JP6784355B2

JP6784355B2 - せん断補強ｐｃ杭

Info

Publication number: JP6784355B2
Application number: JP2017170841A
Authority: JP
Inventors: 津田　和義; 和義津田; 雅博朝妻; 大樹水上
Original assignee: Nippon Hume Corp
Current assignee: Nippon Hume Corp
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2017-09-06
Publication date: 2020-11-11
Anticipated expiration: 2037-09-06
Also published as: JP2019044528A

Description

本発明は、構造物の基礎等に使用されるせん断補強ＰＣ杭に関する。

従来、構造物の基礎施工等では、プレストレストコンクリート杭（以下、ＰＣ杭という）、プレストレスト鉄筋コンクリート杭（以下、ＰＲＣ杭という）、プレストレスト高強度コンクリート杭（以下、ＰＨＣ杭という）等が用途に応じて広く用いられている（例えば、特許文献１を参照）。

ＰＣ杭は、円筒状のコンクリート体と、周方向に間隔を置いてコンクリート体に埋設された複数のＰＣ鋼材と、この複数のＰＣ鋼材の外側に配置された螺旋状又は環状のせん断補強筋とを備え、コンクリート体にプレストレスによる圧縮応力が作用することにより高い曲げ耐力を有するとともに、せん断補強筋の拘束力によってせん断強度が補強されている。

このＰＣ杭は、複数のＰＣ鋼材とせん断補強筋とからなる鉄筋籠を型枠内に設置し、ＰＣ鋼材を緊張した状態で型枠内にコンクリートを打設し、遠心締固めによってコンクリート体を形成した後、脱型することによってコンクリート体にＰＣ鋼材によるプレテンション方式のプレストレスが付与される。

ＰＨＣ杭は、ＰＣ杭において設計基準強度８０Ｎ／ｍｍ^２以上の高強度コンクリートを用いたものであり、高強度でひび割れし難くなっている。また、ＰＨＣ杭には、せん断補強筋のピッチも密にして高いせん断耐力を備えた所謂ＪＩＳ強化杭も知られている。

ＰＲＣ杭は、ＰＣ杭又はＰＨＣ杭において、コンクリート体内のＰＣ鋼材間に異形鉄筋や平鋼を配置したものであり、高い靭性を有している。

また、その他の既製杭としては、外殻鋼管内に遠心締固めによって筒状のコンクリート体を形成してなる外殻鋼管コンクリート杭（以下、ＳＣ杭という）も知られている（例えば、特許文献２を参照）。

特開平６−２９９５４９号公報特開平６−２２０８４２号公報

しかしながら、上述の如き従来のＰＣ杭、ＰＨＣ杭及びＰＲＣ杭では、コンクリート体内にせん断補強筋を備える構造であり、せん断補強筋より外側に一定の厚みのコンクリートかぶりを必要とするため、当該コンクリートかぶり部分には、せん断補強筋が有効に作用し難いという問題があった。

また、ＪＩＳ強化杭のように、せん断補強筋のピッチを密にする場合には、せん断補強筋の形成に手間を要するとともに、使用する材料が増加し、製造コストが嵩むという問題があった。

一方、従来のＳＣ杭では、コンクリート体の外側に配置された外殻鋼管によって曲げ補強及びせん断補強を行うため、外殻鋼管の厚みは曲げ耐力によって決定され、せん断応力に対しては過剰な厚みとならざるを得なかった。

また、ＳＣ杭に使用する外殻鋼管は、所定の曲げ耐力を得るために一定の厚みを有し、その製造に特殊な設備を必要とするために外部生産となる場合が多く、工場での一貫生産が困難であるという問題があった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、生産性に優れ、且つ、簡易な構造で高いせん断耐力を有するせん断補強ＰＣ杭の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、筒状のコンクリート体と、周方向に間隔を置いて前記コンクリート体に埋設された複数のＰＣ鋼材とを備え、前記ＰＣ鋼材によってプレストレスが導入されてなるせん断補強ＰＣ杭において、前記ＰＣ鋼材間に杭軸方向の異形鉄筋又は平鋼と、前記コンクリート体の外周を拘束する１又は複数のせん断補強鋼管とを備え、該せん断補強鋼管は、薄肉鋼板からなることにある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記薄肉鋼板は、｛（０．５〜１．６）×杭外径／前記薄肉鋼板の降伏強度｝の平方根に腐食代を加えた板厚としたことにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、杭軸方向で隣り合うせん断補強鋼管間又は前記コンクリート体の端部に配置された端部金具と前記せん断補強鋼管との間に緊張代が設けられていることにある。

本発明に係るせん断補強ＰＣ杭は、請求項１に記載の構成を具備することによって、従来のＰＣ杭、ＰＨＣ杭及びＰＲＣ杭と同様に、ＰＣ鋼材によるプレストレス導入によって杭に作用する曲げ応力に抵抗することができるとともに、せん断補強鋼管によってコンクリート体を拘束することによって、簡易な構造で杭に作用するせん断応力に対抗できるようになっている。また、せん断補強鋼管は、コンクリート体の外側に配置されているので、靭性改善効果も高い。さらに、せん断補強鋼管を構成する薄肉鋼板は、薄く加工性に優れているので、せん断補強鋼管を特殊な設備に依らずに製造でき、杭製造工場においてせん断補強鋼管製造から杭完成までの作業を一貫して行うことができ、製造コストの低減を図ることができる。また、従来のＰＲＣ杭に対応する構造とすることができ、高い靭性を確保することができる。

また、本発明において、請求項２に記載の構成を具備することによって、薄肉鋼板からなるせん断補強鋼管によって、好適にせん断応力に対抗することができる。

さらに、本発明において、請求項３に記載の構成を具備することによって、せん断補強鋼管がコンクリート体の圧縮を阻害せず、好適にプレストレスを導入することができる。

本発明に係るせん断補強ＰＣ杭の一例を示す部分破断正面図である。同上のＡ−Ａ線矢視断面図である。本発明に係るせん断補強ＰＣ杭の他の一例を示す部分破断正面図である。

次に、本発明に係るせん断補強ＰＣ杭の実施態様を図１〜図３に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１はせん断補強ＰＣ杭である。

せん断補強ＰＣ杭１は、図１、図２に示すように、筒状のコンクリート体２と、周方向に間隔を置いてコンクリート体２に埋設された複数のＰＣ鋼材３，３…と、コンクリート体２の外周を拘束するせん断補強鋼管４とを備え、ＰＣ鋼材３，３…によってコンクリート体２にプレストレスが導入されている。

コンクリート体２は、圧縮強度が８０Ｎ／ｍｍ^２以上の高強度コンクリートによって中央に中空部２１を有する円筒状に形成され、その肉厚部に緊張した状態で各ＰＣ鋼材３，３…が埋設されている。

また、コンクリート体２には、軸方向両端に端部金具５，５が固定され、端部金具５，５にＰＣ鋼材３，３…の端部が定着されている。

端部金具５，５は、コンクリート体２の端部に嵌合される筒状の補強筒部５１と、補強筒部５１の一方の開口部に固定された円環板状の端板５２とを備え、この端板５２に各ＰＣ鋼材３，３…の端部が定着されるようになっている。

ＰＣ鋼材３，３…は、例えば、丸鋼状に形成され、緊張した状態でその両端がそれぞれ端板５２に定着され、コンクリート体２に圧縮方向のプレストレスを付与している。尚、ＰＣ鋼材３，３…は、丸鋼状に限定されず、例えば、ＰＣ鋼撚り線や異形鋼棒等であってもよい。

せん断補強鋼管４は、溶接用圧延鋼材（ＳＭ４００鋼板）等からなる薄肉鋼板をもって円筒状に形成され、コンクリート体２の外周面と付着し、コンクリート体２を径方向に拘束するようになっている。

薄肉鋼板の厚みＴは、杭に作用するせん断力に応じて決定し、以下のような範囲で設定することが好ましい。
Ｔ＝｛√（０．５ｄ/σ_ｙ）〜√（１．６ｄ/σ_ｙ）｝＋（鋼管の腐食代）
尚、Ｔはせん断補強鋼管４の必要厚さ（ｍｍ）、ｄは杭外径（ｍｍ）、σ_ｙは薄肉鋼管の降伏強度（Ｎ/ｍｍ^２）である。

よって、せん断補強鋼管４に使用する薄肉鋼板の厚みは、例えば、腐食代を１．０ｍｍとすると、ＪＩＳ強化杭（ρｓ・σ_y´≧２．４５）と同程度以上のせん断耐力を確保した場合であっても、外径３００ｍｍの杭で１．６ｍｍ程度、外径１０００ｍｍの杭で３．５ｍｍ程度とすることができる。

一方、ＳＣ杭を構成する外殻鋼管の厚みは、外径３００ｍｍの杭で４．５ｍｍ〜９ｍｍ程度、外径１０００ｍｍの杭で６〜１９ｍｍ程度であり、せん断補強鋼管４は、ＳＣ杭の外殻鋼管と比べて大幅に薄い肉厚となっている。

また、せん断補強鋼管４は、全長がコンクリート体２よりも短く形成され、端部金具５，５とせん断補強鋼管４との間に緊張代６が設けられ、せん断補強鋼管４がプレストレスの導入を妨げないようになっている。

このせん断補強ＰＣ杭１は、先ず、事前の準備として、矩形板状の薄肉鋼板の両端縁を溶接し、形を整えて円筒状に成形し、せん断補強鋼管４を形成する。

その際、せん断補強鋼管４は、ＳＣ杭に使用される外殻鋼管とは異なり、板厚が薄い薄肉鋼板を用いるので、加工性に優れ、加工に特殊な設備を必要としないので、外部生産に依存せずに杭製造工場での一貫生産が可能となっている。

次に、せん断補強鋼管４内に各ＰＣ鋼材３，３…を通した状態で型枠内にせん断補強鋼管４、ＰＣ鋼材３，３…及び端部部材を収容した後、ＰＣ鋼材３，３…を定着した端板５２をジャッキ等によって引張ることでＰＣ鋼材３，３…を緊張する。

その状態で、ＰＣ鋼材３，３…の両端を各型枠に支持させた状態で型枠内に所定量のコンクリートを投入し、遠心成形機による遠心締固めによって円筒状のコンクリート体２を成形する。

そして、必要な養生処理を行い、コンクリート体２を固化させた後脱型し、ＰＣ鋼材３，３…の緊張力をコンクリート体２に作用させる。

その際、端部金具５，５とせん断補強鋼管４との間に緊張代６を設けたことにより、せん断補強鋼管４がプレストレス導入に伴うコンクリート体２の圧縮を阻害せず、好適にコンクリート体２に軸方向のプレストレスが導入されるようになっている。

このように構成されたせん断補強ＰＣ杭１は、従来のＰＣ杭、ＰＨＣ杭及びＰＲＣ杭と同様に、ＰＣ鋼材３，３…によるプレストレス導入によって杭に作用する曲げ応力に抵抗することができる。

一方、このせん断補強ＰＣ杭１は、コンクリート体２の外周に薄肉鋼板からなるせん断補強鋼管４を備え、コンクリート体２を拘束することによって、簡易な構造で杭に作用するせん断応力に対抗できるようになっている。

その際、せん断補強鋼管４は、コンクリート体２の外側に配置されているので、その効果がコンクリート体２全体に作用し、靭性改善効果も高くなっている。

また、本発明に係るせん断補強ＰＣ杭１は、せん断補強鋼管４を構成する薄肉鋼板が薄く、加工性に優れているので、せん断補強鋼管４を特殊な設備に依らずに製造でき、杭製造工場においてせん断補強鋼管４製造から杭完成までの作業を一貫して行うことができ、製造コストの低減を図ることができる。

尚、せん断補ＰＣ杭は、図３に示すように、杭軸方向に複数のせん断補強鋼管７，７…を備えたものであってもよい。上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。

この場合、せん断補強鋼管７，７間の間隔Ｌは、杭外径の１／２以下であればよいが、コンクリート体２の肉厚以下で５０〜１００ｍｍ程度とすることが望ましい。

また、上述の実施例では、従来のＰＣ杭又はＰＨＣ杭に対応した構造のものについて説明したが、本発明に係るせん断補強ＰＣ杭１は、ＰＣ鋼材３，３…間に杭軸方向の異形鉄筋又は平鋼を備えていてもよい。

Ｔ薄肉鋼板厚さ
ｄ杭外径
Ｌせん断補強管間隔
１せん断補強ＰＣ杭
２コンクリート体
２１中空部
３ＰＣ鋼材
４せん断補強鋼管
５端部金具
５１補強筒部
５２端板
６緊張代
７せん断補強鋼管

Claims

筒状のコンクリート体と、周方向に間隔を置いて前記コンクリート体に埋設された複数のＰＣ鋼材とを備え、前記ＰＣ鋼材によってプレストレスが導入されてなるせん断補強ＰＣ杭において、
前記ＰＣ鋼材間に杭軸方向の異形鉄筋又は平鋼と、前記コンクリート体の外周を拘束する１又は複数のせん断補強鋼管とを備え、該せん断補強鋼管は、薄肉鋼板からなることを特徴とするせん断補強ＰＣ杭。
前記薄肉鋼板は、｛（０．５〜１．６）×杭外径／前記薄肉鋼板の降伏強度｝の平方根に腐食代を加えた板厚とした請求項１に記載のせん断補強ＰＣ杭。
杭軸方向で隣り合うせん断補強鋼管間又は前記コンクリート体の端部に配置された端部金具と前記せん断補強鋼管との間に緊張代が設けられている請求項１又は２に記載のせん断補強ＰＣ杭。