(57)【要約】【課題】鉄筋コンクリート部を細径にした拡底場所打ち鋼管コンクリート杭において、鉄筋コンクリート部の上部を大径にして、地中部最大曲げモーメントに対応できるようにするとともに、鋼管コンクリート部と鉄筋コンクリート部の境界部分に生じる応力集中を緩和し、鉄筋コンクリート部上端の破壊を防止することができる拡底場所打ち鋼管コンクリート杭を提供すること。【解決手段】鉄筋コンクリート部２を鋼管コンクリート部１よりも細径に形成するとともに、鉄筋コンクリート部２と鋼管コンクリート部１の間に、鉄筋コンクリート部２より大径で鋼管コンクリート部１の直径以下の鉄筋コンクリートからなる大径部４を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管コンクリート部の下に鉄筋コンクリート部を設けるようにした拡底場所打ち鋼管コンクリート杭において、前記鉄筋コンクリート部を鋼管コンクリート部よりも細径に形成するとともに、鉄筋コンクリート部と鋼管コンクリート部の間に、鉄筋コンクリート部より大径で鋼管コンクリート部の直径以下の鉄筋コンクリートからなる大径部を設けたことを特徴とする拡底場所打ち鋼管コンクリート杭。
【請求項２】
前記大径部の下端位置を地中部最大曲げモーメントの発生位置より下方となるようにしたことを特徴とする請求項１記載の拡底場所打ち鋼管コンクリート杭。
【請求項３】
前記大径部の軸方向長さをその直径の１／２以上としたことを特徴とする請求項１又は２記載の拡底場所打ち鋼管コンクリート杭。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、拡底場所打ち鋼管コンクリート杭に関し、特に、鉄筋コンクリート部を細径にした拡底場所打ち鋼管コンクリート杭において、地中部最大曲げモーメントに対応可能にし、かつ、鋼管コンクリート部と鉄筋コンクリート部の境界部分に生じる応力集中を緩和し、鉄筋コンクリート部上端の破壊を防止することができる拡底場所打ち鋼管コンクリート杭に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題が従来にも増してクローズアップされ、場所打ちコンクリート杭の掘削土の廃棄処分が問題視されてきている。今後、この問題の深刻さが増大することはあれ、減少することは考えられない。
場所打ちコンクリート杭においては、図２（ａ）〜（ｂ）に示すように、掘削土を少なくするために杭頭部を鋼管コンクリート部１として鋼管１１を巻き、鉄筋コンクリート部２の杭底部を拡底部３とした拡底場所打ち鋼管コンクリート杭が使用されている。
一方、昨今廃棄土砂が全く出ない鋼管杭工法が開発された。材料費が高くコスト面において問題があるが、環境対策面から徐々に普及しており、場所打ちコンクリート杭の分野を侵食しつつある。
このような現状に鑑み、場所打ち鋼管コンクリート杭においても、さらに、軸部径を小さくし、掘削土を少なくする要求が高まってきている。
軸部径を小さくすると、杭頭部が鋼管コンクリート構造であっても、杭頭部に発生する大きな曲げモーメントに対応できなくなるため、図２（ｃ）に示すように杭頭部の鋼管コンクリートの径を縮径した軸部径よりも大きくする必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の拡底場所打ち鋼管コンクリート杭は、一般的に鋼管コンクリート部の長さを杭径の５倍としているため、地中部最大曲げモーメントの位置（一般的に杭頭より杭径の６〜８倍の位置）までは達していない。このため、縮径した鉄筋コンクリート部では地中部最大曲げモーメントに対応できないおそれが生じる。
また、上記従来の拡底場所打ち鋼管コンクリート杭は、杭頭部は鋼管コンクリート構造でしかも大径であるため剛性が大きくなる反面、下部は鉄筋コンクリート構造でしかも設計強度上、細径でよいため剛性が小さくなる。
このように、剛性が極端に違うと、鋼管コンクリート部１と鉄筋コンクリート部２の境界となる部分Ａに応力集中が起こり、鉄筋コンクリート部２の上端において杭の破壊が発生するおそれがある。
【０００４】
本発明は、上記従来の拡底場所打ち鋼管コンクリート杭が有する問題点に鑑み、鉄筋コンクリート部を細径にした拡底場所打ち鋼管コンクリート杭において、鉄筋コンクリート部の上部を大径にして、地中部最大曲げモーメントに対応できるようにするとともに、鋼管コンクリート部と鉄筋コンクリート部の境界部分に生じる応力集中を緩和し、鉄筋コンクリート部上端の破壊を防止することができる拡底場所打ち鋼管コンクリート杭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、本発明の拡底場所打ち鋼管コンクリート杭は、鋼管コンクリート部の下に鉄筋コンクリート部を設けるようにした拡底場所打ち鋼管コンクリート杭において、前記鉄筋コンクリート部を鋼管コンクリート部よりも細径に形成するとともに、鉄筋コンクリート部と鋼管コンクリート部の間に、鉄筋コンクリート部より大径で鋼管コンクリート部の直径以下の鉄筋コンクリートからなる大径部を設けたことを特徴とする。
【０００６】
この拡底場所打ち鋼管コンクリート杭は、杭の鉄筋コンクリート部を鋼管コンクリート部よりも細径に形成するとともに、鉄筋コンクリート部と鋼管コンクリート部の間に、鉄筋コンクリート部より大径で鋼管コンクリート部の直径以下の鉄筋コンクリートからなる大径部を設けることから、鉄筋コンクリート部を細径にして掘削土を減じるとともに、前記大径部により、地中部最大曲げモーメントに対応可能であり、かつ、鋼管コンクリート部と鉄筋コンクリート部の境界に生じる応力集中を緩和し、鉄筋コンクリート部上端の破壊を防止することができる。
【０００７】
この場合において、前記大径部の下端位置を地中部最大曲げモーメントの発生位置より下方となるようにすることができる。
【０００８】
これにより、地中部最大曲げモーメントにより効果的に対応することができる。
【０００９】
また、前記大径部の軸方向長さをその直径の１／２以上となるようにすることができる。
【００１０】
これにより、地中部最大曲げモーメントにより効果的に対応することができるとともに、鋼管コンクリート部と鉄筋コンクリート部の境界に生じる応力集中をより効果的に緩和することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の拡底場所打ち鋼管コンクリート杭の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１に、本発明の拡底場所打ち鋼管コンクリート杭の一実施例を示す。
この拡底場所打ち鋼管コンクリート杭は、外周に鋼管１１を備えた杭頭部としての鋼管コンクリート部１の下に、杭先端部としての鉄筋コンクリート部２を設けるようにしたもので、鉄筋コンクリート部２の下部は、拡底部３として円錐状に拡底されている。
そして、この拡底場所打ち鋼管コンクリート杭は、前記鉄筋コンクリート部２を鋼管コンクリート部１よりも細径に形成するとともに、鉄筋コンクリート部２と鋼管コンクリート部１の間に、鉄筋コンクリート部２より大径で鋼管コンクリート部１の直径以下の鉄筋コンクリートからなる大径部４を設けている。
【００１３】
大径部４の直径は、具体的には、鋼管コンクリート部１とほぼ同径か、あるいは、その径よりもやや小さく、かつ鉄筋コンクリート部２の直径よりも大きくすることができる。
また、大径部４の軸方向下端の位置を地中部最大曲げモーメントの発生位置以下で、少なくとも大径部４の軸方向長さは、その直径の１／２以上で、大径部４の鉄筋篭４１の直径は鉄筋コンクリート部２の鉄筋篭２１の直径より大径に設計することができる。
大径部４の鉄筋篭４１は、図１（ｂ）の左半に示すように、鉄筋コンクリート部２の鉄筋篭２１と別に作製してもよいし、図１（ｂ）の右半に示すように、鉄筋コンクリート部２の鉄筋を延設して折り曲げて製作することもできる。
【００１４】
（実施例）
ある建物において、１柱１杭の構造で地震時に杭頭に作用する鉛直荷重が最大で、９７２３ｋＮ、最小で−７９１ｋＮ、水平力によって発生する杭頭曲げモーメントが２１０４ｋＮ・ｍ、地中部最大曲げモーメントが４３７ｋＮ・ｍ、その位置が杭頭より６．８３ｍであった。
これに対応するためには、鋼管コンクリート部：直径φ１２００ｍｍ、鋼管板厚９ｍｍ、長さ６ｍ、鉄筋コンクリート部：直径φ１２００ｍｍ、鉄筋１２−Ｄ２９（ｐｇ（鉄筋比）＝０．６８％）、鉄筋籠の直径９００ｍｍとすれば構造的に成立する。
しかし、鉄筋コンクリート部の直径を１０００ｍｍに縮径すると、地中部最大曲げモーメントに対応できなくなる。
このため、曲げモーメントの小さい位置まで直径φ１２００ｍｍの鉄筋コンクリート部を下げる必要が生じる。
この実施例においては、直径φ１２００ｍｍの鉄筋コンクリート部を２．５ｍとした場合、その下部の鉄筋コンクリート部は、直径φ１０００ｍｍ、鉄筋２０−Ｄ２９（ｐｇ（鉄筋比）＝１．６４％）、鉄筋籠の直径７００ｍｍにすることによって対応でき、全体の掘削長３２ｍ、杭長２９．８ｍの鉄筋コンクリート部を縮径した拡底場所打ち鋼管コンクリート杭を築造することができた。
この拡底場所打ち鋼管コンクリート杭は、上から下まで同じ杭径φ１２００の杭に比較して、掘削土砂量は３８．５９ｍ３から２９．４０ｍ３となり、９．１９ｍ３（２３．８％）の減少となった。
また、コンクリート量は３６．１０ｍ３から２６．９１ｍ３となり、９．１９ｍ３（２５．５％）の減少となった。
コンクリート強度Ｆｃ２７Ｎ／ｍｍ２を使用したため、曲げ剛性（ＥＩ）は上部から３．３４６６０×１０６ｋＮ・ｍ２、２．４０２１９×１０６ｋＮ・ｍ２、１．１５８４６×１０６ｋＮ・ｍ２であり、その比率は１．００：０．７２：０．３５となった。
ここで、大径部４がないと、１、００：０．３５と極端に剛性が変化するが、大径部４を設けたために剛性の変化割合が少なくなり、応力集中を緩和することができた。
【００１５】
かくして、本実施例の拡底場所打ち鋼管コンクリート杭は、杭の鉄筋コンクリート部２を鋼管コンクリート部１よりも細径に形成するとともに、鉄筋コンクリート部２と鋼管コンクリート部１の間に、鉄筋コンクリート部２より大径で鋼管コンクリート部１の直径以下の鉄筋コンクリートからなる大径部４を設けることから、鉄筋コンクリート部２を細径にして掘削土を減じるとともに、前記大径部４により、地中部最大曲げモーメントに対応可能となり、かつ、鋼管コンクリート部１と鉄筋コンクリート部２の境界に生じる応力集中を緩和し、鉄筋コンクリート部２上端の破壊を防止することができる。
また、大径部４の軸方向下端の位置を地中部最大曲げモーメントの発生位置以下で、少なくとも大径部４の軸方向長さをその直径の１／２以上としたり、大径部４の鉄筋篭径を鉄筋コンクリート部２の鉄筋篭径より大径にすることにより、鋼管コンクリート部１と鉄筋コンクリート部２の境界に生じる応力集中をより効果的に緩和することができる。
【００１６】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明の拡底場所打ち鋼管コンクリート杭の構成は、この実施例の記載に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜に変更することが可能である。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の拡底場所打ち鋼管コンクリート杭によれば、杭の鉄筋コンクリート部を鋼管コンクリート部よりも細径に形成するとともに、鉄筋コンクリート部と鋼管コンクリート部の間に、鉄筋コンクリート部より大径で鋼管コンクリート部の直径以下の鉄筋コンクリートからなる大径部を設けることから、鉄筋コンクリート部を細径にして掘削土を減じるとともに、前記大径部により、地中部最大曲げモーメントに対応可能となり、かつ、鋼管コンクリート部と鉄筋コンクリート部の境界に生じる応力集中を緩和し、鉄筋コンクリート部上端の破壊を防止することができる。
【００１８】
また、前記大径部の下端位置を地中部最大曲げモーメントの発生位置より下方となるようにすることにより、地中部最大曲げモーメントにより効果的に対応することができる。
【００１９】
また、前記大径部の軸方向長さをその直径の１／２以上となるようにすることにより、地中部最大曲げモーメントにより効果的に対応することができるとともに、鋼管コンクリート部と鉄筋コンクリート部の境界に生じる応力集中をより効果的に緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の拡底場所打ち鋼管コンクリート杭の一実施例を示し、（ａ）はその部分正面図、（ｂ）はその要部拡大断面図である。
【図２】従来の拡底場所打ち鋼管コンクリート杭を示す部分正面図である。
【符号の説明】
１    鋼管コンクリート部
１１  鋼管
２    鉄筋コンクリート部
２１  鉄筋篭
３    拡底部
４    大径部
４１  鉄筋篭
【図１】
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【図２】
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