(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート造基礎の杭による支持構造であって、
前記コンクリート造基礎は本体部と、杭との当接面の近傍である杭当接面近傍領域とから形成されており、
前記杭当接面近傍領域におけるコンクリートの設計基準強度が、前記本体部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コンクリート造基礎の支持構造であって、
前記杭当接面近傍領域は、前記杭との当接面から４５度の拡径角度で拡径し、前記当接面と相似形の面を上面とした柱体領域を包含するように形成されており、
前記上面の面積と前記当接面の面積との比が、前記杭当接面近傍領域におけるコンクリートの設計基準強度と前記本体部におけるコンクリートの設計基準強度との比以上となるように形成されている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】
前記コンクリート造基礎の杭による支持構造は、
前記コンクリート造基礎を前記杭に載置した状態で支持する支持構造であ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（以下、「支持構造」という）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、フーチング基礎であるコンクリート造基礎を、杭により支持するための各種構造が用いられている。
このような支持構造において、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は、杭のコンクリート強度がコンクリート造基礎に比べて小さいこともあることから、上部構造の要求基準に対応する値に定められることが一般的であり、当該コンクリート基礎には同一強度のコンクリートを打設する構造が採用されていた。
【０００３】
一方、近年、前記上部構造が大規模化及び高層化することに伴い柱部材の軸力が大きくなる傾向があることや、杭の小断面積化が進むことに伴いコンクリート基礎との当接部での支圧強度が大きくなる傾向があることから、杭との当接部には、通常求められる基礎構造におけるコンクリートの設計基準強度以上の強度が要求されることが多くなってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コンクリート造基礎は、大容量のコンクリートを使用するマスコンクリートになる場合が多く、コンクリートの設計基準強度を大きくすると、当該コンクリートの水和熱による温度上昇により、蓄熱される熱量が多くなってしまう。そのため、基礎の表面部と内部の温度差が生じることや、コンクリートの温度降下時における収縮変形の拘束などによりひび割れが生じ易くなるため、それを防止するためには設計及び施工が煩雑になってしまうという問題が存在していた。
【０００５】
また、前記の場合であっても、必ずしもコンクリート造基礎の全体における設計基準強度を均一に増加させる必要はなく、必要以上に設計基準強度の高いコンクリートを使用すると施工費用が増加してしまうという問題点も存在していた。
【０００６】
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、設計及び施工等を容易に行うことが可能であり、高品質であ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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の支持構造は、コンクリート造基礎の杭による支持構造であって、前記コンクリート造基礎は本体部と、杭との当接部の近傍である杭当接面近傍領域とから形成されており、前記杭当接面近傍領域におけるコンクリートの設計基準強度が、前記本体部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。
【０００８】
本発明では、コンクリート造基礎の底部の杭当接面近傍領域におけるコンクリートの設計基準強度を、本体部におけるコンクリートの設計基準強度と比較して大きく設定している。ここで、コンクリート造基礎の底部におけるコンクリートの設計基準強度のみを、杭頭部から受ける支圧力に耐えうるような適切な設計基準強度として定め、本体部のコンクリートの設計基準強度を少なくとも必要となる最小限の設計基準強度とすることが可能となる。
従って、本発明によれば、高強度であるコンクリート造基礎の底部において杭頭部から受ける支圧力を分散させた後に、当該支圧力を本体部に伝達させることが可能となるため、コンクリート造基礎を構築する場合において、必要以上に設計基準強度の高いコンクリートを使用する必要がないため、設計及び施工等を容易に行うことが可能であり、高品質な支持構造とすることができる。
【００１０】
また、前記杭当接面近傍領域は、前記杭との当接面から４５度の拡径角度で拡径し、前記当接面と相似形の面を上面とした柱体領域を包含するように形成されており、前記上面の面積と前記当接面の面積との比が、前記杭当接面近傍領域におけるコンクリートの設計基準強度と前記本体部におけるコンクリートの設計基準強度との比以上となるように形成されていることが好ましいものである。
【００１１】
ここで、杭との当接面とは、杭の柱頭部の先端面が、コンクリート基礎と直接に当接している部位をいう。
また、拡径角度とは、厳密に４５度をいうものではなく、±５度程度の施工誤差を含むものである。
さらに、杭との当接面の拡径角度θとは、側面視で杭軸方向の鉛直線Ｌ１と、当該上面２１ｂ’の外縁部と当接面２１ａ’の外縁部とを結んだ直線Ｌ２のなす角度のうち、小さい方の角度（図２参照）をいう。
【００１２】
本発明によれば、コンクリート造基礎において設計基準強度の高いコンクリートを必要最低限で使用することから、さらに効率的に、設計及び施工等を行うことが可能となる。
【００１３】
また、本発明の支持構造は、前記コンクリート造基礎の杭による支持構造において、前記コンクリート造基礎を前記杭に載置した状態で支持する支持構造であってもよい。
【００１４】
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、当該凹部に杭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杭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。
【００１５】
なお、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。
【００１６】
本発明によれば、コンクリート造基礎を、杭頭部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及び杭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杭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。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について、フーチング基礎２０（コンクリート造基礎）を場所打ちコンクリート杭（以下、「場所打ち杭１０」という）により支持する支持構造を例として、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。
【００１８】
［第１実施形態］
図１に示すように、本発明の支持構造Ｓ（第１実施形態）は、フーチング基礎２０を、下端部が地盤Ｇの支持層（図示せず）にまで到達している場所打ち杭１０で支持する構造である。
フーチング基礎２０は、底面の全域における所定高さの範囲である底面部２１と、それ以外の領域である本体部２２とから構成されている。このフーチング基礎２０における底面部２１のコンクリートには、本体部２２のコンクリー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（例えば、それぞれのコンクリートの設計基準強度は３６Ｎ／ｍｍ2と２７Ｎ／ｍｍ2）。このように、フーチング基礎２０のコンクリートを底面部２１と本体部２２とで打ち分けたことは、当該フーチング基礎２０の底面部２１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に直接的に接している底面部２１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】
本発明の支持構造Ｓによれば、フーチング基礎２０の底面部２１におけるコンクリートの設計基準強度を、本体部２２におけるコンクリートの設計基準強度と比較して大きく設定している。そして、フーチング基礎２０の底面部２１におけるコンクリートの設計基準強度を、杭頭部１２から受ける支圧力に耐えうるような適切な設計基準強度として定め、本体部２２のコンクリートの設計基準強度を必要となる最小限の設計基準強度としている。
【００２０】
従って、本発明によれば、高強度であるフーチング基礎２０の底部２１において杭頭部１２から受ける支圧力を分散させた後に、当該支圧力１２を本体部に伝達させることが可能となる。そのため、フーチング基礎２０に必要以上の高強度のコンクリートを使用することがないことから、フーチング基礎２０をひび割れ等が存在しない高品質な構造に保つことが可能となるとともに、設計及び施工等を容易に行うことが可能となる。
【００２１】
［第２実施形態］
図２に示すように、本発明の支持構造Ｓ’（第２実施形態）は、コンクリート造基礎２０’を円形断面である場所打ち杭１０’に載置した状態で支持する支持構造である。
ここで、フーチング基礎２０’は、場所打ち杭１０’との当接面２１ａ’の近傍である杭当接面近傍領域２１’と、それ以外の部位である本体部２２’とから形成されている。この杭当接面近傍領域２１’は、フーチング基礎２０’の底面の全域ではなく、杭頭部１２’との当接面２１ａ’から所定範囲の領域に形成されている。そして、フーチング基礎２０’における杭当接面近傍領域２１’のコンクリートには、本体部２２’のコンクリート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（例えば、それぞれのコンクリートの設計基準強度は３６Ｎ／ｍｍ2と２７Ｎ／ｍｍ2）。
【００２２】
前記杭当接面近傍領域２１’は、杭頭部１２’の当接面２１ａ’から４５度の拡径角度θで拡径している、当該当接面２１ａ’と相似形である円形の上面２１ｂ’を包含している。この円形の上面２１ｂ’は、平面視で、前記当接面２１ａ’と同心円状に配置されており、杭当接面近傍領域２１’は、前記円形の上面２１ｂ’を包含する領域（本実施形態では円柱体領域）となっている。
【００２３】
そして、前記上面２１ｂ’の面積と当接面２１ａ’との面積（＝杭頭部の断面積）の比が、杭当接面近傍領域２１’におけるコンクリートの設計基準強度と本体部２２’におけるコンクリートの設計基準強度との比以上となるように［（上面２１ｂ’の面積／当接面２１ａ’の面積）≧（杭当接面近傍領域２１’におけるコンクリートの設計基準強度）／（本体部２２’におけるコンクリートの設計基準強度）］形成されている。
なお、前記拡径角度θは、略４５度となるように定めることが好適であることが本出願人により見いだされている。
【００２４】
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と一体である場所打ち杭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’も場所打ちコンクリート杭１０’を介して振動する。
【００２５】
このとき、フーチング基礎２０’及び場所打ちコンクリート杭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。
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場所打ち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’を場所打ち杭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’と場所打ち杭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。
【００２６】
また、フーチング基礎２０’の杭当接面近傍領域２１’におけるコンクリートの設計基準強度を、本体部２２’におけるコンクリートの設計基準強度と比較して大きく設定している。
従って、本実施形態の支持構造Ｓ’によれば、支圧力のフーチング基礎２０’への広がり度合いを考慮することで、より狭い領域にのみ設計基準強度が高いコンクリートを使用することが可能となることから、さらに、効果的に第１実施形態の支持構造Ｓが発揮する作用効果を奏することになる。
【００２７】
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。
また、杭についても、場所打ちコンクリート杭、杭頭部にコンクリートが充填されている鋼管中空杭、既製コンクリート杭等各種の形式の杭を用いることができ、さらに、コンクリート造基礎が杭に載置した状態で支持される支持構造に限られるものではない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、設計及び施工等を容易に行うことが可能であり、高品質な支持構造と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）を示す側断面図である。
【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）
１０，２０’      場所打ちコンクリート杭
１２，１２’      杭頭部
２０，２０’      フーチング基礎（コンクリート造基礎）
２１      底面部
２１’    杭当接面近傍領域
２１ａ’  当接面
２１ｂ’  上面
２２，２２’      本体部
θ      拡径角度
【図１】
0003872705.tif 000002
【図２】
0003872705.tif 000003