JP4633697B2 - 鋼管杭キャップ及び鋼管杭とフーチングの接合構造 - Google Patents

Description

本願発明は、鋼管杭とフーチング（コンクリート基礎）の接合に用いる鋼管杭キャップ及びその鋼管杭キャップを用いた鋼管杭とフーチングの接合構造に関する。

鋼管杭とフーチングの接合構造において、上部構造物からフーチングへ鉛直荷重が伝達さたとき、鋼管杭の反力によりフーチングの下部がひび割れたり、破壊したりするのを防止するため、鋼管杭頭部に荷重伝達部材を取付けて受圧面積を大きくし、支圧（支圧力）を小さくする方法が提案されている。そして荷重伝達部材として、所定幅のリング状のフランジが提案されている（特許文献１参照）。

図６により従来の荷重伝達部材としてリング状のフランジを用いた鋼管杭とフーチングの接合構造について説明する。
図６（ａ）は、鋼管杭とフーチングの接合構造の側面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）における鋼管杭頭部の平面図である。
鋼管杭１１は、地盤１６に打込んであり、その頭部は、フーチング１５に埋設されている。鋼管杭１１の頭部には、フランジ１２をリブ１３により取付けてある。リブ１３は、フランジ１２と鋼管杭１１双方に溶接してある。フランジ１２は、リブ１３を用いずに、直接鋼管杭１１に溶接してもよい。鋼管杭１１の先端部には、ふた１４を取付けてある。

特開平２００３−７４０７１号公報

図６の鋼管杭とフーチングの接合構造の場合、鋼管杭の太さに合わせてリング状のフランジ１２を作製し、そのフランジをフーチングの施工現場において鋼管杭１１に溶接して取付けなければならない。フーチングの施工現場において溶接する場合、溶接材等を施工現場に持ち込まなければならないし、雨等の天候の影響を受け易く、またその溶接の間フーチングのコンクリート打設作業を行なうことができないから、作業効率が悪く、また溶接の品質が充分でない場合がある。
本願発明は、従来の鋼管杭とフーチングの接合構造の前記問題点に鑑み、単純な構造で作製が容易で安価な鋼管杭キャップを提供し、その鋼管杭キャップを用いることにより、施工現場において溶接の必要がなく、作業性のよい鋼管杭とフーチングの接合構造を提供することを目的とする。

本願発明は、その目的を達成するため、請求項１に記載の鋼管杭キャップは、縦補強部材（２１）、横補強部材（２２）及び枠部材（２３）からなり、両補強部材は、鋼管杭（５１）の頭部先端部に接触する１個の平坦部（２１１，２２１）と両端部が同じ方向に屈曲した屈曲部（２１２，２２２）からなり略直交するように配置し、枠部材は、両補強部材の屈曲部と略直交するように配置して両補強部材及び枠部材は、籠状に組立ててあり、両補強部材の屈曲部の端部に支圧部材（３）を取付けてあり、前記両補強部材の略直交する箇所及び前記枠部材と両補強部材の屈曲部の略直交する箇所の内、少なくとも前記枠部材と両補強部材の屈曲部の略直交する箇所は固定してあり、鋼管杭とフーチングの接合に用いることを特徴とする。
請求項２に記載の鋼管杭キャップは、請求項１に記載の鋼管杭キャップにおいて、前記固定は、結束であることを特徴とする。
請求項３に記載の鋼管杭キャップは、請求項１に記載の鋼管杭キャップにおいて、前記固定は、溶接であることを特徴とする。
請求項４に記載の鋼管杭とフーチングの接合構造は、鋼管杭の頭部先端部に請求項１に記載の鋼管杭キャップを両補強部材の屈曲部が下方を向くように載置して鋼管杭の頭部と鋼管杭キャップをフーチングに埋設してあることを特徴とする。
請求項５記載の鋼管杭とフーチングの接合構造は、鋼管杭の頭部先端部に請求項２又は請求項３に記載の鋼管杭キャップを両補強部材の屈曲部が下方を向くように載置して鋼管杭の頭部と鋼管杭キャップをフーチングに埋設してあることを特徴とする。

本願発明の鋼管杭キャップは、屈曲した縦補強部材、横補強部材と枠部材を交差するように組立てるだけで作製できるから、構造が単純で、面倒な機械加工を行うことなく容易に安価に作製できる。そして鋼管杭キャップは、工場や施工現場において事前に組立てておき、施工時には、鋼管杭キャップと鋼管頭部を溶接することなく、鋼管杭キャップを鋼管杭頭部に載置してフーチングに埋設するだけで、鋼管杭とフーチングを接合できる。したがって鋼管杭とフーチングの接合作業は、簡単で、効率的で作業性がよい。また鋼管杭キャップは、外径の異なる鋼管杭に共通に用いることができるから、汎用性がある。

本願発明の鋼管杭キャップは、縦補強部材、横補強部材と枠部材を組み合わせて籠状に組立ててあるから、フーチングの強度が高くなる。また上部構造物から鉛直荷重がフーチングに伝達されたとき、その鉛直荷重は、鋼管杭キャップを介して鋼管杭に伝達されるから、鋼管杭キャップは、鋼管杭の反力によりフーチングが、ひび割れたり、破壊したりするのを防止する。そして支圧部材の大きさ（面積）を大きくすることにより、鋼管杭の反力によるフーチングのひび割れや破壊防止効果を大きくすることができる。

本願発明の鋼管杭とフーチングの接合構造は、鋼管杭の頭部に鋼管杭キャップを載置し、コンクリートを打設してそれらをフーチングに埋設するのみで構築できから、鋼管杭とフーチングの接合作業は、簡単で効率的になり、さらに施工現場において鋼管杭頭部と鋼管杭キャップを溶接する必要がないから、その接合作業時間を短縮できる。また本願発明の鋼管杭とフーチングの接合構造は、鋼管杭キャップがフーチング内に立体的に埋設されるから、フーチングの強度が高くなり、かつ鋼管杭の反力によるフーチングのひび割れや破壊の防止効果が大きくなる。

図１〜図５により本願発明の実施例を説明する。なお各図に共通の部分は、同じ符号を使用している。
図１〜図４は、鋼管杭キャップの構造を示し、図５は、鋼管杭とフーチングの接合構造を示す。

図１は、鋼管杭キャップの基本的構造を示す図で、図１（ａ）は、平面図、図１（ｂ）は、側面図、図１（ｃ）は、支圧部材の拡大斜視図である。
鋼管杭キャップ２は、縦補強部材２１、横補強部材２２及び枠部材２３からなる。縦補強部材２１は、平坦部２１１と両端部を同方向に屈曲した屈曲部２１２からなり、横補強部材２２は、平坦部２２１と両端部を同方向に屈曲した屈曲部２２２からなる。なお縦・横の呼称は、相対的で、部材２１，２２のいずれか一方を縦補強部材と呼び、他方を横補強部材と呼ぶ。縦補強部材２１の屈曲部２１２と横補強部材２２の屈曲部２２２の両端部には、同じ構造の支圧部材（翼部材）３を取付けてある。
縦補強部材２１と横補強部材２２は、屈曲部２１２，２２２が同じ方向を向き、略直交するように配置してあり、リング状の枠部材２３は、それらの屈曲部２１２，２２２と略直交するように配置してある。したがって鋼管杭キャップ２は、縦補強部材２１、横補強部材２２と枠部材２３により、円錐の籠状に組立ててある。

縦補強部材２１と横補強部材２２の交差する箇所、及び縦補強部材２１、横補強部材２２と枠部材２３が交差する箇所は、金属線で結束して固定してある。符号４の×印は、結束を表している。前記交差箇所の固定には、結束の外、留金（フック）等の固定金具を用いてもよいし、溶接してもよい。鋼管杭キャップ２は、フーチングに埋設するまで図１の形状を維持していればよいから、結束４でも問題ない。また縦補強部材２１と横補強部材２２が交差する箇所は、結束４を省略することもできる。
支圧部材３は、屈曲部２１２，２２２の端部にナットと同様に螺合してある。支圧部材３の形状は、図１（ｃ１）のような円板状の支圧部材３ａ、図１（ｃ２）のような円錐状の支圧部材３ｂ、或いは多角形のものであってもよい。支圧部材３ａ，３ｂは、自身にネジ部を形成せずに挿通孔を形成し、その挿通孔に屈曲部２１２，２２２の端部を挿入して、その端部に別のナットを螺合して支圧部材３ａ，３ｂを保持するように構成してもよい。また支圧部材３は、図１（ｃ３）のように円筒状（リング状）の支持部材３ｃであってもよい。支持部材３ｃは、その側面に挿通孔を形成し、その挿通孔に屈曲部２１２，２２２の端部を挿入して溶接する、或いは屈曲部２１２，２２２の端部にナットを螺合して保持する。支持部材３ｃは、屈曲部２１２，２２２に共通の部材であるから、鋼管杭キャップ２は、より強固になり、フーチングに埋設したときフーチングのひび割れや破壊防止効果が大きくなる。

縦補強部材２１、横補強部材２２及び枠部材２３には、鉄筋、ＦＢ等を用い、支圧部材３は、鋼材等を用いて作製する。
鋼管杭キャップ２は、屈曲した縦補強部材２１、横補強部材２２及び枠部材２３を交差させて組立てるだけでよいから、構造が簡単で、面倒な機械加工を行なうことなく作製できる。したがって鋼管杭キャップ２は、容易に安価に作製できる。そして鋼管杭キャップ２は、工場や施工現場において事前に組立てておき、後述するように鋼管杭頭部に載置してフーチングに埋設するだけで、鋼管杭とフーチングを接合できるから、その接合現場において溶接を要しない。したがって鋼管杭とフーチングの接合作業は、簡単になり、効率的になる。また鋼管杭キャップ２は、縦補強部材２１、横補強部材２２の平坦部２１１，２２１の長さよりも外径の小さい鋼管杭であれば、異なる外径の鋼管杭に共通に用いることができるから、汎用性がある。

鋼管杭キャップ２は、縦補強部材２１、横補強部材２２と枠部材２３を組み合わせて籠状に組立ててあるから、フーチングの強度が高くなる。また鋼管杭キャップ２は、上部構造物からフーチングへ鉛直荷重が伝達されたとき、その鉛直荷重は、後述するように縦補強部材２１、横補強部材２２の平坦部２１１，２２１によって鋼管杭へ伝達される。その際フーチングに伝達された鉛直荷重は、支圧部材３へも伝達されるが、支圧部材３へ伝達された鉛直荷重は、屈曲部２１２，２２２を介して平坦部２１１，２２１へ伝達される。支圧部材３は、面積が大きいほどその伝達効果も大きい。
鋼管杭キャップ２は、前記のように上部構造物からフーチングへ伝達された鉛直荷重を鋼管杭へ伝達する。即ち上部構造物から鉛直荷重がフーチングへ伝達されると、鋼管杭キャップ２の平坦部２１１，２２１には、鋼管杭の反力が加わり、屈曲部２１２，２２２を平坦部２１１，２２１側へ引っ張る力が働くが、屈曲部２１２，２２２の摩擦力は大きいから、フーチングは、鋼管杭の反力によりひび割れたり、破壊したりすることがない。

図２は、縦・横の補強部材を複数本配置し、リング状の枠部材を用いた鋼管杭キャップを示す。
図２（ａ）は、平面図、図２（ｂ）は、側面図である。
縦補強部材２１、横補強部材２２は、夫々３本の部材を平行に配置し、枠部材２３は、リング状のものを用いている。６本の補強部材の両端には、支圧部材３を取付けてある。縦補強部材２１の平坦部２１１と横補強部材２２の平坦部２２１は、夫々中央の部材が一番長く、両側の部材は中央の部材よりも短くして、６本の補強部材の平坦部２１１，２２１の縁部（屈曲部２１２，２２２との境界）は、略円形に形成してある。したがって縦補強部材２１の屈曲部２１２と横補強部材２２の屈曲部２２２は、略円錐状に配置されている。

なお鋼管杭キャップ２は、フーチングに埋設するまで図２の形状を維持していればよいから、縦補強部材２１と横補強部材２２が交差する箇所の結束４は、省略することもできる。その箇所を結束する場合には、縦補強部材２１と横補強部材２２の中央の部材と交差する箇所だけでもよい。
図２の鋼管杭キャップ２は、縦補強部材２１と横補強部材２２の本数が多いから、フーチングの強度は一層高くなり、また上部構造物からフーチングに伝達される鉛直荷重は、鋼管杭へより確実に伝達され、フーチングのひび割れや破壊防止の効果は一層大きくなる。

図３は、縦・横の補強部材を複数本配置し、四角形の枠部材を用いた鋼管杭キャップを示す。
図３（ａ）は、平面図、図３（ｂ）は、側面図である。
縦補強部材２１、横補強部材２２は、夫々３本の部材を平行に配置し、枠部材２３は、四角形のものを用いている。縦補強部材２１の平坦部２１１と横補強部材２２の平坦部２２１は、全て同じ長さにして、６本の補強部材の平坦部２１１，２２１の縁部（屈曲部２１２，２２２との境界）は、略四角形に形成してある。したがって縦補強部材２１の屈曲部２１２と横補強部材２２の屈曲部２２２は、四角錐状に配置されている。即ち鋼管杭キャップ２は、四角錐の籠状である。
図３の鋼管杭キャップは、四角形の鋼管杭にも円形の鋼管杭にも用いることができる。

図４は、縦・横の補強部材を夫々１本配置し、リング状の枠部材を複数個用いた鋼管杭キャップを示す。
図４（ａ）は、平面図、図４（ｂ）は、側面図である。
鋼管杭キャップ２は、図１と同様に１本の縦補強部材２１と横補強部材２２を直交させ、３個のリング状の枠部材２３を用いている。
図４の鋼管杭キャップ２は、縦補強部材２１と横補強部材２２の屈曲部２１２，２２２と交差する枠部材２３の個数が多いから、フーチングの強度が高くなる。また鋼管杭の反力によるフーチングのひび割れや破壊防止の効果も大きくなる。
図４において、図２、図３と同様に、縦補強部材２１と横補強部材２２を複数本配置してもよい。その場合には、フーチングの強度は一層高くなり、また鋼管杭の反力によるフーチングのひび割れや破壊防止の効果も一層大きくなる。

図５は、鋼管杭とフーチングの接合構造を示す。
図５（ａ）は、平面図、図５（ｂ）は側面図である。なお図５は、フーチング、地盤と鋼管の一部のみ断面で表してある。
鋼管杭５１は、地盤６２に打込んであり、その頭部には、コンクリート５２を詰めてある。鋼管杭キャップ２は、縦補強部材２１と横補強部材２２の平坦部２１１，２２１が鋼管杭５１の頭部先端部に接触し、屈曲部２１２，２２２の端部が下方を向くように（平坦部２１１，２２１より低くなるように）、鋼管杭５１の頭部に載置して、フーチング６１に埋設してある。即ち鋼管杭５１の頭部に鋼管杭キャップ２を載置した状態でコンクリートを打設してフーチング６１を構築し、鋼管杭５１とフーチング６１を接合してある。

上部構造物（図示せず）からフーチング６１へ鉛直荷重が伝達されると、鉛直荷重は、鋼管杭キャップ２に伝達され、鋼管杭キャップ２から鋼管杭５１へ伝達される。即ちフーチング６１に伝達された鉛直荷重は、縦補強部材２１と横補強部材２２の平坦部２１１，２２１へ伝達され、鋼管杭５１へ伝達される。その際フーチング６１に伝達された鉛直荷重は、支圧部材３にも伝達され、支圧部材３に伝達された鉛直加重は、縦補強部材２１と横補強部材２２の屈曲部２１２，２２２を介して平坦部２１１，２２１へ伝達される。したがって鋼管杭キャップ２は、上部構造物からフーチング６１へ鉛直荷重が伝達されても、鋼管杭５１の反力によりフーチング６１がひび割れたり、破壊したりするのを防止できる。

鋼管杭キャップ２は、直交する縦補強部材２１と横補強部材２２と両補強部材の屈曲部２１２，２２２と直交する枠部材２３により、円錐の籠状に形成してあるから、フーチング６１内に立体的に埋設されている。したがって鋼管杭キャップ２は、縦補強部材２１、横補強部材２２の平坦部２１１，２２１及び屈曲部２１２，２２２が相俟ってフーチング６１の強度を高くし、さらに枠部材２３がその強度を高くしている。

図５の鋼管杭キャップ２は、１本（１個）の縦補強部材２１、横補強部材２２及び枠部材２３により構成してあるが、図２、図３、図４のようにそれらの本数や個数を多くすると、鋼管杭５１の反力によるフーチング６１のひび割れや破壊防止の効果が一層大きくなるとともに、フーチング６１の強度も一層高くなる。
図５の場合、縦補強部材２１、横補強部材２２の屈曲部２１２，２２２は、傾斜して円錐状に配置してあるが、平坦部２１１，２２１に対し直角に屈曲して円筒状に配置すれば、鋼管杭５１の軸と平行になるから、支圧部材３に伝達された鉛直荷重は、平坦部２１１，２２１へ一層効率よく伝達される。

本願発明の実施例１に係る鋼管杭キャップの基本的構造を示す。 本願発明の実施例１に係る縦・横の補強部材を複数本配置し、リング状の枠部材を用いた鋼管杭キャップを示す。 本願発明の実施例１に係る縦・横の補強部材を複数本配置し、四角形の枠部材を用いた鋼管杭キャップを示す。 本願発明の実施例１に係る縦・横の補強部材を１本配置し、リング状の枠部材を複数個用いた鋼管杭キャップを示す。 本願発明の実施例２に係る鋼管杭とフーチングの接合構造を示す。 従来の鋼管杭とフーチングの接合構造を示す。

符号の説明

２１，２２ 縦補強部材、横補強部材
２１１，２２１ 平坦部
２１２，２２２ 屈曲部
２３ 枠部材
３，３ａ，３ｂ，３ｃ 支圧部材
４ 結束
５１ 鋼管杭
５２ コンクリート
６１ フーチング
６２ 地盤

Claims (5)

1. 縦補強部材（２１）、横補強部材（２２）及び枠部材（２３）からなり、両補強部材は、鋼管杭（５１）の頭部先端部に接触する１個の平坦部（２１１，２２１）と両端部が同じ方向に屈曲した屈曲部（２１２，２２２）からなり略直交するように配置し、枠部材は、両補強部材の屈曲部と略直交するように配置して両補強部材及び枠部材は、籠状に組立ててあり、両補強部材の屈曲部の端部に支圧部材（３）を取付けてあり、前記両補強部材の略直交する箇所及び前記枠部材と両補強部材の屈曲部の略直交する箇所の内、少なくとも前記枠部材と両補強部材の屈曲部の略直交する箇所は固定してあり、鋼管杭とフーチングの接合に用いることを特徴とする鋼管杭キャップ。
2. 請求項１に記載の鋼管杭キャップにおいて、前記固定は、結束であることを特徴とする鋼管杭キャップ。
3. 請求項１に記載の鋼管杭キャップにおいて、前記固定は、溶接であることを特徴とする鋼管杭キャップ。
4. 鋼管杭の頭部先端部に請求項１に記載の鋼管杭キャップを両補強部材の屈曲部が下方を向くように載置して鋼管杭の頭部と鋼管杭キャップをフーチングに埋設してあることを特徴とする鋼管杭とフーチングの接合構造。
5. 鋼管杭の頭部先端部に請求項２又は請求項３に記載の鋼管杭キャップを両補強部材の屈曲部が下方を向くように載置して鋼管杭の頭部と鋼管杭キャップをフーチングに埋設してあることを特徴とする鋼管杭とフーチングの接合構造。

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