(57)【要約】【課題】  杭頭部に生じる応力を低減して杭頭部の破壊を防止するとともに、施工性が良く工期および工費の縮減が図れる杭頭部の接合構造を提供する。【解決手段】  中空な杭頭部２内には、杭頭面２ａから所定の深さまで中詰コンクリート８が充填されており、中詰コンクリート８の平断面視中央部には、上側に開放する凹陥部５が形成されている。凹陥部５は方形断面とされ、当該断面とほぼ同じ断面形状を有する角形鋼管からなる接合部材４が凹陥部５内に嵌挿され、接合部材４が凹陥部５内を杭１の材軸方向に摺動自在とされている。また、接合部材４は杭頭面２ａから上方に延出し、延出部位は基礎３中に埋設されて基礎３と一体化されている。基礎底面３ａと杭頭面２ａとの間には、基礎３と杭頭部２との縁を切るため、縁切材６が介装されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の基礎と当該基礎を支持する杭との接合構造であって、
前記基礎の底面と前記杭の杭頭面との間に縁切材が介装され、
棒状の接合部材の一方の端部が前記基礎中に固定されるとともに、他方の端部が前記杭頭面に形成された凹陥部内に嵌挿され、
前記接合部材が前記凹陥部内を前記杭の材軸方向に摺動自在とされていることを特徴とする杭頭部の接合構造。
【請求項２】
前記基礎から下方に延出する前記接合部材の表面に剥離材が被着されていることを特徴とする請求項１に記載の杭頭部の接合構造。
【請求項３】
前記接合部材は鋼材であることを特徴とする請求項１または２に記載の杭頭部の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の基礎と当該基礎を支持する杭との接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震等による大きな水平力が杭基礎に作用すると、杭頭部に生じる過大な応力によって杭頭部が破壊されることがある。このため、杭頭部をピン接合または半剛接合として、杭頭部に生じる応力を緩和する杭頭部の接合構造が提案されている。例えば、特許文献１では、杭頭部に設置される下部球面部材と、基礎底面に設置されて下部球面部材と摺接する上部球面部材と、下部球面部材および上部球面部材を挿通する高力ボルトとからなる杭頭構造が提案されている。また、特許文献２では、基礎の底面に設けられた凹型支圧部内に杭頭部が嵌入され、凹型支圧部と杭頭部との間には天端から底面に向かって拡大する間隙が形成された構造物基礎の支持構造が提案されている。さらに、特許文献３では、定着筋が突出したプレキャストコンクリートリングを杭頭部に外接するとともに、プレキャストコンクリートリングの外周面に絶縁材が配された杭頭部の接合構造が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−３４８８８５号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献２】特開２００４−１６２２５９号公報（第３−５頁、第１−３図）
【特許文献３】特開２００４−１２４４５８号公報（第３−７頁、第１−７図）
【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、特許文献１に記載された杭頭ピン構造の場合、高価なデバイスを用いなければならず、コストアップが避けられないという問題がある。一方、特許文献２に記載された杭頭半剛接合構造の場合には、せん断力を伝達するために、基礎底面に設けた凹型支圧部内に杭頭部を嵌入しなければならず、また特許文献３に記載された杭頭半剛接合構造では、定着筋が突出したプレキャストコンクリートリングを杭頭部に外接しなければならない。さらに、特許文献２および３の杭頭半剛接合構造の場合、杭頭面を平滑にする必要もある。その結果、施工に手間が掛かり、コストアップとなる可能性が高い。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、杭頭部に生じる応力を低減して杭頭部の破壊を防止するとともに、施工性が良く工期および工費の縮減が図れる杭頭部の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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る杭頭部の接合構造は、構造物の基礎と当該基礎を支持する杭との接合構造であって、前記基礎の底面と前記杭の杭頭面との間に縁切材が介装され、棒状の接合部材の一方の端部が前記基礎中に固定されるとともに、他方の端部が前記杭頭面に形成された凹陥部内に嵌挿され、前記接合部材が前記凹陥部内を前記杭の材軸方向に摺動自在とされていることを特徴とする。
本発明では、基礎底面と杭頭面との間に縁切材を介装したうえ、基礎に一方の端部が固定された接合部材の他方の端部を、杭頭面に形成された凹陥部内に摺動自在に嵌挿することにより、杭頭接合部の剛性が低下して半剛接合状態となり、杭頭部に作用する曲げモーメントが大幅に低減される。その結果、大地震時においても杭頭部が損傷することがない。しかも、特殊なデバイスを必要とせず、シンプルな接合構造であるため、施工が容易で工期および工費の縮減も併せて図ることができる。
【０００６】
また、本発明に係る杭頭部の接合構造では、前記基礎から下方に延出する前記接合部材の表面に剥離材が被着されていてもよい。
本発明では、接合部材の施工に当たって、接合部材の一方の端部に剥離材を被着しておき、打設した杭頭部のコンクリートに当該端部を挿入することにより、接合部材が摺動可能な凹陥部を容易に形成することができる。
【０００７】
また、本発明に係る杭頭部の接合構造では、前記接合部材は鋼材であることが好ましい。
本発明では、接合部材に鋼材を使用することにより、高い靭性を有する接合部材を低コストで実現することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、基礎の底面と杭頭面との間に縁切材を介装したうえ、基礎に一方の端部が固定された接合部材の他方の端部を、杭頭面に形成された凹陥部内に摺動自在に嵌挿することにより、杭頭接合部が半剛接合状態となり、杭頭部に生じる応力が低減され杭頭部の破壊が防止される。また、特殊なデバイスを必要とせず、シンプルな接合構造であるため、施工が容易で工期および工費の縮減も併せて図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る杭頭部の接合構造の実施形態について図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る杭頭部の接合構造の一実施例を示す立断面図である。
杭１はＰＨＣ杭（プレテンション方式による遠心力高強度コンクリート杭）であり、鉄筋コンクリート造の基礎３を下方から支持している。
【００１０】
中空な杭頭部２内には、杭頭面２ａから所定の深さまで中詰コンクリート８が充填されており、中詰コンクリート８の平断面視中央部には、上側に開放する凹陥部５が形成されている。凹陥部５は方形断面とされ、当該断面とほぼ同じ断面形状を有する角形鋼管からなる接合部材４が凹陥部５内に嵌挿され、接合部材４が凹陥部５内を杭１の材軸方向に摺動自在とされている。また、接合部材４は杭頭面２ａから上方に延出し、延出部位は基礎３中に埋設されて基礎３と一体化されている。
【００１１】
接合部材４の施工に当たっては、凹陥部５内に嵌挿される部位の表面に剥離材７を被着しておき、中詰コンクリート８が硬化する前に当該部位を中詰コンクリート８内に挿入すればよい。剥離材７としては、接合部材４と中詰コンクリート８との縁を切ることができるものであればよく、市販の油性系またはビニール系の剥離剤を用いることができる。また、接合部材４が凹陥部５内を円滑に摺動できるように、接合部材４の表面にステンレス材やポリ４フッ化エチレンなどの滑り材を貼着してもよい。
なお、施工時にコンクリートが鋼管内に流入しないように、接合部材４の両端面は蓋板４ａ、４ｂでそれぞれ塞がれている。
【００１２】
基礎底面３ａと杭頭面２ａとの間には、杭頭部２の回転を可能とするため、基礎３と杭頭部２との縁を切る縁切材６が介装されている。縁切材６としては、基礎３と杭頭部２との縁を切ることができるものであればよく、例えばポリエチレンシートやビニールシートなどの合成樹脂などを用いることができる。
【００１３】
地震時水平力により基礎３が水平移動すると、基礎３と杭頭部２との縁が切れているので、杭頭部２が回転し、杭頭部２には大きな曲げモーメントが発生しない。一方、せん断力は、接合部材４を介して基礎３から杭１に伝達される。杭１に引き抜き力が作用した場合は、接合部材４が凹陥部５内を上方に移動するが、ある程度の長さを接合部材４が有しているため、接合部材４が凹陥部５から完全に引き抜かれることはない。引き抜き力が作用しなくなると、接合部材４は初期位置に復帰する。
【００１４】
図２は、本発明に係る杭頭接合部の三次元ＦＥＭモデルを用いて実施した静的増分解析から得られた杭頭部の曲げモーメント−回転角関係である。
同図より、杭頭部の曲げモーメントは、回転角がある値以上になると一定となり、杭頭部にはそれ以上の曲げモーメントが発生しないことがわかる。杭頭部に水平力が作用した場合、杭頭部は杭頭面の外縁を回転中心として回転し、杭頭部に作用する曲げモーメントは（杭に作用する軸力×杭の半径）となる。従って、杭頭部の曲げモーメントの上限値は、杭に作用する軸力に杭の半径を掛けて得られる曲げモーメントに接合部材の全塑性曲げモーメントを加えた値となる。
【００１５】
図３は、杭頭部の接合条件の違いにより杭応力がどのように変化するか地震応答解析を用いて検討した結果であり、（ａ）は深さ方向の杭の曲げモーメント分布図、（ｂ）は同せん断力分布図である。図中、Ｈは本発明に係る杭頭接合部の場合、Ｆは杭頭固定接合の場合、Ｐは杭頭ピン接合の場合である。
同図より、本発明に係る杭頭接合部によれば、杭頭部の応力は、杭頭固定接合や杭頭ピン接合の場合に比べて大幅に低減されることがわかる。
【００１６】
本実施形態による杭頭部の接合構造では、基礎底面３ａと杭頭面２ａとの間に縁切材６を介装したうえ、基礎３に一方の端部が固定された接合部材４の他方の端部を、中詰コンクリート８に形成された凹陥部５内に摺動自在に嵌挿することにより、杭頭接合部の剛性が低下して半剛接合状態となり、杭頭部２に作用する曲げモーメントが大幅に低減される。その結果、大地震時においても杭頭部２が損傷することがない。しかも、特殊なデバイスを必要とせず、シンプルな接合構造であるため、施工が容易で工期および工費の縮減も併せて図ることができる。
また、従来の杭頭半剛接合構造では、杭頭面に凹凸があると凸部に応力集中が生じて杭頭部が損傷するおそれがあるため、杭頭面を平滑化する必要があったが、本実施形態による杭頭部の接合構造では、接合部材４を備えているので杭頭面２ａを平滑化する必要がなく、従来の杭頭半剛接合構造に比べて施工性に優れている。
【００１７】
以上、本発明に係る杭頭部の接合構造の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、杭はＰＨＣ杭としたが、ＳＣ杭など他の既製杭でもよいし、あるいは場所打ちコンクリート杭でもよい。なお、中実な場所打ちコンクリート杭の場合は中詰コンクリートは不要となる。また、上記の実施形態では、接合部材として角形鋼管を使用しているが、円形鋼管やＨ形鋼などでもよい。要は、本発明において所期の機能が得られればよいのである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る杭頭部の接合構造の一実施例を示す立断面図である。
【図２】本発明に係る杭頭部の曲げモーメント−回転角関係である。
【図３】杭頭部の接合条件の違いによる杭応力を地震応答解析により比較した図であり、（ａ）は深さ方向の杭の曲げモーメント分布図、（ｂ）は同せん断力分布図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  杭
２  杭頭部
２ａ  杭頭面
３  基礎
３ａ  基礎底面
４  接合部材
４ａ、４ｂ  蓋板
５  凹陥部
６  縁切材
７  剥離材
８  中詰コンクリート
【図１】
2006183337.tif 000003
【図２】
2006183337.tif 000004
【図３】
2006183337.tif 000005