(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管コンクリート杭又は鋼管杭の端板上面に重合する水平板部と、その水平板部の一端から垂下され、杭の鋼管外周面に当接する垂下板部と、からなるＬ字状の接合金具を、その内側の角部が端板の上面周縁に係合状態で設けられるとともに、杭頭鉄筋が水平板部の上面に立設した杭頭接合構造であって、少なくとも水平板部の両側端部と端板の上面とが溶接されていると共に、垂下板部の両側端部と鋼管の外周面との間の間隙を開先として、少なくともその両側端部が鋼管の外周面に溶接して鋼管の外周面に固定され、杭頭鉄筋が鋼管の板厚範囲を除いた位置に立設し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又は鋼管杭の端板上面に杭頭鉄筋を立設させた杭頭接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＲＣ杭やＰＨＣ杭などは、ＰＣ鋼材などのプレストレスト部材が内部に設けられ、その端部が端板に固定された構成になっている。そして、それらの杭頭接合構造は、端板上面に杭頭鉄筋を設けたものが一般的であり、杭頭部に作用する曲げモーメントに伴って杭頭鉄筋に生じる力は、端板を介して杭に伝達される。
【０００３】
一方、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、その構成が異なり、プレストレスト部材は設けられない。そのため、端板上面に杭頭鉄筋を設けると、杭頭鉄筋に生じる力によって端板が面外に変形するとともに、端板の周縁部と鋼管の端部との溶接部が破壊する虞がある。つまり、杭頭鉄筋に生じる力を杭に伝達させることができない。そこで、これらの杭については、杭頭鉄筋の下端部を杭頭部の鋼管外周面に直接溶接させた杭頭接合構造が一般的である（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この構造は、所定の長さを有する杭頭鉄筋を現場で溶接することから、作業性や施工精度、溶接管理面などに問題がある。さらに、鋼管コンクリート杭などは、他の杭と比較して耐力が高いため、杭頭部に大きな曲げモーメントが作用するような条件に適用されることが多く、杭頭鉄筋については大きな引張力を負担し得るだけの仕様が求められる。この点に関しては、鋼管の板厚に応じて溶接部の断面サイズが規定されているため、太径の杭頭鉄筋を用いて対応することができないケースが多い。仮に対応できたとしても、杭頭鉄筋と鋼管外周面との溶接長さを長くするなど、大きな引張力に対抗し得るだけの十分な溶接強度が必要になるため、前記問題がより顕著になる。故に、杭頭鉄筋の本数を増やして対応するケースが多いが、結局は、前記問題と何ら変わりはない。
【０００４】
そこで、この種の問題を解決するものとして、端板上面にその内側が添着されるプレートと、該プレートの外側から垂下され、鋼管の外周面に添着されるリブ板とを設けるとともに、プレート上に鉄筋を立設し、リブ板を鋼管の外周面に溶着した杭頭接合構造が開示されている（特許文献２参照。）。この構造によれば、プレート上面に設けられる杭頭鉄筋を太径のものにしても、そのプレートから垂下され、開先が形成されたリブ板を鋼管外周面に溶着させることから、溶接長を長くしなくても、鋼管に対して十分な溶接強度が確保される。さらに、現場では、予め工場などで杭頭鉄筋をプレートに接合させたものを、端板の周縁部(鋼管の端部)に設けるだけなので、施工性などの点も改善される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公平０２−０１３５５３号公報
【特許文献２】特開２００８―０５０８６３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、鉄筋ではなくリブ板などの鋼板を鋼管外周面に溶着させるようにしても、鋼管の板厚に応じ溶接部の断面サイズが規定されることに変わりはない。つまり、溶着させる鋼板の板厚が厚ければ、鋼管厚が薄い杭には適用できない可能性がある。ここで、上記特許文献２の公報記載の杭頭接合構造では、鋼管とリブ板とをレ形開先突合わせ溶接で接合しているが、その前に端板とプレートとを接合強度を期待しない仮溶接により仮付けしている（同公報［００１５］参照。）。即ち、端板とプレートとは接合されていないのと同じであり、杭頭鉄筋に生じる力は、プレートからリブ板を介して鋼管（杭）に伝達される。しかも、杭頭鉄筋を鋼管外周面上の位置に立設させるような構成にすることで（同公報［図１（ａ）］参照。）、その力を端板に伝達させることなく、スムーズに鋼管へ伝達できるようにしている。このような構成であるが故に、リブ板については、杭頭鉄筋に生じる力を全て負担するような仕様にしなければならない。つまり、リブ板の断面性能を杭頭鉄筋の断面性能以上にする必要があり、使用する杭頭鉄筋の径を太いものにすればするほど、リブ板の板厚も増さなければならない。よって、鋼管厚が薄い杭の場合には、太径の杭頭鉄筋を採用することが出来ない可能性もあり、更なる改善の余地があった。なお、太径の杭頭鉄筋を用いるにあたり、リブ板の枚数を更に増やすことでリブ板１枚あたりの板厚を薄くして対応することも考えられるが、部材重量や溶接量が増えるとともに、隣り合うリブ板の間隔も狭まることになるため、その溶接作業は非常に手間が掛かる。特に、リブ板を３枚以上並べて設けることは、内側のリブ板と鋼管との間の溶接作業の点から非常に困難であるという問題が出てくる。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、鋼管の板厚が薄い杭の場合でも太径の杭頭鉄筋を適用することが可能であるとともに、溶接時の作業性も向上した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】
【０００８】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明の杭頭接合構造は、鋼管コンクリート杭又は鋼管杭の端板上面に重合する水平板部と、その水平板部の一端から垂下され、杭の鋼管外周面に当接する垂下板部と、からなるＬ字状の接合金具を、その内側の角部が端板の上面周縁に係合状態で設けられるとともに、杭頭鉄筋が水平板部の上面に立設した杭頭接合構造であって、少なくとも水平板部の両側端部と端板の上面とが溶接されていると共に、垂下板部の両側端部と鋼管の外周面との間の間隙を開先として、少なくともその両側端部が鋼管の外周面に溶接して鋼管の外周面に固定され、杭頭鉄筋が鋼管の板厚範囲を除いた位置に立設していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の杭頭接合構造によれば、少なくとも水平板部の両側端部と端板の上面とが溶接されていると共に、垂下板部の両側端部と鋼管の外周面との間の間隙を開先として、少なくともその両側端部が鋼管の外周面に溶接して鋼管の外周面に固定され、杭頭鉄筋が鋼管の板厚範囲を除いた位置に立設しているため、杭頭鉄筋に生じる力が、水平板部から端板を介して鋼管（杭）に伝達される経路と、水平板部から垂下板部を介して鋼管(杭)に伝達される経路に分散される。よって、杭頭鉄筋に生じる力を、鋼管外周面に溶着される垂下板部で全て負担しなくても良くなるため、垂下板部の断面性能を杭頭鉄筋の断面性能よりも小さくできる。つまり、鋼管外周面に溶着させる部位の板厚を従来よりも小さくすることができるため、鋼管の板厚が薄い場合でも太径の杭頭鉄筋を適用することが可能になる。また、部材重量や溶接量も増えることはないため、溶接時の作業性も良い。ちなみに、端板の上面位置に杭頭鉄筋を立設しても、水平板部と端板が溶接で一体化され、厚みが増すことから、端板の面外変形を抑制する効果が期待できる。さらに、その効果と併せて、接合金具の内側の角部によって端板と鋼管との溶接部を補剛するため、その部分の破壊も抑制することができる。
また、垂下板部と鋼管の間の溶接は、垂下板部の両側端部と鋼管の外周面との間の間隙を開先として、少なくともその両側端部が鋼管の外周面に溶接されるようにしたため、溶接の際に開先を設ける手間を省略することができ、この点で、溶接時の作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る杭頭接合構造の要部の正面図である。
【図２】本発明に係る杭頭接合構造の要部の右側面図である。
【図３】本発明に係る杭頭接合構造の要部の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明に係る実施形態１の杭頭接合構造について説明する。
図１〜図３に示すように、実施形態１の杭頭接合構造は、鋼管コンクリート杭又は鋼管杭の端板２１の上面に重合する水平板部１１と、その水平板部１１の一端から垂下され、杭の鋼管２の外周面に当接する垂下板部１２とからなるＬ字状の接合金具１を、その内側の角部１３が端板２１の上面周縁に係合状態で設ける。水平板部１１は、図３に示すように少なくともその両側端部１１ａ，１１ｂを端板２１の上面に溶接して端板２１に固定する。図３における１１ａ１，１１ｂ１が水平板部１１の両側端部１１ａ，１１ｂを端板２１の上面に溶接した際の溶接部である。垂下板部１２は、鋼管２の外周面が円形状であるため、その両側端部１２ａ，１２ｂと鋼管２の外周面との間の間隙を開先として、図２に示すように少なくともその両側端部１２ａ，１２ｂを鋼管２の外周面に溶接して鋼管２の外周面に固定する。図２における１２ａ１，１２ｂ１が垂下板部１２の両側端部１２ａ，１２ｂを鋼管２の外周面に溶接した際の溶接部である。そして、杭頭鉄筋３は、図１および図３に示すように水平板部１１の上面であって、鋼管２の板厚範囲を除いた位置、すなわち鋼管２の上端部から杭の中心方向にズレた位置に立設する。なお、杭頭鉄筋３と水平板部１１との接合は、溶接に限らず、ネジで接合しても良い。さらに、杭頭鉄筋３は、異形鉄筋に限らず、丸鋼も適用可能である。
【００１２】
上述した構成により、杭頭鉄筋３にかかる力は、少なくとも、水平板部１１から端板２１に伝達され、端板２１から鋼管２に伝達される経路と、水平板部１１から垂下板部１２に伝達され、垂下板部１２から鋼管２に伝達される経路とに分散される。よって、杭頭鉄筋３に生じる力を、鋼管２の外周面に溶着する垂下板部１２で全て負担しなくても良くなるため、垂下板部１２の断面性能を杭頭鉄筋３の断面性能より小さくできる。つまり、鋼管２の外周面に溶着する垂下板部１２の板厚を従来よりも小さくすることができるため、鋼管２の板厚が薄い場合でも、太径の杭頭鉄筋３を適用することが可能になる。また、接合金具１の部材重量や溶接量も増えることがないため、溶接時の作業性を向上させることができる。ちなみに、本発明でいう断面性能とは、各部材における材料強度（降伏強度等）と断面積や断面係数などの数値を用いて算出されるものであり、接合金具１の断面積は、立設する杭頭鉄筋３やその立設位置などに応じて適宜設定される。
【００１３】
また、杭頭鉄筋３は、水平板部１１の上面であって、鋼管２の板厚範囲を除いた位置に立設しても、水平板部１１と端板２１が溶接で一体化され、厚みが増していることから、端板２１の面外変形を抑制する効果を期待できる。さらに、その効果と併せて、接合金具１の内側の角部１３によって端板２１と鋼管２との溶接部を補剛するため、その部分の破壊も抑制することができる。
【００１４】
なお、接合金具１を構成する水平板部１１および垂下板部１２と、端板２１および鋼管２の外周面との溶接は、水平板部１１の両側端部１１ａ，１１ｂおよび垂下板部１２の両側端部１２ａ，１２ｂに施して説明したが、水平板部１１および垂下板部１２の全周を溶接しても構わない。
【符号の説明】
【００１５】
１…接合金具、１１…水平板部、１２…垂下板部、１３…角部、２…鋼管、２１…端板、３…杭頭鉄筋。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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