(57)【要約】【課題】建造物の基礎コンクリート構造部を構成するコンクリートによる拘束作用を縮小し、軸力による杭頭部の回転剛性の変動を低減して、地震時等における軸力の変動による影響を抑制するとともに、個々の杭頭の状況を考慮して個別的に対応する場合の施工性の向上にも有効な杭頭接合構造を提供する。【解決手段】杭頭端板２上に杭頭鉄筋３に外嵌した状態に複数の鋼製スリーブ４を配設するとともに、それらの鋼製スリーブ４上に杭頭端板２の上方を覆うように鋼製プレート５を載置し、鋼製スリーブ４により杭頭端板２と鋼製プレート５との間の間隔を保持するとともに、その鋼製スリーブ４により杭頭部に作用する圧縮荷重を分担して杭頭鉄筋３を補強する。前記鋼製スリーブ４に替えて杭頭鉄筋３の配列の内側に鋼製リングを配設し、その鋼製リングによって前記鋼製プレート５を支持するように構成してもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端部が杭頭端板に固着される複数の杭頭鉄筋を用いて建造物の基礎コンクリート構造部と既製コンクリート杭の杭頭部とを接合する杭頭接合構造において、前記杭頭端板上に前記杭頭鉄筋に外嵌した状態に複数の鋼製スリーブを配設するとともに、それらの鋼製スリーブ上に前記杭頭端板の上方を覆うように鋼製プレートを載置し、前記鋼製スリーブにより前記杭頭端板と前記鋼製プレートとの間の間隔を保持するとともに、その鋼製スリーブにより杭頭部に作用する圧縮荷重を分担して前記杭頭鉄筋を補強するように構成したことを特徴とする杭頭接合構造。
【請求項２】
下端部が杭頭端板に固着される複数の杭頭鉄筋を用いて建造物の基礎コンクリート構造部と既製コンクリート杭の杭頭部とを接合する杭頭接合構造において、前記杭頭端板上の前記複数の杭頭鉄筋の配列の内側に鋼製リングを配設するとともに、その鋼製リング上に前記杭頭端板の上方を覆うように鋼製プレートを載置し、前記鋼製リングにより前記杭頭端板と前記鋼製プレートとの間の間隔を保持するとともに、その鋼製リングにより杭頭部に作用する圧縮荷重を分担して前記杭頭鉄筋を補強するように構成したことを特徴とする杭頭接合構造。
【請求項３】
前記鋼製プレートの外径を前記既製コンクリート杭の外径とほぼ同径にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の杭頭接合構造。
【請求項４】
下端部が杭頭端板に固着される複数の杭頭鉄筋を用いて建造物の基礎コンクリート構造部と既製コンクリート杭の杭頭部とを接合する杭頭接合構造において、前記杭頭端板上に前記杭頭鉄筋に外嵌した状態に複数の鋼製スリーブを配設するとともに、それらの鋼製スリーブの上部を閉塞して、それぞれの鋼製スリーブの内部にコンクリートの流入しない空隙部を形成するとともに、それらの鋼製スリーブの内部を非定着部としたことを特徴とする杭頭接合構造。
【請求項５】
下端部が杭頭端板に固着される複数の杭頭鉄筋を用いて建造物の基礎コンクリート構造部と既製コンクリート杭の杭頭部とを接合する杭頭接合構造において、前記杭頭端板上に前記杭頭鉄筋に外嵌した状態に発泡スチロール等からなる圧縮力に弱い複数のスペーサを配設して、それらのスペーサによって前記杭頭鉄筋の下部に非定着部を形成するとともに、それぞれの非定着部の周囲にコンクリートを排除した部分を形成するように構成したことを特徴とする杭頭接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フーチングや最下段のスラブ等の建造物の基礎コンクリート構造部と既製コンクリート杭の杭頭部との接合構造に関する。特に、杭頭端面に端板を備える中空状の既製コンクリート杭との接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空状の既製コンクリート杭としては、遠心力高強度プレストレストコンクリート杭（ＰＨＣ杭）や、プレストレスト鉄筋コンクリート杭（ＰＲＣ杭）、外殻鋼管付きコンクリート杭（ＳＣ杭）などが知られている。この種の中空状の既製コンクリート杭に関する接合構造においては、その既製コンクリート杭の杭頭端面に設けられる杭頭端板に下部を固着した杭頭鉄筋を介して建造物の基礎コンクリート構造部と接合する接合構造が広く知られている。また、その場合に、杭頭鉄筋の一部に周囲のコンクリートと付着しない非定着部を形成した半剛接合のものも知られている（特許文献１）。そして、この半剛接合構造によれば、その非定着部における杭頭鉄筋の変形によって杭頭部の固定度が低減され、杭頭部に生じる曲げモーメントが低減されることから、杭頭部の損傷を抑制できるという効果も知られている。
【特許文献１】特開２０００−１４４７６３号公報
【０００３】
ところで、杭頭部の端板に対して基礎コンクリート構造部を構成するコンクリートが当接した状態にある一般的な接合形態の場合には、その杭頭部に作用する曲げモーメントに対し、引張力には杭頭鉄筋が抵抗し、圧縮力には杭頭鉄筋とコンクリートとが抵抗することになる。つまり、端板上部の基礎コンクリート構造部は、鉛直圧縮変形に対して大きな抵抗力を持っている。この圧縮変形に対する抵抗力は、杭頭接合部の挙動、とりわけ杭頭接合部の回転変形に対して大きな影響を与えることになる。一方、建造物は一般的に複数本の杭によって支持する支持構造が採用されており、地震時等にそれらの各杭に作用する軸力は、個々の杭の設置位置によって変動するという事情が存在する。このように、地震時等に作用する個々の杭に対する軸力が変動するとともに、コンクリートから圧縮方向に対する拘束作用の影響を受けるため、個々の杭頭部の固定度すなわち回転剛性が変動するという厄介な技術的問題があった。このため、当該建造物の強度設計がきわめて複雑であり、個々の杭頭の状況を考慮して個々に杭頭部の断面形状等を変えて対応しようとすると、膨大で繁雑な設計作業となり、また施工性も大きく低下するという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑み、基礎コンクリート構造部を構成するコンクリートによる拘束作用を縮小し、軸力による杭頭部の回転剛性の変動を低減して、地震時等における軸力の変動による影響を抑制するとともに、個々の杭頭の状況を考慮して個別的に対応する場合の施工性の向上にも有効な杭頭接合構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、請求項１の発明では、下端部が杭頭端板に固着される複数の杭頭鉄筋を用いて建造物の基礎コンクリート構造部と既製コンクリート杭の杭頭部とを接合する杭頭接合構造において、前記杭頭端板上に前記杭頭鉄筋に外嵌した状態に複数の鋼製スリーブを配設するとともに、それらの鋼製スリーブ上に前記杭頭端板の上方を覆うように鋼製プレートを載置し、前記鋼製スリーブにより前記杭頭端板と前記鋼製プレートとの間の間隔を保持するとともに、その鋼製スリーブにより杭頭部に作用する圧縮荷重を分担して前記杭頭鉄筋を補強するという技術手段を採用した。また、請求項２の発明では、前記杭頭端板上の前記複数の杭頭鉄筋の配列の内側に鋼製リングを配設するとともに、その鋼製リング上に前記杭頭端板の上方を覆うように鋼製プレートを載置し、前記鋼製リングにより前記杭頭端板と前記鋼製プレートとの間の間隔を保持するとともに、その鋼製リングにより杭頭部に作用する圧縮荷重を分担して前記杭頭鉄筋を補強するという技術手段を採用した。以上のように、請求項１及び請求項２の発明では、鋼製プレートによって下方に空隙部を形成することにより、杭頭部に対するコンクリートからの拘束作用を排除するとともに、前記鋼製スリーブや鋼製リングによって杭頭部に作用する圧縮荷重を分担することにより杭頭鉄筋を補強するという技術手段を採用した点で特徴を有する。すなわち、前記空隙部の形成によりコンクリートからの拘束作用を排除して軸力による杭頭部の回転剛性の変動を低減し、地震時等における軸力の変動による影響を抑制するとともに、その空隙部の形成によって増加する杭頭鉄筋に対する圧縮荷重を前記鋼製スリーブや鋼製リングによって分担して緩和することにより杭頭鉄筋を補強するようにした点で特徴を有する。なお、前記鋼製プレートの外径は、例えば前記既製コンクリート杭の外径とほぼ同径に設定される（請求項３）。
【０００６】
また、請求項４の発明では、前記杭頭端板上に前記杭頭鉄筋に外嵌した状態に複数の鋼製スリーブを配設するとともに、それらの鋼製スリーブの上部を閉塞して、それぞれの鋼製スリーブの内部にコンクリートの流入しない空隙部を形成するとともに、それらの鋼製スリーブの内部を非定着部とするという技術手段を採用した。さらに、請求項５の発明では、前記杭頭端板上に前記杭頭鉄筋に外嵌した状態に発泡スチロール等からなる圧縮力に弱い複数のスペーサを配設して、それらのスペーサによって前記杭頭鉄筋の下部に非定着部を形成するとともに、それぞれの非定着部の周囲にコンクリートを排除した部分を形成するという技術手段を採用した。以上のように、請求項４及び請求項５の発明では、それぞれの杭頭鉄筋に外嵌した前記鋼製スリーブやスペーサの設置により、それらの鋼製スリーブやスペーサによって各杭頭鉄筋の下部に形成された非定着部の周囲にコンクリートを排除した部分を個別的に形成することにより、全体でコンクリートと杭頭端面との接触面積を縮小して軸力による杭頭部の回転剛性の変動を低減し、地震時等における軸力の変動による影響を抑制するという技術手段を採用した点で特徴を有する。すなわち、コンクリートに対する鉄筋及び鋼製スリーブのヤング係数比が大きいため、杭頭端板に対するコンクリートの接触面積を少し減らしただけでも、杭頭鉄筋及び鋼製スリーブに負荷される割合が大きくなり、コンクリートによる影響を小さくすることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、次の効果を得ることができる。
（１）本発明によれば、杭頭部に対するコンクリートからの拘束作用を排除あるいは縮小できるので、軸力による杭頭部の回転剛性の変動を低減し、地震時等における軸力の変動による影響を抑制することができる。
（２）請求項１〜３の発明によれば、鋼製プレートによって形成される下方の広い空隙部により、杭頭部に対するコンクリートの拘束作用を効果的に排除ないし低減することができる。
（３）しかも、前記鋼製スリーブや鋼製リングによって杭頭部に作用する圧縮荷重を分担することにより杭頭鉄筋が補強され、空隙部の形成によって増加する杭頭鉄筋に対する圧縮荷重の影響を緩和できることから、バランスのよい杭頭接合構造が得られる。
（４）また、前記鋼製スリーブや鋼製リングの板厚等を変更することにより、個々の杭頭の状況に応じた対応を簡便に実施し得ることから、施工性の向上にもきわめて有効である。
（５）さらに、杭頭部に対するコンクリートからの拘束作用を排除し、前記杭頭鉄筋と鋼製スリーブ又は鋼製リングとによって圧縮力を受けることから、その挙動の解析が容易になり、設計作業の簡素化にもきわめて有効である。
（６）請求項４、５の発明によれば、杭頭鉄筋の設置作業において、個々の杭頭鉄筋に対して前記鋼製スリーブやスペーサを外嵌するという簡便な作業によって、全体でコンクリートと杭頭端面との接触面積を縮小して軸力による杭頭部の回転剛性の変動を低減することが可能であり、地震時等における軸力の変動による影響を抑制できるので、施工性がきわめて良好である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、下端部が杭頭端板に固着される複数の杭頭鉄筋を用いて建造物の基礎コンクリート構造部と既製コンクリート杭の杭頭部とを接合する杭頭接合構造であれば、広く適用することができる。上述のように、鋼製プレートを用いて杭頭端板の上方を覆うことにより、杭頭部に対するコンクリートからの拘束作用を排除ないし低減する形態のものでも、個々の杭頭鉄筋に外嵌した鋼製スリーブやスペーサによって杭頭鉄筋毎にコンクリートを排除することにより、杭頭部に対するコンクリートの拘束作用を低減する形態のものでも実施が可能である。また、前記杭頭鉄筋の基礎コンクリート構造部に対する定着形態に関しては、以下の実施例のように軸部の付着力によるものでもよいし、上部に付設した定着板により定着し、軸部にはアンボンド用のシース管等を外嵌する形態のものでも適用が可能である。前記鋼製プレートは、円板状のものでもよいし、杭頭端板の上方を覆うように杭頭端板に沿って設置されるリング状のものでもよい。また、鋼製プレートの外径は、杭頭部の外径とほぼ同径にして杭頭端板の上方の全体を覆うことにより、杭頭部に対するコンクリートの拘束作用を排除する形態が好ましいが、杭頭端板の上方を部分的に覆うことにより、コンクリートの拘束作用を低減する形態も可能である。因みに、この鋼製プレートに対しては、必要に応じて外周縁部に垂下状のリング部材を付設するなどの閉塞手段を講じて、鋼製プレートの下方へ打設コンクリートが流入しないように構成する。前記鋼製スリーブや鋼製リングに関しては、前記杭頭鉄筋に対する補強の程度に応じ、杭頭部に作用する圧縮荷重の分担に適した板厚や素材強度などを具体的に選定することになる。さらに、上述のように、それらの鋼製スリーブや鋼製リングの板厚や素材強度などを杭頭毎に選定することにより、個々の杭頭の状況に応じた対応をも簡便に実施することができる。
【実施例１】
【０００９】
図１及び図２は本発明の第１実施例を示したもので、図１は設置状態を示した縦断面図、図２はその杭頭部のＡ−Ａ断面図である。図中１は中空状の既製コンクリート杭であり、２はその杭１の上端面に設置された杭頭端板である。図示のように、杭頭端板２には、複数の杭頭鉄筋３が下端部をネジ結合や溶接などで固着した状態で立設されている。また、各杭頭鉄筋３には、鋼製スリーブ４が外嵌されており、それらの鋼製スリーブ４上に円板状の鋼製プレート５を載置し、前記鋼製スリーブ４によって杭頭端板２と鋼製プレート５との間の間隔を保持することにより、空隙部６が形成されるように構成している。各杭頭鉄筋３の下部には雄ネジ部が形成されており、それらの雄ネジ部に螺合した円形ナット７によって鋼製プレート５と鋼製スリーブ４を杭頭端板２に対して締付固定するように構成している。図中８は、後から打設されるフーチングや最下段のスラブ等の基礎コンクリート構造部を示したもので、本実施例においては、この基礎コンクリート構造部８と各杭頭鉄筋３との間の付着力に基づく定着力によって、基礎コンクリート構造部８と既製コンクリート杭１の杭頭部とを接合することになる。なお、図２中の９は、杭頭端板２を杭１の上端面に固着するため、各杭頭鉄筋３の設置位置に隣接して設置されたＰＣ鋼より線等からなる固定部材を示したものである。
【００１０】
しかして、地震等により外力が作用した場合には、杭頭端板２の上方に空隙部６が形成されることから、杭頭部に対する基礎コンクリート構造部８を構成するコンクリートからの拘束作用は解消される。したがって、本実施例における圧縮荷重は、各杭頭鉄筋３とそれらに外嵌された鋼製スリーブ４とによって分担することになる。なお、引張荷重に関しては、鋼製スリーブ４と杭頭鉄筋３とを一体的に結合した場合には、引張荷重についても両部材で分担することになるが、鋼製スリーブ４を単に杭頭鉄筋３に対して外嵌しただけの場合には、鋼製スリーブ４は引張荷重に対抗しないことから、杭頭鉄筋３によって全引張荷重に対抗することになる。因みに、上述したように、鋼製スリーブ４の素材や板厚を選定することにより、それぞれの杭頭部に作用する個々の荷重状況に応じた個別的な対応を簡便に実施することができる。ところで、本実施例の場合、前記基礎コンクリート構造部８を打設する際に、鋼製プレート５の下方の杭頭鉄筋３との間へのコンクリートの流入を阻止して前記空隙部６を形成することが重要である。このため、上述のように、必要に応じて鋼製プレート５の外周縁に垂下状のリング部材を付設するなどの適宜の閉塞手段を講じて、鋼製プレートの下方へ打設コンクリートが流入しないように構成することになる。
【実施例２】
【００１１】
図３及び図４は本発明の第２実施例を示したもので、図３は設置状態を示した縦断面図、図４はその杭頭部のＢ−Ｂ断面図である。本実施例は、前記第１実施例の変形例であり、同じ部分には同じ符合を用いて説明すると、図示のように前記鋼製スリーブ４に替えて杭頭鉄筋３の配列の内側に鋼製リング１０を配設し、その鋼製リング１０によって杭頭端板２と鋼製プレート５との間の間隔を保持するとともに、杭頭部に作用する圧縮荷重を分担して杭頭鉄筋３を補強するように構成したものである。その余の構成においては、前記第１実施例と基本的に異なるところはなく、同様の機能を奏する。
【実施例３】
【００１２】
図５及び図６は本発明の第３実施例を示したもので、図５は設置状態を示した縦断面図、図６はその杭頭部のＣ−Ｃ断面図である。図示のように、本実施例の場合においても、中空状の既製コンクリート杭１の上端面に設置された杭頭端板２に対し、下端部をネジ結合や溶接などで固着して複数の杭頭鉄筋３が立設される点で、前記第１実施例の場合と変るところはない。本実施例の場合には、前記杭頭鉄筋３に外嵌した状態に複数の鋼製スリーブ１１を配設するとともに、前記鋼製プレート５は使用することなく、それらの鋼製スリーブ１１の上部開口部を円形ナット１２により閉塞した状態で締付固定することにより、各鋼製スリーブ１１の内部に空隙部１３を個別的に形成した点で特徴を有する。そして、本実施例の場合には、図６に示したように、個々の鋼製スリーブ１１の内部に形成した空隙部１３の分だけ杭頭端板２に対するコンクリートの接触面積を縮小することができ、これによりコンクリートによる拘束作用を低減して、軸力による杭頭部の回転剛性の変動を低減できることから、個々の杭頭鉄筋３に対して前記鋼製スリーブ１１を外嵌設置するという簡便な作業によって、地震時等における軸力の変動による影響を抑制することが可能である。因みに、本実施例に係る前記鋼製スリーブ１１に関しては、その鋼製スリーブ１１の強度を大きく設定して圧縮荷重を分担することにより杭頭鉄筋３を補強するように構成してもよいし、逆に弱い強度に設定して圧縮荷重は分担せず、単に内部に空隙部１３を形成するための手段として用いることも可能である。なお、図示はしないが、後述の第４実施例も含め、既製コンクリート杭１の中空部は、打設後に杭頭部付近まで土砂等が充填されるため、基礎コンクリート構造物８を構築する際のコンクリートの流下防止手段（型枠等）は特に設ける必要はない。
【実施例４】
【００１３】
図７及び図８は本発明の第４実施例を示したもので、図７は設置状態を示した縦断面図、図８はその杭頭部のＤ−Ｄ断面図である。図示のように、本実施例の場合においても、中空状の既製コンクリート杭１の上端面に設置された杭頭端板２に対し、下端部をネジ結合や溶接などで固着して複数の杭頭鉄筋３が立設される点で、前記第３実施例の場合と変るところはない。本実施例の場合には、前記鋼製スリーブ１１に替えて、発泡スチロール等からなる圧縮力に弱い複数のスペーサ１４を各杭頭鉄筋３に外嵌することにより、それらの杭頭鉄筋３の下部に非定着部を形成するとともに、それぞれの非定着部の周囲にコンクリートを排除した部分を個別的に形成した点で特徴を有する。そして、本実施例の場合には、図８に示したように、スペーサ１４の設置部分だけ杭頭端板２に対するコンクリートの接触面積を縮小することができ、これによりコンクリートによる拘束作用を低減して、軸力による杭頭部の回転剛性の変動を低減できることから、個々の杭頭鉄筋３に対して前記スペーサ１４を外嵌設置するという簡便な作業によって、地震時等における軸力の変動による影響を抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施例の設置状態を示した縦断面図である。
【図２】同実施例の杭頭部のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の第２実施例の設置状態を示した縦断面図である。
【図４】同実施例の杭頭部のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明の第３実施例の設置状態を示した縦断面図である。
【図６】同実施例の杭頭部のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】本発明の第４実施例の設置状態を示した縦断面図である。
【図８】同実施例の杭頭部のＤ−Ｄ断面図である。
【符号の説明】
【００１５】
１：既製コンクリート杭、２：杭頭端板、３：杭頭鉄筋、４：鋼製スリーブ、５：鋼製プレート、６：空隙部、７：円形ナット、８：基礎コンクリート構造部、９：固定部材、１０：鋼製リング、１１：鋼製スリーブ、１２：円形ナット、１３：空隙部、１４：スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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