JPS63233122A - 軸力保持性能および水平変形性能を向上させることを目的とした中空コンクリ−ト杭とフ−チングとの結合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は軸力保持性能および水平変形性能を向上させる
ことを目的とした中空コンクリート抗とフーチングとの
結合構造に関するものである。

（従来の技術） 通常、円状に配した杭内軸筋と、これに巻いた杭内らせ
ん筋を芯としてコンクリートを遠心成形し、上記軸筋に
プレストレスを与えて曲げひびゎれ強度を大とした中空
プレストレスト杭、いわゆるＰＣ杭およびＰ　ＨＣ抗は
、地中に設置した後、その頭部を切断して建造物のフー
チングと連結され、建造物の重量を支持層」−に伝達す
る基礎杭として多用されている。

一方、最近の地震工学的研究及び大地震時の経験から、
殊に地震時の水平力に対するＰＣ杭およびＰＨＣ杭の改
善の必要性が指摘されており、これにもとすき前記杭内
軸筋、同らせん筋の直径。

本数を大とし、またその材質をより高度なものに変更す
ること、及び上記切断後のＰＣ抗およびＰＨＣ杭の中空
部に局部的に中詰コンクリートを充填するものが考えら
れている。

しかし、前記の対策は個々に実施されていたが、大地震
に対するｐｃ抗およびＰ　ＨＣ杭の耐力、軸力保持性能
および水平変形性能の向」二に必ずしもつながらなかっ
た。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、本発明者の属する出願人において行った、ｐ
ｃ杭およびＰ　ＨＣ杭の耐力及び水平変形性能の向上の
ための一連の体系的研究により得られた次の事項に基づ
いてなされたものである。

すなわち、上記研究は次のような実験とその解析からな
るものである。

■　外径３００ｍｍ、厚さ６０ｍｍの高強度プレストレ
ストコンクリート杭（Ｐ　ＨＣ杭）の杭頭をフーチング
内に３０ｃｎ＋埋込み、杭内軸筋を伸ばして先端にヘッ
ディングを施した試験体を用意し、フーチング底面から
９０ｃｍの位置を加力点とする水平力を与え、らせん動
量、中詰コンクリートの有無、軸方向外力の有無をパラ
メータとした曲げせん断実験を行った。

■　前記試験体は、杭内軸筋にＰＣ鋼棒Φ９．２ｍ＋＋
３本を用いた有効プレストレス量８０ｋｇ／　ｃｔのＢ
種Ｐ　ＨＣ抗とした。

■　抗体の強度は、コンクリートの圧縮強度９００〜１
，０００　ｋｇ／　ｃｔ、引張強度５５〜７０ｋｇ／　
ｃＪ、杭内軸筋（ＰＣ鋼棒）の降伏強度１３，０００ｋ
ｇ／　ｃ＋Ａ以上、引張強度１４，５００ｋｇ／　ｃＪ
以上、杭内らせん筋のうち鉄線の引張強度５，４００〜
６，０００　ｋｇ／　ｃａ、ｐｃ鋼棒の降伏強度１３，
０００ｋｇ／　ｃｆｆ１以上、引張強度１４，５００ｋ
ｇ／　ｃＪであった。

−に記一連の試験体仕様と、実験結果は第２図の通りで
ある。

第２図に示す試験体番号１〜７についての実験結果より
、次の結論を得た。

（１）試験体番号１，２は、従来のタイプであるが、杭
内らせん筋の杭体縦断面積に対する鉄筋比を０．４％に
した試験体番号３，４の実験結果では耐力および水平変
形性能の向上に効果はない。

（２）本件出願人が先に出願した実開昭６１−５８２３
５号公報に示す考案のように、杭中空部に５〜６ｍ中詰
コンクリートを充填することにより、曲げ強度（モーメ
ント）を向上させることが出来たことに基づき、杭中空
部に中詰コンクリートを反曲点深さ以上の長さ充填した
試験体番号５，６の実験結果では、水平変形性能が若干
向」ニジたが、破壊モードが同様で、極限支持力相当の
軸力保持性能の改善に至らない。

（３）杭内らせん筋に高強度ＰＣＭ棒を用い、中詰コン
クリートを反曲点深さ以上の長さを充填した試験体番号
７の実験結果では、極限支持力相当の軸力保持性能が確
認され、水平変形性能が著しく向上する。

本発明は上記研究から得られた結論を基に、杭先端の地
盤の種類によって決まる杭の鉛直支持力から計算された
本数の杭で建物を支持すると＼もに、大地震時において
も前記の本数の杭で地震力に抵抗し、地震後にも各々の
杭が大きな鉛直変位の残留なしにそのま＼鉛直荷重を保
持し続けることができるよう、建物の自重により杭に作
用する程度の軸力下において杭が地震による水平力を受
けた場合にも挙動が安定することはもちろん、殊に高層
建物の外側柱下方の杭、耐震壁の付帯柱下方の杭の如く
、常時の軸力の２〜３倍、場合によっては引っ張り力を
生じることもある大きな変動軸力を受ける杭においても
、前記水平力を受けた時の挙動を安定させることを目的
として案出されたものである。

なお、ちなみに現在用いられているＰＣ杭およびＰＨＣ
杭では、低軸力下又は引張軸力下においては大きな水平
力を受けると、抗頭に生じる曲げひび割れに伴い、内部
の杭内軸筋が破断してしまうことがあり、また、高軸力
下においては、現在のＰＣ抗およびＰＨＣ杭では杭内ら
せん筋が少なく、中空部を有しているため、大きな水平
力による曲げモーメントを受けた場合、圧縮側のコンク
リートの非常に急激な壊れ方を起こすことがあった。

また、前記実験により、杭内らせん動量を確保し、中詰
コンクリ−１・を反曲点深さ以−トの長さに充填すると
、軸力保持性能および水平変形性能を向」−せしめるが
、施工上杭内軸筋のフーチングへの定着は難しい。すな
わち、杭設置後、所定高さにおいて杭頭部のコンクリー
トを破壊させて杭内軸筋を露出する抗頭処理方法は、杭
内軸筋の露出長にばらつきが生じやすく、抗体にひびね
れ等の損傷を与える問題を生じる。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、杭設置後、所定高さにおいて抗頭部をダイヤ
モンドカッター等で杭内軸筋を含めて切断することによ
って抗体に損傷を与えず、また抗体への切断位置が明確
に設定できる抗頭処理方法を採用することにもとすき考
案されたもので、前記目的を達成するための本発明の構
成を、実施例に対応する第１図により詳細に説明すると
、本発明は、杭内軸筋２同囲に鉄線、ｐｃ鋼棒、ＰＣ鋼
線、ＰＣ鋼より線、ピアノ線または硬鋼線等を用いた杭
内らせん筋３の杭体縦断面に対する鉄筋比を０，４％以
上とした中空コンクリート杭１を設置し、その頭部を杭
内軸筋２を含めて切断した抗１の内部に、反曲点深さ以
上の長さをもち、杭切断面から突出するよう軸方向に装
填した中詰内軸筋４を有する反曲点深さ以上の長さをも
つ中詰コンクリート体５を充填形成すると−もに、中詰
内軸筋４を内包し、中空コンクリート杭１の上端を埋込
んでフーチング６を構成したことを特徴とする軸力保持
性能および水平変形性能を向上させることを目的とした
中空コンクリート杭とフーチングとの結合構造である。

（作　用） 前記抗１にかかる軸力及び水平力に対しては、上記杭内
軸筋２同囲に巻いた杭内らせん筋３、中詰コンクリート
体５及び中詰内軸筋４を配したことにより強靭な耐力が
生じ、軸力及び水平力は杭１から伝達されるフーチング
６内へのてこ反力として作用し、これを中詰内軸筋４の
伸び降伏によって変形性能を大いに向上せしめる。

（実　施　例） 図面中１は杭径３００１重の中空コンクリート杭で、内
部に杭内軸筋２とその周囲に巻いたらせん筋３をもって
いる。

上記杭内軸筋２は、例えば直径９．２０のｐｃｇ棒を８
本乃至１０本円周方向に均等に配している。

また、らせん筋３は、直径４．０又は６．０鰭の鉄線又
はＰＣ鋼棒を用い、巻きピッチは５０賞菖としている。

前記中詰内軸筋４は、直径１３０程度のものを８〜１０
本円周等分に用いるが、降伏強度σｙ２は８０ｋｇ／ｆ
１２程度としている。尚、前記ＰＨＣ杭のコンクリート
強度（σＣ）は８００ｋｇ／ｃｎｌ〜１　、０００ｋｇ
／　ｃｒＭである。

中詰コンクリート体５を中空コンクリ−１・杭１の中空
部に充填形成する長さは、反曲点、ずなわち前記モーメ
ントが０になる深さく通常杭径の３〜４倍）以上とする
。

上記中詰コンクリート体５は、中空コンクリート杭を地
中に設置し、その頭部を所定高さにおいて杭内軸筋２を
含めダイヤモンドカッター等で切断した後形成されるが
、このとき予め中詰内軸筋４は、その上端が中空コンク
リート抗１の切断面より露出するようにしてフーチング
６に定着させ、又下端は反曲点よりや一下方となるよう
な長さとする。

（実験例と結果） 試験体仕様と実験結果は第２図の通りである。

試験体番号８．１０の結果より、水平変形量６０龍以」
二で急激な耐力の低下はなく、水平耐力も大きく、杭内
軸筋の破断は生じなかった。

試験体番号９．１１より、水平変形量６０ｗ以上で急激
な耐力の低下はなく、極限支持力相当の軸力保持ができ
た。

（発明の効果） 本発明に係る中空コンクリート抗とフーチングとの結合
構造は、杭内軸筋周囲に鉄線、ｐｃ鋼捧。

ｐｃ鋼線、ＰＣ鋼より線、ピアノ線または硬鋼線等を用
いたらせん筋の杭体縦断面に対する鉄筋比を０．４％以
上とした中空コンクリート杭を設置し、その頭部を軸筋
を含めて切断した杭の内部に、反曲点深さ以上の長さを
もち、杭切断面から突出するよう軸方向に装填した中詰
内軸筋を有する反曲点深さ以」二の長さをもつ中詰コン
クリート体を充填形成すると−もに、中詰内軸筋を内包
し、中空コンクリート杭の上端を埋込んでフーチングを
構成してなるので、次の如き諸効果がある。

■　杭頭処理方法は、ダイヤモンドカッター等により杭
内軸筋を含めて切断するため、抗体の切断位置が明確に
設定でき、しかも抗体に損傷をあたえない。

■　高軸力下で水平力を受けた場合、圧縮側のコンクリ
ートの急激な破壊は生じず、軸力保持性能が確保される
。

■　低軸力下で水平力を受けた場合、中詰内軸筋の伸び
降伏によって水平変形性能を向上せしめ、杭内軸筋の破
断を防ぐ。

以上、本発明は、従来よりも耐力、軸力保持性能及び水
平変形性能を改善し得る諸効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明構造の一部縦断正面図、第２図は実験結
果を示す。 １・・中空コンクリート抗、　　２・・杭内軸筋、３・
・杭内らせん筋、　４・・中詰内軸筋、　５・・中詰コ
ンクリート体、　　６・・フーチング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 杭内軸筋周囲に鉄線、ＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼線、ＰＣ鋼より
   線、ピアノ線または硬鋼線等を用いたらせん筋の杭体縦
   断面に対する鉄筋比を０．４％以上とした中空コンクリ
   ート杭を設置し、その頭部を軸筋を含めて切断した杭の
   内部に、反曲点深さ以上の長さをもち、杭切断面から突
   出するよう軸方向に装填した中詰内軸筋を有する反曲点
   深さ以上の長さをもつ中詰コンクリート体を充填形成す
   るとゝもに、中詰内軸筋を内包し、中空コンクリート杭
   の上端を埋込んでフーチングを構成したことを特徴とす
   る軸力保持性能および水平変形性能を向上させることを
   目的とした中空コンクリート杭とフーチングとの結合構
   造。