(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎杭の杭頭部に上部構造としてのフーチングを接合する構造において、前記基礎杭の杭頭部に、「密度が０．３５ｇ／ｃｍ３以上０．５ｇ／ｃｍ３以下で、微細セル発泡構造を有する高分子材料の弾性体」を使用した弾性制振材を取付け、該弾性制振材を前記フーチング内に位置させたことを特徴とする杭頭制振構造。
【請求項２】
基礎杭の杭頭部に上部構造としてのフーチングを接合する構造において、前記基礎杭の杭頭部に、弾性制振材を取付け、該弾性制振材を前記フーチング内に位置させて、前記弾性制振材を、前記高分子材料の粘弾性体と、「密度が０．３５ｇ／ｃｍ３以上０．５ｇ／ｃｍ３以下で、微細セル発泡構造を有する高分子材料の弾性体」とを所定厚さの鉄板を介して積層して構成したことを特徴とする杭頭制振構造。
【請求項３】
基礎杭の杭頭部の外側面及び又は上面に、連続的又は断続的に、弾性制振材を取り付けたことを特徴とする請求項１又は２記載の杭頭制振構造。
【請求項４】
弾性制振材の外周を、該弾性制振材と所定間隙を設けて配置した鋼管で覆ったことを特徴とする請求項３記載の杭頭制振構造。
【請求項５】
基礎杭の外径と略同径の円盤の上面に、フーチングのコンクリートと定着する為の突起を突設し、前記円盤の下面に、基礎杭の中空部に緩く挿入される支持軸を下方に向けて突設し、該支持軸の周りに、前記基礎杭の中空部に密に挿入される弾性制振材を取り付けたことを特徴とする請求項１又は２記載の杭頭制振構造。
【請求項６】
基礎杭の上面又は外側面に、フーチングのコンクリートと定着する為の突起を突設し、該突起の周囲に弾性制振材を嵌装したことを特徴とする請求項１又は２記載の杭頭制振構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建築及び土木構造物において、地盤に埋設した杭体の杭頭部とフーチングを結合する際に、弾性制振材を介在させる杭頭制振構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地盤に埋設した杭体の杭頭部とフーチングとの結合構造には、既製杭、現場造成杭の上端部に連結用の鋼材（例えば、異形鉄筋、アンカーボルト等）を突出させ、この鋼材をフーチング内のコンクリート内に定着させる構造が一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらの場合、剛結合したものであり、地震時における地盤と地上構造物の相対的な移動に起因して発生するせん断力、水平力等が杭頭付近に集中し、杭頭部及びフーチングでの損傷が問題となっていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
然るにこの発明では最適な材質で形成された弾性体、又は／及び粘弾性体を杭頭部に設置し、地震等に主として杭頭部付近で大きく作用する圧縮力、せん断力、水平力等を該弾性体又は／及び粘弾性体に吸収させることにより、前記問題点を解決した。
【０００５】
即ちこの発明は、基礎杭の杭頭部に上部構造としてのフーチングを接合する構造において、前記基礎杭の杭頭部に、「密度が０．３５ｇ／ｃｍ３以上０．５ｇ／ｃｍ３以下で、微細セル発泡構造を有する高分子材料の弾性体」を使用した弾性制振材を取付け、該弾性制振材を前記フーチング内に位置させたことを特徴とする杭頭制振構造である。また、他の発明は、基礎杭の杭頭部に上部構造としてのフーチングを接合する構造において、前記基礎杭の杭頭部に、弾性制振材を取付け、該弾性制振材を前記フーチング内に位置させて、前記弾性制振材を、前記高分子材料の粘弾性体と、「密度が０．３５ｇ／ｃｍ３以上０．５ｇ／ｃｍ３以下で、微細セル発泡構造を有する高分子材料の弾性体」とを所定厚さの鉄板を介して積層して構成したことを特徴とする杭頭制振構造である。
【０００６】
前記において、基礎杭の杭頭部の外側面及び又は上面に、連続的又は断続的に、弾性制振材を取り付けたことを特徴とする杭頭制振構造である。また、弾性制振材の外周を、該弾性制振材と所定間隙を設けて配置した鋼管で覆ったことを特徴とする杭頭制振構造である。
【０００７】
また、前記において、基礎杭の外径と略同径の円盤の上面に、フーチングのコンクリートと定着する為の突起を突設し、前記円盤の下面に、基礎杭の中空部に緩く挿入される支持軸を下方に向けて突設し、該支持軸の周りに、前記基礎杭の中空部に密に挿入される弾性制振材を取り付けたことを特徴とする杭頭制振構造である。また、基礎杭の上面又は外側面に、フーチングのコンクリートと定着する為の突起を突設し、該突起の周囲に弾性制振材を嵌装したことを特徴とする杭頭制振構造である。
【０００８】
前記において、密度が０．３５ｇ／ｃｍ３より少ない場合には、気泡の占める体積が大きく押圧により制振部材がつぶれるおそれがある。また、密度が０．５ｇ／ｃｍ３より大きい場合には、気泡が少なく弾性体が硬く、所定の効果を生じ難い。
【０００９】
また、前記における基礎杭は、いわゆる現場造成杭、既製杭、あるいはこれらの組合せによる工法のいずれの場合も含む。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明に用いる弾性体として、密度が０．３５〜０.５ｇ／ｃｍ３程度の材料を使用する。上記材料として、高分子化合物、特に微細セル発泡構造を有するウレタンエラストラマーを使用するのが好ましい。ウレタンエラストラマーは、一般のゴム等に比べて弾性範囲が広く、幅広い荷重の大きさに対して繰返し使用することができる。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
表１に示したようにウレタンエラストラマーは密度が０.３５〜０.５（ｇ／ｃｍ３）で非常に軽い。
【００１３】
また、ウレタンエラストマーは、実使用時において６０％までたわみを与えても荷重を除けば略原形に回復し、９０％まで圧縮しても材質が破壊されることがない。
【００１４】
さらにウレタンエラストマーは発泡構造であるから圧縮時に応力が比較的均一に加わり、繰返し圧縮荷重を受けても劣化しにくく、耐久性に優れている。
【００１５】
また、本発明に用いる粘弾性体は、高分子材料からなり、ゴム及び粘土の性質を合わせ持ち、引張力を解放した際にゴムの性質で現状に戻ろうとするが、粘土の性質でゆっくり戻ろうとする機能が付与される。従って、鉄板３６、３６で粘弾性体３５を上下に挟んで（水平に積層して）構成した場合（図９（ａ））、水平方向の荷重がこれに作用した際に、せん断応力を多く負担して変形する（図９（ｂ））。
【００１６】
前記粘弾性体の材質としては、最大変形能力が高く、せん断力に強く、かつ自己接着力のあるアクリル高分子体からなるものを使用することが好ましい。
【００１７】
このような弾性体又は／及び粘弾性体を杭頭部付近に設置することによって、地震時等に主として杭頭部付近に大きく発生する圧縮力、せん断力、水平力を吸収し、杭頭部やフーチングでの損傷を防止できる。
【００１８】
【実施例１】
図１、２に基づきこの発明の実施例を説明する。
【００１９】
（１）  プレボーリング工法や中掘工法等によって、杭穴掘削後又は杭穴掘削しながら、既製杭１を所定深度に埋設する。
【００２０】
（２）  続いて、地盤１１を根切りして、新たな地面１２から既製杭１の杭頭部２を露出させる。杭頭部２を洗浄した後、杭頭部２の上面３にフーチング内に杭頭部を定着するための定着用鉄筋（アンカーボルト等も含む）１４、１４を取付ける。定着用鉄筋１４の取付方法は、杭端板５のボルト孔に定着鉄筋１４をねじ込み、または杭端板５に溶接で定着用鉄筋１４を取付ける。
【００２１】
（３）  その後、杭頭部２に弾性制振材１５を嵌装し、杭頭部２の外側面４に、弾性制振材１５を固着する。弾性制振材１５は、ドーナツ状に形成され、その内径を杭頭部２の外径と略同径となるように形成し、その高さＨは、地面１２からの杭頭部２の高さ程度とする。また、弾性制振材１５は、ウレタンエラストマーからなる。
【００２２】
（４）  また、弾性制振材１５の外側に、フーチング形成時に充填するコンクリートが、弾性制振材１５の周囲に浸入しないように、カバー材１８で覆う。前記カバー材１８の内側面と弾性制振材の外側面との間には、弾性制振材１５の膨張範囲を確保するために、所定間隙１９を設けてあり、間隙１９内にコンクリート（セメントペースト）が浸入しないようになっている。
【００２３】
前記カバー材１８は、本実施例では鋼管から形成するが、フーチング形成時に間隙１９内にコンクリートの浸入を防止し、コンクリートの固化後に間隙１９が形成されれば、その機能を満たす範囲で、厚さ、材質などは適宜選択できる。
【００２４】
（５）続いて、所定の型枠（図示していない）を組み、コンクリートを打設して、フーチング２０を構築する。杭端板５の上面、定着用鉄筋１４、１４は、フーチング２０内に埋設される。
【００２５】
（６）以上のようにして、この発明の杭頭制振構造２２を構築する。このように、杭外周面にウレタンエラストマーからなる弾性制振材１５を取付けることによって、地震時に大きな水平力が作用しても、該応力を弾性制振材１５が吸収し、杭頭部２やフーチング２０に損傷を与えることを防止できる。
【００２６】
前記実施例において、弾性制振材１５は、円筒状としたが、円筒状のものを２つ割にした弾性制振材片１７、１７を重ねて構成することもでき（図２（ｂ））、更に３つ割以上に形成することもできる（図２（ｃ））。２つ割以上の弾性制振材から構成した場合、弾性制振材片１７、１７の間に、間隙１７ａを形成することもできる（図２（ｃ））。
【００２７】
また、前記実施例において、弾性制振材１５は、円筒状としたが、角柱状の外形とし、基礎杭を挿通する中空部１６を形成することもできる（図２（ｄ））。
【００２８】
また、前記実施例において、弾性制振材１５が、押圧された際に、横方向に膨張して、弾性制振材１５ａとなり体積を変形した際の変化分を収容する間隙１９（図１（ｄ））を形成したが、弾性制振材１５が体積を縮小できるように変形される性質を有すれば、カバー材１８との前記間隙１９を形成する必要はなく、この場合には、カバー材１８も不要である（図示していない）。
【００２９】
また、前記実施例において、定着用鉄筋１４としたが、短冊状の板材等の他構造の定着用の突起物とすることもできる（図示していない）。また、定着用の突起物は、端板５以外に補強筒６（杭頭部２の側面４）に突設することもできる。
【００３０】
また、前記実施例において、弾性制振材料１５として、弾性体、特に微細セル発泡構造を有するウレタンエラストマーを用いたが、比較的、耐せん断力に優れる粘弾性体、特にアクリル高分子体からなるものを同様に使用することも可能である（図示していない）。あるいは、ウレタンエラストマーと粘弾性体とを積層などして組み合わせて、弾性制振材料１５とすることもできる（図示していない）。
【００３１】
【実施例２】
図３、４に基づきこの発明の他の実施例を説明する。
【００３２】
この実施例では、以下の構造の杭頭制振構造具２４を既製杭１に取り付けて杭頭制振構造２２を構築する。
【００３３】
即ち、既製杭１の外径と略同径の内径を有する鋼管２６の上面を鋼板からなるカバー材２７で覆う。鋼管２６の上部及び中間部に、ウレタンエラストマーからなる弾性制振材１５を充填する（図３（ａ））。また、鋼管２６の外周面には、フーチングのコンクリートとの付着を考慮し、複数の環状リブ２８、２８を水平方向に設ける（図３（ａ）（ｂ））。
【００３４】
前記カバー材２７は、実施例１と同様に、フーチング形成時に間隙１９内にコンクリートの浸入を防止できれば良い。
【００３５】
実施例１と同様に、埋設した既製杭１の杭頭部２を露出させ、露出した杭頭部２を洗浄する（図３（ａ））。その後、杭頭部２に、杭頭制振構造具２４を嵌装設置する。この際、杭頭制振構造具２４の弾性制振材１５が、既製杭１の端板５に当接し、鋼管２６の下端部を端板５に、または端板５に連続する補強筒６に溶接する。また、弾性制振構造具２４の弾性制振材１５の下面は、杭端板５に当接する。
【００３６】
続いて、前記実施例１と同様に、杭頭部２を埋設するようにフーチング２０を構築して、 杭頭制振構造２２を構成する。このようにして、杭頭部２とフーチング２０を結合することによって、曲げモーメント及び圧縮力の強い鋼管２６と、ウレタンエラストマー等からなる弾性制振材１５による応力吸収機能によって、健全性の高い制振構造と成すことができる。
【００３７】
前記実施例において、鋼管２６の外周面に、水平方向の環状リブ２８、２８を形成したが、断続的なリブを形成することもでき、また、水平に限らず、垂直、斜め及びこれらの組合せからリブを形成することもできる（いずれも図示していない）。また、鋼管２６の外面を粗く処理するなど、鋼管２６とフーチング２０のコンクリートとが定着できれば、リブは省略することもできる（図示していない）。
【００３８】
また、前記実施例において、弾性制振材１５の膨張範囲を確保するための間隙１９は、他の構成とすることもできる。例えば、間隙を設ける手段としては、鋼管内面にスペーサーとしての環状リブ２９、２９を上下に所定間隔を設けて取り付け、該間隔が間隙１９を構成する（図４（ａ））。前記間隙１９、１９にはフーチング形成時のコンクリートが浸入しないようにする。尚、環状リブ２９は、コンクリートが浸入しないような間隙が形成できれば、形状は環状に限定されない。
【００３９】
また、前記実施例において、鋼管２６の内径を杭頭部２の外径とほぼ同一に形成して、既製杭１の上面３（端板５）より上側に弾性制振材１５を配置したが、杭頭部２の外側面４にも弾性制振材１５を配置することもできる（図４（ｂ））。即ち、鋼管２６の内径を杭頭部２の外径より十分大径に形成し、鋼管２６の上部及び中間部以外に、下部にも弾性制振材１５を取付ける。この場合、弾性制振材１５の下部は、杭頭部２の外側面４に嵌装できるように、中空部１６を形成しておく（図４（ｂ））。
【００４０】
弾性制振材料の他の実施例は、前記実施例１と同様である。
【００４１】
【実施例３】
次に、図５に基づきこの発明の他の実施例を説明する。この実施例でも、以下の構造の杭頭制振構造具２４を既製杭１に取り付けて杭頭制振構造２２を構築する。
【００４２】
即ち、杭頭部２の上端板５と略同径の円盤３０の上面に、フーチングとの定着用の鉄筋３１、３１を立設固定し、円盤３０の下面に、杭頭部２の中空部７に挿入される支持軸３２を固定する。支持軸３２の外周に、円筒状のウレタンエラストマーからなる弾性制振材１５を取付ける。弾性制振材１５の外径Ｄ１は、適用する既製杭１の内径（中空部７の径）と同等に形成されている。以上のようにして杭頭制振構造具２４を構成する（図５（ａ）（ｃ））。
【００４３】
実施例１と同様に、埋設した既製杭１の杭頭部２を露出させ、露出した杭頭部２を洗浄する（図５（ａ））。その後、杭頭部２に、杭頭制振構造具２４を設置する。この際、円盤３０の下面は、杭端板５（既製杭１の上面３）に密着し、既製杭１の中空部７に、支持軸３２が挿入され、既製杭１の中空部７に弾性制振材１５が嵌挿充填される。必要であれば、杭端板５と円盤３０とを溶接等により固定する。
【００４４】
続いて、前記実施例１と同様に、杭頭部２を埋設するようにフーチング２０を構築して、 杭頭制振構造２２を構成する（図５（ｂ））。このようにして、杭頭部２とフーチング２０とを結合することによって、地震等が発生したときに、大きな水平力が生じ、杭頭支持装置２２が傾斜した場合であっても、巻回されているウレタンエラストマー等からなる弾性制振材１５によって杭頭制振構造具２４の支持軸３２の動きが吸収され、杭頭部２及びフーチング２０の損傷を防止することができる。
【００４５】
弾性制振材料１５の他の実施例は、前記実施例１と同様である。
【００４６】
【実施例４】
図６、図７に基づこの発明の他の実施例を説明する。
【００４７】
露出した杭頭部２を洗浄した後、杭端板５（杭頭部２上面３）フーチング内定着用の鉄筋（アンカーボルト等も含む）１４、１４を取付ける。尚、定着用鉄筋１４、１４は補強筒６（杭頭部２の側面４）に取付けることもできる。
【００４８】
取付け方法は、前記実施例１と同様に、杭端板５のボルト孔に鉄筋１４をねじ込んだり、鉄筋１４を溶接等を行って固定する。
【００４９】
次に、上方に突出した鉄筋１４、１４外周面にウレタンエラストマーからなる弾性制振材１５を嵌合し（図６（ｂ））、フーチング２０を構築して、杭頭制振構造２２を構成する（図６（ａ））。
【００５０】
このような構造とすることによって、杭頭制振構造２２に過剰な水平力が作用した場合であっても、フーチング２０内の定着用の鉄筋１４、１４の動きがウレタンエラストマーからなる弾性制振材１５、１５によって吸収されるため、鉄筋１４、既製杭１及びフーチング２０の損傷を防止することができる。
【００５１】
前記実施例において、弾性制振材料１５は、総ての鉄筋１４、１４に嵌装したが（図６（ｂ））、一部の鉄筋１４、１４に嵌装して、他の鉄筋１４ａ、１４ａには嵌装しない構成とすることもできる（図６（ｃ））。
【００５２】
また、前記実施例において、弾性制振材料１５は、鉄筋１４、１４の全長に設けてもよいが、、所定部分にだけ嵌合させることも可能である。例えば、フーチング内定着用の鉄筋１４の下端部、特に杭端板５と鉄筋１４の接合部付近にだけ弾性制振材１５を嵌装することもできる（図７）。このように構成すれば、弾性制振材１５が介在しない鉄筋１４の上部は、フーチング２０内に定着され、鉄筋１４の下端部はフーチング２０と付着せずアンボンド化できるため、鉄筋１４に過剰な水平力が作用した場合であっても、鉄筋１４の下端部に自由度があるため、既製杭１及びフーチング２０の損傷を防止できる。
【００５３】
弾性制振材料１５の他の実施例は、前記実施例１と同様である。
【００５４】
【実施例５】
図８に基づきこの発明の他の実施例を説明する。この実施例でも、以下の構造の杭頭制振構造具２４を既製杭１に取り付けて杭頭制振構造２２を構築する。また、この実施例は、弾性体３４と粘弾性体３５とを積層して弾性制振材１５を形成した実施例である。
【００５５】
フーチングと定着するための鉄筋１４、１４を立設固定した円盤３０の下面にアクリル高分子体からなる粘弾性体３５を挟んで、円盤状の鉄板３６を積層する。鉄板３６の下面に、ウレタンエラストマーからなる弾性体３４を固定して、杭頭制振構造具２４を構成する。
【００５６】
実施例１と同様に、埋設した既製杭１の杭頭部２を露出させ、露出した杭頭部２を洗浄する（図８（ａ））。その後、杭頭部２に、杭頭制振構造具２４を設置する。この際、弾性材３４の下面を既製杭１の杭端板５に固着する。
【００５７】
続いて、前記実施例１と同様に、杭頭部２を埋設するようにフーチング２０を構築して、 杭頭制振構造２２を構成する（図８（ｂ））。
【００５８】
このようにして杭頭制振構造２２を形成することによって、ウレタンエラストマーからなる弾性材３４が主として圧縮力を負担し、アクリル高分子体からなる粘弾性体３５が主としてせん断力を負担することができ、杭頭部２やフーチング２０での損傷をさらに防止することができる。
【００５９】
前記実施例において、弾性体３４と粘弾性体３５と積層方法は、他の構成とすることもできる（図示していない）。例えば、積層数を増やしたり、縦方向や斜め方向に積層したり、あるいは同心円状に積層することも可能である（図示していない）。また、弾性体３４と粘弾性体３５との組合わせ方法も積層に限らず、弾性体３４内に粘弾性体３５を散りばめる等の構成とすることもできる（図示していない）。
【００６０】
【発明の効果】
この発明では、基礎杭の杭頭部に、弾性制振材として、密度が０．３５ｇ／ｃｍ３以上０．５ｇ／ｃｍ３以下の微細セル発泡構造を有する高分子化合物からなる弾性体を取付けたため、地震等によって発生する応力が作用しても、該弾性制振材が大きくたわむため衝撃を吸収でき、杭及びフーチングの損傷を防止することができる。
【００６１】
また、微細セル発泡構造を有する高分子化合物からなる弾性体は、応力が比較的均一に加わるため、耐久性が優れており、弾性制振材料の老朽化による交換時期を遅らせることができる、従って、地上構造物を建築後に、地盤を掘削し、杭頭部を露出させて、その弾性制振材料を交換する手間を極力抑えることができる。
【００６２】
また、基礎杭の杭頭部に、弾性制振材として、高分子材料からなる粘弾性体を取付けたため、地震時に生じる応力を吸収できると共に、その応力をゆっくりと減衰させることができる。
【００６３】
また、高分子材料からなる粘弾性体と、密度が０．３５ｇ／ｃｍ３以上０．５ｇ／ｃｍ３以下の微細セル発泡構造を有する高分子化合物からなる弾性体とを組合わせてなる弾性制振材を使用した場合には、基礎杭の杭頭部に取付けることによって、弾性体によって主として圧縮力を負担し、粘弾性体によって主としてせん断力を負担することができ、比較的大きな圧縮力や水平力等が加わったとしても、杭及びフーチングの損傷をより一層防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｄ）はこの発明の実施例１で、構築手順を表す概略した縦端面図である。
【図２】（ａ）は図１（ｄ）のＡ−Ａ線における断面図で、（ｃ）〜（ｄ）は他のＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】同じく（ａ）（ｂ）はこの発明の実施例２で、構築手順を表す概略した縦端面図で、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図４】同じく（ａ）（ｂ）はこの発明の実施例２の他の実施例で、概略した縦端面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）は、同じくこの発明の実施例３の構築手順を表す概略した縦端面図で、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図６】同じくこの発明の実施例４の概略した縦端面図で、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線における断面図で、（ｃ）は他の実施例で（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図７】同じくこの発明の実施例４の他の実施例で、概略した縦端面図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は、同じくこの発明の実施例５の構築手順を表す概略した縦端面図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は、この発明の実施例で使用する粘弾性体の性質を説明する概略した縦断面図である。
【符号の説明】
１    既製杭
２    杭頭部
３  上面
４  側面
５  端板
６  補強筒
７  中空部
１１  地盤
１２  地面（根切り後）
１４  定着用の鉄筋
１５、１５ａ  弾性制振材
１６  中空部（弾性制振材）
１７  弾性制振材片
１８  カバー材
１９  間隙
２０  フーチング
２２  杭頭制振構造
２４  杭頭制振構造具
２６  鋼管
２７  カバー材
２８  環状リブ
２９  環状リブ
３０  円盤
３１  鉄筋
３２  支持軸
３４  弾性材
３５  粘弾性体
３６  鉄板
【図１】
0004826977.tif 000003
【図２】
0004826977.tif 000004
【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】
0004826977.tif 000009
【図８】
0004826977.tif 000010
【図９】
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