(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存杭と新設基礎スラブの間、もしくは既存杭及び既存基礎スラブと新設基礎スラブの間に、前記新設基礎スラブの耐力と前記既存杭の支持力から決まる所定の降伏荷重度を備えて形成され、前記既存杭に作用する荷重を調節する杭頭荷重調節部材を設けて構成され、
前記杭頭荷重調節部材が、降伏荷重が異なる複数の部材を一体にして構成されていることを特徴とする既存杭を利用した基礎構造。
【請求項２】
請求項１記載の既存杭を利用した基礎構造において、
前記既存杭の杭頭部に、見掛けの杭頭断面積を大にする拡頭部材が設けられていることを特徴とする既存杭を利用した基礎構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の既存杭を利用した基礎構造において、
前記既存杭の杭頭部から突出させた杭頭鉄筋を、前記杭頭荷重調節部材を介して前記新設基礎スラブに接続して構成されていることを特徴とする既存杭を利用した基礎構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の既存杭を利用した基礎構造において、
新設構造物の沈下を考慮して前記杭頭荷重調節部材の弾性と厚さが設定されていることを特徴とする既存杭を利用した基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既存杭を再利用してなる基礎構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、老朽化した建物の新設、再開発などを行う場合に、既存の建物の地上部を解体した後、既存の建物の基礎杭（既存杭）を残した状態でその地盤上に新しい建物を構築し、既存杭と新設杭で建物を支持する工法が提案、実用化されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。
【０００３】
一方、このような既存杭を再利用する場合には、既存杭と新設建物の柱の位置が異なるため、新設基礎スラブには柱位置と異なる場所に既存杭からの反力によって大きな応力が生じる。このため、基礎スラブを厚くするなどの対策を講じる必要がある。
【０００４】
また、既存杭の支持力が小さく、新設建物の荷重が大きい場合には、既存杭に許容支持力を超える荷重が作用することがある。
【０００５】
これに対し、既存杭の上端部周辺の地盤を壺掘りし、既存杭の上端部を切除した後、周辺地盤よりも剛性の小さい材料で埋め戻したり、スタイロフォーム（商標）のような低剛性材を挟むことによって既存杭が新設基礎に与える応力集中を緩和する手法が提案、実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１３３２０６号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４６６５６号公報
【特許文献３】特開２０１２−１１２２１８号公報
【特許文献４】特開２００３−８２６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、既存杭の支持力が小さい場合の対策においては、既存杭の杭頭の切除長さや、どのような材料をどのような密度で埋め戻すかなどの材料、締固め度などの施工条件によって既存杭に作用する荷重が変化する。このため、基礎スラブに作用する荷重を安全な範囲に抑える明確な仕様を規定することが困難である。
【０００８】
また、新設杭と既存杭の沈下剛性比によっては、既存杭頭を大きく切除する必要があり、例えば既存杭が山留め壁に近接する位置にあるなど、深い掘削が適用しにくい条件下では施工ができなくなることも考えられる。
【０００９】
さらに、地盤材料を規定された軟らかい剛性となるように精度よく制御して施工することは非常に難しく、信頼性を確保することも難しい。このため、このような処理を行った既存杭部分の地反力を期待しない設計とすることになり、剛性、支持力が高い既存杭が無駄になってしまう。
【００１０】
また、既存杭を杭として再利用する場合でも、設計は既存建物の解体前に行われることが多く、解体後に調査した杭の位置、性状などが設計で設定したものと大きく異なると、設計のやり直しが必要になり、時間や労力の大幅なロスを招くことになる。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑み、既存杭や新設基礎スラブの支持能力に応じた荷重を負担させることができ、好適に既存杭を再利用することを可能にする既存杭を利用した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】
【００１２】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１３】
本発明の既存杭を利用した基礎構造は、既存杭と新設基礎スラブの間、もしくは既存杭及び既存基礎スラブと新設基礎スラブの間に、前記新設基礎スラブの耐力と前記既存杭の支持力から決まる所定の降伏荷重度を備えて形成され、前記既存杭に作用する荷重を調節する杭頭荷重調節部材を設けて構成され、前記杭頭荷重調節部材が、降伏荷重が異なる複数の部材を一体にして構成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の既存杭を利用した基礎構造においては、前記既存杭の杭頭部に、見掛けの杭頭断面積を大にする拡頭部材が設けられていることが望ましい。
【００１６】
さらに、本発明の既存杭を利用した基礎構造においては、前記既存杭の杭頭部から突出させた杭頭鉄筋を、前記杭頭荷重調節部材を介して前記新設基礎スラブに接続して構成されていることが望ましい。
【００１７】
また、本発明の既存杭を利用した基礎構造においては、新設構造物の沈下を考慮して前記杭頭荷重調節部材の弾性と厚さが設定されていることがより望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の既存杭を利用した基礎構造においては、既存杭の杭頭荷重を一定以下に抑える杭頭荷重調節部材を用いることで、既存杭や基礎スラブの支持能力に応じた荷重を負担させることができる。これにより、基礎スラブに過大な応力を生じさせることなく、性能に応じて適切に既存杭を再利用することが可能になる。
【００１９】
また、既存杭が負担する荷重が明確になるため、新設の基礎構造が負担する荷重を明確にすることができる。
【００２０】
さらに、発泡スチロールのように軽量で、圧縮性が大きい部材を杭頭荷重調節部材として用いることにより、対策厚さを薄くすることができるとともにその敷設作業を容易にすることができる。
【００２１】
さらに、せん断剛性の小さい部材を杭頭荷重調節部材として用いることにより、新設杭に比べてせん断や曲げ耐力が小さい既存杭の負担荷重を減らすことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る既存杭を利用した基礎構造を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る既存杭を利用した基礎構造の杭頭荷重調節部材を示す断面図である。
【図３】杭頭荷重調節部材の応力とひずみの関係を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る既存杭を利用した基礎構造を示す断面図であり、既存杭の支持力に余裕がある場合の構造を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る既存杭を利用した基礎構造を示す断面図であり、新設杭と既存杭の相対位置の違いに応じて負担荷重を変える場合の構造を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る既存杭を利用した基礎構造を示す断面図であり、既存基礎スラブも再利用する場合の構造を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る既存杭を利用した基礎構造を示す断面図であり、杭頭荷重調性部材を２層構造にした場合の構造を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る既存杭を利用した基礎構造を示す断面図であり、水平荷重の分担状況を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る既存杭を利用した基礎構造を示す断面図であり、既存杭を引張荷重に抵抗させる場合の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図１から図９を参照し、本発明の一実施形態に係る既存杭を利用した基礎構造について説明する。なお、本実施形態は、新設建物／構造物を新設杭（もしくは新設の直接基礎）と既存杭とで支持する基礎構造に関するものである。
【００２４】
具体的に、本実施形態の既存杭を利用した基礎構造Ａは、図１及び図２に示すように、既存杭１に対し、新設基礎スラブ２の底から任意の深さｈ分の杭頭部を切除し、杭頭部を切除した既存杭１上に発泡スチロールなどの降伏荷重度σｙが明確で降伏後の剛性が小さい杭頭荷重調節部材３を置き、その上に新設基礎スラブ２を設置あるいは構築して構成されている。
【００２５】
ここで、既存杭１には降伏荷重（σｙ・Ａ）以上の荷重は作用しないため、その残りの荷重が新設杭に作用する。Ａは既存杭断面積である。
【００２６】
また、杭頭荷重調節部材３の厚さｈは、杭頭荷重調節部材３の圧縮が大きすぎて荷重調節機能を喪失しない範囲（例えば１０％）に収まるように設定する。
【００２７】
例えば新設建物４の沈下予測量をδｃとすると、杭頭荷重調節部材３の圧縮歪みεを、降伏歪みεｙ（２〜４％）〜約１０％の範囲に収まるように、すなわちｈ＝δｃ／εとなるよう設定する（図３参照）。
【００２８】
杭頭荷重調節部材３の降伏荷重度σｙは、新設基礎スラブ２の耐力と既存杭１の支持力から決定する。既存杭１に支持力の異なる杭がある場合などでは降伏荷重度σｙを杭毎に変えてもよい。
【００２９】
また、既存杭１に期待できる支持力が（σｙ・Ａ）に対して余裕がある場合には、図４に示すように、既存杭１の杭頭部にコンクリート等で拡頭する部材（拡頭部材）５を設け、杭頭断面積を見掛けの杭頭断面積Ａ’に広げ、σｙ・Ａ’の荷重が杭頭部に作用するようにしてもよい。
【００３０】
一方、前述の通り、同じ仕様の既存杭１でも新設の建物４の柱４ａからの位置により新設基礎スラブ２に与える影響が異なる。
【００３１】
これに対し、図５に示すように、スラブ２への影響が小さい新設柱４ａ（新設杭６）に近い既存杭１においては、杭頭荷重調節部材３の降伏荷重σｙ や拡頭面積Ａ’を大きくすることにより大きな荷重を負担させることができる。また、影響が大きい遠い既存杭１においては、逆に杭頭荷重調節部材３の降伏荷重σｙや拡頭面積Ａ’を小さくすることでスラブ２への影響を小さく抑えることができる。
【００３２】
次に、既存杭１の上に既存の基礎スラブ７がある場合には、図６に示すように、既存基礎スラブ７の上に杭頭荷重調節部材３を敷き詰め、その上に新設基礎スラブ２を設け、既存基礎スラブ７も再利用するようにしてもよい。
【００３３】
この場合は、既存基礎スラブ７と既存杭１で新設建物４の荷重のσｙ・ＡＳを支持し、その他の荷重を新設杭６で支持するようにすればよい。なお、ＡＳは既存基礎スラブ７に敷いた杭頭荷重調節部材３の面積である。
【００３４】
次に、杭頭荷重調節部材３のリラクゼーションによる負担荷重減の影響を低減したい場合には、図７に示すように、降伏荷重が小さい部材３ａ（設計荷重で降伏）と大きい部材３ｂの２層構造（多層構造）で杭頭荷重調節部材３を構成すればよい。
【００３５】
このとき、設計荷重では部材３ｂが弾性範囲にある。建物沈下には部材３ａの弾塑性変形量と部材３ｂの弾性変形量で対応する。部材３ｂは弾性範囲であるためリラクゼーションが小さい。部材３ａは部材３ａのみ用いた場合と比較して部材３ｂの弾性変形量分だけ厚さを薄くできるので、リラクゼーションの影響を小さく抑えることができる。
【００３６】
さらにリラクゼーションを抑えたい場合には、杭頭荷重調節部材３の厚さｈを大きくして、新設建物（新設構造物）４の沈下量が杭頭荷重調節部材３の弾性変形量内に収まるようにすればよい。言い換えれば、新設建物の沈下を考慮して杭頭荷重調節部材３の弾性（弾性係数、弾性域）と厚さを設定することで、リラクゼーションを確実に抑えるように構成することが可能になる。
【００３７】
ここで、新設建物４に水平力が作用する場合で、且つ既存杭１の水平耐力が新設杭６に比べて小さい場合であっても、杭頭荷重調節部材３のせん断剛性が新設杭（コンクリート）６よりも小さいことにより、その分、既存杭１の負担水平力を小さくでき、安全を確保することが可能である（図８参照）。
【００３８】
また、杭頭荷重調節部材３と既存マットスラブの間に摩擦係数が小さいシート等の部材を配設すれば、さらに既存杭１の負担水平荷重を小さくすることが可能である。
【００３９】
既存杭１を引張荷重に抵抗させたい場合には、図９に示すように杭頭荷重調節部材３を介して杭頭鉄筋９を新設基礎スラブ２に接続すればよい。この場合には、圧縮荷重は杭頭荷重調節部材３の降伏荷重までしか伝達しないが、引抜荷重は既存杭１の引抜抵抗まで期待することができる。
【００４０】
したがって、本実施形態の既存杭を利用した基礎構造Ａにおいては、既存杭１の杭頭荷重を一定以下に抑える杭頭荷重調節部材３を用いることで、既存杭１や基礎スラブ２の支持能力に応じた荷重を負担させることができる。これにより、基礎スラブ２に過大な応力を生じさせることなく、性能に応じて適切に既存杭１を再利用することが可能になる。
【００４１】
また、既存杭１が負担する荷重が明確になるため、新設の基礎構造が負担する荷重を明確にすることができる。
【００４２】
さらに、発泡スチロールのように軽量で、圧縮性が大きい部材を杭頭荷重調節部材３として用いることにより、対策厚さを薄くすることができるとともにその敷設作業を容易にすることができる。
【００４３】
さらに、せん断剛性の小さい部材を杭頭荷重調節部材３として用いることにより、新設杭６に比べてせん断や曲げ耐力が小さい既存杭１の負担荷重を減らすことが可能になる。
【００４４】
以上、本発明に係る既存杭を利用した基礎構造の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施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。
【符号の説明】
【００４５】
１    既存杭
２    新設基礎スラブ
３    杭頭荷重調節部材
４    新設建物
４ａ  柱
５    拡頭部材
６    新設杭
７    既存の基礎スラブ
９    杭頭鉄筋
Ａ    既存杭を利用した基礎構造
【図１】
0006664697.tif 000002
【図２】
0006664697.tif 000003
【図３】
0006664697.tif 000004
【図４】
0006664697.tif 000005
【図５】
0006664697.tif 000006
【図６】
0006664697.tif 000007
【図７】
0006664697.tif 000008
【図８】
0006664697.tif 000009
【図９】
0006664697.tif 000010