(57)【要約】【課題】最近の設計では、大地震時に建物の破壊を防止する終局設計が採用される傾向にあり、これに対応するため、鋼管巻き強化杭及び曲げ耐力に優れたプレキャストコンクリート杭等が多く設計されている。その応力に充分耐える満足された、しかも信頼性と施工性にすぐれた杭頭接合構造が構築されていない。【解決手段】終局設計応力に耐える設計を可能にするため、基礎スラブ内に定着する鉄筋先端摩擦圧着接合六角ボルトの構築と鋼管外径部杭上端に信頼性の高い突合せ溶接で工場内で取付けされた雌型鋼材、またあらかじめ杭頭端板に溶接止めされた雌型鋼材を全て工場で取付けた後、それぞれの杭を現場搬入後、専門技術を必要とせず、施工性に優れ、迅速で、経済的に、現場において構築することができる又は特殊接着剤により構築することができる杭頭接合構造を開発した。【選択図】図１９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭とその上部に構築する基礎スラブとの接合において、鋼管巻きプレキャストコンクリーと杭（以下ＰＣ杭又はＰＨＣ杭という）及び場所打ち鋼管付きコンクリート杭及び鋼管杭の杭頭部の鋼管上端に鉄筋先端に摩擦圧着接合された六角ボルトの軸径より大きな穴を設けた雌型鋼材を有し、かつ六角ボルト先端ネジ部を刺し込むための雌型鋼材を溶接して固定する。この雌型鋼材に基礎スラブ内に定着する鉄筋先端に摩擦圧着接合された六角ボルトをさし込み、下部ナットにて緊結固定した事を特長とする杭と基礎スラブとの杭頭接合構造
→定着鉄筋先端に摩擦圧着接合された六角ボルト下部ナット締付け・シンプルジョイン    ト工法
【請求項２】
請求項１記載の定着鉄筋先端に摩擦圧着接合された六角ボルト下部ナット締付け・シンプルジョイント工法において、前記基礎スラブ定着アンカー鉄筋の先端に摩擦圧着接合により取付けられた六角ボルトと先端ナットにてあらかじめ溶接止めされた雌型鋼材に締付け固定することを特徴とするシンプルジョイント工法
【請求項３】
請求項１記載の定着鉄筋先端に摩擦圧着接合された六角ボルト下部ナット締付け・シンプルジョイント工法において、杭とその上部に構築する基礎スラブとの接合で、杭頭部の鋼管上端に定着アンカー鉄筋の先端に摩擦圧着接合により取付けられた六角ボルトと先端ナットにて締付け止めるための穴付き大径丸鋼に六角ボルト軸径より大きな穴をくり抜き設けた雌型鋼材を溶接固定することを特徴とするシンプルジョイント工法
【請求項４】
杭とその上部に構築する基礎スラブとの接合において、杭頭に杭端板を取付けたプレキャストコンクリート杭（以下、ＰＣ杭又はＰＨＣ杭という）に摩擦圧着接合により取付けられた六角ボルトをねじ止めするための特殊加工した雌型鋼材を杭頭端板にあらかじめ溶接止めし、この雌型鋼材と六角ボルト先端下部ナット及び杭頭端板ねじ部に回転ネジ方式で六角ボルトを定着固定する、回転ネジ方式によるシンプルジョイント工法
【請求項５】
請求項４記載の定着アンカー鉄筋の先端に摩擦圧着接合により取付けられた六角ボルトをねじ止めする方法においてＰＣ杭又はＰＨＣ杭の杭頭端板ねじ部に回転ネジ方式で止め、更に、あらかじめ杭頭端板に溶接止めされたねじ部を補強するため開発された特殊形状加工された雌型鋼材と六角ボルトねじ部先端より内側に取付けられた特殊鋼ナットに回転にて定着固定し、更に特殊鋼ナットと杭頭端板との間にクサビを打ち込み定着アンカーする。
−回転ネジ方式によるシンプルジョイント工法
【請求項６】
請求項４記載の定着アンカー鉄筋の先端に摩擦圧着接合により取付けられた六角ボルトをねじ止めする方法においてＰＣ杭又はＰＨＣ杭の杭頭端板ねじ部に回転ねじ止めし、更に六角ボルトねじ部先端より内側に取付けられた特殊鋼ナット下部と杭頭端板表面との間及び杭頭端板ねじ切り部分に接着溶剤を注入して回転ねじ止め接着工法により定着アンカーする。
−回転ネジ方式接着工法によるシンプルジョイント工法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、定着アンカー鉄筋の先端に摩擦圧着接合された六角ボルトと杭頭部に溶接止めされた雌型鋼材下部ナット締付けシンプルジョイント雌型工法及び、摩擦圧着接合された六角ボルトを雌型鋼材を取付けた杭頭端板の内側に取付けた特殊鋼ナットと杭頭端板ネジ部に回転ねじ工法及び接着溶剤併用による回転ネジ方式接着工法による杭頭接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、杭は杭単独の製造とその製造業者の施工という基本構成となっており、杭が施工された後、上部構造のコンクリートフーチング基礎と接合する場合、必ずしも満足されていない部分がある。現状では、杭とその上部に構築するフーチング基礎スラブとの接合は杭頭外周鋼管に同径の端板を取り付けた杭を使用し、この端板に鉄筋を溶接もしくは機械的に接合するか、あるいは杭頭部外周鋼管側面に鉄筋を溶接固定し、この鉄筋の他端を前記フーチング基礎スラブ内に定着して行っている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  しかしながら、前記従来の技術には、次のような問題があった。【０００４】  最近の設計では、大地震時に建物の破壊を防止する終局強度設計が採用される傾向にあり、基礎分野においてこれに対応できる場所打ちコンクリート杭およびＰＣ（ＰＨＣ）杭を強化した鋼管巻き場所打ちコンクリート杭および鋼管巻きＰＣ（ＰＨＣ）杭および杭先端特殊加工した鋼管杭の製造及び工法の開発が盛んに行われている。しかしながら、杭とその上部に構築するフーチング基礎スラブの接合に関しては、フーチング基礎スラブのコンクリート強度が杭の約３０％〜４０％程度の圧縮強度しかない為、鋼管巻き強化杭に発生した軸方向力および曲げモーメントを杭と同面積の基礎スラブの支圧力だけで支持することが困難になっており、これを補強する為に多数の接合鉄筋を要するなど、適正な設計と効率の良い施工がなされていない現状にある。【０００５】  最近フーチング基礎スラブ内に定着する鉄筋を開先加工した、つき合わせ溶接可能な鉄筋を鋼管外径部の杭上端に溶接して固定する方法があるが、この方法は現場での溶接となり、しかも立向き溶接で、信頼性に欠ける。カラーチェックによる溶接検査が可能であるが、時間も多く要し、超音波深傷と比較して充分な品質確保が難しい問題が残る。又雨天時には、施工不可能である。【０００６】  鋼管外径部の杭上端に異型鉄筋をそのまま溶接する方法（フレア溶接）は鉄筋径の１０倍以上必要となり、鉄筋Ｄ２９使用の場合２９０ｍｍ以上必要である。一般にフーチング基礎スラブ内への杭頭部、埋め込みの高さは１００ｍｍで設計されており、フーチング基礎スラブを２９０ｍｍ以上も下げることになり、不経済である。また、この溶接方法（フレア溶接）は、一般的に溶接部の品質が充分確保されないと言う欠点がある。【０００７】  ＰＣ（ＰＨＣ）杭の杭頭内部に設置されたＰＣ鋼棒部に雌ねじ孔を付けた定着板を取付け、雄ねじ加工されたフーチング基礎スラブ内定着鉄筋を螺合して固定する方法がある。この方法はＰＣ（ＰＨＣ）杭頭部端板穴ねじ部だけでの螺合となり、基礎スラブ内定着鉄筋の強度を充分確保されない危険が生じている。又ＰＣ鋼棒部の定着板に直接スタット溶接する方法がある。いずれの方法も仕口の耐力に対応して、最大異型鉄筋の使用としてはＤ２９以下となる。このことにより、鋼管巻き杭最大耐力に対して定められた鉄筋径ピッチ以内では並びきれないことが多くなっている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  本発明では、定着アンカー鉄筋先端に摩擦圧着接合された六角ボルト及び鋼管外径部の杭上端に取付けされたシンプルジョイント雌型鋼材（穴付き大径丸鋼）及びＰＣ（ＰＨＣ）杭頭端板部のねじ部補強のため開発された特殊加工した雌型鋼材をもつ杭頭接合構造及びＰＣ（ＰＨＣ）杭頭端板ねじ穴部及び六角ボルト先端特殊鋼ナット面と杭頭端板との間を接着剤注入による杭頭接着構造を開発したことにより前記問題点を解決するためのものである。
【発明の効果】
【０００９】  本発明に係わる定着アンカー鉄筋先端に摩擦圧着接合された六角ボルト下部ナット締付けシンプルジョイント工法及びＰＣ（ＰＨＣ）杭頭端板ねじ部補強のため開発された特殊加工された雌型鋼材内の特殊鋼ナットと杭頭端板ねじ部に回転ねじ方式により取付けるシンプルジョイント工法による杭頭接合構造及びＰＣ（ＰＨＣ）杭頭端板ねじ穴部と六角ボルト先端特殊鋼ナット面と杭頭端板面との間を接着工法による回転ネジ止め杭頭接合構造には、次のような特有な効果がある。【００１０】  最近の設計では、大地震時に建物の破壊を防止する終局設計が採用されるが、その応力に充分耐える満足された、しかも信頼性と施工性に優れ、経済性を充分発揮できる杭頭接合構造を構築することが可能となる。【００１１】杭に発生した軸方向力および曲げモーメントを均一に分散するため、鋼管外径部の杭上端に取付けされた雌型穴付き鋼材（穴付き大径丸鋼）７また特殊加工された丸型ナット止め用雌型鋼材１５を設計された脚長をもち、かつ信頼性の高い、つき合せ溶接又はすみ肉溶接を杭工場内で行い、設計された応力に見合う本数をセットし、または設計された応力に見合う本数の雌型穴付き鋼材７及び特殊加工された丸型ナット止め用雌型鋼材１５を杭工場内でセットした後、それぞれの杭を現場搬入後基礎スラブ内に定着する定着アンカー鉄筋８の先端に摩擦圧着接合１３された六角ボルト９を雌型穴付き鋼材７又は丸型ナット止め用雌型鋼材１５に下部ナット１１を締付け止めることにより、又はあらかじめ回転ネジ止め用としてＰＣ杭頭端板に造られてあるネジ部１４及び丸型ナット止め用雌型鋼材１５内部の六角ボルトネジ部先端特殊鋼ナット１６に回転ネジ方式で締付け止めることにより又は、接着剤１９、２０との併用により現場において簡単かつ迅速に施工することができ、経済的で信頼性の高い杭頭接合部を構築することが可能となる。【００１２】  天候に左右されることなく、杭現場搬入後迅速に施工することが可能である。また、基礎スラブ内、ひげアンカー筋を専門職の技術を用いずに極めて簡単に施工することが可能となる。【００１３】  設計された脚長を自由に大きくとることが施工的に可能となり、かつ設計上有効となり、基礎スラブ内アンカー筋としてＤ３２等大径筋の設計が可能となる。このことにより杭に発生した軸方向力および曲げモーメント応力に対応できる本数を設計し、施工的に設計された杭径の範囲に基準で定められた標準ピッチでひげアンカー筋を並べることが可能となる。この結果、経済的で設計応力に適した杭頭接合部の構築が可能となる。
また、設計された脚長で、工場において、設計応力を充分満足した極めて信頼性の高い、つき合わせ溶接１２を行い、下部ナット１１を締め付け緊結し、又は設計応力を充分満足した杭端板ネジ部１４及び丸型ナット止め用雌型鋼材１５内部の特殊鋼丸型ナット１６に回転ネジ方式で締付け緊結することにより又は、六角ボルト先端ナット１６と抗頭端板５上面及び端板ねじ部１４へ、接着溶剤１９、２０注入と回転ネジ方式併用により求められた設計応力を充分満足する杭頭接合構造の構築が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  以下、本発明の実施の形態を図１〜図１８に基づいて説明する。
【実施例】
【００１５】  ここで、本発明の鋼管外径部の杭上端に取付された定着アンカー鉄筋の先端に摩擦圧着接合された六角ボルト下部ナット締付けシンプルジョイント雌型鋼材付き杭、鋼管巻きＰＣ（ＰＨＣ）杭頭端板ねじ部と杭頭端板に溶接された雌型鋼材内部の特殊鋼ナットに回転ネジ方式による締付け杭又は、六角ボルト先端ナットと杭頭端板上面及びねじ部への接着剤併用による回転ネジ方式による杭及び、その杭頭接合構造の実施例を図面に基づいて説明する。【００１６】  第１図、第２図、第３図は、請求項１、請求項２、請求項３の発明に係わる雌型鋼材７を取付けた状態の鳥瞰図である。【００１７】  第４図、第５図、第６図、第７図、第８図、第９図、第１０図は請求項１、請求項２、請求項３の発明に係わる実施形態説明図である。
あらかじめ設計された鋼管上端位置に穴付き大径丸鋼７に六角ボルト９軸径より大きな穴１０をくり抜き設けた雌型鋼材７を工場でつき合せ溶接し、その杭を現場搬入後、基礎スラブ内に定着する鉄筋８の先端に摩擦圧着接合１３された六角ボルト９を雌型鋼材にセットし、先端ナット１１にて締付け形成するものである。
第７図があらかじめ設計された脚長でつぎ合せ溶接した後、現場搬入され、基礎スラブ内に定着する鉄筋８の先端に摩擦圧着接合１３された六角ボルト９軽径より大きな穴１０をくり抜き設けた雌型鋼材７下部を六角ボルト先端ナット１１で締付け固定された詳細姿図と縦断面図と溶接詳細図である。【００１８】  第４図は、基礎スラブ内に定着する鉄筋８の先端に摩擦圧着１３された六角ボルト９の姿図である。【００１９】  第５図は、図７のＡ−Ａ線横断面図及びつき合せ溶接部断面である。
図６は（穴付き太径丸鋼）雌型鋼材７のみの図７のＡ−Ａ線による横断面図である。【００２０】  第８図は鋼管巻きＰＣ（ＰＨＣ）杭又は、鋼管巻き場所打ちコンクリート杭又は鋼管杭に取付けされた姿図である。
第９図はその取付け詳細図と、第８図のＢ−Ｂ線による横断面図の一部である。
第１０図は穴付き大径丸鋼の雌型鋼材７が均等に配置された図８のＢ−Ｂ線による横断面図である。【００２１】  第１１図は、請求項４、請求項５の発明に関わるＰＣ（ＰＨＣ）杭頭端板ねじ部１４へのアンカー補強のため開発された特殊加工された雌型鋼材を杭頭端板に溶接により定着固定された鳥瞰図である。【００２２】  第１２図、第１３図、第１４図、第１５図、第１６図は請求項４、請求項５の発明に係わる実施の形態説明図である。
あらかじめ設計されたＰＣ（ＰＨＣ）杭頭端板５位置に、特殊加工された六角ボルト先端ナット１６を定着するための雌型鋼材１５を工場ですみ肉溶接１７し、その杭を現場搬入後、基礎スラブ内に定着する鉄筋８の先端に摩擦圧着接合１３された六角ボルト９を杭頭端板５のねじ切り穴部１４に回転ネジ方式で止めし、更にねじ部先端より内側に取付けられた特殊加工した雌型鋼材１５内の特殊鋼ナット１６に回転して定着固定し、又更に特殊鋼ナット１６と杭頭端板５との間にクサビ１８を打ち込み定着固定された縦断面詳細図と溶接詳細図である。【００２３】  第１２図、第１３図、第１４図はＰＣ（ＰＨＣ）杭の杭頭端板５及び穴部１４の詳細である。第１２図は杭頭端板５ねじ穴部１４の外周に特殊鋼ナット１６を止めるための特殊加工した雌型鋼材１５を取付けた詳細図である。【００２４】  第１７図は、請求項６の発明に係わる実施の形態説明図である。
あらかじめ設計されたＰＣ（ＰＨＣ）杭頭端板５の位置に、基礎スラブ内に定着する鉄筋８の先端に摩擦圧着接合１３された六角ボルト９の先端に特殊加工された六角ボルト先端特殊鋼ナット１６と杭頭端板５との接着面２０を特殊接着剤にて定着固定し、更に杭頭端板ねじ穴部１４に特殊接着剤を流し込み１９、更に回転ねじ方式で定着固定した縦断面詳細図である。
第１８図は図１７の特殊接着面を示すＤ−Ｄ線の横断面詳細図である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】  本発明は、技術的に一番重要な分野及び専門技術を必要とする分野は全て工場で製作加工取付けされ、現場搬入後はほとんど技術を必要とせず、天候に左右されることなく、簡単で迅速な施工が可能となり、経済的であり、杭頭接合構造として、これから土木・建築現場での需要の可能性が大きいと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】請求項１、請求項２、請求項３の発明に係わる雌型鋼材を鉄管巻きプレキャストコンクリート杭の鋼管外径部の杭上端に取付けた杭の鳥瞰図である。
【図２】請求項１、請求項２、請求項３の発明に係わる雌型鋼材を鋼管巻き場所打ちコンクリート杭の鋼管外径部の杭上端に取付けた杭の鳥瞰図である。
【図３】請求項１、請求項２、請求項３の発明に係わる雌型鋼材を鋼管杭の鋼管外径部の杭上端に取付けた杭の鳥瞰図である。
【図４】請求項１、請求項２、請求項３の発明に係わる基礎スラブ内に定着する鉄筋の先端に摩擦圧着接合された六角ボルトの全体姿図である。
【図５】図７のＡ−Ａ線による横断面図である。図１、図２、図３の鋼管外径部の杭上端に取付けた雌型鋼材の横断面詳細図と溶接断面図である。
【図６】図７のＡ−Ａ線による横断面図の中で雌型鋼材のみを取り出した詳細図である。基礎スラブ内に定着する鉄筋先端六角ボルトよりも少し大きな穴をくり抜いた丸型鋼材である。
【図７】請求項１、請求項２、請求項３の発明に係わる基礎スラブ内に定着する鉄筋の先端に摩擦圧着接合された六角ボルトを六角ボルト転径より大きな穴をくり抜いた雌型鋼材下端に六角ボルト先端ねじ部のナットで締付けされた縦断面詳細図と溶接断面図である。
【図８】請求項１、請求項２、請求項３の発明に係わる鋼管外径部の杭上端に取付けられた基礎スラブ内に定着する鉄筋と溶接止めされた雌型鋼材の全体姿図である。
【図９】図８の鋼管外径部の杭上端に取付けされた六角ボルト部の雌型鋼材の縦断面と横断面図である。
【図１０】図８のＢ−Ｂ線による横断面である。
【図１１】請求項４、請求項５の発明に係わるＰＣ（ＰＨＣ）杭頭端板に取付けられた端板ねじ部を補強するために開発された特殊形状加工の雌型鋼材を取付けたＰＣ（ＰＨＣ）杭の鳥瞰図である。
【図１２】図１１のＰＣ（ＰＨＣ）杭頭端板の穴部詳細とその外周部に特殊形状加工の雌型鋼材を取付けた詳細図である。
【図１３】図１２のＰＣ（ＰＨＣ）杭頭端板部Ｃ−Ｃ線による横断面詳細図と縦断面詳細図である。
【図１４】図１１のＰＣ（ＰＨＣ）杭頭部板板部と杭外周鋼管部の縦断面詳細図である。
【図１５】請求項４、請求項５の発明に係わる、ＰＣ（ＰＨＣ）杭頭端板部に取付けられた基礎スラブ内に定着する鉄筋先端に摩擦圧着接合された六角ボルトを特殊形状加工された雌型鋼材の内側にある特殊ナット及び端板ねじ部に回転ネジ方式で固定された縦断面詳細図と溶接断面図である。
【図１６】図１５のＣ−Ｃ線による横断面詳細図と溶接詳細図及びクサビ部分の詳細図である。
【図１７】請求項６の発明に係わるＰＣ（ＰＨＣ）杭頭端板部と基礎スラブ内に定着する鉄筋先端に摩擦圧着接合された六角ボルトの先端にねじ止めされた特殊鋼ナットを接着剤にて固定し、更に端板部穴部に接着剤を流し込み、回転ネジ方式で定着固定された縦断面詳細図である。
【図１８】図１７のＥ−Ｅ線による横断面詳細図と接着剤部分詳細位置図である。
【図１９】請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６の発明に係わる説明において、それぞれの特長を活かした縦断面詳細図である。
【符号の説明】
【００２７】１．鋼管杭
２．鋼管巻きプレキャストコンクリート（ＰＣ又はＰＨＣ杭）杭
３．鋼管巻き場所打ちコンクリート杭
４．鋼管
５．鋼管巻きＰＣ杭（又はＰＨＣ杭）のＰＣ部及び杭頭端板
６．鋼管巻き場所打ちコンクリート杭のコンクリート部
７．雌型鋼材（穴付き大径丸鋼）
８．基礎スラブ内定着アンカー鉄筋
９．定着アンカー鉄筋先端六角ボルト
１０．雌型鋼材穴部（穴付き大径丸鋼穴部）
１１．六角ボルト先端締付け用ナット
１２．つき合わせ溶接部
１３．定着アンカー鉄筋と先端六角ボルトとの摩擦圧着接合部
１４．ＰＣ（ＰＨＣ）杭頭端板穴部
１５．ＰＣ（ＰＨＣ）杭頭端板穴部補強用雌型鋼材
１６．ＰＣ（ＰＨＣ）杭頭ねじ部補強用六角ボルト先端特殊鋼ナット
１７．（杭頭端板雌型鋼材定着用）すみ肉溶接部
１８．杭頭端板と六角ボルトねじ先端特殊ナット締付け用クサビ板
１９．ＰＣ（ＰＨＣ）杭頭端板接着剤入りねじ切り部
２０．杭頭端板と上面六角ボルト先端特殊ナットとの接着部
【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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【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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