(57)【要約】      （修正有）【課題】杭を接続した場所に大きな地震等により想定外の曲げ引張り力が加わると、補強バンドのリブの場所でコンクリート体にひび割れが発生し、耐荷力が不足するので、構造物の安定した支持ができなくなって大変危険である。【解決手段】本発明にかかるプレストレストコンクリート製杭の端部構造は、端板1と、緊張材2と、コンクリート体3を包含している。該端板1は円環状で放射状に係止孔11を備えている。該緊張材2は一端に頭部21を備え、該頭部21を該端板1の該係止孔11に係止して緊張力が導入される。該コンクリート体3は一端が該端板1と密着し他端へ該緊張材2を包着して伸びている。そして、該緊張材2は該頭部21と別個に、少なくとも１個の凸部22を該コンクリート体3中に備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端板(1)と、緊張材(2)と、コンクリート体(3)を包含し、
該端板(1)は円環状で放射状に係止孔(11)を備え、
該緊張材(2)は一端に頭部(21)を備え、該頭部(21)を該端板(1)の該係止孔(11)に係止して緊張力が導入され、
該コンクリート体(3)は一端が該端板(1)と密着し他端へ該緊張材(2)を包着して伸びており、
該緊張材(2)は該頭部(21)と別個に、少なくとも１個の凸部(22)を該コンクリート体(3)中に備えている
ことを特徴とするプレストレストコンクリート製杭の端部構造。
【請求項２】
該緊張材(2)の該凸部(22)は杭に作用する曲げ引張り力で該コンクリート体(3)にひび割れ(C)の発生する領域(33)に設けられている請求項１に記載のプレストレストコンクリート製杭の端部構造。
【請求項３】
該領域(33)は該端板(1)外面から該緊張材(2)上に、該緊張材(2)の外径(d)の１０〜４０倍の寸法上である請求項１に記載のプレストレストコンクリート製杭の端部構造。
【請求項４】
該凸部(22)は該緊張材(2)自身の変形で形成されたこぶである請求項１に記載のプレストレストコンクリート製杭の端部構造。
【請求項５】
該凸部(22)は該緊張材(2)に嵌着したヘッドである請求項１に記載のプレストレストコンクリート製杭の端部構造。
【請求項６】
該端板(1)は外周縁に沿って該コンクリート体(3)の外周面を覆う側板(12)を備えている請求項１に記載のプレストレストコンクリート製杭の端部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプレストレストコンクリート製杭の端部構造にかかり、杭に曲げ引張り力が作用した場合、杭の接続部分にかかる負荷を少なくして、従来使用していた補強バンドやスリーブを無くそうとするものである。
【０００２】
ＰＣ鋼棒２１の端部に丸頭２２を形成しておき、軸線上に対設される端板１０の相対する８の字形のＰＣ鋼棒取付部１１の座１３に丸頭２２を係止し、両端板を緊張装置により反対方向へ引っ張ってＰＣ鋼棒２１に緊張力を与え、コンクリートを打設し、コンクリートの養生硬化後、緊張装置を取り外してコンクリート杭にプレストレスを導入する技術が、特開２００２−１９４７３７号公報（特許文献１）に開示されている（同文献  段落[０００９] 、[図１]、 [図３]参照）。
【０００３】
杭に関してではないが、プレストレストコンクリート梁にプレストレス有効領域１ａと無効領域１ｂを形成するため、埋設される緊張材２に対をなす定着金物４、４を圧着接合し、両定着金物に挟まれた領域内の緊張材２に対して、当初より導入されているプレストレスを常時保持する機能を果たす間で有効領域１ａを形成し、定着金物４と梁端面間で無効領域１ｂを形成するようにしたプレストレストコンクリート梁が特開２００４−２９３１７９号公報（特許文献２）に開示されている（段落[００１５]参照）。
【０００４】
また、プレテンション部材では、ＰＣ鋼材はコンクリートとの付着によって定着され、この定着に必要な長さ（定着長）は、ＰＣ鋼撚り線の場合その直径の６５倍としてよいことが、平成８年１２月に社団法人日本道路協会が発行した「道路橋仕方書・同解説  I  共通編  III  コンクリート橋編」（非特許文献１）に述べられている（同書  第１８３頁下から５行〜第１８５頁の「図−解４．４．１３  プレテンション部材のプレストレスの分布」参照）。
【０００５】
図４は本件出願人が知得している杭端部構造で、緊張材２’を端板１’に係止するやり方は特許文献１の開示技術と同様である。この図４の場合、端板１’の係止溝１１’に緊張材２’の頭部２１’が係止されて緊張力がコンクリート体３’に導入され、端板１’の外周縁に沿って補強バンドＢが溶接され、この補強バンドの凹部Ｂ’でコンクリート体３’の端部を補強し、壁３１’の内側に中空部３２’のある杭４’としたものである。この場合も、コンクリート体３’の内部を通る緊張材２’に凸部は存在せず、緊張材２’とコンクリート体３’の非定着化に対する配慮は何らなされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１９４７３７号公報
【特許文献２】特開２００４−２９３１７９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】平成８年１２月、社団法人日本道路協会発行「道路橋仕方書・同解説  I  共通編  III  コンクリート橋編」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の発明で、ＰＣ鋼棒２１の丸頭２２は、このＰＣ鋼棒２１に緊張力を導入するため端板１０に係止する手段として、端板１０の８の字形のＰＣ鋼棒取付部１１の座１３との係合用に形成されたもので、コンクリート中に埋設されることはない。そのため、杭の接合端部に曲げ引張り力が加わった場合、この端部において、ＰＣ鋼棒２１はコンクリートとの付着力を失って伸び出すので、コンクリートにひび割れが発生してしまう。
【０００９】
特許文献２に開示された発明の場合、プレストレストコンクリート梁に、対をなす定着金物４、４を緊張材２に圧着接合して、埋設している。杭は軸荷重を支持するためのもので、その長さには自ずから限界がある。そこで、地中深く設置する場合は必要数の杭を連結して使用することになるが、連結部が剛結されていないと、荷重の支持が不安定となって、杭としての役割を果たせない。そのため、杭の場合、プレストレスはその全長に導入されているのが実状で、プレストレスの無効領域を形成することは考えられない。
【００１０】
非特許文献１によれば、荷重がかかった場合にＰＣ鋼撚り線がコンクリートと非定着状態になる可能性のある範囲は、ＰＣ鋼撚り線の直径の６５倍の範囲とされている。杭の場合もこの非定着状態が端部で発生するため、コンクリートのひび割れもこの端部で生じることが多い。ひび割れを生じると杭としての支持力が不足し、大変危険であり、この説示を参考に、ひび割れを防ぐ手段の開発が不可欠となっている。
【００１１】
本発明は、プレストレスがその全長に導入され、なおかつ連結部での剛結に適したプレストレストコンクリート製杭の端部構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（請求項１）本発明にかかるプレストレストコンクリート製杭の端部構造は、端板と、緊張材と、コンクリート体を包含している。該端板は円環状で放射状に係止孔を備えている。該緊張材は一端に頭部を備え、該頭部を該端板の該係止孔に係止して緊張力が導入される。該コンクリート体は一端が該端板と密着し他端へ該緊張材を包着して伸びている。そして、該緊張材は該頭部と別個に、少なくとも１個の凸部を該コンクリート体中に備えている。
【００１３】
コンクリート製の杭は両端の端板に緊張材を通して係止し、この端板をジャッキで引いて緊張材に緊張力を導入し、この状態でコンクリートを流し込んで遠心成形し、固化したらジャッキを弛め、コンクリートにプレストレスを導入するのが一般的で、コンクリート体は中空となっている。最下段の打ち込み用となる杭の場合は端板に代えて尖頭となった沓金が設けられる。杭は打ち込み深さに応じて適宜継ぎ足されてゆく。継ぎ足しには溶接やボルト・ナット等の手段が採用される。
【００１４】
緊張材を端板に取り付ける場合、端板にテーパのあるタップ孔を穿ち、緊張材をこのタップ孔に挿通して端部の頭部でテーパに係止する。本発明では、緊張材が頭部と別個に、少なくとも１個の凸部を備えている。該凸部はコンクリート体中に位置することになり、杭に曲げ引張り力が作用した場合に該緊張材が該端板に近い部分で該コンクリート体との付着が切れて伸び出すのを、該凸部で食い止め、該緊張材で接続部に加わる力を受け持つ。
【００１５】
これにより、杭に曲げ引張り力が加わったときに該端板に近い部分での該コンクリート体に発生するひび割れを防げ、従来このひび割れを防ぐため、端板に溶接して採用されていた補強バンドやスリーブ等は不要になる。
【００１６】
（請求項２）該緊張材の該凸部は杭に作用する曲げ引張り力で該コンクリート体にひび割れの発生する領域に設けられていてもよい。
こうすると、曲げ引張り力でコンクリート体に発生するひび割れは、端板に近い領域で多くみられるので、この領域に発生するひび割れを効果的に防止できる。
【００１７】
（請求項３）該領域は該端板外面から該緊張材上に、該緊張材の外径の１０〜４０倍の寸法上であってもよい。
こうすると、ひび割れの発生する場合が多い緊張材の外径の１０〜４０培の寸法上でひび割れを効果的に防止できる。
【００１８】
（請求項４）該凸部は該緊張材自身の変形で形成されたこぶであってもよい。
こうすると、こぶは緊張材と一体なので、位置ずれすることがなく、緊張材の伸び出しを確実に食い止められる。
【００１９】
（請求項５）該凸部は該緊張材に嵌着したヘッドであってもよい。
こうすると、ヘッドを緊張材と別個に用意して嵌着するので、緊張材自体を圧搾する面倒な作業を省略できる。
【００２０】
（請求項６）該端板は外周縁に沿って該コンクリート体の外周面を覆う側板を備えていてもよい。
こうすると、コンクリート体の端部が補強され、この端部に衝撃を受けても端部が欠落するようなことがない。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、緊張材が端板に対する係止用の頭部と別個に、少なくとも１個の凸部を備えており、該凸部はコンクリート体中に位置するので、杭に曲げ引張り力が作用した場合に緊張材が端板に近い部分でコンクリートとの付着が切れて伸び出すのを、該凸部で食い止めて緊張材で接続部に加わる力を受け持つことができる。そのため、従来、杭に曲げ引張り力が加わったときに端板に近い部分でのコンクリート体に発生するひび割れを防ぐため、端板に溶接して採用されていた補強バンドやスリーブ等を不要にすることができる。
【００２２】
請求項２によれば、該緊張材の該凸部は杭に作用する曲げ引張り力で該コンクリート体にひび割れの発生する領域に設けられているので、曲げ引張り力でコンクリート体に、端板に近い領域で発生するひび割れを効果的に防止できる。
【００２３】
請求項３によれば、該領域は該端板外面から該緊張材上に、該緊張材の外径の１０〜４０倍の寸法上であるので、ひび割れの発生する場合が多い緊張材の外径の１０〜４０倍の寸法上でひび割れを効果的に防止できる。
【００２４】
請求項４によれば、該凸部は該緊張材自身の変形で形成されたこぶであるので、緊張材と一体となっており、位置ずれすることがなく、緊張材の伸び出しを確実に食い止められる。
【００２５】
請求項５によれば、該凸部は該緊張材に嵌着したヘッドであるので、ヘッドを緊張材と別個に用意して嵌着でき、緊張材自体を圧搾する面倒な作業を省略できる。
【００２６】
請求項６によれば、該端板は外周縁に沿って該コンクリート体の外周面を覆う側板を備えているので、コンクリート体の端部が補強され、この端部に衝撃を受けても端部が欠落するようなことがない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明にかかるプレストレストコンクリート製杭の端部構造に採用される端板１と緊張材２の係止部の関係の具体例を示す一部の断面図である。
【図２】本発明にかかるプレストレストコンクリート製杭の端部構造の具体例を示す一部の断面図である。
【図３】上下に隣り合って接続された杭の端部構造の断面図である。
【図４】従来のプレストレストコンクリート製杭の端部構造を示す一部の断面図である。
【図５】従来のプレストレストコンクリート製杭の接続部分の構造を示す一部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２８】
１は端板、２は緊張材、３はコンクリート体である。端板１は円環状で放射状に係止孔１１を備えている。筒状型枠の両端に端板１を対設し、緊張材２の一端の頭部２１を一方の端板１の係止孔１１の段部１２に係止し、この緊張材２の他端の頭部２１を他方の端板１の係止孔１１の段部１２に係止して、両端板１を互いに離反する方向へ引張って緊張材２に緊張力を導入する。この状態で型枠にコンクリートを充填して回転させれば、遠心力によりコンクリートが端板１や型枠面に張り付いて壁３１を形成し、中央に中空部３２を備えた杭４が出来あがる。緊張材２はこの壁３１の厚みの中を通っており、コンクリート体３が固化した時点で端板１を解放すれば、緊張力がコンクリート体３に導入される。
【００２９】
緊張材２の頭部２１と別個の凸部２２は、図示の例では１個となっているが、２個以上でも良く、コンクリート体３の壁３１の厚みの中に収まっている。そして、杭４に曲げ引張り力が作用した場合に緊張材２が端板１に近い部分でコンクリート体３との付着が切れて伸び出すのを、この１個又は複数個の凸部２２で食い止める。これにより、杭４の接続部に加わる力を緊張材２で受け持つことができる。
【００３０】
杭４に曲げ引張り力が加わり、互いに溶接された端板１の溶接部分Ｗに引張り力Ｔが作用すると、緊張材２が伸び出そうとするが、凸部２２がその伸びを食い止めるので、緊張材２とコンクリート体３との付着が切れず、この端板１に近い部分でコンクリート体３にひび割れＣが発生するのを防止する。従来は、これを防ぐため、コンクリート体３を囲むように補強バンドＢを端板１に溶接し、補強バンドＢの凹部Ｂ’で対応していたが、この補強バンドＢを不要にすることができる。また、同様に補強目的のスリーブも省略できる。
【００３１】
（請求項２）緊張材２の凸部２２は杭に作用する曲げ引張り力でコンクリート体３にひび割れＣの発生する領域３３に設けられている。
この場合、曲げ引張り力でコンクリート体３に発生するひび割れＣは、端板１に近い領域３３で多くみられるので、ひび割れＣの発生を効果的に防止できる。
【００３２】
（請求項３）領域３３は端板１の外面から緊張材２上に、この緊張材２の外径ｄの１０〜４０倍の寸法上である。
この場合、ひび割れＣの発生する場合が多い緊張材２の外径の１０〜４０培の寸法上でひび割れＣの発生を効果的に防止できる。
【００３３】
（請求項４）凸部２２は緊張材２自身の変形で形成されたこぶである。
この場合、こぶは緊張材２と一体なので、位置ずれすることがなく、緊張材２の伸び出しを確実に食い止められる。
【００３４】
（請求項５）凸部２２は緊張材２に嵌着したヘッドであってもよい。
この場合、ヘッドを緊張材２と別個に用意して嵌着するので、緊張材２自体を圧搾する面倒な作業を省略できる。
【００３５】
（請求項６）端板１は外周縁に沿ってコンクリート体３の外周面を覆う側板１３を備えている。
この場合、コンクリート体３の端部が補強され、この端部に衝撃を受けても端部が欠落するようなことがない。
【符号の説明】
【００３６】
１      端板
１１    係止孔
１２    段部
１３    側板
２      緊張材
２１    頭部
２２    凸部
３      コンクリート体
３１    壁
３２    中空部
３３    領域
４      杭
Ｂ      補強バンド
Ｂ’    凹部
Ｃ      ひび割れ
【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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