(57)【要約】【課題】  杭頭部および上部構造物の損傷および破壊を防ぐ杭頭接合構造を提供する。【解決手段】  杭頭端板１１に開設された透孔１２を通して鋼棒１４を立設し、この鋼棒をフーチング等の基礎２０内に埋め込み配置した杭頭接合構造であって、鋼棒１４は、その下端に透孔１２よりも大きな拡大部１５を有し、この拡大部が杭頭端板１１の下方且つ端板下面より離間させた状態で立設されていることを特徴とする低固定度杭頭接合構造。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭頭端板に開設された透孔を通して鋼棒を立設し、該鋼棒をフーチング等の基礎内に埋め込み配置した杭頭接合構造であって、
前記鋼棒は、その下端に前記透孔よりも大きな拡大部を有し、該拡大部が前記端板の下方且つ端板下面より離間させた状態で立設されていることを特徴とする低固定度杭頭接合構造。
【請求項２】
前記拡大部と前記端板との間に空隙を有し、該空隙に緩衝材が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の低固定度杭頭接合構造。
【請求項３】
前記拡大部はナット状部材であり、雄ねじ部を有する鋼棒を該ナット状部材に取り付けた構造を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の低固定度杭頭接合構造。
【請求項４】
杭がプレストレストコンクリート杭であり、前記透孔はプレストレス導入時に用いる緊張ボルト用のネジ孔であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の低固定度杭頭接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭頭での破壊防止を図った低固定度杭頭接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
既製コンクリート杭の杭頭と基礎とを接合する方法として、既製コンクリート杭の端部鋼板上に複数本の鋼棒を溶接、または、ネジ止めで立設する工法が知られている。
【０００３】
例えば特許文献１には、鉄筋の下端部に形成した雄ねじ部を杭頭端板に形成された雌ねじ孔に螺合した杭頭接合構造において、外周面が多角面状に形成され内周面は略上半部に鉄筋を囲う筒部が形成され略下半部に前記雄ねじ部に螺合するねじ溝が形成された補強部材を設けてなる杭頭接合部鉄筋補強構造が記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載の補強構造は、補強部材により鉄筋の基部を曲り難くし、大地震発生時に想定されるような座屈等による破壊に対する耐震性向上を図ったものである。
【０００５】
しかしながら、上記補強構造では、曲げ剛性が無限大の剛体と考えられる基礎スラブと杭頭とを固定（剛結合）しているため、地震時に、杭頭部には、建物によって大きな水平力が作用して大きな曲げモーメントがかかってしまい、杭頭部に被害が集中してしまうことがある。特に、杭頭部は、後から修復を行い難い部分でもあり、この部分への被害発生は深刻な事態を引き起こすことがある。
【０００６】
上記問題の解決を図った杭頭接合構造として、例えば特許文献２には、杭頭端板の上面に立設したスタッドの周りにダンパー材を囲繞して設け、このダンパー材付きスタッドを基礎スラブ内に埋め込み配置して杭頭を半固定（杭頭固定とピンの中間）にした、所謂「低固定度杭頭接合構造」が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特許第２９２２８３４号公報
【特許文献２】特開２０００−３３６６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２に記載の杭頭接合構造によれば、地震等を受けて杭と基礎スラブとの間に変位作用が働いた際、スタッドがダンパー材内において変位し、杭頭部あるいは基礎スラブの損傷、破壊を防止することができる。
【０００９】
しかしながら、上記構造では、スタッドの変位がダンパー材の狭い変位範囲に限定され、特に、地震時の上部構造物の浮き上がりによる鉛直方向の変位作用に対しては十分に考慮されていない。
【００１０】
また、近年では、基礎との間に免震装置を介在させた建造物が提案されているが、この免震装置付き建造物では、特別な免震装置が必要となり、コスト高となる。
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑み、杭頭部および上部構造物の損傷および破壊を防ぐことができる新規な杭頭接合構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下のような杭頭接合構造が最適であることを見出した。
【００１３】
即ち、本発明は、杭頭端板に開設された透孔を通して鋼棒（スタッド）を立設し、該鋼棒をフーチング等の基礎内に埋め込み配置した杭頭接合構造であって、前記鋼棒は、その下端に前記透孔よりも大きな拡大部を有し、該拡大部が前記端板の下方且つ端板下面より離間させた状態で立設されていることを特徴とする低固定度杭頭接合構造である。
【００１４】
本発明の低固定度杭頭接合構造は、更なる特徴として、
「前記拡大部と前記端板との間に空隙を有し、該空隙に緩衝材が配設されていること」、
「前記拡大部はナット状部材であり、雄ねじ部を有する鋼棒を該ナット状部材に取り付けた構造を有すること」、
「杭がプレストレストコンクリート杭であり、前記透孔はプレストレス導入時に用いる緊張ボルト用のネジ孔であること」、
を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の低固定度杭頭接合構造によれば、地震時の上部構造物の浮き上がりを、鋼棒の拡大部が杭頭端板の下面に到達するまで許容するので、杭頭部への応力を軽減し、もって、杭頭部および上部構造物の損傷および破壊を効果的に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の低固定度杭頭接合構造の最大の特徴は、既製コンクリート杭の杭頭端板に開設された透孔よりも大きな拡大部を有する鋼棒を、この拡大部が杭頭端板の下方且つ端板下面より離間させた状態で立設させ、拡大部が杭頭端板の下面に到達するまで鋼棒の上下方向の変位を許容する構造とした点にある。
【００１７】
以下、本発明の低固定度杭頭接合構造の具体的な実施形態例を説明するが、本発明はこれらの形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内での各部材等の入れ替えを許容するものである。
【００１８】
（第１の実施形態例）
本例の低固定度杭頭接合構造を図１乃至図３を用いて説明する。図１は既製コンクリート杭の上面図であり、杭頭端板を表している。図２は杭頭接合構造を示す立断面図である。図３は図１中のＡ−Ａ’面における断面図であり、本例の杭頭接合構造の特徴部分を示す拡大断面図である。
【００１９】
図１乃至図３において、１０は杭体（既製コンクリート杭）、１１は杭頭端板、１２は杭頭端板に開設された透孔、１３’はＰＣ鋼線通し穴、１３はＰＣ鋼線、１４は鋼棒（スタッド）、１５は鋼棒の拡大部、１６は筒状体、１７は遮蔽板、２０はフーチング等の基礎である。
【００２０】
本例の杭体１０は、長尺円筒状の既製中空コンクリート杭であり、具体的にはプレテンション方式遠心力高強度プレストレストコンクリート杭（ＰＨＣ杭）である。なお、本発明の杭頭接合構造は、ＰＨＣ杭に限らず、ＰＲＣコンクリート杭、あるいはＳＣ杭等にも適用することができる。
【００２１】
杭体１０の端部には杭頭端板１１が固着されており、この杭頭端板１１には複数の透孔１２が開設されている。詳しくは後述するが、本例の透孔１２は、プレストレス導入時に用いる緊張ボルト用のネジ孔でもある。このため、特別な端板を用意する必要がなく、杭の製造コストアップを防ぐことができる。
【００２２】
本例の低固定度杭頭接合構造は、図２及び図３に示すように、上記透孔１２を通して鋼棒１４が立設され、この鋼棒１４を基礎２０内に埋め込み配置した接合構造となっている。鋼棒１４は、その下端に透孔１２よりも大きな拡大部１５を有し、この拡大部１５が杭頭端板１１の下面より離間させた状態で立設されている。また、杭頭端板１１の下方の鋼棒１４及び拡大部１５は筒状体１６に収容され、杭体１０のコンクリートと絶縁されている。
【００２３】
上記の構造的特徴により、本例の低固定度杭頭接合構造にあっては、地震時の上部構造物（基礎２０）の浮き上がりを、図４に示すように鋼棒１４の拡大部１５が杭頭端板１１の下面に到達するまで許容することができる。尚、図４（ａ）は図３と同一方向の断面図、図４（ｂ）は直交方向の断面図である。
【００２４】
杭頭端板１１の下面から拡大部１５までの距離は、上部構造物の平面形状・高さ等を考慮し、地震時の上部構造物の浮き上がりによる鉛直方向の変位を想定して適宜設計するのが好ましい。
【００２５】
本例の低固定度杭頭接合構造は、具体的には、例えば図５に示すようにして実現される。尚、図５は、図３に対応する断面図である。
【００２６】
杭体１０の製造は、先ず図５（ａ）に示すように、緊張ボルト５２の雄ねじ部５３を緊張板５１を介して杭頭端板１１の透孔（ネジ孔）１２に螺合させる。この緊張ボルト５２は、雄ねじ部５３の先に更に所定長の軸部５４と雄ねじ部５５を有する。次に、緊張ボルト下端の雄ねじ部５５に前述の拡大部となるナット状部材１５を螺合し固定する。次に、緊張ボルト５２とナット状部材１５を囲繞して筒状体１６を杭頭端板１１の下面に当接して設ける。
【００２７】
本例のナット状部材１５は円形ではなく矩形のものであって、短辺は透孔１２の径と同程度であり、長辺は透孔１２の径よりも大きいものである。
【００２８】
次に、緊張板５１および緊張ボルト５２を介して図中矢印方向の緊張力を与え、ＰＣ鋼線１３を緊張させた状態で杭体１０を遠心成形した後、緊張板５１および緊張ボルト５２を取り外す。この時、ナット状部材１５は矩形のものであるため、共回りすることがなく、緊張ボルト３２を容易に且つ確実に取り外すことができる。すると、図５（ｂ）に示すように、ナット状部材１５が筒状体１６に収容された状態で杭頭端板１１の下面より離間して配置された構造が出来上がる。
【００２９】
以上のような構造を有する杭体１０を従来公知の方法で地中に埋設した後、図５（ｃ）に示すように、先端に雄ねじ部を有する鋼棒１４を透孔１２を通してナット状部材１５に螺合して立設すると共に、透孔１２を遮蔽する遮蔽板１７を配設する。この時もナット状部材１５は共回りすることがなく、鋼棒１４をナット状部材１５に容易に且つ確実に取り付けることができる。そして、杭体１０の上部にフーチング等の基礎２０を施工することにより、鋼棒１４が基礎２０内に埋め込み配置された杭頭接合構造が完成する。
【００３０】
尚、本例の鋼棒１４は透孔１２よりも小径であり、鋼棒１４と杭頭端板１１の間には所定の隙間が形成されている。遮蔽板１７は、基礎２０を施工する際に、前記隙間から鋼棒１４の拡大部１５と杭頭端板１１との間の空隙部分にコンクリートが入り込むのを防止するものである。
【００３１】
前述のように、本例の低固定度杭頭接合構造では、地震時の上部構造物の浮き上がりを、鋼棒１４の拡大部１５が杭頭端板１１の下面に到達するまで許容することにより、杭頭部への応力を軽減し、杭頭部および上部構造物の損傷および破壊を効果的に防ぐことができる。
【００３２】
また、本例のように、透孔１２の径を鋼棒１４よりも大径に設計することにより、図６に示すように、鋼棒１４が杭頭端板１１に当接するまで透孔１２内で変位することができ、杭頭部あるいはフーチング等の基礎の損傷、破壊をより一層効果的に防止することができる。
【００３３】
尚、本例の説明から明らかなように、本発明における「鋼棒の拡大部」とは、鋼棒自体に直接加工された部位のみならず、鋼棒の端部に所定の大きさの部材（前記ナット状部材１５）を取り付けた場合には、かかる部材を指すものである。
【００３４】
（第２の実施形態例）
本例は、図７に示すように、第１の実施形態例において鋼棒１４の拡大部１５と杭頭端板１１との間に形成した空隙部分に緩衝材としてコイルバネ７１を配設した例であり、図７（ａ）は平常時、図７（ｂ）は変位時の状態を表している。
【００３５】
本例の低固定度杭頭接合構造では、地震時の上部構造物の浮き上がりによって鋼棒１４の拡大部１５が杭頭端板１１に当接する際の衝撃を、コイルバネ７１によって吸収することで、鋼棒拡大部もしくは杭頭端板の破壊を効果的に防止することができる。
【００３６】
本発明において、上記緩衝材としては、コイルバネに限らず板バネ等の他のバネ材、さらには弾性ゴム等を用いることもできる。
【００３７】
（第３の実施形態例）
本例の低固定度杭頭接合構造を図８に示す。図８（ａ）は既製コンクリート杭の上面図である。図８（ｂ）は図８（ａ）中のＢ−Ｂ’面における断面図であり、杭頭接合構造を表している。
【００３８】
第１，第２の実施形態例との相違点は、杭頭部分に補強部材を設けた点である。先の実施形態例のように鋼棒１４の拡大部１５と杭頭端板１１との間に空隙を形成すると、杭頭部分の軸方向の強度不足が生じる場合がある。このため、図示ように、補強鉄筋８１又は／及び補強鋼管８２を少なくとも杭頭の空隙形成領域をカバーするように設けることが好ましい。これにより、杭頭部の損傷、破壊を極めて効果的に防止することができる。
【００３９】
（第４の実施形態例）
以上説明した実施形態例では、杭体製造時に予め杭頭端板に開設された透孔よりも大きな拡大部（前述のナット状部材１５）を杭体内に埋設しておき、このナット状部材に雄ねじ部を有する鋼棒を螺合して立設しているが、本例では杭頭端板の透孔の下側に所定の空間だけを形成しておき、この空間内に所定の大きさの拡大部を有する鋼棒を立設する例を示す。
【００４０】
図９は図３に対応する断面図であり、（ａ）は杭体の構造を示し、（ｂ）は杭体に鋼棒を立設した状態を示している。
【００４１】
杭体１０を製造する際、例えば杭頭端板１１の透孔（ネジ孔）１２を通して所定長さの詰め物をした状態で遠心成形した後、詰め物を除去することにより、図９（ａ）に示すように透孔１２の下に透孔１２とほぼ同径の所定長さの空間９１を形成する。この詰め物としては、遠心成形時に変形せず、且つ、容易に除去できるもの、例えば硬質発泡プラスチック等が好適である。尚、この詰め物は、杭体埋設後に除去するようにすれば、透孔１２の養生を兼ねることができる。
【００４２】
そして、杭体１０を地中に埋設した後に、透孔１２とほぼ同径の拡大部１５を有する鋼棒１４を、透孔１２を通して空間９１内に立設する。この時、図９（ｂ）に示すように、鋼棒１４とほぼ同径の穴が開けられた穴あきナット９２に鋼棒１４を通し、この穴あきナット９２を透孔１２に螺合せしめることにより、先の例と同様の構造を実現できる。
【００４３】
本例の低固定度杭頭接合構造では、地震時の上部構造物の浮き上がりを、鋼棒１４の拡大部１５が穴あきナット９２の下面に到達するまで許容することにより、杭頭部への応力を軽減し、杭頭部および上部構造物の損傷および破壊を効果的に防ぐことができる。
【００４４】
また、本例の場合には、杭体１０の製造が簡易化されると共に、杭体埋設後の鋼棒の立設作業も容易になり、杭の製造面においても施工面においても大きなメリットがある。
【００４５】
尚、本例の説明から明らかなように、本発明における「杭頭端板に開設された透孔」とは、杭頭端板自体に直接形成された開口（前記透孔１２）のみならず、上記のように杭頭端板自体に形成された開口（前記透孔１２）に更に透孔を有する部材（前記穴あきナット９２）を固定して取り付けた場合には、かかる部材が有する透孔を指す。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態例にかかる既製コンクリート杭の上面図であり、杭頭端板を表している。
【図２】本発明の第１の実施形態例に係る低固定度杭頭接合構造を示す立断面図である。
【図３】図１中のＡ−Ａ’面における断面図であり、本発明の第１の実施形態例に係る杭頭接合構造の特徴部分を示す拡大断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態例に係る低固定度杭頭接合構造における作用効果の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態例に係る低固定度杭頭接合構造の施工手順の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態例に係る低固定度杭頭接合構造における作用効果の説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態例に係る低固定度杭頭接合構造における作用効果の説明図である。
【図８】本発明の第３の実施形態例の説明図であり、（ａ）は既製コンクリート杭の上面図、（ｂ）は（ａ）中のＢ−Ｂ’面における断面図であり、杭頭接合構造を表している。
【図９】本発明の第４の実施形態例の説明図であり、（ａ）は杭体の構造を示し、（ｂ）は杭体に鋼棒を立設した状態を示している。
【符号の説明】
【００４７】
１０  杭体（既製コンクリート杭）
１１  杭頭端板
１２  透孔
１３  ＰＣ鋼線
１３’  ＰＣ鋼線通し穴
１４  鋼棒（スタッド）
１５  鋼棒の拡大部
１６  筒状体
１７  遮蔽板
２０  基礎スラブ
５１  緊張板
５２  緊張ボルト
５３  雄ねじ部
５４  軸部
５５  雄ねじ部
７１  コイルバネ
８１  補強鉄筋
８２  補強鋼管
９１  空間
９２  穴あきナット
【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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【図９】
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