(57)【要約】      （修正有）【課題】現場打ちで製造することができ、また、小型化でき、施工の合理化を図ることができる接合構造を提供する。【解決手段】この接続構造は、上部構造と杭１０とを接合するものであり、杭から上部構造に向けて延びるように該杭の杭頭１０ａに設けられる１以上の定着部材と、杭の杭頭と１以上の定着部材とを埋め込むように設けられ、上部構造と接合するキャップ部材１１と、杭の外周面から水平方向に延びるキャップ部材の縁空き部の下面を覆うように設けられ、杭が挿通可能な穴を有する板部材と、縁空き部の下面に隣接する板部材の上面から上部構造に向けてキャップ部材に埋め込むように設けられる１以上の棒状部材とを含む。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物の上部構造と杭とを接合する接合構造であって、
前記杭の杭頭を埋め込むように設けられ、前記上部構造と接合するキャップ部材と、
前記杭の外周面から水平方向に延びる前記キャップ部材の縁空き部の下面を覆うように設けられ、前記杭が挿通可能な穴を有する板部材と、
前記縁空き部の下面に隣接する前記板部材の上面から前記上部構造に向けて前記キャップ部材に埋め込むように設けられる１以上の棒状部材とを含む、接合構造。
【請求項２】
前記板部材の上面の外周の寸法が、前記縁空き部の下面の外周の寸法より小さい、請求項１に記載の接合構造。
【請求項３】
前記縁空き部の厚さが、前記杭の杭径に０．７５を乗算して得られる厚さより薄い、請求項１または２に記載の接合構造。
【請求項４】
前記板部材の下面は、該板部材の下面に打設された捨てコンクリートにより覆われる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の接合構造。
【請求項５】
前記杭から前記上部構造に向けて延びるように該杭の杭頭に設けられる１以上の定着部材を含み、
前記キャップ部材は、前記１以上の定着部材を埋め込むように設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の上部構造と杭とを接合する接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物の上部構造と杭との接合では、図１に示すように、杭１０の頂部である杭頭１０ａが、パイルキャップ１１と呼ばれる領域を介し、上部構造としての基礎梁１２や柱１３に一体化される。
【０００３】
杭頭１０ａには、杭頭１０ａに発生する曲げモーメントを伝達するため、定着筋１４が溶接され、定着筋１４を含む鉄筋の被り厚確保の観点から、パイルキャップ１１に埋め込まれる。鉄筋の被り厚は、鉄筋を覆うコンクリートの厚さのことである。このため、パイルキャップ１１は、縁空き部１５と呼ばれる、杭１０の側方から水平方向に突出し、縁空き部１５の下面が、捨てコンおよび砕石と接し、地震時の水平力で発生する曲げモーメントやせん断力を負担する構造とされている。
【０００４】
縁空き部１５は、上記の曲げやせん断力に対して所定の強度を確保すべく、杭１０の杭径をDとした場合、慣例として0.75Dより厚くなるように設計される。しかしながら、これではパイルキャップ１１の寸法が大きくなり、施工が非効率になるという問題があった。
【０００５】
そこで、縁空き部１５を薄くし、小型化するべく、縁空き部１５にプレストレスを導入し、縁空き部１５を薄くすることの強度低下を補う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−８２５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の技術では、パイルキャップ１１を工場生産によるプレキャストとしているため、事前に寸法が厳密に決定され、現場での杭施工の誤差による杭芯や杭頭レベルのばらつきに対して許容度が小さくなるという問題があった。
【０００８】
そこで、現場打ちで製造することができ、また、小型化でき、施工の合理化を図ることができる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】
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、建築物の上部構造と杭とを接合する接合構造であって、
杭の杭頭を埋め込むように設けられ、上部構造と接合するキャップ部材と、
杭の外周面から水平方向に延びるキャップ部材の縁空き部の下面を覆うように設けられ、杭が挿通可能な穴を有する板部材と、
縁空き部の下面に隣接する板部材の上面から上部構造に向けてキャップ部材に埋め込むように設けられる１以上の棒状部材とを含む、接合構造が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、現場打ちで製造することができ、また、小型化でき、施工の合理化を図ることができる接合構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の上部構造と基礎杭とを接合するパイルキャップを例示した図。
【図２】従来の接合構造の一例を示した図。
【図３】パイルキャップの縁空き部の挙動をシミュレーションした図。
【図４】本実施形態の接合構造の一例を示した図。
【図５】図４の切断線A-Aで切断した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本実施形態の建築物の上部構造と杭とを接合する接合構造について説明する前に、従来の接合構造について説明しておく。図２は、従来の接合構造の一例を示した図である。杭１０は、建築物を支持するために地盤に打ち込まれて構築される基礎である。杭１０は、例えば円筒形の既製コンクリート杭とされ、機械によって掘削された孔に埋め込まれることで設置される。既製コンクリート杭とは、工場で製作されて現場に持ち込まれ設置される杭である。杭１０は、既製コンクリート杭に限定されるものではなく、鋼製の杭であってもよい。
【００１３】
上部構造の一部である基礎梁１２は、柱と柱の根元を水平に結ぶ梁で、地面の中に施工される。地面を掘り下げて所定の空間を作る根切りという作業を行った後、砕石１６を敷き詰め、プレート等で転圧を掛ける。そして、捨てコンクリート１７と呼ばれる、基礎の底面を平らにし、建築物の位置を決めるためのコンクリートを打設する。基礎梁１２は、捨てコンクリート１７の平らな面上にコンクリートを打設する等して構築される。基礎梁１２は、工場で製作され現場に持ち込まれる、あるいは、現場で製作される鉄筋コンクリート製の梁に限定されるものではなく、Ｉ型鋼等の鋼製の梁であってもよい。
【００１４】
杭頭１０ａには、杭１０からその上部の上部構造に向けて延びるように、定着部材としての定着筋１４が１以上設けられる。定着筋１４は、キャップ部材としてのパイルキャップ１１に杭１０を固定するために用いられるアンカーである。ちなみに、上部構造と杭１０との接合強度は、定着筋１４によるのが基本とされている。定着筋１４は、所定の長さの鉄筋で、杭頭１０ａの外周面に溶接する等して取り付けられる。
【００１５】
定着筋１４は、杭１０の杭径が小さいと、外周面に取り付けることができる本数が限られ、接合強度から見て、必要数設けることができない場合がある。その対策として、杭頭１０ａの所定の長さを、定着部として採用し、定着筋１４とともに杭頭１０ａを埋め込むようにパイルキャップ１１を構築することができる。
【００１６】
杭頭１０ａを埋め込むようにパイルキャップ１１を構築するため、杭頭１０ａの周囲の地盤を、基礎梁１２の地盤より１段深く掘り下げ、その部分に砕石１８を敷き詰め、捨てコンクリート１９を打設する。この作業は、基礎梁１２の砕石１６を敷き詰め、捨てコンクリート１７を打設する作業と同時に行うことができる。パイルキャップ１１は、捨てコンクリート１９の平らな面上に型枠を設けてコンクリートを打設し、杭１０と基礎梁１２とを接合するように構築される。
【００１７】
すると、杭１０の外周面から、捨てコンクリート１９の平らな面に平行な水平方向に延びるパイルキャップ１１の縁空き部１５が形成され、地震時の水平力で発生する曲げモーメントやせん断力を縁空き部１５が負担しなければならなくなる。
【００１８】
その強度を確保するため、基準等で特に定められたものではないが、慣例として、縁空き部１５の厚さＷは、杭１０の杭径をDとした場合、0.75Dより厚くなるようにしている。
【００１９】
ここで、パイルキャップ１１の縁空き部１５の厚さを変えて、杭１０に水平力が加わった場合にパイルキャップ１１の挙動がどのように変化するかについて説明する。
【００２０】
図３（ａ）は、慣例としての0.75Dとした場合の三次元有限要素法解析によるシミュレーション結果を示し、図３（ｂ）は、0.75Dより薄くし、0.5Dとした場合のシミュレーション結果を示した図である。有限要素法は、上部構造およびパイルキャップを複数の要素に分割し、分割された要素毎に変位を表す近似式を導き出し、導き出した近似式から構造全体の近似解を求める手法である。水平力は、矢線に示すように、向かって左側から右側へ向けて加えられている。シミュレーション結果は、x軸方向、z軸方向への変位(mm)を示しているが、等高線（コンター）のように示される色の違いは、z軸方向の変位のみを表している。
【００２１】
杭１０は、矢線で示す加力方向に水平力が加えられると、水平力が加えられた部分が大きく撓もうとするが、杭頭１０ａにはそれに抵抗する力が作用し、杭頭１０ａが加力方向とは反対方向へパイルキャップ１１を押す。
【００２２】
縁空き部１５の厚さが、0.75Dである場合、図３（ａ）に示すように、杭頭１０ａがパイルキャップ１１を押すが、その厚さが充分に厚いので、大きく変位する部分はなく、シミュレーション結果からは、パイルキャップ１１の形状が保持されると予測される。
【００２３】
一方、縁空き部１５の厚さが、0.5Dである場合、図３（ｂ）に示すように、その厚さが充分ではないので、杭頭１０ａに隣接する部分の変位が大きく、特に縁空き部１５の下面が大きく変位し、シミュレーション結果では、縁空き部１５の下面がせり上がると予測される。これは、パイルキャップ１１の縁空き部１５の下面が、捨てコンクリート１９と接しているに過ぎず、変位しやすいためであると推定される。
【００２４】
このように地震の揺れで、水平力が加わると、縁空き部１５の下面がせり上がると予測されるため、この部分がせり上がらないように補強できれば、縁空き部１５の厚さを、従来の0.75Dより薄くすることができる。
【００２５】
そこで、接合構造を、図４に示すような構造とすることができる。図４は、本実施形態の接合構造の一例を示した図である。この接合構造は、図２に示した従来の接合構造と同様、砕石１６を敷き詰め、捨てコンクリート１７を打設した後に基礎梁１２が構築される。また、杭頭１０ａに定着筋１４を取り付け、砕石１８を敷き詰め、捨てコンクリート１９を打設した後にパイルキャップ１１が構築される。なお、定着筋１４は、必要に応じて設けることができる。
【００２６】
図４に示す接合構造では、縁空き部１５の厚さＷが、0.75Dより薄くなるように地盤を掘り下げ、砕石１８を敷き詰め、捨てコンクリート１９を打設した後、捨てコンクリート１９の平らな面上に板部材としての補強鋼板２０を配置する。板部材は、縁空き部１５の下面を補強するために設けられるため、縁空き部１５を構成するコンクリートより強度が高い材料により作製される。補強鋼板２０には、例えば１以上のねじ溝が設けられ、各ねじ溝に、ねじ山を有する１以上の棒状部材としてのアンカー筋２１が螺合される。なお、アンカー筋２１は、補強鋼板２０に溶接する等して固定されていてもよい。
【００２７】
捨てコンクリート１９上に、アンカー筋２１が取り付けられた補強鋼板２０を配置した後、コンクリートを打設して、杭頭１０ａ、定着筋１４、アンカー筋２１を埋め込み、基礎梁１２と接合するようにパイルキャップ１１を構築する。
【００２８】
縁空き部１５の厚さＷは、アンカー筋２１の被り厚さを確保することができる厚み以上であって、0.75Dより薄いものであれば、いかなる厚さであってもよい。被り厚さは、鉄筋を覆うコンクリートの厚さで、水、空気、酸、塩基による鉄筋の腐食を防止し、鉄筋とコンクリートとを有効に付着させ、所定の耐久性および強度を有するように、建築物の部位により規定されている。
【００２９】
ところで、アンカー筋２１の上部および周部は、パイルキャップ１１に埋め込まれるため、被り厚さを確保することができるが、アンカー筋２１の下部は、補強鋼板２０に取り付けられているため、被り厚さを確保することはできない。
【００３０】
そこで、補強鋼板２０の下面に隣接する捨てコンクリート１９を、パイルキャップ１１と同等のコンクリートを用い、所定の厚さに打設することで、捨てコンクリート１９をアンカー筋２１に対する被り厚に算入することができる。
【００３１】
図５は、図４に示す切断線A-Aで切断した断面図である。杭１０は、中空の円管とされ、内部にコンクリートが打設されたもので、その外周面に１以上の定着筋１４が溶接する等して取り付けられる。図５に示す例では、杭１０の外周面に沿って４５°毎に８つの定着筋１４が取り付けられている。所定の接合強度を確保することができれば、定着筋１４の数は何本であってもよく、その長さや径も、いかなる長さや径であってもよい。
【００３２】
補強鋼板２０は、その中央に杭１０が挿通可能な穴を有し、パイルキャップ１１の縁空き部１５を覆うものとされる。補強鋼板２０は、縁空き部１５を覆うことができれば、形状は矩形に限定されるものではない。
【００３３】
アンカー筋２１は、補強鋼板２０に取り付けられ、図５に示す例では、定着筋１４の外周側に４５°毎に８つ取り付けられている。せり上がり変形により補強鋼板２０が下向きに移動しようとする力に抵抗する上向きの力を付与し、その変形を抑止することができれば、アンカー筋２１の数は何本であってもよく、その長さや径も、いかなる長さや径であってもよい。
【００３４】
また、アンカー筋２１は、補強鋼板２０と接続する下部のみならず、上部にもねじ山を設け、ナット等を螺合した状態でパイルキャップ１１内に埋め込んでもよい。これにより、より少ない本数で、せり上がり変形に対抗することができ、また、縁空き部１５の厚さＷをより薄くすることができる。
【００３５】
補強鋼板２０の矩形の外周の寸法は、パイルキャップ１１の断面の外周の寸法、すなわち縁空き部１５の外周の寸法と同じ寸法とし、縁空き部１５の下面全体を覆うことができるが、図５に示すように、縁空き部１５の外周の寸法より小さくするほうが望ましい。これは、杭１０の杭芯位置に施工誤差が多少発生しても、縁空き部１５からはみ出すことなく、同一の部材に使用することができるからである。
【００３６】
以上のように、パイルキャップ１１に埋め込んだ杭頭１０ａとこれを覆う縁空き部１５の厚みで水平力を負担する基礎構造において、縁空き部１５の下面を覆う補強鋼板２０を配置することで、パイルキャップ１１の縁空き部１５の厚さを従来よりも薄くすることができる。これにより、パイルキャップ１１の平面寸法を縮小した構造が設計可能となる。また、パイルキャップ１１の平面寸法の縮小により構造や施工の合理化を図ることができる。
【００３７】
これまで本発明の接合構造について図面に示した実施形態を参照しながら詳細に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態や、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３８】
１０…杭
１０ａ…杭頭
１１…パイルキャップ
１２…基礎梁
１３…柱
１４…定着筋
１５…縁空き部
１６…砕石
１７…捨てコンクリート
１８…砕石
１９…捨てコンクリート
２０…補強鋼板
２１…アンカー筋
【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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