(57)【要約】【課題】  既設地盤上に容易に敷設施工することができ、従来の戸建て住宅工法を変えることなく安価にて地震力を低減させることのできる地盤改良材を提供する。【解決手段】  建物を建てる際の表層地盤を改良する材料であって地盤表層の地震力を減衰させるために建物に対応する表層地盤の全部又は一部に敷設するマット１２０から成る地盤改良材。マットはこれを使用した時の卓越周波数ｆが、ｆ＝（１／２π）・（Ｋ・ｇ・τ／Ｗ）１／２（但し、Ｗは建物荷重（ｋＮ）、Ｋは荷重Ｗを受けている時のマットのバネ定数（ｋＮ／ｃｍ）、ｇは重力加速度（ｃｍ／ｓ２）、τはマットの応答倍率）で表され、かつ０．５〜２．５Ｈｚの間である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物を建てる際の表層地盤を改良する材料であって地盤表層の地震力を減衰させるために建物に対応する表層地盤の全部又は一部に敷設するマットから成り、該マットはこれを使用した時の卓越周波数ｆが、
ｆ＝（１／２π）・（Ｋ・ｇ・τ／Ｗ）１／２（但し、Ｗは建物荷重（ｋＮ）、Ｋは荷重Ｗを受けている時のマットのバネ定数（ｋＮ／ｃｍ）、ｇは重力加速度（ｃｍ／ｓ２）、τはマットの応答倍率）
で表され、かつ０．５〜２．５Ｈｚの間であることを特徴とする地盤改良材。
【請求項２】
前記マットの厚みが２０〜２００ｍｍである請求項１に記載の地盤改良材。
【請求項３】
前記マットの減衰係数が０．３〜０．６である請求項１又は２に記載の地盤改良材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表層地盤の改良材に関し、地震発生時に地震力、特に水平力が建物基礎に伝達されることを低減させるために戸建て住宅のような建物に適用される地盤改良材に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、地震による戸建て住宅の破損、倒壊に対して免震ゴムを利用する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この方法は設計が複雑であること、地震による振幅変位を大きくとらなければならない等の問題に加え、工事費が高いなどの指摘がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３０９７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の実情に鑑み、本発明の課題は大きな地震によって主に戸建て住宅の破損、倒壊を最小限にするための改良材であって既設地盤上に容易に敷設施工することができ、従来の戸建て住宅工法を変えることなく安価にて地震力を低減させることのできる地盤改良材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、建物を建てる際の表層地盤を改良する材料であって地盤表層の地震力を減衰させる目的で建物に対応する表層地盤の全部又は一部に敷設するマットから成り、該マットはこれを使用した時の卓越周波数ｆが、
ｆ＝（１／２π）・（Ｋ・ｇ・τ／Ｗ）１／２（但し、Ｗは建物荷重（ｋＮ）、Ｋは荷重Ｗを受けている時のマットのバネ定数（ｋＮ／ｃｍ）、ｇは重力加速度（ｃｍ／ｓ２）、τはマットの応答倍率）
で表され、かつ０．５〜２．５Ｈｚの間であることを特徴とする地盤改良材が提供される。
【０００６】
なお、前記マットの厚みは２０〜２００ｍｍであることが好ましい。
【０００７】
また、前記マットの減衰係数は０．３〜０．６であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明による地盤改良材であるマットを敷設することによって地震時に建物へ作用する地震力、特に水平力を低減できるので建物の破壊、倒壊を防ぐことができる。特に、本発明によるマットは、基礎工法並びに建築構造などの従来工法の変更なく施工でき、且つコストも安価にできるので、利用度が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明による地盤改良材は、木造住宅や軽量鉄骨構造による戸建て住宅などの基礎構造下に使用され、基礎構造はベタ基礎、布基礎等に適用できる。
【００１０】
図１は、本発明を戸建て住宅（以下、建物と呼ぶことがある）のベタ基礎に適用した場合の基礎構造の一部を断面図で示す。ここでは、ベタ基礎１００を構築する領域の地盤２００を所定深さ（通常、数ｃｍ〜数十ｃｍ）だけ掘削して基礎砕石１１０を敷き詰めた上で転圧を施し、その全面上に地盤改良材としてのマット１２０を敷設する。そして、マット１２０の上にベタ基礎１００を形成する。
【００１１】
ベタ基礎１００は、そのベタ部の大部分が地盤２００内に埋設されるが、内側上面は地盤面より少なくとも数ｃｍ高くなるように構築される。マット１２０は、ベタ基礎１００の底面と基礎砕石１１０との間だけでなく、地盤２００内に埋没しているベタ基礎１００の外側面と地盤２００との間にも設けられる。ベタ基礎１００の底面と基礎砕石１１０との間のマットと、ベタ基礎１００の外側面と地盤２００との間のマットは一体であっても良いし、分離されていても良い。また、マット１２０は、建物に対応する領域全面、つまりベタ基礎１００の領域全面でなく、一部にあっても良い。
【００１２】
また、転圧を施した基礎砕石１１０は、地盤２００の支持力を高めるために施工されるものであり、通常、２０ｋＮ／ｃｍ２以上の支持力が得られる地盤であれば基礎砕石無しで転圧を施しただけでも良い。
【００１３】
マット１２０は、これを使用した時の卓越周波数ｆが、以下の式
ｆ＝（１／２π）・（Ｋ・ｇ・τ／Ｗ）１／２
で表され、かつ０．５〜２．５Ｈｚの間であるものが用いられる。但し、Ｗは建物荷重（ｋＮ）、Ｋは荷重Ｗを受けている時のマット１２０のバネ定数（ｋＮ／ｃｍ）、ｇは重力加速度（ｃｍ／ｓ２）、τはマット１２０の応答倍率である。
【００１４】
また、マット１２０の減衰係数は０．３〜０．６であることが好ましい。
【００１５】
マット１２０はまた、厚みが２０〜２００ｍｍまでで地中に埋設されるため耐酸性、耐アルカリ性、耐水性、耐微生物性、耐油性、耐有機溶剤性に優れた材料が好ましい。例えば、ゴム、ウレタン、その他この両者に近い特性を持つ材料であれば良く、卓越周波数、減衰係数について上記の値を得るために木屑材、樹脂材、古タイヤ等を切断して得られるチップ材等を適当に混ぜたものであっても良い。
【００１６】
マット１２０は更に、建物の荷重に対して十分な支持力を有し、かつ長期にわたる荷重によっても塑性変形しないことが望ましく、地震や風圧による水平荷重（水平力）に対する復元性を有し、地盤から入力される地震エネルギーを吸収する必要がある。これらの条件を満足するため、マット１２０は減衰係数が０．３〜０．６と大きいものが好ましい。
【００１７】
ここで、地盤上に戸建て住宅が建てられるケースを考えた場合、地震力が建物に伝達し、共振現象による建物の倒壊、破壊が起きやすい状態となる。共振点における建物の水平力は地震による地盤の水平力の２〜３倍以上(以下、地震倍率という)という結果が得られている。
【００１８】
そこで、マット１２０を敷設することによって地震倍率低減効果を向上させることができるようにしている。以下に、地震倍率低減効果について記述する。
【００１９】
マット１２０を敷設して地盤の水平力に対し建物の水平力を小さくすることが最良の方法であるが、地盤の卓越周波数は１〜１０Ｈｚ程度であり、マット１２０の持つ卓越周波数を２．５Ｈｚ以下にしないと減衰できない。更に、建物への水平力を減衰させるためにはマット１２０の減衰係数を大きくすることが必要となるが、これは上述したような材料を選ぶことで実現される。
【００２０】
図２は、本発明によるマット１２０を使用する場合と、使用しない場合とについて地震倍率低減効果を説明するためのシミュレーションによる特性図である。図２において、特性曲線Ｃ１は地盤表面に対する建物２階の応答倍率の例を示し、このような特性を持つ建物は卓越周波数約４Ｈｚ〜１０Ｈｚを持つ建物であると言える。一方、特性曲線Ｃ２は地震発生時の工学的地盤（硬い岩盤）に対する地盤表面の応答倍率の例を示す。また、特性曲線Ｃ３は本発明による高減衰特性を持った地盤改良材（マット１２０）の下面と上面との応答倍率を示す。更に、特性曲線Ｃ４は本発明による地盤改良材による地盤改良後の応答倍率を示す。
【００２１】
本図において、建物の卓越周波数約６Ｈｚの場合について考えると、特性曲線Ｃ１で規定される住宅の２階の応答倍率は約１０、特性曲線Ｃ２で規定される地盤表面の応答倍率は約２．２である。それゆえ、マット１２０が無い場合には、地震発生時の水平力は建物２階では約２２（＝２．２×１０）倍となる。
【００２２】
これに対し、特性曲線Ｃ４で規定される地盤改良後の応答倍率は約０．３であるので、建物基礎の下にマット１２０が敷設されていることにより、地震発生時の水平力は建物２階では約３（＝０．３×１０）となり、大幅に減衰される。
【００２３】
図２は一例に過ぎず、建物によって応答倍率、卓越周波数は異なるが、本発明によるマットを敷設することで建物への地震力、特に水平力が減衰され、地震による建物の破壊、倒壊防止に大きく寄与することができることに変わりは無い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明を戸建て住宅のベタ基礎に適用した場合の基礎構造の一部を断面図で示す。
【図２】図２は、本発明によるマットを使用する場合と、使用しない場合とについて地震倍率低減効果を説明するためのシミュレーションによる特性図である。
【符号の説明】
【００２５】
１００    ベタ基礎
１１０    基礎砕石
１２０    マット
２００    地盤
【図１】
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【図２】
2007285092.tif 000004