(57)【要約】 【課題】  本発明は、地盤の揺れに伴う上部構造物の揺動時、杭頭部に作用する力により発生する曲げモーメントを飛躍的に軽減できる基礎杭の杭頭部構造を提供することにある。【解決手段】  頂面まで詰まった基礎杭１の杭頭部１ａに、間隔Ｓをあけて環状体２を嵌挿し、前記環状体２の周壁内面側には上下に間隔をあけて、上側に止部３を、下側には授受部４を、それぞれが全周に亘って内向きに突出し且つ環状に配設してあり、前記止部３は、杭頭部１ａの頂面との間に環状体２の筒孔Ｈを塞ぐような蓋５を介在する一方、前記授受部４は、杭頭部１ａの外周壁との間に隙間Ｒを設けていることを特徴とする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
頂面まで詰まった基礎杭（１）の杭頭部（１ａ）に、間隔（Ｓ）をあけて環状体（２）を嵌挿し、
前記環状体（２）の周壁内面側には上下に間隔をあけて、上側に止部（３）を、下側には授受部（４）を、それぞれが前記周壁内面側から内向きに突出し且つ全周に亘って環状に配設してあり、
前記止部（３）は、杭頭部（１ａ）の頂面との間に環状体（２）の筒孔（Ｈ）を塞ぐような蓋（５）を介在する一方、前記授受部（４）は、杭頭部（１ａ）の外周壁との間に隙間（Ｒ）を設けていることを特徴とする基礎杭の杭頭部構造。
【請求項２】
頂面に陥没口（Ｗ）を有する基礎杭（１）の杭頭部（１ａ）に、間隔（Ｓ）をあけて環状体（２）を嵌挿し、
前記環状体（２）の周壁内面側には上下に間隔をあけて、上側に止部（３）を、下側には授受部（４）を、それぞれが前記周壁内面側から内向きに突出し且つ全周に亘って環状に配設してあり、
前記止部（３）は、杭頭部（１ａ）の頂面との間に環状体（２）の筒孔（Ｈ）を塞ぐような外蓋（６）を介在し、且つ該外蓋（６）の中央には前記陥没口（Ｗ）とほぼ一致する径の貫通孔（Ｐ）を設けていると共に、前記貫通孔（Ｐ）には、下端側が陥没口（Ｗ）内に没入する漏斗状の内蓋（７）を取り付ける一方、授受部（４）は、杭頭部（１ａ）の外周壁との間に隙間（Ｒ）を設けていることを特徴とする基礎杭の杭頭部構造。
【請求項３】
前記環状体（２）には、その周壁外面から横方向外側に突出する基礎コンクリート（１２）への定着部材（８）を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の基礎杭の杭頭部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基礎杭に発生する曲げモーメントを緩和する杭頭部構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
構造物の基礎部分の施工に際し、基礎杭の杭頭部と基礎との接合工法としては、例えば、基礎杭の杭頭部内の中空部に組鉄筋を介して中詰コンクリートで基礎に定着させる工法や、あるいは、鉄筋コンクリート造の環状体を基礎杭の杭頭部に密着した状態で構築し、さらに外径を増大した状態にある杭頭部を基礎内に埋設する工法などが一般的に知られている。
【特許文献１】特開２００２−１３８４６９号公報
【特許文献２】特開平６−２５７１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、杭頭部をしっかりと固定するような態様のものでは、上部構造物の揺動時に杭頭部に多大な曲げモーメントが生じるものであった。そして上部構造物からの力は、基礎を介して杭頭部に伝達されるが、常時においては鉛直力のみが作用し、また揺動時においては、前述の鉛直力に加えて水平力が杭頭部に作用することとなる。このことから、杭頭部に水平力が作用するような場合、同時に曲げモーメントが反力として生じるが、当然ながら安全性の確保のために、反力に抗する基礎構造を構築しなければならなかった。従って従来は、各部材の耐力を向上して前記反力に抗するものとしていたが、反面、施工コストの大幅な増大を招く問題点も生じていた。そこで近年では基礎杭の杭頭部を自由支持できるような構造のものに移行しつつあるが、各々が施工性や製造コストの面で一長一短であり、未だ決定的なものが登場していないのが現状であった。
【０００４】
また前述のように杭頭部を自由支持とする場合、このままの状態で基礎コンクリートを杭頭部の上側に打設すると、杭頭部構造体と基礎杭とのクリアランスに入り込んで各々が密着してしまう。この結果、杭頭部の自由支持がなされず、当該杭頭部におけるモーメントの発生を抑制できないことから、施工前に隙間を作らないような手立てが必要であった。しかしながら、この工程は非常にシビアであることから、作業手間を著しく増大することとなった。
【０００５】
本発明は、地盤の揺れに伴う上部構造物の揺動時、杭頭部に作用する力により発生する曲げモーメントを飛躍的に軽減できる基礎杭の杭頭部構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のうち請求項１記載の発明は、頂面まで詰まった基礎杭の杭頭部に、間隔をあけて環状体を嵌挿し、前記環状体の周壁内面側には上下に間隔をあけて、上側に止部を、下側には授受部を、それぞれが全周に亘って内向きに突出し且つ環状に配設してあり、前記止部は、杭頭部の頂面との間に環状体の筒孔を塞ぐような蓋を介在する一方、前記授受部は、杭頭部の外周壁との間に隙間を設けていることを特徴とする。
【０００７】
環状体は、基礎杭の径よりも大きな筒型をなす部材であればよい。また間隔の度合いは、基礎杭が環状体の内周面と密着しない程度のものであればよい。さらに止部は、蓋が環状体の筒孔から上方に抜け出ないような形状であればよく、また授受部も、基礎杭の杭頭部に対して線状に接触するような形状であれば特に限定するものではないが、杭頭部との接触部分が、例えば丸鋼のように丸みを帯びているようなものであれば、上部構造の揺動時に柔らかく接触し、衝撃の一層の軽減が期待できる。授受部と杭頭部との隙間についても、前述の間隔の度合いと同様、密着しない程度に確保されていればよい。
【０００８】
以上のように本発明の基礎杭の杭頭部構造を形成すると、まず上部構造物からの鉛直力に対しては、杭頭部の頂面と蓋との間で授受されるが、この頂面、蓋及び環状体の各々が固着せずに接触するのみの状態である結果、拘束力が少ないことから、杭頭部の自由度が高まる。次に水平力に対しては、環状体内周面の全周に設けた授受部と杭頭部との間に隙間を設けており、この隙間によって、基礎コンクリートからの前記水平力は、授受部を介して基礎杭の側壁面に伝達される。これにより基礎側と杭頭部側とが従来のような面接触ではなく、例えるなら線に近いような状態で接触することで、杭頭部には曲げモーメントがほとんど生じなくなる。さらに止部により、基礎杭の頂面との間に介在した蓋が該止部の配設された位置で止まり、環状体を嵌挿するだけでレベルの決定がなされる。
【０００９】
本発明のうち請求項２記載の発明は、頂面に陥没口を有する基礎杭の杭頭部に、間隔をあけて環状体を嵌挿し、前記環状体の周壁内面側には上下に間隔をあけて、上側に止部を、下側には授受部を、それぞれが全周に亘って内向きに突出し且つ環状に配設してあり、前記止部は、杭頭部の頂面との間に環状体の筒孔を塞ぐような外蓋を介在し、且つ該外蓋の中央には前記陥没口とほぼ一致する径の貫通孔を設けていると共に、前記貫通孔には、下端側が陥没口内に没入する漏斗状の内蓋を取り付ける一方、授受部は、杭頭部の外周壁との間に隙間を設けていることを特徴とする。
【００１０】
ここで内蓋を漏斗状に形成するのは、偏平な蓋で陥没口を有する基礎杭の頂面を覆う場合、蓋に作用する上方向からの圧力を鋼板の面外曲げ耐力で抗するために、板厚を厚くする必要があるが、これに反して漏斗状をなす場合は、その圧力を鋼板の面内引張り耐力で抗することから、蓋の板厚を従来よりも大幅に薄く形成しても、該蓋に作用する上方向からの圧力に対する耐性が充分に得られるためである。また、外蓋と内蓋との取付状態は、それぞれを溶接して一体化する等の手法が挙げられる。
【００１１】
前述のように、漏斗状をなす内蓋を基礎杭の陥没口内に没入するように備えることで、この内蓋の上方向から加わる基礎コンクリートや上部構造物の荷重に対し、板厚の薄い鋼板であっても充分な耐性が発揮される。
【００１２】
本発明のうち請求項３記載の発明は、前記環状体には、その周壁外面側から横方向外側に向けて突出する基礎コンクリートへの定着部材を備えているので、この定着部材によって杭頭部に発生した反力を不足なく、且つ安全に基礎へ享受させることができ、また定着部材がベース鉄筋に干渉せず、従来汎用されている上方に延長した補強筋と同等の基礎への接合力が得られる。
【００１３】
横方向とは具体的に、定着部材が水平方向に基礎コンクリートに突入していることが望ましい。また定着部材は、基礎コンクリートに突入して環状体が上下に抜け出ないような耐力を得られればよく、具体的にはスタットジベルや、あるいはボルト等が挙げられる。また定着部材の設置数は、環状体の径に対応して設定されるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、構造物からの荷重を確実に基礎杭に伝達しながら、杭頭部に発生する曲げモーメントの飛躍的な軽減が図られるので、基礎杭及び基礎梁を含む基礎部材に過大な応力を負担させる必要がなくなる。
【００１５】
また、杭頭部の頂面を覆う蓋が止部によって、それ以上の上方への移動を規制されることで、環状体施工時のレベルの調整が不要となり、施工手間の省略化が図れる。
【００１６】
さらに定着部材が、ベース筋上方へ突出しないので、その後の施工に支障をきたさない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
次に、本発明による基礎杭の杭頭部構造の一実施形態を各図面に基づいて以下に説明する。
【００１８】
以下、本発明の基礎杭の杭頭部構造を各図面に基づいて説明する。
ここで本実施形態では、本杭頭部構造を例えばＰＨＣ杭（プレストレストコンクリート杭）や、或いは、ＰＲＣ杭（プレストレスト鉄筋コンクリート杭）等に代表されるコンクリート杭に適用しているが、この他に鋼管杭に対しても適用できる。また基礎杭１の杭頭部１ａ頂面は、根固め部材１６の到達の度合いによって蓋５，６，７の態様を変えるものである。また以後に記す各部材の寸法については、あくまでも実際の施工状態を想定し易くするための一例を示すものであり、これは基礎杭１の径の選定によって適宜変更されるものである。
【００１９】
まず図１を参照に、本杭頭部構造の全体的な構成を以下に説明すると、基礎杭１の杭頭部１ａの外周の全周に亘り間隔Ｓをあけて設置される環状体２と、この環状体２の筒孔Ｈとほぼ一致する径を有し且つ扁平な蓋５と、環状体２の外周面に圧接する４本の各スタットジベル８とからなっている。
【００２０】
環状体２及び蓋５の構成は図２に示すように、環状体２は全体が円形筒型をなし、さらに周壁の内周面側には、２つのリング３，４を上下に間隔をあけてそれぞれ溶接してある。そして先ず、上リング３については後で詳細に説明するが、蓋５の環状体２の上方への抜けを防ぐものである。さらに上リング３の径は環状体２内周面に配設された際、その内法部分に蓋５の外周縁が引っ掛けられる程度であればよいから、ここでは約９ｍｍ径の丸鋼を曲げ加工したものが適用されている。また蓋５は、板状鋼板から円形に刳り抜いたものを使用しており、ここでは約６ｍｍ厚の板状鋼板を用いている。
【００２１】
次に下リング４は、約１９ｍｍ径の丸鋼を曲げ加工したものを適用しており、環状体２の内周面側に、高さ方向における基礎杭１頂面から幾分下方の箇所において全周に亘って溶接してある。また基礎杭１には約３００ｍｍ径のものが使用してあることで、この下リング４と基礎杭１との間に約２ｍｍ強の隙間Ｒを形成することとなるが、この隙間Ｒによって環状体２内の基礎杭１杭頭部の自由支持がなされる。
【００２２】
次にスタッドジベル８は、丸鋼の一端側に膨大部を設けたボルト状をなす金具であり、本実施形態では具体的に４本のスタッドジベル８が、環状体２の外周面の周方向に沿って９０°間隔で圧接してある。そして各スタッドジベル８は、基礎コンクリート１２に対してそれぞれが水平に突入しており、このことから、基礎コンクリート１２の下部に配置されたベース筋１５に干渉することなく、従来一般的に使用されている補強筋と同等の耐性を発揮することを可能としている。
【００２３】
以上のように形成された基礎杭の杭頭部構造において、実際の上部構造の揺動時の作用状態を、図３を参照して以下に説明する。
まず地盤の揺れに伴う上部構造の揺動とともに、環状体２が左右に振られることになる。この際、基礎杭１の側面に下リング４が押し付けられて、水平力の授受が行われる。そしてこの授受は、杭頭部１ａと下リング４との線に近い接触面によって行われるので、杭頭部１ａに曲げモーメントは殆ど生じない。従って、従来のような基礎コンクリート１２と基礎杭１とが密着した構造において起きていた、捏ねるような作用が皆無のため、基礎杭１及び基礎梁を含む基礎部材に過大な応力を負担させる必要がなくなる。
【００２４】
しかしながら杭頭部１ａには、前述した水平力の他に杭頭部１ａの頂面が面接触することに伴う鉛直力も加わることで、杭頭部１ａに僅かな曲げモーメントが発生するが、この僅かな曲げモーメントの発生についても、各スタッドジベル８が基礎コンクリート１２に支持されることで充分な曲げ耐力を得られ、万全を期すことができる。
【００２５】
次に図４及び図５に示すものは本基礎杭の杭頭部構造の他の実施形態であり、杭頭部１ａの態様が陥没口Ｗを有する場合に適用するものとして、蓋６，７の形態を漏斗状に形成したものである。更に詳しくは、環状体２の筒孔Ｈの径よりも僅かに小さな偏平で、且つ円形をなす鋼板による外蓋６の中央に、円形をなす貫通孔Ｐを設け、この貫通孔Ｐには、別の円形鋼板１３で形成した漏斗状をなす内蓋７を溶接してある。また内蓋７の下端側は杭頭部１ａの陥没口Ｗ内に没入しており、この２つの各蓋６，７によって杭頭部１ａを塞ぐ構造となっている。
【００２６】
また前記内蓋７の形成手順については図６（ａ）（ｂ）のように、約３．２mm厚の円形鋼板１３のうち、該円形鋼板１３の中心を起点にして約１／４をカットし、さらに、該円形鋼板１３の中心に直径約３０ｍｍの丸孔１４を開ける。そして、この丸孔１４を中心に円形鋼板１３を丸めていき、端部同士を溶接することで、丸孔１４を下端側とする漏斗状をなす内蓋７が完成する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の基礎杭の杭頭部構造を示す縦断面図である。
【図２】本発明の基礎杭の杭頭部構造を示す平面図である。
【図３】地盤の揺れに伴う上部構造物揺動時の杭頭部構造の作用状態を示す説明図である。
【図４】本発明の基礎杭の杭頭部構造の他の実施形態を示す縦断面図である。
【図５】本発明の基礎杭の杭頭部構造の他の実施形態を示す平面図である。
【図６（ａ）（ｂ）】図５の内蓋の製造過程を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  基礎杭
１ａ  杭頭部
２  環状体
３  上リング（止部）
４  下リング（授受部）
５  蓋
６  外蓋
７  内蓋
８  スタッドジベル（定着部材）
１２  基礎コンクリート
Ｈ  筒孔
Ｐ  貫通孔
Ｒ  隙間
Ｓ  間隔
Ｗ  陥没口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６（ａ）（ｂ）】
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