JP4448406B2 - 独立基礎構造 - Google Patents

Description

本発明は、建造物用の独立基礎構造に関する。さらに詳しくは、発泡樹脂ブロックとコンクリートとからなる複合体を備える独立基礎構造であって、建造物を安定して支持することができ、かつ沈下を防止することのできる独立基礎構造に関するものである。

独立基礎は、1個の独立したフーチングで１本の柱を支えるタイプの基礎構造であり、従来から看板等の建造物や住宅用建造物等の基礎として利用されている。上述のとおり独立基礎は構造が単純であり、用いる建材も少なくてすむため、ベタ基礎又は布基礎といった他の基礎に比べて、施工が簡易でコストが安いという長所を有する。

その一方で、独立基礎は、ベタ基礎や布基礎に比べてフーチング面積が小さいため荷重支持力が弱く、建造物荷重の偏りや地盤形状の変化によって沈下し易いという問題及び地震振動や交通振動等の振動の発生に対し建造物の揺れが大きいという問題がある。また看板のように重心の高い建造物は特に風圧を受けやすく、かかる建造物において独立基礎が採用される場合には、該風圧により建造物が大きく揺れ、さらには傾くことがあり危険である。また上記建造物の揺れや傾き等に加えて、風雨や地震等の外力により垂直方向の軸に対して回転する力が加わり建造物及びその基礎が上記回転方向にねじれる場合がある。かかるねじれの現象は、看板等の建造物に多く生じる問題である。

本発明者は、先の発明において建造物の基礎の下部に発泡樹脂盤を敷設し、該発泡樹脂盤の振動吸収効果により耐震性の向上した基礎構造を提案している（特許文献１）。これらの基礎構造は地盤の一部を、地盤を構成する土砂より軽量で且つ強度のある発泡樹脂盤で置き換えているため、地盤強度を維持しつつ地盤重量を軽減させることができる。従って建造物下方に位置する地盤の圧密沈下を防止或いは軽減し、その結果、該建造物の沈下を防止する効果をも有するものである。

上記本発明者の提案した基礎構造を独立基礎に応用し、該独立基礎のフーチング下面に発泡樹脂盤を敷設することにより耐震性、及び沈下防止効果は改善される。しかし上述のとおり独立基礎は、ベタ基礎等と比べてフーチング面積が小さいため、基礎下面に備えた発泡樹脂盤の強度だけでは、荷重支持力の向上効果は充分ではない。また荷重支持力の弱さにより、基礎上方に位置する建造物が受ける風圧による揺れといった問題及び建造物及びその基礎構造にかかる回転力は上記本発明者が先に提案した基礎構造を応用したことによっても解決されない問題点である。

特許第２９８０６０４号公報

本発明は、上記従来の独立基礎の有する問題点を鑑みてなされたものである。即ち本発明は、優れた耐震性及び沈下防止効果を有し、従来の独立基礎構造に比べて荷重支持力が向上し、独立基礎構造の上方に構築された建造物が風雨等の影響を受けた際にも該建造物の揺れを低減させることが可能であり、また建造物及びその基礎にかかる回転力を低減させることができる独立基礎構造を提供することを目的とする。

（１）１つ又は２つ以上の発泡樹脂ブロックとコンクリート部とから形成される複合体及び上記複合体の上面に接して設けられる独立フーチング部を有するコンクリート基盤を備え、上記複合体と上記コンクリート基盤との接触面において、上記独立フーチング部の下面の少なくとも一部と上記コンクリート部とが接して結合しており、且つ上記発泡樹脂ブロックの少なくとも一側面と上記コンクリート部とが接していることにより、上記複合体と上記コンクリート基盤とが一体化され、これにより独立基礎構造全体が一体化されるとともに、基礎構造におけるコンクリート部分がコンクリート基盤下方に拡大するよう構成されており、また上記発泡樹脂ブロックの下面が露出しており、地盤に埋設された際に地盤と接することを特徴とする独立基礎構造、
（２）六面体形状の４つの発泡樹脂ブロックが用いられ、これらが等間隔に縦横２列ずつに配列され、互いに向き合う上記発泡樹脂ブロックの側面と接して上記コンクリート部が形成されていることを特徴とする上記（１）に記載の独立基礎構造、
（３）地盤に面する複合体の側面の少なくとも一部に接して排水材が設けられていることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の独立基礎構造、
（４）上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の独立基礎構造が複数配置され、各独立基礎構造間が連結部で連結されていることを特徴とする連続独立基礎構造、
（５）連結部の底面の少なくとも一部に接して発泡樹脂盤が設けられていることを特徴とする上記（４）に記載の連続独立基礎構造、
を要旨とするものである。

本発明は、複合体とコンクリート基盤とから構成されており、該複合体と該コンクリート基盤との接触面において上記複合体を構成するコンクリート部と上記コンクリート基盤における独立フーチング部とが接して結合している。その結果、上記複合体と上記コンクリート基盤とが強固に一体化され、これにより独立基礎構造全体が良好に一体化されるとともに、基礎構造におけるコンクリート部分がコンクリート基盤下方に拡大するため荷重支持力が増大する。従って、上方に構築される建造物を安定して支持することができ、風雨等の影響を受けた際にも該建造物の揺れを防止或いは軽減することができ、また建造物及びその基礎にかかる回転力も低減させることができる。

さらに本発明は、コンクリート基盤下面に接して複合体が設けられているため、独立フーチングしか有していなかった従来の独立基礎に比べて、独立基礎構造の表面積が拡大されている。従って本発明では、建造物の荷重は、まずコンクリート基盤に伝達され、次いでその下方に設けられた複合体に伝達されると同時に、上記コンクリート基盤及び上記複合体の表面から地盤に分散される。この結果、基礎構造に伝達された建造物荷重が地盤へと分散される際の分散面積が拡大され、単位面積当たりの荷重分散量が減少し、その分、荷重支持力が向上する。

また上記本発明における複合体の一部は地盤の一部と発泡樹脂ブロックとが置き換えられて形成されているため、該発泡樹脂ブロック部分において軽量地盤置換え構造となっている。その結果、建造物下方の地盤の圧密沈下を防止或いは軽減し、これにより建造物の沈下が防止される。また上記発泡樹脂ブロックは、地震振動や交通振動を減衰する効果があるため、これらの振動による建造物の揺れを軽減する効果を発揮する。

そして上記独立基礎構造において、地盤と隣り合う複合体の側面の少なくとも一部に接して排水材を設けることによって、基礎構造周囲の排水が促され地盤中の溜まり水により地盤が弛むことを防止することができる。これによって地盤が強くなり、建造物の沈下をより確実に防止することができる。

上記独立基礎構造を複数構築し、これら独立基礎構造間を連結部によって連結した本発明の連続独立基礎構造であれば、各独立基礎構造同士を拘束し固定することができるため、各独立基礎構造の水平方向又は鉛直方向へのずれを防止することができる。またこの際、連結部の下面に発泡樹脂盤を敷設することによって、該連結部の設置安定性が向上し且つ地震振動や交通振動等の振動が減衰されるので好ましい。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、本発明を例示する図面に基づき説明する。

図１は、本発明の独立基礎構造の一実施形態を示す側面概略図である。本発明の独立基礎構造は、所定の地盤において土砂を排土して穴部を形成し、該穴部の底面に発泡樹脂ブロック４とコンクリート部３とからなる複合体２を形成し、地盤と隣り合う複合体２の側面に接して排水材５を設置し、次いで複合体の上面にコンクリート基盤１を形成することにより構築することができる。上記コンクリート基盤１は、上方に位置する建造物の荷重の全体又は一部を独立して支持することのできる独立フーチング部８を備える。

図２は、図１の独立基礎構造のＸ−Ｘ線断面図、図３は図１のＹ−Ｙ線断面図である。図２及び図３に示されるとおり複合体２は、任意の間隔を空けて４ヶの発泡樹脂ブロック４を設置し、次いで互いに向かい合う各発泡樹脂ブロック４間を埋め且つこれら発泡樹脂ブロック４の上面を覆うようにコンクリート打設してコンクリート部３を形成することにより構成されている。従って、互いに向かい合う各発泡樹脂ブロック４の側面とコンクリート部３及び各発泡樹脂ブロック４の上面とコンクリート部３とが接している。

図４は、本発明の連続独立基礎構造の一実施形態を示す平面概略図である。図４に示される連続独立基礎構造は、図１に示される独立基礎構造を一定の間隔を空けて形成し、且つ各独立基礎構造間を連結部６で連結することにより構築することができる。

本発明は、上述のとおりコンクリート基盤１と複合体２とから構成されている。そして複合体２は、発泡樹脂ブロック４とコンクリート部３とから形成される。該複合体２は、その上面の一部或いは全部においてコンクリート部３が露出していること及び発泡樹脂ブロック４の側面の一部とコンクリート部３とが接して構成されていることが必要である。これにより複合体２において、発泡樹脂ブロック４による軽量地盤置換え構造を可能とするとともに、上記コンクリート部３と上記コンクリート基盤１における独立フーチング部８とが結合し一体化することでコンクリートよりなる荷重支持構造をコンクリート基盤１から連続して下方向に拡張することができ、荷重支持力を増大させることができる。

上記複合体２の上面は、図１及び２に示されるようにその全面がコンクリート部３で覆われて構成されていてもよい。かかる構成によれば複合体２を構成するコンクリート部３と、独立フーチング部８とが接する面積が増大し、複合体３とコンクリート基盤１とがより強固に一体化する点で望ましい。また別の実施形態として、複合体３の上面においてコンクリート部３と発泡樹脂ブロック４の上面とが共に露出していてもよい。上述のとおり本発明において、複合体３の上面の少なくとも一部においてコンクリート部３が露出し、この露出したコンクリート部３と次いで形成されるコンクリート基盤１における独立フーチング部８の底面とが接して結合することが重要である。

上述のようにして構成される複合体２の形状は、特に限定されるものではないが、複合体２の上面にはコンクリート基盤１が設けられるため、複合体２の上面は平面であることが望ましい。例えば複合体２の形状の例として、図３に示すように六面体構造であって、断面形状が十文字に形成されたコンクリート部３とそれに接する発泡樹脂ブロック４とからなり全体の断面形状が正方形である形状であってもよいし、或いは図７に示すように上記全体の断面形状が長方形であってもよい。また図８及び９に示すように発泡樹脂ブロック４よりなる一定の厚みを有する多角形の枠の中にコンクリート部３が設けられていてもよい。ただし、本願発明の複合体は上述の形状に限定されるものではない。また複合体２の寸法は、建造物の荷重や規模、地盤支持力、１つの独立基礎構造当たりの支持荷重量等、コンクリート基盤１の寸法等の要因により適宜決定することができ、複合体２におけるコンクリート部３及び発泡樹脂ブロック４の寸法及び両者の占める割合も、上述した種々の要因により適宜決定することができる。

本発明における発泡樹脂ブロック４に用いられる発泡樹脂体としては、例えば、ポリスチレン系樹脂発泡体、ポリエチレン系樹脂発泡体、ポリプロピレン系樹脂発泡体、ポリウレタン系樹脂発泡体、ポリ塩化ビニル系樹脂発泡体、熱可塑性ポリエステル系樹脂発泡体、ポリカーボネート系樹脂発泡体、ポリアミド系樹脂発泡体、ポリフェニレンエーテル系樹脂発泡体、或いは上述した樹脂の２以上の混合物等がある。特に、ポリスチレン系樹脂発泡体、ポリエチレン系樹脂発泡体、及びポリプロピレン系樹脂発泡体並びにこれらの組み合わせは、重量及び強度等の点から好ましい。尚、ポリウレタン系樹脂発泡体は、地盤中において加水分解が生じると耐久性に劣化が生じる場合があり、またポリ塩化ビニル系樹脂発泡体は、燃えると塩酸ガスを発生し公害上の問題を生じるので、これら樹脂発泡体を使用する際には、上記問題が発生しないよう留意する必要がある。

上記発泡樹脂体から形成される発泡樹脂ブロック４は、所望の形状に形成された容器にビーズ状の発泡粒子を充填し加熱して該発泡粒子同士を融着させる所謂型内発泡により、所望の形状の発泡樹脂ブロックとして形成することができる。或いは、適当な形状の容器にビーズ状の発泡粒子を充填し加熱して該発泡粒子同士を融着させて適当な形状の発泡樹脂ブロックを形成し、さらに所望の形状となるよう加工することによって所望の形状の発泡樹脂ブロックとして形成することができる。また発泡樹脂ブロック４は、一のブロックとして形成される必要はなく、適当な形状のブロックを複数形成し、これを組み合わせて所望形状の発泡樹脂ブロック４とすることができる。

本発明における発泡樹脂ブロック４の圧縮強度は、３０Ｎ／ｃｍ²以上であることが望ましく４０Ｎ／ｃｍ²以上であることがより好ましい。上記圧縮強度を３０Ｎ／ｃｍ²以上にすることによって、発泡樹脂ブロックに建造物基礎構造において充分な荷重支持力を求められる。従って荷重支持力の観点からは、上記発泡樹脂ブロックの強度は、高ければ高いほど望ましいが、高い発泡樹脂強度の発泡樹脂を形成するためには一般的にコストが高くなるため、充分な強度を有し且つ経済的不利益を発生させないためには、上記圧縮強度は２５０Ｎ／ｃｍ²以下であることが好ましく、２００Ｎ／ｃｍ²以下であることがより好ましい。尚、本明細書に記載の圧縮強度は、ＪＩＳ Ｋ ７２２０に示される短期圧縮強度の計測方法に準じて計測することができる。具体的には、縦寸法約５０ｍｍ×横寸法約５０ｍｍ×厚さ約５０ｍｍの試験片を作成し、該試験片を載荷速度１０ｍｍ／分で圧縮せしめ５％圧縮ひずみ時の圧縮応力を測定することによって、本発明における発泡樹脂ブロック４の圧縮強度を求めることができる。

一方、コンクリート部３に用いられるコンクリートは、建造物の基礎用のコンクリートとして一般的に用いることのできるものであればいずれのものを用いることもできる。以下に述べるコンクリート基盤１についても同様である。

上述のとおり構成される複合体２は、その側面においてさらに排水材５を設置することができる。排水材５は、周辺地盤に含まれる水分を排水させるための流路を有する発泡樹脂板である。具体的には、例えば該発泡樹脂板の片面或いは両面に切り溝を設けるか、厚み方向に貫通する複数の穴部を該発泡樹脂板に設けるか、上記切り溝と上記穴部を両方設けることにより排水材５を形成することができる。また別の形成方法としては、チップ状、筒状等の発泡樹脂粒子、その他形状の発泡樹脂粒子を型内発泡成形することにより内部から外部に通じる多数の間隙を有する発泡樹脂板を形成し、これを用いて排水材５とすることができる。上記排水材５に用いられる発泡樹脂板を形成する発泡樹脂体は、前述した発泡樹脂ブロック４に用いることのできる発泡樹脂体と同様のものを用いることができる。

上記排水材５は、地盤と隣り合う複合体２の側面の少なくとも一部に接して設置される。排水効率を高めるためには、複合体２の側面全面に接して、排水材５を設けることが望ましいが、地盤の性質、コスト等を勘案し、排水材５の寸法及び設置位置を決定してよい。

排水材５の形状の例としては、図１０に示すように、発泡樹脂板の片側側面に切り溝９が設けられたものがある。上記排水材５を地盤と隣り合う複合体２の側面に設置することによって、該独立基礎構造の側面周囲に存在する水分の下方への排水を効率よく促すことができる。従って特に水はけの悪い地盤において本発明を実施する際には排水材５を設置することによって水はけの問題が改善されて地盤が強くなり、建造物の沈下が防止されるので望ましい。また水はけが悪くない地盤であっても雨が降ると地盤の水分含有率が上昇するが、排水材５を設けることによって本発明の周囲における水分の排水を速やかに促すことができ地盤の補強に効果的である。尚、地盤中の土、砂及び砂利等が通過することのできない孔径を有する織布、不織布、又は合成樹脂製メッシュシート等の透水シートで排水材５を覆うことにより、排水材５の目詰まりを防止することができる。

複合体２を形成後、次いでその上面に形成されるコンクリート基盤１は、従来から知られる独立基礎と同様に構築することのできる構造体である。従って上方に構築される建造物の荷重を点で支持することができる独立フーチング部８を備え、該コンクリート基礎部１の上方に次いで構築される梁或いは柱等により建造物の荷重が伝達される構造体である。

上記コンクリート基盤１の形状は、特に限定されるものではなく、従来から知られる独立基礎構造の形状を適宜採用することができる。例えば、コンクリート基盤１における独立フーチング部８の形状は、立方体、直方体、台形形状、円筒等であってよく、或いは上下面が平行であり断面形状が六角形、八角形等の多角体であってもよい。またコンクリート基盤１の寸法は、建造物の規模、荷重等によって適宜決定することができるが、その底面積は、複合体２の上面の面積以下であることが好ましい。

尚、上述のとおり本発明において、複合体２を構成するコンクリート部３を発泡樹脂ブロック４の側面に接して設けるとともに、該コンクリート部３とコンクリート基礎部１とを接して結合させてコンクリートによる荷重支持部を下方に拡大させることが重要である。従って本発明の構築順序としては、まず発泡樹脂ブロック４を設置し、次いでコンクリート部３用のコンクリートを打設し、これと同時に、或いはかかるコンクリートが凝固する前にコンクリート基盤１用のコンクリートを打設して、コンクリート部３とコンクリート基盤１とを結合一体化させることが望ましい。ただし本発明の構築順序はこれに限定されず、上述した構造を可能とする順序及び方法であれば適宜採用することができる。

次に本発明の連続独立基礎構造について説明する。本発明の連続独立基礎構造は、上述した本発明の独立基礎構造を所定の位置に複数構築するとともに、隣り合う独立基礎構造間に連結部６を形成し、これにより複数の各独立基礎構造を連繋して構築することができる（図４参照）。

上記連結部６の形状は特に限定されるものではないが、例えば角柱形状又は円柱形状の連結部６を採用することができる。また連結部６を構成する材質は特に限定されるものではないが、地盤中において設置安定性が求められるので、コンクリート或いはこれと同等以上の強度を有するものであることが好ましい。

連結部６は、一の独立基礎構造におけるコンクリート基盤１の側面と、それに向かい合う他の独立基礎構造におけるコンクリート基盤１の側面とに該連結部６の両端を結合させ、上記２つの独立基礎構造間に略水平に設けて形成することができる。連結部６の形成方法の一例としては、互いに向かい合う独立基礎構造間をつなぐ所望形状の型枠を設け、これにコンクリートを打設することにより形成する方法がある。このとき、予め各独立基礎構造間に鉄筋を張っておき、該鉄筋を内部に含むよう上記コンクリートを打設するか、或いはコンクリートで連結部６を形成した後にその側面に鉄筋を張ることによって、連結部６の強度を向上させることができ望ましい。また別の形成方法の例としては、予め形成された角柱又は円柱等の形状の連結部６を、互いに向かい合う独立基礎構造間に略水平に設置し、該連結部６の両端をそれぞれ独立基礎構造におけるコンクリート基盤１の側面に結合せしめることにより形成することができる。但し、連結部６の形状及び形成方法は、上述の例に限定されるものではない。本発明における連結部６は、互いに向かい合う独立基礎構造を連結し、これにより複数の各独立基礎構造を連繋し、各独立基礎構造の水平方向又は鉛直方向へのずれを防ぐことができるものであることが重要である。

尚、上記連続独立基礎構造における各独立基礎構造とそれを連結する連結部６とで囲まれた面は、土砂が露出していてもよいし、或いはコンクリートスラブ、土間等の平面構造が設けられてもよい。

また上記連結部６の底面の少なくとも一部に接して、発泡樹脂盤７を敷設することができる。図５及び図６は、連結部６の底面に、該底面積より大きい発泡樹脂盤７を敷設した例を示す。連結部６の底面に発泡樹脂盤７を設けることにより、該連結部６が重量の重い材質で形成される際にも、該連接部６の両端に結合する各独立基礎構造に荷重負担をかけることを防止することができる。また発泡樹脂盤７の振動減衰効果により、地震振動や交通振動を減衰する効果が発揮されるので、これらの振動により連結部６が破損することを防止することができ望ましい。

本発明の独立基礎構造の一実施形態を示す側面概略図図 図１の独立基礎構造のＸ−Ｘ線断面図 図１の独立基礎構造のＹ−Ｙ線断面図 本発明の連続独立基礎構造の一実施形態を示す平面概略図 本発明の連続独立基礎構造の部分平面概略図 図５の連続独立基礎構造のＺ−Ｚ線断面図 本発明における複合体の水平断面概略図 本発明における複合体の水平断面概略図 本発明における複合体の水平断面概略図 排水材の一実施形態を示す部分斜視図

符号の説明

１ コンクリート基盤
２ 複合体
３ コンクリート部
４ 発泡樹脂ブロック
５ 排水材
６ 梁
７ 発泡樹脂盤
８ 独立フーチング部
９ 排水材
１０ 切り溝

Claims (5)

1. １つ又は２つ以上の発泡樹脂ブロックとコンクリート部とから形成される複合体及び上記複合体の上面に接して設けられる独立フーチング部を有するコンクリート基盤を備え、
   上記複合体と上記コンクリート基盤との接触面において、上記独立フーチング部の下面の少なくとも一部と上記コンクリート部とが接して結合しており、且つ上記発泡樹脂ブロックの少なくとも一側面と上記コンクリート部とが接していることにより、上記複合体と上記コンクリート基盤とが一体化され、これにより独立基礎構造全体が一体化されるとともに、基礎構造におけるコンクリート部分がコンクリート基盤下方に拡大するよう構成されており、
   また上記発泡樹脂ブロックの下面が露出しており、地盤に埋設された際に地盤と接することを特徴とする独立基礎構造。
2. 六面体形状の４つの発泡樹脂ブロックが用いられ、これらが等間隔に縦横２列ずつに配列され、互いに向き合う上記発泡樹脂ブロックの側面と接して上記コンクリート部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の独立基礎構造。
3. 地盤に面する複合体の側面の少なくとも一部に接して排水材が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の独立基礎構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の独立基礎構造が複数配置され、各独立基礎構造間が連結部で連結されていることを特徴とする連続独立基礎構造。
5. 連結部の底面の少なくとも一部に接して発泡樹脂盤が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の連続独立基礎構造。

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