(57)【要約】【課題】構造物の沈下を防ぐと共に、地震時に地盤から構造物へ伝達する振動を低減させることができる。【解決手段】構造物１０の基礎スラブ２と、基礎スラブ２の下方の地盤Ｇに埋設された基礎杭３と、基礎杭３と基礎スラブ２との間に介在する介在層４とから構成される。基礎杭３は、柱状の杭部１１と、杭部１１の上部に設けられたプレート部１２とから構成される。介在層４は、プレート部１２の平面形状の大きさ以上の範囲に配設されている。介在層４は、塑性変形可能な土などの地盤材料６で形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎杭に支持された構造物の基礎構造において、
前記基礎杭は柱状の杭部と前記杭部の上端に設置されて前記杭部の断面よりも大きい拡大頭部とを備え、前記拡大頭部と前記構造物の底部との間には介在層が配設されていることを特徴とする基礎構造。
【請求項２】
前記介在層は地盤材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基礎構造。
【請求項３】
前記地盤材料は砂利、礫材、砕石、ベントナイト、セメント系地盤改良体、またはこれらのうち任意の２つ以上の混合物のいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基礎杭に支持された構造物の基礎構造に関し、特に、基礎杭の頭部と構造物の底部を接合していない基礎構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軟弱地盤などに構造物を建設する場合、鋼管杭やコンクリート杭等の基礎杭で構造物を支持する基礎構造が採用されている。
特許文献１によれば、基礎杭と、その基礎杭のうちの複数を包含するように造成されたブロック状の地盤改良体とによって支持された基礎底版上に、免震層を介して上部構造物を構築する免震構造基礎が提案されている。免震層内には上部構造物を支持するアイソレーター（免震装置）が設置されている。
【０００３】
また、非特許文献１によれば、基礎杭の頭部と基礎スラブ（構造物）の底部とを剛結合した杭頭剛接合の基礎構造と、図３（ａ）に示すような基礎杭３２の頭部と基礎スラブ３１の底部とを隙間を設けて離して配設した杭頭非接合の基礎構造３０とのシミュレーション解析を行い、基礎スラブおよび杭に作用する応力を比較している。この解析によれば、杭頭非接合の基礎構造においても、杭は基礎スラブの鉛直荷重を負担することがわかる。また、杭頭非接合の基礎構造３０では、杭頭剛接合の基礎構造に比べて小さいが、基礎杭が基礎スラブの水平方向の挙動に影響を及ぼすことがわかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−６１８４９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】加藤寛之、渡辺啓介、中井正一、石田理永、真野英之、水平荷重を受けるパイルドラフト基礎における杭頭接合条件の影響「日本建築学会大会学術講演梗概集２００４年８月」ｐ．７０９−７１０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１による杭頭非接合の基礎構造３０では、基礎杭３２の頭部と基礎スラブ３１の底部との間には地盤Ｇ（介在層）が介在するため、地震時には、この地盤Ｇの土が振動により変形し、図３（ｂ）に示すように、基礎杭３２と基礎スラブ３１との間の土が基礎杭３２の周囲に移動して、基礎スラブ３１が沈下することが懸念される。特に、基礎杭３２の本数が少ない場合には、基礎スラブ３１の不同沈下が起こることが懸念される。
また、基礎杭で構造物を支持する従来の基礎構造では、地震時に地盤から基礎杭を介して構造物に伝達される振動を減少させることが望まれている。
【０００７】
本発明は、上述する事情に鑑みてなされたもので、基礎杭と構造物との間の介在層が鉛直方向に変形することを防ぐことができると共に、地震時に地盤から基礎杭を介して構造物に伝達される振動を減少させることができる基礎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、本発明に係る基礎構造は、基礎杭に支持された構造物の基礎構造において、前記基礎杭は柱状の杭部と前記杭部の上端に設置されて前記杭部の断面よりも大きい拡大頭部とを備え、前記拡大頭部と前記構造物の底部との間には介在層が配設されていることを特徴とする。
本発明では、基礎杭は柱状の杭部と杭部の上端に設置されて杭部の断面よりも大きい拡大頭部とを備え、拡大頭部と構造物の底部との間には介在層が配設されていることにより、基礎杭の拡大頭部から上方の応力は拡大頭部を介して分散されて緩和できるので、介在層が鉛直方向に変形することを抑制できる。また、介在層に作用する応力を緩和できることにより、介在層の剛性が低減して地震時の振動のエネルギーを吸収しやすくなり基礎杭から構造物へ伝達される振動を低減させることができる。
【０００９】
また、本発明に係る基礎構造では、前記介在層は地盤材料で形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る基礎構造では、前記地盤材料は砂利、礫材、砕石、ベントナイト、セメント系地盤改良体、またはこれらのうち任意の２つ以上の混合物のいずれかであることを特徴とする。
本発明では、介在層は地盤材料で形成されていて、地盤材料は砂利、礫材、砕石、ベントナイト、セメント系地盤改良体、またはこれらのうち任意の２つ以上の混合物のいずれかであることにより、これらの密度や粒度を調整して、介在層が吸収する振動のエネルギーを調整することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基礎杭は柱状の杭部と杭部の上端に設置されて杭部の断面よりも大きい拡大頭部とを備え、拡大頭部と構造物の底部との間には介在層が配設されていることにより、介在層の鉛直方向の変形が抑制されて構造物の沈下を抑制すると共に、介在層の剛性が低減して地震時の振動のエネルギーを吸収しやすくなり基礎杭から構造物へ伝達される振動を低減させることができ、構造物に対して免震効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態による基礎構造の概要の一例を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態による基礎構造の概要の他の一例を示す図である。
【図３】（ａ）は従来の杭頭非接合の基礎構造の概要を示す図、（ｂ）は基礎スラブが沈下した従来の杭頭非接合の基礎構造の概要を示す図である。
【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基礎構造について、図１に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施の形態による基礎構造１ａは、建物などの構造物１０の基礎スラブ２と、基礎スラブ２の下方の地盤Ｇに基礎スラブ２と連結されずに埋設された基礎杭３と、基礎杭３と基礎スラブ２との間に介在する介在層４とから構成される。
【００１３】
基礎スラブ２は、所定の厚さを有する例えば鉄筋コンクリート製のスラブである。
基礎杭３は、柱状の杭部１１と、杭部１１の上部に設けられたプレート部（拡大頭部）１２とから構成される。
杭部１１は、鋼管杭やコンクリート杭、柱状に形成された地盤改良体などで、所定の長さおよび径に設定されている。
プレート部１２は、平面視で杭部１１の断面よりも大きい円形や四角形などの鋼板やコンクリート版などで、その法線方向と杭部１１の軸方向とが同じ方向か、あるいは略水平になるように設置されている。
【００１４】
基礎杭３は、水平方向に所定の間隔をあけて基礎スラブ２の下方の地盤Ｇに複数埋設されている。また、基礎杭３はプレート部１２と基礎スラブ２との間に間隔ｄ１をあけて埋設されており、この間隔ｄ１は、例えば、基礎杭３の直径をＤとして、０．５Ｄ〜１．０Ｄ程度に設定されている。
【００１５】
介在層４は、地盤Ｇから採取された土などの塑性変形可能な地盤材料６で形成されている。介在層４は、地震時の振動によって塑性変形することで、この振動のエネルギーを吸収する。
介在層４は、個々の基礎杭３毎に平面視でプレート部１２の平面形状の大きさかそれよりも広い範囲に配設されている。なお、図２に示すように、隣り合う基礎杭３の間隔が小さい場合には、介在層４は基礎スラブ２の底部の全面にわたって配設されてもよい。
介在層４は、地盤材料６の密度や粒度を調整することによってその塑性が調整され、塑性の調整により水平方向の地震動の低減の程度を調整する。
このように構成された基礎構造１ａでは、構造物１０の荷重は、介在層４を介して基礎杭３に伝達する。
【００１６】
上述した第一の実施の形態による基礎構造１ａの構築方法は、まず、介在層４が配設される部分の地盤Ｇの土などを撤去し、基礎杭３の杭部１１を地盤Ｇに埋設して、杭部１１の上部にプレート部１２を設置する。
次に、介在層４を形成する地盤材料６をプレート部１２の上部に配設する。そして、介在層４および地盤Ｇの上に基礎スラブ２を構築し、構造物１０を建設する。
なお、以前に他の構造物に使用されていた既存の杭が地盤Ｇ中に残存する場合には、この既存の杭を杭部１１として再利用し、杭部１１の上部にプレート部１２を新設してもよい。
【００１７】
次に、上述した第一の実施の形態による基礎構造１ａの作用について図面を用いて説明する。
基礎杭３はプレート部１２を備えていることにより、図３（ａ）に示すようなプレート部１２が設置されていない従来の杭頭非接合の基礎構造３０と比べて、基礎杭３から塑性材料層４に作用する応力を分散できて、介在層４への局部的な応力の集中を防ぐことができる。そして、基礎杭３から介在層４に作用する応力は分散されて緩和されることにより、介在層４の鉛直方向の変形や変位を抑えることができる。
また、プレート部１２と基礎スラブ２との間に介在層４が配設されることにより、地震時に地盤Ｇから基礎杭３に伝達された振動のエネルギーは介在層４が塑性変形することによって吸収されるので、基礎杭３から構造物１０へ伝達する振動を低減させることができる。
また、基礎杭３から介在層４に作用する応力が緩和されることにより介在層４の剛性が低減し、介在層４は基礎杭３から伝達される振動のエネルギーを更に吸収しやすくなる。
【００１８】
上述した実施の形態によれば、基礎杭３から介在層４に作用する応力がプレート部１２を介して分散されて、介在層４は鉛直方向の変形や変位が抑制されるので、構造物１０の沈下および不同沈下を防ぐことができる効果を奏する。
また、介在層４は地震時に基礎杭３から伝達された振動のエネルギーを吸収し、構造物１０の振動を低減させることができるので、構造物１０に対して免震効果がある。
【００１９】
また、基礎杭３と基礎スラブ２とは離れた構造なので、基礎杭３を地盤改良体として地盤Ｇの一部とみなして構造物１０を直接基礎の構造物として設計できるので、構造物１０の設計が容易になると共に、基礎杭３の限界耐力まで利用することができる。また、地盤Ｇに残存する既存の基礎杭を使用することもできて、コストを低減させることができる。
また、基礎杭３と基礎スラブ２とは離れた構造なので、基礎杭３に作用する曲げモーメントなどの応力を大幅に低減させることができる。
また、基礎杭３は杭部１１の上部にプレート部１２が設置された構成なので、プレート部１２は基礎構造１ａの施工時には杭部１１の上端部を保護することができ、地震時には杭部１１の上端部と基礎スラブ２の底部とを保護することができる。
【００２０】
以上、本発明による基礎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、上述した実施の形態では、介在層４は土などの地盤材料で形成されているが、地盤材料として、礫、砂、粘土、ベントナイト、岩盤から採取した材料や、地盤材料に代わって合成樹脂を粒状に形成した粒状体などで形成されてもよく、また、これらのうち任意の２つ以上の混合物としてもよい。
また、例えば上述した実施の形態では、基礎杭３の頭部に鋼板やコンクリート版などのプレート部（拡大頭部）１２を設けているが、鋼板やコンクリート版などのように板状のプレート部１２に代わって、杭部１１よりも断面形状の大きい多角柱状や円柱状の拡大頭部としてもよい。なお、拡大頭部の平面的な大きさは、模型実験や解析などを行うことにより種々の介在層についてその剛性が低減し構造物に対して免震効果がある大きさに設定する。
【符号の説明】
【００２１】
１ａ  基礎構造
２  基礎スラブ
３  基礎杭
４  介在層
６  地盤材料
１０  構造物
１１  杭部
１２  プレート部（拡大頭部）
Ｇ  地盤
【図１】
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【図２】
2011032727.tif 000004
【図３】
2011032727.tif 000005