(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート造の杭と躯体の接合構造であって、
前記杭と前記躯体との間に、その径が杭の径に比べて小さくなるように形成された小径部が介在されてなり、
前記杭は、その外周に沿うように埋設された外部鉄筋かごと、前記外部鉄筋かごの内周側に前記小径部の下方の少なくとも一部のコンクリートを囲むように埋設されることで、前記小径部の下方のコンクリートの軸圧縮力による破壊を抑える杭内部拘束部材とを備えることを特徴とする杭と躯体の接合構造。
【請求項２】
請求項１記載の接合構造であって、
前記小径部は、周囲を取り囲む小径部拘束部材を備えることを特徴とする杭と躯体の接合構造。
【請求項３】
請求項１又は２記載の接合構造であって、
前記杭内部拘束部材は、前記小径部の下方の少なくとも一部のコンクリートを囲むように設けられたフープ筋を有することを特徴とする杭と躯体の接合構造。
【請求項４】
請求項１から３のうち何れか１項に記載の接合構造であって、
前記杭内部拘束部材は、前記小径部の直径をＤとした場合に、その上下方向の長さが（Ｄ／２）×（１／ｔａｎ２２．５°）以上であることを特徴とする杭と躯体の接合構造。
【請求項５】
コンクリート造の杭と躯体の接合方法であって、
前記杭と前記躯体との間に、その径が杭の径に比べて小さくなるように形成された小径部を介在させ、
前記杭に、その外周に沿うように外部鉄筋かごを埋設し、
前記杭における前記外部鉄筋かごの内周側に、前記小径部の下方の少なくとも一部のコンクリートを囲むことで、前記小径部の下方のコンクリートの軸圧縮力による破壊が抑えられるように杭内部拘束部材を埋設しておくことを特徴とする杭と躯体の接合方法。
【請求項６】
外周に沿うように外部鉄筋かごが埋設されたコンクリート造の杭と躯体との間に、その径が杭の径に比べて小さくなるように形成された小径部が介在されてなる杭と躯体の接合構造を構築する際に用いられるプレキャストコンクリート部材であって、
前記小径部を構成し、前記杭における前記外部鉄筋かごの内周側に前記小径部の下方の少なくとも一部のコンクリートを囲むように埋設されるべき杭内部拘束部材が一体化されたことを特徴とするプレキャストコンクリート部材。
【請求項７】
外周に沿うように外部鉄筋かごが埋設されたコンクリート造の杭と躯体との間に、その径が杭の径に比べて小さくなるように形成された小径部が介在されてなる杭と躯体の接合構造において前記小径部を取り囲むように設けられるべき鋼管であって、
前記杭における前記外部鉄筋かごの内周側に前記小径部の下方の少なくとも一部のコンクリートを囲むことで、前記小径部の下方のコンクリートの軸圧縮力による破壊を抑えるように埋設されるべき杭内部拘束部材が一体化されたことを特徴とする鋼管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート造の杭と躯体と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】
基礎躯体又は建物の躯体の下部に、杭が接合されてなる建物に水平力が作用すると、躯体と杭の接合部に大きな曲げ荷重が作用する。従来はこのような曲げ荷重に抵抗するべく、鉄筋を多数配筋する方法や杭の断面を大きくする方法を用いていたが、前者の方法では鉄筋量が増えるとともに配筋に手間がかかるという問題が、また、後者の方法では杭の断面が大きくなるため、コスト高になるという問題があった。
【０００３】
これに対して、例えば、特許文献１には、躯体と杭とを間をあけて構築し、この躯体と杭との間を杭よりも断面が小さいコンクリート部材（以下、小径部という）を介して接合する方法が記載されている。かかる方法によれば、躯体と杭との接合部に作用する曲げ荷重を低下させるとともに、躯体と杭との接合部における鉄筋を減らし、配筋の手間を削減することができ、また、杭の断面を小さくし、コストを削減できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１４４９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明者らは、後に詳述するようにこのように躯体と杭との間に小径部を設けた場合、杭に大きな圧縮力が作用すると小径部の下部に楔状の破壊局面が形成され、杭を外側に向かって押し広げるように破壊が起こることを実験により見出した。
【０００６】
本発明の目的は、杭と躯体との間に小径部を設ける場合に、杭の小径部の下方に生じる破壊を防止するとともに、小径部において軸力及びせん断力を伝達できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、コンクリート造の杭と躯体の接合構造であって、前記杭と前記躯体との間に、その径が杭の径に比べて小さくなるように形成された小径部が介在されてなり、前記杭は、その外周に沿うように埋設された外部鉄筋かごと、前記外部鉄筋かごの内周側に前記小径部の下方の少なくとも一部のコンクリートを囲むように埋設されることで、前記小径部の下方のコンクリートの軸圧縮力による破壊を抑える杭内部拘束部材とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記の杭と躯体の接合構造において、前記小径部は、周囲を取り囲む小径部拘束部材を備えてもよい。
また、前記杭内部拘束部材は、前記小径部の下方の少なくとも一部のコンクリートを囲むように設けられたフープ筋を有してもよい。
【０００９】
また、記杭内部拘束部材は、前記小径部の直径をＤとした場合に、その上下方向の長さが（Ｄ／２）×（１／ｔａｎ２２．５°）以上であってもよい。
【００１０】
また、本発明は、コンクリート造の杭と躯体の接合方法であって、前記杭と前記躯体との間に、その径が杭の径に比べて小さくなるように形成された小径部を介在させ、前記杭に、その外周に沿うように外部鉄筋かごを埋設し、前記杭における前記外部鉄筋かごの内周側に、前記小径部の下方の少なくとも一部のコンクリートを囲むことで、前記小径部の下方のコンクリートの軸圧縮力による破壊が抑えられるように杭内部拘束部材を埋設しておくことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、外周に沿うように外部鉄筋かごが埋設されたコンクリート造の杭と躯体との間に、その径が杭の径に比べて小さくなるように形成された小径部が介在されてなる杭と躯体の接合構造を構築する際に用いられるプレキャストコンクリート部材であって、前記小径部を構成し、前記杭における前記外部鉄筋かごの内周側に前記小径部の下方の少なくとも一部のコンクリートを囲むことで、前記小径部の下方のコンクリートの軸圧縮力による破壊を抑えるように埋設されるべき杭内部拘束部材が一体化されたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、外周に沿うように外部鉄筋かごが埋設されたコンクリート造の杭と躯体との間に、その径が杭の径に比べて小さくなるように形成された小径部が介在されてなる杭と躯体の接合構造において前記小径部を取り囲むように設けられるべき鋼管であって、前記杭における前記外部鉄筋かごの内周側に前記小径部の下方の少なくとも一部のコンクリートを囲むことで、前記小径部の下方のコンクリートの軸圧縮力による破壊を抑えるように埋設されるべき杭内部拘束部材が一体化されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、杭の小径部の下方のコンクリートを囲繞するように杭内部拘束部材が埋設されているため、小径部の下方に楔状の破壊局面が形成され、この楔状の部分が周囲のコンクリートを押し広げるような力が作用しても、杭内部拘束部材がこれに抵抗し、破壊が生じるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】圧縮実験で用いた試験体を示す図である。
【図２】試験体の破壊状況を示す図である。
【図３】杭に作用する応力を示す図である。
【図４】本実施形態の接合構造を示す鉛直断面図であり、（Ａ）は鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ−Ｉ´断面図である。
【図５】小径部を取り囲む鋼管を省略した場合の接合構造を示す鉛直断面図である。
【図６】小径部の上下面を夫々躯体の下面及び杭の上面に接続した場合の接合構造を示す鉛直断面図である。
【図７】小径部よりも径が大きな内部鉄筋かごを用いた場合の接合構造を示す鉛直断面図である。
【図８】小径部よりも径が小さな内部鉄筋かごを用いた場合の接合構造を示す鉛直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、本願発明者らは、建物の躯体と杭の間に小径部が介在してなる接合構造に圧縮力が作用した際の破壊状況を調べるため、上記の接合構造を模した試験体を用いて圧縮実験を行ったので説明する。
【００１６】
図１は、本実験で用いた試験体１１０を示す図である。同図に示すように、本実験で用いた試験体１１０は、杭の上部を模した直径２００ｍｍ（実物の約１／８スケール）、高さ３００ｍｍの円柱状のコンクリート部材（以下、杭部１３０という）と、杭部１３０の上部に一体に構築され、小径部を模した直径１２０ｍｍ、高さ２５ｍｍの円柱状のコンクリート部材（以下、小径部という）１４０とにより構成される。杭部１３０の上部４０ｍｍ及び小径部１４０は設計強度４８Ｎ／ｍｍ２のコンクリートが用いられ、杭部１３０の残り部分は２７Ｎ／ｍｍ２のコンクリートが用いられている。
本実験では、この試験体１１０に上下の載荷台により荷重を作用させて、破壊状況を調べた。
【００１７】
図２は、圧縮破壊した試験体を示す図である。同図に示すように、試験体１１０に圧縮荷重を作用させると、杭部１３０の小径部１４０の下部に相当する位置に楔状（逆円錐状）の破断面（図中、破線を付して示す）が生じ、この楔状の部分の周囲のコンクリートが剥がれ落ちて破壊した。なお、楔状の破断面は頂角が約４５°であった。
【００１８】
このように、本実験から、小径部を介して杭と躯体とが接合された接合部に圧縮荷重が作用すると、図３に示すように、杭３０を構成するコンクリートにおいて小径部４０の下部に頂角が約４５°となるような逆円錐状の面において破断することがわかり、この逆円錐状の部分（以下、楔部という）の周囲のコンクリートには、この楔部を構成するコンクリートにより外側へ向かって押し広げられるような応力が作用すると考えられる。
【００１９】
上記の実験結果をふまえ、本実施形態の躯体２０と杭３０との接合構造１０は以下のような構成とした。
図４は、本実施形態の接合構造１０を示す鉛直断面図であり、（Ａ）は鉛直断面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ−Ｉ´断面図である。同図に示すように、本実施形態の接合構造１０は、建物の躯体２０と、場所打ちコンクリート杭からなる杭３０とを接合するための構造であり、杭３０と躯体２０との間に小径部４０が介在してなる。小径部４０は、躯体２０及び杭３０にその上部及び下部が夫々埋入されている。
【００２０】
躯体２０は、建物（不図示）の下部に一体に構築されており、建物から鉛直荷重及び水平力が作用する。躯体２０は、鉄筋コンクリート造であり、建物の荷重が作用する。
【００２１】
小径部４０は、円筒状の鋼管４１と、この鋼管４１内に打設されたコンクリート４２とにより構成される。鋼管４１の外周には、後述する杭３０を構成する内部鉄筋かご５０の上端が溶接接続されている。なお、鋼管４１及び内部鉄筋かご５０としては、これらを予め工場等において鋼管４１に内部鉄筋かご５０を溶接接続したものを製作し、現場に搬入して用いることができる。
【００２２】
杭３０は、地盤に円柱状に形成されたコンクリート３２と、このコンクリート３２の外周に沿うように埋設された円筒状に組まれた外部鉄筋かご３１と、小径部４０を構成する鋼管４１に上端が溶接接続された内部鉄筋かご５０と、により構成される。
【００２３】
内部鉄筋かご５０は、円周状に間隔をあけて配置された複数の縦筋５１と、これら複数の縦筋５１の外周を囲繞するように上下方向に間隔をあけて配置されたフープ筋５２とにより構成される。内部鉄筋かご５０は、上下方向の長さが、小径部４０の直径を底辺とし、頂角が４５°の二等辺三角形の高さよりも長くなるように形成されている。なお、この二等辺三角形の高さＬは、小径部４０の直径をＤとした場合に、（Ｄ／２）×（１／ｔａｎ２２．５°）となる。杭３０を構成するコンクリート３２の上部及び小径部４０を構成するコンクリート４１には、上記の試験体１１０と同様に周囲に比べて設計基準強度が高いコンクリートが用いられている。なお、縦筋５１は、フープ筋５２を保持できればよく、鉄筋以外の鋼材を用いてもよいし、また、その本数は問わない。
【００２４】
躯体２０から小径部４０に鉛直荷重が作用すると、杭３０を構成するコンクリート３２には、小径部４０の下部の楔部から、その周囲の部分を押し広げるような応力が作用する。これに対して、本実施形態では、図４に示すように、コンクリート３２の小径部４０の下方に内部鉄筋かご５０が埋設されているため、内部鉄筋かご５０のフープ筋５２がコンクリート３２を拘束することにより、楔部から作用する力に対して抵抗する。さらに、上記の実験からわかるように、楔部は上下方向の長さが、小径部４０の直径を底辺とし、頂角が４５°の二等辺三角形の高さと略等しいが、上記のように内部鉄筋かご５０がこの長さよりも長く形成されているため、確実にフープ筋５２により楔部から作用する力に対して抵抗することができる。
【００２５】
本実施形態によれば、杭３０と躯体２０との間に小径部４０を介在させることにより、杭３０と躯体２０との接合構造１０における曲げ剛性を低下させることができる。
【００２６】
また、かかる構成の接合構造１０に鉛直荷重が作用すると、杭３０の小径部４０の下方の楔部から、その周囲のコンクリートに外側へ向けて押し広げるような荷重が作用するが、本実施形態では杭３０の小径部４０の下方に円筒状に組まれた内部鉄筋かご５０を埋設することとしたため、内部鉄筋かご５０のフープ筋５２がこの荷重に対して抵抗するため、破壊が防止され、鉛直耐力を確保でき、躯体２０と杭３０との間で十分なせん断力及び軸力の伝達が可能となる。
【００２７】
なお、本実施形態では、小径部４０の下方に縦筋５１及びフープ５２筋からなる内部鉄筋かご５０を埋設する構成としたが、これに限らず、スパイラルフープを埋設することとしてもよい。また、内部鉄筋かごに代えてフープ状のＦＲＰ、鋼線、金網、スパイラル筋などを埋設することとしてもよい。
【００２８】
また、本実施形態では、小径部４０をコンクリート部材により構成したが、これに限らず、周囲を鋼管又はＦＲＰなどの拘束部材により囲繞したコンクリート部材により構成してもよい。このようにコンクリート部材の周囲を拘束部材により囲繞することで、拘束効果によりコンクリート部材の圧縮強度を向上させることができる。また、本実施形態では、鋼管４１に内部鉄筋かご５０の上部を接続するものとしたが、これに限らず、内部鉄筋かご５０を鋼管４１と間隔をあけて別体として設けることとしてもよい。
【００２９】
また、本実施形態では、杭３０を構成するコンクリート３２の上部及び小径部４０を構成するコンクリート４２として周囲に比べて設計基準強度が高いものが用いたが、これに限らず、周囲と同程度の設計基準強度のコンクリートを用いてもよい。この場合、杭３０の上部を囲繞するように鋼管を設けるとよい。
また、本実施形態では、小径部４０の周囲を鋼管４１により囲繞するものとしたが、これに限らず、図５に示すように鋼管４１を省略してもよい。
【００３０】
また、本実施形態では、小径部４０を構成するコンクリート４２を現場打ちするものとしたが、ＰＣ部材を用いてもよい。かかる場合には、小径部４０を構成するＰＣ部材と内部鉄筋かご５０とを予め一体に形成しておくことで、施工性を向上することができる。
【００３１】
また、本実施形態では、小径部４０の上下を夫々躯体２０及び杭３０に埋め込むものとしたが、これに限らず、図６に示すように、小径部４０の上下を夫々躯体２０の下端及び杭３０の上端に接続するものとしてもよい。また、小径部４０の上下何れか一方のみを躯体２０又は杭３０に埋め込むこととしてもよい。
【００３２】
また、本実施形態では、小径部４０と略同径な円筒状の内部鉄筋かご５０を用いるものとしたが、これに限らず、図７に示すように、小径部４０よりも大径の内部鉄筋かご５０を用いてもよく、また、図８に示すように、小径部４０よりも小径の内部鉄筋かご５０を用いてもよい。要するに、内部鉄筋かご５０を、杭３０を構成するコンクリート３２の小径部４０の下方の少なくとも一部を囲むように埋設すれば、本実施形態と同様の効果が得られる。なお、小径部４０と異なる径の内部鉄筋かご５０を用いる場合には、その径が小径部４０の径に近い方が、杭３０の小径部４０の下方の楔部から、その周囲のコンクリートに外側へ向けて押し広げるような荷重に確実に抵抗できる。
【符号の説明】
【００３３】
１０  接合構造
２０  躯体
３０  杭
３１  外部鉄筋かご
３２  コンクリート
４０  小径部
４１  鋼管
４２  コンクリート
５０  内部鉄筋かご
５１  縦筋
５２  フープ筋
【図１】
0005545351.tif 000002
【図３】
0005545351.tif 000003
【図４】
0005545351.tif 000004
【図５】
0005545351.tif 000005
【図６】
0005545351.tif 000006
【図７】
0005545351.tif 000007
【図８】
0005545351.tif 000008
【図２】
0005545351.tif 000009