JPH0517959A - 既存構造物の耐震補強装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 既存構造物に対する耐震補強装置を提供す
るものであり、特に地盤液状化対策を有効かつ合理的に
行えることが可能である。 【構成】 既存構造物１の周囲に複数本の増設杭２を打
設し、この増設杭２の頭部に増設フーチング３を前記既
存構造物１の既存フーチング３と一体的に設け、前記増
設フーチング３に減衰装置を設け、かつ、この減衰装置
と前記増設杭２とを複数本の斜材９によって立体トラス
を構成するように連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特に、地震時の地盤
の液状化による既存構造物の被害を防止することを可能
にした既存構造物の耐震補強装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、過去の地震時における構造物の
崩壊的な被害を見ると、その原因が地盤の液状化現象に
起因したものであることが少なくない。

【０００３】地盤の液状化現象は、地震時の構造物の動
的応答を時として激増させるために、壊滅的な被害を与
えることがある。したがって、都市機能や社会生活にと
って重要な構造物、安全性の確保が不可欠な石油タンク
などの特殊構造物あるいは商業用、住居用のビルディン
グなどに対しては、液状化対策を必ず行う必要がある。

【０００４】従来、この構造物に対する液状化対策工法
として、様々な方法が実施され、特に、新規の構造物に
対しては、設計的な配慮や基礎工事の段階で地盤改良を
施すなどして計画的に行われている。

【０００５】しかし、既存構造物に対してこの様な地盤
改良による対策工法を実施する場合には、様々な制約が
あり、容易でない。

【０００６】しかしながら、現在では、他に有効な工法
がないため、新規の構造物に対する液状化対策工法と同
様の工法がとられているにすぎない。

【０００７】その代表的な液状化対策工法を、2,3 上げ
ると、第１に振動などの締め固めにより地盤密度の増大
をはかる工法( たとえば、サンドコンパクションパイル
工法, バイブロフローテーション工法等）が挙げられ、
第２に地震時の地盤間隙水圧の抑制を目的とした工法
（たとえば、グラベルドレーン工法、人工ドレーン材を
用いた排水工法）などが挙げられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの工法
は、いずれも、既存構造物の周辺地盤の液状化を防止す
るのが限度で、構造物直下の地盤全域に対する改良は略
不可能なため、平面的に大きな構造物に対しては殆ど適
用できない。また鉄道、道路の高架橋の様な延長の長い
構造物に対しては、多大な費用を要し、現実的には不可
能に近い。

【０００９】また、一般に、振動などを与えて基礎周辺
の地盤を改良するものであるため、既存構造物に対して
変状を与えるおそれがあり、したがって、杭、フーチン
グなどの直近に対する改良ができない。さらに、構造
物、あるいは周囲の環境によって実施できないものもあ
る。

【００１０】この発明は、このような前記従来の課題を
解決するために提案されたもので、既存構造物に対する
液状化対策を有効かつ合理的に行えることを可能にした
既存構造物の耐震補強装置を提供することを目的とする
ものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる既存構
造物の耐震補強工法においては、既存構造物の周囲に複
数本の増設杭が打設され、この増設杭の頭部に増設フー
チングが前記既存構造物の既存フーチングと一体的に設
けられ、前記増設フーチングに減衰装置が設けられ、こ
の減衰装置と前記増設杭とが複数本の斜材によって立体
トラスを構成するように連結されている。

【００１２】

【実施例】以下、この発明を図示する一実施例に基づい
て説明すると（図1,2,3 参照) 、貯蔵タンクなどの既存
構造物１の周囲数個所に、複数本の増設杭2,2 が打設さ
れている。増設杭2,2 には、おもに鋼管杭が使用され、
一個所につき、３〜４本づつ、平面的に見て三角形乃至
四角形状配置に打設され、その頭部に増設フーチング３
が既存フーチング４と一体的に造成されている。

【００１３】増設フーチング３は増設杭2,2 の配置形状
に対応して、平面的に見て三角形乃至四角形状に造成さ
れ、既存フーチング４との一体化が困難な場合には、フ
ーチング３と４とをＲＣ梁若しくはＰＣ梁などで繋いで
一体化を図るものとする（図省略）。

【００１４】増設フーチング３の略中央部のコンクリ−
ト中には、外殻鋼板５からなる空間部６が設けられてい
る。空間部６は偏平に形成され、この空間部６内に抵抗
板７が外殻鋼板５と微小な間隔を保つように設置され、
かつ、外殻鋼板５と抵抗板７との間にシリコンやイソブ
チレインなどのような高粘性物質８が充填されている。
すなわち、増設フーチング３の略中央部のコンクリ−ト
中には、高粘性減衰装置が構成されている。

【００１５】このように構成された高粘性減衰装置の抵
抗板７と杭２とは、斜材９によってそれぞれ連結されて
いる。各斜材９の下端部は各増設杭２の側部に連結さ
れ、上端部は中央部に引き寄せられ、抵抗板７の略中央
部に一つに連結され、したがって、斜材9,9 は地盤中に
おいて立体トラスを構成している。なお、斜材９と増設
杭２および抵抗板７との連結部は、自由に動けるように
ピンジョイントになっている。

【００１６】なお、増設杭２は鉛直荷重を支持する必要
がないため、場合によっては、既存杭よりも短尺なもの
を使用してもよい。このことにより、増設杭の施工時の
振動をより低くすることが可能である。

【００１７】このような構成において、地震時における
作用について説明する。

【００１８】地震力を受けて外殻鋼板５と抵抗板７との
間に相対変位が生ずると、高粘性物質８の粘性および外
殻鋼板５と抵抗板７間の速度勾配にほぼ比例した粘性抵
抗力が発揮される。

【００１９】ここで、地震時の杭の振動を考えると、一
般に地中部に比べて頭部の変位が大きい変位分布を示す
（図９参照）。また、地中部のある深さにおいては、振
動の節に相当する不動点も存在する。したがって、地中
部のある深さにおける杭体２と粘性減衰装置の抵抗板７
とを複数本の斜材９によって立体トラスを構成するよう
に連結すると、抵抗板７は地中部の杭と略同一の水平変
位を生ずる。その結果、外殻鋼板５との間に相対変位
（速度）が生じ、速度勾配に応じた粘性抵抗力が発揮さ
れる。したがって、杭基礎の振動に対して大きな減衰力
が付加される。

【００２０】ところで、地盤の液状化時には、杭と地盤
間のばね作用が極度に低下するために杭頭変位は非常に
大きくなる傾向にあり、本願のような粘性減衰装置が設
置されていない通常の杭基礎においては、杭頭が一時的
に突出に近い状態になるため、杭基礎に支持された上部
構造物の振動は非常に大きくなり、地震が発生する恐れ
があり、さらに、杭基礎自体においても、杭体に過大な
応力が発生し、損傷を受ける可能性がある。

【００２１】しかし、粘性減衰装置を設けた本願の杭基
礎においては、かかる事態を回避することができる。す
なわち、杭と地盤間のばね作用の低下とともに基礎全体
の振動系の水平剛性は急激に低下していくが、これに応
じて粘性減衰装置における見かけ上の減衰定数は非常に
増加して行き、基礎全体の振動を抑制することが可能と
なる。

【００２２】なお、実施例では、液状化の場合について
説明したが、地震時に地盤の液状化には至らないが、間
隙水圧の増加による地盤軟化の状態においても、また、
地表部が軟弱な土層より構成される地盤においても有効
である。

【００２３】つづいて、施工方法を順をおって説明する
( 図4,5,6参照) 。

【００２４】既存の杭基礎に隣接して３〜４本の増設杭
２を打設する。

【００２５】つづいて、あらかじめ杭２に取りつけてお
いた斜材９の上端部を杭2,2 間の中心に引き寄せる。こ
の際、斜材に設けたウォータージェットパイプの多数の
射出口、或いは傾動時にのみ装着可能なウォータージェ
ットパイプの多数の射出口からジェット水を噴射させて
この作業を補助する。引き続き、各杭2,2 より引き出し
た斜材9,9 の先端を連結し、地中部に立体トラス構造を
形成する。

【００２６】つづいて、斜材9,9 からなるトラスの頂部
に外殻鋼板５と抵抗板７と高粘性物質８とからなる高粘
性減衰装置を設置する。つづいて、この減衰装置の上に
コンクリ−トを打設して増設フーチングを造成する。

【００２７】なお、図7,8 は、二重円筒形の高粘性減衰
装置を使用した場合を示したものであるが、その他に高
減衰ゴムを使用することもできる。

【００２８】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているため、以下に記載されるような効果を有する。

【００２９】 杭基礎の施工を低振動工法によって行
えば、補強工事にあたり、既存構造物に有害な影響を与
えることは少ない。

【００３０】 従来工法では、構造物直下の地盤に対
する処置が不可能であり、平面規模の大きな構造物では
適用できないが、構造物外周のみで対処可能であり、構
造物の平面的寸法に関する制約がない。また延長の長い
構造物にも有効である。

【００３１】 地盤の液状化による軟化に伴って、い
っそう効果が高められるため、いわゆる「ねばり強い」
特性を持つ工法と言える。

【００３２】 地盤の液状化時においては、制震効果
が地盤条件に大きく依存しないため、地盤の不均一性な
どによって設計条件が大きく左右されることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】既存構造物の基礎部の構造を示す一部斜視図で
ある。

【図２】既存構造物の基礎部の構造を示す平面である。

【図３】既存構造物の基礎部の構造を示す縦断面図であ
る。

【図４】既存構造物の基礎部の施工方法を示す側面図で
ある。

【図５】既存構造物の基礎部の施工方法を示す側面図で
ある。

【図６】既存構造物の基礎部の施工方法を示す側面図で
ある。

【図７】既存構造物の基礎部の構造を示す一部斜視図で
ある。

【図８】既存構造物の基礎部の構造を示す平面である。

【図９】地震時の杭の振動モードを示す説明図である。

【符号の説明】

１…既存構造物、２…増設杭、３…増設フーチング、４
…既存フーチング、５…外殻鋼板、６…空間部、７…抵
抗板、８…高粘性物質、９…斜材。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既存構造物の周囲に複数本の増設杭を打
   設し、この増設杭の頭部に増設フーチングを前記既存構
   造物の既存フーチングと一体的に設け、かつ、前記増設
   フーチングに減衰装置を設け、この減衰装置と前記増設
   杭とを複数本の斜材によって立体トラスを構成するよう
   に連結したことを特徴する既存構造物の耐震補強装置。
2. 【請求項２】 既存構造物の周囲に増設杭を打設し、こ
   の増設杭の頭部を既存構造物の既存フーチングと一体的
   に連結し、かつ、前記増設杭と増設フーチングとの間に
   減衰装置を設けたことを特徴する既存構造物の耐震補強
   装置。
3. 【請求項３】 高粘性減衰装置を使用したことを特徴す
   る請求項第１項または第２項記載の既存構造物の耐震補
   強装置。