(57)【要約】【課題】  力学性状を反映した合理的な合成壁と基礎との接合構造を提供する。【解決手段】  Ｈ形鋼を芯材１とするソイルミキシングウォールからなる山留壁７に沿って鉄筋コンクリート造の基礎３を脚部に有する鉄筋コンクリート壁２が一体的に設けられて本設の合成壁６を構成している。山留壁７が鉄筋コンクリート壁２と接する側の芯材１のフランジ面の幅中央には、鉛直方向に所定の離間間隔をおいて基端部を溶接されて突出する複数のシアコネクタ５…が配設されている。一方、基礎３の下端部には、芯材１のフランジ面の幅中央に基端部を溶接されて突出する定着筋４が埋設され、定着筋４の上方には、所定の離間間隔をおいて芯材１のフランジ面の幅中央に基端部を溶接されて突出する複数のシアコネクタ５…が基礎３に埋設されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄骨を芯材とする山留壁に沿って鉄筋コンクリート壁を形成して一体化した合成壁と前記鉄筋コンクリート壁の脚部に形成された基礎との接合構造において、
前記芯材に基端部を固着されて突出する定着筋が前記基礎の下端部に埋設され、前記定着筋の上方には所定の離間間隔をおいて前記芯材に基端部を固着されて突出するシアコネクタが前記基礎に埋設されてなることを特徴とする合成壁と基礎との接合構造。
【請求項２】
前記定着筋は、棒状の異形鉄筋または拡径部を有するスタッドであることを特徴とする請求項１に記載の合成壁と基礎との接合構造。
【請求項３】
前記シアコネクタは、拡径部を有するスタッドであることを特徴とする請求項１または２に記載の合成壁と基礎との接合構造。
【請求項４】
前記定着筋が水平方向に並列して前記芯材に固着されるとともに、前記芯材は前記定着筋の近傍に補強リブを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の合成壁と基礎との接合構造。
【請求項５】
前記定着筋は、Ｈ形鋼からなる前記芯材の一方のフランジに固着され、
前記補強リブは、前記芯材の材軸方向から見て前記芯材のウェブ面と傾きを有するように、一方の端部が前記フランジに固着されてなることを特徴とする請求項４に記載の合成壁と基礎との接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、山留壁と鉄筋コンクリート壁とを一体化した合成壁と当該鉄筋コンクリート壁の脚部に形成された基礎との接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ソイルミキシングウォール（ＳＭＷ）やＨ鋼横矢板工法等で使用される山留め芯材（以下、芯材と呼ぶ。）と建物の鉄筋コンクリート地下外壁（以下、鉄筋コンクリート壁と呼ぶ。）をスタッドにより一体化して合成壁とすることが行われている（例えば、特許文献１参照。）。このような合成壁によれば、従来仮設として扱われてきた芯材を本設構造の一部として活用することにより、地下外壁の厚さを縮小できるため、地下階の有効空間を拡大できるだけでなく、環境問題対策やコストダウンにも極めて有効である。
このような合成壁は、芯材の軸力によって合成壁の曲げ応力を負担するものであるが、合成壁一般部（基礎より上の部分）の設計手法については、日本建築学会の「各種合成構造設計指針」や日本トンネル技術協会の「Ｈ形鋼を芯材とする土留め壁本体利用の設計手引き」により提示されている。
【特許文献１】特開２００２−３７１５４５号公報  （第２−３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、合成壁と基礎との接合部は、合成壁一般部より複雑な検討を要することから、接合部における応力伝達メカニズムはこれまで解明されておらず、特別な設計的配慮も十分行われているとはいえなかった。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、力学性状を反映した合理的な合成壁と基礎との接合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】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明に係る合成壁と基礎との接合構造では、鉄骨を芯材とする山留壁に沿って鉄筋コンクリート壁を形成して一体化した合成壁と前記鉄筋コンクリート壁の脚部に形成された基礎との接合構造において、前記芯材に基端部を固着されて突出する定着筋が前記基礎の下端部に埋設され、前記定着筋の上方には所定の離間間隔をおいて前記芯材に基端部を固着されて突出するシアコネクタが前記基礎に埋設されてなることを特徴とする。
【０００５】
図７に示すように、芯材１の軸力Ｎから基礎３以深における引抜き抵抗力Ｎｆを控除した力Ｆが、芯材１の表面に設置したシアコネクタ５…を介して基礎３に伝達される。この際、力Ｆの作用方向と芯材１の材軸との間に偏芯量ｅ＝Ｈ／２が存在するため、芯材１にはＦ・Ｈ／２の大きさを有する曲げモーメントが生じる。この曲げモーメントにより、芯材１は基礎３と離間するように変形する（図８参照）。しかし、芯材１に基端部を固着されて突出する定着筋４を基礎３の下端部に配することにより、定着筋４に引張力Ｔが作用し、芯材１と基礎３の離間を防止することができるものである。
【０００６】
また、本発明に係る合成壁と基礎との接合構造では、前記定着筋は、棒状の異形鉄筋または拡径部を有するスタッドであることが好ましい。
必要とされる定着筋量（断面積）が大きい場合には、定着筋に棒状の異形鉄筋を使用し、定着筋量が小さい場合（例えば、軸径１６ｍｍ程度の頭付きスタッドで対応できる場合）には、頭付きスタッドなどの拡径部を有するスタッドを使用する。
本発明では、定着筋について適材適所の使い分けをすることで、費用対効果の大きい接合部とすることができる。
なお、必要とされる定着筋量は、後述するように、合成壁に作用する応力、基礎に作用する土圧応力、およびシアコネクタによる偏芯曲げ応力を考慮して求めることができる。
【０００７】
また、本発明に係る合成壁と基礎との接合構造では、前記シアコネクタは、拡径部を有するスタッドであることが好ましい。
ここで、拡径部を有するスタッドには、頭付きスタッドやＴヘッドバースタッドなどを使用することができる。
本発明では、シアコネクタに拡径部を有するスタッドを使用して定着面積を増大することにより、定着強度を大きくすることができる。
【０００８】
また、本発明に係る合成壁と基礎との接合構造では、前記定着筋が水平方向に並列して前記芯材に固着されるとともに、前記芯材は前記定着筋の近傍に補強リブを備えていてもよい。
定着筋の効果は、基礎の下方にあるほど大きくなる。しかし、芯材に定着筋を複数設置する必要がある場合、鉛直方向には定着筋径の７．５倍以上の離間間隔を確保する必要があるため、芯材に定着筋を１列配置したのでは基礎下端部に設置できなくなることがある。
本発明では、複数の定着筋を水平方向に並列して芯材に固着することにより、定着筋の効果が大きくなる基礎の下端部に定着筋を集中設置することができる。そして、この際、芯材には定着筋の近傍に補強リブを設けることで、定着筋の引張力を補強リブで処理することができる。
【０００９】
また、本発明に係る合成壁と基礎との接合構造では、前記定着筋は、Ｈ形鋼からなる前記芯材の一方のフランジに固着され、前記補強リブは、前記芯材の材軸方向から見て前記芯材のウェブ面と傾きを有するように、一方の端部が前記フランジに固着されていてもよい。
複数の定着筋をＨ形鋼からなる芯材の一方のフランジに固着すると、図９（ａ）に示すように、定着筋の引張力によりフランジに点線のような曲げが生じる。一方、定着筋の引張力を処理するために補強リブを芯材のウェブに平行に配置すると、図９（ｂ）に示すように、両フランジに曲げが生じてしまう。
そこで、本発明では、複数の定着筋をＨ形鋼からなる芯材の一方のフランジに固着する場合、芯材の材軸方向から見て芯材のウェブ面と傾きを有するように芯材に補強リブを配置することで、フランジの変形を防止することができる。
なお、定着筋を芯材に１列配置する場合は、フランジの幅中央に配置すれば、定着筋の引張力を芯材のウェブで処することができるので、フランジに曲げが生じることはない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、芯材に基端部を固着されて突出する定着筋を基礎の下端部に配するとともに、芯材に基端部を固着されて突出するシアコネクタを定着筋の上方に設置することにより、力学性状に基づく合理的な合成壁と基礎との接合構造を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る合成壁と基礎との接合構造の実施形態について図面に基いて説明する。
図１は、本発明に係る合成壁と基礎との接合構造の第一の実施形態を示す立断面図と平断面図である。また、図２は、芯材の部分拡大斜視図である。
本実施形態では、Ｈ形鋼を芯材１とするソイルミキシングウォールからなる山留壁７に沿って鉄筋コンクリート造の基礎３を脚部に有する鉄筋コンクリート壁２が一体的に設けられて本設の合成壁６を構成している。
【００１２】
山留壁７が鉄筋コンクリート壁２と接する側の芯材１のフランジ１ｆ面の幅中央には、鉛直方向に所定の離間間隔をおいて基端部を溶接されて突出する複数のシアコネクタ５…が配設されており、シアコネクタ５…を介して芯材１と鉄筋コンクリート壁２間の応力伝達が行われる。
また、基礎３の下端部には、芯材１のフランジ１ｆ面の幅中央に基端部を溶接されて突出する定着筋４が埋設され、定着筋４の上方には、所定の離間間隔をおいて芯材１のフランジ１ｆ面の幅中央に基端部を溶接されて突出する複数のシアコネクタ５…が基礎３に埋設されている。芯材１の軸力は、芯材１のフランジ１ｆ面に設置した複数のシアコネクタ５…を介して基礎３に伝達されるが、その際、芯材１には、芯材１と基礎３とを離間させるような曲げモーメントが作用する。そのため、基礎３の下端部に定着筋４を配すことにより、定着筋４に引張力が作用し、芯材１と基礎３の離間を防止するものである。
【００１３】
シアコネクタ５には、頭付きスタッドまたはＴヘッドバースタッドなどの頭部に拡径部を有するスタッドを使用する。また、定着筋４には、必要とされる定着筋量に応じて、棒状の異形鉄筋または拡径部を有するスタッドを使用する。
ここで、Ｔヘッドバースタッドなどによる拡径部とは、熱間据込加工によってスタッドに頭部を形成したり、あるいは、スタッドの端部に平板を溶接等により固着したものである。
【００１４】
なお、施工に当たっては、基礎３の下端まで掘削して芯材１を露出させた後、基礎３の配筋（図示省略）と干渉しないように定着筋４を設置する必要がある。
【００１５】
図３は、本発明に係る合成壁と基礎との接合構造の第二の実施形態を示す立断面図と平断面図である。また、図４は、芯材の部分拡大斜視図である。
本実施形態では、定着筋４およびシアコネクタ５を芯材１のフランジ１ｆ面のフランジ１ｆ幅方向両端部にそれぞれ設置するものである。これに伴い、フランジ１ｆが定着筋４の引張力によって曲げ変形しないように、芯材１には、定着筋４の近傍に平板状の補強リブ８を取り付ける。この際、定着筋４の断面積より大きな鉛直方向断面積を有する補強リブ８を芯材１に取り付けることで、施工精度により定着筋４の取り付け高さがずれても容易に対応することができる。しかも、補強リブ８は、鉛直面内に設置されるので、芯材１を掘削孔内に円滑に挿入することができる。
【００１６】
また、補強リブ８を芯材１のウェブ１ｗに平行に配置すると、両フランジ１ｆ，１ｆに曲げが生じてしまうため、補強リブ８は、芯材１の材軸方向から見て芯材１のウェブ１ｗ面と傾きを有するように、一方の端部８ａが定着筋４側のフランジ１ｆに溶接されている。図５は、補強リブの取り付け詳細を示したものであり、（ａ）、（ｂ）いずれの方法でもよい。
【００１７】
次に、定着筋４の断面量の算定方法について図６に基づき説明する。
図６は、幅Ｈの芯材１に作用する力の釣合状態を示したものであり、Ｎは合成壁６脚部の芯材１の軸力、Ｎｆは自重と引抜き摩擦抵抗の合力、Ｍ１は合成壁６脚部における芯材１の曲げモーメント、Ｔは定着筋４の引張力、Ｃは芯材１に作用する基礎コンクリートからの圧縮力である。また、Ｄは基礎３成であり、ｊは基礎３の応力中心間距離である。
芯材１の材軸線上の基礎３の上端における芯材１に作用する曲げモーメントの釣合式は（１）式のようになる。ここで、ｌｙは芯材１の間隔である。
なお、合成壁６や基礎３に作用する土圧のため、ＣはＴより大きくなるが、安全側なので無視している。
【００１８】
【数１】
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【００１９】
上式を定着筋４の引張力Ｔについて解くと（２）式のようになる。なお、（２）式中、基礎３の応力中心間距離ｊの算定において、定着筋４が多段にわたる場合は１０ｃｍを見直すものとする。
【００２０】
【数２】
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【００２１】
ここで、芯材１の一本当たりについて必要な定着筋４の断面積をａｔとし、許容引張応力度をｆｔとすると、引張力Ｔを用いて、断面積ａｔは（３）式により得ることができる。
【００２２】
【数３】
2005320693.tif 000005
【００２３】
このように、芯材１に作用する応力から定着筋４の必要量が求まるので、合理的な定着筋４の断面を設計することができる。
【００２４】
本実施形態によれば、芯材１に基端部を固着されて突出する定着筋４を基礎３の下端部に配するとともに、芯材１に基端部を固着されて突出する複数のシアコネクタ５…を定着筋４の上方に設置することにより、力学性状を反映した合理的な合成壁６と基礎３との接合構造を実現することができる。
【００２５】
以上、本発明に係る合成壁と基礎との接合構造の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。例えば、上記の実施形態では、定着筋４を１列あるいは２列配した例を示したが、芯材１のフランジ１ｆ幅によっては３列以上でもよい。また、上記の実施形態では、山留壁６としてソイルミキシングウォールを用いたが、芯材１を有するものであれば、例えばＨ鋼横矢板工法等による他の構造の山留壁でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る合成壁と基礎との接合構造の第一の実施形態を示し、（ａ）はその立断面図、（ｂ）はａ−ａ断面図、（ｃ）はｂ−ｂ断面図である。
【図２】同、芯材の部分拡大斜視図である。
【図３】本発明に係る合成壁と基礎との接合構造の第二の実施形態を示し、（ａ）はその立断面図、（ｂ）はｃ−ｃ断面図である。
【図４】同、芯材の部分拡大斜視図である。
【図５】同、補強リブの取り付け詳細を示す部分拡大平断面図である。
【図６】芯材に作用する力の釣合状態を示す概略立断面図である。
【図７】本発明に係る合成壁と基礎の応力状態を示す概略立断面図である。
【図８】芯材の変形状態を示す概略立断面図である。
【図９】芯材の変形状態を示す概略平断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  芯材
２  鉄筋コンクリート壁
３  基礎
４  定着筋
５  シアコネクタ
６  合成壁
７  山留壁
８  補強リブ
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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