(57)【要約】【課題】  本発明は、簡略な構成で経済性および作業性の良い杭頭部の補強構造を提供する。【解決手段】  杭体１の杭頭部には、カップラー付き鉄筋３とかご鉄筋２が設置され、カップラー付き鉄筋３は、鉄筋５にカップラー４が嵌合された部材で、鉄筋５を杭体１の軸線方向に向けて他端が杭頭部より突出するように配置し、カップラー４の外周面の一部を鋼管１ａの内周面に固着される。かご鉄筋２は、複数の縦筋２ａと、縦筋２ａを連結する複数の横筋２ｂに形成され、縦筋２ａの上半が杭頭部より突出するように鋼管１ａの中空部に下半を挿入している。これらは、鋼管１ａの中空部に充填された硬化材６に埋設されて、杭頭部の補強構造を構成する。杭頭部の補強構造には、杭体１の杭頭面にかご鉄筋２の縦筋２ａ及びカップラー付き鉄筋３の鉄筋５が突出し、これらが基礎部材８に埋設されてアンカー部材７として機能する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも杭頭部の外周面に鋼管が備えられている杭体の杭頭部の補強構造であって、
縦筋及び横筋をかご状に組んだかご鉄筋と、
鉄筋及び該鉄筋の一端に嵌合されるカップラーよりなる複数のカップラー付き鉄筋を備えてなり、
前記かご鉄筋は、その上半が前記杭体の杭頭部より杭体の軸線方向へ突出するように、下半を前記杭体の杭頭部から前記鋼管の中空部に挿入されて該中空部に充填されている硬化材に埋設され、
複数の前記カップラー付き鉄筋は、その他端が前記杭体の杭頭部より杭体の軸線方向へ突出するように、前記カップラーの外周面を前記杭体の杭頭部近傍の前記鋼管に当接して所定の離間間隔をもって複数配されて、固着手段を介して前記鋼管に固着されることを特徴とする杭頭部の補強構造。
【請求項２】
請求項１に記載の杭頭部の補強構造において、
前記カップラー付き鉄筋のカップラーが、外周面を前記鋼管の内周面に当接するように配されて固着手段を介して固着されること特徴とする杭頭部の補強構造。
【請求項３】
請求項１に記載の杭頭部の補強構造において、
前記カップラー付き鉄筋のカップラーが、外周面を前記鋼管の外周面に当接するように配されて固着手段を介して固着されること特徴とする杭頭部の補強構造。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の杭頭部の補強構造において、
前記カップラー付き鉄筋のカプラーを前記鋼管に固着する固着手段に隅肉溶接を用いており、該隅肉溶接に用いる溶接金属を余盛りすることを特徴とする杭頭部の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭頭部の補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築基準法の改正に伴い、基礎杭の許容支持力を定める方法を規定した告示が平成１３年７月２日国土交通省告示第１１１１３号として公布された。この中の第６で、杭体力を決める係数（α、β、γ）の値を載荷試験にて決定できる規定となったことから、基礎構造に用いる杭体として高耐力支持杭の開発が進んでいる。これにより、従来と比較して既製杭の杭径を小さくできるようになったため、杭頭部に十分な耐力を確保するための構成を付与した鋼管造や鉄骨造の杭体を基礎構造に採用する場合が増えている。
【０００３】
このような杭頭部に十分な耐力を確保した構成には、例えば、特許文献１に示すように杭体と比較して径の大きい外鋼管を杭頭部の外周に配置し、該外鋼管と杭体との間にコンクリートを充填し、該コンクリートにフーチングや基礎水平部材のアンカー筋の一端を埋め込む二重鋼管方式が検討されている。この他にも、杭頭部の外周面に複数のカップラーを設置しこれに対して前記アンカー筋の一端を固定するカップラー方式や杭頭部の外周面にアンカー部材の一端を直接溶接するひげ筋方式、杭頭部より杭体の内方にアンカー筋の一端を挿入して固定する内籠方式等が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１０５７７９号公報（第１図参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述するような杭頭部の補強構造は、内籠方式では、アンカー筋が平面視で杭体の内方に配置されるから、アンカー筋の断面効率が悪いため、杭頭固定時に生じる杭頭応力に対処できない。
ひげ筋方式では、アンカー筋が杭体の外周面に溶接されるから、内籠方式と比較して断面効率が高いものの十分ではなく、また、現場での施工性や溶接品質に課題が生じる。さらに、杭頭部を内包するように構築するフーチングや基礎梁に対して、杭頭の曲げモーメントに釣り合うようその深さや断面を大きくとる必要がある。
また、カップラー方式や二重鋼管方式であっても、内籠方式やひげ筋方式と比較して杭体の中立軸からアンカー筋までの距離が大幅に大きくならないためアンカー筋の軸力負担が軽減されず、ひげ筋方式と同様にフーチングや基礎梁等の深さや断面を大きくとる必要がある。さらに、杭頭部に生じる大きな曲げモーメントをアンカー筋で負担することが多いため、大地震時にも杭頭を剛接合するにはアンカー筋が密になりやすく、特に二重鋼管方式は施工性に劣る。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は、簡略な構成で経済性及び作業性の良い杭頭部の補強構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の杭頭部の補強構造は、少なくとも杭頭部の外周面に鋼管が備えられている杭体の杭頭部の補強構造であって、縦筋及び横筋をかご状に組んだかご鉄筋と、鉄筋及び該鉄筋の一端に嵌合されるカップラーよりなる複数のカップラー付き鉄筋を備えてなり、前記かご鉄筋は、その上半が前記杭体の杭頭部より杭体の軸線方向へ突出するように、下半を前記杭体の杭頭部から前記鋼管の中空部に挿入されて該中空部に充填されている硬化材に埋設され、複数の前記カップラー付き鉄筋は、その他端が前記杭体の杭頭部より杭体の軸線方向へ突出するように、前記カップラーの外周面を前記杭体の杭頭部近傍の前記鋼管に当接して所定の離間間隔をもって複数配されて、固着手段を介して前記鋼管に固着されることを特徴としている。
【０００７】
請求項２記載の杭頭部の補強構造は、前記カップラー付き鉄筋のカップラーが、外周面を前記鋼管の内周面に当接するように配されて固着手段を介して固着されること特徴としている。
【０００８】
請求項３記載の杭頭部の補強構造は、前記カップラー付き鉄筋のカップラーが、外周面を前記鋼管の外周面に当接するように配されて固着手段を介して固着されること特徴としている。
【０００９】
請求項４記載の杭頭部の補強構造は、前記カップラー付き鉄筋のカプラーを前記鋼管に固着する固着手段に隅肉溶接を用いており、該隅肉溶接に用いる溶接金属を余盛りすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の杭頭部の補強構造によれば、前記カップラー付き鉄筋に備えられている鉄筋と杭体を構成する鋼管の中空部に配置されているかご鉄筋の両者が、フーチングや基礎水平部材等とのアンカー部材として機能することから、内籠方式やひげ筋方式等と比較して該アンカー部材の数量が大幅に増大するため、容易に杭頭部の補強構造を大きな曲げモーメントが生じるような大地震時にも耐え得る十分な耐力を確保した構成とすることが可能となる。
これに伴い、杭頭部を内包するように構築するフーチングや基礎梁は、内籠方式やひげ筋方式等と比較してその深さや断面を小さくすることが可能となる。
【００１１】
さらに、前記カップラー付き鉄筋が、前記カップラーを固着手段を介して前記鋼管に固着されているため、少なくとも該カップラーに嵌合されてアンカー部材として機能する鉄筋は、前記硬化材とのかぶり厚を考慮する必要なく隣り合う鉄筋どうしを密に配置できることから、杭頭部に保持したい耐力に応じて適宜アンカー部材の数量を調整することが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の杭頭部の補強構造によれば、前記かご鉄筋は、前記杭体を構成する鋼管の中空部に挿入する際に、その下半の一部が前記杭体を構成する鋼管の内周面に固着されている複数の前記カップラー付き鉄筋のカップラー各々に当接するような断面に成形しておくことにより前記杭体に対するかご鉄筋の位置決めを容易に行えるため、施工性が良く、工費削減及び工期短縮に大きく寄与できるとともに、安定した品質を保持することが可能となる。
【００１３】
請求項３記載の杭頭部の補強構造によれば、前記カップラー付き鉄筋が前記杭体を構成する鋼管の外周面に配置されることから、前記鉄筋が杭体の断面より外方に配置されることとなるため、前記アンカー部材の全てを杭体の内方に配置する場合と比較して前記アンカー部材の断面効率を高めることができ、杭頭部により高い耐力を確保することが可能となる。
また、杭体を構成する鋼管の外周面に前記カップラーを固着手段により固着する構成は、固着手段に溶接を用いる場合に特に、その作業性を大きく向上させ、またその品質を大幅に向上することが可能となる。
【００１４】
請求項４記載の杭頭部の補強構造によれば、前記カップラー付き鉄筋を構成するカップラーを前記鋼管に固着するための固着手段として隅肉溶接が適用され、溶接金属を余盛りすることから、該溶接金属に錆が生じた際にも前記カップラーと鋼管との固着部分の品質を維持することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の杭頭部の補強構造を図１及び図２に示す。本発明は、鋼管杭の杭頭を補強するに際し、かご鉄筋及びカップラー付き鉄筋の両者を設置する構成とし、杭頭部に必要な耐力を容易に確保できる構成としたものである。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）に示すように、中空部を有する鋼管造の杭体１の杭頭部には、カップラー付き鉄筋３とかご鉄筋２が設置されている。該カップラー付き鉄筋３は、鉄筋５の一端にカップラー４が嵌合されている部材であり、前記杭体１に対して該鉄筋５を杭体１の軸線方向に向けて他端が杭頭部より突出するように配置し、前記カップラー４の外周面の一部を前記杭体１を構成する鋼管１ａの内周面に当接させて、溶接等の固着手段を介して固着している。このように固着されたカップラー付き鉄筋３は、図１（ｂ）に示すように、前記杭体１に複数備えられており、該鋼管１ａの内周面に沿って所定の離間間隔をもって平行に配置されている。
【００１７】
なお、本実施の形態では、固着手段に隅肉溶接を用いており、隅肉溶接に用いる溶接金属１２を余盛りして錆代を考慮したのど厚を確保している。これにより、溶接金属１２に錆が生じても、カップラー４と鋼管１ａとの固着部の品質を維持することができるものである。
また、前記カップラー４は一般に隣り合う鉄筋どうしを連結する際の継手部材として用いられている部材で、図示を省略するが内周面にネジ切りが形成されており、前記鉄筋５の一端にもカップラー４に嵌合するネジ切りが設けられている。
【００１８】
一方、図１（ｂ）に示すように、前記かご鉄筋２は、前記杭体１の軸線方向に延在し、また杭体１を構成する鋼管１ａの内径より小さい領域を囲うように所定の離間間隔をもって平行に配置される複数の縦筋２ａと、該縦筋２ａを連結するように配置される複数の横筋２ｂにより構成されており、かご状を形成している。なお、前記横筋２ｂは、図１（ａ）に示すように、前記縦筋２ａの中間高さから下端部近傍に至る範囲、つまりのかご鉄筋２の下半に配置されており、かご鉄筋２の上半には配置されていない。
【００１９】
該かご鉄筋２は、前記杭体１に対して前記縦筋２ａの上半が杭頭部より突出するように前記鋼管１ａの中空部に下半を挿入している。このとき、図１（ｂ）に示すように、前記かご鉄筋２の断面径を、下半の一部が前記カップラー付き鉄筋３の前記カップラー４各々の外周面に当接する大きさに成形しておく。つまり、該カップラー４を、前記鋼管１ａの内周面とかご鉄筋２の外周面との隙間を塞ぐスペーサーとして機能させるものである。
【００２０】
このようなかご鉄筋２及びカップラー付き鉄筋３は、かご鉄筋２の下半及びカップラー４を前記鋼管１ａの中空部に充填されたコンクリート等の硬化材６に埋設されて、杭頭部の補強構造を構成する。
なお、前記硬化材６は、必ずしも前記鋼管１ａの中空部を全長にわたり充填する必要はなく、少なくとも前記かご鉄筋２の下半及びカップラー４を埋設できる深さにまで充填されていればよい。
また、本実施の形態において、前記杭体１には鋼管造を用いたが、必ずしもこれにこだわるものではなく、コンクリート充填鋼管造や外殻鋼管付きコンクリート造等、少なくとも杭頭部に鋼管１ａを備える構成であれば、何れの杭体１を用いても良い。
【００２１】
これら杭頭部の補強構造には、図１（ａ）に示すように、前記杭体１の杭頭面に、前記かご鉄筋２の縦筋２ａの上半、及び前記カップラー付き鉄筋３に備えられている鉄筋５がそれぞれ杭体１の軸線方向に突出することとなり、これら両者が杭体１の上方に構築されるフーチングや基礎水平部材等の基礎部材８に埋設されてアンカー部材７として機能することとなる。
なお、前記カップラー付き鉄筋３を構成するカップラー４は、その上端面が前記杭体１の杭頭面と同一水平面を形成するように配置されている。
【００２２】
上述する構成によれば、杭頭部の補強構造は、従来の内籠方式と同様に前記杭体１の中空部にアンカー部材７が備えられた構成となっているものの、アンカー部材７の数量を大幅に増大できるため容易にアンカー部材７の断面効率を向上することができ、杭頭部の補強構造を大きな曲げモーメントが生じるような大地震時にも耐え得る十分な耐力を確保した構成とすることができる。
【００２３】
また、前記カップラー付き鉄筋３が、前記カップラー４を固着手段を介して前記鋼管１ａに固着されているため、少なくとも該カップラー４に嵌合されている鉄筋５は前記硬化材６とのかぶり厚を考慮する必要がなく、隣り合う鉄筋５どうしを密に配置できることから、杭頭部に保持したい耐力に応じて適宜アンカー部材７の数量を調整することができるものである。
【００２４】
さらに、前記鋼管１ａの内周面に固着されている複数の前記カップラー付き鉄筋３のカップラー４が、前記かご鉄筋２の下半を前記鋼管１ａの中空部に挿入した際のスペーサとして機能するため、前記杭体１に対するかご鉄筋２の位置決めを容易に行うことができるものである。
【００２５】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、前記カップラー付き鉄筋３を前記鋼管１ａの中空部に配置する構成、つまり杭体１の内方に配置する構成を示したが、第２の実施の形態では他の事例として、該カップラー付き鉄筋３を杭体１の外方に配置する構成を示す。
【００２６】
図２（ａ）に示すように、前記かご鉄筋２は、第１の実施の形態で示したものと同様の構成を有しており、前記杭体１に対して前記縦筋２ａの上半が杭頭部より突出するように杭体１を構成する鋼管１ａの中空部に下半を挿入している。このとき、該かご鉄筋２の中心軸と前記杭体１の軸線が同一となるように位置決めがなされている。
【００２７】
一方、前記カップラー付き鉄筋３は、その構成が第１の実施の形態で示したものと同様であるものの、図２（ｂ）に示すように、前記杭体１に対して該鉄筋５を杭体１の軸線方向に向けて他端が杭頭部より突出するように配置し、前記カップラー４の外周面の一部を前記杭体１を構成する鋼管１ａの外周面に当接させて溶接等の固着手段を介して固着している。このように固着されたカップラー付き鉄筋３は前記杭体１に複数備えられており、該杭体１の外周面に沿って所定の離間間隔をもって平行に配置されている。
なお、第１の実施の形態と同様で、固着手段には隅肉溶接を用いており、隅肉溶接に用いる溶接金属１２を余盛りして錆代を考慮したのど厚を確保している。
【００２８】
このようなかご鉄筋２及びカップラー付き鉄筋３は、図２（ａ）に示すように、かご鉄筋２の下半が前記杭体１の中空部に充填されたコンクリート等の硬化材６に埋設されて、杭頭部の補強構造を構成する。なお、第１の実施の形態と同様に、前記硬化材６は、必ずしも前記鋼管１ａの中空部を全長にわたり充填する必要はなく、少なくとも前記かご鉄筋２の下半を埋設できる深さにまで充填されていればよい。
【００２９】
なお、前記カップラー付き鉄筋３を構成するカップラー４は、第１の実施の形態と同様で、その上端面が前記杭体１の杭頭面と同一水平面を形成するように配置されており、また、前記杭体１に前記基礎部材８を接合した際に、前記カップラー４の下半が、基礎底面９より下方の地盤１１中に埋設されるよう配置されている。したがって、前記カップラー４は、前記基礎部材８への埋込み深さ及び該基礎部材８と基礎底面９との間に捨て打ちされている捨てコンクリート１０の打設厚さを足し合わせた長さより長く設定している。
【００３０】
上述する構成によれば、杭頭部の補強構造には、第１の実施の形態と同様で前記杭体１の杭頭面に、前記かご鉄筋２の縦筋２ａの上半、及び前記カップラー付き鉄筋３に備えられている鉄筋５の両者よりなるアンカー部材７が備えられることとなる。このような構成のアンカー部材７が備えらる杭頭部の補強構造は、アンカー部材７を構成する鉄筋５が前記杭体１の杭径と比較して広い範囲に配置されていることから、全てのアンカー部材７を杭体１の内方に配置する場合と比較して、よりアンカー部材７の断面効率を向上することができるものである。
【００３１】
また、杭体１の外周面に前記カップラー４を固着手段により固着する構成は、固着手段に溶接を用いる場合に特に、その作業性を大きく向上させ、またその品質を大幅に向上することができるものである。
【００３２】
さらに、前記杭体１に前記基礎部材８を接合した際に前記カップラー４の下半が、基礎底面９より下方の地盤１１中に埋設されるよう配置することにより、従来の基礎部材８に前記カップラー付き鉄筋３全体を埋設する場合と比較して、前記杭体１の杭頭面より突出する前記カップラー付き鉄筋３を構成する鉄筋５の突出長さが短小化できるため、前記基礎部材８の成をより小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るの杭頭部の補強構造の第１の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明に係るの杭頭部の補強構造の第２の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  杭体
２  かご鉄筋
３  カップラー付き鉄筋
４  カップラー
５  鉄筋
６  硬化材
７  アンカー部材
８  基礎部材
９  基礎底面
１０  捨てコンクリート
１１  地盤
１２  溶接金属
【図１】
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【図２】
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