(57)【要約】【課題】杭が負担する鉛直荷重が大きい場合であっても適用できる、接合部における曲げ荷重を低減可能な杭と基礎躯体の接合構造を提供する。【解決手段】コンクリート造の杭３０と基礎躯体２０の接合構造１０は、杭３０と基礎躯体２０の間に形成され、その径が杭３０の径に比べて小さく、かつ、基礎躯体２０のと縁切りされた小径部４０と、小径部４０を囲繞する第１の鋼管４１と、小径部４０内を貫通し、上端が基礎躯体２０に埋設され、下端が杭３０の頭部に埋設された第２の鋼管４２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート造の杭と基礎躯体の接合構造であって、
前記杭と前記基礎躯体の間に形成され、断面が前記杭の断面に比べて小さく、かつ、前記杭又は前記基礎躯体のうち少なくとも何れかとの間が離間可能に縁切りされた小断面部と、
前記小断面部を周方向に拘束する拘束部材と、
前記小断面部内を貫通し、上端が前記基礎躯体に埋設され、下端が前記杭の頭部に埋設された鋼管と、
を備えることを特徴とする杭と基礎躯体の接合構造。
【請求項２】
請求項１記載の杭と基礎躯体の接合構造であって、
前記杭の上部を周方向に拘束する第２の拘束部材を備えることを特徴とする基礎躯体の接合構造。
【請求項３】
コンクリート造の杭と基礎躯体の接合方法であって、
前記杭と前記基礎躯体との間に、断面が前記杭の断面に比べて小さい小断面部を、前記杭又は前記基礎躯体のうち少なくとも何れかとの間が離間可能に縁切りされるように設け、
前記小断面部を周方向に拘束するように拘束部材を設け、
前記小断面部内を貫通し、上端が前記基礎躯体に埋設され、下端が前記杭の頭部に埋設されるように、鋼管を設けることを特徴とする杭と基礎躯体の接合方法。
【請求項４】
コンクリート造の杭と基礎躯体とを、前記杭と前記基礎躯体との間に、断面が前記杭の断面に比べて小さい小断面部を、前記杭又は前記基礎躯体のうち少なくとも何れかとの間が離間可能に縁切りされるように設け、前記小断面部を周方向に拘束するように拘束部材を設け、前記小断面部内を貫通し、上端が前記基礎躯体に埋設され、下端が前記杭の頭部に埋設されるように、鋼管を設けることにより接合する方法に用いられるＰＣ部材であって、
前記鋼管と、前記拘束部材との間の部分のコンクリートを構成し、前記鋼管及び前記拘束部材と一体に形成されたことを特徴とするＰＣ部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭と基礎躯体の接合部における曲げ剛性を低下させた接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、建物等の基礎において杭基礎を用いる場合には、基礎フーチングと杭との間で、鉛直荷重及びせん断力を伝達可能すべく杭頭部が埋設されるように基礎フーチングを構築している。しかしながら、かかる構成では、建物に水平力が作用すると、基礎フーチングと杭との接合部に大きな曲げ荷重が生じてしまう。このため、基礎フーチングと杭との接合部における十分な曲げ耐力を確保できるように、鉄筋を多く配筋する必要があり、鉄筋量が増えるとともに配筋に手間がかかっていた。
【０００３】
これに対して、例えば、特許文献１には、杭頭部の上部に錐台形状の支圧部を形成し、この支圧部の上部に構造物基礎を載置する構成とすることにより、接合部に生じる曲げ荷重を低減する方法が記載されている。
【特許文献１】特許３６６１９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の方法では、支圧部における径を小さくし過ぎると、杭の最大支持力に相当する荷重がこの支圧部に作用した場合に、支圧部が破損してしまう虞がある。このため、杭が負担する鉛直荷重が大きい場合には、支圧部の径を大幅に小さくすることができず、十分な曲げ荷重の低減効果が得られないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、杭が負担する鉛直荷重が大きい場合であっても適用できる、接合部における曲げ荷重を低減可能な杭と基礎躯体の接合構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の杭と基礎躯体の接合構造は、コンクリート造の杭と基礎躯体の接合構造であって、前記杭と前記基礎躯体の間に形成され、断面が前記杭の断面に比べて小さく、かつ、前記杭又は前記基礎躯体のうち少なくとも何れかとの間が離間可能に縁切りされた小断面部と、前記小断面部を周方向に拘束する拘束部材と、前記小断面部内を貫通し、上端が前記基礎躯体に埋設され、下端が前記杭の頭部に埋設された鋼管と、を備えることを特徴とする。
上記の接合構造において、前記杭の上部を周方向に拘束する第２の拘束部材を備えてもよい。
【０００７】
また、本発明の杭と基礎躯体の接合方法は、コンクリート造の杭と基礎躯体の接合方法であって、前記杭と前記基礎躯体との間に、断面が前記杭の断面に比べて小さい小断面部を、前記杭又は前記基礎躯体のうち少なくとも何れかとの間が離間可能に縁切りされるように設け、前記小断面部を周方向に拘束するように拘束部材を設け、前記小断面部内を貫通し、上端が前記基礎躯体に埋設され、下端が前記杭の頭部に埋設されるように、鋼管を設けることを特徴とする。
また、本発明のＰＣ部材は、コンクリート造の杭と基礎躯体とを、前記杭と前記基礎躯体との間に、断面が前記杭の断面に比べて小さい小断面部を、前記杭又は前記基礎躯体のうち少なくとも何れかとの間が離間可能に縁切りされるように設け、前記小断面部を周方向に拘束するように拘束部材を設け、前記小断面部内を貫通し、上端が前記基礎躯体に埋設され、下端が前記杭の頭部に埋設されるように、鋼管を設けることにより接合する方法に用いられるＰＣ部材であって、前記鋼管と、前記拘束部材との間の部分のコンクリートを構成し、前記鋼管及び前記拘束部材と一体に形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、小断面部が杭に比べて断面が小さく形成されているため、曲げ剛性が低下し、さらに、基礎躯体と杭の間に曲げ荷重が作用すると、小断面部の曲げ荷重により引張力が作用する側の部分と、基礎躯体又は杭とが離間することにより、この部分において引張力の伝達が行われなくなるため、基礎躯体と杭との接合部における曲げ剛性が低下する。また、鉛直荷重に対しては、同一の曲げ剛性を有する断面に比べて小断面部が全断面有効となるため大きな鉛直荷重に耐えることができる。さらに、小断面部を拘束部材により囲繞していることで、小断面部の圧縮耐力が向上するため、耐えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１は、本実施形態の杭と基礎躯体との接合構造１０を示す図であり、（Ａ）は鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ´断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ´断面図である。同図に示すように、本実施形態の接合構造は、建物の基礎躯体２０と、場所打ちコンクリート杭からなる杭３０とを接合する構造である。
【００１０】
同図に示すように、接合構造１０は、杭３０の径よりも小さな径の小径部４０が、基礎躯体２０と杭３０との間に形成され、小径部４０の外周を囲繞する第１の鋼管４１と、小径部４０を貫通するとともに、両端が夫々基礎躯体２０及び杭３０に埋設された第２の鋼管４２と、を備えてなる。
【００１１】
基礎躯体２０は、建物（不図示）の下部に一体に構築された鉄筋コンクリート造の構造体からなり、建物から鉛直荷重及び水平力が作用する。
杭３０は、地盤に形成された掘削孔内に打設されたコンクリート３２と、このコンクリート３２に埋設された鉄筋３１と、杭３０の頭部を外周から囲繞する第３の鋼管３３と、により構成される。杭３０の頭部が第３の鋼管３３により囲繞されることにより、コンクリート３４に鉛直軸方向力や曲げ荷重による軸方向の圧縮力が作用した際の広がりを第３の鋼管３３が拘束するため、コンクリート３４の圧縮強度が向上する。また、小径部４０を貫通する鋼管４２が負担する水平力や曲げ荷重による外側へ押し出そうとする力に第３の鋼管３３は抵抗することができる。
【００１２】
第１の鋼管４１により囲繞され、第２の鋼管４２の外周部にあたる部分を構成するコンクリート４４と、基礎躯体２０を構成するコンクリート２１との間には、打継面Ｆが存在する。これにより、これらコンクリート２１、４４の間は、引張荷重が作用した際に離間可能に縁切りされている。
【００１３】
本実施形態の接合構造１０は、以下のようにして構築することができる。
まず、地盤に孔を掘削し、掘削した孔内に鉄筋３１を建て込み、孔内にコンクリート３２を打設して、場所打ちコンクリート杭を構築する。そして、図２に示すように、打設したコンクリート３２が硬化した後、場所打ちコンクリート杭の上部をはつり、鉄筋３１の上部を露出させる。
【００１４】
次に、図３に示すように、場所打ちコンクリート杭の上部に第３の鋼管３３を配置し、杭３０の上部に当たる高さに第１の鋼管４１を配置し、また、第１の鋼管４１の内部を挿通するように第２の鋼管４２を配置する。また、第３の鋼管３３と第１の鋼管４１との間をベニヤなどの型枠材４５により閉塞する。なお、第１の鋼管４１及び第２の鋼管４２はスペーサにより所定の高さ位置に支持すればよい。
【００１５】
次に、図４に示すように、コンクリートを、第２の鋼管４２の上側から、その内部を通して、上面が第１の鋼管４１の上端に到達するまで打設する。これにより、第３の鋼管３３の内部を構成するコンクリート３４と、第１の鋼管４１により囲繞され、第２の鋼管４２の外周にあたる部分を構成するコンクリート４４と、第２の鋼管４２の内部を構成するコンクリートの基礎躯体２０の下面高さまでの部分が一体に打設されることとなる。そして、これら打設したコンクリートが硬化するまで養生する。
【００１６】
次に、基礎躯体２０を構成する鉄筋を配筋し、基礎躯体を構成するコンクリート２１及び第２の鋼管４２内の上部を構成するコンクリートを打設する。これにより、基礎躯体２０を構成するコンクリート２１と、第１の鋼管４１により囲繞され、第２の鋼管４２の外周部にあたる部分を構成するコンクリート４４の間に打ち継面Ｆが形成される。打設したコンクリートが硬化することで、接合構造１０が構築される。
【００１７】
かかる構成の基礎躯体２０と杭３０の接合部は、基礎躯体２０に作用する鉛直荷重を杭３０に伝達可能であることが必要である。
本実施形態では、基礎躯体２０と杭３０との間で小径部４０を介して（図５における範囲Ａ）鉛直荷重が伝達されることとなるが、小径部４０を構成するコンクリート４３、４４が第１の鋼管４１により囲繞され、外部から拘束されることにより、これらコンクリート４３、４４の圧縮強度が向上される。このため、小径部４０は杭３０に比べて径が小さいものの基礎躯体２０に作用する鉛直荷重を十分に伝達することができる。
【００１８】
また、基礎躯体２０と杭３０の接合部は、基礎躯体２０に作用する水平力を杭３０に伝達可能であることが必要である。
これに対して、本実施形態では、第２の鋼管４２がその両端が基礎躯体２０と杭３０とに夫々埋設された状態となっているため、第２の鋼管４２及びこれと一体となった第２の鋼管４２内のコンクリート４３を介して、基礎躯体２０と杭３０との間で水平力を確実に伝達することができる。
【００１９】
また、本実施形態では、基礎躯体２０と杭３０との間に、杭３０に比べて径の小さな小径部４０を介在させているため、杭頭部の剛性が低下している。さらに、基礎躯体２０と杭３０の接合部に曲げ荷重が作用すると、図６に示すように、第１の鋼管４１と第２の鋼管４２との間のコンクリート４４と、基礎躯体２０を構成するコンクリート２１とが離間するため、この部分において基礎躯体２０と杭３０との間で引張力の伝達が行われない。このため、図６における範囲Ｂの部分のみで曲げ荷重が伝達されることとなり、基礎躯体２０と杭３０との接合部における曲げ剛性が低下することとなる。
なお、基礎躯体２０と杭３０の接合部に鉛直荷重又は曲げ荷重が作用すると、杭３０の頭部には小径部４０から大きな鉛直応力が作用することとなるが、杭頭部を構成するコンクリート３４を第３の鋼管３３により囲繞することで、コンクリート３４の強度が向上するため、小径部４０から伝達される応力に耐え得る。また、同一の曲げ剛性を有する断面に比べて小径部４０が全断面有効となるため大きな鉛直荷重に耐えることができる。
【００２０】
以上説明したように、本実施形態によれば、基礎躯体２０と杭３０を小径部４０を介して接続したため、この部分の曲げ剛性が低下し、さらに、基礎躯体２０と杭３０の間に曲げ荷重が作用すると、小径部４０を構成するコンクリート４４の曲げ荷重により引張力が作用する側の部分が基礎躯体２０と離間することにより、この部分において引張力の伝達が行われなくなるため、基礎躯体２０と杭３０との接合部における曲げ剛性を低下させることができる
【００２１】
また、第１の鋼管４１が内部のコンクリート４３、４４を囲繞することによる拘束効果により、コンクリート４３、４４の強度が向上するため、鉛直荷重を十分に伝達することができる。
【００２２】
なお、本実施形態では、小径部４０を構成するコンクリート４４を第２の鋼管４２により囲繞することとしたが、これに限らず、ＦＲＰ製の筒状部材により囲繞してもよく、また、ＦＲＰ製のシートをコンクリート４４の外周に貼り付ける構成としてもよく、要するにコンクリート４４に圧縮荷重が作用した場合に外部から拘束することができる部材であればよい。
【００２３】
これと同様に、本実施形態では、杭３０の頭部を構成するコンクリート３４の外周を囲繞するように第３の鋼管３３を設ける構成としたが、これに限らず、ＦＲＰ製の筒状部材により囲繞してもよく、また、ＦＲＰ製のシートをコンクリート３４の外周に貼り付ける構成としてもよく、要するにコンクリート３４に圧縮荷重が作用した場合に外部から拘束することができる部材であればよい。
【００２４】
また、本実施形態では、杭３０の頭部の外周を囲繞するように第３の鋼管３３を設ける構成としたが、これに限らず、杭頭部を構成するコンクリート３４を高強度コンクリートとすることにより第３の鋼管３３を省略することもできる。
【００２５】
また、本実施形態では、小径部４０を構成するコンクリート４４を現場打ちにより構築するものとしたが、これに限らず、ＰＣ部材を用いてもよい。このようなＰＣ部材を用いる場合には、小径部４０を構成するコンクリート４４を構成する環状のＰＣ部材に、現場において、第１の鋼管４１及び第２の鋼管４２を取付けてもよいし、図７に示すように、第１の鋼管４１及び第２の鋼管４２と一体となったＰＣ部材１００を用いてもよい。
【００２６】
また、本実施形態では、小径部４０を構成するコンクリート４４の上面と、基礎躯体２０を構成するコンクリート２１との間に打ち継面を設けることにより、これらコンクリート２１、４４を離間可能に縁切りするものとしたが、これに限らず、これらコンクリート２１、４４の間にビニールシートや板材等を介在させて縁切りしてもよい。
【００２７】
また、このように離間可能に縁切りする箇所は、小径部４０を構成するコンクリート４４と、杭３０を構成するコンクリート３４との間に設けることとしてもよい。なお、縁切りする箇所を小径部４０を構成するコンクリート４４と、杭３０を構成するコンクリート３４との間に設ける場合には、杭３０の頭部を構成するコンクリート３４を打設し、このコンクリート３４が硬化した後、第１の鋼管４１と第２の鋼管４２との間の部分のコンクリート４４及び基礎躯体２０を構成するコンクリート２１を打ち継げばよい。
【００２８】
さらに、上記のように小径部４０をＰＣ部材を用いて構築する場合には、小径部４０の第２の鋼管４２の外側の部分を構成する環状のコンクリート４４内にＰＣ鋼線を環状に埋設することにより、第１の鋼管４１と同様にコンクリート４４を拘束することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、第２の鋼管４２及び第２の鋼管４２の内部のコンクリート４３により、基礎躯体２０と杭３０との間で水平力を伝達する構成としたが、さらに、第２の鋼管４２の内部を貫通し、その両端が基礎躯体２０及び杭３０に埋設されるように鉄筋を埋設し、この鉄筋により水平力の一部を伝達させてもよい。
【００３０】
また、本実施形態では、杭３０が円形断面である場合について説明したが、これに限らず、例えば、矩形などの他の形状の断面の杭３０と基礎躯体２０とを接続する場合であっても、適用することができる。かかる場合には、杭３０と基礎躯体２０との間を杭に比べて小断面の部材により接続すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態の杭と基礎躯体との接合構造を示す図であり、（Ａ）は鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ´断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ´断面図である。
【図２】本実施形態の杭と基礎躯体との接合構造を構築する方法を説明するための鉛直断面図（その１）である。
【図３】本実施形態の杭と基礎躯体との接合構造を構築する方法を説明するための鉛直断面図（その２）である。
【図４】本実施形態の杭と基礎躯体との接合構造を構築する方法を説明するための鉛直断面図（その３）である。
【図５】本実施形態の接合構造における基礎躯体に作用する鉛直荷重を伝達する範囲を示す鉛直断面図である。
【図６】本実施形態の接合構造に曲げ荷重が作用した状態を示す鉛直断面図である。
【図７】第１及び第２の鋼管と一体となったＰＣ部材を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  接合構造
２０  基礎躯体
２１、３２、３４、４３、４４  コンクリート
３０  杭
３１  鉄筋
３３  第３の鋼管
４０  小径部
４１  第１の鋼管
４２  第２の鋼管
【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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