JP2000160576A - 円筒形既製杭部材の頭部接続構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基礎コンクリートと既製杭部材間で曲げモー
メントを伝達させることによる杭部材の不経済な設計を
解消する。 【解決手段】 円筒形の既製杭部材１の上端に固定され
る杭フランジ21の上に基礎コンクリート５側に位置する
接続部材３のフランジ31を突き合わせ、杭フランジ21と
接続部材３のフランジ31の外周に、両フランジ21，31を
挟み込み得る断面形状をした複数個の円弧状の鎹４を配
置し、隣接する鎹４，４を互いに連結して杭フランジ21
と接続部材３のフランジ31を、基礎コンクリート５と既
製杭部材１が相対的に回転変位及び水平変位可能な状態
に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は遠心力成型による
既製コンクリート杭や鋼管杭、または鋼管矢板である円
筒形既製杭部材と基礎コンクリートを相対的に回転変位
及び水平変位可能に接続した頭部接続構造に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】円筒形
既製杭部材１と基礎コンクリート５との接合は通常、図
16に示すように水平力作用時に基礎コンクリート５と杭
部材１との間で曲げモーメントが伝達されるよう、杭部
材頭部をコンクリート中に埋設することにより行われ、
杭部材１は基礎コンクリート５に剛に接合される。

【０００３】このため、杭部材は曲げモーメントに抵抗
し得る断面性能を持つ必要があることから、杭部材の径
や肉厚は負担すべき曲げモーメントの大きさに従って決
定され、鉛直荷重とせん断力のみを負担する場合より曲
げモーメントの負担分だけ径や肉厚を増す必要があり、
不経済な設計が行われる。

【０００４】この発明は経済的な杭部材の設計を可能に
する杭部材頭部と基礎コンクリートとの接続構造を提案
するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では円筒形の既製
杭部材の上端に固定される杭フランジの上に基礎コンク
リート側に位置する接続部材のフランジを突き合わせ、
杭フランジと接続部材のフランジの外周に、両フランジ
を挟み込み得る断面形状をした複数個の円弧状の鎹を配
置し、隣接する鎹を互いに連結して杭フランジと接続部
材のフランジを、基礎コンクリートと既製杭部材が相対
的に回転変位及び水平変位可能な状態に接続することに
より、基礎コンクリートから杭部材への曲げモーメント
とせん断力の伝達を低減し、あるいはなくし、杭部材
や、基礎コンクリートに接続する基礎梁の経済的な設計
を可能にする。

【０００６】杭フランジと接続部材のフランジのいずれ
か一方と鎹との間には水平方向と鉛直方向にクリアラン
スが形成され、基礎コンクリートと既製杭部材はこの二
方向のクリアランスの範囲内で相対変位可能になる。例
えば接続部材が基礎コンクリートに固定される場合は、
鎹によって接続部材と杭フランジが互いに相対変位可能
に接続され、接続部材が基礎コンクリートに固定されな
い場合には、接続部材と杭フランジが共に基礎コンクリ
ートに固定される鎹に対して相対変位可能に接続され
る。

【０００７】接続部材と杭フランジが互いに相対変位可
能、もしくは接続部材と杭フランジが鎹に対して相対変
位可能であることにより、相対変位できる範囲で基礎コ
ンクリートと杭部材間でのせん断力と曲げモーメントの
伝達がなくなり、基本的に杭部材が負担するせん断力と
曲げモーメントが小さくなるため、杭部材は主として圧
縮力と引張力を負担すればよく、杭部材の経済的な設計
が可能になる。

【０００８】また基礎コンクリートと杭部材間での曲げ
モーメントの伝達がなくなる、あるいは小さくなること
により、基礎の剛性が曲げモーメントを伝達する場合程
の大きさを必要としないため、基礎梁の断面も経済的な
寸法で設計することが可能になる。

【０００９】基礎コンクリートから杭部材に引き抜き力
が作用するときには、鉛直方向のクリアランスの大きさ
を小さめに設定することにより、クリアランスを超える
相対変位後に杭部材に引き抜き抵抗力を作用させること
ができる。同様に水平方向と鉛直方向のクリアランスの
設定により相対水平変位量と相対回転変位量を制限し、
一定量を超える相対変位後に杭部材にせん断力と曲げモ
ーメントを伝達させるようにすることもできる。

【００１０】請求項２に記載のように杭フランジと接続
部材のフランジの少なくともいずれか一方を湾曲させれ
ば、両フランジの相対回転変位を生じさせ易くなる。例
えば両フランジを共に同一向きに湾曲させた場合には両
フランジが互いに接触したまま滑ることで回転変位を生
じ、いずれか一方を湾曲させる、または両フランジを互
いに逆向きに湾曲させた場合には接続部材のフランジが
杭フランジ上を転倒することで回転変位を生ずることに
なる。

【００１１】また請求項３に記載のように杭フランジと
接続部材のフランジとの間、または鎹といずれか一方の
フランジとの間に低摩擦材、もしくは低弾性体を介在さ
せれば、両フランジが低摩擦材によって相対的に滑るこ
とで、あるいは低弾性体のせん断変形によって両フラン
ジが相対的に滑ろうとすることで相対変位を生ずる場合
や、いずれか一方のフランジが鎹に対して滑るか、滑ろ
うとすることで相対変位を生ずる場合に、相対変位を生
じさせ易くなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】この発明は複数個の円弧状の鎹４
を用いて円筒形の既製杭部材１を基礎コンクリート５
に、両者が相対的に回転変位及び水平変位可能な状態に
接続した接続構造である。

【００１３】既製杭部材１の上端には杭フランジ21が形
成されたフランジ部材２が固定され、その上にはフラン
ジ31を有する、円板状、または円筒状の接続部材３が重
なり、杭フランジ21とフランジ31が突き合わせられる。

【００１４】フランジ部材２は既製杭部材１が図１等に
示すように鋼管杭、または鋼管矢板の場合には溶接によ
り固着され、図14，図15に示すように既製コンクリート
杭の場合は既製杭部材１の端部に定着された継手金物に
溶接されることにより、あるいはコンクリート中に定着
されることにより固定される。図14はプレストレスコン
クリート杭の場合、図15は鋼管コンクリート杭の場合を
示す。

【００１５】互いに突き合わせられた杭フランジ21とフ
ランジ31の外周に、両者を接続するための複数個の鎹４
が配置される。鎹４は図５〜図７に示すように円弧状の
平面形状で、突き合わせられた両フランジ21，31を挟み
込み得る断面形状をし、両フランジ21，31に対して外周
側から取り付けられる。

【００１６】図５は二個の鎹４を用いた場合、図６，図
７は四個の鎹４を用いた場合を示す。いずれの場合も、
一個の鎹４の重量を人力で運搬可能な程度にすれば、継
手に要する作業時間を短縮できる。

【００１７】隣接する鎹４，４はボルト６やピンによっ
て連結される他、溶接により接合される。鎹４，４をボ
ルト６やピンによって連結する場合、鎹４の周方向の端
部には互いに突き合わせられるフランジ41，41が形成、
あるいは固定され、各フランジ41に付き、一箇所、もし
くは複数箇所の貫通孔42が形成される。フランジ41は鎹
４に関して上下に形成される。

【００１８】この場合、隣接する鎹４，４は図５，図６
に示すようにフランジ41，41の貫通孔42，42にボルト６
やピンを挿通させ、ボルト６にナット61を緊結する、あ
るいはピンの両端に抜け止めを施すことにより連結され
る。

【００１９】図７は鎹４，４をボルト６やピンで連結す
る場合に、全隣接する鎹４，４の突合せ部分の内、一部
の突合せ部分にボルト６を用い、残りの突合せ部分をヒ
ンジ７で鉛直軸回りに回転自在に連結しておく場合を示
す。

【００２０】全隣接する鎹４，４が連結された状態では
図１〜図４に示すように杭フランジ21と接続部材３のフ
ランジ31のいずれか一方と鎹４との間に水平方向と鉛直
方向にクリアランスが形成される。

【００２１】水平方向のクリアランスは鎹４の内周面と
フランジ部材２の外周面との間、もしくは鎹４の内周面
と接続部材３のフランジ31との間に形成され、鉛直方向
のクリアランスは鎹４の内周側の上向き面と杭フランジ
21の下面との間、もしくは鎹４の内周側の下向き面と接
続部材３のフランジ31の上面との間に形成される。後述
のようにフランジ31がフランジ部材32に形成される場合
は、水平方向のクリアランスは鎹４の内周面とフランジ
部材32との間に形成される。

【００２２】図１〜図４、図９〜図12に示すように接続
部材３が基礎コンクリート５に固定される場合、鎹４と
フランジ部材２、もしくはフランジ31との間の水平方向
のクリアランスの範囲内で、接続部材３と杭フランジ21
は相対的に水平変位可能な状態に置かれ、その範囲で基
礎コンクリート５と既製杭部材１との間でせん断力は伝
達されない。

【００２３】また鎹４と杭フランジ21、もしくはフラン
ジ31との間の鉛直方向のクリアランスの範囲内で、接続
部材３と杭フランジ21は平面上、任意の位置で相対的に
鉛直変位、あるいは回転変位可能な状態に置かれ、その
範囲内で基礎コンクリート５と既製杭部材１との間で曲
げモーメントは伝達されない。

【００２４】接続部材３が基礎コンクリート５に固定さ
れない場合、水平方向のクリアランスは鎹４の内周面と
接続部材３のフランジ31との間にも形成され、接続部材
３とフランジ部材２は鎹４との間の水平方向のクリアラ
ンスの範囲内で、鎹４に対して相対的に水平変位可能な
状態に置かれ、その範囲で基礎コンクリート５と既製杭
部材１との間でせん断力は伝達されない。

【００２５】また杭フランジ21と接続部材３のフランジ
31のいずれか一方と鎹４との間の鉛直方向のクリアラン
スの範囲内で、接続部材３と杭フランジ21は鎹４に対し
て平面上、任意の位置で相対的に鉛直変位、あるいは回
転変位可能な状態に置かれ、その範囲内で基礎コンクリ
ート５と既製杭部材１との間で曲げモーメントは伝達さ
れない。

【００２６】図１，図２は接続部材３を鎹４の内周側の
下向き面に密着させた状態で鎹４と接続部材３を基礎コ
ンクリート５中に埋設した場合の接続部材３と杭フラン
ジ21との接続例を示す。この場合、水平方向のクリアラ
ンスは鎹４の内周面とフランジ部材２との間に形成さ
れ、鉛直方向のクリアランスは鎹４の内周側の上向き面
と杭フランジ21の下面との間に形成される。

【００２７】接続部材３は基礎コンクリート５のコンク
リートを打設するときの底板となり、また基礎コンクリ
ート５と既製杭部材１との間に相対変位が生ずるとき、
接続部材３は付着している基礎コンクリート５と共に既
製杭部材１に対して相対変位する。

【００２８】図１では接続部材３のフランジ31と杭フラ
ンジ21を直接接触させているが、図２では接続部材３の
フランジ31と杭フランジ21との間に、両者の相対水平変
位を生じ易くするためにテフロン板等の樹脂板その他の
摩擦力を低減する低摩擦材、あるいは材料自体の弾性変
形（せん断変形）を利用してフランジ31と杭フランジ21
の相対変位を生じさせるための硬質ゴム等の低弾性体８
を介在させている。

【００２９】図３は接続部材３が既製杭部材１と実質的
に同一径の円筒で、接続部材３を鎹４と共に基礎コンク
リート５中に埋設した場合のフランジ31と杭フランジ21
の接続例を示す。この場合も水平方向のクリアランスは
鎹４の内周面とフランジ部材２との間に形成され、鉛直
方向のクリアランスは鎹４の内周側の上向き面と杭フラ
ンジ21の下面との間に形成される。

【００３０】図３では接続部材３を、既製杭部材１内へ
のコンクリートの流入を防止するキャップを接合した円
筒と、フランジ31を形成したフランジ部材32を接合する
ことにより構成している。この場合、基礎コンクリート
５と既製杭部材１との間に相対変位が生ずるとき、接続
部材３は基礎コンクリート５と共に既製杭部材１に対し
て相対変位する。

【００３１】ここでは接続部材３のフランジ31と杭フラ
ンジ21が相対的に滑りながら回転変位し易いよう、両フ
ランジ31，21を共に同一の向きに湾曲させ、曲面で接触
させている。この場合、基礎コンクリート５と既製杭部
材１との間に相対水平変位が生ずるときにも、既製杭部
材１は基礎コンクリート５に対して回転変位する。

【００３２】図４は図３の接続部材３の上部のみを基礎
コンクリート５中に埋設した場合の接続例を示す。ここ
ではフランジ31と杭フランジ21が相対的に転倒しながら
回転変位し易いよう、両フランジ31，21を互いに逆向き
に湾曲させている。

【００３３】図４の場合、鎹４は基礎コンクリート５中
には埋設されないことから、基礎コンクリート５と既製
杭部材１との間に相対変位が生ずるときは鎹４をフラン
ジ部材２と共に接続部材３に対して相対変位させること
ができるため、水平方向のクリアランスを鎹４の内周面
と接続部材３のフランジ部材32との間に形成し、鉛直方
向のクリアランスを鎹４の内周側の下向き面とフランジ
31の上面との間に形成することもある。

【００３４】図８〜図11は鎹４の上面にアンカー筋９を
接合し、アンカー筋９によって鎹４を基礎コンクリート
５中に定着させる場合の例を示す。図９は接続部材３の
フランジ31に対して既製杭部材１が水平変位と回転変位
を生じ易いよう、杭フランジ21を湾曲させた場合、図10
は接続部材３に対して既製杭部材１が水平変位し易いよ
う、接続部材３のフランジ31と杭フランジ21間に低摩擦
材や低弾性体８を介在させた場合、図11は図９と図10を
組み合わせた場合を示す。

【００３５】図12はアンカー筋９を接続部材３の上面に
突設し、アンカー筋９によって接続部材３を基礎コンク
リート５中に定着させると共に、鎹４を基礎コンクリー
ト５中に埋設した場合を示す。ここでは接続部材３に対
して既製杭部材１が水平変位と回転変位を生じ易いよ
う、杭フランジ21を湾曲させているが、接続部材３に対
する既製杭部材１の水平変位がより生じ易いよう、両者
間に低摩擦材８を介在させる場合もある。

【００３６】図13〜図15は鎹４の上面にアンカー筋９を
接合した場合に、円板状の接続部材３の全体をフランジ
31を含めて凸レンズ状に形成し、接続部材３を上に凸に
配置すると共に、杭フランジ21を湾曲させ、フランジ31
と杭フランジ21間に低摩擦材８や低弾性体を介在させた
場合を示す。ここでは鎹４の上側のフランジ部分を接続
部材３のフランジ31と同一曲面となるようにしている。

【００３７】図13は既製杭部材１が鋼管杭の場合、図14
はプレストレスコンクリート杭の場合、図15は鋼管コン
クリート杭の場合を示している。

【００３８】

【発明の効果】円筒形の既製杭部材の上端に固定された
杭フランジの上に基礎コンクリート側に位置する接続部
材のフランジを突き合わせ、両フランジの外周に、両フ
ランジを挟み込み得る断面形状をした複数個の円弧状の
鎹を配置し、隣接する鎹を互いに連結して杭フランジと
接続部材のフランジを、基礎コンクリートと既製杭部材
が相対的に回転変位及び水平変位可能な状態に接続する
ため、相対変位可能な範囲で基礎コンクリートから杭部
材への曲げモーメントとせん断力の伝達が低減され、あ
るいはなくなり、杭部材の経済的な設計が可能になる。

【００３９】基礎コンクリートと杭部材間での曲げモー
メントの伝達が低減されることで、基礎の剛性が曲げモ
ーメントを伝達する場合程の大きさを必要としないた
め、基礎梁の断面も経済的な寸法で設計することが可能
になる。

【００４０】基礎コンクリートから杭部材に引き抜き力
が作用するときには、鉛直方向のクリアランスの大きさ
を小さめに設定することにより、クリアランスを超える
相対変位後に杭部材に引き抜き抵抗力を作用させること
ができる。同様に水平方向と鉛直方向のクリアランスの
設定により相対水平変位量と相対回転変位量を制限し、
一定量を超える相対変位後に杭部材にせん断力と曲げモ
ーメントを伝達させるようにすることもできる。

【００４１】請求項２に記載のように杭フランジと接続
部材のフランジの少なくともいずれか一方を湾曲させれ
ば、両フランジの相対回転変位を生じさせ易くなる。ま
た請求項３に記載のように杭フランジと接続部材のフラ
ンジとの間、または鎹といずれか一方のフランジとの間
に低摩擦材や低弾性体を介在させれば、低摩擦材や低弾
性体によって両フランジが互いに、またはいずれか一方
のフランジが鎹に対して相対的に変位を生じ易くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】接続部材と杭フランジの接続例を示した縦断面
図である。

【図２】図１の変形例を示した縦断面図である。

【図３】接続部材と杭フランジの他の接続例を示した縦
断面図である。

【図４】接続部材と杭フランジの他の接続例を示した縦
断面図である。

【図５】鎹を接続部材のフランジと杭フランジの外周に
配置した様子を示した斜視図である。

【図６】四個の鎹を用いて接続部材のフランジと杭フラ
ンジを接続した様子を示した図３の横断面図である。

【図７】図６の変形例を示した横断面図である。

【図８】図５の鎹にアンカー筋を突設した様子を示した
斜視図である。

【図９】図８の鎹を用いた接続部材と杭フランジの接続
例を示した縦断面図である。

【図１０】図９の変形例を示した縦断面図である。

【図１１】図９の変形例を示した縦断面図である。

【図１２】接続部材にアンカー筋を突設した場合の接続
部材と杭フランジの接続例を示した縦断面図である。

【図１３】接続部材全体を凸レンズ状に形成した場合の
接続部材と杭フランジの接続例を示した縦断面図であ
る。

【図１４】既製杭部材がプレストレスコンクリート杭の
場合の図13の変形例を示した縦断面図である。

【図１５】既製杭部材が鋼管コンクリート杭の場合の図
13の変形例を示した縦断面図である。

【図１６】基礎コンクリートと既製杭部材間に作用する
曲げモーメントの様子を示した縦断面図である。

【符号の説明】

１……既製杭部材、２……フランジ部材、21……杭フラ
ンジ、３……接続部材、31……フランジ、32……フラン
ジ部材、４……鎹、41……フランジ、42……貫通孔、５
……基礎コンクリート、６……ボルト、61……ナット、
７……ヒンジ、８……低摩擦材または低弾性体、９……
アンカー筋。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上端に杭フランジが固定された円筒形の
   既製杭部材と基礎コンクリートを相対的に回転変位及び
   水平変位可能な状態に接続した既製杭部材頭部の接続構
   造であり、前記杭フランジ上に基礎コンクリート側に位
   置する接続部材のフランジが突き合わせられ、杭フラン
   ジと接続部材のフランジの外周に、両フランジを挟み込
   み得る断面形状をした複数個の円弧状の鎹が配置されて
   隣接する鎹が互いに連結され、杭フランジと接続部材の
   フランジのいずれか一方と鎹との間に水平方向と鉛直方
   向にクリアランスが形成されており、基礎コンクリート
   と既製杭部材は前記二方向のクリアランスの範囲内で相
   対変位可能である円筒形既製杭部材の頭部接続構造。
2. 【請求項２】 杭フランジと接続部材のフランジの少な
   くともいずれか一方は湾曲している請求項１記載の円筒
   形既製杭部材の頭部接続構造。
3. 【請求項３】 杭フランジと接続部材のフランジとの
   間、または鎹といずれか一方のフランジとの間に低摩擦
   材、もしくは低弾性体が介在している請求項１、もしく
   は請求項２記載の円筒形既製杭部材の頭部接続構造。