JP2000291001A - 部分的に鋼管で被覆された多方向ｘ形配筋補強場所打ちコンクリート杭 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 場所打ちコンクリート杭の靭性を向上して、
優れた耐震性能を持たせると共に、限界状態においても
鉛直荷重の支持耐力を維持させることができる施工性の
良い、部分的に鋼管で被覆された多方向Ｘ形配筋補強場
所打ちコンクリート杭を提供する。 【解決手段】 場所打ちコンクリート杭における杭頭部
のコンクリート１中に、Ｘ形構面の長さＨが、地震時の
水平力に対する杭体応力の検討により算定される杭頭の
せん断力分布における第１反曲点までの長さＬの３／４
以上で第１反曲点までの長さＬ以下に設定された多方向
Ｘ形配筋芯体２を埋設し、その周囲で且つ地震時の水平
力によって発生する曲げモーメントの大きい箇所に、軸
長ｈがＸ形構面の長さＨよりも短い内外面の平滑な薄肉
の鋼管３を埋設して、部分的に鋼管で被覆された多方向
Ｘ形配筋補強場所打ちコンクリート杭を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、場所打ちコンクリ
ート杭の耐震性向上技術に関し、詳しくは、部分的に内
外面の平滑な鋼管で被覆された多方向Ｘ形配筋補強場所
打ちコンクリート杭に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、場所打ちコンクリート杭の設計
では、せん断耐力の不足分をフープ筋の耐力でおぎなっ
ているが、地震時、上部構造から水平力を受けた杭の杭
頭部に生じる大きな曲げモーメントやせん断力に対して
は、専ら杭径を大きくすることによって、これに対処し
ている。

【０００３】従って、掘削土量、コンクリート量、鉄筋
量が多くなり、フーチングも大きくなるといった難点が
あり、しかも、大きな変形により、コンクリートと主筋
の付着力が急減した場合に、せん断耐力の限界がみら
れ、性能の上で靭性が不足していた。

【０００４】このような問題の解決策としては、場所打
ち鋼管コンクリート杭が提案されている。この場所打ち
鋼管コンクリート杭は、場所打ちコンクリート杭の杭頭
部を鋼管コンクリート杭でおきかえたもので、鋼管コン
クリート杭は、杭頭部の無筋コンクリートに、内面にコ
ンクリートとの付着力を確保するためのスパイラル状の
リブが設けられた厚肉鋼管（内面リブ付きスパイラル鋼
管）を巻き付けた構造とされており、下部の場所打ちコ
ンクリート杭とは、当該場所打ちコンクリート杭の主筋
の上端側を厚肉鋼管内のコンクリートに、定着に必要な
長さだけのみ込ませた重ね継手とされている。

【０００５】しかし乍ら、この場所打ち鋼管コンクリー
ト杭においては、下部の鉄筋コンクリートと上部の鋼管
とが応力分担の上で不連続であること、ＲＣ造の上部構
造への鋼管の定着が困難であること、限界状態では鋼管
の局部座屈により鉛直荷重の支持耐力を失う等の問題が
あり、さらに、内面にリブの付いた長尺の厚肉鋼管をコ
ンクリートに圧入することは、非常に困難であるところ
から、実際には、鋼管と下部の鉄筋籠を施工した後、コ
ンクリート打設をしているため、地盤の孔壁と鋼管の間
に空隙を残したままとなる等、施工上および性能上、問
題が多い。

【０００６】ところで、近年、Ｘ形配筋を多方向に組み
合わせた立体架構が開発され、多方向Ｘ形配筋芯体を内
蔵した鉄筋コンクリート部材においては、コンクリート
と主筋との付着力が急減した後も、フープ筋と協力して
大きなせん断耐力を発揮することが実証されており、場
所打ちコンクリート杭にも応用されつつある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の点に
留意してなされたものであって、地震時の水平荷重によ
り大きなせん断力が発生する場所打ちコンクリート杭の
杭頭部に、多方向Ｘ形配筋芯体を内蔵した配筋を行うこ
とにより、靭性を向上して、優れた耐震性能を持たせる
と共に、発生する曲げモーメントの大きい箇所に、内外
面の平滑な鋼管を用いて、上記配筋のコンクリート部材
を拘束することにより、限界状態においても鉛直荷重の
支持耐力を維持させることができ、しかも、コンクリー
トに対する鋼管の圧入が容易で、施工性の良い、部分的
に鋼管で被覆された多方向Ｘ形配筋補強場所打ちコンク
リート杭を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では、場所打ちコンクリート杭における杭
頭部のコンクリート中に、Ｘ形構面の長さが、地震時の
水平力に対する杭体応力の検討により算定される杭頭の
せん断力分布における第１反曲点までの長さの３／４以
上で第１反曲点までの長さ以下に設定された多方向Ｘ形
配筋芯体を埋設し、その周囲で且つ地震時の水平力によ
って発生する曲げモーメントの大きい箇所に、軸長がＸ
形構面の長さよりも短い内外面の平滑な鋼管を埋設し
て、部分的に鋼管で被覆された多方向Ｘ形配筋補強場所
打ちコンクリート杭を構成している。尚、限界状態で
は、鋼管には、軸圧縮荷重が働かないように、コンクリ
ートとの付着力が小さい内外面の平滑な鋼管を使用する
ことが望ましい。

【０００９】上記の構成によれば、地震時の水平荷重に
より大きなせん断力が発生する場所打ちコンクリート杭
の杭頭部に、主筋とフープ筋に加えて、多方向Ｘ形配筋
芯体が埋設されているので、杭頭部の鉄筋コンクリート
部分は、コンクリートと主筋との付着力が急減した後
も、大きなせん断耐力を発揮することになり、靭性が向
上して、優れた耐震性能を持たせることができ、しか
も、発生する曲げモーメントの大きい箇所には、限界状
態においても軸圧縮荷重によって局部座屈しないよう
に、内外面が平滑でコンクリートとの付着力が小さい鋼
管を埋設して、上記配筋の鉄筋コンクリート部分を拘束
するため、限界状態においても鉛直荷重の支持耐力を維
持させることができる。

【００１０】しかも、上記の構成によれば、必要な箇所
（発生する曲げモーメントの大きい箇所）に、部分的に
（軸長がＸ形構面の長さよりも短い）鋼管を埋設するた
め、厚肉鋼管（内面リブ付きスパイラル鋼管）を用いた
従来の場所打ち鋼管コンクリート杭に比べ、鋼管の長さ
を１／２程度まで短縮できることと、鋼管の内外面が平
滑であることとの相乗的効果として、まだ固まらないコ
ンクリートに対する鋼管の圧入が容易になり、施工性が
良い。また、ＲＣ造上部構造への定着にあたっても、通
常の場所打ちコンクリート杭と同様に、平行主筋が杭先
端から杭頭まで連続しているため、杭コンクリートの天
端から突出した平行主筋をフーチングにのみ込ませ、鋼
管の定着は、下端部を鋼管に固着した補助筋の上端側を
フーチングにのみ込ませる等、一般的な場所打ちコンク
リート杭の場合と同じ手法により、容易に定着すること
ができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、部分的に鋼管で被覆され
た多方向Ｘ形配筋補強場所打ちコンクリート杭の一例を
示す。このＸ形配筋補強場所打ちコンクリート杭は、場
所打ちコンクリート杭における杭頭部のコンクリート１
中に、必要な長さ（Ｘ形構面の長さＨ）に設定された多
方向Ｘ形配筋芯体２を埋設すると共に、その周囲に、軸
長ｈがＸ形構面の長さＨよりも短い内外面の平滑な薄肉
（例えば、厚さが６〜９ｍｍ）の鋼管３を埋設して構成
したものである。４は、平行配筋された主筋５とその周
囲に巻付け固着したフープ筋６とで構成される鉄筋籠、
７はフーチング底を示す。Ｘ形構面の上端は、フーチン
グ底７と一致している。鋼管３の上端は、Ｘ形構面の上
端よりも若干上方へ突出させてあるが、Ｘ形構面の上端
と一致させてもよい。３ａは、下端部を鋼管３の上端近
傍部内面に予め溶接した補助筋であり、フーチング底７
まで掘削した後、図示のように、外側に折り曲げられ、
フーチングに定着される。

【００１２】この例では、多方向Ｘ形配筋芯体２のＸ形
構面（Ｘ形配筋）の長さＨが、図２に示すように、地震
時の水平力に対する杭体応力の検討により算定される杭
頭のせん断力Ａ分布における第１反曲点Ｐまでの長さＬ
に設定されているが、多方向Ｘ形配筋芯体２が杭先端側
において、主筋５に圧接、重ね継手等により緊結されて
いる場合や、緊結されてはいないが、十分な定着長さを
もった重ね継手とされている場合、多方向Ｘ形配筋芯体
２の端部以深では、平行主筋５が十分応力負担に耐え得
ると考えられるので、多方向Ｘ形配筋芯体２のＸ形構面
の長さＨは、地震時の水平力に対する杭体応力の検討に
より算定される杭頭のせん断力Ａ分布における第１反曲
点Ｐまでの長さＬの３／４以上に縮小することができ
る。換言すれば、多方向Ｘ形配筋芯体２のＸ形構面の長
さＨは、地震時の水平力に対する杭体応力の検討により
算定される杭頭のせん断力分布における第１反曲点Ｐま
での長さの３／４以上で第１反曲点Ｐまでの長さ以下
（３／４Ｌ≦Ｈ≦Ｌ）に設定されるのである。

【００１３】鋼管３は、図２に示すように、地震時の水
平力によって発生する曲げモーメントＢの大きい箇所に
のみ、部分的に埋設されるもので、その軸長ｈは、多方
向Ｘ形配筋芯体２におけるＸ形構面の長さＨの約半分に
設定されている。図２中のＣは、水平変位（地盤反力）
を示す。

【００１４】多方向Ｘ形配筋芯体２は、コンクリート部
材断面内において、軸対称に並列に配置された２組のＸ
形配筋を、同芯上で４５度ずつ回転させた４方向に組み
合わせてできる立体配筋であり、図３に示すように、同
一平面内において所定形状に曲げ加工された、軸芯とな
す角度θ１の８本の内側鉄筋ａと、傾きを逆にして軸芯
となす角度θ２の８本の外側鉄筋ｂとを要素鉄筋として
いる。

【００１５】そして、例えば、図３に示すように、内側
鉄筋ａの両端側をリングフープ８やリングプレート９に
固定し、且つ、斜め筋部分を中央リングフープ１０に固
定し、全体を４５度ずつ回転させて同様な固定作業を行
い、８本全部の内側鉄筋ａの固定が完了したら、中間リ
ングフープ１１を内側鉄筋ａ群に外接させて固定し、し
かる後、各々の内側鉄筋ａとＸ形に交差するように、外
側鉄筋ｂを、１本ずつ供給して、外側鉄筋ｂの両端側を
リングフープ８やリングプレート９に固定し、且つ、斜
め筋部分を中間リングフープ１１に固定し、全体を４５
度ずつ回転させて同様な固定作業を行い、８本全部の外
側鉄筋ｂを固定するといった方法により製造される。

【００１６】尚、図１に示した例では、多方向Ｘ形配筋
芯体２に平行主筋５を取り付け、フープ筋６を巻き付け
て、鉄筋籠４と多方向Ｘ形配筋芯体２とを一重配筋とし
てある。

【００１７】上記の構成によれば、地震時の水平荷重に
より大きなせん断力が発生する場所打ちコンクリート杭
の杭頭部に、主筋５とフープ筋６に加えて、多方向Ｘ形
配筋芯体２が埋設されているので、杭頭部の鉄筋コンク
リート部分は、コンクリート１と主筋５との付着力が急
減した後も、大きなせん断耐力を発揮することになり、
靭性が向上して、優れた耐震性能を持たせることができ
る。

【００１８】しかも、発生する曲げモーメントの大きい
箇所には、限界状態においても軸圧縮荷重によって局部
座屈しないように、内外面が平滑でコンクリートとの付
着力が小さい鋼管３を埋設して、上記配筋の鉄筋コンク
リート部分を拘束するため、限界状態においても鉛直荷
重の支持耐力を維持させることができる。

【００１９】また、上記の構成によれば、必要な箇所
（発生する曲げモーメントの大きい箇所）に、部分的に
（軸長ｈがＸ形構面の長さＨよりも短い）鋼管３を埋設
するため、厚肉鋼管（内面リブ付きスパイラル鋼管）を
用いた従来の場所打ち鋼管コンクリート杭に比べ、鋼管
３の長さを１／２程度まで短縮できることと、鋼管３の
内外面が平滑であることとの相乗的効果として、まだ固
まらないコンクリート１に対する鋼管３の圧入が容易に
なり、施工性が良い。

【００２０】ＲＣ造上部構造への定着にあたっても、通
常の場所打ちコンクリート杭と同様に、平行主筋５が杭
先端から杭頭まで連続しているため、コンクリート１の
天端から突出した平行主筋５をフーチングにのみ込ませ
る一方、鋼管３の上端側に固着した補助筋３ａをフーチ
ングにのみ込ませる等、一般的な場所打ちコンクリート
杭の場合と同じ手法により、容易に定着することができ
る。

【００２１】次に、図１で示したＸ形配筋補強場所打ち
コンクリート杭の施工方法の一例を説明すると、先ず、
図４の（イ），（ロ）に示すように、杭心をセットし、
軸部掘削を行い、図４の（ハ）に示すように、ケーシン
グ１２を建て込む。

【００２２】しかる後、図４の（ニ）に示すように、安
定液１３を注入して、孔壁の崩壊を防ぎつつ掘削を続
け、軸部掘削が完了したら、図４の（ホ）に示すよう
に、拡底部掘削を行い、一次孔底処理を行った後、図４
の（ヘ）に示すように、多方向Ｘ形配筋芯体２が一体化
された鉄筋籠４を建て込む。

【００２３】次に、図５の（イ），（ロ）に示すよう
に、トレミー管１４を挿入し、一次孔底処理を行った
後、図５の（ハ）に示すように、孔底から順次、上方へ
とコンクリート１を打設しつつ安定液１３を排除し、図
５の（ニ）に示すように、所定レベルまでコンクリート
１を打設する。

【００２４】そして、コンクリート１がまだ固まらない
あいだに、図６（イ），（ロ），（ハ）に示すように、
杭頭部のコンクリート１に鋼管３を圧入する。尚、フー
チング底７が地表ＧＬより深い場合、図示のように、鋼
管３の上端に同径のヤットコ１５を取り付けて、鋼管３
の圧入を行い、鋼管３の圧入後、ヤットコ１５を分離し
て回収することになる。

【００２５】しかる後、図６（ニ）に示すように、ケー
シング１２を引き抜くと共に、杭頭上部を土砂１６で埋
め戻し、コンクリート１が硬化したら、図６（ホ）に示
すように、フーチング底７まで地盤を掘削し、図１で示
したような部分的に鋼管で被覆されたＸ形配筋補強場所
打ちコンクリート杭を構成するのである。

【００２６】図７は、別の実施の形態を示す。この実施
形態は、鉄筋籠４の内側に、それよりも小径の多方向Ｘ
形配筋芯体２を配置して、二重配筋とした点に特徴があ
る。この場合、多方向Ｘ形配筋芯体２にも、リングフー
プ８やリングプレート９にわたって平行主筋５ａが固着
され、平行主筋５ａ群の周囲にフープ筋６ａを巻き付け
てある。その他の構成、作用は、先の実施の形態と同じ
であるため、説明を省略する。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、上記の構成よりなり、場所打
ちコンクリート杭の杭頭部のコンクリートに、必要な長
さの多方向Ｘ形配筋芯体を内蔵させることにより、体靭
性を向上して、優れた耐震性能を持たせることができ、
発生する曲げモーメントの大きい箇所には、内外面の平
滑な短い鋼管を部分的に埋設することにより、限界状態
においても鉛直荷重の支持耐力を維持させることがで
き、しかも、コンクリートに対する鋼管の圧入が容易
で、施工性が良く、一般的な場所打ちコンクリート杭の
場合と同じ手法により、ＲＣ造の上部構造に容易に定着
することができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】部分的に鋼管で被覆されたＸ形配筋補強場所打
ちコンクリート杭の縦断面図である。

【図２】多方向Ｘ形配筋芯体および鋼管の長さを説明す
る図である。

【図３】多方向Ｘ形配筋芯体を説明する図である。

【図４】施工方法の説明図である。

【図５】図５に続く施工方法の説明図である。

【図６】図６に続く施工方法の説明図である。

【図７】部分的に鋼管で被覆されたＸ形配筋補強場所打
ちコンクリート杭の他の例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１…コンクリート、２…多方向Ｘ形配筋芯体、３…鋼
管、Ｈ…Ｘ形構面の長さ、ｈ…鋼管の軸長。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 博行 大阪市西成区千本南２丁目２番８号 新大 阪工業株式会社内 (72)発明者 南 宏一 京都府八幡市八幡園内23−25 Ｆターム(参考） 2D041 AA01 BA04 BA17 BA31 CA03 CB05 DA03 EA02 EA04 EB02 EB10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 場所打ちコンクリート杭における杭頭部
   のコンクリート中に、Ｘ形構面の長さが、地震時の水平
   力に対する杭体応力の検討により算定される杭頭のせん
   断力分布における第１反曲点までの長さの３／４以上で
   第１反曲点までの長さ以下に設定された多方向Ｘ形配筋
   芯体を埋設し、その周囲で且つ地震時の水平力によって
   発生する曲げモーメントの大きい箇所に、軸長がＸ形構
   面の長さよりも短い内外面の平滑な鋼管を埋設したこと
   を特徴とする部分的に鋼管で被覆された多方向Ｘ形配筋
   補強場所打ちコンクリート杭。
2. 【請求項２】 前記鋼管が薄肉鋼管であることを特徴と
   する請求項１に記載の部分的に鋼管で被覆された多方向
   Ｘ形配筋補強場所打ちコンクリート杭。