(57)【要約】 【課題】  本発明は、簡易且つ確実に伝達応力低減装置を設置させることで、コストダウンと工期の短縮を図ることができる鋼管杭と上部構造体との接合構造および接合方法を提供することを目的としている。【解決手段】  鋼管杭１と鋼管杭１の上方に形成される上部構造体３との間に、応力の伝達を低減させる伝達応力低減装置４が介在されている鋼管杭と上部構造体との接合構造において、鋼管杭１の杭頭部２内には中詰コンクリート部６が形成され、中詰コンクリート部６の上端面には中詰コンクリート部６内から上方に突出する第１のアンカー材７が突設され、伝達応力低減装置４は第１のアンカー材７に固定されているとともに伝達応力低減装置４に固定された第２のアンカー材１５により上部構造体３に固定されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管杭と該鋼管杭の上方に形成される上部構造体との間に、応力の伝達を低減させる伝達応力低減装置が介在されている鋼管杭と上部構造体との接合構造において、
前記鋼管杭の杭頭部内には中詰コンクリート部が形成され、該中詰コンクリート部の上端面には該中詰コンクリート部内から上方に突出する第１のアンカー材が突設され、前記伝達応力低減装置は該第１のアンカー材に固定されているとともに前記伝達応力低減装置の上側に取り付けられた第２のアンカー材によって前記上部構造体に固定されていることを特徴とする鋼管杭と上部構造体との接合構造。
【請求項２】
請求項１記載の鋼管杭と上部構造体との接合構造において、
前記杭頭部の内周面にはずれ止め鋼材がフープ状または螺旋状に溶接されていることを特徴とする鋼管杭と上部構造体との接合構造。
【請求項３】
鋼管杭と該鋼管杭の上方に形成される上部構造体とを、応力の伝達を低減させる伝達応力低減装置を介して接合させる鋼管杭と上部構造体との接合方法において、
予め、若しくは杭打設後に、前記鋼管杭の杭頭部の内周面にずれ止め鋼材をフープ状または螺旋状に溶接し、前記鋼管杭の打設後に前記杭頭部内に該杭頭部内から上方に突出する第１のアンカー材を配置し、前記杭頭部内に中詰コンクリート部を形成し、前記第１のアンカー材に前記伝達応力低減装置を固定し、該伝達応力低減装置上に前記上部構造体を形成することを特徴とする鋼管杭と上部構造体との接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管杭とそれに支持されるフーチング等の上部構造体との接合構造および接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来は、上部構造物の荷重を基礎杭に確実に伝えることを基本として、例えば、図２に示すような鋼管杭と上部構造体との接合構造が採用されていた。図２に示す接合構造１００は、杭１０１の杭頭部１０１ａと上部構造体１０２とを、杭頭部１０１ａにおける杭体１０３の内方に設けた中詰め補強鉄筋１０４により緊結したものであり、これにより接合構造１００を、補強鉄筋量に応じて剛結合もしくはヒンジ結合とみなすことが可能となる。
【０００３】
また、近年では、杭頭部と基礎とを剛結合とするのではなく実質的にピン結合の形態とし、それらの相対回転を許容することにより、杭頭部および基礎に生じる曲げ応力を低減する構造が提案されている。この構造は、杭頭部と上部構造体との間に、杭頭部から上部構造体に伝達される応力を低減する伝達応力低減装置を介在させる構造からなっている。この接合構造によれば、大規模な地震時においても合理的に対応することができ、建物の耐震性能が向上する。（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２７４９９号公報  （第３−４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した前者の従来の接合構造によると、杭と上部構造体との双方の相対回転が拘束されることから、地震時等においては杭頭接合部に大きな曲げ応力が生じることになる。したがって、杭頭部および上部構造体（フーチング）は、軸耐力のみならず曲げ耐力も要求されるため頑強にする必要があり、自ずとマッシブで複雑な構造になるという問題が存在する。
【０００５】
また、上記した後者の従来の接合構造によると、杭頭部上に伝達応力低減装置を設置させるため、杭頭部にコーンヘッドを溶接し、コーンヘッド内に中詰コンクリートを充填し、この中詰コンクリート上に伝達応力低減装置を設置する必要がある。このため、コーンヘッド等の材料費が必要であるという問題が存在する。また、コーンヘッドについては、地震時の水平力に対し、十分な強度を有することが確認されていないという問題が存在する。
【０００６】
本発明は上記した従来の問題が考慮されたものであり、伝達応力低減装置により鋼管杭と上部構造体との接合構造の耐震性能を向上させるとともに、簡易且つ確実に伝達応力低減装置を設置させることで、コストダウンと工期の短縮を図ることができる鋼管杭と上部構造体との接合構造および接合方法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】
【０００７】
請求項１記載の発明は、鋼管杭と該鋼管杭の上方に形成される上部構造体との間に、応力の伝達を低減させる伝達応力低減装置が介在されている鋼管杭と上部構造体との接合構造において、前記鋼管杭の杭頭部内には中詰コンクリート部が形成され、該中詰コンクリート部の上端面には該中詰コンクリート部内から上方に突出する第１のアンカー材が突設され、前記伝達応力低減装置は該第１のアンカー材に固定されているとともに前記伝達応力低減装置の上側に取り付けられた第２のアンカー材によって前記上部構造体に固定されていることを特徴としている。
【０００８】
このような特徴により、伝達応力低減装置を杭頭部に固定するための第１のアンカー材は中詰コンクリート部の上端面に突設される。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の鋼管杭と上部構造体との接合構造において、前記杭頭部の内周面にはずれ止め鋼材がフープ状または螺旋状に溶接されていることを特徴としている。
【００１０】
このような特徴により、第１のアンカー材を定着させる中詰コンクリート部と杭頭部との接合力は大きくなる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、鋼管杭と該鋼管杭の上方に形成される上部構造体とを、応力の伝達を低減させる伝達応力低減装置を介して接合させる鋼管杭と上部構造体との接合方法において、予め、若しくは杭打設後に、前記鋼管杭の杭頭部の内周面にずれ止め鋼材をフープ状または螺旋状に溶接し、前記鋼管杭の打設後に前記杭頭部内に該杭頭部内から上方に突出する第１のアンカー材を配置し、前記杭頭部内に中詰コンクリート部を形成し、前記第１のアンカー材に前記伝達応力低減装置を固定し、該伝達応力低減装置上に前記上部構造体を形成することを特徴としている。
【００１２】
このような特徴により、ずれ止め鋼材は、予め、若しくは杭打設後に、杭頭部の内周面に取り付けられており、鋼管杭打設後に第１のアンカー材を配置して中詰コンクリート部を形成することで、伝達応力低減装置を設置させる第１のアンカー材は杭頭部から突設した状態で固定される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る鋼管杭と上部構造体との接合構造および接合方法によれば、伝達応力低減装置により耐震性能を向上させることができるとともに、第１のアンカー材の下端部は中詰コンクリート部内に定着されているため、伝達応力低減装置を固定する第１のアンカー材は簡易に且つ確実に設けられ、コストダウンと工期短縮とを図ることができる。
【００１４】
また、杭頭部の内周面にはずれ止め鋼材がフープ状または螺旋状に溶接されているため、第１のアンカー材を定着させる中詰コンクリート部と杭頭部の内周面との接合力は大きくなり、中詰コンクリート部のずれ落ちは防止され、伝達応力低減装置を所定の位置に確実に配置させることができる。さらに、ずれ止め鋼材を杭頭部の内周面に予め溶接することで、現地での作業は簡易になり、工期を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づき本発明にかかる鋼管杭と上部構造体との接合構造および接合方法の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は本発明にかかる杭頭接合部の構造の断面図である。この図において符号１は地盤Ｇに打ち込まれた中空状の鋼管杭である。この鋼管杭１の杭頭部２と鋼管杭１に支持される上部構造体の基礎部であるフーチング３との間には、それらの相対回転を許容ししつつ実質的にそれらをピン結合する伝達応力低減装置４が介在されている。
【００１７】
伝達応力低減装置４の取付構造について説明すると、鋼管杭１の杭頭部２の内周面２ａには、鉄筋材５がらせん状に溶接されており、鉄筋材５は両側をそれぞれフレア溶接して内周面２ａに強固に接合している。また、鋼管杭１の杭頭部２内にはコンクリートが充填されており、鉄筋材５に支持された中詰コンクリート部６が形成されている。中詰コンクリート部６の上端面には、上端部に雄ねじ山が形成されている鉄筋からなる第１のアンカー材７が複数突設されている。第１のアンカー材７は下端部が中詰コンクリート部６内に定着され、上端部が中詰コンクリート部６の上方に突出されている。中詰コンクリート部６の上方には、レベル調整用の無収縮モルタルからなる均しモルタル部８を介して伝達応力低減装置４が設置されている。
【００１８】
伝達応力低減装置４は、滑り面を球面の一部とした球座９と、その球座９に装着されて全方向に揺動可能に支持される上蓋１０と、それらを連結する高力ボルト１１、ナット１２および球面状の座金１３から構成されている。これにより連結状態において球座９と上蓋１０との揺動が全方向に可能なようになっているため、杭頭部２とフーチング３との間で軸力を伝達しつつそれらの相対回転を許容し得る。球座９の外周フランジ部９ａには周方向に間隔をあけて複数のボルト孔９ｂが形成されており、これらボルト孔９ｂには第１のアンカー材７の上端部が挿通されている。ボルト孔９ｂ上方の第１のアンカー材７上端部には、球座固定用ナット１４が螺合されている。
【００１９】
また、上蓋１０の外周フランジ部１０ａには周方向に間隔をあけて複数のボルト孔１０ｂが形成されており、これらボルト孔１０ｂには第２のアンカー材１５の下端部を挿通し、上蓋固定用ナット１６ａ、１６ｂにて外周フランジ部１０ａに螺合されている。第２のアンカー材１５はこの後形成されるフーリング３内に定着され固定されている。
【００２０】
伝達応力低減装置４の周囲には、伝達応力低減装置４を保護する防護カバー１７が設けられており、防護カバー１７は伝達応力低減装置４を囲うようにフーチング３と均しモルタル部８との間に介在されている。また、フーチング３は、地盤Ｇ上に形成された捨てコンクリート１８上に形成されており、捨てコンクリート１８と鋼管杭１の上端部との間には、伝達応力低減装置４を動き易くするための敷砂１９が形成されている。
【００２１】
次に、上記した伝達応力低減装置４を使用して鋼管杭１とフーチング３とを接合する方法について説明する。
【００２２】
まず、鋼管杭１を打設する前に、予め杭頭部２の内周面２ａにらせん状に形成された鉄筋材５を溶接して取り付けておく。鉄筋材５は両側または上側をフレア溶接することで強固に接合する。
【００２３】
鋼管杭１を打設した部分の地盤Ｇを壺掘りし、上端面から１００ｍｍ程度までの杭頭部を地盤Ｇから出す。次に、杭頭部２内の土等を掘り出して杭頭部２内を中空にするとともに、内周面２ａと鉄筋材５とに付着した土などを除去する。そして、杭頭部２内の所定の位置に第１のアンカー材７を配置し、動かないように仮固定する。第１のアンカー材７はその上端部が杭頭部２の上端面より上方に突出するように配置する。
【００２４】
次に、杭頭部２内にコンクリートを流し込み、鉄筋材５と第１のアンカー材７の下端部と一体に中詰コンクリート部６を形成する。フレッシュコンクリートは杭頭部２の上端面から５０ｍｍ程度のところまで流し込まれ、中詰コンクリート部６の上端面は杭頭部２の上端面から若干下がっている。
【００２５】
次に、コンクリートが固化した後に、伝達応力低減装置４を杭頭部２（中詰コンクリート部６）の上方に配置する。このとき、中詰コンクリート部６の上端面から突設した複数の第１のアンカー材７の上端部は、球座９の外周フランジ部９ａに形成された複数のボルト孔９ｂにそれぞれ挿通する。そして、ボルト孔９ｂ上方の第１のアンカー材７上端部に球座固定用ナット１４を螺合し、球座固定用ナット１４を締め付けて伝達応力低減装置４を固定する。
【００２６】
次に、上蓋１０の外周フランジ部１０ａに形成された複数のボルト孔１０ｂに第２のアンカー材１５の下端部をそれぞれ挿通させる。ボルト孔１０ｂ下方の第２のアンカー材１５下端部に上蓋固定用ナット１６ａを螺合するとともに、ボルト孔１０ｂ上方の第２のアンカー材１５下端部に上蓋固定用ナット１６ｂを螺合し、外周フランジ部１０ａを上蓋固定用ナット１６ａ、１５ｂによって上下で挟み込むことで伝達応力低減装置４を固定する。
【００２７】
次に、中詰コンクリート部６の上端面に、球座９と中詰コンクリート部６との隙間を囲う図示せぬ枠を設け、この枠に設けられた注入口から無収縮モルタルを注入し、均しモルタル８を形成する。杭頭部２の高さレベルの誤差は均しモルタル８の厚みにより調節されるとともに伝達応力低減装置４は第１のアンカー材７により所定の位置で固定でき、伝達応力低減装置４を所定の高さに配置させることができる。
【００２８】
次に、伝達応力低減装置４の廻りに防護カバー１７を取り付け、杭直上部を敷砂１９で埋め戻した後、捨てコンクリート１８を形成する。そして、捨てコンクリート１８の固化後に、捨てコンクリート１８上に図示せぬフーチング鉄筋を配筋するとともに図示せぬ型枠を建て込み、この型枠内にフレッシュコンクリートを打設してフーチング３を形成する。フーチング３の下端部内には、伝達応力低減装置４の上端部と第２のアンカー材１５の上端部とがフーチング３と一体に設けられている。
【００２９】
上記した鋼管杭１とフーチング３との接合構造によれば、鋼管杭１とフーチング３との間には伝達応力低減装置４が介在されているため、伝達応力低減装置４により耐震性能を向上させることができる。また、伝達応力低減装置４は中詰コンクリート部６の上端面に突設された第１のアンカー材７に固定され、第１のアンカー材７の下端部は杭頭部２と一体に形成された中詰コンクリート部６内に定着されているため、伝達応力低減装置４を固定する第１のアンカー材７は簡易に且つ確実に設けられるため、コストダウンと工期短縮とを図ることができる。
【００３０】
また、杭頭部２の内周面２ａには鉄筋材５がらせん状に溶接されており、鉄筋材５は中詰コンクリート部６内に一体に設けられているため、第１のアンカー材７を定着させる中詰コンクリート部６と杭頭部２の内周面２ａとの接合力は大きくなり、中詰コンクリート部６のずれ落ちは防止され、伝達応力低減装置４を所定の位置に確実に配置させることができる。
【００３１】
また、上記した鋼管杭１とフーチング３との接合方法によれば、鉄筋材５は予め内周面２ａに取り付けられており、鋼管杭打設後に第１のアンカー材を配置して中詰コンクリート部６を形成することで、伝達応力低減装置４を固定する第１のアンカー材７は杭頭部２から突設した状態で固定される。これによって、現場での伝達応力低減装置４を設置する作業は軽減され、工期の短縮を図る事ができる。
【００３２】
以上、本発明にかかる鋼管杭と上部構造体との接合構造および接合方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、鉄筋材５は予め鋼管杭１を打設する前に内周面２ａに溶接するとしたが、本発明は、杭打設後で杭頭部２内にコンクリートを打設する前に、鉄筋材５を溶接してもよい。
【００３３】
また、上記した実施の形態では鉄筋材５はらせん状に形成されているが、本発明はらせん状に限定されるものではなく、杭頭部に作用する荷重方向（鉛直方向）に略直交する方向に鉄筋材５が配筋されていればよく、例えば、フープ状に形成された複数の鉄筋材を内周面２ａに間隔をあけて配筋し溶接してもよい。また、鉄筋材５に替えて、平鋼等からなるずれ止め鋼材を環状に加工して、内周面２ａに溶接してもよい。また、上記した実施の形態では第１のアンカー材７は中詰コンクリート部６の打設前にセットしているが、本発明は後打ち施工のケミカルアンカー等を使用して第１のアンカー材７を中詰コンクリート部６の上端面に突設させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明にかかる鋼管杭と上部構造体との接合構造および接合方法の実施の形態を説明するための断面図である。
【図２】従来の鋼管杭と上部構造体との接合構造および接合方法の実施の形態を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  鋼管杭
２  杭頭部
２ａ  内周面
３  フーチング（上部構造体）
４  伝達応力低減装置
５  鉄筋材（ずれ止め鋼材）
６  中詰コンクリート部
７  第１のアンカー材
１５  第２のアンカー材
【図１】
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【図２】
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