(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも杭頭が鋼管からなる杭と基礎スラブとを結合する杭頭結合構造において、
外形形状が軸を上下に向け且つ頂点を下側に配した錐台形状の鋼管からなる結合用筒体と、その結合用筒体に固定されて当該結合用筒体の上端位置よりも上方に延びる複数の杭頭定着鉄筋と、を備え、
上記結合用筒体の下側開口部内に上記杭の杭頭部が差し込まれた状態に配置されると共に、上記結合用筒体の上側開口部、及び上記杭頭定着鉄筋のうち結合用筒体の上端位置よりも上方に位置する鉄筋部分が、上記基礎スラブ内に埋設され、  
上記上方に延びる杭頭定着鉄筋は、上記錐台形状の結合用筒体の側面と同方向に延びるように配筋されていることを特徴とする杭頭結合構造。
【請求項２】
上記結合用筒体と対向する杭頭外周面及び上記杭と対向する結合用筒体の内周面の少なくとも一方に対して、ずれ止め用の突起部を設けたことを特徴とする請求項１に記載した杭頭結合構造。
【請求項３】
上記結合用筒体の上下軸を、杭の軸若しくは杭の軸と平行な方向に対し傾けて配置することを特徴する請求項１又は請求項２に記載した杭頭結合構造。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の結合用筒体に対して杭頭定着鉄筋を予め固定してから、その杭頭定着鉄筋を有する結合用筒体の下端開口部内に杭頭部を配置し、当該杭頭部と結合用筒体との間に充填材を打設することで杭の杭頭と結合用筒体とを結合することを特徴とする杭頭結合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭頭部と基礎スラブとを結合する技術に関する。特に、高支持力タイプの鋼管杭と基礎スラブとの結合構造に好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、回転杭、鋼管ソイルセメント杭など、高支持力タイプの鋼管杭の開発によって、杭１本あたりに作用する荷重（常時、地震時）が大きくなる傾向にある。それに伴って、杭と上部構造の結合部にも、大きな荷重が掛かることが予想される。
従来の杭頭結合構造としては、例えば図１８に示すような、道路橋示方書に記載の杭頭結合構造（構造Ａと呼ぶ。）がある。この構造Ａは、複数の中詰め補強鉄筋を杭頭内から基礎スラグに向けて突出させ、この補強鉄筋で杭と基礎スラブとの間の引張力を受けるものである。しかし、この構造Ａでは杭本体の強度に対して、十分な杭頭結合部の強度を得ることは難しく、杭頭結合部の強度不足により基礎構造全体が不安定となってしまう懸念がある。
【０００３】
また、上記構造Ａを強化した杭頭結合構造として、図１９に示すように、杭外周に鉄筋を現場溶接した構造がある。この杭頭結合構造では、鉄筋の増加によって杭上方が過密配筋となって、施工性や品質信頼性が低下する恐れがある。また、建設現場において鉄筋を鋼管杭に溶接する作業を行うことから、雨天時の作業や溶接技術水準の差異により、溶接部の強度や耐久性が損なわれる恐れがある。
【０００４】
さらに特許文献１に記載の杭頭結合構造がある。この杭頭結合構造では、図２０に示すように、鋼管杭の頭部の周囲に、定着筋が固定された円筒状の外鋼管を配置し、この外鋼管を介して杭頭と基礎スラブとを結合することが記載されている。このとき、上記外鋼管の下端部に対し、水平ダイアフラムと呼ばれる円環状の鋼板が同心且つ一体的に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１３９７３１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、特許文献１に記載の杭頭結合構造では、円筒状の外鋼管、定着鉄筋溶接の他、荷重伝達のために水平ダイアフラムを配する必要があり、水平ダイアフラム付きの外鋼管の製作に手間が掛かる。
また、円筒状の外鋼管に対し内向きフランジ状に水平ダイアフラムを設ける必要があるため、杭中心と外鋼管中心がほぼ同心となるように配置する必要がある。このため、施工に手間が掛かる。また、平面視において、杭頭からの外径方向への外鋼管の張出し量が水平ダイアフラムによって規定される（図２１参照）。このため、必要被り厚Ｂが、鋼管杭と外鋼管との隙間分だけ外側に配置されて、その分、基礎スラブが大型化する。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、より結合の高強度化を図りつつ施工が容易な杭頭と基礎スラブとの結合技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、
（１）少なくとも杭頭が鋼管からなる杭と基礎スラブとを結合する杭頭結合構造において、
外形形状が軸を上下に向け且つ頂点を下側に配した錐台形状の鋼管からなる結合用筒体と、その結合用筒体に固定されて当該結合用筒体の上端位置よりも上方に延びる複数の杭頭定着鉄筋と、を備え、
上記結合用筒体の下側開口部内に上記杭の杭頭部が差し込まれた状態に配置されると共に、上記結合用筒体の上側開口部、及び上記杭頭定着鉄筋のうち結合用筒体の上端位置よりも上方に位置する鉄筋部分が、上記基礎スラブ内に埋設され、  
上記上方に延びる杭頭定着鉄筋は、上記錐台形状の結合用筒体の側面と同方向に延びるように配筋されていることを特徴とする。
【０００８】
次に、本発明の第２の一態様は、
（２）上記（１）に記載した構成に対し、上記結合用筒体と対向する杭頭外周面及び上記杭と対向する結合用筒体の内周面の少なくとも一方に対して、ずれ止め用の突起部を設けたことを特徴とする。
次に、本発明の第３の一態様は、
（３）上記（１）又は（２）に記載した構成に対し、上記結合用筒体の上下軸を、杭の軸若しくは杭の軸と平行な方向に対し傾けて配置することを特徴する。
【０００９】
次に、本発明の第４の一態様は、
（４）上記（１）〜（３）いずれか１つに記載の結合用筒体に対して杭頭定着鉄筋を予め固定してから、その杭頭定着鉄筋を有する結合用筒体の下端開口部内に杭頭部を配置し、当該杭頭部と結合用筒体との間に充填材を打設することで杭の杭頭と結合用筒体とを結合することを特徴とする杭頭結合方法を提供するものである。
上記充填材は、コンクリート、ソイルセメント、モルタルなどである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、結合用筒体の外形形状を上広がりの錐台形状にすることで、水平ダイアフラムを設けなくても引張強度を向上させることが出来る。水平ダイアフラムが不要となることで、杭頭に対する結合用筒体の配置自由度が向上する。
この結果、より結合を高強度化出来るにも関わらず、施工が容易な杭頭と基礎スラブとの結合技術を提供することが可能となる。また施工が容易な分、品質向上に繋がる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に基づく実施形態に係る杭頭結合構造を説明する図である。
【図２】本発明に基づく実施形態に係る施工例を説明する図である。
【図３】荷重伝達機構を説明する図である。
【図４】杭頭定着鉄筋に取付け角度αを付ける場合の例を示す図である。
【図５】角度αと応力増分との関係を示す図である。
【図６】結合用筒体と杭頭定着鉄筋との間の伝達力を示す模式図である。
【図７】杭頭定着鉄筋を鉛直方向に配筋した場合における結合用筒体と杭頭定着鉄筋との間の伝達力を示す模式図である。
【図８】結合用筒体の軸を傾けた場合の例を説明する図である。
【図９】結合用筒体の軸を傾けた場合の例を説明する模式的平面図である。
【図１０】結合用筒体の軸を傾けた場合の例の施工例を説明する図である。
【図１１】捨コンクリートを打設した例を説明する図である。
【図１２】鉄筋干渉部分の例を示す模式的平面図である。
【図１３】結合用筒体の軸を傾けた場合における一部の杭頭定着鉄筋に取付け角度αを付ける場合の例を示す図である。
【図１４】杭頭定着鉄筋を折り曲げずに配筋の向きを変更する場合の図である。
【図１５】実施例を説明する図である。
【図１６】杭頭定着鉄筋を鉛直方向に配筋した場合の例を説明する図である。
【図１７】杭頭定着鉄筋を結合用筒体に沿って配筋した場合の例を説明する図である。
【図１８】従来例を説明する図である。
【図１９】従来例を説明する図である。
【図２０】従来例を説明する図である。
【図２１】従来例の場合の必要被り厚Ｂを示す図である。
【図２２】従来例の諸元を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（杭頭結合構造）
図１は、本実施形態に係る杭頭結合構造を説明する図である。
本実施形態の杭頭結合構造は、地盤に打設された鋼管杭１の頭部１ａに対し、その上方に位置する基礎スラブ２を結合するための結合構造である。
ここで、本実施形態の杭１の杭頭にはずれ止め用の突起３がされている。そのずれ止め用の突起３は、杭頭の外周面から側方（外径方向）に張り出すように形成されている。図１では、ずれ止め用の突起３として、杭頭１ａに同心に配置された円環状の突起を例示している。
【００１３】
また、本実施形態を適用する杭１としては、回転杭、鋼管ソイルセメント杭、ＳＣ杭などの高支持力タイプの鋼管杭が例示出来る。
また、少なくとも杭１の頭部１ａに鋼管を有する杭１であれば本発明を適用することが可能である。例えばセメント杭の上端部にキャップ状の鋼管を取り付けたような杭１であっても、本発明は適用可能である。すなわち、本発明の対象とする好適な杭基礎は鋼管杭１であるが、耐震場所打ち杭など杭１の上部（頭部）のみが鋼管を用いて形成される杭１（下部は鉄筋コンクリートのみで形成）に、本願発明を適用することも可能である。
【００１４】
（杭頭結合構造の構成部品）
本実施形態の杭頭結合構造を構成する部品として、倒立した錐台形状の結合用筒体４と、２以上の杭頭定着鉄筋５と、を備える。
上記結合用筒体４は、その外形形状が、軸Ｌを上下に向け且つ頂点Ｐ側を下側にした、つまり底辺を上側にした錐台形状の鋼管からなる。なお、結合用筒体４の内周面形状は錐台形状となっていなくても良い。本実施形態の結合用筒体４は、上側に向かうほど径が大きくなる円錐台形状の鋼管で構成した場合を例に挙げて説明する。上記錐体の断面は、円形に限定されず、四角形などの他断面形状であっても採用することが出来る。
その結合用筒体４の下端開口部の内径は、下側から上記杭頭を挿入可能な径となっている。
【００１５】
結合用筒体４の外周面の、上下軸Ｌに対する傾斜は、杭頭の径Ｄとし、結合用筒体４の下端面での外径を「１．０５×Ｄ」とした場合、結合用筒体４の上端面での外径が「１．３×Ｄ」以上であることが好ましい。なお、結合用筒体４の軸Ｌ方向の寸法（高さ）は２．０×Ｄとして記載している。通常、高さは、１．５×Ｄ〜２．０×Ｄの範囲で設定されるものと考えられる。
また、結合用筒体４の外周面の、上下軸Ｌに対する傾斜角θは、４５度未満が好ましい。４５度以上となると、上下方向の引張力の伝達に対する寄与度が小さくなる。更に、充填材や杭頭定着鉄筋配筋の施工性を考慮すると、傾斜角θは１０度以上が好適である。
【００１６】
次に、杭頭定着鉄筋５について説明する。
杭頭定着鉄筋５は、通常の建築用の鉄筋を採用すればよい。杭頭定着鉄筋５の断面は、円形に限定されず、角形等でも構わない。
そして、複数の杭頭定着鉄筋５が、上記結合用筒体４の外周面に対して周方向に間隔を開けて配置され、各杭頭定着鉄筋５の下側部分は、当該結合用筒体４に溶接等によって固定される。その各杭頭定着鉄筋５は、結合用筒体４の外周面に沿って上方、且つ結合用筒体４のなす錘台形状角度（錘台側面の傾斜角）と同方向に延びるように配筋されている。このように、本実施形態の杭頭定着鉄筋は、結合用筒体４の外周面に沿って軸Ｌが配置されることで、上記錐体形状の頂点Ｐを中心にして、複数の杭頭定着鉄筋が斜め上方に放射状に延びた状態となる。なお、杭頭定着鉄筋５は、予め結合用筒体４に固定しても良いし、結合用筒体４を杭頭に取り付けた後に、当該結合用筒体４に対して杭頭定着鉄筋５を溶接その他で固定しても良い。杭頭定着鉄筋５に予め結合用筒体４に固定しておいた方が、現場施工が楽になる。また、杭頭定着鉄筋５は、結合用筒体４の内周面側に固定されても良い。
【００１７】
なお、複数の杭頭定着鉄筋５の一部が、結合用筒体４の上端面に対して鉛直方向上方に延びるように設定されていても良いが、好ましくは、全ての杭頭定着鉄筋５が、結合用筒体４のなす錘台形状角度（錘台側面の傾斜角）と同方向に延びるように配筋されていることが好ましい。
【００１８】
（杭頭結合方法）
予め地盤に打設されて地盤に立設している杭１の頭部１ａが、図２のように、上記結合用筒体４の下端開口部内に配置されるように、当該結合用筒体４を杭頭部１ａに配置する。
なお、予め杭頭定着鉄筋５を上述のように結合用筒体４に溶接して固定してあるものとする。なお、杭頭定着鉄筋５の溶接は、現場でも良いし、工場で実施しても良い。
【００１９】
次に、基礎スラブ２用の型枠（不図示）を設置すると共に、型枠内に基礎スラブ２用の鉄筋や梁等を配筋する（図１参照）。このとき、結合用筒体４の上端面が基礎スラブ２内に完全に埋設出来る位置に、上記型枠を設置したり、結合用筒体４の上下位置を許容範囲で調整したりする。ここで、図１では、結合用筒体４の上部が現場打ちコンクリート８の下部に埋設している例を説明しているが、結合用筒体４の上端面が現場打ちコンクリート８の下面に当接した状態となっていても良い。結合用筒体４の上部が現場打ちコンクリート８の下部に埋設している場合の方が結合が強固となる。
【００２０】
次に、結合用筒体４内及び上記型枠内に充填材として現場打ちコンクリート７，８を打設する。そして打ち込んだコンクリート７，８の養生が完了したら、型枠を撤去する。捨て型枠でも良い。
結合用筒体４内及び上記型枠内に打設する充填材は、モルタルやソイルセメントなどでも良い。また、先に結合用筒体４内にコンクリート７等を打設してから、上記型枠内にコンクリート８等を打設するようにしても良い。
【００２１】
（作用効果など）
円錐台形状の結合用筒体４と鋼管杭１の定着構造について、円錐台形状の結合用筒体４の内面と鋼管杭１の外周との間にコンクリートやモルタル、ソイルセメントなどの充填材を打設することで、これらの材料を介して、鋼管杭１の杭頭部１ａに設けたずれ止め用突起３と錐台形状の結合用筒体４との間で荷重を伝達する。
【００２２】
また、錐台形状の結合用筒体４と基礎スラブ２との間では、図３に示すように、結合用筒体４に固定した杭頭定着鉄筋５を基礎スラブ２のコンクリートに埋設することで、鉄筋と基礎スラブ２コンクリートとの付着力により荷重を伝達する。
ここで、結合用筒体４を倒立した錐体形状とすることで、上下方向の引張力の荷重伝達を結合用筒体４を通じて行うことが出来る。この結果、従来のような水平ダイアフラムが不要となる。すなわち、杭頭結合部の断面性能は、結合用筒体４の径の２乗に比例するため、結合用筒体４を倒立した錐体形状とすることで、杭頭に作用する曲げモーメントに対する抵抗力（強度）が増し、鋼管杭１の高強度化に伴う杭頭反力増大に対応した「杭頭結合構造」を得ることができる。
【００２３】
なお、荷重伝達力を高めるため、図２に示すように、円錐台形状の結合用筒体４下端の内面にずれ止め用の突起１１を設けても良い。
そして、上記杭頭結合構造では、次の効果を得ることが出来る。
上記倒立した錐体形状の鋼管からなる結合用筒体４を通じて、杭１と基礎スラブ２との間の荷重伝達を行う事で、対象とする鋼管杭１の高強度化に伴う杭頭反力増大に対応した荷重伝達が可能となる。
【００２４】
また、結合用筒体４を倒立した錐体形状の鋼管とすることで、従来のような水平ダイアフラムを設けなくても、結合用筒体４で垂直荷重を十分に伝達可能となる。この結果、杭頭結合構造の施工が簡略して施工容易性が向上すると共に施工時間の短縮にも繋がる。また、荷重伝達のための水平ダイアフラムが不要となる分、製作コストを下げることにも繋がる。
【００２５】
結合用筒体４について、杭頭が挿入される下端部に比べて上端部の径が大きくなっている。このため、基礎スラブ２内に埋設される杭頭定着鉄筋５の鉄筋部分で考えた場合、従来のような円筒形状の外鋼管に対して同数の杭頭定着鉄筋５を固定した場合に比べて、杭頭定着鉄筋５間の間隔を大きくなる。すなわち、鉄筋の配筋径が大きくなる。このことにより杭頭結合部の断面性能（径の２乗に比例）が向上するため、杭頭に作用する曲げモーメントに対する抵抗力（強度）が増し、鋼管杭１の高強度化に伴う杭頭反力増大に対応した「杭頭結合構造」を得ることができる。
【００２６】
さらに、杭頭定着鉄筋５は下から上に放射状に広がる形で並ぶため、鉄筋の間隔が上方ほど大きくなり、基礎スラブ２の配筋を容易となる。なお、結合用筒体４の上端から突出する杭頭定着鉄筋５の部分は鉛直方向に向けて突出していても良い。
また、杭頭定着鉄筋５間の間隔を大きくできることから、基礎スラブ２内に配筋される横方向に延びる鉄筋の配筋が容易となる。
ここで、従来のような円筒形状の外鋼管を使用して、本実施形態と同等の杭頭定着鉄筋５間の間隔を確保しようとすると、外鋼管の径その分大きく設計する必要があり、杭頭結合構造が占める部分が大きくなってしまう。
【００２７】
また、上述のように水平ダイアフラムが不要であるので、結合用筒体４の下端部の内径を、杭頭の外径に近い径に設定することも可能となり、その分、杭頭外周での杭頭結合構造が大型化することも抑えることが可能である。また、結合用筒体４の下端部を杭１と同心に配置する必要もない。
以上のように、本発明を適用することで、高強度で施工性、品質信頼性が高く、かつ基礎スラブ２形状がコンパクトとなる「杭頭結合構造」を得ることができる。
【００２８】
（結合用筒体４の外周面に対する杭頭定着鉄筋５の取り付け角αについて）
ここで、上記説明では、各杭頭定着鉄筋５は、結合用筒体４の外周面に沿って上方、且つ結合用筒体４のなす錘台形状角度（錘台側面の傾斜角）と同方向に延びるように配筋する場合で説明している。
杭頭定着鉄筋５が、図１に示すように、結合用筒体４のなす錐台形状角度と同方向に延びるように配筋すれば、結合用筒体４に作用する荷重は引張り力のみである。その際の最大応力σmaxは下記式で表すことが出来る。
σmax＝Tp／（π・Di・ｔ・cosθ）
ここで、
Tp：杭に作用する引張り力
Di：結合用筒体の下側の径
ｔ：結合用筒体の板厚
θ：結合用筒体のなす錐台形状角度
である。
【００２９】
一方、図４に示すように、杭頭定着鉄筋５を結合用筒体４の錐台面に対し取り付け角度αをもって結合した場合、取り付け角度αを大きくするほど、結合用筒体４に作用する荷重は前述の引張り力の他、曲げモーメントが発生する。これにより結合用筒体４に作用するトータルの応力が大きくなるため、例えば結合用筒体の４板厚を大きくするなどの必要が生じる。
【００３０】
図５に、上記取り付け角度αと作用曲げモーメントに起因する応力増加との関係を示す。図５から分かるように、取り付け角αが0°から15°以下までは応力増加のペースはそれほど変わらず、15°における応力増分も26％程度であるが、取り付け角度αが15°を越えると応力増加のペースがしだいに増加する傾向にある。
このように、結合用筒体４に作用するトータルの応力を少なくするためには、杭頭定着鉄筋５を極力、結合用筒体４のなす錐台形状角度と同方向に延びるように配筋することが好ましいが、鉄筋の取り付け精度のバラツキや、放射状に広がる鉄筋同士の干渉を避けるため、杭頭定着鉄筋５と結合用筒体４の錐台面とのなす取り付け角度αが生じる場合は、±15°程度以内に収めることが望ましい。
【００３１】
ここで、図６に示すように、杭頭定着鉄筋５を結合用筒体４のなす錐台形状角度と同方向に延びるように配筋する場合と、図７に示すように、杭頭定着鉄筋５を結合用筒体４の上端部から鉛直上方に向けて延びるように配筋させた場合について比較する。
図６に示すように、杭頭定着鉄筋５を結合用筒体４のなす錐台形状角度と同方向に延びるように配筋する場合には、上述のように結合用筒体に作用する荷重は引張り力のみである。その際の最大応力σmaxは上述のように「Tp／（π・Di・ｔ・cosθ）」となる。
【００３２】
一方、図７に示すように、杭頭定着鉄筋５を折り曲げて鉛直上方に配筋した場合には、結合用筒体の錐台面に対し大きな取付け角度を有することから、結合用筒体に作用する荷重は引張り力の他、所要以上の曲げモーメントが発生する。これにより結合用筒体に作用するトータルの応力が大きくなるため、本発明構造に比べて結合用筒体の板厚を大きくする必要がある。また、図７のような杭頭結合構造では、杭頭定着鉄筋５の固定のためには予め定着筋を結合用筒体４の上端部において大きく折り曲げておく必要があるため、加工コストが上昇するとともに、塑性加工による伸び性能の低下による早期破壊が懸念される。一方、杭頭定着鉄筋５を結合用筒体４のなす錐台形状角度と同方向に延びるように配筋する場合には、このような懸念はない。
このような観点から、複数の杭頭定着鉄筋５の全部を結合用筒体４の上端部において大きく折り曲げて鉛直上方に配筋することは好ましくないが、複数の杭頭定着鉄筋５の一部だけを、他の鉄筋のとの干渉を避けるために鉛直上方に配筋することは適宜実施しても良い。
【００３３】
（変形例）
ここで、結合用筒体４の軸Ｌを、杭１と同軸Ｌとなるように配置する必要もない。例えば基礎スラブ２の配筋との干渉を避けるように、適宜、結合用筒体４の上下軸Ｌを鉛直方向から、若しくは杭１の軸Ｌ若しくは軸Ｌと平行な方向に対し傾けるようにしても良い。ここに、杭１の軸Ｌが鉛直方向の場合には、その鉛直方向が基準となるが、杭１の軸Ｌが傾いている場合には、その杭１の軸Ｌを基準として、結合用筒体４の軸Ｌを設定する。
【００３４】
また結合用筒体４及び杭頭定着鉄筋５を基準に、基礎スラブ２の外周面側に、予め設定した必要被り厚Ｂを確保する必要がある。このとき、基礎スラブ２の外周面に近い結合用筒体４を杭１と同軸Ｌに配置した場合、その杭１の位置から基礎スラブ２の外周面（スラブ２縁端）までの寸法が大きくなる。
このとき、図８に示すように、結合用筒体４の上下軸Ｌを、鉛直方向Ｈから、一番近いスラブ２縁端から離れる方向に向けて傾けることで、平面視で、杭頭近傍位置からの被り厚を小さくすることが可能となる。すなわち、一番近いスラブ２縁端に近い結合用筒体４の外面が鉛直方向（スラブ２縁端と平行となる方向）に近付くように結合用筒体４の上下軸Ｌを設定するほど、杭頭近傍位置からの被り厚を小さく設定することが出来る。
【００３５】
図９は、各結合用筒体４の上下軸Ｌを、一番近いスラブ２縁端から離れる方向に傾けた場合の例を示す模式的平面図である。なお、基礎スラブ２の角部に配置される杭１を結合する結合用筒体４の上下軸Ｌは、２つのスラブ２縁端から離れる方向に傾けている。
このようにすることで、結合用筒体４の基礎スラブ２縁端方向への張出しを緩和し、基礎スラブ２の形状を、その分、コンパクトに設計することが可能となる。
この場合の、結合用筒体４の配置及び基礎スラブ２との関係を、図１０に図示する。
なお、円錐台形状の結合用筒体４を傾けた際の定位置を安定化させるために、図１１に示すように、結合用筒体４周辺に捨コンなどを打設してもよい。
また、錐台形状の結合用筒体４を、基礎スラブ２コンクリート打設時の型枠として利用してもよい。
【００３６】
また、円錐台形状の結合用筒体４の製造について、平板からスパイラル製法で製作してもよいし、板曲げ加工、鋳造、鍛造で製作してもよい。
ここで、図８に示すような、結合用筒体４の上下軸Ｌの上方側を、鉛直方向Ｈから、一番近いスラブ２縁端から離れる方向に向けて傾ける構造では、隣接する杭間隔が小さい場合や杭頭定着鉄筋長が長い場合において、隣り合う鉄筋同士が干渉して施工が困難になる恐れがある。図１２は上記の事例を示す模式的平面図である。図１２中の一点鎖線が杭頭定着鉄筋の先端位置を示しており、これらが重なり合っている部分が鉄筋干渉部分となる。
【００３７】
上記鉄筋干渉部分を解消するために、鉄筋干渉部分に位置する少なくとも一部の杭頭定着鉄筋５については、図１３に示すとおり、結合用筒体４の錐台面に対し角度を有するように取り付けることが考えられる。その場合は前述のとおり曲げモーメントが発生し、結合用筒体４に作用するトータルの応力が大きくなるが、これを防止するため、図１４に示すように、杭頭定着鉄筋５の結合用筒体４への取り付け部分には角度をつけず、その先方で次第に曲率を付け、方向を変える構造を採用してもよい。すなわち、杭頭定着鉄筋５に急峻な折曲げ部を形成することなく、湾曲させるようにしても良い。
【実施例１】
【００３８】
図２２に示す、上述の道路橋示方書に記載の杭頭結合構造Ａの構造例に対し、本実施形態に基づき、同等の強度を有する構造を設計すると、図１５に記載する構造となる。
この図１５に記載する構造の場合、構造Ａに比べて鉄筋量を約４５％程度まで削減できるとともに、隣り合う鉄筋間隔を４倍程度まで広げることができる。このように、本実施形態に基づく杭頭結合構造は、道路橋示方書に記載の杭頭結合構造Ａに対し、コスト性、施工性に優れた構造となる。
なお、鋼管杭１の頭部１ａには荷重伝達のため、ずれ止め用の突起３を設けている。
【実施例２】
【００３９】
図１６に示すような、杭頭定着鉄筋５の全てを曲げて鉛直上方に配筋した場合の杭頭結合構造の構造例と同等の強度を有する構造を設計すると、図１７に記載する構造となる。
図１６に示す構造の場合、引張り力および曲げモーメントにより結合用筒体に作用する最大応力は、Changらの解法（「An Asymptotic solution of Conical Shells of Constant Thickness」, AIAA, Vol.5, No.11, pp.2028-2033.）によると、θ=30°で、およそσM＝0.6σNであるため、σmax＝σM＋σN＝1.6×σN＝1.6×Tp／（π・Di・ｔ・cosθ）となる（ここに、σM：曲げモーメントによる応力、σN：引張り力による応力、Tp：杭に作用する引張り力、Di：結合用筒体の下側の径、ｔ：結合用筒体の板厚、θ：結合用筒体のなす錐台形状角度）。本式より結合用筒体の必要板厚tを計算すると19mmとなる。
【００４０】
一方、図１７に示す本実施形態の場合、最大応力度は、σmax＝σN＝Tp／（π・Di・ｔ・cosθ）より、結合用筒体の必要板厚tを計算すると12mmとなり、図１６に示す構造に比べて37％の板厚低減となる。このように、杭頭定着鉄筋５を鉛直上方に配筋する場合よりも、結合用筒体４のなす錐台形状角度と同方向に延びるように配筋することが好ましいことが分かる。
【符号の説明】
【００４１】
１ 杭
２ 基礎スラブ
３ 突起
４ 結合用筒体
５ 杭頭定着鉄筋
７，８ コンクリート
Ｌ 上下軸
Ｐ 頂点
θ 傾斜角
【図１】
0005939178.tif 000002
【図２】
0005939178.tif 000003
【図３】
0005939178.tif 000004
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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