JP2009007746A - 杭頭部の接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】施工性が良く、工費の縮減が図れる杭頭部の接合構造を提供する。
【解決手段】既製コンクリート杭１１の杭頭部１１ａと既製コンクリート杭１１により支持される基礎３１との間に接合部２１が介装された杭頭部の接合構造において、既製コンクリート杭１１が、中空形状の鋼管コンクリート杭で構成され、鋼管コンクリート杭の中空部１４に、接合部２１が一端を基礎３１側に突出するように配置され、既製コンクリート杭１１と基礎３１とが連接するように配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、杭頭部の接合構造に関するものである。

地震などによる大きな水平力が杭基礎に作用すると、杭頭部に生じる過大な応力によって杭頭部が破壊されることがある。このため、杭頭部をピン接合または半剛、半固定接合として、杭頭部に生じる応力を緩和する杭頭部の接合構造が提案されている。
また、近年は高支持力既製コンクリート杭が多く提案され、小さい杭径で高い支持力が得られるようになってきており、従来と比較して杭の使用本数も少なくて済むようになってきている。
一方、杭の本数が少なく、杭径が小さいと、同じ地震力を受けた場合に杭頭曲げモーメントが大きくなるという問題があった。

その問題を解消するために、フーチングと鋼管杭とを接続部鋼管を介して接合し、接続部鋼管の上端側および下端側をそれぞれ所定長さだけ挿入し、フーチングと鋼管杭との間に隙間を設けた状態で両者を接続したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、基礎と杭頭部との間に接合部を設け、基礎と杭頭部とは離隔して配置し、接合部は鋼管と、鋼管内に中詰めされたコンクリート部と、鋼管の外方周囲でかつ基礎と杭頭部との間に形成され、杭頭部より平面視で小さい形状の鋼管外部側支持部とを有したものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００２−５４１５８号公報 特開２００４−２６３４９７号公報

ところで、上述の特許文献１および特許文献２のような杭頭部の接合構造では、基礎と杭との間に隙間が形成され、その隙間に鋼管（接続部鋼管、接合部）が配置されており、この鋼管が軸力、曲げおよびせん断力の全ての力を負担することになる。したがって、鋼管の強度を確保するために鋼材量を多く使用しなければならないため、鋼管の重量が非常に重くなるとともに、費用がかかるという問題があった。また鋼管の設置位置決めには専用治具を使用して設置しなければならないため施工に手間がかかるという問題があった。

そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、施工性が良く、工費の縮減が図れる杭頭部の接合構造を提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、既製コンクリート杭の杭頭部と前記既製コンクリート杭により支持される基礎との間に接合部が介装された杭頭部の接合構造において、前記既製コンクリート杭が、中空形状の鋼管コンクリート杭で構成され、該鋼管コンクリート杭の中空部に、前記接合部が一端を前記基礎側に突出するように配置され、前記既製コンクリート杭と前記基礎とが連接するように配置されていることを特徴としている。

このように構成することで、既製コンクリート杭と基礎との間に隙間を設けずに配置構成されるため、軸力は基礎から既製コンクリート杭へ直接伝達される。また、既製コンクリート杭と基礎との間には定着筋などが設けられていないため、曲げモーメントは基礎から接合部を介して既製コンクリート杭へと伝達される。したがって、接合部は必要な曲げ耐力のみを有していればよいため、接合部の強度を低減することができる。結果として、接合部の重量を軽減することができるため、施工性の向上を図ることができるとともに、工費の縮減を図ることができる。
また、既製コンクリート杭と基礎とを接合部を介して接合することにより杭頭接合部の剛性が低下して半剛接合状態となり、杭頭部に作用する曲げモーメントが低減される。その結果、大地震に対しても杭頭部が損傷することがない。さらに、杭頭部の応力の低減に伴い、杭体断面および基礎躯体断面が縮減され、掘削搬出土砂量も減少し、建設コストの削減および工期の短縮を図ることができる。

請求項２に記載した発明は、前記接合部が、前記中空部を閉塞する鉄筋コンクリート柱で構成され、該鉄筋コンクリート柱のアンカー筋が、当該鉄筋コンクリート柱のコンクリートから延出して前記基礎内に埋設されるとともに、前記既製コンクリート杭の上端部が前記基礎内に挿入されていることを特徴としている。

このように構成することで、接合部を一般的な鉄筋コンクリート柱で実現できるため、施工性の向上を図ることができる。また、基礎と既製コンクリート杭との間を接合部である鉄筋コンクリート柱のアンカー筋で確実に接合することができる。

請求項３に記載した発明は、前記接合部が、コンクリート充填鋼管柱で構成され、前記中空部を閉塞するコンクリートに前記接合部が配置され、前記コンクリート充填鋼管柱の上端部が前記基礎内に埋設されるとともに、前記既製コンクリート杭の上端面と前記基礎の下端面とが当接するように配置されていることを特徴としている。

このように構成することで、接合部を一般的なコンクリート充填鋼管柱（ＣＦＴ鋼管）で実現できるため、施工性の向上を図ることができる。また、基礎と既製コンクリート杭との間を接合部であるＣＦＴ鋼管を介して確実に接合することができる。

請求項４に記載した発明は、前記接合部が、コンクリート充填鋼管柱で構成され、前記中空部を閉塞するコンクリートに前記接合部が配置され、前記コンクリート充填鋼管柱の上端部が前記基礎内に埋設されるとともに、前記既製コンクリート杭の上端部が前記基礎内に挿入されていることを特徴としている。

このように構成することで、接合部を一般的なコンクリート充填鋼管柱（ＣＦＴ鋼管）で実現できるため、施工性の向上を図ることができる。また、基礎と既製コンクリート杭との間を接合部であるＣＦＴ鋼管を介して確実に接合することができる。

請求項５に記載した発明は、前記鋼管コンクリート杭の上端面に端板が設けられ、該端板と前記中空部の内周面との間にリブが取り付けられていることを特徴としている。

このように構成することで、構造体に引き抜き力が働いたときに、リブによりその引き抜き力に抵抗することができる。

請求項６に記載した発明は、前記鋼管コンクリート杭の上端面に端板が設けられ、該端板における前記鋼管コンクリート杭側には、該鋼管コンクリート杭の在軸方向に沿うように定着筋が取り付けられていることを特徴としている。

このように構成することで、構造体に引き抜き力が働いたときに、定着筋によりその引き抜き力に抵抗することができる。

請求項７に記載した発明は、前記基礎と前記接合部との接続面に緩衝材が設けられていることを特徴としている。

このように構成することで、構造体に軸力が働いたときに、既製コンクリート杭のみに軸力を伝達させることができる。したがって、接合部の強度を軽減することができる。

本発明によれば、既製コンクリート杭と基礎との間に隙間を設けずに配置構成されるため、軸力は基礎から既製コンクリート杭へ直接伝達される。また、既製コンクリート杭と基礎との間には定着筋などが設けられていないため、曲げモーメントは基礎から接合部を介して既製コンクリート杭へと伝達される。したがって、接合部は必要な曲げ耐力のみを有していればよいため、接合部の強度を低減することができる効果がある。結果として、接合部の重量を軽減することができるため、施工性の向上を図ることができるとともに、工費の縮減を図ることができる効果がある。

（第一実施形態）
次に、本発明の第一実施形態を図１，図２に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。また、図が煩雑となるため、基礎の配筋は図示していない。
以後の実施形態において対象とする杭は、ＳＣ杭（外殻鋼管付遠心力コンクリート杭）などの既製コンクリート杭である。

図１，図２に示すように、既製コンクリート杭１１はその外周部を構成する平面視円形の鋼管１２と、鋼管１２の内周側に設けられたコンクリート部１３と、コンクリート部１３の内側に形成された中空部１４と、コンクリート部１３の上端面（杭頭部１１ａ上）を覆うように配置された平面視リング状の端板１５と、を有している。また、端板１５における既製コンクリート杭１１側には、垂直方向（杭の材軸方向）に定着筋１８が溶接接合されている。なお、鋼管１２は平面視角形であってもよい。また、鋼管１２と端板１５とは溶接接合されている。

既製コンクリート杭１１の中空部１４には、鉄筋コンクリート柱２１が設けられている。鉄筋コンクリート柱２１は、杭頭部１１ａ近傍の中空部１４に充填されているコンクリート２２と、コンクリート２２内で水平方向に配筋されたフープ筋２３と、垂直方向（杭の在軸方向）に配筋されたアンカー筋２４とを有している。コンクリート２２は、コンクリート部１３の上端面と略面一になるように設けられている。また、アンカー筋２４はコンクリート２２から突出するように配筋されており、基礎３１に埋設されるように構成されている。

アンカー筋２４は、地震時の軸力変動によって生じる引き抜き力に抵抗する。なお、コンクリート２２との付着を阻害しない量のアンカー筋２４が配設されている。

既製コンクリート杭１１の上端部は、基礎３１内に所定量挿入されている。また、既製コンクリート杭１１の鋼管１２の外周面１６と基礎３１との接触面には、杭頭回転を容易にするとともに基礎３１の損傷を防止するため、軟質ウレタンや発泡スチレンなどからなる保護部材３３が介装されている。

本実施形態によれば、既製コンクリート杭１１の杭頭部１１ａと既製コンクリート杭１１により支持される基礎３１との間に接合部である鉄筋コンクリート柱２１が介装された杭頭部の接合構造において、既製コンクリート杭１１が、中空部１４を有する鋼管コンクリート杭で構成され、既製コンクリート杭１１の中空部１４に、鉄筋コンクリート柱２１が配置され、既製コンクリート杭１１の上端部を基礎３１に挿入するように配置した。

このように構成したため、既製コンクリート杭１１と基礎３１との間に隙間を設けずに配置構成され、軸力は基礎３１から既製コンクリート杭１１へ直接伝達される。また、既製コンクリート杭１１と基礎３１との間には定着筋などが設けられていないため、曲げモーメントは基礎３１から接合部である鉄筋コンクリート柱２１を介して既製コンクリート杭１１へと伝達される。したがって、接合部である鉄筋コンクリート柱２１は必要な曲げ耐力のみを有していればよいため、鉄筋コンクリート柱２１の強度を低減することができる。結果として、鉄筋コンクリート柱２１の重量を軽減することができるため、施工性の向上を図ることができるとともに、工費の縮減を図ることができる。

また、既製コンクリート杭１１と基礎３１とを接合部である鉄筋コンクリート柱２１を介して接合することにより杭頭接合部の剛性が低下して半剛接合状態となり、杭頭部１１ａに作用する曲げモーメントが低減される。その結果、大地震に対しても杭頭部１１ａが損傷することがない。さらに、杭頭部１１ａの応力の低減に伴い、杭体断面および基礎躯体断面が縮減され、掘削搬出土砂量も減少し、建設コストの削減および工期の短縮を図ることができる。

また、接合部を中空部１４を閉塞する鉄筋コンクリート柱２１で構成し、鉄筋コンクリート柱２１のアンカー筋２４を鉄筋コンクリート柱２１から延出し、基礎３１内に埋設した。
このように構成したため、接合部を一般的な鉄筋コンクリート柱２１で実現でき、施工性の向上を図ることができる。また、基礎３１と既製コンクリート杭１１との間を接合部である鉄筋コンクリート柱２１のアンカー筋２４で確実に接合することができる。

さらに、既製コンクリート杭１１の上端面（杭頭部１１ａ上）に端板１５を設け、端板１５における既製コンクリート杭１１側には、既製コンクリート杭１１の在軸方向に沿うよう（垂直方向）に定着筋１８を取り付けた。
このように構成したため、構造体に引き抜き力が働いたときに、定着筋１８によりその引き抜き力に抵抗することができる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態を図３，図４に基づいて説明する。なお、本実施形態では第一実施形態と接合部の構成が異なるのみで、他の構成については略同等であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図３，図４に示すように、既製コンクリート杭１１は鋼管１２と、コンクリート部１３と、中空部１４と、端板１５と、を有している。また、端板１５における既製コンクリート杭１１側には、定着筋１８が溶接接合されている。

既製コンクリート杭１１の中空部１４における杭頭部１１ａ近傍には、コンクリート４１が充填されている。コンクリート４１は、コンクリート部１３の上端面と略面一になるように設けられている。また、コンクリート４１にはＣＦＴ鋼管４３がその一端を埋設するように設けられている。ＣＦＴ鋼管４３の他端はコンクリート４１から突出するように配置されており、基礎３１に埋設されるように構成されている。なお、ＣＦＴ鋼管４３の外周面には、コンクリート４１および基礎３１との密着性を向上させるために、適宜ずれ防止鉄筋４４が周方向に沿うように溶接接合にて取り付けられている。ＣＦＴ鋼管４３は、地震時の軸力変動によって生じる引き抜き力に抵抗する。

既製コンクリート杭１１の上端部は、基礎３１内に所定量挿入されている。また、既製コンクリート杭１１の鋼管１２の外周面１６と基礎３１との接触面には、杭頭回転を容易にするとともに基礎３１の損傷を防止するため、軟質ウレタンや発泡スチレンなどからなる保護部材３３が介装されている。

本実施形態によれば、既製コンクリート杭１１と基礎３１との接合部を、第一実施形態における鉄筋コンクリート柱ではなく、ＣＦＴ鋼管４３で構成するようにした。また、中空部１４を閉塞するコンクリート４１にＣＦＴ鋼管４３を配置して、基礎３１と既製コンクリート杭１１とをＣＦＴ鋼管４３を介して連結するようにした。
このように構成しても、第一実施形態と略同等の作用効果を発揮することができる。

（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態を図５，図６に基づいて説明する。なお、本実施形態では第二実施形態と既製コンクリート杭と基礎との接合方法が異なるのみで、他の構成については略同等であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図５，図６に示すように、既製コンクリート杭１１は鋼管１２と、コンクリート部１３と、中空部１４と、端板１５と、を有している。また、端板１５は中空部１４上にも所定距離だけ張り出され、張り出し部１５ａが形成されている。端板１５の張り出し部１５ａと中空部１４の内周面１４ａとの間にリブ１９が取り付けられている。なお、張り出し部１５ａとリブ１９とは溶接接合されている。

既製コンクリート杭１１の中空部１４における杭頭部１１ａ近傍には、コンクリート４１が充填されている。コンクリート４１は、コンクリート部１３の上端面と略面一になるように設けられている。また、コンクリート４１にはＣＦＴ鋼管４３がその一端を埋設するように設けられている。ＣＦＴ鋼管４３の他端はコンクリート４１から突出するように配置されており、基礎３１に埋設されるように構成されている。なお、ＣＦＴ鋼管４３の外周面には、ずれ防止鉄筋４４が取り付けられている。

また、既製コンクリート杭１１の上端面１１ｂと基礎３１の下端面３１ａとは、当接するように配置されている。

本実施形態によれば、既製コンクリート杭１１と基礎３１との接合部を、第二実施形態と同様に、ＣＦＴ鋼管４３で構成するようにした。また、中空部１４を閉塞するコンクリート４１にＣＦＴ鋼管４３を配置して、基礎３１と既製コンクリート杭１１とをＣＦＴ鋼管４３を介して連結するようにした。また、既製コンクリート柱１１と基礎３１とが当接するように配置した。さらに、第一実施形態および第二実施形態で用いた定着筋１８に代えて、リブ１９を設けた。
このように構成しても、第一実施形態および第二実施形態と略同等の作用効果を発揮することができる。

（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態を図７に基づいて説明する。なお、本実施形態では第一実施形態に緩衝材を追加したことが異なるのみで、他の構成については略同等であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図７に示すように、既製コンクリート杭１１の中空部１４には、鉄筋コンクリート柱２１が設けられている。鉄筋コンクリート柱２１は、コンクリート２２と、フープ筋２３と、アンカー筋２４とを有している。コンクリート２２は、コンクリート部１３の上端面と略面一になるように設けられている。また、アンカー筋２４はコンクリート２２から突出するように配筋されており、基礎３１に埋設されるように構成されている。ここで、コンクリート２２の上面２２ａを覆うように緩衝材５１が設けられている。緩衝材５１は、例えばスタイロフォームなどのクッション材で構成されている。

本実施形態によれば、基礎３１と接合部である鉄筋コンクリート柱２１との接続面であるコンクリート２２の上面２２ａに緩衝材５１を設けた。
このように構成したため、第一実施形態の作用効果に加えて、構造体に軸力が働いたときに、既製コンクリート杭１１のみに軸力を確実に伝達させることができる。したがって、接合部である鉄筋コンクリート柱２１の強度を軽減することができる。

（第五実施形態）
次に、本発明の第五実施形態を図８に基づいて説明する。なお、本実施形態では第二実施形態に緩衝材を追加したことが異なるのみで、他の構成については略同等であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図８に示すように、既製コンクリート杭１１の中空部１４における杭頭部１１ａ近傍には、コンクリート４１が充填されている。コンクリート４１は、コンクリート部１３の上端面と略面一になるように設けられている。また、コンクリート４１にはＣＦＴ鋼管４３がその一端を埋設するように設けられている。ＣＦＴ鋼管４３の他端はコンクリート４１から突出するように配置されており、基礎３１に埋設されるように構成されている。なお、ＣＦＴ鋼管４３の外周面には、ずれ防止鉄筋４４が取り付けられている。ここで、ＣＦＴ鋼管４３の他端の上面４３ａおよび基礎３１内に位置しているずれ防止鉄筋４４の上面４４ａを覆うように緩衝材５２が設けられている。緩衝材５２は、例えばスタイロフォームなどのクッション材で構成されている。

本実施形態によれば、基礎３１と接合部であるＣＦＴ鋼管４３との接続面であるＣＦＴ鋼管４３の上面４３ａおよびずれ防止鉄筋４４の上面４４ａに緩衝材５２を設けた。
このように構成したため、第二実施形態の作用効果に加えて、構造体に軸力が働いたときに、既製コンクリート杭１１のみに軸力を確実に伝達させることができる。したがって、接合部であるＣＦＴ鋼管４３の強度を軽減することができる。

（第六実施形態）
次に、本発明の第六実施形態を図９に基づいて説明する。なお、本実施形態では第三実施形態に緩衝材を追加したことが異なるのみで、他の構成については略同等であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図９に示すように、既製コンクリート杭１１の中空部１４における杭頭部１１ａ近傍には、コンクリート４１が充填されている。コンクリート４１は、コンクリート部１３の上端面と略面一になるように設けられている。また、コンクリート４１にはＣＦＴ鋼管４３がその一端を埋設するように設けられている。ＣＦＴ鋼管４３の他端はコンクリート４１から突出するように配置されており、基礎３１に埋設されるように構成されている。なお、ＣＦＴ鋼管４３の外周面には、ずれ防止鉄筋４４が取り付けられている。ここで、ＣＦＴ鋼管４３の他端の上面４３ａと、基礎３１内に位置しているずれ防止鉄筋４４の上面４４ａと、を覆うように緩衝材５２が設けられている。緩衝材５２は、例えばスタイロフォームなどのクッション材で構成されている。

本実施形態によれば、基礎３１と接合部であるＣＦＴ鋼管４３との接続面であるＣＦＴ鋼管４３の上面４３ａおよびずれ防止鉄筋４４の上面４４ａに緩衝材５２を設けた。
このように構成したため、第三実施形態の作用効果に加えて、構造体に軸力が働いたときに、既製コンクリート杭１１のみに軸力を確実に伝達させることができる。したがって、接合部であるＣＦＴ鋼管４３の強度を軽減することができる。

尚、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。

例えば、本実施形態においては、接合部を鉄筋コンクリート柱とした場合に、既製コンクリート杭に定着筋を配置した場合の説明をしたが、リブを設けてもよい。
また、本実施形態においては、接合部をＣＦＴ鋼管とし、既製コンクリート杭を基礎内に挿入した場合に、既製コンクリート杭に定着筋を配置した場合の説明をしたが、リブを設けてもよい。
さらに、本実施形態においては、接合部をＣＦＴ鋼管とし、既製コンクリート杭を基礎と当接するように配置した場合に、既製コンクリート杭にリブを配置した場合の説明をしたが、定着筋を設けてもよい。

本発明の第一実施形態における杭頭部の接合構造を示す立断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の第二実施形態における杭頭部の接合構造を示す立断面図である。 図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の第三実施形態における杭頭部の接合構造を示す立断面図である。 図５のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 本発明の第四実施形態における杭頭部の接合構造を示す立断面図である。 本発明の第五実施形態における杭頭部の接合構造を示す立断面図である。 本発明の第六実施形態における杭頭部の接合構造を示す立断面図である。

符号の説明

１１…既製コンクリート杭 １１ａ…杭頭部 １１ｂ…上端面 １４…中空部 １４ａ…内周面 １５…端板 １８…定着筋 １９…リブ ２１…鉄筋コンクリート柱（接合部） ２４…アンカー筋 ３１…基礎 ３１ａ…下端面 ４３…ＣＦＴ鋼管（接合部，コンクリート充填鋼管柱） ５１，５２…緩衝材

Claims (7)

1. 既製コンクリート杭の杭頭部と前記既製コンクリート杭により支持される基礎との間に接合部が介装された杭頭部の接合構造において、
   前記既製コンクリート杭が、中空形状の鋼管コンクリート杭で構成され、
   該鋼管コンクリート杭の中空部に、前記接合部が一端を前記基礎側に突出するように配置され、
   前記既製コンクリート杭と前記基礎とが連接するように配置されていることを特徴とする杭頭部の接合構造。
2. 前記接合部が、前記中空部を閉塞する鉄筋コンクリート柱で構成され、
   該鉄筋コンクリート柱のアンカー筋が、当該鉄筋コンクリート柱のコンクリートから延出して前記基礎内に埋設されるとともに、
   前記既製コンクリート杭の上端部が前記基礎内に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の杭頭部の接合構造。
3. 前記接合部が、コンクリート充填鋼管柱で構成され、
   前記中空部を閉塞するコンクリートに前記接合部が配置され、
   前記コンクリート充填鋼管柱の上端部が前記基礎内に埋設されるとともに、
   前記既製コンクリート杭の上端面と前記基礎の下端面とが当接するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の杭頭部の接合構造。
4. 前記接合部が、コンクリート充填鋼管柱で構成され、
   前記中空部を閉塞するコンクリートに前記接合部が配置され、
   前記コンクリート充填鋼管柱の上端部が前記基礎内に埋設されるとともに、
   前記既製コンクリート杭の上端部が前記基礎内に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の杭頭部の接合構造。
5. 前記鋼管コンクリート杭の上端面に端板が設けられ、
   該端板と前記中空部の内周面との間にリブが取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の杭頭部の接合構造。
6. 前記鋼管コンクリート杭の上端面に端板が設けられ、
   該端板における前記鋼管コンクリート杭側には、該鋼管コンクリート杭の在軸方向に沿うように定着筋が取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の杭頭部の接合構造。
7. 前記基礎と前記接合部との接続面に緩衝材が設けられていることを特徴とする請求項1〜６のいずれかに記載の杭頭部の接合構造。

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