JP6210760B2 - 基礎構造及び基礎構造の設計方法 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1に示すように、構造物10は、液状化する可能性のある軟弱な軟弱地盤20の上に構築されている。軟弱地盤20は、表層(地表面付近)22と、上層部分を構成する軟弱層24と、下層部分を構成する軟弱層24よりも剛性が高い過圧密層26と、の三層構造となっている。また、軟弱地盤20の下には支持層(非液状化層)28が存在している(図2(A)も参照)。なお、本地盤構成は一例であって、これに限定されるものではない。例えば、表層22が明確には存在しない地盤構成であってもよい。
本発明の一実施形態に係る基礎構造100は、軟弱地盤20に設けられた基礎部の一例としての免震ピット110と、免震ピット110に設置され構造物10を支持する免震装置200と、軟弱地盤20に造成され軟弱地盤20よりも剛性が高い平面格子状の地盤改良体150(図2も参照)と、支持層28に根入れされた杭120(図2も参照)と、を含んで構成されている。
図1と図2とに示すように、平面格子状の地盤改良体150は、複数の縦壁152によって平面格子状に構成されている。地盤改良体150は、軟弱地盤20の下層部分を構成する過圧密層26に到達するように形成されている。また、地盤改良体150は、軟弱地盤20よりも剛性が高い材料で構成されている。更に、本実施形態では、地盤改良体150は軟弱地盤20よりも固い支持層28の剛性よりも高い材料で構成されている。本実施形態では、地盤改良体150はセメントを主成分とする地盤改良材で構成されている。
図1と図2とに示すように、杭120は、地盤改良体150の各格子目154部分に設けられ、下端部122は支持層28に根入れされている。なお、本実施形態では、このように、杭120の下端部122は支持層28に根入れされているが、根入れされていなくてもよい。
図1に示すように、免震ピット110は、鉄筋コンクリート製とされ、平面格子状の地盤改良体150及び杭120の上に設けられている。すなわち、免震ピット110は、地盤改良体150及び杭120によって支持されている。
図1に示すように、免震装置200は、アイソレーターの一例としての積層ゴム210(図3(A))とエネルギー吸収装置の一例としてのダンパー220(図3(B))とを含んで構成されている。免震装置200(積層ゴム210及びダンパー220)は、免震ピット110の底部112と構造物10とに連結されている。また、積層ゴム210は、杭120の直上に設置されている。そして、この免震装置200(積層ゴム210及びダンパー220)の上に構造物10が構築されている。
図1に示すように、構造物10は、柱12と梁14とを有するラーメン構造となっている。そして、免震装置200を構成する積層ゴム210は、柱12の直下に位置するように免震ピット110の底部112に設置されている。
つぎに本実施形態の作用及び効果について説明する。
まず、本発明が適用されていない比較例について説明する。
図4(A)の比較例の基礎構造500及び図4(B)の本実施形態の基礎構造100(図1も参照)は、免震装置200によって構造物10の一次周期を長周期にすることで、地震時に構造物10が受ける影響(損傷)が低減される。
つぎに、基礎構造100の設計方法の一例を説明する。
つぎに、軟弱地盤20に剛性の高い地盤改良体150を造成(形成)することで、免震ピット110に入力される地震動の短周期成分が低減し、この結果、免震装置200を構成するダンパー220の非線形性によって励起される短周期の卓越成分による構造物10の二次振動モードの振動が低減することを検証した検証データについて説明する。
本実施形態の基礎構造100においては、図6(A)に示すように、免震ピット110の底部(基礎スラブ)112(Raft)上の水平加速度は約100galであるが、図6(B)に示すように表層22(GL−1.5m)の水平加速度は約175galである。このように、免震ピット110の底部112の水平加速度は、表層22の水平加速度の約60%程度に低減されており、地盤改良体150の埋設効果による入力損失が明確にみられる。
図8(B)は、構造物10の1階の水平加速度のフーリエスペクトル(図4(A)の加速度C1と図4(B)の加速度C2)と、免震ピット110の底部(基礎スラブ)112上の水平加速度のフーリエスペクトル(図4(A)の加速度B1と図4(B)の加速度B2)と、の比を、実測値を元に模式的に図示している。これは図4(A)の比較例の加速度B1及び加速度C1と、図4(B)の本実施形態の加速度B2と加速度C2との比に相当する。
前述したように、図8(C)に模式的に図示しているように、本実施形態の基礎構造100(図4(B))は、比較例の基礎構造500(図4(A))と比較し、入力損失により1s以下(1Hz以上)の短周期成分が大幅に低減されている。
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。
20 軟弱地盤
22 表層
24 軟弱層
26 過圧密層
28 支持層
100 基礎構造
110 免震ピット(基礎部の一例)
150 地盤改良体
200 免震装置
210 積層ゴム(アイソレーターの一例)
220 ダンパー(履歴ダンパーの一例)
Claims (5)
- 軟弱地盤に設けられた基礎部と、
前記基礎部に設置され、構造物を支持する免震装置と、
前記軟弱地盤に形成され、前記軟弱地盤よりも剛性が高く、前記軟弱地盤よりも下層にある該軟弱地盤よりも固い支持層に到達していない地盤改良体と、
を備える基礎構造。 - 前記地盤改良体は、前記軟弱地盤の下層部分を構成する過圧密層に到達するように形成されている、
請求項1に記載の基礎構造。 - 前記地盤改良体は、前記支持層よりも剛性が高い、
請求項1又は請求項2に記載の基礎構造。 - 前記地盤改良体は、平面視にて格子状に構成されている、
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の基礎構造。 - 軟弱地盤に設けられた基礎部と、
前記基礎部に設置され、構造物を支持する免震装置と、
前記軟弱地盤に形成され、前記軟弱地盤よりも剛性が高く、前記軟弱地盤よりも下層にある該軟弱地盤よりも固い支持層に到達していない地盤改良体と、
を備える基礎構造に適用され、
前記免震装置の非線形性によって励起される地震動の短周期の卓越成分を計算する第一工程と、
前記第一工程で求められた短周期の卓越成分による前記構造物の二次周期の応答を小さくするように、前記地盤改良体の構造を、該地盤改良体による前記軟弱地盤の改良率を計算した計算結果に基づき、前記軟弱地盤のせん断剛性と等価な地盤を設定し、前記地盤の地表面の加速度応答を評価して決定する第二工程と、
を備える基礎構造の設計方法。
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