(57)【要約】    【課題】  金具の製作に材料や労力が少なくて済み曲げ強度が高い単杭のコンクリート杭を提供する。    【解決手段】  両端に金具付きのコンクリート円筒体を遠心力成形したプレテンション方式によるプレストレスのあるコンクリート杭であって、地中に縦に埋設してその上側位置の建造物を支え、軸方向の力と径方向の力を受ける杭において、杭は、継ぎ足さずに単独で使用する単杭にする。杭頭の金具は、コンクリート円筒体１の外周面に固着する外周バンド１１と、コンクリート円筒体の端面に固着するＰＣ鋼材毎の個別の定着板１２にし、外周バンドと個別の定着板が分離している。杭先の金具は、コンクリート円筒体の端面に固着する定着板が無く、コンクリート円筒体の外周面に固着する外周バンド単独にする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端に金具付きのコンクリート円筒体を遠心力成形したプレテンション方式によるプレストレスのあるコンクリート杭であって、
地中に縦に埋設してその上側位置の建造物を支え、軸方向の力と径方向の力を受ける杭において、
杭は、継ぎ足さずに単独で使用する単杭にし、
杭頭の金具は、コンクリート円筒体の外周面に固着する外周バンドと、コンクリート円筒体の端面に固着するＰＣ鋼材毎の個別の定着板にし、外周バンドと個別の定着板が分離しており、
杭先の金具は、コンクリート円筒体の端面に固着する定着板が無く、コンクリート円筒体の外周面に固着する外周バンド単独にしたことを特徴とするコンクリート杭。
【請求項２】
定着板は、折り曲げて強度の高い立体構造にしたことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート杭。
【請求項３】
定着板は、内側部分を折り曲げてL形断面状にし、折り曲げ部分をコンクリート円筒体の内周面に固着したことを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート杭。
【請求項４】
外周バンドは、内周面に凹凸を設け、コンクリート円筒体の外周面との固着力を高める構成にしたことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のコンクリート杭。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建造物を支えるため地中に埋設するコンクリート杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
既製コンクリート杭は、遠心力成形法でコンクリート円筒体を成形する。この遠心力成形杭は、地中に縦に埋設してその上側に建造物の基礎を造る。地中の杭は、建造物の基礎を支え、基礎から縦方向、軸方向の力を受ける。地震などの地盤変動時には、周囲の土から横方向、径方向の力を受ける。地中の杭は、軸方向の圧縮力と曲げモーメントが作用する。
【０００３】
遠心力成形杭は、プレテンション方式によるプレストレスのあるコンクリート杭と、プレストレスのない鉄筋コンクリート杭がある。前者はＰＨＣ杭と、後者はＲＣ杭と略称する。両者を比較すると、ＰＨＣ杭は、ＰＣ鋼材によるプレストレスがあって、曲げ強度が高い。大径のものが製造販売されている。大型の建造物に継ぎ杭として複数本を継ぎ足して使用する。一方、ＲＣ杭は、ＰＣ鋼材によるプレストレスがなく、曲げ強度が高くない。また、小径のものが製造販売されている。小型の建造物に単杭として継ぎ足さずに単独で使用する。
【０００４】
ＰＨＣ杭は、コンクリート円筒体の両端にそれぞれ金具を付けている。金具は、円輪板の端板をコンクリート円筒体の端面に、円筒体の外周バンドをコンクリート円筒体の外周面に固着している。端板と外周バンドは、同心状に連結している。外周バンドは、片側の開口端に端板の外周部を溶接している。端板は、周方向の等間隔位置にＰＣ鋼材定着用の孔とＰＣ鋼材緊張ボルト用のネジ孔を貫通している。また、端板は、外周部に継ぎの溶接用の開先を加工している。金具は、継ぎ手用の強度、ＰＣ鋼材定着用の強度とＰＣ鋼材緊張用の強度を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１１０１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
１．課  題
ＰＨＣ杭は、ＲＣ杭に換えて小型の建造物に単杭として使用すると、曲げ強度の高い杭になる。ところが、ＰＨＣ杭は、両端の金具の製作に多くの材料と労力が掛かる。鋼材の使用量と溶接の手間が多い。製造原価が高くなる。
金具の製作に材料や労力が少なくて済み、曲げ強度が高いコンクリート杭の単杭が望まれる。
【０００７】
２．着  想
2.1  ＰＨＣ杭は、用途を単杭に限定する。ＰＨＣ杭の単杭は、曲げ強度が高い。単杭は、継ぎ足さない。単杭の金具は、継ぎ溶接用の開先加工が不要になる上、継ぎ手用の強度が必要なくなる。金具は、端板と外周バンドを溶接で連結する必要がなくなる。端板は、円輪板である必要がなくなり、ＰＣ鋼材の緊張と定着に必要な形状寸法で済む。各ＰＣ鋼材について個別の定着板、小さな定着板にすることができる。ＰＣ鋼材毎の個別の定着板は、例えば、製作し易い四角板にすることができる。
【０００８】
地中の単杭は、上端の杭頭が基礎に固定されて固定端になり、下端の杭先が自由端になる。片持ち梁になる。単杭に作用する曲げモーメントは、固定端側の杭頭側で大きくなるが、自由端側の杭先側で零又は零に近くなる。単杭の杭先側は、プレストレスがなくても差し支えない。プレストレスのあるコンクリート杭の単杭は、杭先のＰＣ鋼材定着板を無くすと、杭先の端面に近付くに従いプレストレスが減少する。杭先側のプレストレスが少なくなる。又は、ほとんど無くなる。杭頭側のプレストレスは、減少せず、維持される。杭先のＰＣ鋼材定着板は、無くすことができる。
【０００９】
杭頭の金具は、端板と外周バンドを連結せず分離し、端板をＰＣ鋼材毎の個別の定着板にすることにした。外周バンドとこれに連結していない個別の定着板にする。杭先の金具は、端板ないし定着板を無くすことにした。外周バンド単独にする。杭頭と杭先の金具は、製作に材料や労力が少なくて済む。
【００１０】
2.2  定着板にＰＣ鋼材定着用の孔とＰＣ鋼材緊張ボルト用のネジ孔を貫通するには、ドリル加工やプレス加工を用いることができる。プレス加工は、ドリル加工より能率が高いが、加工可能な板厚に上限がある。
ＰＣ鋼材定着用の孔とＰＣ鋼材緊張ボルト用のネジ孔をプレス加工する場合、定着板は、加工可能な最大板厚にしても、強度が不足するときがある。このようなときには、定着板は、折り曲げて強度の高い立体構造にすることにした。例えば、内側部分を折り曲げてL形断面状にし、折り曲げ部分をコンクリート円筒体の内周面に固着する。
【００１１】
2.3  杭先又は杭頭の金具の外周バンドは、内周面に凹凸を設けることにした。コンクリート円筒体の外周面との固着力を高める。例えば、材料を菱形の縞の山又は溝のある縞鋼板、突起模様のある床用鋼板、又は、凹凸にエンボス加工した板金にし、これを凹凸面を内側にして湾曲する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
１．両端に金具付きのコンクリート円筒体を遠心力成形したプレテンション方式によるプレストレスのあるコンクリート杭であって、
地中に縦に埋設してその上側位置の建造物を支え、軸方向の力と径方向の力を受ける杭において、
杭は、継ぎ足さずに単独で使用する単杭にし、
杭頭の金具は、コンクリート円筒体の外周面に固着する外周バンドと、コンクリート円筒体の端面に固着するＰＣ鋼材毎の個別の定着板にし、外周バンドと個別の定着板が分離しており、
杭先の金具は、コンクリート円筒体の端面に固着する定着板が無く、コンクリート円筒体の外周面に固着する外周バンド単独にしたことを特徴とする。
２．上記のコンクリート杭において、
定着板は、折り曲げて強度の高い立体構造にしたことを特徴とする。
３．上記のコンクリート杭において、
定着板は、内側部分を折り曲げてL形断面状にし、折り曲げ部分をコンクリート円筒体の内周面に固着したことを特徴とする。
４．上記のコンクリート杭において、
外周バンドは、内周面に凹凸を設け、コンクリート円筒体の外周面との固着力を高める構成にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
コンクリート杭は、金具の製作に材料や労力が少なくて済み、曲げ強度が高い単杭になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態におけるコンクリート杭の中間省略の正面図。
【図２】同コンクリート杭の杭頭の端面の拡大図。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】同コンクリート杭の杭先の端面の拡大図。
【図５】図４のＢ−Ｂ線断面図。
【図６】同コンクリート杭の使用時の概略正面図。
【図７】同コンクリート杭用の型枠の杭頭成形用端部の縦断面図で、図８のC−C線断面図。
【図８】図７のD−D線断面図。
【図９】同型枠の杭先成形用端部の縦断面図で、図１０のE−E線断面図。
【図１０】図９のF−F線断面図。
【図１１】図７と同様な断面図で、成形後の状態を示す図。
【図１２】図９と同様な断面図で、成形後の状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［構成（図１〜図５参照）］
本例のコンクリート杭は、図１に示すように、コンクリート円筒体１の両端にそれぞれ金具２、３を付けている。コンクリート円筒体１は、ＰＣ鋼材の棒４を軸方向に沿って貫通し、複数の棒４を周方向の等間隔位置に配置している。ＰＣ鋼材の各棒４は、それぞれ、伸長状態でコンクリート円筒体１に固着している。ＰＣ鋼材の棒４は、プレテンション方式によるプレストレスをコンクリート円筒体１に与えている。
【００１６】
杭頭の金具２は、図２と図３に示すように、外周バンド１１とＰＣ鋼材毎の個別の定着板１２にし、外周バンド１１と個別の定着板１２を連結していない。
【００１７】
外周バンド１１は、円筒体にし、円筒体の内周面に凸条を周方向に沿って形成している。コンクリート円筒体１の外周面に固着している。外周バンド１１の製作は、凸条をエンボス加工した帯状の板金を凸条を内側にして円筒状に湾曲し、板金の両端を連結する。
【００１８】
個別の定着板１２は、コンクリート円筒体１を貫通したＰＣ鋼材４と同数にしている。定着板１２は、ほぼ方形の鋼板にし、内側の部分を直角に折り曲げ、外側の本体部分と内側の折り曲げ部分をL形断面状にしている。各定着板１２は、それぞれ、本体部分をコンクリート円筒体１の端面に、折り曲げ部分をコンクリート円筒体１の内周面に固着している。
【００１９】
定着板１２の本体部分は、ＰＣ鋼材定着用の孔１３とＰＣ鋼材緊張ボルト用のネジ孔１４を貫通している。ＰＣ鋼材定着用の孔１３とＰＣ鋼材緊張ボルト用のネジ孔１４は、隣接し、連通している。各定着板１２のＰＣ鋼材定着用の孔１３には、それぞれ、ＰＣ鋼材の棒４の頭部が嵌合して定着している。なお、定着作業時、棒４の頭部はネジ孔１４を通過させ、棒４の首部をネジ孔１４と孔１３の間の連通路を経て孔１３に嵌合し、棒４の頭部を孔１３に定着する。定着板１２の製作時、孔１３、ネジ孔１４とそれらの間の連通路は、プレス加工する。
【００２０】
杭先の金具３は、図４と図５に示すように、コンクリート円筒体１の端面に固着する定着板が無く、外周バンド３単独にしている。
【００２１】
外周バンド３は、円筒体にし、円筒体の内周面に菱形の縞の模様の山部を形成している。コンクリート円筒体１の外周面に固着している。外周バンド３の製作は、菱形の縞の山部のある方形の縞鋼板を山部を内側にして円筒状に湾曲し、縞鋼板の両端を連結する。
コンクリート円筒体１は、杭先の端面に近付くに従いプレストレスが減少している。杭先側の端部ではプレストレスが少ない。又は、ほとんど無い。その他の部分、杭頭側の部分ではプレストレスが維持されている。
【００２２】
［使用法（図６参照）］
本例のコンクリート杭Pは、図６に示すように、１本を縦に地中に埋設してその上側に建造物の基礎Fを造る。地中の杭Pは、杭頭を基礎Fに連結して固定する。杭先には、何も連結しない。継ぎ足さない。杭Pは、単杭にする。地中の杭Pは、基礎Fから軸方向の力を受ける。地震などの地盤変動時には、周囲の土から径方向の力を受ける。
【００２３】
［遠心力成形法（図７〜図１１参照）］
本例のコンクリート杭は、円筒形状の型枠ｍをその中心軸の周りに回転して遠心力で成形する。
【００２４】
型枠ｍの杭頭成形用端部は、図７と図８に示すように、外周バンド１１と目隠し板２１を順次嵌め込む。
【００２５】
目隠し板２１は、外面にアンカー板２２を固定し、内面に複数の止め片２３を突出している。アンカー板２２と目隠し板２１には、複数のボルト２４を貫通している。目隠し板２１の内面には、複数の定着板１２を配置している。各定着板１２は、それぞれ、ＰＣ鋼材緊張ボルト用のネジ孔１４にボルト２４を螺合し、折り曲げ部分に留め片２３を当てている。また、ＰＣ鋼材定着用の孔１３には、ＰＣ鋼材の棒４の頭部を嵌合して定着している。
【００２６】
アンカー板２２は、内面の外周部を型枠ｍの端面に当てる。目隠し板２１は、内面の外周部を外周バンド１１の外端面に当てる。
【００２７】
型枠ｍの杭先成形用端部は、図９と図１０に示すように、外周バンド３と目隠し板２６を順次嵌め込む。
【００２８】
目隠し板２６は、外面にテンション板２７を複数のボルト２８で連結している。目隠し板２６とテンション板２７は、スペーサ筒２９を介在して隔離している。テンション板２７は、外面側にテンション棒３０を突出している。
【００２９】
各ＰＣ鋼材の棒４は、それぞれ、目隠し板２６とテンション板２７を貫通し、頭部をテンション板２７に定着する。目隠し板２６は、内面の外周部を外周バンド３の外端面に当てる。外周バンド３の内周面に固定したナット３１には、目隠し板２１を貫通したボルト３２を螺合する。外周バンド３は、目隠し板２１に連結する。
【００３０】
型枠ｍに杭頭の金具２と杭先の金具３及びＰＣ鋼材の棒４を設置した後、テンション棒３０を引っ張って、各ＰＣ鋼材の棒４を緊張する。テンション棒３０は、引っ張った伸長状態で型枠ｍに固定し、ＰＣ鋼材の棒４を緊張状態、伸長状態に保持する。
【００３１】
この状態で、型枠ｍに生コンクリートを入れ、型枠ｍを回転する。型枠ｍ内のコンクリートは、図１１と図１２に示すように、コンクリート円筒体１に成形する。コンクリート円筒体１は、杭頭の金具２と杭先の金具３を固着し、複数のＰＣ鋼材の棒４を伸長状態で埋没している。
【００３２】
成形後、テンション棒３０の固定を解除する。杭先側において、各ＰＣ鋼材の棒４は、それぞれ、目隠し板２６とテンション板２７の間の位置で切断する。ボルト３２は、ナット３１から抜き取る。目隠し板２６とテンション板２７は、コンクリート円筒体１の端面から離す。杭頭側において、各ボルト２４は、それぞれ、定着板１２のネジ孔１４から抜き出す。アンカー板２２と目隠し板２１は、コンクリート円筒体１の端面から離す。
本例のコンクリート杭は、型枠ｍから脱型する。
【００３３】
［変形例］
１．上記の実施形態において、コンクリート円筒体１は、螺旋状や直線状の鉄筋を埋没する。又は、無筋にする。
２．上記の実施形態において、ＰＣ鋼材４は、鋼棒にしているが、鋼線や鋼より線にする。
３．上記の実施形態において、ＰＣ鋼材４は、４本にしているが、その他の本数にする。
４．上記の実施形態において、地中のコンクリート杭Pは、杭頭を基礎Fに固定しているが、固定せずに杭頭の上に基礎Fを載せる。
【符号の説明】
【００３４】
P  コンクリート杭、単杭
F  建造物の基礎
１  コンクリート円筒体
２  杭頭の金具
３  杭先の金具、外周バンド
４  ＰＣ鋼材、棒
１１  外周バンド
１２  個別の定着板
１３  ＰＣ鋼材定着用の孔
１４  ＰＣ鋼材緊張ボルト用のネジ孔
ｍ  型枠
２１  目隠し板
２２  アンカー板
２３  止め片
２４  ボルト
２６  目隠し板
２７  テンション板
２８  ボルト
２９  スペーサ筒
３０  テンション棒
３１  ナット
３２  ボルト
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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