(57)【要約】【課題】杭基礎に作用する引き抜き力に対して充分な変形性能を有する杭頭構造を提供する。【解決手段】ピン支承部３は、下部球面部材３ｃと、上部球面部材３ｂと、下部球面部材３ｃと上部球面部材３ｂとを挿通するストッパピン３ａとを備えている。下部球面部材３ｃの凸部分中心部と上部球面部材３ｂの凹部分中心部には、それぞれ開口部が設けられており、当該開口部をストッパピン３ａが挿通し、下部球面部材３ｃと上部球面部材３ｂとを緊結している。また、アンボンド鋼材４をピン支承部３の周囲に配設し、アンボンド鋼材４によって杭１と基礎２とを結合している。アンボンド鋼材４は、鋼材４ａ表面をアンボンド材４ｂで被覆したものであって、アンボンド鋼材４の一端は杭１内に定着され、他端は基礎２内に定着板５を介して定着されている。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭の頭部に設けられる下部球面部材と、前記杭によって支持される基礎下に設けられ、前記下部球面部材と摺接する上部球面部材と、前記下部球面部材と前記上部球面部材とを挿通するストッパピンとを備えるピン支承部を有する杭頭構造において、
アンボンド加工された鋼材を前記ピン支承部の周囲に配設し、前記アンボンド加工された鋼材により前記杭と前記基礎とを結合することを特徴とする杭頭構造。
【請求項２】
前記アンボンド加工された鋼材に代えて、アンボンド加工された高強度繊維材料を使用することを特徴とする請求項１に記載の杭頭構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、引き抜き力が生じる杭基礎の杭頭構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地震等による大きな水平力が杭基礎に作用すると、杭頭に生じる過大な応力によって杭頭が破壊される場合があった。これに対して、杭頭と構造物との接合部を、相対回転を許すピン構造とすることにより、杭頭に生じる応力を低減する杭頭構造が考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３４８８８５号公報（第２−３頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、杭基礎に引き抜き力が作用する場合、上記ピン構造では、構造物と杭とを結合するピンとして使用される高力ボルトに靭性が無いため、接合部が破損する虞があった。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、杭基礎に作用する引き抜き力に対して充分な変形性能を有する杭頭構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る杭頭構造では、杭の頭部に設けられる下部球面部材と、前記杭によって支持される基礎下に設けられ、前記下部球面部材と摺接する上部球面部材と、前記下部球面部材と前記上部球面部材とを挿通するストッパピンとを備えるピン支承部を有する杭頭構造において、アンボンド加工された鋼材を前記ピン支承部の周囲に配設し、前記アンボンド加工された鋼材により前記杭と前記基礎とを結合することを特徴とする。
本発明では、前記ストッパピンに、高力ボルトのような高強度であるが変形性能に乏しいボルトを使用せず、強度の低いボルトあるいは組み立て用の仮ボルトを使用し、前記ストッパピンに過大な応力が発生しないようにする。一方、杭基礎に作用する引張り力には、前記ピン支承部の周囲に配設した前記アンボンド加工された鋼材が抵抗する。前記アンボンド加工された鋼材は、両端の定着部以外はコンクリートとの付着が無く、長い材長に渡って軸方向変形が可能である。したがって、杭基礎に作用する引張り力によって、前記アンボンド加工された鋼材が伸び縮み変形をしても、当該伸び縮み変形による軸方向歪は微小であり、充分弾性範囲内に収まるものである。この際、前記上部球面部材と前記下部球面部材は摺接しており、上部構造に発生するせん断力は当該摺接部分を介して杭へ伝達される。
本発明によれば、杭基礎に作用する引き抜き力に対して充分な変形性能を有する杭頭構造を実現することができる。また、アンボンド加工された鋼材に発生する変形が弾性変形であるため、杭頭部分の解析的な評価も可能である。
なお、本発明に係る杭頭構造では、前記アンボンド加工された鋼材に代えて、炭素繊維などの高強度繊維材料やガラス繊維などの低剛性繊維材料をアンボンド加工して用いてもよい。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態を示すものであって、基礎および杭頭部の立断面図である。この図に示すように、本実施形態による杭頭構造では、杭１と基礎２との間にピン支承部３が設けられている。ピン支承部３は、下部球面部材３ｃと、上部球面部材３ｂと、下部球面部材３ｃと上部球面部材３ｂとを挿通するストッパピン３ａとを備えている。凸球面を有する下部球面部材３ｃは、アンカーボルト３ｅによって杭１の頭部に固定され、凹球面を有する上部球面部材３ｂは、アンカーボルト３ｅによって基礎２下に固定されている。下部球面部材３ｃの凸部分中心部と上部球面部材３ｂの凹部分中心部には、それぞれ開口部が設けられており、当該開口部をストッパピン３ａが挿通し、下部球面部材３ｃと上部球面部材３ｂとを緊結している。ストッパピン３ａには、強度の低いボルトあるいは組み立て用の仮ボルトを使用し、ストッパピン３ａに過大な応力が発生しないようにしている。また、前記開口部は、下部球面部材３ｃと上部球面部材３ｂとに相対回転角が生じた場合でも、ストッパピン３ａが前記開口部の孔縁に接触しない大きさとなっている。
さらに、本実施形態では、アンボンド鋼材４をピン支承部３の周囲に配設し、アンボンド鋼材４によって杭１と基礎２とを結合している。アンボンド鋼材４は、鋼材４ａ表面をアンボンド材４ｂで被覆したものであって、アンボンド鋼材４の一端は杭１内に定着され、他端は基礎２内に定着板５を介して定着されている。
次に本実施形態による杭頭構造の作用について説明する。
基礎２に水平力と同時に引き抜き力が作用すると、上部球面部材３ｂは下部球面部材３ｃ上を滑りながら相対回転する。これに伴い、ピン支承部３の周囲に配設されたアンボンド加工された鋼材４ａが伸び縮み変形をする。アンボンド加工された鋼材４ａは、両端の定着部以外はコンクリートとの付着が無く、長い材長に渡って軸方向変形が可能である。したがって、アンボンド加工された鋼材４ａが伸び縮み変形をしても、当該伸び縮み変形による軸方向歪は微小であり、充分弾性範囲内に収まるものである。一方、上部構造に発生するせん断力は、上部球面部材３ｂと下部球面部材３ｃとの摺接部分を介して杭１へ伝達される。
本実施形態によれは、基礎２に作用する引き抜き力に対して充分な変形性能を有する杭頭構造を実現することができる。また、アンボンド加工された鋼材４ａに発生する変形が弾性変形であるため、杭頭部分の解析的な評価も可能である。
なお、本実施形態では、アンボンド加工された鋼材４ａに代えて、炭素繊維などの高強度繊維材料やガラス繊維などの低剛性繊維材料をアンボンド加工して用いてもよい。
【０００７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、杭基礎に作用する引き抜き力に対して充分な変形性能を有する杭頭構造を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る杭頭構造の実施形態である。
【符号の説明】
１……杭
２……基礎
３……ピン支承部
３ａ……ストッパピン
３ｂ……上部球面部材
３ｃ……下部球面部材
３ｄ……防護カバー
３ｅ……アンカーボルト
４……アンボンド鋼材
４ａ……鋼材
４ｂ……アンボンド材
５……定着板
【図１】
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