(57)【要約】【課題】シンプルで簡易な構成にもかかわらず構造力学上健全な半剛接合構造を実現できる、経済性及び施工性に優れた杭頭部と基礎構造物との半剛接合工法および半剛接合構造を提供する。【解決手段】杭頭部１０における基礎構造物２の下面に当接する部位に、前記基礎構造物２による曲げ変形に対して抵抗しない非圧縮性部材３（１３）を、基礎構造物２の長期鉛直荷重を前記杭頭部１０と共に支持する構成で設けて、杭頭部１０に生じる回転剛性を低減する。【選択図】図１
2008308865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭頭部における基礎構造物の下面に当接する部位に、前記基礎構造物による曲げ変形に対して抵抗しない非圧縮性部材を、基礎構造物の長期鉛直荷重を前記杭頭部と共に支持する構成で設けて、杭頭部に生じる回転剛性を低減することを特徴とする、杭頭部と基礎構造物との半剛接合工法。
【請求項２】
杭頭部における基礎構造物の下面に当接する部位に、前記基礎構造物による曲げ変形に対して抵抗しない非圧縮性部材が、基礎構造物の長期鉛直荷重を前記杭頭部と共に支持する構成で設けられて成ることを特徴とする、杭頭部と基礎構造物との半剛接合構造。
【請求項３】
前記非圧縮性部材は、油、又は水等の非圧縮性流体、或いは、同非圧縮性流体を薄鋼板等のパック材でパッキングしたものであることを特徴とする、請求項２に記載した杭頭部と基礎構造物との半剛接合構造。
【請求項４】
前記非圧縮性部材は、平面方向に見て、杭頭部の軸心を中心とするほぼ上下左右対称なリング状、井桁状、方形状、又は円形状に設けられていることを特徴とする、請求項２又は３に記載した杭頭部と基礎構造物との半剛接合構造。
【請求項５】
前記杭頭部の軸心上には、基礎構造物に埋設されるシアキーが設けられていることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一に記載した杭頭部と基礎構造物との半剛接合構造。
【請求項６】
前記基礎構造物内を縦断し前記非圧縮性部材へ連通するホースを設ける等して、前記非圧縮性部材を常時一定圧に維持する供給システムが設けられていることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一に記載した杭頭部と基礎構造物との半剛接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、地震等の水平力が作用する基礎構造物の基礎杭、或いはパイルド・ラフト基礎杭の杭頭部に生じる回転剛性を低減して基礎構造物との接合を行う、杭頭部と基礎構造物との半剛接合工法および半剛接合構造の技術分野に属する。
本発明において、前記基礎構造物とは、基礎スラブ、基礎梁、フーチングのほか、パイルキャップを含む意味である。
【背景技術】
【０００２】
一般に、基礎杭、或いはパイルド・ラフト基礎を構成する杭の杭頭部と基礎構造物とは剛接合して実施している。しかし、剛接合とした場合には、前記杭頭部と基礎構造物との双方の相対回転が拘束される。よって、地震等の水平力が基礎構造物に作用すると、前記杭頭部に大きな曲げモーメントが作用する。
具体的に、前記杭頭部には、図１０Ａに応力分布図を示したように、常時、構造物の長期鉛直荷重による圧縮応力が働いており、この負荷状態で地震等の水平力が作用すると、図１０Ｂに応力分布図を示したように、常時の圧縮応力に加えて曲げ応力による応力変動が生じ、杭頭部の圧縮側端部には大きな圧縮応力が生じる。ちなみに、当該杭頭部の圧縮側端部の圧縮応力（σＣ）は、軸応力（σＮ）と曲げ応力（σＭ）とを足し合わせたもので、次式で表される。
σＣ＝σＮ＋σＭ＝Ｎ／Ａ＋ＭＤ／２Ｉ｛Ｎ：軸力、Ａ：断面積、Ｍ：曲げモーメント、Ｄ：杭径、Ｉ：断面２次モーメント｝
【０００３】
したがって、前記杭頭部と基礎構造物との接合部位には軸耐力のみならず曲げ耐力も要求され、自ずと頑強な構造とせざるを得ず（例えば、特許文献１の図４、図５（従来技術の説明）を参照）、そのため基礎杭の杭径を大きくしたり、コンクリート強度を大きくしたり、複雑な配筋構造を施すなどの工夫が必要であり、そうすると莫大な費用が嵩み経済的でなかった。
【０００４】
そこで、従来、杭頭部と基礎構造物とをピン接合又は半剛接合することで、杭頭部に作用する応力を低減し、上記したような剛接合の場合に生じる問題を解消する発明が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
前記特許文献１には、杭頭部と上部構造躯体（基礎梁）とを、杭本体より曲げ剛性が小さい鉄骨コンクリート柱を利用して接合することにより、杭頭部に作用する曲げモーメントを低減する発明が開示されている。前記鉄骨コンクリート柱は、最下階柱兼用で、前記上部構造躯体を上下に貫通し、その下端部は杭頭部内に構造設計上必要な長さ埋め込んで実施している。
【０００６】
前記特許文献２には、基礎構造物（基礎コンクリート）に埋め込まれる杭頭部の周面に粘性体（又は弾性体、弾塑性体）をリング状に介在させて、その上部の基礎構造物による拘束はヒンジより大きく、完全固定より弱くすることにより、杭頭部は基礎構造物内で適度に回転させ得る半固定状態の弾性ヒンジとして機能させる発明が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１４４９０４号公報
【特許文献２】特開２００４−３１６４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に係る発明は、常時の軸力に対して支持できる構造とするため、十字型鉄骨等の高剛性の鋼材（同文献１の図１〜図３参照）を使用する必要があり、コストが嵩み、不経済である。また、鉄骨コンクリート柱等の鉄骨部材を、最下階柱兼用で、前記上部構造躯体を上下に貫通し、その下端部は杭頭部内に構造設計上必要な長さ埋め込む構成を必須要件としており（同文献１の請求項１〜請求項７参照）、施工上及び構造設計上、種々の制約が課されて大変煩わしい。
【０００９】
上記特許文献２に係る発明は、特許文献１と比して、鋼材を使用する必要もなく施工上の制約も特に煩わしくはない。しかしながら、この特許文献２に係る発明は、前記粘性体、弾性体、又は弾塑性体を、常時の軸力に対して適度に支持し、曲げに対しても適度に抵抗しない構成で実現するのは至難であり、現実的に実施できるのか甚だ疑問である。
すなわち、常時の軸力に対して前記粘性体等で支持する構成であれば曲げに対しても抵抗し、半剛接合構造にはならず期待する効果は得られない（前記図１０Ａ、Ｂ参照）。反対に、常時の軸力に対して粘性体等で支持しない構成であれば曲げに対しても抵抗せず、半剛接合構造となり期待する一応の効果は得られる。しかし、図１１Ａ、Ｂに示したように、常時の軸力を中心部のコンクリートのみで支持する構成となりコンクリート強度を大きくする必要がある等、従来技術と同様の問題を孕んでいる。
【００１０】
本発明の目的は、常時の軸力を確実に支持し、曲げに抵抗しない油等の非圧縮性部材を杭頭部に種々のバリエーションでバランスよく設けることにより、杭頭部に生じる回転剛性を低減して基礎構造物との接合を行い、その結果、シンプルで簡易な構成にもかかわらず構造力学上健全な半剛接合構造を実現できる、経済性及び施工性に優れた杭頭部と基礎構造物との半剛接合工法および半剛接合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記背景技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合工法は、杭頭部における基礎構造物の下面に当接する部位に、前記基礎構造物による曲げ変形に対して抵抗しない非圧縮性部材を、基礎構造物の長期鉛直荷重を前記杭頭部と共に支持する構成で設けて、杭頭部に生じる回転剛性を低減することを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載した発明に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合構造は、杭頭部における基礎構造物の下面に当接する部位に、前記基礎構造物による曲げ変形に対して抵抗しない非圧縮性部材が、基礎構造物の長期鉛直荷重を前記杭頭部と共に支持する構成で設けられて成ることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した杭頭部と基礎構造物との半剛接合構造において、前記非圧縮性部材は、油、又は水等の非圧縮性流体、或いは、同非圧縮性流体を薄鋼板等のパック材でパッキングしたものであることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載した発明は、請求項２又は３に記載した杭頭部と基礎構造物との半剛接合構造において、前記非圧縮性部材は、平面方向に見て、杭頭部の軸心を中心とするほぼ上下左右対称なリング状、井桁状、方形状、又は円形状に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載した発明は、請求項２〜４のいずれか一に記載した杭頭部と基礎構造物との半剛接合構造において、前記杭頭部の軸心上には、基礎構造物に埋設されるシアキーが設けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載した発明は、請求項２〜５のいずれか一に記載した杭頭部と基礎構造物との半剛接合構造において、前記基礎構造物内を縦断し前記非圧縮性部材へ連通するホースを設ける等して、前記非圧縮性部材を常時一定圧に維持する供給システムが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載した発明に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合工法、及び請求項２〜請求項６に記載した発明に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合構造によれば、常時の軸力を確実に支持し、曲げに抵抗しない油等の非圧縮性部材を杭頭部に種々のバリエーションでバランスよく設けて基礎構造物との接合を行うので、その結果、シンプルで簡易な構成にもかかわらず構造力学上健全な半剛接合構造を実現できる。よって、前記杭頭部は水平剛性及び曲げ剛性を小さくすることができるので、杭頭部に生じる回転剛性を低減できる。
したがって、従来の剛接合構造と比して、基礎杭の杭径を大きくしたり、コンクリート強度を大きくする必要等もなく、シンプルで簡易な構成で構造力学上健全な半剛接合構造を実現できるので、非常に経済的である。
また、従来の特許文献１と比して、高剛性の鋼材を使用する必要もなく経済的であることに加え、施工上及び構造設計上の煩わしい制約も特になく、フレキシビリティーに優れている。
さらに、従来の特許文献２と比して、常時の軸力を確実に支持し、曲げに抵抗しない非圧縮性部材を使用するので、構造力学上健全な半剛接合構造を確実、且つ容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合工法および半剛接合構造は、上述した発明の効果を奏するべく、以下のように実施される。
【実施例１】
【００１９】
図１Ａ、Ｂは、本発明に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合工法および半剛接合構造の実施例を示している。この半剛接合工法は、基礎杭１の杭頭部１０における基礎構造物２の下面に当接する部位に、前記基礎構造物２による曲げ変形に対して抵抗しない非圧縮性部材３を、基礎構造物２の長期鉛直荷重を前記杭頭部１０と共に支持する構成で設けて、杭頭部１０に生じる回転剛性を低減している（請求項１記載の発明）。
即ち、本発明に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合構造は、前記杭頭部１０における基礎構造物２の下面に当接する部位に、前記基礎構造物２による曲げ変形に対して抵抗しない非圧縮性部材３が、基礎構造物２の長期鉛直荷重を前記杭頭部１０と共に支持する構成で設けられて成る（請求項２記載の発明）。
【００２０】
前記基礎杭１は、地中に埋設されており、その上方に構築される基礎構造物２を含む上部構造物（図示省略）の長期鉛直荷重を、前記非圧縮性部材３と共にその杭頭部１０で受け、これを周辺地盤４に伝達して前記上部構造物を支持する構成である。ちなみに、前記基礎杭１は、パイルド・ラフト基礎を構成する杭を含む技術的思想である。なお、本発明に係る基礎杭１は新設杭で実施しているがこれに限定されず、既存の上部構造物を撤去後に残された既存杭でも同様に実施できる。
前記基礎構造物２は、図示例では基礎梁２で実施しているがこれに限定されず、基礎スラブ、フーチング、或いはパイルキャップでも同様に実施可能である。
【００２１】
この実施例１に係る前記非圧縮性部材３は、油を使用しているが勿論これに限定されず、水等の非圧縮性流体であれば同様に実施できる。また、後述するように、当該非圧縮性流体を薄鋼板その他のパック材でパッキングしたもの（図３Ｂ参照）でも同様に実施できる（請求項３記載の発明）。
前記非圧縮性部材（油）３は、平面方向に見て、杭頭部１０の内側に、杭頭部１０の軸心を中心とするほぼ同心円配置（上下左右対称配置）にリング状に配設（充填）されている（図１Ｂ参照）。具体的に本実施例は、新設杭１の上面部に、非圧縮性部材（油）３が充填可能なリング状の溝５を予め（又は打設後に）形成し、当該リング状の溝５に前記非圧縮性部材３を充填（充満）し、しかる後、その上部に基礎構造物２を構築して実施している。ここで、上部に構築する基礎構造物２を確実に水平に施工するべく、前記非圧縮性部材３及び杭頭部１０の上面をほぼ面一に形成することが好ましい。
【００２２】
なお、図示の便宜上省略しているが、本実施例では、基礎杭１から立ち上がる鉄筋が前記非圧縮性部材３を避けて基礎構造物２へ定着する配筋構造で実施している。当該配筋構造の代わりに、図９に示したように、前記杭頭部１０の軸心上に、基礎構造物２に埋設されるシアキー６を設けて実施することもできる（請求項５記載の発明）。以下の実施例１〜実施例４についても同様の技術的思想とする。
また、本実施例に係る非圧縮性部材３は、リング状に設けて実施しているが特にこれに限定されるものではない。基礎構造物２の長期鉛直荷重を杭頭部１０と共に支持し、当該基礎構造物２による曲げ変形に抵抗しない形態であれば、平面方向に見て、杭頭部１０の軸心を中心とするほぼ上下左右対称な井桁状、方形状、又は円形状でも同様に実施できる（請求項４記載の発明）。
【００２３】
上記構成の杭頭部１０と基礎構造物２との半剛接合工法および半剛接合構造によれば、基礎構造物２による曲げ変形に抵抗しない油３を杭頭部１０の上面部にバランス良く設けて実施するので、前記曲げ変形が生じても、油３が抵抗しないで移動（相対変形）することにより圧力増分（曲げ抵抗）が生じない（図２Ａ、Ｂの応力分布図を参照）。例えば、油圧が常時2,500ｋＮ／ｍ２であれば、杭頭部に曲げ変形が生じても常時2,500ｋＮ／ｍ２のままで、ほぼ一定である。この場合の杭頭部１０の回転剛性は、
式１    Ｋθ＝πＥ（Ｂ３−ｂ１３＋ｂ２３）／３２（１−ｖ２）
（符号Ｂ、ｂ１、ｂ２は、図１Ｂを参照）となる。
これに対し、油（非圧縮性部材）３を設けない従来の剛接合構造の場合の杭頭部１０の回転剛性は、
式２    Ｋθ＝πＥＢ３／３２（１−ｖ２）
となる。
よって、式１を式２で除すと、
回転剛性比  （Ｂ３−ｂ１３＋ｂ２３）／Ｂ３＝１−（ｂ１３−ｂ２３）／Ｂ３
となり、杭頭部１０の回転剛性を低減できることが分かる。
【００２４】
一例として、Ｂ（杭径）＝１．５ｍ、ｂ１＝１．４ｍ、ｂ２＝０．９ｍの場合、前記回転剛性比は約０．４０となり、これに応じて杭頭部１０に生じる曲げモーメントも低減できることが分かる。例えば、パイルド・ラフト基礎のように、杭１以外の基礎構造物２で水平抵抗できる構造であれば、前記曲げモーメントは、０．７倍近く低減されることが分かっている。
なお、前記油圧は、曲げ変形が生じた後も一定であることが理想的ではあるが、完全に一定にする必要はない。要するに、常時の軸力に対して支持し、曲げ変形に対して殆ど抵抗しない構成であれば、所要の効果は得られるのである。
【００２５】
したがって、この実施例１に係る杭頭部１０と基礎構造物２との半剛接合工法および半剛接合構造によれば、常時の軸力を杭頭部１０と共に確実に支持し、曲げに抵抗しない油等の非圧縮性部材３の軸力を確実に支持し、曲げに抵抗しない油等の非圧縮性部材を杭頭部１０にバランスよく設けて基礎構造物２との接合を行うので、その結果、シンプルで簡易な構成にもかかわらず構造力学上健全な半剛接合構造を実現できる。よって、前記杭頭部１０は水平剛性及び曲げ剛性を小さくすることができるので、杭頭部１０に生じる回転剛性を低減できる。
従来の剛接合構造と比して、基礎杭１の杭径（Ｂ）を大きくしたり、コンクリート強度を大きくする必要等もなく、シンプルで簡易な構成で構造力学上健全な半剛接合構造を実現できるので、非常に経済的である。また、従来の特許文献１と比して、高剛性の鋼材を使用する必要もなく経済的であることに加え、施工上及び構造設計上の煩わしい制約も特になく、フレキシビリティーに優れている。さらに、従来の特許文献２と比して、常時の軸力を確実に支持し、曲げに抵抗しない非圧縮性部材を使用するので、構造力学上健全な半剛接合構造を確実、且つ容易に実現することができる。
【実施例２】
【００２６】
図３Ａ、Ｂは、本発明に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合工法および半剛接合構造の異なる実施例を示している。この実施例２は、上記実施例１と比して、非圧縮性部材１３として油３を直接使用する代わりに、図３Ｂに示したように、油又は水等の非圧縮性流体を薄鋼板等のパック材でパッキングした浮き輪（ドーナツ）形状のものを使用している点が主に相違する（請求項３記載の発明）。以下、支持杭１、基礎構造物２など、上記実施例１と共通する構成要素については同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
【００２７】
この実施例２に係る半剛接合工法は、基礎杭１の杭頭部１０における基礎構造物２の下面に当接する部位に、前記基礎構造物２による曲げ変形に対して抵抗しない非圧縮性部材１３を、基礎構造物２の長期鉛直荷重を前記杭頭部１０と共に支持する構成で設けて、杭頭部１０に生じる回転剛性を低減している（請求項１記載の発明）。
即ち、本発明に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合構造は、前記杭頭部１０における基礎構造物２の下面に当接する部位に、前記基礎構造物２による曲げ変形に対して抵抗しない非圧縮性部材１３が、基礎構造物２の長期鉛直荷重を前記杭頭部１０と共に支持する構成で設けられて成る（請求項２記載の発明）。
【００２８】
前記非圧縮性部材１３は、平面方向に見て、杭頭部１０の内側に、杭頭部１０の軸心を中心とするほぼ同心円配置にリング状に配設されている（図１Ｂを援用）。具体的に本実施例は、新設杭１の上面部に、非圧縮性部材１３を位置決め可能なリング状の溝を予め（又は打設後に）形成し、当該リング状の溝に前記浮き輪形状の非圧縮性部材１３を設置し、しかる後、その上部に基礎構造物２を構築して実施している。ここで、上部に構築する基礎構造物２を確実に水平に施工するべく、前記非圧縮性部材１３及び杭頭部１０の上面をほぼ面一に形成することが好ましい。
【００２９】
なお、本実施例に係る非圧縮性部材１３は、浮き輪形状で実施しているが特にこれに限定されるものではない。基礎構造物２の長期鉛直荷重を杭頭部１０と共に支持し、当該基礎構造物２による曲げ変形に抵抗しない形態であれば、平面方向に見て、杭頭部１０の軸心を中心とするほぼ上下左右対称な井桁状、方形状でも同様に実施できる（請求項４記載の発明）。
【００３０】
したがって、上記構成の杭頭部１０と基礎構造物２との半剛接合工法および半剛接合構造によれば、基礎構造物２による曲げ変形に抵抗しない非圧縮性部材１３を杭頭部１０の上面部にバランス良く設けて実施するので、前記曲げ変形が生じても、非圧縮性部材１３の内部の油３等の非圧縮性流体が抵抗しないで移動（相対変形）することにより圧力増分（曲げ抵抗）が生じない。例えば、上記実施例１に係る油３と一致する平面配置に前記浮き輪形状の非圧縮性部材１３を配設して実施する場合には、前記図２Ａ、Ｂで示した応力分布図と同様の効果が現れ、前記段落[0023]〜[0025］で説明した効果と同様の効果を期待することができるのである。
【実施例３】
【００３１】
図４Ａ、Ｂは、本発明に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合工法および半剛接合構造の異なる実施例を示している。この実施例３は、上記実施例２と比して、前記浮き輪形状の非圧縮性部材１３を、杭頭部１０の外周縁部に沿って設けている点が主に相違する。以下、支持杭１、基礎構造物２など、上記実施例と共通する構成要素については同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
【００３２】
前記非圧縮性部材１３は、その外周縁が、杭頭部１０の外周縁とほぼ一致するように、平面方向に見て、杭頭部１０の軸心を中心とするほぼ同心円配置にリング状に配設されている。具体的に本実施例は、杭頭部１０の外周部分に沿って、前記非圧縮性部材１３を設置可能なリング状の溝を予め（又は打設後に）形成し、当該リング状の溝に前記浮き輪形状の非圧縮性部材１３を設置し、しかる後、その上部に基礎構造物２を構築して実施している。ここで、上部に構築する基礎構造物２を確実に水平に施工するべく、前記非圧縮性部材１３及び杭頭部１０の上面をほぼ面一に形成することが好ましい。
【００３３】
上記構成の杭頭部１０と基礎構造物２との半剛接合工法および半剛接合構造によれば、基礎構造物２による曲げ変形に抵抗しない非圧縮性部材１３を杭頭部１０の上面部に、その外周縁に沿ってバランス良く設けて実施するので、前記曲げ変形が生じても、非圧縮性部材１３の内部の油３等の非圧縮性流体が抵抗しないで移動（相対変形）することにより圧力増分（曲げ抵抗）が生じない（図５Ａ、Ｂの応力分布図を参照）。この実施例３によると、大きな圧縮応力（曲げ変形）が生じる杭頭部１０の端部に曲げ変形に抵抗しない非圧縮性部材１３を配設しているので、その効果は極めて大きい。
【００３４】
例えば、油圧が常時2,500ｋＮ／ｍ２であれば、杭頭部に曲げ変形が生じても常時2,500ｋＮ／ｍ２のままで、ほぼ一定である。この場合の杭頭部１０の回転剛性は、
式３    Ｋθ＝πＥ（ｂ２３）／３２（１−ｖ２）
（符号ｂ２は、図４Ｂを参照）となる。
これに対し、非圧縮性部材１３を設けない従来の剛接合構造の場合の杭頭部１０の回転剛性は、
式４    Ｋθ＝πＥＢ３／３２（１−ｖ２）
となる。
よって、式３を式４で除すと、
回転剛性比  ｂ２３／Ｂ３
となり、杭頭部１０の回転剛性を低減できることが分かる。
【００３５】
一例として、Ｂ（杭径）＝１．５ｍ、ｂ２＝０．９ｍの場合、前記回転剛性比は０．２２となり、上記実施例１及び実施例２と比して、より大きく杭頭部１０に生じる回転剛性を低減でき、これに応じて杭頭部１０に生じる曲げモーメントも０．５倍程度に大きく低減できることが分かっている。
【００３６】
したがって、この実施例３に係る杭頭部１０と基礎構造物２との半剛接合工法および半剛接合構造によれば、常時の軸力を杭頭部１０と共に確実に支持し、曲げに抵抗しない浮き輪形状の非圧縮性部材１３を杭頭部１０の外周縁に沿ってバランス良く設けて基礎構造物２との接合を行うので、その結果、シンプルで簡易な構成にもかかわらずピン接合状態に近い構造力学上健全な半剛接合構造を実現できる。よって、前記杭頭部１０は水平剛性及び曲げ剛性を小さくすることができるので、杭頭部１０に生じる回転剛性を低減できる。
従来の剛接合構造と比して、基礎杭１の杭径（Ｂ）を大きくしたり、コンクリート強度を大きくする必要等もなく、シンプルで簡易な構成で構造力学上健全な半剛接合構造を実現できるので、非常に経済的である。また、従来の特許文献１と比して、高剛性の鋼材を使用する必要もなく経済的であることに加え、施工上及び構造設計上の煩わしい制約も特になく、フレキシビリティーに優れている。さらに、従来の特許文献２と比して、常時の軸力を確実に支持し、曲げに抵抗しない非圧縮性部材１３を使用するので、構造力学上健全な半剛接合構造を確実、且つ容易に実現することができる。
【実施例４】
【００３７】
図６Ａ、Ｂは、本発明に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合工法および半剛接合構造の異なる実施例を示している。この実施例４は、上記実施例１と比して、油（非圧縮性部材）３の外周縁部から杭頭部１０の外周縁部へかけて、リング状の弾性体（ゴム）５を配設して、当該油３をシールしている点が主に相違する。
【００３８】
かくして、この実施例４は、上記実施例１と比して、基礎構造物２による曲げ変形が生じた場合にも、油（非圧縮性部材）３が外部へ溢れ出す恐れを回避できるので、所望の効果をより確実、且つ長期的に発揮できる利点がある。
また、この実施例４は、前記弾性体５の領域（占有面積）が杭頭部１０の全断面積に対して非常に小さいため、曲げにほとんど抵抗しない構成で実施できるので、上記実施例１よりも杭頭部１０の回転剛性を低減することができ、上記実施例３に係る図５Ａ、Ｂで示した応力分布図に近い効果が現れ、前記段落[0034]〜[0036］で説明した効果と同様の効果を期待することができるのである。
【実施例５】
【００３９】
図７Ａ、Ｂは、本発明に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合工法および半剛接合構造の異なる実施例を示している。この実施例５は、上記実施例１と比して、油（非圧縮性部材）３を、杭頭部１０の中央部に設けている点が主に相違する。以下、支持杭１、基礎構造物２など、上記実施例１と共通する構成要素については同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
【００４０】
前記非圧縮性部材３は、平面方向に見て、杭頭部１０の中央部に、円形状に配設されている（請求項４記載の発明）。具体的に本実施例は、新設杭１の上面中央部へ、前記油３を充填可能な円形状の凹溝を予め（又は打設後に）形成し、当該凹溝に油を充填（充満）し、しかる後、その上部に基礎構造物２を構築して実施している。
【００４１】
なお、図示の便宜上省略しているが、本実施例では、基礎杭１の外周部から立ち上がる鉄筋が前記油３を避けて基礎構造物２へ定着する配筋構造で実施している。
また、この実施例５に係る前記非圧縮性部材３は、油を使用しているが勿論これに限定されず、水等の非圧縮性流体であれば同様に実施できる。当該非圧縮性流体を薄鋼板その他のパック材でマット状（円形状）にパッキングしたものでも同様に実施できる（請求項３、請求項４記載の発明）。
【００４２】
上記構成の杭頭部１０と基礎構造物２との半剛接合工法および半剛接合構造によれば、基礎構造物２による曲げ変形に抵抗しない油（非圧縮性部材）３を杭頭部１０の上面ほぼ中央部に設けて実施するので、前記曲げ変形が生じても、非圧縮性部材１３の内部の油３等の非圧縮性流体が抵抗しないで移動（相対変形）することにより圧力増分（曲げ抵抗）が生じない（図８Ａ、Ｂの応力分布図を参照）。
【００４３】
例えば、油圧が常時2,500ｋＮ／ｍ２であれば、杭頭部に曲げ変形が生じても常時2,500ｋＮ／ｍ２のままで、ほぼ一定である。この場合の杭頭部１０の回転剛性は、
式５    Ｋθ＝πＥ（Ｂ３−ｂ１３）／３２（１−ｖ２）
（符号Ｂ、ｂ２は、図７Ｂを参照）となる。
これに対し、非圧縮性部材３を設けない従来の剛接合構造の場合の杭頭部１０の回転剛性は、
式６    Ｋθ＝πＥＢ３／３２（１−ｖ２）
となる。
よって、式５を式６で除すと、
回転剛性比  （Ｂ３−ｂ１３）／Ｂ３＝１−（ｂ１３）／Ｂ３
となり、杭頭部１０の回転剛性を低減できることが分かる。
【００４４】
また、Ｂ（杭径）＝１．５ｍ、ｂ１＝１．２ｍの場合、前記回転剛性比は０．４９となり、これに応じて杭頭部１０に生じる曲げモーメントも低減できることが分かる。例えば、パイルド・ラフト基礎のように、杭１以外の基礎構造物２で水平抵抗できる構造であれば、前記曲げモーメントは、０．７５倍近く低減されることが分かっている。
【００４５】
したがって、この実施例５に係る杭頭部１０と基礎構造物２との半剛接合工法および半剛接合構造によれば、上記実施例１と同様の作用効果を奏する。すなわち、常時の軸力を杭頭部１０と共に確実に支持し、曲げに抵抗しない油（非圧縮性部材）３を杭頭部１０の中央部にバランスよく設けて基礎構造物２との接合を行うので、その結果、シンプルで簡易な構成にもかかわらず構造力学上健全な半剛接合構造を実現できる。よって、前記杭頭部１０は水平剛性及び曲げ剛性を小さくすることができるので、杭頭部１０に生じる回転剛性を低減できる。
従来の剛接合構造と比して、基礎杭１の杭径（Ｂ）を大きくしたり、コンクリート強度を大きくする必要等もなく、シンプルで簡易な構成で構造力学上健全な半剛接合構造を実現できるので、非常に経済的である。また、従来の特許文献１と比して、高剛性の鋼材を使用する必要もなく経済的であることに加え、施工上及び構造設計上の煩わしい制約も特になく、フレキシビリティーに優れている。さらに、従来の特許文献２と比して、常時の軸力を確実に支持し、曲げに抵抗しない非圧縮性部材３を使用するので、構造力学上健全な半剛接合構造を確実、且つ容易に実現することができる。
【００４６】
以上に実施形態を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。
例えば、上記実施例１〜５に共通して、図示は省略するが、前記基礎構造物２の上方から当該基礎構造物２内を縦断し前記非圧縮性部材３（１３）へ連通するホースを設ける等して、前記非圧縮性部材を常時一定圧に維持する供給システムを具備して実施することもできる（請求項６記載の発明）。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】Ａは、実施例１に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合工法および半剛接合構造を示した立面図であり、Ｂは、ＡのＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図２】Ａは、実施例１に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合構造に作用する長期鉛直荷重を示した応力分布図であり、Ｂは、Ａの負荷状態に曲げ変形が作用した状態を示した応力分布図である。
【図３】Ａは、実施例２に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合工法および半剛接合構造を示した立面図であり、Ｂは、実施例２に使用する非圧縮性部材を示した斜視図である。
【図４】Ａは、実施例３に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合工法および半剛接合構造を示した立面図であり、Ｂは、ＡのＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図５】Ａは、実施例３に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合構造に作用する長期鉛直荷重を示した応力分布図であり、Ｂは、Ａの負荷状態に曲げ変形が作用した状態を示した応力分布図である。
【図６】Ａは、実施例４に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合工法および半剛接合構造を示した立面図であり、Ｂは、ＡのＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図７】Ａは、実施例５に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合工法および半剛接合構造を示した立面図であり、Ｂは、ＡのＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図８】Ａは、実施例５に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合構造に作用する長期鉛直荷重を示した応力分布図であり、Ｂは、Ａの負荷状態に曲げ変形が作用した状態を示した応力分布図である。
【図９】Ａは、実施例１に係る杭頭部と基礎構造物との半剛接合工法および半剛接合構造の異なる実施例を示した立面図である。
【図１０】Ａは、従来技術に係る杭頭部と基礎構造物との通常の剛接合構造に作用する長期鉛直荷重を示した応力分布図であり、Ｂは、Ａの負荷状態に曲げ変形が作用した状態を示した応力分布図である。
【図１１】Ａは、従来技術に係る杭頭部と基礎構造物との杭頭部の断面を小さくした半剛接合構造に作用する長期鉛直荷重を示した応力分布図であり、Ｂは、Ａの負荷状態に曲げ変形が作用した状態を示した応力分布図である。
【符号の説明】
【００４８】
１    基礎杭
２    基礎構造物（基礎梁）
３    非圧縮性流体（油）
４    地盤
５    溝
６    シアキー
１０    杭頭部
１３    非圧縮性部材
【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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