既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法
【課題】既存の基礎に対し、そのフーチング部に摩擦ダンパーを組み込んでロッキング基礎化させるにあたって、工期の短縮化と工費の低減化とを図り得る、既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法を提供する。
【解決手段】既存基礎の周囲を掘削して既設フーチング２４上面を露出させる工程と、該露出された上面に該既設フーチング２４に対して上下方向に摺動可能に摩擦ダンパー２５の下側部を埋設する工程と、該既設フーチング２４の上部にこれと絶縁された新たなフーチング２２を該脚柱２１の下端部に一体化させて形成する工程と、該脚柱２１の下端部の該既設フーチング２４との接続部を切断して、該脚柱２１と該既設フーチング２４とを切り離す工程と、該既設フーチング２４と該新フーチング２２とを埋め戻す工程とを備え、該摩擦ダンパー２５はその上端部が、前記新フーチング形成工程において、該新フーチング２２に定着される。
【解決手段】既存基礎の周囲を掘削して既設フーチング２４上面を露出させる工程と、該露出された上面に該既設フーチング２４に対して上下方向に摺動可能に摩擦ダンパー２５の下側部を埋設する工程と、該既設フーチング２４の上部にこれと絶縁された新たなフーチング２２を該脚柱２１の下端部に一体化させて形成する工程と、該脚柱２１の下端部の該既設フーチング２４との接続部を切断して、該脚柱２１と該既設フーチング２４とを切り離す工程と、該既設フーチング２４と該新フーチング２２とを埋め戻す工程とを備え、該摩擦ダンパー２５はその上端部が、前記新フーチング形成工程において、該新フーチング２２に定着される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既存基礎のフーチング部に摩擦ダンパーを組み込んでロッキング機能を付加することで既存基礎の高耐震化を図るようにした、既存基礎のロッキング基礎への改修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋脚基礎などにおいて、ロッキング振動を起すと免震効果があることが知られている。そして、このようなロッキング機能を有した基礎として、特開２００３−２３２０４６号公報にて開示された、本願発明者による「鋼管ダンパーを用いたロッキング基礎構造」の提案がある。
【０００３】
このロッキング基礎構造は、図１４及び図１５に示すように、脚柱１１の下部を支持するフーチング１２と、このフーチング１２の下部に設置した複数のコンクリート杭１４と、これら各コンクリート杭１４の上部と前記フーチング１２との間に介在される鋼管ダンパー１５とから主になる。
【０００４】
当該鋼管ダンパー１５は、前記杭１４の上部内に上下方向に摺動可能にほぼ埋設状態で配置されて上端部が前記フーチング１２内に突出挿入された鋼管１６と、この鋼管１６の上下を貫通して挿通配置され、上端が前記フーチング１２内に定着されるとともに下端が前記鋼管１６の下端部に定着された鋼材１８とからなる。
【０００５】
即ち、鋼管ダンパー１５はフーチング１２が上方に浮き上がると鋼材１８を介して鋼管１６が上方に向けて摺動移動して抜き出されるようになっている。そして、この際に鋼管１６に作用する摺動抵抗（摩擦力）によって、鋼材１８には緊張力が生じる一方、鋼管１６には当該緊張力に相応した圧縮力が生じ、この圧縮力によって鋼管１６が径方向外方に膨らみ、この膨らみによりコンクリート杭１４との摺動抵抗、つまり機械的摩擦力は増大していくことになり、もって摩擦ダンパー１５として有効に機能する。一方、フーチング１２が落ち込む鋼管１６の押込み時には、逆に鋼材１８に圧縮力が生じて鋼管１６には引っ張り力が生じることになり、これにより鋼管１６は縮径されて摺動抵抗（機械的摩擦力）が減少するので、フーチング１２はその着地が阻害されることがない。よって、地盤へのエネルギ逸散減衰効果を効率的に起こすことができる。また、フーチング１２の水平方向への変位は鋼管１６が受けてこれを規制する。したがって、フーチング１２をロッキング部として、各鋼管１６にロングストロークシェアキーとダンパーとの２つの機能をもたらすことができる。
【特許文献１】特開２００３−２３２０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、現存する橋脚等の基礎に対しても、そのフーチング部に上記従来例の鋼管ダンパー等の摩擦ダンパーを組み込んでロッキング基礎化させ、これにより免震させて高耐震化を図ることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、基礎杭の杭頭とフーチングとを分離して、それらの間に上記鋼管ダンパーのような摩擦ダンパーを組み込んで介在させるためには、杭頭部を切断してダンパーを配設した後に、切断した杭の解体並びに新たな杭の再構築を行う必要が生じる。そして、この様な作業を行うためには、フーチングの下面から十分な距離をもたせて深く掘削して、基礎杭の上部を露出させなければならないばかりか、基礎杭の切断時時にはフーチングからの鉛直力を支持するためのアンダーピーニングも必要になる。よって、これらの一連の作業を行うには非常に手間が掛かり、その工期も長くなって、コストの高い改修工事となってしまうという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、その目的とするところは、既存の基礎に対し、そのフーチング部に鋼管ダンパー等の摩擦ダンパーを組み込んでロッキング基礎化させるにあたって、工期の短縮化と工費の低減化とを可及的に図ることができる、既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明にかかる既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法にあっては、脚柱の下部を支持する既存基礎にフーチングの浮き上がりを抑制する摩擦ダンパーを組み込んで、該既存基礎にロッキング機能を付加するために、該既存基礎の既設フーチング上面を露出させる掘削工程と、該露出された既設フーチングの上面に、該既設フーチングに対して上下方向に摺動可能に摩擦ダンパーの下側部を埋設するダンパー配設工程と、該既設フーチングの上部に、該既設フーチングと分離された新たなフーチングを該脚柱の下端部に一体化させて形成する新フーチング形成工程と、該脚柱の下端部の該既設フーチングとの接続部を切断して、該脚柱と該既設フーチングとを切り離す既設フーチング切り離し工程と、該既設フーチングと該新フーチングとを埋め戻す埋設工程とを備え、該摩擦ダンパーは、その上端部が前記新フーチング形成工程において、該新フーチングに定着されることを特徴とする。（請求項１）。
【００１０】
ここで、前記ダンパー配設工程において、前記既設フーチングの摩擦ダンパー埋設部の周辺に、該周辺部のコンクリートを補強するアンカー筋を設ける構成となし得る（請求項２）。
【００１１】
また、前記摩擦ダンパーは、下部が前記既設フーチングの上部内に上下方向に摺動可能にほぼ埋設状態で配置されて上端部が前記新フーチング内に突出する鋼管と、該鋼管の上下を貫いて挿通され、上端部が前記新フーチング内に定着されるとともに下端が該鋼管の下端部に定着された鋼材とからなる構成となし得る（請求項３）。
【００１２】
また、前記鋼管の上端部外周には、該鋼管を該新フーチングの浮上がり方向に対して所定の遊びを有して定着させる定着手段を設けた構成としても良い（請求項４）。
【００１３】
また、前記鋼管の上半部内側にコンクリートを充填するとともに、該コンクリートの中心にシース管を配置し、該シース管を挿通させて前記鋼材を配設した構成としても良い（請求項５）。
【００１４】
ここで、前記既存基礎は、前記既設フーチングの下部に基礎杭を有している杭基礎となし得る（請求項６）。
【００１５】
あるいは、前記既存基礎は、前記既設フーチングの下部に基礎杭を有さない直接基礎ともなし得る（請求項７）。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による、既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法によれば、基礎杭を有した既存の杭基礎であっても、あるいは基礎杭を有さない既存の直接基礎であっても、その既設フーチングの上部に脚柱と一体化させた新フーチングを形成して、これら既設フーチングと新フーチングとの間に摩擦ダンパーを介在させるとともに、脚柱と既設フーチングとを切断分離することで、新フーチングのロッキング振動を許容しつつ、その浮き上がりを摩擦ダンパーで抑制して高耐震化を図り得る構造を、簡単に短い工期で安価に構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明にかかる既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法を用いて改修構築される杭基礎２０の全体構成を示すものである。この杭基礎２０のロッキング構造は、橋脚等の脚柱２１の下部に一体化されて新たに形成される新フーチング２２と、この新フーチング２２の下部にある既設フーチング２４と、この既設フーチング２４を支持している基礎杭２４ａと、上記既設フーチング２４の上部と新フーチング２２の下部との間に介在された複数の鋼管ダンパー（摩擦ダンパー）２５とから主に構成される。また、既設フーチング２４の上面には、各鋼管ダンパー２５の周囲を取り囲んでゴム等からなる扁平リング状の弾性体２３が設けられている。
【００１９】
鋼管ダンパー２５は、図２に拡大して示すように、有底円筒形の鋼管２６を主体として構成されている。この鋼管２６は既設フーチング２４の上部内に、上下方向に沿って摺動移動可能にほぼ埋設状態に配置されていて、その上端部は当該既設フーチング２４の上面から所定長上方に突出されている。また、前記新フーチング２２には、上記鋼管２６の上部突出端の外周を囲繞する第二の鋼管２８が固定配置され、鋼管２６と第二の鋼管２８との間には所定の間隙が形成されて両者は縁切りされているとともに、第二の鋼管２８を配置するために新フーチング２２の下部に形成される凹部２８Ａの天井部と鋼管２６の上端部との間には所定の間隙が形成されていて、鋼管２６の上端部と新フーチング２２との間には上下方向に所定量の遊びが設けられている。
【００２０】
また、上記鋼管２６の上半部内側には、コンクリート３０が充填されるとともに、当該コンクリート３０の中心部にシース管３２が配置されている。そして、このシース管３２内には鋼管２６の上下を貫通するＰＣ鋼棒３４が挿通配置され、当該ＰＣ鋼棒３４の下端は鋼管２６の下端の底板部２６ａに定着材３６を介して定着されるとともに、上端は新フーチング２２内に定着材３８を介して定着されて、鋼管ダンパー２５が構成されるようになっている。
【００２１】
即ち、この杭基礎２０の構造にあっては、フーチングを新フーチング２２と既設フーチング２４とに分割形成して、これら新フーチング２２と既設フーチング２４との間に上記鋼管ダンパー２５を介在させることによって、地震時には図１（ｂ）に示すように、新フーチング２２をロッキング部としてそのロッキング振動を許容しつつ、当該新フーチング２２の浮き上がりと水平方向への変位を各鋼管ダンパー２５で抑制するようになっている。つまり、各鋼管ダンパー２５はロングストロークシェアキーとダンパーとの２つの機能を発揮し得るようになっていて、これらの機能をもたらすための素材構成およびその構造は、ともにきわめて簡素となっている。
【００２２】
図３は、上記鋼管ダンパー２５のシェアキーとしての設計思想を示すもので、地震時において、新フーチング２２が浮上がるときにＰＣ鋼棒３４を介して鋼管２６を引上げようとする力が作用すると仮定し、地震時の左右の水平変位モーメントをＭとし、その時の新フーチング２２の浮上がり量をＤとすると、その垂直分力であるせん断力Ｓは、Ｓ＝２Ｍ／Ｄとなり、それ故Ｍ＝０．５ＳＤとなる。したがって、鋼管２６の弾性設計としては、ＭＵ＞Ｍ（ｕ：ultimate）となる鋼管を使用すればよいものとなる。
【００２３】
また、図４は、前記鋼管ダンパー２５を既設フーチング上端ピンとして半剛結とする場合の設計思想を示すもので、上端モーメント≦Ｍｕであり、既設フーチング２４の上端が半剛結となる。なおＭｕ→０の場合は完全ピンである。
【００２４】
そして、個々の鋼管２６の浮上がり量をＤとすると、最も浮上がった側から負担せん断力が低下するため、個々の鋼管２６に作用する剪断力Ｓの範囲は、Ｓ≦２Ｍｕ／Ｄ，Ｄ≦Ｄmaxとなる。
【００２５】
また、Ｓｉ＝全せん断力／ダンパー本数とすると、個々の鋼管を弾性設計とした場合には、
Ｓｉ≦Ｓ（＝２Ｍｕ／Ｄｍａｘ）
また、弾塑性設計とした場合には、
Ｓｉ≧Ｓ（＝２Ｍｕ／Ｄｍａｘ）
が成立する。
【００２６】
次に、上記鋼管ダンパー２５が発揮する摩擦ダンパーとしての機能を、図５を用いて説明する。先ず、新フーチング２２が浮上がる、鋼管２６の抜け出し時について述べる。新フーチング２２の浮き上がりの初期段階では、同図（ａ）に示すように、新フーチング２２が所定量、例えば弾性体２３の圧縮量分ｄだけ上昇するまで、鋼管２６は静止している。つまり、このときにも鋼管２６には、ＰＣ鋼棒３４を介して上昇力が伝えられるが、鋼管２６は既設フーチング２４のコンクリートとの摩擦力によって係止されているので、鋼棒３４から伝えられる上昇力が静止摩擦力を上回るまで、鋼管２６は静止したままの状態に保持されて、その上昇が規制されることになる。
【００２７】
この際、新フーチング２２の上昇に伴って、ＰＣ鋼棒３４には引っ張り力（緊張力）が働き始める一方、鋼管２６にはその反作用として圧縮力が働き始める。ここで、この圧縮力によって鋼管２６はポアソン比に基づいて径方向に膨張し、当該膨張に伴って摩擦力も増加するが、その増加はまだ僅かであり、新フーチング２２が所定量上昇した時点で、同図（ｂ）に示すように、鋼管２６も上昇し始めて既設フーチング２４から抜け出していく。
【００２８】
新フーチング２２がさらに上昇すると鋼管２６も抜け出していくが、当該鋼管２６は既設フーチング２４との摩擦力を受ける分だけ、その上昇量は新フーチング２２の上昇量よりも小さくなり、この上昇量の差分（相対変位差）に応じてＰＣ鋼棒３４と鋼管２６とにそれぞれ作用する引っ張り力と圧縮力とは増大していく。このため、同図（ｃ）に示すように、鋼管２６は特にそのコンクリート無充填の下半部の圧縮応力状態が高まって、当該部分のポアソン比による径方向への膨出が大きくなり、もって当該鋼管２６と既設フーチング２４を構成するコンクリート間の摩擦力（減衰力）が増大していくことになり、可変摩擦ダンパーとして有効に機能することとなる。
【００２９】
次に、新フーチング２２が落下する鋼管２６の押し込み時について述べる。この押込み時（下降時）には、同図（ｄ）に示すように、まず、ＰＣ鋼棒３４に働いている引っ張り力がなくなって当該ＰＣ鋼棒３４が圧縮ストラットとして機能して所定の圧縮力が作用し、逆に、鋼管２６に働いている圧縮力がなくなって所定の引っ張り力が作用するまで、当該鋼管２６は下降せずに新フーチング２２が沈む。
【００３０】
つまり、鋼管２６に作用する引っ張り力によって当該鋼管２６は縮径変形を来たし、これにより既設フーチングとの摩擦力が低下していくことになるが、当該摩擦力が鋼管２６の下方への引っ張り力を下回ると、同図（ｅ）に示すように、鋼管２６が下降し始める。即ち、鋼管２６の縮径により応力が解放され、ほぼ無応力に近くなって摩擦が減少する結果、スムーズに新フーチング２２を沈降させることができる。
【００３１】
以上のごとく、引き抜かれる時のみ鋼管２６の膨張に応じたダンパーを利かせてエネルギーロスさせることで、浮上がり量を抑え、押込み時には、既設フーチング２４と新フーチング２２との衝突を阻害させない構造となっている。そして、既設フーチング２４と新フーチング２２との衝突により、地震力は既設フーチング２４を伝って地盤側に効果的に散逸される。
【００３２】
ところで、図６〜図９は、本発明に係る既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法を工程順に示している。すなわち、既存の杭基礎をロッキング化するにあたっては、先ず、図６に示すように脚柱２１の周囲を掘削して、当該脚柱２１の下端を支持する既設フーチング２４の上面を露出させる掘削工程を行う。このとき、掘削穴４０の周囲には土留め壁４２を配置するか、あるいは法面４４に形成するようにしても良い。
【００３３】
次に、図７に示すように、ダンパー配設工程を行う。このダンパー配設工程では、露出された既設フーチング２４の上面に、この既設フーチング２４に対して上下方向に摺動可能に上記鋼管ダンパー２５等で構成される摩擦ダンパーの下側部を埋設する。すなわち、既設フーチング２４の上面にはゴム板などでなる弾性体２３を敷設する。そして、ダンパーの挿入孔４６を所定の各配設位置に削孔形成する。なお、上記弾性体２３は挿入孔４６を削孔形成した後から、当該挿入孔４６の周囲を取り囲むようにして敷設しても良い。
【００３４】
そして、図１０に示すように当該挿入孔４６の孔底４６ａには仮固定用のスペーサとしてうま金具４８を設け、このうま金具４８上に載せるように鋼管ダンパー２５を挿入して設置し、当該鋼管ダンパー２５の鋼管２６は所定長に亘り既設フーチング２４の上面から突出させておく。また、挿入孔４６は鋼管ダンパー２５の外径よりも十分に大きく形成し、当該鋼管ダンパー２５の挿入後に、その周囲の空隙内にグラウト４９を注入して鋼管ダンパー２５を埋設する。ここで、グラウト４８の注入に際しては、その硬化後に鋼管ダンパー２５の鋼管２６が上下方向に摺動可能となるようにしておく。
【００３５】
また、既設フーチング２４の鋼管ダンパー２５の埋設部の挿入孔４６周辺には、図１１に示すように、当該該周辺部のコンクリートを補強するためのアンカー筋５０を必要に応じて埋設する。なお、このアンカー筋５０の設置は鋼管ダンパー２５の長さや太さに依存する。
【００３６】
次いで、図８に示すように、新フーチング形成工程を行う。この新フーチング形成工程では、先ず、新フーチング２２の構造用鉄筋５２を配筋して、その組み立てをする。この構造用鉄筋５２は主筋５２ａと帯筋５２ｂとから主になり、主筋５２ａは脚柱２１下部の所定位置に水平方向に削孔して貫通形成した挿通孔５４を挿通させて所定本数配設し、これらの主筋５２ａに所定のピッチで掛け廻して多数の帯筋５２ｂを配設する。この際、鋼管ダンパーのＰＣ鋼棒３４は構造用鉄筋５２の内部にまで延びており、その上端部には定着材３８が取り付けられている。そして、配筋の終了後に、その周囲を取り囲むように、既設フーチング２４の外周部に沿わせて所定高さの型枠５６を設置する。爾後、型枠５６の内側にコンクリートを打設して新フーチング２２を形成する。そして、当該コンクリートが硬化したならば、型枠５６を取り外して脚柱２１の下端部に一体化された新フーチング２２を得る。
【００３７】
そして、上記型枠５６の脱型後に、既設フーチング２４と脚柱２１との接続部の切り離し工程を行う。すなわち、既設フーチング２４と新フーチング２２との間にワイヤーソーを挿通して、既設フーチング２４に繋がっている脚柱２１の根本を切断して切り離す。そして、その切断後に掘削穴４０に土砂を埋め戻して、既設フーチング２４と新フーチング２２とを埋設して、ロッキング機能の付加された杭基礎を得る。
【００３８】
従って、上述のような免震補強方法にあっては、既設フーチング２４の上側に、これには分離される一方、脚柱２１の下端部に対して一体化された新フーチング２２を形成し、爾後、既設フーチング２４と脚柱２１とを切断して切り離すことによって、新フーチング２２をロッキング部となすので、既設フーチング２４の上面を露出させるだけで、改修工事が可能となる。このため、 掘削穴 は既設フーチング２４の上面よりもやや下方まで掘削するだけで済む。よって、基礎杭２４ａの杭頭部が露出するまで深く掘削する必要がないので、掘削度量を可及的に減らすことができるだけでなく、土留めも簡易（または不要）になる。
【００３９】
また、新フーチング２２の形成が完了するまでは脚柱２１は既設フーチング２４と基礎杭２４ａとによって強固に支持されているから、アンダーピニングが不要となり、もって交通規制をすることなく耐震補強工事を行うことができる。さらに加えて、狭隘な場所でのアンダーピニング工や、コンクリート打設工事が不要となり、コストの低減や工期の短縮が可及的に図れるようになる。
【００４０】
また、当該免震補強方法を用いて既存基礎のロッキング化を行うことで、鋼管ダンパー２５を用いたロッキング基礎の利点である免震効果が得られるようになるだけでなく、履歴減衰や逸散減衰効果、さらにフーチング浮き上がり時の水平力伝達機能など、新設の場合と変わらない各種の効果を得ることが期待できる。
【００４１】
ここで、以上の説明には、改修対象として、既設フーチング２４が基礎杭２４ａを介して支持地盤に支持されている杭基礎構造に対する場合について説明したが、本願発明はこれに限定されることはなく、既設フーチング２４の下部に基礎杭が設けられていない直接基礎の場合にも、全く同様にして適用することができる。
【００４２】
図１２は、摩擦ダンパーとして用いる鋼管ダンパー２５の、他の実施の形態例を示している。この実施の形態例では、鋼管２６にはその新フーチング２２に対する突出端外周に上下複数段（本実施の形態では２段）のジベル４０が水平方向に突出され、それぞれのジベル４０が新フーチング２２に形成された穴２２Ｂ内を上下方向に若干の遊びをもって、上下動可能に配置されていて、鋼管２６上端部の外周面は新フーチング２２と縁切りされている。
【００４３】
図１３は、図１２の実施の形態例の作用を示している。この実施の形態の引き抜き時にあっては、図１３（ａ）に示すように、新フーチング２２が浮上がり始めた直後にＰＣ鋼棒２８が緊張され、これによって鋼管２６が圧縮力を受けて径方向に膨らみ、摩擦力が増大する。そして、上記遊び分ｄだけ新フーチング２２が上昇した以後は、同図（ｂ）に示すように、穴２２Ｂの下側面が鋼管２６のジベル４０に当接して、鋼管２６を一緒に持ち上げて引き抜いていく。つまり、ジベル４０が穴２２Ｂの下側面に当接した時点で、ＰＣ鋼棒３４の伸び変形は規制されて引っ張り力は増大しなくなり、もって鋼管２６の圧縮力も増大しなくなり、鋼管２６の膨れは一定に保たれてその摩擦力も一定になる。即ち、線形な減衰力が得られることになる。
【００４４】
一方、押し込み時には、図１３（ｃ），（ｄ）に示すように、新フーチング２２が下降し始めると、その直後にあっては鋼管２６は静止したまま新フーチング２２が下降する。この降下の開始と同時にＰＣ鋼棒３４の引っ張り力と鋼管３６の圧縮力とは減少してゆき、上記遊び分ｄを降下するまでの間に、それら引っ張り力と圧縮力は完全に除去されて鋼管２６の膨らみもなくなる。そして、当該遊び分ｄを降下した以後は、ジベル４０が穴２２Ｂの上側面に当接して、鋼管２６は新フーチング２２と一緒に下降され始める。
【００４５】
なお、以上の構造の他に、新フーチング２２の浮上がり始め直後にＰＣ鋼棒２８が緊張し始める構造であって、鋼管２６と既設フーチング２４との摩擦力よりも、鋼管の頭部と新フーチング２２との摩擦力の方が小さくて自由に上下に動けること、並びにシェアキーとしての機能を発現するために、鋼管頭部が回転しない構造を満足するならば、各種構造を採用することが可能である。
【００４６】
また、上記各種の鋼管ダンパーを用いた免震構造は、ロッキング振動により免震効果を期待する構造以外にも、例えば、鉄道等の高架橋の制振、橋梁の橋軸方向制振、斜張橋の桁に作用する横揺れ、ねじれの制振、免震橋の地震変位制御、アスペクト比が小さい扁平な建物の制振、カルバートの引張力低減等の、振動制御、変位制御手段として用いることができるが、この免震構造を既存基礎に導入する場合にも、本発明にかかる免震補強方法は極めて有用なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明にかかる既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法を用いて構築した杭基礎構造の全体構成および地震作用時における挙動を示す説明図である。
【図２】同ロッキング機能を有した杭基礎に採用された鋼管ダンパーの断面図である。
【図３】同鋼管ダンパーのシェアキーとしての設計思想を示す説明図である。
【図４】同鋼管ダンパーを既設フーチング上端ピンとして半剛結とする場合の設計思想を示す説明図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は同鋼管ダンパーの挙動を示す説明図である。
【図６】本発明にかかる既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法の掘削工程を説明する概略図である。
【図７】同上、ダンパー配設工程を説明する概略図である。
【図８】同上、新フーチング形成工程を説明する概略図である。
【図９】同上、既設フーチング切り離し工程と埋設工程とを説明する概略図である。
【図１０】鋼管ダンパーの既設フーチングへの埋設状態を説明する概略図である。
【図１１】鋼管ダンパー挿入孔の周辺部をアンカー筋で補強した状態を示す概略断面図である。
【図１２】鋼管ダンパーの他の実施の形態を示す断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は同他の実施の形態における鋼管ダンパーの挙動を示す説明図である。
【図１４】従来の杭頭に鋼管ダンパーを用いたロッキング基礎構造の全体構成および地震作用時における挙動を示す説明図である。
【図１５】図１４のロッキング基礎に採用された鋼管ダンパーの断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
２０ ロッキング基礎
２１ 脚柱
２２ 新フーチング
２４ 既設フーチング
２６ 鋼管
２８ 第二の鋼管
３０ コンクリート
３２ シース管
３４ ＰＣ鋼棒
３６，３８ 定着部
４０ 遊び付ジベル（定着手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既存基礎のフーチング部に摩擦ダンパーを組み込んでロッキング機能を付加することで既存基礎の高耐震化を図るようにした、既存基礎のロッキング基礎への改修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋脚基礎などにおいて、ロッキング振動を起すと免震効果があることが知られている。そして、このようなロッキング機能を有した基礎として、特開２００３−２３２０４６号公報にて開示された、本願発明者による「鋼管ダンパーを用いたロッキング基礎構造」の提案がある。
【０００３】
このロッキング基礎構造は、図１４及び図１５に示すように、脚柱１１の下部を支持するフーチング１２と、このフーチング１２の下部に設置した複数のコンクリート杭１４と、これら各コンクリート杭１４の上部と前記フーチング１２との間に介在される鋼管ダンパー１５とから主になる。
【０００４】
当該鋼管ダンパー１５は、前記杭１４の上部内に上下方向に摺動可能にほぼ埋設状態で配置されて上端部が前記フーチング１２内に突出挿入された鋼管１６と、この鋼管１６の上下を貫通して挿通配置され、上端が前記フーチング１２内に定着されるとともに下端が前記鋼管１６の下端部に定着された鋼材１８とからなる。
【０００５】
即ち、鋼管ダンパー１５はフーチング１２が上方に浮き上がると鋼材１８を介して鋼管１６が上方に向けて摺動移動して抜き出されるようになっている。そして、この際に鋼管１６に作用する摺動抵抗（摩擦力）によって、鋼材１８には緊張力が生じる一方、鋼管１６には当該緊張力に相応した圧縮力が生じ、この圧縮力によって鋼管１６が径方向外方に膨らみ、この膨らみによりコンクリート杭１４との摺動抵抗、つまり機械的摩擦力は増大していくことになり、もって摩擦ダンパー１５として有効に機能する。一方、フーチング１２が落ち込む鋼管１６の押込み時には、逆に鋼材１８に圧縮力が生じて鋼管１６には引っ張り力が生じることになり、これにより鋼管１６は縮径されて摺動抵抗（機械的摩擦力）が減少するので、フーチング１２はその着地が阻害されることがない。よって、地盤へのエネルギ逸散減衰効果を効率的に起こすことができる。また、フーチング１２の水平方向への変位は鋼管１６が受けてこれを規制する。したがって、フーチング１２をロッキング部として、各鋼管１６にロングストロークシェアキーとダンパーとの２つの機能をもたらすことができる。
【特許文献１】特開２００３−２３２０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、現存する橋脚等の基礎に対しても、そのフーチング部に上記従来例の鋼管ダンパー等の摩擦ダンパーを組み込んでロッキング基礎化させ、これにより免震させて高耐震化を図ることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、基礎杭の杭頭とフーチングとを分離して、それらの間に上記鋼管ダンパーのような摩擦ダンパーを組み込んで介在させるためには、杭頭部を切断してダンパーを配設した後に、切断した杭の解体並びに新たな杭の再構築を行う必要が生じる。そして、この様な作業を行うためには、フーチングの下面から十分な距離をもたせて深く掘削して、基礎杭の上部を露出させなければならないばかりか、基礎杭の切断時時にはフーチングからの鉛直力を支持するためのアンダーピーニングも必要になる。よって、これらの一連の作業を行うには非常に手間が掛かり、その工期も長くなって、コストの高い改修工事となってしまうという課題があった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、その目的とするところは、既存の基礎に対し、そのフーチング部に鋼管ダンパー等の摩擦ダンパーを組み込んでロッキング基礎化させるにあたって、工期の短縮化と工費の低減化とを可及的に図ることができる、既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するために、本発明にかかる既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法にあっては、脚柱の下部を支持する既存基礎にフーチングの浮き上がりを抑制する摩擦ダンパーを組み込んで、該既存基礎にロッキング機能を付加するために、該既存基礎の既設フーチング上面を露出させる掘削工程と、該露出された既設フーチングの上面に、該既設フーチングに対して上下方向に摺動可能に摩擦ダンパーの下側部を埋設するダンパー配設工程と、該既設フーチングの上部に、該既設フーチングと分離された新たなフーチングを該脚柱の下端部に一体化させて形成する新フーチング形成工程と、該脚柱の下端部の該既設フーチングとの接続部を切断して、該脚柱と該既設フーチングとを切り離す既設フーチング切り離し工程と、該既設フーチングと該新フーチングとを埋め戻す埋設工程とを備え、該摩擦ダンパーは、その上端部が前記新フーチング形成工程において、該新フーチングに定着されることを特徴とする。（請求項１）。
【００１０】
ここで、前記ダンパー配設工程において、前記既設フーチングの摩擦ダンパー埋設部の周辺に、該周辺部のコンクリートを補強するアンカー筋を設ける構成となし得る（請求項２）。
【００１１】
また、前記摩擦ダンパーは、下部が前記既設フーチングの上部内に上下方向に摺動可能にほぼ埋設状態で配置されて上端部が前記新フーチング内に突出する鋼管と、該鋼管の上下を貫いて挿通され、上端部が前記新フーチング内に定着されるとともに下端が該鋼管の下端部に定着された鋼材とからなる構成となし得る（請求項３）。
【００１２】
また、前記鋼管の上端部外周には、該鋼管を該新フーチングの浮上がり方向に対して所定の遊びを有して定着させる定着手段を設けた構成としても良い（請求項４）。
【００１３】
また、前記鋼管の上半部内側にコンクリートを充填するとともに、該コンクリートの中心にシース管を配置し、該シース管を挿通させて前記鋼材を配設した構成としても良い（請求項５）。
【００１４】
ここで、前記既存基礎は、前記既設フーチングの下部に基礎杭を有している杭基礎となし得る（請求項６）。
【００１５】
あるいは、前記既存基礎は、前記既設フーチングの下部に基礎杭を有さない直接基礎ともなし得る（請求項７）。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による、既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法によれば、基礎杭を有した既存の杭基礎であっても、あるいは基礎杭を有さない既存の直接基礎であっても、その既設フーチングの上部に脚柱と一体化させた新フーチングを形成して、これら既設フーチングと新フーチングとの間に摩擦ダンパーを介在させるとともに、脚柱と既設フーチングとを切断分離することで、新フーチングのロッキング振動を許容しつつ、その浮き上がりを摩擦ダンパーで抑制して高耐震化を図り得る構造を、簡単に短い工期で安価に構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明にかかる既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法を用いて改修構築される杭基礎２０の全体構成を示すものである。この杭基礎２０のロッキング構造は、橋脚等の脚柱２１の下部に一体化されて新たに形成される新フーチング２２と、この新フーチング２２の下部にある既設フーチング２４と、この既設フーチング２４を支持している基礎杭２４ａと、上記既設フーチング２４の上部と新フーチング２２の下部との間に介在された複数の鋼管ダンパー（摩擦ダンパー）２５とから主に構成される。また、既設フーチング２４の上面には、各鋼管ダンパー２５の周囲を取り囲んでゴム等からなる扁平リング状の弾性体２３が設けられている。
【００１９】
鋼管ダンパー２５は、図２に拡大して示すように、有底円筒形の鋼管２６を主体として構成されている。この鋼管２６は既設フーチング２４の上部内に、上下方向に沿って摺動移動可能にほぼ埋設状態に配置されていて、その上端部は当該既設フーチング２４の上面から所定長上方に突出されている。また、前記新フーチング２２には、上記鋼管２６の上部突出端の外周を囲繞する第二の鋼管２８が固定配置され、鋼管２６と第二の鋼管２８との間には所定の間隙が形成されて両者は縁切りされているとともに、第二の鋼管２８を配置するために新フーチング２２の下部に形成される凹部２８Ａの天井部と鋼管２６の上端部との間には所定の間隙が形成されていて、鋼管２６の上端部と新フーチング２２との間には上下方向に所定量の遊びが設けられている。
【００２０】
また、上記鋼管２６の上半部内側には、コンクリート３０が充填されるとともに、当該コンクリート３０の中心部にシース管３２が配置されている。そして、このシース管３２内には鋼管２６の上下を貫通するＰＣ鋼棒３４が挿通配置され、当該ＰＣ鋼棒３４の下端は鋼管２６の下端の底板部２６ａに定着材３６を介して定着されるとともに、上端は新フーチング２２内に定着材３８を介して定着されて、鋼管ダンパー２５が構成されるようになっている。
【００２１】
即ち、この杭基礎２０の構造にあっては、フーチングを新フーチング２２と既設フーチング２４とに分割形成して、これら新フーチング２２と既設フーチング２４との間に上記鋼管ダンパー２５を介在させることによって、地震時には図１（ｂ）に示すように、新フーチング２２をロッキング部としてそのロッキング振動を許容しつつ、当該新フーチング２２の浮き上がりと水平方向への変位を各鋼管ダンパー２５で抑制するようになっている。つまり、各鋼管ダンパー２５はロングストロークシェアキーとダンパーとの２つの機能を発揮し得るようになっていて、これらの機能をもたらすための素材構成およびその構造は、ともにきわめて簡素となっている。
【００２２】
図３は、上記鋼管ダンパー２５のシェアキーとしての設計思想を示すもので、地震時において、新フーチング２２が浮上がるときにＰＣ鋼棒３４を介して鋼管２６を引上げようとする力が作用すると仮定し、地震時の左右の水平変位モーメントをＭとし、その時の新フーチング２２の浮上がり量をＤとすると、その垂直分力であるせん断力Ｓは、Ｓ＝２Ｍ／Ｄとなり、それ故Ｍ＝０．５ＳＤとなる。したがって、鋼管２６の弾性設計としては、ＭＵ＞Ｍ（ｕ：ultimate）となる鋼管を使用すればよいものとなる。
【００２３】
また、図４は、前記鋼管ダンパー２５を既設フーチング上端ピンとして半剛結とする場合の設計思想を示すもので、上端モーメント≦Ｍｕであり、既設フーチング２４の上端が半剛結となる。なおＭｕ→０の場合は完全ピンである。
【００２４】
そして、個々の鋼管２６の浮上がり量をＤとすると、最も浮上がった側から負担せん断力が低下するため、個々の鋼管２６に作用する剪断力Ｓの範囲は、Ｓ≦２Ｍｕ／Ｄ，Ｄ≦Ｄmaxとなる。
【００２５】
また、Ｓｉ＝全せん断力／ダンパー本数とすると、個々の鋼管を弾性設計とした場合には、
Ｓｉ≦Ｓ（＝２Ｍｕ／Ｄｍａｘ）
また、弾塑性設計とした場合には、
Ｓｉ≧Ｓ（＝２Ｍｕ／Ｄｍａｘ）
が成立する。
【００２６】
次に、上記鋼管ダンパー２５が発揮する摩擦ダンパーとしての機能を、図５を用いて説明する。先ず、新フーチング２２が浮上がる、鋼管２６の抜け出し時について述べる。新フーチング２２の浮き上がりの初期段階では、同図（ａ）に示すように、新フーチング２２が所定量、例えば弾性体２３の圧縮量分ｄだけ上昇するまで、鋼管２６は静止している。つまり、このときにも鋼管２６には、ＰＣ鋼棒３４を介して上昇力が伝えられるが、鋼管２６は既設フーチング２４のコンクリートとの摩擦力によって係止されているので、鋼棒３４から伝えられる上昇力が静止摩擦力を上回るまで、鋼管２６は静止したままの状態に保持されて、その上昇が規制されることになる。
【００２７】
この際、新フーチング２２の上昇に伴って、ＰＣ鋼棒３４には引っ張り力（緊張力）が働き始める一方、鋼管２６にはその反作用として圧縮力が働き始める。ここで、この圧縮力によって鋼管２６はポアソン比に基づいて径方向に膨張し、当該膨張に伴って摩擦力も増加するが、その増加はまだ僅かであり、新フーチング２２が所定量上昇した時点で、同図（ｂ）に示すように、鋼管２６も上昇し始めて既設フーチング２４から抜け出していく。
【００２８】
新フーチング２２がさらに上昇すると鋼管２６も抜け出していくが、当該鋼管２６は既設フーチング２４との摩擦力を受ける分だけ、その上昇量は新フーチング２２の上昇量よりも小さくなり、この上昇量の差分（相対変位差）に応じてＰＣ鋼棒３４と鋼管２６とにそれぞれ作用する引っ張り力と圧縮力とは増大していく。このため、同図（ｃ）に示すように、鋼管２６は特にそのコンクリート無充填の下半部の圧縮応力状態が高まって、当該部分のポアソン比による径方向への膨出が大きくなり、もって当該鋼管２６と既設フーチング２４を構成するコンクリート間の摩擦力（減衰力）が増大していくことになり、可変摩擦ダンパーとして有効に機能することとなる。
【００２９】
次に、新フーチング２２が落下する鋼管２６の押し込み時について述べる。この押込み時（下降時）には、同図（ｄ）に示すように、まず、ＰＣ鋼棒３４に働いている引っ張り力がなくなって当該ＰＣ鋼棒３４が圧縮ストラットとして機能して所定の圧縮力が作用し、逆に、鋼管２６に働いている圧縮力がなくなって所定の引っ張り力が作用するまで、当該鋼管２６は下降せずに新フーチング２２が沈む。
【００３０】
つまり、鋼管２６に作用する引っ張り力によって当該鋼管２６は縮径変形を来たし、これにより既設フーチングとの摩擦力が低下していくことになるが、当該摩擦力が鋼管２６の下方への引っ張り力を下回ると、同図（ｅ）に示すように、鋼管２６が下降し始める。即ち、鋼管２６の縮径により応力が解放され、ほぼ無応力に近くなって摩擦が減少する結果、スムーズに新フーチング２２を沈降させることができる。
【００３１】
以上のごとく、引き抜かれる時のみ鋼管２６の膨張に応じたダンパーを利かせてエネルギーロスさせることで、浮上がり量を抑え、押込み時には、既設フーチング２４と新フーチング２２との衝突を阻害させない構造となっている。そして、既設フーチング２４と新フーチング２２との衝突により、地震力は既設フーチング２４を伝って地盤側に効果的に散逸される。
【００３２】
ところで、図６〜図９は、本発明に係る既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法を工程順に示している。すなわち、既存の杭基礎をロッキング化するにあたっては、先ず、図６に示すように脚柱２１の周囲を掘削して、当該脚柱２１の下端を支持する既設フーチング２４の上面を露出させる掘削工程を行う。このとき、掘削穴４０の周囲には土留め壁４２を配置するか、あるいは法面４４に形成するようにしても良い。
【００３３】
次に、図７に示すように、ダンパー配設工程を行う。このダンパー配設工程では、露出された既設フーチング２４の上面に、この既設フーチング２４に対して上下方向に摺動可能に上記鋼管ダンパー２５等で構成される摩擦ダンパーの下側部を埋設する。すなわち、既設フーチング２４の上面にはゴム板などでなる弾性体２３を敷設する。そして、ダンパーの挿入孔４６を所定の各配設位置に削孔形成する。なお、上記弾性体２３は挿入孔４６を削孔形成した後から、当該挿入孔４６の周囲を取り囲むようにして敷設しても良い。
【００３４】
そして、図１０に示すように当該挿入孔４６の孔底４６ａには仮固定用のスペーサとしてうま金具４８を設け、このうま金具４８上に載せるように鋼管ダンパー２５を挿入して設置し、当該鋼管ダンパー２５の鋼管２６は所定長に亘り既設フーチング２４の上面から突出させておく。また、挿入孔４６は鋼管ダンパー２５の外径よりも十分に大きく形成し、当該鋼管ダンパー２５の挿入後に、その周囲の空隙内にグラウト４９を注入して鋼管ダンパー２５を埋設する。ここで、グラウト４８の注入に際しては、その硬化後に鋼管ダンパー２５の鋼管２６が上下方向に摺動可能となるようにしておく。
【００３５】
また、既設フーチング２４の鋼管ダンパー２５の埋設部の挿入孔４６周辺には、図１１に示すように、当該該周辺部のコンクリートを補強するためのアンカー筋５０を必要に応じて埋設する。なお、このアンカー筋５０の設置は鋼管ダンパー２５の長さや太さに依存する。
【００３６】
次いで、図８に示すように、新フーチング形成工程を行う。この新フーチング形成工程では、先ず、新フーチング２２の構造用鉄筋５２を配筋して、その組み立てをする。この構造用鉄筋５２は主筋５２ａと帯筋５２ｂとから主になり、主筋５２ａは脚柱２１下部の所定位置に水平方向に削孔して貫通形成した挿通孔５４を挿通させて所定本数配設し、これらの主筋５２ａに所定のピッチで掛け廻して多数の帯筋５２ｂを配設する。この際、鋼管ダンパーのＰＣ鋼棒３４は構造用鉄筋５２の内部にまで延びており、その上端部には定着材３８が取り付けられている。そして、配筋の終了後に、その周囲を取り囲むように、既設フーチング２４の外周部に沿わせて所定高さの型枠５６を設置する。爾後、型枠５６の内側にコンクリートを打設して新フーチング２２を形成する。そして、当該コンクリートが硬化したならば、型枠５６を取り外して脚柱２１の下端部に一体化された新フーチング２２を得る。
【００３７】
そして、上記型枠５６の脱型後に、既設フーチング２４と脚柱２１との接続部の切り離し工程を行う。すなわち、既設フーチング２４と新フーチング２２との間にワイヤーソーを挿通して、既設フーチング２４に繋がっている脚柱２１の根本を切断して切り離す。そして、その切断後に掘削穴４０に土砂を埋め戻して、既設フーチング２４と新フーチング２２とを埋設して、ロッキング機能の付加された杭基礎を得る。
【００３８】
従って、上述のような免震補強方法にあっては、既設フーチング２４の上側に、これには分離される一方、脚柱２１の下端部に対して一体化された新フーチング２２を形成し、爾後、既設フーチング２４と脚柱２１とを切断して切り離すことによって、新フーチング２２をロッキング部となすので、既設フーチング２４の上面を露出させるだけで、改修工事が可能となる。このため、 掘削穴 は既設フーチング２４の上面よりもやや下方まで掘削するだけで済む。よって、基礎杭２４ａの杭頭部が露出するまで深く掘削する必要がないので、掘削度量を可及的に減らすことができるだけでなく、土留めも簡易（または不要）になる。
【００３９】
また、新フーチング２２の形成が完了するまでは脚柱２１は既設フーチング２４と基礎杭２４ａとによって強固に支持されているから、アンダーピニングが不要となり、もって交通規制をすることなく耐震補強工事を行うことができる。さらに加えて、狭隘な場所でのアンダーピニング工や、コンクリート打設工事が不要となり、コストの低減や工期の短縮が可及的に図れるようになる。
【００４０】
また、当該免震補強方法を用いて既存基礎のロッキング化を行うことで、鋼管ダンパー２５を用いたロッキング基礎の利点である免震効果が得られるようになるだけでなく、履歴減衰や逸散減衰効果、さらにフーチング浮き上がり時の水平力伝達機能など、新設の場合と変わらない各種の効果を得ることが期待できる。
【００４１】
ここで、以上の説明には、改修対象として、既設フーチング２４が基礎杭２４ａを介して支持地盤に支持されている杭基礎構造に対する場合について説明したが、本願発明はこれに限定されることはなく、既設フーチング２４の下部に基礎杭が設けられていない直接基礎の場合にも、全く同様にして適用することができる。
【００４２】
図１２は、摩擦ダンパーとして用いる鋼管ダンパー２５の、他の実施の形態例を示している。この実施の形態例では、鋼管２６にはその新フーチング２２に対する突出端外周に上下複数段（本実施の形態では２段）のジベル４０が水平方向に突出され、それぞれのジベル４０が新フーチング２２に形成された穴２２Ｂ内を上下方向に若干の遊びをもって、上下動可能に配置されていて、鋼管２６上端部の外周面は新フーチング２２と縁切りされている。
【００４３】
図１３は、図１２の実施の形態例の作用を示している。この実施の形態の引き抜き時にあっては、図１３（ａ）に示すように、新フーチング２２が浮上がり始めた直後にＰＣ鋼棒２８が緊張され、これによって鋼管２６が圧縮力を受けて径方向に膨らみ、摩擦力が増大する。そして、上記遊び分ｄだけ新フーチング２２が上昇した以後は、同図（ｂ）に示すように、穴２２Ｂの下側面が鋼管２６のジベル４０に当接して、鋼管２６を一緒に持ち上げて引き抜いていく。つまり、ジベル４０が穴２２Ｂの下側面に当接した時点で、ＰＣ鋼棒３４の伸び変形は規制されて引っ張り力は増大しなくなり、もって鋼管２６の圧縮力も増大しなくなり、鋼管２６の膨れは一定に保たれてその摩擦力も一定になる。即ち、線形な減衰力が得られることになる。
【００４４】
一方、押し込み時には、図１３（ｃ），（ｄ）に示すように、新フーチング２２が下降し始めると、その直後にあっては鋼管２６は静止したまま新フーチング２２が下降する。この降下の開始と同時にＰＣ鋼棒３４の引っ張り力と鋼管３６の圧縮力とは減少してゆき、上記遊び分ｄを降下するまでの間に、それら引っ張り力と圧縮力は完全に除去されて鋼管２６の膨らみもなくなる。そして、当該遊び分ｄを降下した以後は、ジベル４０が穴２２Ｂの上側面に当接して、鋼管２６は新フーチング２２と一緒に下降され始める。
【００４５】
なお、以上の構造の他に、新フーチング２２の浮上がり始め直後にＰＣ鋼棒２８が緊張し始める構造であって、鋼管２６と既設フーチング２４との摩擦力よりも、鋼管の頭部と新フーチング２２との摩擦力の方が小さくて自由に上下に動けること、並びにシェアキーとしての機能を発現するために、鋼管頭部が回転しない構造を満足するならば、各種構造を採用することが可能である。
【００４６】
また、上記各種の鋼管ダンパーを用いた免震構造は、ロッキング振動により免震効果を期待する構造以外にも、例えば、鉄道等の高架橋の制振、橋梁の橋軸方向制振、斜張橋の桁に作用する横揺れ、ねじれの制振、免震橋の地震変位制御、アスペクト比が小さい扁平な建物の制振、カルバートの引張力低減等の、振動制御、変位制御手段として用いることができるが、この免震構造を既存基礎に導入する場合にも、本発明にかかる免震補強方法は極めて有用なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】（ａ），（ｂ）は本発明にかかる既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法を用いて構築した杭基礎構造の全体構成および地震作用時における挙動を示す説明図である。
【図２】同ロッキング機能を有した杭基礎に採用された鋼管ダンパーの断面図である。
【図３】同鋼管ダンパーのシェアキーとしての設計思想を示す説明図である。
【図４】同鋼管ダンパーを既設フーチング上端ピンとして半剛結とする場合の設計思想を示す説明図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は同鋼管ダンパーの挙動を示す説明図である。
【図６】本発明にかかる既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法の掘削工程を説明する概略図である。
【図７】同上、ダンパー配設工程を説明する概略図である。
【図８】同上、新フーチング形成工程を説明する概略図である。
【図９】同上、既設フーチング切り離し工程と埋設工程とを説明する概略図である。
【図１０】鋼管ダンパーの既設フーチングへの埋設状態を説明する概略図である。
【図１１】鋼管ダンパー挿入孔の周辺部をアンカー筋で補強した状態を示す概略断面図である。
【図１２】鋼管ダンパーの他の実施の形態を示す断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は同他の実施の形態における鋼管ダンパーの挙動を示す説明図である。
【図１４】従来の杭頭に鋼管ダンパーを用いたロッキング基礎構造の全体構成および地震作用時における挙動を示す説明図である。
【図１５】図１４のロッキング基礎に採用された鋼管ダンパーの断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
２０ ロッキング基礎
２１ 脚柱
２２ 新フーチング
２４ 既設フーチング
２６ 鋼管
２８ 第二の鋼管
３０ コンクリート
３２ シース管
３４ ＰＣ鋼棒
３６，３８ 定着部
４０ 遊び付ジベル（定着手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脚柱の下部を支持する既存基礎にフーチングの浮き上がりを抑制する摩擦ダンパーを組み込んで、該既存基礎にロッキング機能を付加して補強する免震補強方法であって、
該既存基礎の既設フーチング上面を露出させる掘削工程と、
該露出された既設フーチングの上面に、該既設フーチングに対して上下方向に摺動可能に摩擦ダンパーの下側部を埋設するダンパー配設工程と、
該既設フーチングの上部に、該既設フーチングと分離された新たなフーチングを該脚柱の下端部に一体化させて形成する新フーチング形成工程と、
該脚柱の下端部の該既設フーチングとの接続部を切断して、該脚柱と該既設フーチングとを切り離す既設フーチング切り離し工程と、
該既設フーチングと該新フーチングとを埋め戻す埋設工程と、
を備え、
該摩擦ダンパーは、その上端部が前記新フーチング形成工程において、該新フーチングに定着されることを特徴とする既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法。
【請求項２】
前記ダンパー配設工程において、前記既設フーチングの摩擦ダンパー埋設部の周辺に、該周辺部のコンクリートを補強するアンカー筋を設けたことを特徴とする請求項１に記載の既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法。
【請求項３】
前記摩擦ダンパーが、
下部が前記既設フーチングの上部内に上下方向に摺動可能にほぼ埋設状態で配置されて上端部が前記新フーチング内に突出する鋼管と、
該鋼管の上下を貫いて挿通され、上端部が前記新フーチング内に定着されるとともに下端が該鋼管の下端部に定着された鋼材とからなる、
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法。
【請求項４】
前記鋼管の上端部外周に、該鋼管を該新フーチングの浮上がり方向に対して所定の遊びを有して定着させる定着手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法。
【請求項５】
前記鋼管の上半部内側にコンクリートを充填するとともに、該コンクリートの中心にシース管を配置し、該シース管を挿通させて前記鋼材を配設したことを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法。
【請求項６】
前記既存基礎が、前記既設フーチングの下部に基礎杭を有している杭基礎であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法。
【請求項７】
前記既存基礎が、前記既設フーチングの下部に基礎杭を有さない直接基礎であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法。
【請求項１】
脚柱の下部を支持する既存基礎にフーチングの浮き上がりを抑制する摩擦ダンパーを組み込んで、該既存基礎にロッキング機能を付加して補強する免震補強方法であって、
該既存基礎の既設フーチング上面を露出させる掘削工程と、
該露出された既設フーチングの上面に、該既設フーチングに対して上下方向に摺動可能に摩擦ダンパーの下側部を埋設するダンパー配設工程と、
該既設フーチングの上部に、該既設フーチングと分離された新たなフーチングを該脚柱の下端部に一体化させて形成する新フーチング形成工程と、
該脚柱の下端部の該既設フーチングとの接続部を切断して、該脚柱と該既設フーチングとを切り離す既設フーチング切り離し工程と、
該既設フーチングと該新フーチングとを埋め戻す埋設工程と、
を備え、
該摩擦ダンパーは、その上端部が前記新フーチング形成工程において、該新フーチングに定着されることを特徴とする既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法。
【請求項２】
前記ダンパー配設工程において、前記既設フーチングの摩擦ダンパー埋設部の周辺に、該周辺部のコンクリートを補強するアンカー筋を設けたことを特徴とする請求項１に記載の既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法。
【請求項３】
前記摩擦ダンパーが、
下部が前記既設フーチングの上部内に上下方向に摺動可能にほぼ埋設状態で配置されて上端部が前記新フーチング内に突出する鋼管と、
該鋼管の上下を貫いて挿通され、上端部が前記新フーチング内に定着されるとともに下端が該鋼管の下端部に定着された鋼材とからなる、
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法。
【請求項４】
前記鋼管の上端部外周に、該鋼管を該新フーチングの浮上がり方向に対して所定の遊びを有して定着させる定着手段を設けたことを特徴とする請求項３に記載の既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法。
【請求項５】
前記鋼管の上半部内側にコンクリートを充填するとともに、該コンクリートの中心にシース管を配置し、該シース管を挿通させて前記鋼材を配設したことを特徴とする請求項３または４のいずれかに記載の既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法。
【請求項６】
前記既存基礎が、前記既設フーチングの下部に基礎杭を有している杭基礎であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法。
【請求項７】
前記既存基礎が、前記既設フーチングの下部に基礎杭を有さない直接基礎であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の既存基礎にロッキング機能を付加する免震補強方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−２３５４（Ｐ２００６−２３５４Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１７６９５５（Ｐ２００４−１７６９５５）
【出願日】平成１６年６月１５日（２００４．６．１５）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１５日（２００４．６．１５）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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