(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート造基礎を、先端部にコンクリートが充填されている杭頭部を有する鋼管中空杭に載置した状態で支持するコンクリート造基礎の支持構造であって、
前記鋼管中空杭におけるコンクリートの設計基準強度は、前記コンクリート造基礎におけるコンクリートの設計基準強度と比較して大きいことを特徴とするコンクリート造基礎の支持構造。
【請求項２】
コンクリート造基礎を、場所打ちコンクリート杭に載置した状態で支持するコンクリート造基礎の支持構造であって、
前記場所打ちコンクリート杭の杭頭部におけるコンクリートの設計基準強度は、前記コンクリート造基礎におけるコンクリートの設計基準強度と比較して大きいことを特徴とするコンクリート造基礎の支持構造。
【請求項３】
前記コンクリート造基礎と前記杭頭部との間に芯鋼材を配筋したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のコンクリート造基礎の支持構造。
【請求項４】
前記鋼管中空杭の前記杭頭部における内壁面に、溝状、突起状の凹凸部若しくは突起状の鋼材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート造基礎の支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、杭によるコンクリート造基礎の支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、フーチング基礎２０’（コンクリート造基礎）を、鋼管中空杭１０’により支持するための支持構造は、以下のように両者を剛接合することにより行うことが一般的であった。
【０００３】
すなわち、第１の接合構造５０は、図３（ａ）に示すように、鋼管中空杭１０’の上端部をフーチング基礎２０’の内部に貫入し、当該鋼管中空杭１０’の中空部における所定位置に底板１３’を設け、当該底板１３’の上部の中空部内に中埋コンクリート１４’を充填して、フーチング基礎２０’と一体化して剛接合する。そして、接合部に生じる曲げ応力及びせん断応力（以下、「曲げ応力等」という場合がある）に抵抗させるために、前記中埋めコンクリート１４’の充填部からフーチング基礎２０’内に突出させた杭軸方向の軸方向補強鉄筋３５’と当該軸方向補強鉄筋３５’を囲繞する補強帯筋３６’（以下、「補強鉄筋」という場合がある）をそれぞれ複数本配筋することにより、接合部を構成する構造とするものである。
【０００４】
また、第２の接合構造６０は、図３（ｂ）に示すように、鋼管中空杭１０’の上端部から、その杭径以上の長さをフーチング基礎２０’の内部に貫入し、当該鋼管中空杭１０’の中空部における所定位置に底板１３’を設け、当該底板１３’の上部の中空部内に中埋コンクリート１４’を充填してフーチング基礎２０’と一体化することにより、鋼管中空杭１０’の貫入によって接合部に生じる曲げ応力等に抵抗する構造とするものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記第１の接合構造５０を採用した場合には、フーチング基礎２０’と鋼管中空杭１０’とを剛接合したことにより発生する曲げ応力等が過大となるため、大量に補強鉄筋を配筋しなければならず、過大な断面を有するフーチング基礎２０’とする必要があった。加えて、補強鉄筋がフーチング基礎２０’の鉄筋（図示せず）と干渉してしまうため、配筋工事に支障をきたすことになってしまっていた。
また、第２の接合構造６０を採用した場合にも、鋼管中空杭１０’の貫入部が、フーチング基礎２０’の鉄筋と干渉してしまうという、第１の接合構造５０を採用した場合と同様の問題が生じてしまっていた。
【０００６】
さらに、近年における研究の進展から、フーチング基礎２０’と鋼管中空杭１０’との接合部に作用する荷重と応力の状態の関係についての解析が進んできており、地盤条件、荷重条件或いは施工方法等により、必ずしも前記接合部を剛接合する必要がない箇所が設計段階で明らかになることが多くなってきている。ところが、そのような場合であっても、前記支持構造に代替する方法が開発されていないために、画一的に前記支持構造を採用せざるを得ず、その結果、支持構造の設計作業が繁雑になるとともに、過大設計を余儀なくされ、また、施工上においても、フーチング基礎２０’に配筋する際の作業効率が低下し、施工費用が増加するという問題が生じることになってしまっていた。
【０００７】
本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、コンクリート造基礎や杭が大きな水平力を受けた場合においても、過剰な断面力が発生せず、設計の合理性及び施工の容易性が担保できるコンクリート造基礎の支持構造を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明のコンクリート造基礎の支持構造（以下、「支持構造」という）は、コンクリート造基礎を、先端部にコンクリートが充填されている杭頭部を有する鋼管中空杭に載置することにより支持するコンクリート造基礎の支持構造であって、前記鋼管中空杭におけるコンクリートの設計基準強度は、前記コンクリート造基礎におけるコンクリートの設計基準強度と比較して大きいことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の支持構造は、コンクリート造基礎を、場所打ちコンクリート杭に載置した状態で支持するコンクリート造基礎の支持構造であって、前記場所打ちコンクリート杭の杭頭部におけるコンクリートの設計基準強度は、前記コンクリート造基礎におけるコンクリートの設計基準強度と比較して大きいことを特徴としている。
【００１０】
ここで、 載置とは、コンクリート造基礎を支持するにあたり、当該コンクリート造基礎が杭頭部の上に載せられているだけの状態であり、両者の縁が切れた状態にあることを意味する。なお、コンクリート造基礎に凹部を形成し、当該凹部に鋼管中空杭及び場所打ちコンクリート杭（以下、「鋼管中空杭等」と省略する場合がある）の杭頭部を挿入した状態で当該コンクリート造基礎支持することや、コンクリート造基礎及び鋼管中空杭等の間で水平力を伝達する凹凸部を設けることは、載置という支持形式を妨げるものではない。
【００１１】
また、コンクリートは、鋼管中空杭等の杭頭部において硬化して一体になる材料であり、そのような性質を有する材料であればその種類は問わないが、鋼管中空杭を用いた場合に膨張性コンクリートを使用すれば、硬化する際の膨張力で、膨張コンクリートと当該鋼管中空杭を形成する外殻鋼管とが強固に一体化され、応力の伝達を確実に行うことができるため、非常に好適である。
【００１２】
本発明によれば、コンクリート造基礎を、鋼管中空杭等に載置した状態で支持することにより、当該コンクリート造基礎等に水平力が作用した場合であっても、両者が互いに鉛直移動、水平移動及び回転を拘束することがないことから、当該コンクリート造基礎及び鋼管中空杭等に過剰な断面力が発生することを防止することができ、設計の合理性及び施工の容易性が担保されることになる。
また、杭頭部におけるコンクリートの設計基準強度が、コンクリート造基礎におけるコンクリートの設計基準強度より大きいことから、当該杭頭部に過大な支圧力が作用した場合においても、当該杭頭部が損傷等をすることを防止することができる。
【００１３】
また、前記コンクリート造基礎の支持構造において、コンクリート造基礎と杭頭部との間に芯鋼材を配筋する構成とすれば、当該コンクリート造基礎と杭頭部との間に発生する引抜力に効果的に抵抗することができる。
【００１４】
また、前記コンクリート造基礎の支持構造において、前記鋼管中空杭の前記杭頭部における内壁面に、溝状、突起状の凹凸部若しくは突起状の鋼材が設けられている構成とすれば、コンクリートと鋼管中空杭との付着性を高めて、コンクリート造基礎から鋼管中空杭への応力伝達を効果的に行うことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。
【００１６】
［第１実施形態］
本発明の支持構造Ｓの第１実施形態は、フーチング基礎２０を鋼管中空杭１０により支持する構造である。
図１に示すように、鋼管中空杭１０は、円形断面の外殻鋼管１１を本体部としており、下端部が地盤Ｇの支持層（図示せず）にまで到達している。前記外殻鋼管１１の上端部（先端部）の中空部における所定位置には底板１３が設けられており、当該底板１３の上部の中空部内に後記コンクリート１４が充填されている。これにより杭頭部１２が形成されており、当該杭頭部１２において外殻鋼管１１とコンクリート１４が一体的になっている。
そして、フーチング基礎２０は、鋼管中空杭１０に載置した状態で支持されている。
【００１７】
さらに、本発明の支持構造Ｓの特徴の一つとして、フーチング基礎２０におけるコンクリート２１と、中空鋼管杭１０の杭頭部１２に充填されているコンクリート１４に関して、異なる設計基準強度のコンクリートが打ち分けられて用いられている。
【００１８】
すなわち、杭頭部１２のコンクリート１４には、フーチング基礎２０のコンクリート２１よりも設計基準強度が大きいコンクリートが使用されている（前記例では、それぞれのコンクリートの設計基準強度は６０Ｎ／ｍｍ2と３６Ｎ／ｍｍ2）。このように、設計基準強度が異なるコンクリートを打ち分けることは、フーチング基礎２０の底部と杭頭部１２に作用する支圧応力に対して補強を行うことをその理由とするものであり、特に、断面積が小さい杭頭部１２に特に設計基準強度が大きいコンクリートを用いて耐力の増強を図ったものである。
【００１９】
なお、前記支持構造Ｓにおけるフーチング基礎２０と杭頭部１２との間に芯鉄筋を配筋するものであってもよい。
また、杭頭部１２の外殻鋼管１１の内壁面において、周方向に鋼材からなる溝状等の横リブ部材や、杭軸方向に縦リブ部材を設けるものであってもよい。この縦リブ部材には、コンクリートとの一体性を確保するために、貫通孔が形成されていると更に好適である。
【００２０】
続いて、前記支持構造Ｓの作用効果について説明する。
地震が発生した場合に、地盤Ｇと一体である鋼管中空杭１０が、当該地盤Ｇの振動に応答して振動するとともに、フーチング基礎２０も鋼管中空杭１０を介して振動する。
【００２１】
このとき、フーチング基礎２０及び鋼管中空杭１０は、固有振動周期がそれぞれ異なることから、夫々が別個独立に振動しようとする。すると、フーチング基礎２０と杭頭部１２との間で摩擦力が発生するため、両者は互いに水平力を受けることになる。
【００２２】
しかし、本発明の支持構造Ｓは、従来の支持構造のようにフーチング基礎及び中空鋼管杭が互いに鉛直移動、水平移動及び回転を拘束する構造ではなく、フーチング基礎２０を鋼管中空杭１０の上に載置して、その荷重を面受している構造であるため、当該フーチング基礎２０と鋼管中空杭１０に過剰な断面力が発生することを防止することができる。従って、フーチング基礎２０と鋼管中空杭１０との接合部に多数の補強鉄筋を配筋する必要がないことから、当該フーチング基礎２０を過大な断面の構造とすることがなく、加えて、杭頭部に配筋した補強鉄筋が、フーチング基礎の鉄筋と干渉してしまうことがないため、構造が簡単であり、配筋作業の省力化を図ることができるとともに、施工費用を低減させることができる。
【００２３】
また、杭頭部１２におけるコンクリート１４の設計基準強度が、フーチング基礎２０におけるコンクリート２１の設計基準強度より大きくなるように設定されていることから、当該杭頭部１２に過大な支圧力が作用した場合においても、当該杭頭部１２が損傷等をすることを防止することができる。
【００２４】
［第２実施形態］
本発明の支持構造Ｓ’の第２実施形態は、第１実施形態の支持構造Ｓの場合と異なり、中空鋼管杭１０のかわりに場所打ちコンクリート杭１０’を用いている（図２参照）。
【００２５】
そして、本実施形態の支持構造Ｓ’においても、場所打ちコンクリート杭１０’のコンクリート１４には、フーチング基礎２０の領域のコンクリート２１よりも設計基準強度が大きいコンクリートが使用されている。
【００２６】
さらに、前記フーチング基礎２０と場所打ちコンクリート１０’の杭頭部１２’との間には、当該杭頭部１２’の断面中心近傍に定着されている複数本の芯鉄筋３０（芯鋼材）が配筋されている。この芯鉄筋３０は、フーチング基礎２０のコンクリート２１と、杭頭部１２’の間に設けられている。
【００２７】
従って、本実施形態の支持構造Ｓ’によれば、杭の種類は異なるが、第１実施形態の支持構造Ｓと同様の作用効果を奏するとともに、フーチング基礎２０と杭頭部１２’との間に芯鉄筋３０を配筋していることから、当該フーチング基礎２０と杭頭部１２’との間に発生する引抜力に効果的に抵抗することが可能となる。また、芯鉄筋３０が、当該杭頭部１２’の断面中心近傍に定着されていることから、当該芯鉄筋３０による曲げモーメントの伝達を小さくすることができる。
【００２８】
以上、本発明について、好適な実施形態の一例を説明した。しかし、本発明は、前記実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜設計変更が可能である。特に、各要素の寸法、材質、配置等は、施工対象に応じて適切に定められるものであることは言うまでもない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の支持構造によれば、コンクリート造基礎や杭が大きな水平力を受けた場合においても、過剰な断面力が発生せず、設計の合理性及び施工の容易性を担保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンクリート造基礎の支持構造（第１実施形態）を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）図１（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図２】本発明のコンクリート造基礎の支持構造（第２実施形態）を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は図２（ａ）のＹ−Ｙ断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）ともに、従来のコンクリート造基礎の支持構造を示す側断面図である。
【符号の説明】
Ｓ，Ｓ’      支持構造（コンクリート造基礎の支持構造）
１０      鋼管中空杭
１０’    場所打ちコンクリート杭
１１      外殻鋼管
１１ａ    中空部
１２，１２’      杭頭部
１４，１４’，２１      コンクリート
１５      横リブ部材
２０      フーチング基礎
３０      芯鉄筋（芯鋼材）
【図１】
0003887248.tif 000002
【図２】
0003887248.tif 000003
【図３】
0003887248.tif 000004