(57)【要約】【課題】鋼管や接続部材における接合部の溶接量を必要以上に多くすることなく所定の接合強度を確保し、杭とフーチングとの間の応力伝達を効率良く行うことができる杭頭接合構造を提供すること。【課題手段】鋼管コンクリート杭または鋼管杭等の鋼管１１を使用した杭１の杭頭部外周面に沿って複数の杭頭鉄筋接合部材２を設けた杭頭接合構造であって、杭頭鉄筋を挿入して支持する筒状体２１と、一端側が筒状体２１をその両側から挟むような状態で設けられていると共に、他端側が鋼管１１の外周面に溶着された一対の接続板２２，２２とで構成した。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管コンクリート杭または鋼管杭における杭頭部の鋼管外周面に沿って複数の杭頭鉄筋接合部材を設けた杭頭接合構造であって、
杭頭鉄筋接合部材は、杭頭鉄筋が挿入される筒状体と、一端側が筒状体をその両側から挟むような状態で設けられていると共に、他端側が鋼管外周面に溶着された一対の接続板とで構成したことを特徴とする杭頭接合構造。
【請求項２】
請求項１記載の杭頭接合構造において、
一対の接続板の一端側は、筒状体の長手方向の中心線を超えて延出し、一対の接続板では、それぞれ、その内側面と筒状体の外周面とにより鋼管側および鋼管側とは反対側の２箇所に隅を形成しており、それら全ての隅を溶着することを特徴とする杭頭接合構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の杭頭接合構造において、
筒状体は、その内部に杭頭鉄筋の雄ネジ部に螺合する雌ネジ部が形成されている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、鋼管コンクリート杭または鋼管杭等の鋼管を使用した杭の杭頭部の鋼管外周面に沿って複数の杭頭鉄筋接合部材を設けた杭頭接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
杭とフーチング（基礎コンクリート）とは、杭頭部に設けた複数本の杭頭鉄筋をフーチング内に定着することで結合される。また、杭に関し、近年、需要が増えつつある鋼管コンクリート杭や鋼管杭は、杭体の耐力が高いことから、他の杭よりも杭頭部に作用する曲げモーメントが大きくなるとともに、各杭頭鉄筋に生じる引張力も大きくなる。
【０００３】
これら鋼管コンクリート杭などの杭頭接合構造としては、直接、杭頭部の鋼管外周面に杭頭鉄筋を溶接するのが一般的だが、上述したように杭頭鉄筋に生じる引張力が大きいことから、溶接性が懸念される太径の鉄筋や高強度材の鉄筋を採用することが難しい。故に、杭頭部の鋼管外周面に沿って、多数の杭頭鉄筋が設けられることになり、溶接や配筋などの作業性が悪い。
【０００４】
このようなことから、一端側に杭頭鉄筋が接続される接続部材を鋼管外周面に溶着させた杭頭接合構造が数多く開示されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。これら杭頭接合構造は、杭頭部の鋼管外周面から離れた位置に杭頭鉄筋を設けるため、杭頭鉄筋に生じる引張力が小さくなり、杭頭鉄筋の本数を減らすことができる。また、鋼管外周面に杭頭鉄筋を直接溶接しなくて済むため、太径や高強度材の杭頭鉄筋を採用し易くなるという効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平０３−０５４７３６号公報
【特許文献２】特開２００１−１８２０７９号公報
【特許文献３】特開２００２−１１５２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１〜３に記載の杭頭接合構造では、それぞれ次のような問題点がある。
【０００７】
（１）特許文献１に記載の杭頭接合構造の問題点
（i）平板がカプラーの中心（杭頭鉄筋に生じる引張力の中心）線から鋼管（杭）側の周面位置に溶着されているため、杭頭部に曲げモーメントが作用した際、その溶接部には局所的に応力が集中してしまい、その溶接部の破壊が懸念され、より多くの溶接量が必要になる。
（ii）平板が鋼管外周面に溶着される構成であることから、杭頭部に曲げモーメントが作用した際、鋼管自体が面外変形するのを防ぐために平板の高さ（鉛直方向の長さ）を大きくして、溶接長さを長くする必要がある。
（iii）平板が応力を負担する構成であることから、平板自体が面外変形するのを防ぐために平板の板厚を厚くする必要があり、板厚が薄い鋼管に溶接する際に欠陥が生じ易い。また、平板に面外方向のせん断力が作用した際、平板と鋼管との溶接部には曲げなどの力も負荷されるため、より多くの溶接量が必要になる。
（iv）杭頭鉄筋に太径や高強度材を採用した場合、その杭頭鉄筋が備える耐力に対して十分に応力伝達できるだけの接合（溶接）耐力が必要になるため、平板とカプラー、鋼管外周面との溶接長さが長くなり、カプラーの全長や平板の高さを大きくする必要がある。
【０００８】
（２）特許文献２，３に記載の杭頭接合構造の問題点
（i）杭頭部に曲げモーメントが作用した際、杭頭鉄筋に生じる引張力や圧縮力は支圧板やナット（座金）を介して接続部材の上面または下面のみに作用するため、接続部材と鋼管との溶接部には局所的に応力が集中してしまい、その溶接部の破壊が懸念され、その破壊を防止するためにはより多くの溶接量が必要になる。
（ii）接続部材の内部に充填されるコンクリートや固化材と杭頭鉄筋とが接触状態であるため、杭頭鉄筋に引張力が生じた際に、その接触している周囲のコンクリート等に割裂が生じてしまい、接続部材自体の変形や、鋼管との溶接部に悪影響を及ぼす虞がある。つまり、コンクリート等による拘束効果が低減する虞がある。
【０００９】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、鋼管や接続部材における接合部（溶接部）の溶接量を必要以上に多くすることなく所定の接合強度を確保し、杭とフーチングとの間の応力伝達を効率良く行うことができる杭頭接合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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る杭頭接合構造は、鋼管コンクリート杭または鋼管杭における杭頭部の鋼管外周面に沿って複数の杭頭鉄筋接合部材を設けた杭頭接合構造であって、杭頭鉄筋接合部材は、杭頭鉄筋が挿入される筒状体と、一端側が筒状体をその両側から挟むような状態で設けられていると共に、他端側が鋼管外周面に溶着された一対の接続板とで構成したことを特徴とする。
ここで、一対の接続板の一端側は、筒状体の長手方向の中心線を超えて延出し、一対の接続板では、それぞれ、その内側面と筒状体の外周面とにより鋼管側および鋼管側とは反対側の２箇所に隅を形成しており、それら全ての隅を溶着すると良い。
また、筒状体は、その内部に杭頭鉄筋の雄ネジ部に螺合する雌ネジ部が形成されていると良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る杭頭接合構造では、杭頭鉄筋が挿入される筒状体と、一端側が筒状体をその両側から挟むような状態で設けられていると共に、他端側が鋼管外周面に溶着された一対の接続板とで杭頭鉄筋接合部材を構成したため、鋼管や杭頭鉄筋接合部材における接合部（溶接部）の溶接量を必要以上に多くすることなく所定の接合強度を確保できる共に、杭とフーチングとの間で効率良く応力伝達を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る杭頭接合構造の一例を示す正面図である。
【図２】その杭頭接合構造の左側面図である。
【図３】その杭頭接合構造におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】その杭頭接合構造の拡大平面図である。
【図５】他の筒状体を使用した杭頭接合構造の拡大平面図である。
【図６】さらに他の筒状体を使用した杭頭接合構造の拡大平面図である。
【図７】接続板の形状の違いによる掘削土量の差を示す正面図である。
【図８】杭頭接合構造の他の例を示す拡大平面図である。
【図９】杭頭接合構造のさらに他の例を示す拡大平面図である。
【図１０】杭頭接合構造のさらに他の例を示す拡大平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明に係る杭頭接合構造の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１〜図３に示すように、この杭頭接合構造は、鋼管コンクリート杭（ＳＣ杭）または鋼管杭（Ｓ杭）等の鋼管１１を使用した杭１における杭頭部の鋼管外周面に沿って６０度や９０度等の適宜間隔で杭頭鉄筋接合部材２を複数設けたもので、杭頭鉄筋接合部材２に杭頭鉄筋３を挿入して螺合すると共に、ナット４１で締め付けて結合するように構成されている。杭頭鉄筋３は、図示しない基礎コンクリートのフーチング内に挿入されて定着することで杭１と基礎コンクリートとを結合するもので、ここでは一例としてネジ節鉄筋（異形棒鋼）を使用している。なお、図１〜図３では、説明の便宜上、杭１の杭頭部に１つの杭頭鉄筋接合部材２のみ図示していないが、実際には、鋼管１１の外周面に沿って適宜間隔で複数設けられている。
【００１４】
杭頭鉄筋接合部材２は、筒状体２１と、一対の接続板２２，２２とで構成されている。筒状体２１は、杭頭鉄筋３の雄ネジ部３１が挿入されるもので、図４等に示すように外周面が六角形である一方、その内周面には、杭頭鉄筋３の雄ネジ部３１に螺合する雌ネジ部２１ａが形成されている。ここで、筒状体２１について、このように雌ネジ部２１ａが内部に形成されたものを用いれば、杭頭部に曲げモーメントが作用した際、杭頭鉄筋３に生じる引張力や圧縮力が、筒状体２１を介して一対の接続板２２，２２の上下方向全長に亘ってそれぞれ作用することになり、接続板２２，２２と鋼管１１との溶接部５３には局所的に応力が集中することはないので好適である。なお、後述する雌ネジ部２１ａが内部に形成されていない筒状体であっても、杭頭鉄筋３に生じる引張力や圧縮力が、接続板２２，２２の上面または下面のみでなく筒状体にも作用するため、溶接部５３に局所的に応力が集中することを抑制できる。
【００１５】
一対の接続板２２，２２は、それぞれ、一端側（筒状体２１側）が筒状体２１をその両側から挟むように溶着されていると共に、他端側（鋼管１１側）が鋼管１１の外周面に溶着されている。ここで、一対の接続板２２，２２は、図１や図３に示すように、その正面視の形状を筒状体２１から鋼管１１に向かうに従って下端部が徐々に下方へ拡幅する形状にすることにより、筒状体２１と鋼管１１への応力伝達に必要な溶接長を確保している。また、一対の接続板２２，２２の一端側は、筒状体２１の長手方向の中心線２１ｃを超え、少なくとも筒状体２１において鋼管１１から最遠の外周面、すなわち図４では六角形の筒状体２１の最遠角部２１ｂ以上、延出させている。つまり、この杭頭鉄筋接合部材２では、図１に示すように正面視した場合に、一対の接続板２２，２２から筒状体２１の最遠角部２１ｂが突出しないように構成されている。
【００１６】
そして、一対の接続板２２，２２と筒状体２１との接合は、図４等に示すように、一対の接続板２２，２２の内側面と六角形の筒状体２１の外周面とがそれぞれ形成する鋼管１１側の隅（すみ）と、鋼管１１側とは反対側の隅（すみ）の２箇所をすみ肉溶接等により溶着する。つまり、筒状体２１は、一対の接続板２２，２２にその両側を挟まれた状態で、かつ、４箇所で溶着されることになる。なお、図上、各２箇所の５１，５２が一対の接続板２２，２２と筒状体２１との間の溶接部である。
【００１７】
そのため、この杭頭鉄筋接合部材２を使用した実施形態の杭頭接合構造によれば、２枚の接続板２２，２２を使用して筒状体２１を鋼管１１に接合しているので、杭頭鉄筋に結合されるカプラーを１枚の平板で鋼管に溶接する特許文献１の従来技術に比べて、杭頭鉄筋３を介し基礎コンクリートから鋼管１１へ応力が伝達される際、鋼管１１を面外へ曲げる力が２枚の接続板２２，２２に分散されることになり、平板の高さを大きくすることなく耐力・剛性ともに強固な接合部を形成できることになる。
【００１８】
また、この杭頭鉄筋接合部材２では、一対の接続板２２，２２が平行に取り付けられているので、施工時に杭１に対して一対の接続板２２，２２を垂直に取り付けることが容易になるという効果も得られる。また、１枚の平板とカプラーを溶接する特許文献１の従来技術に比べて、この杭頭鉄筋接合部材２では、２枚の接続板２２，２２と筒状体２１とを使用するので、接続板２２，２２の板厚を薄くすることができ、溶接施工が容易で品質の良い溶接部を確保できると共に、特許文献２に開示されたＵ字状プレートのように折曲げ成形によって生じる有害な塑性化部分がこの杭頭鉄筋接合部材２には設けられない。また、図４等に示すように、筒状体２１の外側面は六角であるため、一対の接続板２２，２２の内側面との間の隅（すみ）に自然に開先が形成され、溶接作業が容易になると共に、品質の良い杭頭鉄筋接合部材２を製造できる。
【００１９】
また、一対の接続板２２，２２と筒状体２１とは、図４等に示すように、それぞれ、２箇所の溶接部５１，５２で溶着され、合計４箇所で溶着されることになるので、１枚の平板とカプラーを溶接する特許文献１の従来技術に比べてより多くの溶接長が得られる。そのため、鋼管１１に対する溶接長を確保しつつ、筒状体２１およびそれに溶着される部分の接続板２２，２２の上下方向の長さを短くすることができる。
【００２０】
さらに、この杭頭鉄筋接合部材２では、基礎コンクリートの打設時には、図４等に示すように一対の接続板２２，２２と杭１との間の空間（空隙）２３にコンクリートが詰まることになる。そのため、一対の接続板２２，２２に応力が伝達された場合には、一対の接続板２２，２２がその空間２３内に充填されたコンクリートを拘束した状態で一体的に抵抗するので、杭頭鉄筋接合部材２や鋼管１１が面外に変形し難くなる。また、一対の接続板２２，２２と鋼管１１の間の空間２３に充填されたコンクリートは、筒状体２１によって定着体である杭頭鉄筋３とは直接接しないため、杭頭鉄筋３に引張力が生じたとしても割裂が生じることはなく、コンクリートによる拘束効果が低減するような虞がない。
【００２１】
また、この杭頭鉄筋接合部材２では、一対の接続板２２，２２と六角形の筒状体２１との間が４箇所で溶着されるだけでなく、各接続板２２，２２それぞれにおける２箇所の溶接部５１，５２は、図４に示すように、筒状体２１の長手方向の中心線２１ｃを通り、各接続板２２，２２に対し垂直な平面に対し、線対称の位置に設けられる。そのため、杭頭鉄筋１１および筒状体２１に作用する引張力に対し、その中心線２１ｃを挟んだ各接続板２２，２２における２箇所の溶接部５１，５２がそれぞれ反力として作用することになる。即ち、中心線２１ｃから鋼管側の周面位置に溶着される溶接部５２，５２だけでなく、それら位置とは線対称の位置にある鋼管側とは反対側の溶接部５１，５１も反力として作用することから、杭頭部に曲げモーメントが作用しても、溶接部５２，５２に局所的に応力が集中することはなく、期待する溶接耐力を十分に発揮できる。
【００２２】
また、一対の接続板２２，２２それぞれの他端側は、図４等に示すように開先加工されており、鋼管１１の外周面との間で形成される外側の隅（すみ）を溶込み溶接により溶接して、溶接部５３を形成している。なお、鋼管１１の外周面は湾曲しているので、接続板２２，２２の他端側の開先加工は省略しても良い。また、一対の接続板２２，２２それぞれにおいて、鋼管１１の外周面との間で形成される外側の隅（すみ）と内側の隅（すみ）の２箇所を、すみ肉溶接等により溶接しても良い。
【００２３】
なお、上記の説明では、筒状体２１は、図１〜図４に示すように、外周面が六角形で、その内周面に雌ネジ部２１ａが形成されているものとして説明したが、本発明では、これに限らず、図５に示すように、外周面が円形で、その内周面には雌ネジ部２１ａ’が形成された筒状体２１’でも良いし、図６に示すように、外周面が円形もしくは図１〜図４に示す筒状体２１のように六角形等の多角形で、その内周面には雌ネジ部が形成されてない筒状体２１”でも良い。ただし、図６に示す筒状体２１”の場合、内周面に雌ネジ部が形成されてないため、杭頭鉄筋３を連結する場合には、図７に示すように、筒状体２１”の上下でナット４１，４２により締め付ける必要がある。そのため、図７で右側に示す正面視で方形の接続板２２’よりも、図７で左側に示す正面視で下端部が筒状体２１”から鋼管１１に向かうに従って下端部が徐々に下方へ拡幅する接続板２２の方が、接続板２２と鋼管１１との溶接長を確保しつつも、下側のナット４２の取り付け作業スペースを確保することができる。その結果、杭頭部における掘削土量を減らすことができ、さらに作業性が向上する。なお、図７では、杭頭鉄筋として、外周面が竹節状の異形鉄筋の杭頭鉄筋３’を使用している。
【００２４】
また、図８に示すように、一対の接続板２２，２２と鋼管１１との間の接合部分にそれぞれ裏当て金２４，２４を設けて溶込み溶接等を行っても良い。裏当て金２４，２４を使用して溶込み溶接等を行うことにより、溶接品質の良い杭頭鉄筋接合部材２を製造できる。また、図８に示すように一対の接続板２２，２２それぞれと裏当て金２４，２４とをすみ肉溶接してさらに溶接部５４，５４を設けても良い。なお、この場合、筒状体は、図８に示す筒状体２１”に限らず、図１〜図４に示す筒状体２１や図５に示す筒状体２１’も使用でき、このことは後述する図９および図１０でも同様である。
【００２５】
また、本発明では、図１〜図８に示すように接続板２２，２２’の一端部は、筒状体２１，２１’，２１”の最遠端まで延出する必要はなく、接続板２２，２２’が筒状体２１，２１’，２１”を両側から挟んだ状態で接合または一体成形できれば十分であるため、例えば、図９に示すように筒状体２１”の中心線２１ｃ”付近まで延出していれば良い。
【００２６】
また、図１〜図９に示すように平板状の接続板２２，２２’ではなく、図１０に示すように、湾曲した一対の接続板２２”，２２”を使用することもできる。湾曲した一対の接続板２２”，２２”を使用することで、接続板２２”，２２”の他端側と鋼管１１の外周面との間に自然に開先が形成されるため、開先加工の手間を省略でき、作業性が向上する。また、鋼管１１に対する一対の接続板２２” ，２２”の他端部の溶接間距離が大きくなるので、この点でも、鋼管１１の面外変形に対する抵抗が増大する。
【符号の説明】
【００２７】
１…杭、１１…鋼管、２，２’…杭頭鉄筋接合部材、２１，２１’，２１”…筒状体、２１ａ，２１ａ’…雌ネジ部、２２，２２’，２２”…接続板、３，３’…杭頭鉄筋、３１…雄ネジ部、５１，５２，５３，５４…溶接部。
【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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【図９】
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【図１０】
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