JP2001064960A - 杭継手構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既製杭同士を接合する際に用いる杭継手を用
いて、簡易に、杭の変形能力を向上させ、杭断面力を低
減させる。 【解決手段】 下側に位置する杭構成体２の上端に配置
された第一の継手構成体５と、上側に位置する杭構成体
３の下端に配置された第二の継手構成体６とを、それぞ
れに設けられた当接面５ａ，６ａを介して鉛直方向から
互いに接するように配置し、当接面５ａに貫通孔８を設
け、当接面６ａには、下方に突出するようにピン９を設
けた。そして、貫通孔８の所定の水平方向の径を、ピン
９の先端部９ｂにおける同方向の径に比べて小となるよ
うに形成するとともに、ピン９を、その基端部９ａが貫
通孔８を貫通し、その先端部９ｂが貫通孔８における当
接面５ａと反対側の端部から突出するように配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の杭構成体を
鉛直方向に接合してなる基礎杭に対して適用されて杭構
成体同士を上下に接続するための杭継手構造に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】この種の杭継手構造としては、鋼製のパ
イプ等からなる杭構成体を溶接等により上下に一体的に
剛結するものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、杭
の耐震設計は、地下を含む上部構造の慣性力が杭頭に作
用する仮定のもとで行われている。この設計法では、杭
の断面力は、杭頭剛結の場合、杭頭で最大となり、地中
では杭頭よりも小さな値となる。しかし、近年の大地震
の杭の被害事例や地震観測結果から、必ずしも地中の杭
の断面積は小さくならないことが指摘されてきた。

【０００４】図６および図７は、地盤Ｇ上に立設された
建物１０１を支持する杭１０２において、各深度Ｄで、
どのような最大曲げモーメントＭが発生するかを、地震
応答解析により調べた結果を示したものである。なお、
ここでは、杭１０２の杭頭１０２ａが建物１０１に対し
て剛結合されているとし、さらに、杭１０２は、その下
端１０２ｂが、地盤Ｇ中の支持層Ｇ１にまで到達するよ
うに打設されているとしている。また、図７において
は、地盤Ｇの所定深度までの層が液状化層Ｇ２であると
している。

【０００５】これらの図中に示すように、杭頭１０２ａ
が剛結合されている場合には、杭頭１０２ａにおいて曲
げモーメントＭが最大となっているが、ここで注目すべ
きことは、支持層Ｇ１付近（図６中におけるＡ点）や、
液状化層Ｇ２と非液状化層との境界付近（図７における
Ｂ点）で、大きな断面力が発生する点である。

【０００６】このような現象は、上述のような従来一般
の杭の耐震設計法では考慮できず、従来の設計法に加え
て、地盤の変位を考慮した設計法が新たに規定されよう
としている。このような設計法が規定された場合、地盤
物性が急変する地層境界付近の杭は、従来に比較して大
きな強度のものとしなければならない。

【０００７】このように、今後、大地震時の地中部の杭
の性能保証が求められた場合、杭本数を多くしたり、杭
種の変更や鋼管巻きなど受け身的な対策しか無い現状で
は、基礎の建設コストのアップは避けられない。そこ
で、杭の変形能力を簡易かつ安価な方法により向上さ
せ、杭断面力を有効に低減することのできる技術が求め
られていた。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、既製杭同士を接合する際に用いる杭継手を用い
て、簡易に、杭の変形能力を向上させ、杭断面力を低減
させることを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては以下の手段を採用した。すなわち、
請求項１記載の杭継手構造は、複数の杭構成体を鉛直方
向に接合してなる基礎杭に対して適用されて、前記杭構
成体同士を上下に接続するための杭継手構造であって、
該杭継手構造の設置対象位置の下側に位置する杭構成体
の上端に配置された第一の継手構成体と、上側に位置す
る杭構成体の下端に配置された第二の継手構成体とを備
え、前記第一および第二の継手構成体は、それぞれに設
けられた当接面を介して鉛直方向から互いに接する構成
とされるとともに、これら第一および第二の継手構成体
のうちの一方の当接面に貫通孔が設けられ、同他方の当
接面には、鉛直方向に突出するとともに、その基端部が
前記貫通孔を貫通し、その先端部が前記貫通孔における
前記当接面と反対側の端部から突出するように配置され
たピンが設けられ、前記貫通孔は、その所定の水平方向
の径が、前記ピンの先端部における前記所定の水平方向
の径に比べて小となるように形成されていることを特徴
としている。

【００１０】このような構成とされるため、第一および
第二の継手構成体間に設けられた当接面を介して、上方
からの荷重を、下方に伝達することができる。また、第
一および第二の継手構成体は、剛結されないので、基礎
杭の水平方向および回転方向の変形性能を確保すること
ができる。加えて、ピンの先端部の所定の水平方向の径
が、貫通孔の同方向の径よりも大とされるために、ピン
と貫通孔とにより、第一および第二の継手構成体が、互
いに離間する方向に変位することが抑制される。

【００１１】請求項２記載の杭継手構造は、請求項１記
載の杭継手構造であって、前記第一の継手構成体の当接
面は、上方に向けて凸状に形成された球面とされ、前記
第二の継手構成体の当接面は、前記第一の継手構成体の
当接面と凹凸嵌合する凹状の球面とされていることを特
徴としている。

【００１２】このような構成とされるために、上側の杭
構成体と、下側の杭構成体とが容易に回転方向に相対変
位することができる。

【００１３】請求項３記載の杭継手構造は、請求項１記
載の杭継手構造であって、前記第一および第二の継手構
成体の当接面は、ともに平面とされ、なおかつ、前記第
一の継手構成体の当接面と前記下側の杭構成体の外周面
との交差稜線部が切り欠かれていることを特徴としてい
る。

【００１４】これにより、簡易な構成で、上側の杭構成
体と下側の杭構成体とを回転方向に相対変位させること
ができる。

【００１５】請求項４記載の杭継手構造は、請求項１ま
たは３記載の杭継手構造であって、前記第一および第二
の継手構成体のうちの少なくとも一方は、弾性体を備え
た構成とされ、該弾性体の上面または下面が前記当接面
とされていることを特徴としている。

【００１６】このような構成により、軟らかい弾性体の
変形能力を利用して、上側および下側の杭構成体を容易
に水平方向に相対変位させることができる。

【００１７】請求項５記載の杭継手構造は、請求項１記
載の杭継手構造であって、前記第一および第二の継手構
成体のうち、一方が板状に形成され、他方が管状部材に
より形成され、前記管状部材の下端縁または上端縁が、
前記当接面とされていることを特徴としている。

【００１８】このような構成により、この杭継手構造に
おいては、鋼管等を利用して、容易に優れた回転性能を
実現することができる。

【００１９】

【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。 ［第一の実施の形態］図１に示すものは、本発明の第一
の実施の形態の一例である杭継手構造１の立断面図であ
る。この杭継手構造１は、複数の杭構成体２，３を鉛直
方向に接合してなる基礎杭４に適用されて、杭構成体
２，３同士を上下に接続するためのものである。

【００２０】杭継手構造１は、下側に位置する杭構成体
２の上端に配置された第一の継手構成体５と、上側に位
置する杭構成体３の下端に配置された第二の継手構成体
６とを備えている。これら第一および第二の継手構成体
５，６は、ともに鋳鉄製とされており、当接面５ａおよ
び６ａをもって互いに接する構成となっている。当接面
５ａは、上方に向けて凸状に形成された球面とされ、当
接面６ａは、当接面５ａと凹凸嵌合する凹状の球面とさ
れている。

【００２１】また 当接面５ａには、貫通孔８が形成さ
れている。この貫通孔８の内部には、当接面６ａから下
方に突出するように設けられたピン９の基端部９ａが挿
通されている。また、ピン９は、その先端部９ｂが、貫
通孔８から突出して、貫通孔８の下方に位置するように
配置されている。

【００２２】ピン９は、その基端部９ａの断面が円形に
形成されるとともに、その先端部９ｂの断面が、図２に
示すように楕円形とされている。また、貫通孔８は、楕
円形に形成されている。そして、貫通孔８は、その長径
方向の径寸法が、ピンの基端部９ａの径寸法および先端
部９ｂの長径方向の径寸法のいずれよりも大きく形成さ
れており、短径方向の径寸法が、ピンの基端部９ａの径
寸法および先端部の短径方向の径寸法のいずれよりも大
きく、かつ、ピンの先端部９ｂの長径方向の径寸法より
も小さく形成されている。

【００２３】このような構成の杭継手構造１を形成する
には、工場等において、杭構成体２の端部に第一の継手
構成体５を、杭構成体３の端部に第二の継手構成体６を
溶接しておき、これらを現場に搬入する。そして、ピン
９の先端部９ｂの長径方向と、貫通孔８の長径方向とが
同一となるような向きで、第一および第二の継手構成体
５，６を対向配置し、この状態で、ピン９を貫通孔８の
内部に挿通する。そして、ピン９の先端部９ｂを、貫通
孔８の当接面５ａと反対側の端面から突出させた状態
で、杭構成体２，３のいずれかを、軸周りに９０°回転
させることにより、ピン９が貫通孔８から抜けないよう
にする。

【００２４】さらに、第一および第二の継手構成体５，
６の側壁を互いに仮止め溶接する。この仮止め溶接は、
施工中の基礎杭４の連続性を確保するために、施工に耐
えられる程度の強度とする。そして、このように杭構成
体２，３を一体化させた状態で、基礎杭４を地盤中に打
設する。

【００２５】上述の杭継手構造１においては、当接面５
ａ，６ａを介して、杭構成体３から杭構成体２に対し
て、上方からの荷重を、下方に伝達することができる。
また、この場合、第一および第二の継手構成体５，６
は、剛結されないので、基礎杭４の水平方向および水平
軸周りの回転方向の変形性能を確保することができる。
加えて、ピン９の先端部９ｂの所定の水平方向の径が、
貫通孔８の同方向の径よりも大とされるために、ピン９
と貫通孔８とにより、第一および第二の継手構成体５，
６が、互いに離間する方向に変位することが抑制され
る。したがって、地震等による水平力が基礎杭４に作用
した場合に、杭継手構造１は、基礎杭４が水平方向およ
び水平軸周りの回転方向に変形できるように機能し、こ
れにより、地震時における杭の被害を最小限に抑制する
ことができる。なお、上述の第一および第二の継手構成
体５，６を接合する仮止め溶接は、強度が小さいため、
中程度の規模の地震の外力で切れ、上述のような杭継手
構造１の機能を妨げることはない。

【００２６】また、杭継手構造１においては、第一の継
手構成体５の当接面５ａが、上方に向けて凸状に形成さ
れた球面とされ、第二の継手構成体６の当接面６ａが、
当接面５ａと凹凸嵌合する凹状の球面とされているた
め、第一および第二の継手構成体５，６が容易に回転変
位することが可能であり、良好な可撓性を得ることがで
きる。

【００２７】［第二の実施の形態］次に、本発明の第二
の実施の形態の一例を説明する。なお、この実施の形態
において、上記第一の実施の形態と共通する構成につい
ては、同一符号を付し、その説明を省略する。

【００２８】図３に示す杭継手構造１１においては、上
記第一の実施の形態における第一および第二の継手構成
体５，６に代えて、平板状の第一および第二の継手構成
体１２，１３が用いられている。これにより、第一およ
び第二の継手構成体１２，１３の当接面１２ａ，１３ａ
は、ともに平面とされている。また、当接面１２ａと杭
構成体２の外周面との交差稜線部１４は切り欠かれた構
成となっている。

【００２９】このような構成によっても、基礎杭４に地
震力が作用した場合に、杭構成体２，３が、回転方向に
相対変位することが可能であり、したがって、簡易な構
造により、良好な可撓性を得ることができ、低コストで
基礎杭４の信頼性を向上させることができる。

【００３０】［第三の実施の形態］次に、本発明の第三
の実施の形態の一例を説明する。なお、この実施の形態
においても、上記第一および第二の実施の形態と共通す
る構成については、同一符号を付し、その説明を省略す
る。

【００３１】図４に示す杭継手構造１６は、その基本構
成が、第二の実施の形態の杭継手構造１１と同一とされ
ているが、第一の継手構成体１２’が、杭構成体２の上
端に溶接された鉄板１７と、鉄板１７の上面に固定され
た軟らかい弾性体１８とにより形成されている点、弾性
体１８の上面１８ａが、第二の継手構成体１３の当接面
１３ａに対して当接する点、および、鉄板１７の上面１
７ａと杭構成体２の交差稜線部１４’が切り欠かれてい
る点において、第二の実施の形態と異なっている。

【００３２】このような構造を得るには、杭構成体２，
３に、第一および第二の継手構成体１２’，１３を固定
したものを工場製作しておき、これらを現場において、
結合させる。この場合、まず、第一および第二の継手構
成体１２’，１３を所定の押圧力で互いに突き合わせ、
弾性体１８を収縮させるとともに、この状態でピン９を
貫通孔８に挿通させる。そして、ピン９の先端部９ｂが
貫通孔８から突出したら、杭構成体２，３のいずれかを
軸周りに９０°回転させ、しかる後に、上記押圧力を解
放する。これにより、弾性体１８の反発力によって、ピ
ン９の先端部９ｂと鉄板１７とが密着する。

【００３３】このように、弾性体１８を用いることによ
り、弾性体１８の変形能力を利用して、杭構成体２，３
間の水平方向の相対変位能力をさらに増大させることが
できる。

【００３４】［第四の実施の形態］次に、本発明の第四
の実施の形態の一例を説明する。なお、この実施の形態
においても、上記第一から第三の実施の形態と共通する
構成については、同一符号を付し、その説明を省略す
る。

【００３５】図５に示す杭継手構造２０においては、第
一の継手構成体２１が板状に形成され、また第二の継手
構成体２２が、鋼管（管状部材）により形成されてい
る。そして、第一の継手構成体２１の上面と、第二の継
手構成体２２の下端縁とが、それぞれ当接面２１ａおよ
び２２ａとして上下に互いに接する構成となっている。

【００３６】このような構成の杭継手構造２０は、上記
実施の形態と同様の効果を発揮することができるととも
に、鋼管、鉄板等を利用して、簡易に形成することが可
能であり、低コストで、基礎杭４の安全性の向上を図る
ことが可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る杭
継手構造においては、第一および第二の継手構成体が、
剛結されないので、基礎杭の水平方向および水平軸周り
の回転方向の変形性能を確保することができる。加え
て、ピンの先端部の所定の水平方向の径が、貫通孔の同
方向の径よりも大とされるために、ピンと貫通孔とによ
り、第一および第二の継手構成体が、互いに離間する方
向に変位することが抑制される。したがって、地震等に
よる水平力が基礎杭に作用した場合に、基礎杭が水平方
向および水平軸周りの回転方向の変形できるように機能
することができ、これにより、地震時における杭の被害
を最小限に抑制することができる。

【００３８】請求項２に係る杭継手構造においては、第
一の継手構成体の当接面が、上方に向けて凸状に形成さ
れた球面とされ、第二の継手構成体の当接面が、当接面
と凹凸嵌合する凹状の球面とされているため、第一およ
び第二の継手構成体が容易に回転変位することが可能で
あり、良好な可撓性を得ることができる。

【００３９】請求項３に係る杭継手構造においては、第
一および第二の継手構成体の当接面が、ともに平面とさ
れ、なおかつ、第一の継手構成体の当接面と下側の杭構
成体の外周面との交差稜線部が切り欠かれた構成とされ
ることから、簡易な構成で、上側の杭構成体と下側の杭
構成体とを回転方向に相対変位させることができ、コス
トや製作の手間が嵩むものとならない。

【００４０】請求項４に係る杭継手構造においては、第
一および第二の継手構成体のうちの少なくとも一方は、
弾性体を備えた構成とされ、弾性体の上面または下面が
当接面とされるため、弾性体の変形能力を利用して、上
側および下側の杭構成体を容易に水平方向に相対変位さ
せることができ、基礎杭において良好な可撓性を得るこ
とができる。

【００４１】請求項５に係る杭継手構造においては、第
一および第二の継手構成体のうち、一方が板状に形成さ
れ、他方が管状部材により形成され、管状部材の下端縁
または上端縁が、当接面とされるため、鋼管等を利用し
て、容易に優れた回転性能を実現することができ、低コ
ストで、基礎杭の安全性の向上を図ることが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一の実施の形態を模式的に示す杭
継手構造の立断面図である。

【図２】 図１におけるＩ−Ｉ線矢視断面図である。

【図３】 本発明の第二の実施の形態を模式的に示す杭
継手構造の立断面図である。

【図４】 本発明の第三の実施の形態を模式的に示す杭
継手構造の立断面図である。

【図５】 本発明の第四の実施の形態を模式的に示す杭
継手構造の立断面図である。

【図６】 本発明の従来技術を示す図であって、地盤上
に立設された建物を支持する杭において、各深度で、ど
のような最大曲げモーメントが発生するかを、地震応答
解析により調べた結果を示した図である。

【図７】 同、液状化層を有する地盤上に立設された建
物を支持する杭において、各深度で、どのような最大曲
げモーメントが発生するかを、地震応答解析により調べ
た結果を示した図である。

【符号の説明】

１，１１，１６，２０ 杭継手構造 ２，３ 杭構成体 ４ 基礎杭 ５，１２，１２’，２１ 第一の継手構成体 ５ａ，１２ａ，２１ａ， 当接面 ６，１３，２２ 第二の継手構成体 ６ａ，１３ａ，２２ａ 当接面 ８ 貫通孔 ９ ピン ９ａ 基端部 ９ｂ 先端部 １８ 弾性体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の杭構成体を鉛直方向に接合してな
   る基礎杭に対して適用されて、前記杭構成体同士を上下
   に接続するための杭継手構造であって、 該杭継手構造の設置対象位置の下側に位置する杭構成体
   の上端に配置された第一の継手構成体と、上側に位置す
   る杭構成体の下端に配置された第二の継手構成体とを備
   え、 前記第一および第二の継手構成体は、それぞれに設けら
   れた当接面を介して鉛直方向から互いに接する構成とさ
   れるとともに、これら第一および第二の継手構成体のう
   ちの一方の当接面に貫通孔が設けられ、同他方の当接面
   には、鉛直方向に突出するとともに、その基端部が前記
   貫通孔を貫通し、その先端部が前記貫通孔における前記
   当接面と反対側の端部から突出するように配置されたピ
   ンが設けられ、 前記貫通孔は、その所定の水平方向の径が、前記ピンの
   先端部における前記所定の水平方向の径に比べて小とな
   るように形成されていることを特徴とする杭継手構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の杭継手構造であって、前
   記第一の継手構成体の当接面は、上方に向けて凸状に形
   成された球面とされ、前記第二の継手構成体の当接面
   は、前記第一の継手構成体の当接面と凹凸嵌合する凹状
   の球面とされていることを特徴とする杭継手構造。
3. 【請求項３】 請求項１記載の杭継手構造であって、前
   記第一および第二の継手構成体の当接面は、ともに平面
   とされ、なおかつ、前記第一の継手構成体の当接面と前
   記下側の杭構成体の外周面との交差稜線部が切り欠かれ
   ていることを特徴とする杭継手構造。
4. 【請求項４】 請求項１または３記載の杭継手構造であ
   って、前記第一および第二の継手構成体のうちの少なく
   とも一方は、弾性体を備えた構成とされ、該弾性体の上
   面または下面が前記当接面とされていることを特徴とす
   る杭継手構造。
5. 【請求項５】 請求項１記載の杭継手構造であって、前
   記第一および第二の継手構成体のうち、一方が板状に形
   成され、他方が管状部材により形成され、 前記管状部材の下端縁または上端縁が、前記当接面とさ
   れていることを特徴とする杭継手構造。