(57)【要約】【課題】本発明は、簡易且つ確実に伝達応力低減装置を設置させることで、コストダウンと工期の短縮を図ることができる既製杭と上部構造体との接合構造および接合方法を提供することを目的としている。【解決手段】中空状の既製杭１と既製杭１の上方に形成される上部構造体３との間に、応力の伝達を低減させる伝達応力低減装置４が介在されている既製杭と上部構造体との接合構造において、既製杭１の杭頭部２の上端には盤状の蓋部５が被せられ、蓋部５の上面にはスタッドボルト６が立設されているとともに蓋部５の底面には杭頭部内に嵌入されるリブ部７が垂設され、伝達応力低減装置４はスタッドボルト６に固定されているとともに上部構造体３の下面から下方に突出するアンカー材１５に固定されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状の既製杭と該既製杭の上方に形成される上部構造体との間に、応力の伝達を低減させる伝達応力低減装置が介在されている既製杭と上部構造体との接合構造において、
前記既製杭の杭頭部の上端には盤状の蓋部が被せられ、該蓋部の上面にはスタッドボルトが立設されているとともに前記蓋部の底面には前記杭頭部内に嵌入されるリブ部が垂設され、前記伝達応力低減装置は前記スタッドボルトに固定されているとともに前記上部構造体の下面から下方に突出するアンカー材に固定されていることを特徴とする既製杭と上部構造体との接合構造。
【請求項２】
請求項１記載の既製杭と上部構造体との接合構造において、
前記リブ部は、前記蓋部中央に井桁状に形成されていることを特徴とする既製杭と上部構造体との接合構造。
【請求項３】
中空状の既製杭と該既製杭の上方に形成される上部構造体とを、応力の伝達を低減させる伝達応力低減装置を介して接合させる既製杭と上部構造体との接合方法において、
予め盤状の蓋部の上面にスタッドボルトを立設するとともに前記蓋部の底面に前記既製杭の杭頭部内に嵌入されるリブ部を垂設し、前記既製杭の打設後に前記杭頭部の上端に前記蓋部を被せ、前記スタッドボルトに前記伝達応力低減装置を固定し、該伝達応力低減装置上に前記上部構造体を形成することを特徴とする既製杭と上部構造体との接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既製杭とそれに支持されるフーチング等の上部構造体との接合構造および接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、上部構造物の荷重を基礎杭に確実に伝えることを基本として、例えば、図２に示すような既製杭と上部構造体との接合構造が採用されていた。図２に示す接合構造１００は、杭１０１の杭頭部１０１ａと上部構造体１０２とを、杭体１０３内に設けたＰＣ鋼材１０４や、杭頭部１０１ａに設けた補強鉄筋１０５、あるいは、杭頭部１０１ａにおける杭体１０３の内方に設けた中詰め補強鉄筋１０６により緊結したものであり、これにより接合構造１００を、ＰＣ鋼材量や補強鉄筋量に応じて剛結合もしくはヒンジ結合とみなすことが可能となる。
【０００３】
また、近年では、杭頭部と基礎とを剛結合とするのではなく、半剛結合の形態とし、あるいは実質的にピン結合の形態とし、それらの相対回転を許容することにより、杭頭部および基礎に生じる曲げ応力を低減する構造が提案されている。この構造は、杭頭部と上部構造体との間に、杭頭部から上部構造体に伝達される応力を低減する伝達応力低減装置を介在させる構造からなっている。この接合構造によれば、大規模な地震時においても合理的に対応することができ、建物の耐震性能が向上する。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−２７４９９号公報  （第３−４頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の接合構造によると、杭１０１と上部構造体１０２との双方の相対回転が拘束されることから、地震時等においては杭頭接合部に大きな曲げ応力が生じることになる。したがって、杭頭部１０１ａおよび上部構造体１０２（フーチング）は、軸耐力のみならず曲げ耐力も要求されるため頑強にする必要があり、自ずと複雑な構造になるという問題が存在する。
【０００６】
本発明は上記した従来の問題が考慮されたものであり、伝達応力低減装置により既製杭と上部構造体との接合構造の耐震性能を向上させるとともに、簡易且つ確実に伝達応力低減装置を設置させることで、コストダウンと工期の短縮を図ることができる既製杭と上部構造体との接合構造および接合方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、中空状の既製杭と該既製杭の上方に形成される上部構造体との間に、応力の伝達を低減させる伝達応力低減装置が介在されている既製杭と上部構造体との接合構造において、前記既製杭の杭頭部の上端には盤状の蓋部が被せられ、該蓋部の上面にはスタッドボルトが立設されているとともに前記蓋部の底面には前記杭頭部内に嵌入されるリブ部が垂設され、前記伝達応力低減装置は前記スタッドボルトに固定されているとともに前記上部構造体の下面から下方に突出するアンカー材に固定されていることを特徴としている。
【０００８】
このような特徴により、伝達応力低減装置を固定するためのスタッドボルトは杭頭部から突設され、上部構造体および伝達応力低減装置の荷重によって変形する蓋部はリブ部により補強される。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の既製杭と上部構造体との接合構造において、前記リブ部は、前記蓋部中央に井桁状に形成されていることを特徴としている。
【００１０】
このような特徴により、鉛直下方向への負荷が最も大きく作用する蓋部の中央は、井桁状のリブ部によって効果的に補強される。
【００１１】
請求項３記載の発明は、中空状の既製杭と該既製杭の上方に形成される上部構造体とを、応力の伝達を低減させる伝達応力低減装置を介して接合させる既製杭と上部構造体との接合方法において、予め盤状の蓋部の上面にスタッドボルトを立設するとともに前記蓋部の底面に前記既製杭の杭頭部内に嵌入されるリブ部を垂設し、前記既製杭の打設後に前記杭頭部の上端に前記蓋部を被せ、前記スタッドボルトに前記伝達応力低減装置を固定し、該伝達応力低減装置上に前記上部構造体を形成することを特徴としている。
【００１２】
このような特徴により、蓋部には予めスタッドボルトとリブ部とが付設されており、既製杭打設後に杭頭部の上端に蓋部を被せ、スタッドボルトに伝達応力低減装置を固定するだけで伝達応力低減装置は設置される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明にかかる既製杭と上部構造体との接合構造および接合方法の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１は本発明にかかる杭頭接合部の構造の断面図である。この図において符号１は地盤Ｇに打ち込まれた中空状の鋼管杭である。この鋼管杭１の杭頭部２と鋼管杭１に支持される上部構造体の基礎部であるフーチング３との間には、それらの相対回転を許容ししつつ実質的にそれらをピン結合する伝達応力低減装置４が介在されている。
【００１５】
伝達応力低減装置４の取付構造について説明すると、鋼管杭１の杭頭部２内は中空になっており、杭頭部２の上端には盤状の蓋部５が被せられている。蓋部５は、杭頭部２の水平断面形状より若干大きい形状（丸形状）の鋼板から形成されており、杭頭部２の上端面に載せられている。
【００１６】
蓋部５の上面には上方に延在する複数のスタッドボルト６が立設されており、蓋部５の底面には杭頭部２内に嵌入されるリブ部７が垂設されている。リブ部７は井桁状に形成された鋼板が蓋部５と直交するように付設されており、スタッドボルト６の鉛直下方に配置されている。これによって、スタッドボルト６から蓋部５に作用する負荷と効果的に対抗することができる。また、蓋部５が水平方向にずれないようにするために、蓋部５の底面と杭頭部２の上端面とは杭頭部２の外周に沿って隅肉溶接されている。
【００１７】
蓋部５の上方には、レベル調整用の無収縮モルタルからなる均しモルタル部８を介して伝達応力低減装置４が設置されている。伝達応力低減装置４は、滑り面を球面の一部とした球座９と、その球座９に装着されて全方向に揺動可能に支持される上蓋１０と、それらを連結する高力ボルト１１、ナット１２および球面状の座金１３から構成されている。これにより連結状態において球座９と上蓋１０との揺動が全方向に可能なようになっているため、杭頭部２とフーチング３との間で軸力を伝達しつつそれらの相対回転を許容し得る。球座９の外周フランジ部９ａには周方向に間隔をあけて複数のボルト孔９ｂが形成されており、これらボルト孔９ｂにはスタッドボルト６がそれぞれ挿通されている。ボルト孔９ｂ上方のスタッドボルト６上端部には、球座固定用ナット１４が螺合されている。
【００１８】
また、上蓋１０の外周フランジ部１０ａには周方向に間隔をあけて複数のボルト孔１０ｂが形成されており、これらボルト孔１０ｂにはフーチング３の底面から下方に突設された鉄筋からなるアンカー材１５の下端部が挿通されている。アンカー材１５は上端部がフーチング３内に定着され、下端部がフーチング３の下方に突出されており、また下端部には雄ねじ山が形成されている。ボルト孔１０ｂ下方のアンカー材１５下端部には上蓋固定用ナット１６ａが二重に螺合されており、ボルト孔１０ｂ上方のアンカー材１５下端部には上蓋固定用ナット１６ｂが螺合されている。
【００１９】
伝達応力低減装置４の周囲には、伝達応力低減装置４を保護する防護カバー１７が設けられており、防護カバー１７は伝達応力低減装置４を囲うようにフーチング３と均しモルタル部８との間に介在されている。また、フーチング３は、地盤Ｇ上に形成された捨てコンクリート１８上に形成されており、捨てコンクリート１８と鋼管杭１の上端部との間には、伝達応力低減装置４を動き易くするための敷砂１９が形成されている。いる。
【００２０】
次に、上記した伝達応力低減装置４を使用して鋼管杭１とフーチング３とを接合する方法について説明する。
【００２１】
まず、鋼管杭１を打設する前に、予め蓋部５の上面にスタッドボルト６を立設するとともに、蓋部５の底面にリブ部７を垂設する。スタッドボルト６およびリブ部７は溶接によりそれぞれ強固に接合する。
【００２２】
次に、鋼管杭１を地盤Ｇ内に打設する。そして、鋼管杭１を打設した部分の地盤Ｇを壺掘りし、上端面から１００ｍｍ程度までの杭頭部を地盤Ｇから出すとともに、杭頭部２内の土等を掘り出して杭頭部２内を中空にする。そして、杭頭部２の上端面に、予めスタッドボルト６とリブ部７が付設された蓋部５を被せ、蓋部５の底面と杭頭部２の上端面とを突き合わせて、杭頭部２の外周に沿って隅肉溶接する。
【００２３】
次に、伝達応力低減装置４を蓋部５の上方に配置する。このとき、球座９と蓋部５との間に隙間をあけて伝達応力低減装置４を配置する。また、蓋部５に立設されたスタッドボルト６は、球座９の外周フランジ部９ａに形成された複数のボルト孔９ｂにそれぞれ挿通する。そして、ボルト孔９ｂ上方のスタッドボルト上端部に球座固定用ナット１４を螺合し、球座固定用ナット１４を締め付けて伝達応力低減装置４を固定する。
【００２４】
次に、蓋部５の上面に、球座９と蓋部５との隙間を囲う図示せぬ枠を設け、この枠に設けられた注入口から無収縮モルタルを注入し、均しモルタル８を形成する。杭頭部２の高さレベルの誤差は均しモルタル８の厚みにより調節されるとともに伝達応力低減装置４はスタッドボルト６により所定の位置で固定でき、伝達応力低減装置４を所定の高さに配置させることができる。
【００２５】
次に、上蓋１０の外周フランジ部１０ａに形成された複数のボルト孔１０ｂに第２のアンカー材１５の下端部をそれぞれ挿通させる。ボルト孔１０ｂ下方の第２のアンカー材１５下端部に上蓋固定用ナット１６ａを二重に螺合するとともに、ボルト孔１０ｂ上方のアンカー材１５下端部に上蓋固定用ナット１６ｂを螺合し、外周フランジ部１０ａを上蓋固定用ナット１６ａ、１５ｂによって上下で挟み込むことで伝達応力低減装置４を固定する。
【００２６】
次に、伝達応力低減装置４の廻りに防護カバー１７を取り付け、杭の直上周辺を敷砂１９で埋め戻した後、捨てコンクリート１８を形成する。そして、捨てコンクリート１８の固化後に、捨てコンクリート１８上に図示せぬフーチング鉄筋を配筋するとともに図示せぬ型枠を建て込み、この型枠内にフレッシュコンクリートを打設してフーチング３を形成する。フーチング３の下端部内には、伝達応力低減装置４の上端部とアンカー材１５の上端部とがフーチング３と一体に設けられている。
【００２７】
上記した鋼管杭１とフーチング３との接合構造によれば、鋼管杭１とフーチング３との間には伝達応力低減装置４が介在されているため、伝達応力低減装置４により耐震性能を向上させることができる。また、伝達応力低減装置４はスタッドボルト６に固定され、スタッドボルトは杭頭部２の上端面に被せられた蓋部５の上面に立設されているため、伝達応力低減装置４を固定するスタッドボルトは簡易に且つ確実に杭頭部２に設けられるため、コストダウンと工期短縮とを図ることができる。
【００２８】
また、蓋部５の底面にはリブ部７が垂設されているため、鉛直下方向に作用する負荷による蓋部５の変形は抑止される。これによって、蓋部５を厚くする必要はなく、蓋部５を構成する鋼板を薄く設計することができ、且つ大きな負荷にも耐え得る構造となる。また、リブ部７は蓋部５の中央に井桁状で形成されているため、蓋部５に作用する負荷に対して効果的に対抗することができ、より大きな負荷が生じる場合にも適用することができる。
【００２９】
また、上記した鋼管杭１とフーチング３との接合方法によれば、スタッドボルト６およびリブ部７は予め蓋部５に付設されており、既製杭打設後にこの蓋部を杭頭部２の上端に被せることで、伝達応力低減装置４を固定するスタッドボルト６は杭頭部２に設けられる。これによって、現場での伝達応力低減装置４を設置する作業は簡易化され、工期の短縮を図る事ができる。
【００３０】
以上、本発明にかかる既製杭と上部構造体との接合構造および接合方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では中空状の既製杭として鋼管杭１を例にとって本発明を説明したが、これに限られることなく、ＰＣ杭、ＰＨＣ杭あるいはＳＣ杭などの既製杭でも本発明は適用可能である。また、上記した実施の形態では鋼管杭１は打撃工法によって施工しているが、本発明は打撃工法に限定するものではなく埋込工法、例えばプレボーリング工法や中掘り工法等によって鋼管杭１を施工してもよい。また、上記した実施の形態では上部構造体としてフーチング３を例にとって本発明を説明したが、これに限られることなく、基礎底版や柱脚部でも本発明は適用可能である。
【００３１】
また、上記した実施の形態ではリブ部７に鋼板を使用しているが、アングル材、チャンネル材或いはみぞ型鋼や各種鋼材によりリブ部７を形成してもよい。また、上記した実施の形態ではリブ部７は溶接により蓋部５に接合されているが、本発明は蓋部５とリブ部７とを一体に形成したものを使用してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように説明した本発明にかかる既製杭と上部構造体との接合構造および接合方法によれば、伝達応力低減装置により耐震性能を向上させることができるとともに、スタッドボルトは杭頭部に被せられた蓋部に立設されているため、伝達応力低減装置を固定するスタッドボルトは簡易に設けられ、また、蓋部の底面にはリブ部が垂設されているため、鉛直負荷による変形に対する蓋部の補強がなされ、伝達応力低減装置を所定の位置に確実に設置するとともに上部構造体を確実に支持される。これによって、コストダウンと工期短縮とを図ることができる。
【００３３】
また、リブ部は蓋部中央に井桁状に形成されているため、蓋部に作用する鉛直荷重に対する補強が効果的に行われる。これによって、蓋部の撓み強度を大きくする必要はなく、蓋部の材料費は軽減される。
【００３４】
また、スタッドボルトおよびリブ部は蓋部に予め付設されるため、現場ではスタッドボルトおよびリブ部が付設された蓋部を被せるだけとなり、現場作業は簡易なものとなる。これによって、工期を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる既製杭と上部構造体との接合構造および接合方法の実施の形態を説明するための断面図である。
【図２】従来の既製杭と上部構造体との接合構造および接合方法の実施の形態を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１  鋼管杭（既製杭）
２  杭頭部
３  フーチング（上部構造体）
４  伝達応力低減装置
５  蓋部
６  スタッドボルト
７  リブ部
１５  アンカー材
【図１】
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【図２】
2004332356.tif 000004