(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭の上端面の上部及び上端近傍の側面の周囲にゴム等からなる地震エネルギを吸収可能な変形部材を設置し、その変形部材の上面及び側面を鋼板等からなるキャップ状の剛性部材により被冠するとともに、前記剛性部材に形成した複数の挿通孔に間隙をもってゆるく挿通した複数のボルトを前記変形部材を貫通して杭の上端面に設けた杭頭端板にねじ止めし、かつ前記剛性部材の上面に鉄筋を設置することにより、前記変形部材の変形により地震エネルギを吸収して地震作用を緩和するように構成したことを特徴とする杭と構造物側とを接合する杭の頭部接合構造。
【請求項２】
前記変形部材をキャップ状に一体的に形成して、杭の上端面の上部及び上端近傍の側面の周囲を被冠するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の杭の頭部接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート杭等の杭頭部と構造物側との接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の杭頭接合構造では、杭頭部と構造物側との接合形態を剛接合としてとらえるのが一般的であった。しかしながら、大地震に遭遇した場合には、杭頭接合部に応力が集中して曲げモーメントが過大となり、杭頭接合部から破壊される危険があるという技術的な問題があった。そこで、杭の頭部接合部を地震による損傷から保護するため、杭頭部と構造物側との接合部に滑り材を介在させたり、杭頭部で構造物側を回転可能にピン支承したりすることにより、地震作用を緩和して破壊から保護するという、柔接合に基づく杭頭接合技術も開示されるに至っている（特開平１０−２２７０３９号公報、特開平８−１２０６８７号公報）。ところで、これらの従来技術では、杭頭部に対して構造物側を載置するという技術形態を採用していたため、上向きの地震力すなわち縦揺れに対する耐震強度が弱いという強度上の問題があるとともに、その杭頭接合部に係る施工に手間がかかるといった施工上の問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来の技術状況に鑑みて開発したものであり、地震作用を更に緩和し得るとともに、縦揺れに対する耐震強度を改善し、かつ構造物側との接合作業に関する施工性を向上し得る杭の頭部接合構造を提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１の発明では、杭の上端面の上部及び上端近傍の側面の周囲にゴム等からなる地震エネルギを吸収可能な変形部材を設置し、その変形部材の上面及び側面を鋼板等からなるキャップ状の剛性部材により被冠するとともに、前記剛性部材に形成した複数の挿通孔に間隙をもってゆるく挿通した複数のボルトを前記変形部材を貫通して杭の上端面に設けた杭頭端板にねじ止めし、かつ前記剛性部材の上面に鉄筋を設置することにより、前記変形部材の変形により地震エネルギを吸収して杭と構造物側との接合部に対する地震作用を緩和するという技術手段を採用した。なお、前記変形部材及び剛性部材の設置と杭頭端板に対するボルトのねじ止めとの先後は問わない。本発明によれば、杭の上端面に接する変形部材の平板部だけでなく、杭の上端近傍の側面に接する筒状部においても地震エネルギを吸収し得ることから、より多くの地震エネルギの吸収が可能となり耐震作用を向上できる。また、複数のボルトを前記剛性部材及び変形部材を貫通して杭の上端面に設けた杭頭端板にねじ止めするように構成したので、それらの剛性部材や変形部材が杭頭部から外れることは確実に防止されることから、縦揺れに対する耐震強度を改善できる。請求項２の発明では、前記変形部材をキャップ状に一体的に形成して、杭の上端面の上部及び上端近傍の側面の周囲を被冠するという技術手段を採用した。本発明によれば、キャップ状の変形部材を杭頭部へ被冠するとともに、その変形部材の上にキャップ状の剛性部材を被冠することになるので、施工に際しては、それらの変形部材及び剛性部材を順次あるいは予め被冠して重合した状態で杭頭部へ被冠するという簡便な作業手順が可能になり、しかも構造物側の正確な位置決めが実現されることから、施工性を大幅に向上できる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、種々の杭の頭部接合構造として適用が可能である。杭の断面形状や材質は問うところではない。前記変形部材は、変形により地震エネルギを吸収することにより地震作用の緩和に適する、ゴム等の変形可能な適宜の素材から構成することができる。この変形部材を構成する杭の上端面の上部を被う平板部と杭の上端近傍の側面の周囲を被う筒状部は、同じ材質から構成してもよいし、異なる材質から構成してもよい。例えば、筒状部には構造物の自重が常時直接的に作用することはないから、平板部より柔らかい材質から構成してもよい。さらに、それらの変形部材を構成する平板部と筒状部は、別個に形成してもよいし、キャップ状に一体的に形成してもよい。他方、前記剛性部材は、杭に対する構造物の支持に支障のない剛性を有する鋼板等からキャップ状に形成し、変形部材の上面及び側面に被冠するようにする。なお、前記剛性部材及び変形部材を貫通して杭の上端面に設けた杭頭端板にねじ止めする複数のボルトは、以下の実施例のように頭付きボルトでもよいし、両ねじボルトを用いて頭に相当する部分を後から螺着する形態も可能である。因みに、両ねじボルトを先に杭頭端板にねじ止めする施工形態の場合には、その先組みした両ねじボルトを案内として変形部材や剛性部材を設置できるので、施工性の向上に有効である。
【０００６】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例に関して説明する。図１は本発明の一実施例における施工手順を示した分解施工図であり、図２はその施工の完成状態を示した縦断面図、図３は地震作用を受けた状態を示した縦断面図である。図中１は杭であり、その杭１の上端面の周辺部分には、複数の雌ねじ２を形成した杭頭端板３を設置してある。図示のように、本実施例に係る変形部材４は、杭１の上端面の上部を被う平板部４ａと杭の上端近傍の側面の周囲を被う筒状部４ｂを一体的に形成してキャップ状に形成した。平板部４ａには複数の頭付きボルト５の挿通孔６を形成し、筒状部４ｂの下端部にはツバ部７を設けた。また、剛性部材８は、変形部材４に被冠し得るように、平板部８ａと筒状部８ｂからなるキャップ状に形成し、平板部８ａに複数の頭付きボルト５の挿通孔９を形成した。なお、この平板部８ａに形成する挿通孔９は、地震時にボルト５と剛性部材８との間で相対移動し得るようにルーズ孔として間隙をもってゆるく挿通し得るように形成する必要があるが、前記変形部材４の平板部４ａに形成する挿通孔６の場合にはルーズ孔にする必要はない。さらに、剛性部材８の平板部８ａの上面には、構造物との接合用の複数の鉄筋１０を溶接により設置した。
【０００７】
しかして、図１に示したように地盤１１の所定位置に設置された杭１に対して構造物を接合する場合には、地盤１１上に打設したコンクリート１２面より上方に突出した杭頭部１３に対して以下の接合のための準備作業を実施することになる。すなわち、本実施例では、先ず杭頭部１３に対してキャップ状の前記変形部材４を被冠し、更にその変形部材４の外側にキャップ状の前記剛性部材８を被冠する。この場合、予め変形部材４に剛性部材８を被冠した上で、杭頭部１３に被冠することも可能である。しかる後、複数の頭付きボルト５を剛性部材８の平板部８ａに形成した挿通孔９及び変形部材４の平板部４ａに形成した挿通孔６に挿通し杭頭端板３に形成した雌ねじ２に螺合する。その際に、本実施例では、頭付きボルト５と剛性部材８との間に弾性材付きの座金１４を介在させ、地震時に杭頭接合部に作用する回転モーメントによる頭付きボルト５への作用を緩和し得るように構成した。また、頭付きボルト５の頭部の上方には、構造物からの圧縮力を緩和するため、弾性材等の変形可能な部材からなる保護キャップ１５を装着した。さらに、剛性部材８の平板部８ａに形成した挿通孔９と頭付きボルト５との間に形成される間隙部に弾性材等の変形可能な部材を充填ないし挿入するようにしてもよい。
【０００８】
以上の作業により、杭頭部１３に対する変形部材４及び剛性部材８の取付けが完了した場合には、図２に示したように、構造物側の基礎コンクリート１６を打設することにより、杭１の杭頭部１３に対する構造物側の接合作業が終了する。しかして、構造物側のコンクリート１６は、以上のように杭１に対して変形部材４を介在した状態で接合されることから、地震作用を受けた場合には、図３に示したように変形部材４が変形して地震エネルギを吸収するので、構造物に対する影響が緩和される。その場合、変形部材４の平板部４ａの変形によるエネルギ吸収だけでなく、筒状部４ｂの変形によるエネルギ吸収も加算されることから、構造物に対する地震作用の緩和効果を増大することができる。さらに、地震時における前記弾性材付きの座金１４の変形や前記挿通孔９と頭付きボルト５との間隙部に充填ないし挿入した部材の変形も、構造物に対する地震作用の緩和に有効である。以上のように、変形部材４の筒状部４ｂの変形によるエネルギ吸収の加算により、特に横揺れに対する耐震強度が補強される。また、前記頭付きボルト５の設置により、剛性部材４や変形部材８が杭頭部１３から外れることは確実に防止され、縦揺れに対する耐震強度が改善される。さらに、本実施例のように、変形部材４をキャップ状に一体的に形成した場合には、杭頭部１３に対して変形部材４及び剛性部材８を被冠し、頭付きボルト５を挿通孔６，９に挿通して杭頭端板３に形成した雌ねじ２に螺合するだけで、杭１と構造物側と接合のための準備作業が完了するので、その施工性が大幅に向上される。なお、鉄筋１０の剛性部材８への設置に関しては、前述の溶接に替えて、ねじ結合等の適宜の固着手段の採用が可能である。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果を得ることができる。
（１）請求項１の発明では、杭の上端面の上部及び上端近傍の側面の周囲にゴム等からなる地震エネルギを吸収可能な変形部材を設置し、その変形部材の上面及び側面を鋼板等からなるキャップ状の剛性部材により被冠するという技術手段を採用したので、杭の上端面に接する変形部材の平板部だけでなく、杭の上端近傍の側面に接する筒状部においても地震エネルギを吸収し得ることから、より多くの地震エネルギの吸収が可能となり、特に横揺れに対する耐震作用を向上できる。
（２）しかも、複数の頭付きボルトを剛性部材及び変形部材を貫通して杭の上端面に設けた杭頭端板にねじ止めするように構成したので、それらの剛性部材や変形部材が杭頭部から外れることは確実に防止されることから、縦揺れに対する耐震強度を改善できる。
（３）請求項２の発明では、前記変形部材をキャップ状に一体的に形成して、杭の上端面の上部及び上端近傍の側面の周囲を被冠するという技術手段を採用したので、キャップ状の変形部材を杭頭部へ被冠するとともに、その変形部材の上にキャップ状の剛性部材を被冠することになることから、施工に際しては、それらの変形部材及び剛性部材を順次あるいは予め被冠して重合した状態で杭頭部へ被冠するという簡便な作業手順が可能になり、しかも構造物側の正確な位置決めが実現されることから、施工性を大幅に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例における施工手順を示した分解施工図である。
【図２】  施工の完成状態を示した縦断面図である。
【図３】  地震作用を受けた状態を示した縦断面図である。
【符号の説明】
１…杭、２…雌ねじ、３…杭頭端板、４…変形部材、４ａ…平板部、４ｂ…筒状部、５…頭付きボルト、６…挿通孔、７…ツバ部、８…剛性部材、８ａ…平板部、８ｂ…筒状部、９…挿通孔、１０…鉄筋、１１…地盤、１２…コンクリート、１３…杭頭部、１４…弾性材付きの座金、１５…保護キャップ、１６…基礎コンクリート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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