(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
(1) 地盤から突出した杭体の上面に、鋼製の凸部材を取付ける。
(2) 前記杭体の杭頭部外面に、環状又は板材を環状に配置して形成した弾性部材の一端部の内面の全部又は一部を固定し、前記弾性部材に未接着部を形成する。
(3) 前記杭体の杭頭部に、凹入部を有する受部材を遊嵌し、前記凸部材の上端を前記受部材の凹入部の頂面部に当接すると共に、前記弾性部材の他端部の外面の一部と前記受部材の内面とを固定し、前記弾性部材に未接着部を形成する。
(4) 前記受部材の上部を基礎ベースに埋設する。
以上の工程をとることを特徴とする杭頭部と基礎ベースとの結合方法。
【請求項２】
地盤から突出した杭体の杭頭部を基礎ベース内に接合する構造であって、基礎ベースの下端に形成された凹入部の頂面に杭体の上端を当接し、杭頭部の側面と基礎ベースとを弾性部材を介して接合した構造であって、
前記杭体の上端に鋼製の凸部材を固定し、前記基礎ベースに鋼製の受部材により凹入部を形成し、前記凸部材の上端と前記凹入部の頂面とを当接し、前記弾性部材を環状又は板材を環状に配置して形成し、該弾性部材の外面の一部と基礎ベースの凹入部とを固定し、弾性部材の内面の全部又は一部とを杭体の側面とを固定し、弾性部材に未接着部を形成したことを特徴とする基礎ベースとの結合構造。
【請求項３】
弾性部材は、その肉厚内に、上下方向に鋼材を埋設して構成したことを特徴とする請求項２記載の杭頭部と基礎ベースとの結合構造。
【請求項４】
下面に凹入部を有し上面を基礎ベースと定着可能とした受部材と、上に凸に形成して下面を杭体の端板に固定できる鋼製の凸部材と、を組み合わせてなる治具であって、
前記受部材の凹入部内に凸部材の上面を位置させ、前記凹入部と凸部材との間に、環状又は板材を環状に配置して形成した弾性部材を介装し、該弾性部材の外面の一部と前記受部材とを接合可能とし、前記弾性部材の内面の全部又は一部と前記凸部材又は前記杭体の側面とを接合可能としたことを特徴とする杭頭部と基礎ベースとの結合用装置。
【請求項５】
凸部材の上面部を部分球面状とし、凹入部の頂面を部分凹球面状とし、前記凸部材の部分球の半径と凹入部の半径とを略同一に形成したことを特徴とする請求項４記載の杭頭部と基礎ベースとの結合用装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建築及び土木構造物において、地盤に埋設した杭体の杭頭部に上部建造物の基礎ベース等を構築する際に利用する、杭頭部と基礎ベースとの結合方法、結合構造、結合用装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地盤に埋設した杭体の杭頭部と基礎ベースとの結合構造には、既製杭、現場造成杭の上端部に連結用の鋼材（例えば、異形鉄筋、アンカーボルト等）を突出させ、この鋼材を基礎ベースのコンクリート内に定着させる構造が一般的であった。この場合、剛結合したものであり、地震時における地盤と地上構造物との相対的な移動に起因して発生するせん断力、水平力等が杭頭付近に集中し、杭頭部及び基礎ベース（例えばフーチング）での損傷が問題となっていた。
【０００３】
この杭頭部の破壊を防止する為の工夫として、杭頭部に支承部を形成し、杭と分離されたフーチング下部に結合部を形成し、支承部と結合部に「すべり材」を開設した工夫もなされていた（特開平１０−２２７０３９、特開平１０−２２７０４０「杭基礎構造」）。すべり材は、フッ素系樹脂等を使用して自己潤滑性を有する材料を使用している。
【０００４】
この発明の内、特開平１０−２２７０３９に記載の発明は、結合部を凹形フラット状（頂面が平らなシリンダー形状）として、頭結合部をローラー支持構造とし、滑り移動することにより応力を開放することで、フーチング下部と杭頭部とが左右、前後の横方向に相対移動可能となり、杭及びフーチングの損傷を防止するものである。
【０００５】
また、特開平１０−２２７０４０「杭基礎構造」の発明は、球面支承部と球状結合部を形成してピン支持構造とし、滑り回転することにより、応力を開放することで、フーチング下部と杭頭部とが全方向に相対回転可能となり、杭及びフーチングの損傷を防止するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の支承部と結合部とにすべり材を介設した構造では、ローラー支持又はピン支持のいずれの構造でも、地震時等にフーチング下部と杭頭部が滑り移動あるいは滑り回転した際に、杭頭部が地震の発生前に位置していた場所に必ずしも戻らない場合があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
然るにこの発明では、円筒状等の弾性部材を杭頭部と基礎ベースとの間に介装接着したので、フーチング下部と杭頭部の相対回転変形性能を高め、地震時に発生する応力を減少させると共に、地震後の杭頭変位量を抑制することができ、前記問題点を解決した。尚、所定距離の未接着部分を設けることによって、更に高い効果が得られる。
【０００８】
即ちこの結合方法の発明は、
(1) 地盤から突出した杭体の上面に、鋼製の凸部材を取付ける。
(2) 前記杭体の杭頭部外面に、環状又は板材を環状に配置して形成した弾性部材の一端部の内面の全部又は一部を固定し、前記弾性部材に未接着部を形成する。
(3) 前記杭体の杭頭部に、凹入部を有する受部材を遊嵌し、前記凸部材の上端を前記受部材の凹入部の頂面部に当接すると共に、前記弾性部材の他端部の外面の一部と前記受部材の内面とを固定し、前記弾性部材に未接着部を形成する。
(4) 前記受部材の上部を基礎ベースに埋設する。
以上の工程をとることを特徴とする杭頭部と基礎ベースとの結合方法である。
【０００９】
また、結合方法の発明は、地盤から突出した杭体の杭頭部を基礎ベース内に接合する構造であって、基礎ベースの下端に形成された凹入部の頂面に杭体の上端を当接し、杭頭部の側面と基礎ベースとを弾性部材を介して接合した構造であって、
前記杭体の上端に鋼製の凸部材を固定し、前記基礎ベースに鋼製の受部材により凹入部を形成し、前記凸部材の上端と前記凹入部の頂面とを当接し、前記弾性部材を環状又は板材を環状に配置して形成し、該弾性部材の外面の一部と基礎ベースの凹入部とを固定し、弾性部材の内面の全部又は一部とを杭体の側面とを固定し、弾性部材に未接着部を形成したことを特徴とする基礎ベースとの結合構造である。また、前記において、弾性部材は、その肉厚内に、上下方向に鋼材を埋設して構成したことを特徴とする杭頭部と基礎ベースとの結合構造である。
【００１０】
また、結合用装置の発明は、下面に凹入部を有し上面を基礎ベースと定着可能とした受部材と、上に凸に形成して下面を杭体の端板に固定できる鋼製の凸部材と、を組み合わせてなる治具であって、前記受部材の凹入部内に凸部材の上面を位置させ、前記凹入部と凸部材との間に、環状又は板材を環状に配置して形成した弾性部材を介装し、該弾性部材の外面の一部と前記受部材とを接合可能とし、前記弾性部材の内面の全部又は一部と前記凸部材又は前記杭体の側面とを接合可能としたことを特徴とする杭頭部と基礎ベースとの結合用装置である。更に、前記において、凸部材の上面部を部分球面状とし、凹入部の頂面を部分凹球面状とし、前記凸部材の部分球の半径と凹入部の半径とを略同一に形成したことを特徴とする杭頭部と基礎ベースとの結合用装置である。
【００１１】
前記における杭体又は受部材と弾性部材との固定は任意に方法を採用することができる。例えば、接着剤による固着の他、締付バンド、圧着バンド、ボルト等の単独又はこれらの組合せにより固定することができる。
【００１２】
また、前記における杭体又は受部材と弾性部材との「接合」とは、上記のような「固定」のほか、弾性部材を筒状ゴム体とした場合には、杭体や受部材から弾性部材が脱落しなければ、杭体と弾性部材、受部材と弾性部材、が互いに摺動して移動を可能とする取付け構造をも含む。
【００１３】
また、前記における「部分凹球面状」とは、球殻の内面に沿った面であって、その一部を占めるような形状を指す。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明は、
(1) 地盤３５から既製杭１の杭頭部２を突出させて、杭頭部２の上面４に、鋼製で上面１２が部分球面状の凸部材１０を固定する（図２（ａ）（ｂ））。
(2) 杭頭部２の外側面３に円筒ゴム１６を配置して、円筒ゴム１６の下端部の内面と杭頭部２の外側面３とを接着剤を介して固着する（図２（ｃ））。
(3) 杭頭部２に、部分凹球面状の頂板２１を有する有頂筒状の受部材２０を遊嵌する（図３（ａ））。
(4) 受部材２０の側板２３の内面と円筒ゴム１６の上端部外面とを接着剤を介して固着する。この際、円筒ゴム１６の中間部に未接着部が形成される。続いて、受部材２０に定着用の鉄筋３７、３７を固着する（図３（ａ））。
(5) 続いて、フーチング用型枠を構築し、コンクリートを打設して、受部材２０の外面側がフーチング３０内に埋設定着された杭頭部と基礎ベースとの結合構造３２を構成する（図３（ｂ））。
以上の手順により、杭頭部と基礎ベースとを結合するものである。
【００１５】
ここで、凸部材１０の上面１２の部分球面の半径ｒと、受部材２０の頂板２１の内面２２の部分球凹面の半径Ｒとを、鉛直応力が均一に伝搬するように略同一で形成することが望ましい。また、凸部材１０の上面１２の球面の形状については、下記計算式によるものが望ましい（図１（ａ））。
【００１６】
【数１】
0005011593.tif 000002
【００１７】
Ｌ１：杭のみこみ
（受部材の下端から杭の上端までの距離）
ｔ１：円筒ゴムの厚さ
ｔ２：既製杭の上面から凸状部の上端までの距離
Ｄ  ：既製杭の外径
ｒ  ：凸状部の部分球面の半径
である。
【００１８】
また、前記において、凸部材１０の上面１２、受部材２０の頂板２１の内面２２もいずれも部分球状とすることが望ましいが、凸部材２０の上面を凸曲面、受部材２０の頂板２１内面を凹曲面とすることもできる（図８（ａ））。また、凸部材１０の上面１２を平面状とし、受部材２０の頂板２１の内面２２を凹曲面とすることもできる（図８（ｂ））。また、凸部材１０の上面１２を曲面状とし、受部材２０の頂板２１の内面２２を平面状とすることもできる（図８（ｃ））。更に、凸部材１０の上面１２を平面状とし、受部材２０の頂板２１の内面２２を平面状とすることもできる（図８（ｄ））。
【００１９】
また、前記において、別部材からなる凸部材１０を既製杭１の上面４に固定したが、既製杭１の上面４を凸部材１０の形状に応じた形状に成型して一体に形成することもできる。
【００２０】
また、前記において、凸部材１０の上面１２の部分球面の半径ｒと、受部材２０の頂板２１の内面２２の部分凹球面の半径Ｒとを、略同一で形成することが望ましいが、半径Ｒを大きく、半径ｒを小さく形成することもできる（図８（ａ））。
【００２１】
【実施例１】
図面に基づきこの発明の実施例を説明する。
【００２２】
［Ａ］杭頭部と基礎ベースとの結合構造３２の構築
【００２３】
（１）  プレボーリング工法、中掘工法等によって所定深度に既製杭１を埋設する。続いて、地盤３４を根切りして、新たな地面３５から既製杭１の杭頭部２を露出させる（図２（ａ））。
【００２４】
（２）  杭頭部２を洗浄した後、上面１２を部分球状に形成した凸部材１０を既製杭１の上面４（上端板５）に溶接して、接続する（図２（ｂ））。
【００２５】
（３）続いて、円筒ゴム（弾性部材）１６を杭頭部２の外側面３に被せ、該円筒ゴム１６の下端部の内面１７と既製杭の外側面３とを接着剤２６により接着固定する（図２（ｃ）、図１（ａ））。
【００２６】
（４）  次に、既製杭１の上方から、有頂筒状の鋼製の受部材２０を被せる。受部材２０の頂板２１の内面２２は、部分球面状に形成され、凸部材１０の部分球半径ｒと略同径の部分球半径Ｒに設定され、凸部材１０の上端１２ａと受部材２０の頂板２１の内面２２とが当接している（図１（ａ））。尚、受部材２０は、鋼管に頂板２１を溶接固着して製造する。
【００２７】
（５）  次に、円筒ゴム１６の上端部の外面１８と受部材２０の側板２３の内面２４とを接着剤２７により接着する。こうして、既製杭１と受部材２０とは、円筒ゴム１６を介して結合される。この際、円筒ゴム１６の中間高さ位置で、既製杭１及び受け部材２０のいずれとも接着されない未接着部分２８が形成されている。この未接着部分２８及び円筒ゴム１６のゴム厚ｔ１等を変化させることにより、杭頭部２に必要なだけ回転角、引抜力等を生じさせることができる。
【００２８】
続いて、前記受部材２０の側板２３の外面２５に、上方に向けて定着用の鉄筋３７、３７を溶接する（図３（ａ））。尚、定着用の鉄筋３７は受部材２０の頂板２１の外面に取付けることもできる（図示していない）。
【００２９】
（６）  次に、必要な埋め戻し３５ａをした後、フーチング（基礎ベース）用の型枠（図示していない）を構築して、受部材２０内にコンクリートが入らないようにして、既製杭１と受部材２０とが円筒ゴム１６によって接着結合された状態で、型枠内にコンクリートを流し込み、フーチング３０を構築する（図３（ｂ））。コンクリートの固化発現により、受部材２０はフーチング３０と一体化し、既製杭１の杭頭部２が受部材２０と円筒ゴム１６で連結された、杭頭部と基礎ベースとの結合構造３２を構成する（図３（ｂ））。
【００３０】
（７）  このように構築した杭頭部と基礎ベースとの結合構造３２は、杭頭部２とフーチング３０とを剛結合としない構造にすることによって、杭頭部２の回転変形性能を高めることができる。即ち、地震時等に杭頭部に大きな水平力が作用し、杭頭部２が滑り移動したときでも、円筒ゴム１６の未接着部２８が自由に変形できるので、円筒ゴム１６の一側の未接着部２８ａが引張変形し、他側の未接着部２８ｂが圧縮変形して、杭頭部２の移動を吸収できる（図１（ｂ））。
【００３１】
従って、主として地震時に比較的大きく作用する水平力や引抜力等の応力を弾性体によって逃がすことができ、既製杭１への直接作用を軽減できる。これによって、杭頭部２付近で多くみられる、既製杭１又はフーチング３０のひび割れや破壊を防止することができ、建造物を安全に支持することができる。更に、円筒ゴム１６の元に戻ろうとする力が作用して、地震発生前に杭頭部２が位置していた位置（図１（ａ））に戻ることができる。
【００３２】
この場合、肉厚内部に、曲げ強度の大きな鋼材４３、４３を上下方向（既製杭１の長さ方向）のほぼ全長に亘り、等間隔に埋設してなる円筒ゴム１６を使用すれば、円筒ゴム１６と鋼材４３の元に戻ろうとする力が合わせて作用するので、原状回復性能が向上する（図１０（ａ）（ｂ））。また、ここで、鋼材４３として、例えば、ＰＣ鋼棒、ＰＣ鋼線、異形鋼棒、短冊状の鋼板等を使用できる。
【００３３】
（８）  また、前記において、凸部材１０、受部材２０及び円筒ゴム１６とから結合用装置を構成する。
【００３４】
［Ｂ］他の実施例
【００３５】
（１）  前記実施例において、凸部材１０は、根切り後に既製杭１に固定したが、既製杭１の埋設前に、構築現場であるいは予め工場で、既製杭１に凸部材１０を取付けておくこともできる（図示していない）。
【００３６】
また、前記実施例において、受部材２０の頂板２１の内面２２及び／又は凸部材１０の上面１２に、グリース等の潤滑剤を塗布して滑り易くすることもできる（図示していない）。また、同様に、受部材２０の頂板２１の内面２２と凸部材１０の上面１２との間に、クッション材等を挟み込むこともできる（図示していない）。
【００３７】
また、前記実施例において、前記受部材２０と円筒ゴム１６とを接着した後に、鉄筋３７を固着したが、側板２３の外面２５には予め上方に向けて定着用の鉄筋３７、３７の下端部を溶接することもできる（図３（ｂ））。
【００３８】
また、前記実施例において、杭頭部２の外側面３に円筒ゴム１６を接着したが、杭頭部２の杭上面から下方に向けて杭の外側面３に鋼管９を巻いて補強した構造の既製杭１の場合には、鋼管９に円筒ゴム１６を接着することもできる（図５（ａ）（ｂ））。尚、鋼管９は、既製杭１の杭径Ｄの約１〜２．５倍の長さで被覆して杭頭部２の補強を行う。ここで、図５中７は既製杭１の構造鉄筋、８は上端板５の補強鋼板である。また、鋼管９を省略して、補強鋼板８に円筒ゴム１６を接着することもできる（図６（ａ）（ｂ））。
【００３９】
また、前記実施例において、埋設した既製杭１の周囲の地盤を根切りして、杭頭部２を地面３５から露出させたが、根切りをしない場合には、予め地面から杭頭部２が突出するように埋設することもできる（図示していない）。
【００４０】
また、前記実施例において、コンクリート製の既製杭１について適用したが、鋼管杭、あるいは鋼管コンクリート杭等の既製杭についても同様に適用できる（図示していない）。また、既製杭１に限らず、いわゆる現場造成杭についても同様に適用できる（図示していない）。
【００４１】
（２）  また、前記実施例において、円筒ゴム１６を使用した場合、円筒ゴム１６の内面１７と杭頭部２の側面とを接着等の固定をせず、杭頭部２に円筒ゴムが嵌装させた構造で、互いに移動可能とすることもできる（図示していない）。同様に、円筒ゴム１６の外面１８と、受部材２０の側板２３の内面２３とも、接着等の固定をせず、互いに移動可能ととすることもできる（図示していない）。更に、円筒ゴム１６を、杭頭部２と受部材２０のいずれとも接着等の固定をしないこともできる（図示していない）。
【００４２】
これらの場合には、接着等の固定作業を軽減し、あるいは省略できるので、施工現場での作業性を高められる。ただし、これらの場合には地震時などで、引抜力が発生した場合、杭頭部２から円筒ゴム１６が脱落せず、かつ受部材２０から円筒ゴム１６が脱落しないように、円筒ゴム１６の長さ（高さ）をある程度確保することが必要である。
【００４３】
また、前記実施例において、円筒ゴム１６を使用したが、材質のゴムの材質は任意であり、弾性をある程度有すればゴムに限定されることなく、所要強度もつものであれば繊維シート等種々のものを使用できる（図示していない）。
【００４４】
また、円筒ゴム１６を使用したが、長方形ゴム３８、３８を環状に配置して、杭頭部２に巻付けて接着することもできる（図４（ａ））。また、この場合、隣接する長方形ゴム３８、３８の間に間隙３９を形成することもできる（図４（ｂ））。
【００４５】
また、前記実施例において、受部材２０には定着用の鉄筋３７、３７を溶接固着したが、溶接に代えボルト等によって固定することもできる（図示していない）。また鉄筋３７に代え、型鋼など他の材料を受部材２０の上方に突設することもできる（図示していない）。
【００４６】
また、前記実施例において、凸部材１０は、上端板５に溶接したが、ボルト締めすることもできる。例えば、既製杭１の上端板５と同一平面形状の円盤１３の周縁部に、端板５のボルト孔６、６と連する透孔１４、１４を形成し、中央部に部分球状の凸部１５を一体に連設して凸部材１０を構成することもできる（図５）。この場合には、凸部材１０の透孔１４、１４から端板５に向けてボルト４０、４０を螺合緊結して、凸部材１０を既製杭１に取付ける（図５（ａ）（ｂ））。また、前記の円盤１３の周縁部から凸部１５を形成して、透孔１４、１４の上方に切欠き４１、４１を形成して、凸部材１０を構成することもできる（図７（ａ）（ｂ））。
【００４７】
また、前記実施例において、円筒ゴム１６の内面１７の下端部を既製杭の外側面に固着し、円筒ゴム１６の外面１８の上端部を受部材２０の側板２３の内面２４に固着したが、未接着部分２８が形成されれば、他の接着方法を取ることもできる。例えば、円筒ゴム１６の内面１７の上端部を既製杭１の外側面３に固着し、円筒ゴム１６の外面１８の下端部を受部材２０の内面２４に固着することもできる（図９（ａ））。
【００４８】
また、前記実施例において、円筒ゴム１６は未接着部分２８を形成したので、受部材２０と既製杭１との間の相対的な位置変化が大きい場合にも対応できるので、望ましいが、未接着部分２８は省略することもできる。即ち、円筒ゴム１６と受部材２０、円筒ゴム１６と既製杭１の外側面３、の対応する面を全面に亘り接着することもできる（図９（ｂ））。
【００４９】
【発明の効果】
杭頭部と基礎ベースとの結合部分において、基礎ベースの凹入部の頂面に、杭の上端を当接して、弾性体を介して杭頭部と基礎ベースとを結合したので、杭頭部の回転変形性能を向上させることができる。従って、地震等によって杭頭部に水平力が作用し、杭頭部が滑り移動したときでも、杭頭部が破壊されることなく、地震発生前に該杭頭部が位置していた場所に戻ることができる効果がある。また、主として地震時に比較的大きく発生する水平力や引抜力を該弾性体によって緩和できる効果がある。
【００５０】
更に弾性部材の中間部に、杭頭部や基礎ベースと接着しない未接着部分を設けることによって、杭頭部の回転変形性能を更に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の接合構造の縦断面図で、（ａ）は通常時、（ｂ）は地震時を表す。
【図２】この発明の結合工法を説明する左側を破切した正面図で、（ａ）は既製杭を埋設した状態、（ｂ）は地盤を根切りし、杭頭部を露出させて凸部材を取り付けた状態、（ｃ）は弾性部材を取り付けた状態を夫々表す。
【図３】同じく結合工法を説明する左側を破切した正面図で、（ａ）は受部材を取り付けた状態、（ｂ）は基礎ベースを構築し受け部材を埋設して、この発明の接合構造を完成させた状態を夫々表す。
【図４】（ａ）（ｂ）は、この発明の実施に使用する弾性部材の横断面図である。
【図５】この発明の実施に使用する凸部材で、（ａ）は平面図、（ｂ）は杭に固定した状態で、左側を破切した正面図である。
【図６】同じく他の凸部材で、（ａ）は平面図、（ｂ）は杭に固定した状態で、左側を破切した正面図である。
【図７】同じく他の凸部材で、（ａ）は平面図、（ｂ）は杭に固定した状態で、左側を破切した正面図である。
【図８】（ａ）〜（ｄ）は、この発明の結合構造を説明する概略した縦断面図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は、この発明の他の結合構造を説明する概略した縦断面図である
【図１０】（ａ）は、この発明の実施に使用する他の円筒ゴムの平面図で、（ｂ）は実施例である。
【符号の説明】
１  既製杭
２  杭頭部
３  杭頭部の外側面
４  杭頭部の上面
５  上端板
９  鋼管
１０  凸部材
１１  凸部材の下面
１２  凸部材の上面
１６  円筒ゴム
１７  円筒ゴムの内面
１８  円筒ゴムの外面
２０  受部材
２１  受部材の頂板
２２  受部材の頂板の内面
２３  受部材の側板
２４  受部材の側板の内面
２５  受部材の側板の外面
２６  接着剤
２７  接着剤
２８  未接着部
３０  フーチング（基礎ベース）
３２  結合構造
３４  地盤
３５  地面
３７  受部材の鉄筋
３８  長方形ゴム
３９  間隙
４３  鋼材
【図１】
0005011593.tif 000003
【図２】
0005011593.tif 000004
【図３】
0005011593.tif 000005
【図４】
0005011593.tif 000006
【図５】
0005011593.tif 000007
【図６】
0005011593.tif 000008
【図７】
0005011593.tif 000009
【図８】
0005011593.tif 000010
【図９】
0005011593.tif 000011
【図１０】
0005011593.tif 000012