JP3872705B2 - Support structure for concrete foundation - Google Patents
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Description
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a support structure for a concrete foundation using piles (hereinafter referred to as “support structure”).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various structures for supporting a concrete foundation which is a footing foundation by a pile are used.
In such a support structure, the concrete design standard strength of the concrete foundation may be set to a value corresponding to the required standard of the superstructure because the concrete strength of the pile may be smaller than that of the concrete foundation. Generally, a structure in which concrete having the same strength is cast is used for the concrete foundation.
[0003]
On the other hand, in recent years, the axial structure of the column member tends to increase with the increase in the size and height of the superstructure, and the contact portion with the concrete foundation as the cross-sectional area of the pile progresses. Since there is a tendency that the bearing strength at the point of contact increases, the contact portion with the pile is often required to have a strength higher than the concrete design standard strength of the foundation structure that is usually required.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, concrete foundations are often mass concrete that uses large-capacity concrete, and if the concrete design strength is increased, the amount of heat stored increases due to the temperature rise due to the heat of hydration of the concrete. End up. Therefore, the temperature difference between the surface and the inside of the foundation is generated, and cracking is likely to occur due to the restraint of shrinkage deformation at the time of concrete temperature drop, so the design and construction are complicated to prevent it There was a problem of end.
[0005]
Moreover, even in the above case, it is not always necessary to uniformly increase the design standard strength of the entire concrete foundation, and if the concrete with a design standard strength higher than necessary is used, the construction cost increases. A point also existed.
[0006]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to easily perform design and construction, and to provide a high-quality support structure for a concrete foundation. Yes.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the support structure of the present invention is a support structure by a pile of a concrete foundation, and the concrete foundation is a pile contact surface in the vicinity of a contact portion between the main body and the pile. The concrete design standard strength in the region near the pile contact surface is larger than the concrete design standard strength in the main body portion.
[0008]
In the present invention, the concrete design standard strength in the region near the pile contact surface at the bottom of the concrete foundation is set larger than the concrete design standard strength of the main body. Here, only the design standard strength of the concrete at the bottom of the concrete foundation is determined as an appropriate design standard strength that can withstand the bearing pressure received from the pile head, and at least the design standard strength of the concrete of the main body is required It is possible to achieve the minimum design standard strength.
Therefore, according to the present invention, since the support pressure received from the pile head at the bottom of the high-strength concrete foundation can be dispersed, the support pressure can be transmitted to the main body. In the case of constructing, since it is not necessary to use concrete having a design standard strength higher than necessary, design and construction can be easily performed, and a high-quality support structure can be obtained.
[0010]
In addition, the area near the pile contact surface includes a columnar region having an enlarged diameter of 45 degrees from the contact surface with the pile and having a surface similar to the contact surface as an upper surface. The ratio of the area of the upper surface and the area of the contact surface is equal to or greater than the ratio of the concrete design standard strength of the concrete in the region near the pile contact surface and the concrete design standard strength of the main body. It is preferable that it is formed as follows.
[0011]
Here, the contact surface with the pile refers to a portion where the tip surface of the column head of the pile is in direct contact with the concrete foundation.
Further, the diameter expansion angle does not strictly mean 45 degrees but includes a construction error of about ± 5 degrees.
Furthermore, the diameter-expansion angle θ of the contact surface with the pile is a straight line L2 connecting the vertical line L1 in the pile axis direction with the outer edge portion of the
[0012]
According to the present invention, since concrete with high design standard strength is used in the minimum necessary for a concrete foundation, design and construction can be performed more efficiently.
[0013]
Moreover, the support structure of the present invention may be a support structure that supports the concrete foundation in a state of being placed on the pile in the support structure of the concrete foundation pile.
[0014]
Here, placing means that the concrete foundation is only placed on the pile head in supporting the concrete foundation, and the edges of both are cut off. . In addition, a concave portion is formed in the concrete foundation, and the concrete foundation is supported in a state where the pile head is inserted into the concave portion, and an uneven portion for transmitting a horizontal force between the concrete foundation and the pile is provided. This does not preclude a support form of placement.
[0015]
In the support structure of the concrete foundation, if the core steel material is arranged between the concrete foundation and the pile head, the pulling force generated between the concrete foundation and the pile head is reduced. It can resist effectively.
[0016]
According to the present invention, by supporting the concrete foundation in a state where it is placed on the pile head, even if a horizontal force acts on the concrete foundation and the pile, both of them move vertically with respect to each other. Since movement and rotation are not constrained, it is possible to prevent excessive cross-sectional force from being generated in the concrete foundation and pile, and the rationality of design and the ease of construction are ensured. .
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, taking as an example a support structure that supports a footing foundation 20 (concrete structure foundation) by a cast-in-place concrete pile (hereinafter referred to as “place-
In the description of each embodiment, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted.
[0018]
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1, the support structure S (first embodiment) of the present invention is a cast-in-
The
[0019]
According to the support structure S of the present invention, the concrete design standard strength of the
[0020]
Therefore, according to the present invention, it is possible to transmit the
[0021]
[Second Embodiment]
As shown in FIG. 2, the support structure S ′ (second embodiment) of the present invention is a support structure that supports a
Here, the
[0022]
The vicinity of the pile contact surface 21 'is a circular shape that is similar to the contact surface 21a', which has a diameter enlarged by 45 degrees from the contact surface 21a 'of the pile head 12'. The
[0023]
The ratio of the area of the
It has been found by the present applicant that the diameter expansion angle θ is preferably determined to be approximately 45 degrees.
[0024]
Next, the function and effect of the support structure S ′ will be described.
When an earthquake occurs, the cast-in-
[0025]
At this time, the footing foundation 20 'and the cast-in-place concrete pile 10' have different natural vibration periods, so that they each try to vibrate independently. Then, since a frictional force is generated between the footing
However, the support structure S ′ of the present invention is not a structure in which the footing foundation and the cast-in-place pile restrain vertical movement, horizontal movement and rotation with each other as in the conventional support structure, but the
[0026]
Moreover, the concrete design standard strength in the pile contact
Therefore, according to the support structure S ′ of the present embodiment, it is possible to use concrete having a high design standard strength only in a narrower region by considering the degree of spread of the support pressure to the
[0027]
Heretofore, an example of a preferred embodiment has been described for the present invention. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the design of each of the above-described components can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. In particular, it goes without saying that the dimensions, material, arrangement, etc. of each element are appropriately determined according to the construction object.
In addition, various types of piles such as cast-in-place concrete piles, steel pipe hollow piles filled with concrete at the pile head, and ready-made concrete piles can be used, and concrete foundations are placed on the piles. It is not restricted to the support structure supported in the state.
[0028]
【The invention's effect】
According to the present invention, design and construction can be easily performed, and a high-quality support structure can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing a concrete structure supporting structure (first embodiment) according to the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view showing a support structure for a concrete foundation according to the present invention (second embodiment).
[Explanation of symbols]
S, S 'support structure (support structure of concrete foundation)
10, 20 'Cast-in-place
21 Bottom surface portion 21 'Pile contact surface vicinity region 21a'
Claims (2)
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。 A support structure with piles of concrete foundation,
The concrete foundation is formed from a main body portion and a region near the contact surface with the pile, which is in the vicinity of the contact surface with the pile,
The concrete design base strength in the vicinity of the pile contact surface is a support structure for a concrete foundation which is larger than the concrete design standard strength of the main body,
The region close to the pile contact surface is formed so as to include a columnar region whose diameter is increased by 45 degrees from the contact surface with the pile and whose surface is similar to the contact surface. Has been
The ratio between the area of the upper surface and the area of the contact surface is set to be equal to or greater than the ratio of the concrete design standard strength of the concrete in the region near the pile contact surface and the concrete design standard strength in the main body. Support structure for concrete foundation characterized by
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。The support structure of the concrete foundation pile is:
2. The support structure for a concrete foundation according to claim 1, wherein the support structure supports the concrete foundation in a state of being placed on the pile.
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