(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存杭を残して既設建物を撤去し、これにより残された既存杭を利用した新設建物の基礎構造であって、
前記既存杭と該既存抗を避けて打設された新設杭の上に新設された基礎を含み、
前記既存杭には、前記基礎が接合部にモーメントを減じて負担させる接合状態となる半剛接合され、
前記新設杭には、前記基礎が剛接合又は前記半剛接合されて、
前記基礎から受ける鉛直力及び地震時に受ける水平力は、前記既存杭と前記新設杭に分担させ、
前記既存抗が有している水平抵抗能力に応じて新設杭との水平力の分担を変えることにより、前記新設杭よりも小さくなるように前記水平力を前記既存杭に分担させた、
既存杭を利用した新設建物の基礎構造。
【請求項２】
既存杭を残して既設建物を撤去し、これにより残された既存杭を利用した新設建物の基礎構造であって、
前記既存抗と該既存杭を避けて打設された新設抗の上に新設された基礎を含み、
前記既存杭には、前記基礎が前記既存杭と新設基礎との接触面積を絞って小さくして曲げ剛性が減じられて半剛接合され、
前記新設抗には、前記基礎が剛接合又は前記半剛接合されて、
前記基礎から受ける鉛直力及び地震時に受ける水平力は、前記既存抗と前記新設杭に分担させ、
前記既存抗が有している水平抵抗能力に応じて新設杭との水平力の分担を変えることにより、前記新設杭よりも小さくなるように前記水平力を前記既存杭に分担させた、
既存抗を利用した新設建物の基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既設建物の撤去の際に残された既存杭を利用した新設建物の基礎構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建物の老朽化や再開発計画などにより、プレストレストコンクリート（ＰＣ）杭や場所打ちコンクリート杭等を有する基礎構造の建物の建て替えを行う場合、既存杭の多くは施工当時の設計基準で設計されているため、鉛直支持能力は十分にあるものの水平抵抗能力が著しく劣っており、既存杭に現在の設計基準を満足させることは難しく、既存杭を新設建物の杭としてそのまま利用することは困難な場合が殆どである。
【０００３】
そのため、建て替えを行うにあたって既存杭と新設杭とが干渉する場合には、従来、既設建物の解体と同時に既存杭も撤去して埋め戻しを行ってから新設杭を打設する方法、或いは、既存杭を埋め殺し、埋め殺した既存杭を避けて新設杭を打設し、新設杭の位置と新設建物の柱の位置とがずれる場合には、新設杭が柱から鉛直力を充分に負担することができるよう柱と新設杭とを結合する基礎を補強する方法が一般的に採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の方法のうち既存杭を撤去して新設杭を新たに打設する方法にあっては、既存杭基礎及び既存杭の撤去、敷地の埋め戻しに多大な時間を要するため工期が長くなる上にコストも高くなるという問題点を有している。また、この方法では、既存杭の撤去により廃棄物が発生するうえ新設杭の打設のために新たな資材が必要とされるので、廃棄物の削減や省資源の実施という環境への配慮が不足しているという別の問題点を有している。
【０００５】
また、埋め殺した既存杭を避けて新設杭を打設するという方法にあっては、残存している既存杭により新設杭の配置位置が制約を受けるため、新設杭の打設位置の自由度が低くなってしまうという問題点を有している。
【０００６】
これらの問題点を解決するため、既存杭基礎の杭列間の地中に新規杭を打設して新規杭列を設置し、既存杭基礎上に新規基礎を水平方向に対し自由に設けて該既存杭基礎に鉛直荷重のみ負担させ、新規基礎と新規杭とを剛接合により一体化して新規杭に鉛直荷重と水平荷重の両方を負担させる既存杭基礎を利用した新規建物の基礎が提案されている（特開平９−６０００７号公報）。
【０００７】
しかしながら、この提案されている新規建物の基礎にあっては、既存杭基礎及び既存杭に対して水平荷重を全く負担させておらず、新設杭に全て負担させるようにしているため、既存杭の保有している性能を全て活用しているとは言えないという問題点を有している。また、既存杭の保有している性能を全て活用することにより新設杭の径をさらに小さくし、本数も減少させてコストダウンを図りたいという要望がある。
【０００８】
本発明の目的は、従来技術における上述の問題点を解決することができる既存杭を利用した新設建物の基礎構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、本発明によれば、既存杭を残して既設建物を撤去し、これにより残された既存杭を利用した新設建物の基礎構造であって、前記既存杭と該既存抗を避けて打設された新設杭の上に新設された基礎を含み、前記既存杭には、前記基礎が接合部にモーメントを減じて負担させる接合状態となる半剛接合されるか、あるいは、前記基礎が前記既存杭と新設基礎との接触面積を絞って小さくして曲げ剛性が減じられて半剛接合され、前記新設杭には、前記基礎が剛接合又は前記半剛接合されて、前記基礎から受ける鉛直力及び地震時に受ける水平力は、前記既存杭と前記新設杭に分担させ、前記既存抗が有している水平抵抗能力に応じて新設杭との水平力の分担を変えることにより、前記新設杭よりも小さくなるように前記水平力を前記既存杭に分担することを特徴とする既存杭を利用した新設建物の基礎構造が提案される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明による杭及び杭基礎を備えて成る基礎構造の実施の形態の一例を説明するための杭配置図である。図中一点鎖線で示されているのは敷地の境界ラインｇであり、境界ラインｇで区画された敷地内に点線で示されているのは、今回新設建物を構築する以前にこの敷地内に設置されていた既設建物の柱通り芯線ｘ１〜ｘ４、ｙ１〜ｙ４である。同じく境界ラインｇの敷地内に示されている実線は、この既設建物を建て替えるため、既存杭を残して既設建物を撤去した後新たに構築された新設建物の柱通り芯線Ｘ１〜Ｘ３、Ｙ１〜Ｙ４である。
【００１２】
敷地内に斜線で示されている符号１１〜２６は、既設建物を支持するために用いられており、現在も地盤Ｇ中に設置されたままとなっている現場打ちコンクリート杭の既存杭であり、これら１６本の既存杭のうち右上がり斜線で示される１２本が、今回新設建物を構築する際に引き続き新設建物を支持するために用いられている既存利用杭１１〜２２である。
【００１３】
ここで、既設建物を支持していた既存杭は、既設建物の施工当時の設計基準に基づいて構築されているため、鉛直力に対しては現在の設計基準と照らし合わせても十分な支持力を有しているが、水平力に対しては著しく劣ったものとなっている。そのため、１２本の既存利用杭１１〜２２は、本発明の基礎構造により、鉛直力と共に、調査結果に基づいて判断された各既存利用杭１１〜２２が有している水平抵抗力に応じて新設杭との水平力の分担を変えることにより、地震時に水平力の一部を負担するようにして用いられている。
【００１４】
符号２３〜２６で示されるのは、既存利用杭１１〜２２と同様、以前既設建物を支持するため設置されていた既存杭であるが、今回構築した新設建物を支持するためには用いず、地盤Ｇ内に埋め殺した既存埋殺し杭である。そして符号３１〜３３で示されるのは、今回新設建物を構築する際に新規の杭を打設して設置された新設杭であり、これら３本の新設杭３１〜３３は、現在の設計基準に基づいて設計、構築され、鉛直力と水平力とを負担して新設建物を支持するように設置されたものである。
【００１５】
新設建物の柱のうち、杭に柱軸力を流すようにして用いられる柱は、各柱通り芯線Ｘ１とＹ１、Ｘ２とＹ１、Ｘ３とＹ１、Ｘ１とＹ２、Ｘ２とＹ２、Ｘ３とＹ３、Ｘ１とＹ３、Ｘ２とＹ３、Ｘ３とＹ３、Ｘ１とＹ４、Ｘ２とＹ４、Ｘ３とＹ４のそれぞれの交点の位置を中心として構築される１２本である。また、杭は、本来、柱と同位置に設置されて建物を支持するようにするのが一般的である。ここで、１２本の柱のうち６本は、既存利用杭１１、１４、１５、１８、１９、２２とほぼ同位置に構築されるが、これら６本の既存利用杭１１、１４、１５、１８、１９、２２は、水平抵抗力が小さく、且つ柱の位置と重複するため、撤去されて現在の設計基準により設計された杭が構築されるところであるが、本発明の基礎構造を用いることにより鉛直力と水平力の一部を負担するようにして利用されている。
【００１６】
残りの柱の６本のうち３本は新設杭３１〜３３と同位置に構築される。さらに残りの３本は新設建物の柱通り芯線Ｘ２と、Ｙ２、Ｙ３、Ｙ４とのそれぞれの交点を中心とした位置に構築されるため、これらの柱に対応して用いられる６本の既存利用杭１２、１３、１６、１７、２０、２１は柱の位置とずれた位置に設置されていることとなる。既存利用杭１２、１３、１６、１７、２０、２１は、水平抵抗力が小さく設置位置もずれているが、本発明の基礎構造により新設建物のための杭として問題なく使用することができるようになっている。
【００１７】
次に、図２を参照して上述の如く設置されている杭と建物との立面的な位置関係について説明する。図２は図１に示したＡ−Ａ線断面図であり、図中点線で示されているのは既設建物の梁及び柱の通り芯線であり、実線で示されているのは新設建物の梁及び柱の通り芯線である。符号ｚ１〜ｚ４で示されているのは既設建物の柱通り芯線であり、符号Ｚ１〜Ｚ４で示されているのは新設建物の柱通り芯線である。３本の既存利用杭１２、１６、２０は、水平抵抗力が劣っている上に新設建物の柱通り芯線Ｚ２〜Ｚ４と略同位置の杭の最適位置に重複しているものの、本発明の基礎構造を用いることにより撤去されることなく使用されている。また、新設建物の柱通り芯線Ｚ１の位置には新設杭３２が新たに構築されており、新設杭３２に隣接する位置には、既存埋殺し杭２４が新設杭３２の打設を妨げることのない位置にあるため撤去されることなく埋め殺されて残されている。
【００１８】
次に、図３及び図４を参照し、既存利用杭１１〜２２を利用した本発明の基礎構造において、既存利用杭１１と新設建物の新設基礎３との接合について説明する。図３は既存利用杭１１と新設建物の新設基礎３との接合部を示す姿図であり、図４は図３の断面図である。
【００１９】
新設基礎３は地盤Ｇ内に設置されている既存利用杭１１の上に新設された基礎であり、マット基礎として構成されている。既存利用杭１１の上端部１１Ａは加工又は増し打ちすることによってテーパー状の形状に形成され、既存利用杭１１上に構築される新設基礎３との接触面積を小さくするようにして構築されている。また、図４においては２本のみ見えている複数本の杭主筋１１ａ、１１ｂを新設基礎３内まで伸ばして挿入し既存利用杭１１と新設基礎３とを堅固に結合する剛接合とせず、既存利用杭１１内で杭主筋１１ａ、１１ｂの端部を納めた状態で既存利用杭１１上に新設基礎３の型枠、コンクリート打設を行い、既存利用杭１１と新設基礎３との接合部を半剛接合としている。ここで、半剛接合とは、接合部へのモーメントの負担のさせ方において、剛接合とピン接合との間の接合方法であって接合部にモーメントを減ずるようにして負担させる接合状態となるように２つの部材を接合することをいう。
【００２０】
上述の如き半剛接合により、既存利用杭１１と新設基礎３との接触面積を絞って小さくし、既存利用杭１１の主筋１１ａ、１１ｂを新設基礎３に対して非定着とさせて既存利用杭１１の新設基礎３への固定度を落とし、曲げ剛性を減じて水平力分担を減少させているため、既存利用杭１１が保有している支持力、及び曲げ、せん断耐力等の性能に応じて地震時に新設杭よりも小さい水平力を負担させることができるようになっている。なお、既存利用杭１１の新設基礎３への固定度を落とすため、本実施の形態では、主筋１１ａ、１１ｂを新設基礎３に非定着としているが、これに限定されることなく、主筋のうちの何本かを伸延し新設基礎３に定着させ、杭の保有している性能に応じて既存杭に水平力を負担させるようにしてもよいことは勿論である。また、主筋とは別の軸方向筋を基礎に定着させ、引張軸力に抵抗させることもある。
【００２１】
以上、既存利用杭１１と新設基礎３との接合について説明したが、他の既存利用杭１２〜２２と新設基礎３との接合についても同様であるため、他の既存利用杭１２〜２２と新設基礎３との接合についての詳しい説明は省略する。
【００２２】
新設杭３１〜３３については、各杭内に配設される杭主筋を新設基礎３内に挿入して各新設杭と新設基礎３とを堅固に結合して剛接合とすることにより、既存利用杭１１〜２２を利用することにより不足している水平抵抗力も補いつつ鉛直力と水平力とを負担させるようにしているが、剛接合は一般的に行われていることであるため、ここでの詳しい説明は省略する。また、新設杭３１〜３３を新設基礎３と接触面積を小さくする等の方法により半剛接合し、新設杭３１〜３３と新設基礎３との接合状態の剛性を調整することもできる。
【００２３】
また、新設基礎３はマット基礎として構築されているため、杭の位置に関係することなく各杭に軸力を分担させることができるので、柱の位置からずれている杭であっても必要に応じて問題なく使用することができるようになっている。
【００２４】
次に、図５を参照して本発明による他の実施の形態について説明する。図５の各部のうち図４の各部に対応する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。図５に示した既存利用杭４０は鋼管杭であり、既存利用杭４０の杭頭部４０Ａ内あるいは杭内全長にコンクリートを充填して円柱上に台形円錐体を載置した形状のコンクリートピース４１をその先端部４１Ａが覗くように半埋め込みして設けている。コンクリートピース４１の台形円錐体の上面４１Ａａ上に新設基礎３を載置するように構築し、これにより既存利用杭４０と新設基礎３との接触面積を絞って小さくし、また、既存利用杭４０を新設基礎３に対して非定着として既存利用杭４０の新設基礎３への固定度を落とし、曲げ剛性を減じて水平力分担を減少させている。この結果、既存利用杭４０が有している水平抵抗能力に応じて地震時に新設杭よりも小さい水平力を負担させることができるようになっている。
【００２５】
次に、図６を参照して本発明による別の実施の形態について説明する。図６の各部のうち図４の各部に対応する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。図６に示した既存利用杭５０はＰＣ杭であり、既存利用杭５０の杭頭部５０Ａ内あるいは杭内全長にコンクリートを充填して円柱上に台形円錐体を載置した形状のコンクリートピース５１をその先端部５１Ａが覗くように半埋め込みして設けている。コンクリートピース５１の台形円錐体の上面５１Ａａ上に新設基礎３を構築し、これにより既存利用杭５０と新設基礎３との接触面積を絞って小さくし、また、既存利用杭５０を新設基礎３に対して非定着として既存利用杭５０の新設基礎３への固定度を落とし、曲げ剛性を減じて水平力分担を減少させている。この結果、既存利用杭５０が有している水平抵抗能力に応じて地震時に新設杭よりも小さい水平力を負担させることができるようになっている。
【００２６】
本実施の形態では、新設基礎３としてマット基礎が構築されているが、これに限定されることなく、新設建物の柱から対応する既存利用杭に鉛直力を負担させることができる大きな独立基礎を構築するようにしてもよい。
【００２７】
本発明によれば、上述の如く、前記既存杭と該既存抗を避けて打設された新設杭の上に新設された基礎を含み、前記既存杭には、前記基礎が接合部にモーメントを減じて負担させる接合状態となる半剛接合されるか、あるいは、前記基礎が前記既存杭と新設基礎との接触面積を絞って小さくして曲げ剛性が減じられて半剛接合され、前記新設杭には、前記基礎が剛接合又は前記半剛接合されて、前記基礎から受ける鉛直力及び地震時に受ける水平力は、前記既存杭と前記新設杭に分担させ、前記既存抗が有している水平抵抗能力に応じて新設杭との水平力の分担を変えることにより、前記新設杭よりも小さくなるように前記水平力を前記既存杭に分担する構成としたので、既存杭を撤去せずに済み、撤去及び敷地の埋め戻し等に日数を要することがないため工期を短縮することができ、人手や資機材等もかからないため工事費用を削減することができる。また、新設基礎により杭の設置位置に関係なく各杭に軸力を分担させることができるので、既存杭が柱の位置からずれている場合でも必要に応じて問題なく利用することができると共に、新設杭が既存杭により配置位置の制約を受けないため新設杭の打設位置の自由度を高めることができる。
【００２８】
また、既存杭に対し、既存杭の有している水平抵抗能力に応じて水平荷重の一部を負担させることができるため、既存杭の保有している性能を十分に活用して資源の有効活用を図ると共に、新設杭の径を小さくし、本数も減少させることができるため、杭設置工事において更なる費用のコストダウンを図ることができる。さらに、既存杭を撤去しないため廃棄物の発生量を削減することができ、新設杭の打設本数の減少により新設杭打設のために必要とされる資材を少なくすることができるので、廃棄物を削減し省資源を実現する環境に配慮した工事を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による基礎構造の実施の形態の一例を説明するための杭配置図。
【図２】図１に示したＡ−Ａ線断面図。
【図３】既存利用杭と新設杭基礎との接合部を示す姿図。
【図４】図３の縦断面図。
【図５】本発明による他の実施の形態を説明するための既存利用杭と新設杭基礎との接合部の縦断面図。
【図６】本発明による別の実施の形態を説明するための既存利用杭と新設杭基礎との接合部の縦断面図。
【符号の説明】
３  新設基礎
１１〜２２  既存利用杭
２３〜２６  既存埋殺し杭
３１〜３３  新設杭
Ｇ  地盤
ｇ  境界ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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