既存構造物の設計段階では、水平剛性及び曲げ剛性を十分に備えた基礎杭１及び基礎梁４（又は基礎スラブ）を設計していたが、増築、増量等で構造物の長期鉛直荷重（上載荷重）が増大すると、地震等の水平力による杭上端部１’への水平力負荷（地震力）が増大し、杭上端部１’の水平剛性及び曲げ剛性が不足する場合が生ずる。即ち、杭上端部１’へ過大なせん断力及び曲げモーメントが作用し、杭上端部１’が損傷する問題が起こる。とはいえ、既存構造物の基礎杭上端部の耐力を、水平力負荷の増大に対応するべく増強することは容易なことではない。このことは、既存構造物において架構された柱の上下端部においても同様のことが言える。
ちなみに、特許文献１〜４に開示された発明は、既存構造物の下方を掘削して露出させた基礎杭と基礎梁（又は基礎スラブ）との間に免震装置を設置して、主に地震等の水平力による免震効果を期待する構成である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０９５９３号公報
【特許文献２】特開２００２−１３８４９７号公報
【特許文献３】特開平９−１２５７０５号公報
【特許文献４】特開平９−３０２７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１〜４に開示された発明は、免震装置の作用から杭上端部に作用するせん断力及び曲げモーメントを軽減できる。しかし、前記免震装置を設置するには、既存構造物の下方を掘削して基礎杭の杭上端部を露出させて、該基礎杭の周辺に構造物を支える新規杭を設置し、前記基礎杭の杭上端部を切断し、該切断箇所に免震装置を設置するといった大掛かりな作業となる。しかも本来、免震装置は、地震等の水平力に対する構造物の免震効果を期待するもので、基礎杭の耐力（安全性）を増強する（高める）ことを目的としていない。
【０００５】
本発明の目的は、既存構造物の増築、増量が行われ、地震等の水平力による杭上端部の水平力負荷（地震力）が増大する場合に、常時の杭上端部外周部分の圧縮応力を低減させることにより、杭上端部の曲げ耐力（安全性）を増強する（高める）既存構造物の基礎杭上端部の曲げ耐力増強方法を提供することである。
【０００６】
本発明の目的は、既存構造物の増築、増量が行われ、地震等の水平力による柱の上下端部の水平力負荷（地震力）が増大する場合に、常時の柱の上下端部外周部分の圧縮応力を低減させることにより、柱の上下端部の曲げ耐力（安全性）を増強する（高める）既存構造物の柱の上下端部の曲げ耐力増強方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る既存構造物の基礎杭上端部の曲げ耐力増強方法は、
地震等の水平力が作用する既存構造物２の増築、増量に対して基礎杭１の上端部１’の曲げ耐力を増強する方法であって、
既存構造物２の基礎構造体４の下面相当位置である基礎杭１の上端部１’外周へ水平方向にスリット状の切り欠き５…を設け、又は前記杭上端部１’の外周部分を削り取った欠き込み７を設けて、前記杭上端部１’の中心部分へ構造物２の長期鉛直荷重の負担を集中させ、杭上端部１’の外周縁に作用する常時の応力を低減させ、杭上端部１’の曲げ耐力を増強させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した既存構造物の基礎杭上端部の曲げ耐力増強方法において、
杭上端部１’外周へ設けた切り欠き５…又は欠き込み７へ無収縮のグラウト等の補修剤６を充填し、又は欠き込み７から削り取ったブロック若しくは別途用意したブロックで埋めることにより、長期鉛直荷重を負担する有効断面積を回復させることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した既存構造物の基礎杭上端部の曲げ耐力増強方法において、
杭上端部１’外周へ設けた切り欠き５…の深さは、下方位置のものほど小さく設けることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載した発明に係る既存構造物の柱の上端部の曲げ耐力増強方法は、
地震等の水平力が作用する既存構造物２の増築、増量に対して柱３の上端部３ａの曲げ耐力を増強する方法であって、
梁又はスラブ８の下面相当位置である柱３の上端部３ａ外周へ水平方向にスリット状の切り欠き５…を設け、又は前記柱３の上端部３ａの外周部分を削り取った欠き込み７を設けて、前記上端部３ａの中心部分へ構造物２の長期鉛直荷重の負担を集中させ、柱上端部３ａの外周縁に作用する常時の応力を低減させ、柱の上端部３ａの曲げ耐力を増強させることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載した発明に係る既存構造物の柱の下端部の曲げ耐力増強方法は、
地震等の水平力が作用する既存構造物２の増築、増量に対して柱３の下端部３ｂの曲げ耐力を増強する方法であって、
梁又はスラブ８の上面相当位置である柱３の下端部３ｂ外周へ水平方向にスリット状の切り欠き５…を設け、又は前記柱３の下端部３ｂの外周部分を削り取った欠き込み７を設けて、前記下端部３ｂの中心部分へ構造物２の長期鉛直荷重の負担を集中させ、柱下端部３ｂの外周縁に作用する常時の応力を低減させ、柱の下端部３ｂの曲げ耐力を増強させることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載した発明に係る既存構造物の柱の上下端部の曲げ耐力増強方法は、
地震等の水平力が作用する既存構造物２の増築、増量に対して柱３の上下端部３ａ、３ｂの曲げ耐力を増強する方法であって、
梁又はスラブ８の上面又は下面相当位置である柱３の上下の端部３ａ、３ｂ外周へ水平方向にスリット状の切り欠き５…を設け、又は前記柱の上下端部３ａ、３ｂの外周部分を削り取った欠き込み７を設けて、前記上下端部３ａ、３ｂの中心部分へ構造物２の長期鉛直荷重の負担を集中させ、柱の上下端部３ａ、３ｂの外周縁に作用する常時の応力を低減させ、柱の上下端部３ａ、３ｂの曲げ耐力を増強させることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載した発明は、請求項４〜６のいずれか一に記載した既存構造物の柱の端部の曲げ耐力増強方法において、
柱の端部３ａ、３ｂ外周へ設けた切り欠き５…又は欠き込み７へ無収縮のグラウト等の補修剤６を充填し、又は欠き込み７から削り取ったブロック若しくは別途用意したブロックで埋めることにより、長期鉛直荷重を負担する有効断面積を回復させることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載した発明は、請求項４〜７のいずれか一に記載した既存構造物の柱の端部の曲げ耐力増強方法において、
柱３の上端部３ａ外周へ設けた切り欠き５…の深さは、下方位置のものほど小さく設け、前記柱３の下端部３ｂ外周へ設けた切り欠き５…の深さは、上方位置のものほど小さく設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１〜３に記載した発明に係る既存構造物の基礎杭上端部の曲げ耐力増強方法によれば、既存構造物の基礎構造体の下面相当位置である基礎杭の杭上端部外周へ水平方向にスリット状の切り欠きを設け、又は杭上端部の外周部分を削り取った欠き込みを設けて、杭上端部外周の長期鉛直荷重（上載荷重）による圧縮歪を解放したので、杭上端部の曲げ耐力が向上でき、構造物としての安全性を確保できる。
【００１６】
請求項４〜８に記載した発明に係る既存構造物の柱の上下端部の曲げ耐力増強方法によれば、梁又はスラブの上面又は下面相当位置である柱の上下の端部外周へ水平方向にスリット状の切り欠きを設け、又は柱の上下端部の外周部分を削り取った欠き込みを設けるので、柱端部外周の長期鉛直荷重（上載荷重）による圧縮歪を解放したので、柱の端部の曲げ耐力が向上でき、構造物としての安全性を確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
既存構造物２の基礎構造体４の下面相当に位置する基礎杭１の杭上端部１’外周へ水平方向にスリット状の切り欠き５…を設け、又は杭上端部１’の外周部分を削り取った欠き込み７を設けて、杭上端部１’の中心部分へ構造物２の長期鉛直荷重の負担を集中させ、杭上端部１’の外周縁に作用する常時の応力を低減させ、杭上端部１’の曲げ耐力を増強させる。
【００１８】
梁又はスラブ８の上面又は下面相当位置である柱３の上下の端部３ａ、３ｂ外周へ水平方向にスリット状の切り欠き５…を設け、又は前記柱の上下端部３ａ、３ｂの外周部分を削り取った欠き込み７を設けて、前記上下端部３ａ、３ｂの中心部分へ構造物２の長期鉛直荷重の負担を集中させ、柱の上下端部３ａ、３ｂの外周縁に作用する常時の応力を低減させ、柱の上下端部３ａ、３ｂの曲げ耐力を増強させる。
【実施例１】
【００１９】
以下に、請求項１〜３に記載した発明に係る既存構造物の基礎杭上端部の曲げ耐力増強方法の実施例を、図１〜図５に基づいて説明する。
【００２０】
図１は、増築、増量した既存構造物２の基礎構造体である基礎梁４の下面相当位置である基礎杭上端部１’の外周へ、切り欠き５…を設けた実施例を示している。前記基礎構造体４は、図示例では基礎梁を示しているが、基礎スラブ、フーチング、或いはパイルキャップについても同様に実施可能である。因みに、図中の符号３は柱を示している。
【００２１】
本発明の方法を実施するには、先ず、既存構造物２の基礎杭１のうち施工対象の基礎杭１の直近位置から、図１に示すように、基礎梁４及びその直下の地盤を小型重機等の掘削機械を用いて掘削し、基礎杭１の杭上端部１’を露出させて、その周りに作業空間Ａを確保する。次に、作業者が前記作業空間Ａへ進入し、ワイヤーカッター等の切断手段を用いて、前記杭上端部１’の外周へ水平方向にスリット状の切り欠き５…を設ける切断作業を行う。前記切り欠き５…の深さは、基礎杭１の杭径が２ｍ程度の場合に１０ｃｍ程度の深さで、５ｍｍ程度の溝幅に切り込むことが望ましい。しかも、切り欠む深さは下方位置の切り欠きほど小さく設ける（請求項３記載の発明）。図２Ａ（ロ）に示す従来の圧縮応力と比して、同図（イ）のように、長期鉛直荷重（上載荷重）による負担を中心位置から放射方向へ滑らかに減少させて、水平力負荷（地震力）に対する曲げ耐力を向上させるためである。但し、同じ深さの切り欠き５…を複数設けて実施してもよい。また、前記切り欠き５…を設ける範囲は、最上位の切り欠きから最下位の切り欠きまでの高さ範囲が杭径の半分以下、つまり杭径が２ｍ程度の場合は１ｍ程度の高さ範囲に設ける。既存構造物２の長期鉛直荷重に対する基礎杭１本来の支持力（安定性）を確保する（又は毀損しない）ためである。斯くすることにより、図２Ａに示すように、杭上端部１’の外周は長期鉛直荷重（上載荷重）による圧縮歪を解放でき、構造物２の長期鉛直荷重（上載荷重）の負担（圧縮応力σ２Ａ）は、杭上端部１’の主に中心部分へ、集中する状態を実現できる。このような接合状態となった杭上端部１’は、図２Ｂに示すように、曲げ荷重による曲げモーメントσ２Ｂが、通常の杭の場合と同じでも、前記圧縮応力σ２Ａによる負荷状態へ曲げモーメントσ２Ｂが合成された合成応力σ２ｃは、図９Ｂの合成応力σ９Ｂと比べて小さくなり、その分、杭上端部１’の曲げ耐力が増強され、構造物２としての安全性を確保できる。この接合状態は正にピン接合に近く、σ２Ｂは、通常の杭の場合よりも小さくなりやすい。
【実施例２】
【００２２】
図３は、前記杭上端部１’へ切り欠き５…を設けた後、該切り欠き５…へ無収縮のグラウト等の補修剤６を充填し、長期鉛直荷重（上載荷重）を負担する有効断面積を若干回復させた実施例を示している。補修剤６を充填することで、構造物２の長期鉛直荷重による基礎杭１本来の安定した支持力を確保できると共に、長期鉛直荷重による杭上端部１’の外周に生じる圧壊を防止できる。因みに、前記グラウト剤とは、柔らかいセメントペースト又はモルタル、ベントナイト水、薬液等の総称であり、主にひび割れや空洞等の間隙へ注入又は充填する補修剤である（請求項２記載の発明）。
【実施例３】
【００２３】
また、図４に示すように、上記切り欠き５…と異なり、前記杭上端部１’の外周部分を削り取った欠き込み７を設けて実施しても同様の効果を得ることができる。図５は、長期鉛直荷重（上載荷重）による前記欠き込み７を設けた杭上端部１’の応力分布図である。図中のσ５は、長期鉛直荷重（上載荷重）に働く圧縮応力である。  
【００２４】
上記欠き込み７へは、無収縮のグラウト等の補修剤６を充填する他に、例えば欠き込みから削り取ったブロック若しくは別途用意したブロックを埋め込んで、長期鉛直加重を負担する有効断面積を若干回復することができる（請求項２記載の発明）。
【実施例４】
【００２５】
次に、請求項４〜８に記載した発明に係る既存構造物の柱の上下端部の曲げ耐力増強方法の実施例を、図６〜図８に基づいて説明する。但し、実施例１〜３と重複する内容に関しては説明を省略する。
【００２６】
図６は、増築、増量した既存構造物２の梁８（又はスラブ、以下、同じ。）の上面又は下面相当位置である柱３の上・下の端部３ａ、３ｂの外周へスリット状の切り欠き５…を設けた実施例を示している。柱３の上端部３ａの外周へ設けた切り欠き５…の深さは、やはり、下方位置のものほど小さく設ける。また、前記柱３の下端部３ｂの外周へ設けた切り欠き５…の深さは、上方位置のものほど小さく設けるのが好ましい（請求項８記載の発明）。しかし、同じ深さの切り欠き５…を複数設けて実施してもよい。
更に、前記切り欠き５…へ無収縮のグラウト等の補修剤６を充填する（請求項７記載の発明。）。但し、図示は省略したが、前記切り欠き５…へ前記補修材６を充填せずに実施することもできる。
【００２７】
また、図示は省略したが、前記切り欠き５…とは異なり、上記柱の上・下の端部３ａ、３ｂの外周部分を削り取った欠き込み７を設けて実施することもでき、その構成及び作用効果は、上記段落番号［００２２］〜［００２４］で記載した内容と同様であるから、更なる説明は省略する。
【００２８】
勿論、梁８の下面相当位置である柱３の上端部３ａの外周のみに切り欠き５…又は欠き込みを設けて実施しても良く（図７参照、請求項４記載の発明）、或いは梁８の上面相当位置である柱３の下端部３ｂの外周にのみ切り欠き５…又は欠き込みを設けて実施してもよい（図８参照、請求項５記載の発明）。
【００２９】
以上要するに、この実施例４は、柱３の上・下の端部３ａ、３ｂの外周の長期鉛直荷重（上載荷重）による圧縮歪を解放し、柱端部３ａ、３ｂの主に中心部分へ、構造物２の長期鉛直荷重（上載荷重）の負担（圧縮応力）を集中させる状態を実現できる。したがって、上述した実施例１とほぼ同様の作用効果（上記段落番号［００２１］を参照）を発揮する。
【００３０】
以上に本発明の実施例を図示と共に説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】杭上端部へ切り欠きを設けた実施例を示す立面図である。
【図２】Ａは長期鉛直荷重による切り欠きを設けた杭上端部の応力分布図であり、Ｂは曲げ荷重による切り欠きを設けた杭上端部の応力分布図であり、Ｃは長期鉛直荷重及び曲げ荷重による切り欠きを設けた杭上端部の応力分布図である。
【図３】杭上端部へ設けた切り欠きへ補修剤を充填した実施例を示す立面図である。
【図４】杭上端部へ欠き込みを設けた実施例を示す立面図である。
【図５】長期鉛直荷重による欠き込みを設けた杭上端部の応力分布図である。
【図６】柱の上下端部へ切り欠きを設けた実施例を示す立面図である。
【図７】柱の上端部へ切り欠きを設けた実施例を示す立面図である。
【図８】柱の下端部へ切り欠きを設けた実施例を示す立面図である。
【図９】Ａは従来技術に係る長期鉛直荷重よる杭上端部の応力分布図であり、Ｂは従来技術に係る長期鉛直荷重及び曲げ荷重による杭上端部の応力分布図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    基礎杭
１’  杭上端部
３    柱
３ａ  柱の上端部
３ｂ  柱の下端部
４    基礎構造体（基礎梁）
５    切り欠き
６    補修剤
７    欠き込み
８    梁
【図１】
2006328850.tif 000003
【図２】
2006328850.tif 000004
【図３】
2006328850.tif 000005
【図４】
2006328850.tif 000006
【図５】
2006328850.tif 000007
【図６】
2006328850.tif 000008
【図７】
2006328850.tif 000009
【図８】
2006328850.tif 000010
【図９】
2006328850.tif 000011