(57)【要約】【課題】鋼管杭または鋼管コンクリート杭について、品質が安定し、安価で、施工性がよく、コンパクトな杭頭接合構造を提供する。【解決手段】杭頭部の外周に杭鋼管１の外径より大きい内径を有する外鋼管４を配置する。この外鋼管４の内周面に沿って、複数本の定着筋５を所定間隔で配置し、外鋼管４内にコンクリート６を充填する。定着筋５の上部はコンクリート６の上端部より上方へ突出しており、フーチング３部分に必要な配筋を行い、フーチング３部分のコンクリートを打設することにより、杭頭部とフーチング３が無溶接で一体化される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管杭または鋼管コンクリート杭の杭頭部と上部のコンクリート構造体とを、杭軸方向に延び、コンクリート内に定着される複数本の定着筋を介して接合してなる杭頭接合構造において、前記杭頭部の外周に、内径が前記杭頭部の外径より大きく該杭頭部の上端より上方まで延びる外鋼管が設置され、前記外鋼管の内側に前記定着筋を配してコンクリートが打設されていることを特徴とする杭頭接合構造。
【請求項２】
前記定着筋の下端が前記杭頭部の上端または上端より上方に位置していることを特徴とする請求項１記載の杭頭接合構造。
【請求項３】
前記定着筋に加え、下端が前記鋼管杭または鋼管コンクリート杭の鋼管内まで延びる内側定着筋が配筋されていることを特徴とする請求項１または２記載の杭頭接合構造。
【請求項４】
前記鋼管杭または鋼管コンクリート杭の鋼管の杭頭部外周面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１、２または３記載の杭頭接合構造。
【請求項５】
前記外鋼管の内周面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の杭頭接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、鋼管杭または鋼管コンクリート杭と、その上部に位置するフーチング、スラブ等のコンクリート構造体とを定着筋を介して接合した杭頭部構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
構造物の基礎に用いられる鋼管杭または鋼管コンクリート杭の杭頭部とフーチング等のコンクリート構造体との接合構造の１つに、鉄筋等を介してこれらを接合する構造がある。
【０００３】
具体的には、図８に示すように杭頭部の鋼管２１の内部に鉄筋籠２２を挿入する鉄筋籠方式、図９に示すように杭頭部の鋼管２１の外周に鉄筋２４を溶接するひげ筋方式、ネジ鉄筋をネジ孔付接続具としてのカプラーで固定するカプラー方式（特許文献１参照）等がある。
【０００４】
しかし、鉄筋籠方式は鉄筋の配置スペースが狭くなるため、鉄筋が過密配筋となり施工性に劣る。また、鋼管内部に鉄筋が配置されるため、曲げに対しての断面効率が悪いといった問題がある。
【０００５】
また、ひげ筋方式は、鉄筋を鋼管に溶接する場合の施工性、溶接品質に問題がある。特許文献１記載のカプラー方式もひげ筋方式と同様にカプラーと鋼管の施工性、溶接性に問題があり、専用カプラーによるコストアップも問題となる。
【０００６】
特許文献２には、カプラー方式のコスト低減を狙い、カプラーの代わりに小径鋼管を用い、小径鋼管を鋼管杭に溶接すると共に小径鋼管にネジ鉄筋を挿入し、ネジ鉄筋から突出するネジ鉄筋の両端にロックナットをはめて、ロックナットを鋼管に締め付ける方法が記載されており、小径鋼管とネジ鉄筋の間には緩み止めのグラウト材が注入される。
【０００７】
しかし、特許文献２記載の方法では、ネジ鉄筋の軸力を伝達するには従来のカプラーと同等の長さのロックナットが必要になり、また、緩み止めのグラウトを使用することから結果的にコスト削減にならない。また、小径鋼管と鋼管杭の溶接部の施工性、品質の問題も残る。
【０００８】
このような問題に対して、非特許文献１〜５あるいは特許文献３には、杭鋼管の外側に外鋼管を配置し、杭鋼管と外鋼管の間に鉄筋を設置し、隙間にコンクリートを充填する杭頭接合構造が記載されている。
【０００９】
この場合、特殊なカプラーの使用や、鉄筋の溶接による品質の問題は解決されるが、鉄筋の定着長の区間に外鋼管と杭鋼管が２重に配置されているため、鋼重が増す。また、杭鋼管内部と、杭鋼管と外鋼管との隙間部の２回に分けてコンクリートの打設を行う必要があり、打設手間がかかる。
【００１０】
この他、特許文献４には、杭鋼管の外周に鉄筋籠を設置し、コンクリートにより鉄筋籠と杭鋼管を一体化させるものが記載されているが、鉄筋籠のフープ筋では外鋼管方式に比べコンクリートや定着筋としての主鉄筋に対する拘束効果が弱い。
【００１１】
【特許文献１】
特公平３−５４７３６号公報
【特許文献２】
特開平１１−２４７１８４号公報
【特許文献３】
特開平１１−１３１３９号公報
【特許文献４】
特開平６−２５７１４１号公報
【非特許文献１】
鶴田潤他，「鋼管杭の杭頭固定ディテールに関する開発的研究（その１  開発の目的と実験の目的）」，日本建築学会大会学術講演梗概集（関東）２００１年９月，ｐ．４６３−４６４
【非特許文献２】
石田和人他，「鋼管杭の杭頭固定ディテールに関する開発的研究（その２）引張・圧縮実験」，日本建築学会大会学術講演梗概集（関東）２００１年９月，ｐ．４６５−４６６
【非特許文献３】
李英姫他，「鋼管杭の杭頭固定ディテールに関する開発的研究（その３  曲げせん断実験１）」，日本建築学会大会学術講演梗概集（関東）２００１年９月，ｐ．４６７−４６８
【非特許文献４】
加藤征宏他，「鋼管杭の杭頭固定ディテールに関する開発的研究（その４  曲げせん断実験２）」，日本建築学会大会学術講演梗概集（関東）２００１年９月，ｐ．４６９−４７０
【非特許文献５】
依藤稔子他，「鋼管杭の杭頭固定ディテールに関する開発的研究（その５  曲げせん断実験のシミュレーション数値解析）」，日本建築学会大会学術講演梗概集（関東）２００１年９月，ｐ．４７１−４７２
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の鋼管杭または鋼管コンクリート杭の杭頭接合構造には、定着筋の配置スペースによる過密配筋、施工性、曲げに対する断面効率の問題や、特殊なカプラーを用いることによるコスト、溶接性、施工性、品質の問題、鋼重の増加によるコスト、施工性の問題、定着効果の問題等、種々の解決すべき課題がある。
【００１３】
本願発明は、上述のような従来技術における課題の解決を図ったものであり、品質が安定し、安価で、施工性がよく、コンパクトな杭頭接合構造を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に係る発明は、鋼管杭または鋼管コンクリート杭の杭頭部と上部のコンクリート構造体とを、杭軸方向に延び、コンクリート内に定着される複数本の定着筋を介して接合してなる杭頭接合構造において、前記杭頭部の外周に、内径が前記杭頭部の外径より大きく該杭頭部の上端より上方まで延びる外鋼管が設置され、前記外鋼管の内側に前記定着筋を配してコンクリートが打設されていることを特徴とするものである。
【００１５】
ここでいう上部のコンクリート構造体は、通常はフーチングやスラブ、基礎梁等であるが、直接柱が接合される場合等、杭頭部が接合されるコンクリート構造体であれば特に限定されない。
【００１６】
上記構成においては、杭鋼管（鋼管杭の場合は杭そのもの、鋼管コンクリート杭の場合はコンクリートが充填されている鋼管）と、上部のコンクリート構造体を無溶接で接合することができ、溶接の場合の施工性や品質の問題を排除し得る。また、カプラーのような特殊な金物を使用しないため、安価な接合が可能となる。
【００１７】
また、定着筋は内径が鋼管杭の外径より大きい外鋼管の内側に配置されるため、杭鋼管の内部に鉄筋籠を配置する場合に比べ、断面外寄りに配置することができ曲げに対する断面効率が高い。
【００１８】
さらに、外鋼管が杭頭部の上端より上方まで延び、その内側に定着筋を配筋する構造であるため、外鋼管を使用した非特許文献１〜５の場合と異なり、杭鋼管によってコンクリート打設部分が区切られることがなく、コンクリートの打設を一度に行うことができる。
【００１９】
請求項２は、請求項１に係る杭頭接合構造において、前記定着筋の下端が前記杭頭部の上端または上端より上方に位置していることを特徴とするものである。
【００２０】
非特許文献１〜５記載のものは、定着筋が必ず杭鋼管と外鋼管間の全長にあるため、鋼重が大きくなる他、鋼管と外鋼管の隙間も大きくとる必要があり、鋼管と外鋼管の隙間が十分でないとその部分へのコンクリートの充填が難しいという問題がある。
【００２１】
これに対し、本願発明では杭頭部で杭鋼管とオーバーラップする外鋼管が杭頭部の上端より上方まで延び、定着筋の機能も一部有していることから、定着筋の下端を杭頭部の上端または上端より上方に位置させることができる。この場合、外鋼管と杭鋼管のラップする区間があるが、鉄筋等の定着筋に比べ鋼管の方が付着面積が大きいため、外鋼管と杭鋼管のラップ区間は鉄筋の定着長より短くてよく、鋼材の軽量化が実現できる。
【００２２】
また、定着筋を外鋼管と杭鋼管の間に挿入しないことで、この部分へのコンクリートの充填もスムーズとなり、その分、外鋼管の大径化を抑えることができる。
【００２３】
請求項３は、請求項１または２に係る杭頭接合構造において、前記定着筋に加え、下端が前記鋼管杭または鋼管コンクリート杭の鋼管内まで延びる内側定着筋が配筋されていることを特徴とするものである。
【００２４】
特に、杭頭モーメントが大きい場合等には、定着筋を２重配筋することで対応することが考えられ、請求項３はその場合において、内側定着筋が杭鋼管内に入り込んでいる場合である。
【００２５】
なお、請求項３は主として内部にコンクリートがない鋼管杭の場合について、杭頭部にコンクリートを打設する場合を想定しているが、必要に応じ加工等を施すことで鋼管コンクリート杭にも適用可能である。
【００２６】
後述するように定着筋が外鋼管のすぐ内側の場合には、間のコンクリートを介して定着筋、外鋼管、杭鋼管との間の応力の伝達が図れるが、外鋼管から離れた内側定着筋の場合には下端が杭鋼管内に定着されることで、より定着力を高めることができる。
【００２７】
請求項４は、請求項１、２または３に係る杭頭接合構造において、前記鋼管杭または鋼管コンクリート杭の鋼管の杭頭部外周面に凹凸が形成されていることを特徴とするものである。
【００２８】
この凹凸はコンクリートとの一体性を高めるためのものであり、突起または孔などによって構成される。凹凸は鋼管の製作の際に形成させることもできるが、後から加工することもできる。また、鋼管杭の場合には杭頭部外周面に加え、内周面にも凹凸を設けることができる。
【００２９】
また、凹凸はコンクリートと接する杭頭部に形成されていればよいが、杭頭部に限らず杭全長に形成されていてもよい。
【００３０】
請求項５は、請求項１、２、３または４に係る杭頭接合構造において、前記外鋼管の内周面に凹凸が形成されていることを特徴とするものである。
【００３１】
外鋼管の凹凸もコンクリートとの一体性を高めるためのものであり、突起などによって構成される。外鋼管製作の際に形成させることもできるが、後から加工することもできる。また、外鋼管の内周面全体でなく、部分的に設けてもよい。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は、本願発明の杭頭接合構造を、杭鋼管１と内部のコンクリート２からなる鋼管コンクリート杭Ａの杭頭部と構造物基礎のフーチング３部分との接合部に適用した場合の一実施形態を示したものである。
【００３３】
この例では、杭頭部の外周に杭鋼管１の外径より大きい内径を有する外鋼管４を配置し、定着筋５としての鉄筋を外鋼管４の内周面に沿って所定間隔で配置し、外鋼管４内にコンクリート６を充填することで、定着筋５の下端を外鋼管４内に定着させている。
【００３４】
図中、符号７は外鋼管４の下端を閉塞するための底板であり、コンクリート６の充填の際、コンクリート６が流出しないようにしている。ただし、底板７を設ける代わりに詰物をするなど何らかの形でコンクリート６の流出を防止できればよく、その手段は特に限定されない。
【００３５】
定着筋５の上部は外鋼管４内への充填コンクリート６の上端部より上方へ突出しており、フーチング３部分に必要な配筋を行い、フーチング３部分のコンクリートを打設することにより、本願発明の杭頭接合構造が形成される。
【００３６】
本実施形態において、定着筋５は鋼管コンクリート杭Ａの径方向について、杭鋼管１の外周面より外側に位置し、杭軸方向には下端が鋼管コンクリート杭Ａの上端よりわずかに上方に位置し、上端が外鋼管４の上端から突出してフーチング３のコンクリート内部に位置している。すなわち、定着筋５としての鉄筋の埋込み長を外れた位置で杭鋼管１と外鋼管４がオーバーラップする構造となっている。
【００３７】
また、本実施形態においては、杭鋼管１の杭頭部の外面および外鋼管４の内面にそれぞれ突起８，９が形成されており、これらの突起８，９により後から充填されるコンクリート６との一体性が図られている。外鋼管４は円形の鋼管に限らず、断面が多角形のものを用いても良い。
【００３８】
図２は、本願発明の杭頭接合構造を、鋼管杭Ｂの杭頭部と構造物基礎のフーチング３部分との接合部に適用した場合の一実施形態を示したものである。
【００３９】
基本的な構成は図１の場合と同様であるが、杭鋼管１の内部が中空であるため、コンクリート６の充填におけるコンクリート漏れ防止のための蓋１０を杭頭部の内側に設けている。
【００４０】
また、この部分まで充填されるコンクリート６との付着力を増すため、杭鋼管１の杭頭部内側にも突起１１を設けてある。
【００４１】
図３は、本願発明における応力伝達機構を示したもので、フーチングからの曲げモーメントに対して、定着筋５に生じた引張力、圧縮力は外鋼管４と定着筋５の間のコンクリート６を介して外鋼管４に伝達され、外鋼４管に流れた応力は杭鋼管１との重複区間で両者の隙間のコンクリート６を介して伝達される。
【００４２】
定着筋５としての鉄筋の定着長および外鋼管４と杭鋼管１の重複区間を十分に確保することで、杭頭剛接合が可能となる。
【００４３】
図４（ａ）  〜（ｅ）  は、本願発明における杭頭部と外鋼管４の一体化に関する杭鋼管１のバリエーションを示したものである。
【００４４】
図４（ａ）  は杭鋼管１として外面リブ付き鋼管１ａを用いた場合、図４（ｂ）  は杭鋼管１の杭頭部に孔１ｂを穿設した場合、図４（ｃ）  は杭鋼管１の杭頭部外周面に多数のスタッド１ｃを取り付けた場合、図４（ｄ）  は杭鋼管１に孔を形成してその孔を貫通するボルト１ｄを取り付けた場合、図４（ｅ）  は杭鋼管１の杭頭部外周面に溶接の置きビードを施した場合である。この他、凹凸の形成方法としては種々の方法が考えられる。
【００４５】
図５（ａ）  〜（ｄ）  は、本願発明における外鋼管４と定着筋５の一体化に関する外鋼管４のバリエーションを示したものである。
【００４６】
図５（ａ）  は外鋼管４の内周面に溶接等によりバンドプレート４ａを取り付けた場合、図５（ｂ）  は外鋼管４の内面にスタッド４ｂを取り付けた場合、図５（ｃ）  は外鋼管４に孔を形成してその孔を貫通するボルト４ｃを取り付けた場合、図５（ｄ）  は外鋼管４の内周面に溶接の置きビードを施した場合である。
【００４７】
この他、凹凸の形成方法としては種々の方法が考えられる。なお、これらの例では杭鋼管１の杭頭部外周面にバンドプレート１ｆによる突起を設けている。
【００４８】
図６（ａ）  〜（ｅ）  は本願発明における定着筋５のバリエーションを示したものであり、図６（ａ）  は複数のナット５ａを定着筋５の材軸方向に設けた場合、図６（ｂ）  は定着筋５の端部に定着板５ｂを取り付けた場合、図６（ｃ）  は定着筋５に拡大端部５ｃを形成した場合、図６（ｄ）  は定着筋５の端部にフックを形成した場合、図６（ｅ）  は定着筋５としてＵ字形鉄筋を用いた場合である。
【００４９】
このような方法により定着筋５の定着長さが短くし、杭頭接合部をさらにコンパクトにすることができる。
【００５０】
図７は、本願発明の杭頭接合構造のさらに他の実施形態を示したもので、杭頭接合部の定着筋として、外鋼管４の内周部に設けた定着筋５のさらに内側に、内側定着筋１２を設け、２重配筋としている。
【００５１】
内側定着筋１２は、下端を杭鋼管１の内部まで延ばすことで、より定着力を高めることができる。
【００５２】
【発明の効果】
本願発明の杭頭接合構造においては、杭鋼管と上部のコンクリート構造体を無溶接で接合することができ、また特殊な接合金物を必要としないため、品質が安定した安価で施工性の良い杭頭接合部が得られる。
【００５３】
また、定着筋は杭鋼管より内径が大きい外鋼管の内側に配置されるため、曲げに対する断面効率が高く、コンパクトな定着構造が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明の杭頭接合構造の一実施形態を示したもので、（ａ）  は水平断面図、（ｂ）  は鉛直断面図である。
【図２】本願発明の杭頭接合構造の他の実施形態を示す鉛直断面図である。
【図３】本願発明の鉛直断面における応力伝達機構の説明図である。
【図４】（ａ）  〜（ｅ）  は本願発明における杭頭部と外鋼管の一体化に関する杭鋼管のバリエーションを示す鉛直断面図である。
【図５】（ａ）  〜（ｄ）  は本願発明における外鋼管と定着筋の一体化に関する外鋼管のバリエーションを示す鉛直断面図である。
【図６】（ａ）  〜（ｅ）  は本願発明における定着筋のバリエーションを示す図である。
【図７】本願発明の杭頭接合構造のさらに他の実施形態を示す水平断面図である。
【図８】従来例としての鉄筋籠方式を示したもので、（ａ）  は水平断面図、（ｂ）  は鉛直断面図である。
【図９】従来例としての溶接ひげ筋方式を示したもので、（ａ）  は水平断面図、（ｂ）  は鉛直断面図、（ｃ）  は定着筋溶接部分の拡大図である。
【符号の説明】
Ａ…鋼管コンクリート杭、Ｂ…鋼管杭、
１…杭鋼管、２…コンクリート、３…フーチング、４…外鋼管、５…定着筋、６…コンクリート、７…底板、８…突起、９…突起、１０…蓋、１１…突起、１２…内側定着筋、２１…杭鋼管、２２…鉄筋籠、２３…フーチング、２４…鉄筋、２５…溶接
【図１】
2004162455.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004162455.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2004162455.tif 000008
【図７】
2004162455.tif 000009
【図８】
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【図９】
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