(57)【要約】  【課題】  杭頭固定度を低減するとともに、鉛直方向の引抜き力を杭に効果的に伝達させることができる杭頭接合構造を提供する。  【解決手段】  基礎杭としての節杭１の杭頭部上面と、上部構造体としてのフーチング５との間に、鋼板からなる縁切用プレート６を介在させ、節杭１の杭頭部とフーチング５を水平方向に相対移動可能とする。杭頭部の節部１ｂの直下にあらかじめ複数本のアンカー筋３を取り付けたバンド状接合具２を固定し、フーチング５側のプレート６を貫通させてアンカー筋３をフーチング５のコンクリート５ａ内に定着させる。プレート６を介して節杭１の杭頭部とフーチング５とが水平方向に相対移動可能となっていることで、地震時の水平力の杭頭部への伝達が低減される。また、アンカー筋３の上部が、フーチング５に定着されていることで、鉛直方向に発生する引抜き力に抵抗する。  【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎杭の杭頭部と上部構造体との接合構造において、前記上部構造体を支持する基礎杭の杭頭部と上部構造体とを水平方向に相対移動可能とし、かつ前記杭頭部の外周部に固定した接合具に取り付けられた複数本のアンカー筋の先端部を前記上部構造体のコンクリート中に定着させてあることを特徴とする杭頭接合構造。
【請求項２】
前記接合具は、前記杭頭部の外周面に締め付け固定されるバンド状の接合具であ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】
前記杭頭部の上面と前記上部構造体の下面とが縁切用のプレートを介して接し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】
前記複数本のアンカー筋が前記縁切用のプレートを貫通していることを特徴とする請求項３記載の杭頭接合構造。
【請求項５】
前記杭頭部と前記上部構造体の下面との間に免震支承を介在させてあ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、基礎杭の杭頭部とフーチングや基礎スラブ、地中梁などの上部構造体下部との接合部である杭頭接合部の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基礎杭の杭頭部と上部構造体との接合部である杭頭接合構造としては、従来、杭頭部から上方にアンカー筋を突出させ、杭頭部をアンカー筋とともにフーチング基礎などの鉄筋コンクリート中に埋め込むのが一般的である。
【０００３】
しかし、その場合、杭頭部が剛に近い高い固定度となるため、大きな地震が作用すると過大なせん断力や曲げモーメントにより杭頭部が破壊される恐れがある。
【０００４】
この問題に対し、杭頭部の固定度を低くすることで、地震等による杭頭部の破損を防止する構造が種々提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、図７に示すように、杭２２の頭部と上部構造物２１の下面との間に摩擦材２６を介在させるとともに、杭頭部を貫通させる管状の水平力抵抗部材２３を設けることで、大きな地震に遭遇した場合には、水平力抵抗部材２３の制約の範囲で上部構造物２１が杭頭部に対して水平移動できるようにし、杭頭部で上部構造物２１の鉛直荷重を支持しつつ、杭頭部に過大なせん断力や曲げモーメントが作用しないようにした杭頭構造が記載されている。
【０００６】
なお、特許文献１では、上部構造物２１のロッキングに対しては、杭２２の頭部と上部構造物２１の摩擦材２６との間に免震用積層ゴムを介在させることも提案されている。
【０００７】
また、特許文献２には、図８に示すように、フーチング３２と杭頭部３１との間にゴム板などによる緩衝部３３を設け、杭頭部３１を回転可能とした杭頭接合部が記載されている。その他、杭頭部３１の中心から突出してフーチング３２に定着される鉄筋を設け、引抜き力に抵抗させることも記載されている。
【０００８】
特許文献３は、本願出願人に係るものであり、杭頭部にバンド状の接合具を利用して杭頭アンカー筋を取り付ける構造が記載されている。
【特許文献１】特開２０００−１２００７９号公報
【特許文献２】特開２００２−００４２９９号公報
【特許文献３】特開２００２−１４６７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
杭頭部の固定度を低減するための、図７や図８の構造では、杭頭部とフーチング部との間で縁が切れていることで、地震時に発生する杭鉛直方向の引き抜き力が杭に伝達されず、上部建物の浮き上がりや転倒の可能性がある。
【００１０】
上部建物の転倒に対し、特許文献１では免震用積層ゴムを介在させることも示唆されているが、積層ゴムは一般的には水平方向の変位を対象としており、鉛直方向の変形は鋼板を挟んで積層された薄肉のゴムの弾性範囲内に限定されるため、浮き上がりが生ずるような大地震にはほとんど効果がなく、実用的でない。
【００１１】
また、特許文献２では杭頭部から突出させた鉄筋をフーチング内に定着させることが示唆されているが、特許文献２記載の発明は杭頭部の回転を許容する構造であるため、仮に鉄筋を用いるとすると鉄筋を杭頭部の中心に設ける必要があり、かつ断面中心に位置する鉄筋により杭頭部とフーチングとの間での相対移動が拘束されて固定度が上がるので、本来的な効果である緩衝部の効果が損なわれてしまう。
【００１２】
このように、従来の低固定度の杭頭接合構造において、引抜き力や転倒モーメントに対処する必要性は認識されているものの、低固定度と引抜き抵抗の両者を満足させるのは困難であり、実用的な構造が得られていないのが現状である。
【００１３】
本願発明は、上述のような課題の解決を図ったものであり、杭頭接合部において、杭頭固定度を低減するとともに、鉛直方向の引抜き力を杭に効果的に伝達させることができる杭頭接合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】
【００１４】
本願の請求項１に係る発明は、基礎杭の杭頭部と上部構造体との接合構造において、前記上部構造体を支持する基礎杭の杭頭部と上部構造体とを水平方向に相対移動可能とし、かつ前記杭頭部の外周部に固定した接合具に取り付けられた複数本のアンカー筋の先端部を前記上部構造体のコンクリート中に定着させてあることを特徴とするものである。
【００１５】
ここでいう、上部構造体とは、基礎杭に支持されるフーチングなどの建物基礎部を含めた建物、その他の構造物の一部または全体を指す。
【００１６】
杭頭部で上部構造体の鉛直荷重を支持しつつ、水平方向に相対移動可能とするためには、杭頭部と上部構造体との間の縁を切り、かつこれらの当接面の摩擦係数ができるだけ低くなるようにするか、あるいは杭頭部と上部構造体との間に水平方向の変形量の大きい変形部材を介在させることなどが考えられる。
【００１７】
後述する請求項３および請求項５に係る発明は、その具体的な形態を限定したものである。
【００１８】
一方、アンカー筋については、前述した本願出願による特許文献３記載の発明のように、杭頭部の外周部に固定した接合具に取り付けられた複数本のアンカー筋の先端部を上部構造体のコンクリート中に定着させる。
【００１９】
この場合、既成杭に対し、杭頭部のアンカー筋を後から簡単に取り付けることができ、かつアンカー筋の上部構造体への定着の構造は従来の剛な杭頭接合構造の場合と同様の配置が可能であるため、上部構造体からの転倒モーメント、引抜き力は、アンカー筋を介して確実に杭に伝達され、上部構造体の浮き上がりを抑制することができる。
【００２０】
また、杭頭部の外周部に固定したアンカー筋の上部構造体に埋設されている部分以外はフリーな状態にあり、大きな地震などによる杭頭部と上部構造体との水平方向の相対移動に対しては実質的に抵抗しない。すなわち、アンカー筋としての鉄筋あるいはＰＣ鋼材は、水平方向への剛性は小さいため、水平力への固定度に影響を与えることなく、引き抜き力を伝達することができる。
【００２１】
なお、この部分については、通常、杭頭部の土砂の埋め戻しによりアンカー筋の下部が土砂等に埋まった状態となるが、発泡樹脂その他任意の埋め戻し材料の利用が可能である。
【００２２】
アンカー筋や接合具については、防錆処理等を十分行っておくことが望ましい。また、アンカー筋として、炭素繊維、アラミド繊維等の連続繊維を束ねた補強体などを用いてもよい。
【００２３】
請求項２は、請求項１に係る杭頭接合構造において、前記接合具が、前記杭頭部の外周面に締め付け固定されるバンド状の接合具である場合を限定したものである。
【００２４】
この請求項２は、請求項１における接合具の形態を限定したものであるが、前述した本願出願人による特許文献３に記載されているように、例えばリングを２分割した形状のバンド状接合具を杭頭部の外周面から突き合わせ、端部どうしをボルトなどで締め付ける構造がある。また、対象となる杭が節杭の場合、このバンド状接合具を節部の直下で固定すれば、引抜き力に対し節部による抵抗も得られる。
【００２５】
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、前記杭頭部の上面と前記上部構造体の下面とが縁切用のプレートを介して接している場合である。
【００２６】
縁切用のプレートとしては、鋼板などを用いることができるが、摩擦係数を低減するため、フッ素樹脂加工を施したプレート等を用いることもできる。また、間に低摩擦材料を介在させることも可能である。
【００２７】
請求項４は、請求項３に係る杭頭接合構造において、前記複数本のアンカー筋が前記縁切用のプレートを貫通している場合である。
【００２８】
縁切用のプレートの径は、設計等において想定される杭頭部と上部構造物の水平方向の相対移動の距離などに応じて決めることができるが、アンカー筋を縁切用のプレートを貫通させて配置する場合、上部構造物のフーチングなどのコンクリートの打設において、あらかじめプレートに複数のアンカー筋を貫通させた状態でコンクリートを打設するようにすれば、双方が互いの位置決め材として機能し、施工が容易となる。
【００２９】
請求項５は、請求項１または２に係る杭頭接合構造において、前記杭頭部と前記上部構造体の下面との間に免震支承を介在させてある場合である。
【００３０】
上部構造体を杭頭部に対し水平方向に相対移動可能に支持する方法としては、積層ゴムなどの免震支承を介在させて支持する方法がある。背景技術の項で述べた特許文献１には積層ゴムにより引抜き力に抵抗することが示唆されているが、本願の請求項５に係る発明においては、引抜き力には杭頭部の外周に固定されるアンカー筋が抵抗する構造となっており、積層ゴムに無理な引抜き力が作用することはない。
【発明の効果】
【００３１】
本願発明によれば、地震時における水平力に対する杭頭部の固定度を低減することで、せん断力や曲げモーメントによる杭頭部の破壊を防止することができ、かつ杭頭部の外周に固定したアンカー筋により引抜き力に対抗し、構造物の転倒や浮き上がりを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
図１は、本願発明の一実施形態における要部の概要を示したもので、基礎杭としての節杭１の杭頭部上面と、上部構造体としてのフーチング５との間に縁切用の鋼板からなるプレート６を介在させることで、節杭１の杭頭部とフーチング５が水平方向に相対移動可能となっている。
【００３３】
プレート６はフーチング５側の下面に固定されており、図示した実施例では外周部に下向きに突出する壁を有する箱形とし、杭頭部をその範囲内で水平移動可能としているが、平板でもかまわない。
【００３４】
また、節杭１の杭頭部については、その外周部である節部１ｂの直下にあらかじめ周方向に複数本のアンカー筋３を取り付けたバンド状接合具２を固定し、フーチング５側のプレート６を貫通させてアンカー筋３をフーチング５のコンクリート５ａ内に定着させてある。
【００３５】
この例で、バンド状接合具２は、リングを２分割した形状を有し、端部どうしを突き合わせてボルト４で締め付けている。
【００３６】
図２は、この杭頭接合構造の作用の説明図である。すわなち、図２(a) のように、プレート６を介して杭頭部（節杭１の頭部）と上部構造体（フーチング５）とが水平方向に相対移動可能となっていることで、杭頭部で上部構造体の鉛直荷重を支持しつつ、地震時の水平力の杭頭部への伝達が低減される。
【００３７】
また、図２(b) のように、杭頭部（節杭１の頭部）に接合具２により取り付けられたアンカー筋３の上部が、上部構造体（フーチング５）に定着されていることで、鉛直方向に発生する引抜き力を杭に伝達することができる。
【００３８】
図３〜図５は、本願発明の杭頭接合構造の変形例を示したものである。
【００３９】
図３は、節杭１の杭頭部を球形状として、フーチング５の下面のプレート６も曲面とすることで、球面座状の接触面を形成している。この場合、水平方向の相対移動に加え、回転が可能であり、また球面であるため地震後の原位置への復帰がスムースとなる。
【００４０】
図４は、基礎杭が節杭ではなくストレート杭７の場合であり、プレート６との関係でアンカー筋３を斜めに取り付けている。なお、アンカー筋３の上部については折り曲げてもよい。
【００４１】
図５は、杭頭部に積層ゴム８を介在させ、杭頭部の滑りではなく、積層ゴム８の水平ばねとしての水平変形性能により、杭頭部と上部構造体とが水平方向に水平移動可能となるようにしたものである。
【００４２】
図６は、本願発明の施工時における縁切用のプレートの取付け方法の一例したもので、地盤中に打設した節杭１の杭頭部に、アンカー筋３を取り付けたバンド状接合具２を固定し、そのアンカー筋３に縁切用プレート６を通している状態である。
【００４３】
この場合、あらかじめ縁切用プレート６にアンカー筋３を貫通させるための貫通孔を設けておき、その貫通孔にアンカー筋３を通しながら、縁切用プレート６を節杭の杭頭部上端に設置する位置まで降ろす。上部構造体のフーチングなどの型枠が組まれた状態でコンクリートを打設することにより、縁切用プレート６はフーチング等のコンクリートと一体化し、アンカー筋３の上部はコンクリート中に定着される。
【００４４】
このような手順で組立てを行えば、アンカー筋３および縁切用プレート６が相互に位置決めの機能を有し、杭頭部に対する縁切用プレート６の位置決め作業も簡単である。
【００４５】
その他、必要に応じ縁切用プレート６の上面にシアーコネクターを設けるなどして、縁切用プレート６とフーチング等との一体化を高めることができる。
【００４６】
なお、図６の方法は一例を示しただけであり、本願発明の杭頭接合構造の施工手順はこれに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本願発明の一実施形態における要部の概要を示す断面図である。
【図２】本願発明の作用の説明図である。
【図３】本願発明の変形例を示す概要図である。
【図４】本願発明の他の変形例を示す概要図である。
【図５】本願発明のさらに他の変形例を示す概要図である。
【図６】本願発明の施工時における縁切用のプレートの取付けの様子を示す斜視図である。
【図７】従来例としての特許文献１に記載されている杭頭接合部の断面図である。
【図８】従来例としての特許文献２に記載されている杭頭接合部の断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…節杭、１ａ…軸部、１ｂ…節部、２…バンド状接合具、２ａ…フランジ部、３…アンカー筋、４…ボルト、５…フーチング、５ａ…コンクリート、６…プレート、７…杭、８…積層ゴム支承、９…地盤
【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】
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【図７】
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【図８】
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