JP2001295292A - 杭とフーチングとの接合構造およびその構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短期間かつ低コストで応力伝達装置を高精度
に設置することのできる杭とフーチングとの接合構造お
よびその構築方法を提供する。 【解決手段】 杭１１を構成する鉄筋かご１７の内方
に、鉄筋かご１７に比較して径が小さく、下端２０ａの
閉塞された鋼管２０を、鉛直方向をその軸方向として、
杭コンクリートＣ１内に埋設された状態で配置し、鋼管
２０内に鋼管内コンクリートＣ２を打設するとともに、
鋼管内コンクリートＣ２内にアンカーボルト２４を埋設
した。この際、アンカーボルト２４を、その上端部２４
ａが、杭頭１１ａより上方に突出状態となるように配置
し、このアンカーボルト２４の上端部２４ａに対して応
力伝達装置１９の下部を締結した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、杭頭上に応力伝達
装置を介して建物のフーチングを接合するための杭とフ
ーチングとの接合構造、およびその構築方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来は、上部構造物の荷重を基礎杭に確
実に伝えることを基本として、例えば、図３に示すよう
な杭とフーチングとの接合構造が採用されていた。図３
に示す接合構造１は、杭２の杭頭部２ａとフーチング３
とを、杭体４内に設けたＰＣ鋼材５や、杭頭部２ａに設
けた補強鉄筋６、あるいは、杭頭部２ａにおける杭体４
の内方に設けた中詰め補強鉄筋７により緊結したもので
あり、これにより接合構造１をＰＣ鋼材量や補強鉄筋量
に応じて剛結合もしくはヒンジ結合とみなすことが可能
となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、建物
の耐震性能がますます重視されるようになっており、大
規模な地震時においても、合理的に対応ができるような
杭頭処理が求められている。そのための方策の一つとし
て、フーチングと杭との間に伝達応力低減装置を設ける
ことが提案されている。

【０００４】しかしながら、このような伝達応力低減装
置を設けるには、杭頭を形成した後、杭頭に打設したコ
ンクリートが硬化するのを待って、杭頭に加工を施し、
その後、伝達応力低減装置を設けるといった工程が必要
となる。この際、伝達応力低減装置を精度よく設けよう
とすれば、杭頭に対する加工を高精度に行わなければな
らず、これにより、期間やコストの面で問題が生じるこ
ととなっていた。

【０００５】このような事情に鑑みて、本発明において
は、短期間かつ低コストで応力伝達装置を高精度に設置
することのできる杭とフーチングとの接合構造およびそ
の構築方法を提供することを課題とする。

【０００６】

【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記載の発明は、地盤に設けた杭の杭頭上に応力
伝達装置を設置するとともに、該応力伝達装置上に建物
のフーチングが支持させ、前記杭を、場所打ちコンクリ
ート杭とし、前記杭を構成する鉄筋かごの内方に、該鉄
筋かごに比較して径が小さく、下端が閉塞された鋼管
を、鉛直方向をその軸方向として、前記杭を構成するコ
ンクリート内に埋設した状態で配置し、前記鋼管内にコ
ンクリートを打設するとともに、該鋼管内のコンクリー
ト内にアンカーボルトを埋設し、これらアンカーボルト
を、その上端部が、前記杭頭より上方に突出状態となる
ように配置し、該アンカーボルトの上端部に対して前記
応力伝達装置の下部を締結したことを特徴としている。

【０００７】このような構成により、アンカーボルトの
設置を杭頭構築と別個に鋼管内において行うことができ
る。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の杭
とフーチングとの接合構造であって、前記鋼管の下端
を、下蓋部によって閉塞し、該下蓋部を、前記鋼管に対
して設置した場合に、その下面の中央部が下方に向けて
突出するように形成したことを特徴としている。

【０００９】このような構成により、硬化前の杭コンク
リート内に、鋼管をその下端から埋入させて、鋼管を容
易に設置することができる。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の杭とフーチングとの接合構造であって、前記フー
チングに、フーチング定着用アンカー鉄筋を埋設し、該
フーチング定着用アンカー鉄筋の下端部に前記応力伝達
装置の上部を締結したことを特徴としている。

【００１１】これにより応力伝達装置をフーチングに強
固に固定することができる。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１から３の
いずれかに記載の杭とフーチングとの接合構造であっ
て、前記応力伝達装置は、前記杭頭側に固定される下部
デバイスと、前記フーチング側に固定される上部デバイ
スとを備え、前記下部デバイスおよび前記上部デバイス
は、球面状に形成された当接面を介して上下に互いに接
することを特徴としている。

【００１３】このような構成により、上部デバイスと下
部デバイスとが、当接面を境界にして相対変位すること
が可能となり、杭頭とフーチングとの間に作用する曲げ
応力の伝達を低減することができる。

【００１４】請求項５記載の発明は、杭頭上に応力伝達
装置を介して建物のフーチングを接合するための構造を
構築する方法であって、地盤に前記杭を設置するための
掘削孔を形成し、該掘削孔内に、鉄筋かごを配置し、前
記掘削孔内にコンクリートを打設し、前記鉄筋かごの内
方に、該鉄筋かごに比較して小径に形成されるとともに
下端の閉塞された筒状の鋼管を、鉛直方向がその軸方向
となるように、かつ、前記コンクリート内に埋設された
状態で配置し、該鋼管内に、アンカーボルトを、その上
端部が前記杭頭より上方に突出状態となるように配置す
るとともに、該鋼管内にコンクリートを打設し、しかる
後に、前記アンカーボルトの上端部に前記応力伝達装置
の下部を締結するとともに、該応力伝達装置の上部を前
記フーチングに対して固定することを特徴としている。

【００１５】このような構成により、アンカーボルトの
設置を杭頭構築と別個に鋼管内において行うことができ
る。

【００１６】請求項６記載の発明は、請求項５記載の杭
とフーチングとの接合構造の構築方法であって、前記鋼
管を前記鉄筋かごの内方に配置する際には、該鋼管内を
充填物により充填しておき、前記鋼管内にアンカーボル
トを設置するに先立ち、前記充填物を前記鋼管内から除
去することを特徴としている。

【００１７】このような構成により、掘削孔内に打設さ
れた硬化前のコンクリート内に鋼管を配置する際に、鋼
管内にコンクリートが侵入することを防止することがで
きる。また、充填材を鋼管内に充填することで、コンク
リート内に鋼管を配置した際に鋼管が受ける浮力を低減
することができる。

【００１８】

【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、本発明の一実施の形態
である杭１１とフーチング１２との接合構造１３を示す
立断面図である。ここで、杭１１は場所打ちコンクリー
ト杭とされており、地盤Ｇに掘削された掘削孔１４の内
部に杭主筋１５およびフープ筋１６からなる円筒状の鉄
筋かご１７を配置し、さらに、掘削孔１４内部に杭コン
クリートＣ１を打設した構成となっている。また、接合
構造１３は、杭１１の杭頭１１ａ上に応力伝達装置１９
を介して建物のフーチング１２を接合する構成となって
いる。

【００１９】この接合構造１３においては、杭１１を構
成する鉄筋かご１７の内方に、鉄筋かご１７に比較して
その径の小さい鋼管２０が埋設された構成となってい
る。鋼管２０は、鉛直方向がその軸方向となるように配
置されており、また、その下端２０ａには下蓋部２１が
設けられ、この下蓋部２１により下端２０ａが閉塞され
た構成となっている。なお、この下蓋部２１は、鋼管２
０に取り付けられたときに、その下面２２の中央部２２
ａが下方に向けて突出するようなコーン状に形成されて
いる。

【００２０】また、鋼管２０内には、鋼管内コンクリー
トＣ２が打設されている。この鋼管内コンクリートＣ２
には、アンカーボルト２４およびフープ筋２５からなる
鉄筋かご２６が埋設されており、アンカーボルト２４
は、その上端部２４ａが杭頭１１ａより上方に突出状態
となるように配置されている。

【００２１】鋼管２０は、図２に示すように、その外面
２７の下部２７ａに沿って、鉛直配置されたヒゲ鉄筋２
８の上端部２８ａが溶接された構成となっている。これ
らヒゲ鉄筋２８は、鋼管２０の周方向に所定間隔をおい
て複数配列されている。

【００２２】一方、応力伝達装置１９は、図１に示すよ
うに、杭頭１１ａ側に固定された下部デバイス３０とフ
ーチング１２側に固定された上部デバイス３１とを備え
た構成となっている。下部デバイス３０および上部デバ
イス３１は、球面状に形成された当接面３２を介して上
下方向に互いに接する構成とされるとともに、高力六角
ボルト３３により互いに締結された構成となっている。
また、上部デバイス３１および下部デバイス３０におい
て高力六角ボルト３３が挿通される貫通孔３４，３５
は、その内径が高力六角ボルト３３の外径よりも大とな
るように形成されており、これにより高力六角ボルト３
３が、上部デバイス３１および下部デバイス３０に対し
て相対変位することが可能となっている。

【００２３】また、図１に示すように、上部デバイス３
１および下部デバイス３０には、それぞれボルト孔３７
および３８が設けられており、アンカーボルト２４の上
端２４ａは、ボルト孔３８に挿通された状態で下部デバ
イス３０にナット３９により締結されている。また、上
部デバイス３１のボルト孔３７には、フーチング１２に
埋設されたフーチング用定着アンカー鉄筋４１の下端部
４１ａが挿通されている。このフーチング用定着アンカ
ー鉄筋４１の下端部４１ａは、ねじ切り加工が施され、
なおかつ、ナット４２が螺着されることにより、上部デ
バイス３１に固定された構成となっている。

【００２４】次に、この接合構造１３の構築方法につい
て説明する。これには、まず、地盤Ｇに杭１１を形成す
るための掘削孔１４を形成するとともに、掘削孔１４内
に鉄筋かご１７を配置する。また、その一方で、図２に
示したような、鋼管２０、下蓋部２１、およびヒゲ鉄筋
２８が一体化されたものを、工場等において製作してお
く。

【００２５】このように加工された鋼管２０を現地に搬
送し、現地において、鋼管２０の内部に砂（充填材）を
充填する。そして、この鋼管２０の上端２０ｂ（図２参
照）に図示しない上蓋を配置固定し、鋼管２０を上方よ
り閉塞して、これにより、鋼管２０内を目張りする。

【００２６】次に、トレミー管を用いて掘削孔１４内部
に杭コンクリートＣ１を打設する。そして、杭コンクリ
ートＣ１を打設した後、杭コンクリートＣ１が未だ固ま
らないうちに、鋼管２０を鉄筋かご１７内の所定位置に
建て込み、その位置を保持しながら、杭コンクリートＣ
１の硬化を待つ。

【００２７】その後、掘削孔１４上に余盛されたコンク
リートを処理した上で、鋼管２０の上蓋を撤去し、さら
に、鋼管２０内の砂を撤去する。そして、鋼管２０内に
アンカーボルト２４およびフープ筋２５からなる鉄筋か
ご２６を、アンカーボルト２４の上端部２４ａが杭頭１
１ａより上方に突出状態となるように配置する。さら
に、この状態で、鋼管２０内に鋼管内コンクリートＣ１
を打設する。なお、鉄筋かご２６を形成するにあたって
は、アンカーボルト２４の上端部２４ａが、すべて、応
力低減装置１９の下部デバイス３０のボルト孔３８に挿
通することができるようになっているかをあらかじめ確
認しておく。

【００２８】さらに、杭頭１１ａ上に、応力伝達装置１
９を設置する。この場合、アンカーボルト２４の上端部
２４ａを、応力伝達装置１９が適切に設置できるように
適当な長さに切断するとともに、アンカーボルト２４の
上端部２４ａを応力伝達装置１９の下部デバイス３０の
ボルト孔３８に挿通する。

【００２９】さらに、下部デバイス３０と杭頭１１ａと
の間に、無収縮モルタルＭ（図１参照）を充填し、これ
により応力伝達装置１９の水平度等を調整するととも
に、この無収縮モルタルＭが硬化した後に、アンカーボ
ルト２４を下部デバイス３０に対して締結する。一方、
上部デバイス３１に設けられたボルト孔３７に、フーチ
ング定着用アンカー鉄筋４１のねじ切り加工した下端部
４１ａを挿通し、上部デバイス３１とフーチング用定着
アンカー鉄筋４１の下端部４１ａとを締結するととも
に、フーチング１２の設置対象位置にコンクリートＣを
打設してフーチング１２を形成し、これにより、図１，
２に示したような構造を得る。

【００３０】上述の接合構造１３およびその構築方法に
おいては、杭１１の鉄筋かご１７の内方に下端２０ａが
閉塞された鋼管２０を配置するとともに、この鋼管２０
内にアンカーボルト２４を埋設し、この埋設されたアン
カーボルト２４の上端部２４ａに対して、応力伝達装置
１９の下部を締結するようにしたため、アンカーボルト
２４の設置を杭頭１１ａの構築と別個に鋼管２０内にお
いて行うことができる。これにより、杭頭１１ａの構築
精度によらず、アンカーボルト２４を正確な位置に設置
することができ、応力伝達装置１９の設置精度を向上さ
せることができ、接合構造１３の最終精度を容易に確保
することができる。また、接合構造１３においては、上
述のような構造を採用したため、応力伝達装置１９から
伝達される軸力を鋼管２０内に後打ちされる鋼管内コン
クリートＣ２を介して杭１１に対して伝達することがで
きる。これにより、軸力を伝達すべきコンクリート（鋼
管内コンクリートＣ２）の品質を確保すれば、軸力伝達
能力を確保することができることとなり、従来と異な
り、杭頭１１ａの打設コンクリート（杭コンクリートＣ
１）に対して、余盛高さを大きくとるなどの品質に対す
る配慮を行わなくても、軸力伝達能力を確保することが
でき、施工性に優れている。

【００３１】また、上述の接合構造においては、鋼管２
０の下端２０ａが、下面２２の中央部２２ａが下方に向
けて突出するように形成された下蓋部２１によって閉塞
された構成となっているので、硬化前の杭コンクリート
Ｃ１に対して、鋼管２０をその下端２０ａ側から容易に
埋入させ、これにより、鋼管２０を容易に設置すること
ができ、施工性がよい。

【００３２】また、上述の接合構造１３においては、フ
ーチング１２に埋設したフーチング用定着アンカー鉄筋
４１の下端部４１ａに、応力伝達装置１９の上部デバイ
ス３１を締結するようにしたため、応力伝達装置１９を
フーチング１２に強固に固定することができ、これによ
り、接合構造１３の曲げ応力に対する耐性を確保して、
その信頼性を向上させることができる。

【００３３】さらに、上述の接合構造１３においては、
応力伝達装置１９が、上部デバイス３１および下部デバ
イス３０を、球面状に形成された当接面３２を介して上
下に当接させた構成となっているために、上部デバイス
３１と下部デバイス３０とが、当接面３１を境界にして
回転変位することが可能となり、杭頭１１ａとフーチン
グ１２との間の曲げ応力の伝達を著しく低減することが
でき、耐震性能の高い建物を実現することができる。

【００３４】また、上述の接合構造の構築方法において
は、鋼管２０を鉄筋かご１７の内方に配置する際に、鋼
管２０内に砂を充填しておき、鋼管２０内にアンカーボ
ルトを設置するに先立ち、充填された砂を鋼管２０内か
ら除去するようにしたため、鋼管２０を杭コンクリート
Ｃ１内に建て込む際に、鋼管２０内に杭コンクリートＣ
１が侵入することを確実に防止することができ、これに
より、良好な施工が可能となる。また、このように砂を
充填することにより、鋼管２０が杭コンクリートＣ１か
ら受ける浮力を低減することができ、容易に鋼管２０の
設置を行うことができる。

【００３５】なお、上記実施の形態において、本発明の
趣旨を逸脱しない範囲内で、他の構成を採用するように
してもよい。例えば、鋼管２０内に砂を充填する際に、
砂に加えて水を注入し、砂粒子間の間隙を飽和させてエ
アを抜くようにしてもよい。また、鋼管２０内にアンカ
ーボルト２４を設置する際には、鋼管２０内に鋼管内コ
ンクリートＣ２を充填した後にアンカーボルト２４を鋼
管２０内に挿入するようにしてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１および５
に係る発明においては、杭の鉄筋かごの内方に下端が閉
塞された鋼管を配置するとともに、この鋼管内にアンカ
ーボルトを埋設し、この埋設されたアンカーボルトの上
端部に対して、応力伝達装置の下部を締結するようにし
たため、アンカーボルトの設置を杭頭の構築と別個に鋼
管内において行うことができる。これにより、杭頭の構
築精度によらず、アンカーボルトを正確な位置に設置す
ることができ、応力伝達装置の設置精度を向上させるこ
とができ、これによって、接合構造の最終精度を容易に
確保することができる。また、応力伝達装置から伝達さ
れる軸力を鋼管内に後打ちされるコンクリートを介して
杭に対して伝達することができるので、軸力を伝達すべ
き鋼管内のコンクリートの品質を確保すれば、軸力伝達
能力を確保することができることとなり、従来と異な
り、杭頭の打設コンクリートに対して、余盛高さを大き
くとるなどの品質に対する配慮を行わなくても、軸力伝
達能力を確保することができ、施工性に優れている。

【００３７】請求項２に係る発明においては、鋼管の下
端が、下面の中央部が下方に向けて突出するように形成
された下蓋部によって閉塞された構成となっているの
で、硬化前の杭コンクリートに対して、鋼管をその下端
側から容易に埋入させ、これにより、鋼管を容易に設置
することができ、施工性がよい。

【００３８】請求項３に係る発明においては、フーチン
グに埋設したフーチング用定着アンカー鉄筋の下端部
に、応力伝達装置の上部デバイスを締結するようにした
ため、応力伝達装置をフーチングに強固に固定すること
ができ、これにより、接合構造の曲げ応力に対する耐性
を確保して、その信頼性を向上させることができる。

【００３９】請求項４に係る発明においては、応力伝達
装置が、上部デバイスおよび下部デバイスを、球面状に
形成された当接面を介して上下に当接させた構成となっ
ているために、上部デバイスと下部デバイスとが、当接
面を境界にして回転変位することが可能となり、杭頭と
フーチングとの間の曲げ応力の伝達を著しく低減するこ
とができ、耐震性能の高い建物を実現することができ
る。

【００４０】請求項６に係る発明においては、鋼管を鉄
筋かごの内方に配置する際に、鋼管内に充填材を充填し
ておき、鋼管内にアンカーボルトを設置するに先立ち、
充填された充填材を鋼管内から除去するようにしたた
め、鋼管をコンクリート内に建て込む際に、鋼管内にコ
ンクリートが侵入することを確実に防止することがで
き、これにより、良好な施工が可能となる。また、この
ように充填材を充填することにより、鋼管が杭コンクリ
ートから受ける浮力を低減することができ、容易に鋼管
の設置を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１ 】 本発明の一実施の形態を模式的に示す杭と
フーチングとの接合構造の立断面図である。

【図２ 】 図１に示した鋼管を拡大して示す斜視図で
ある。

【図３ 】 従来の杭とフーチングとの接合構造の立断
面図である。

【符号の説明】

１１ 杭 １１ａ 杭頭 １２ フーチング １３ 接合構造 １４ 掘削孔 １７ 鉄筋かご １９ 応力伝達装置 ２０ 鋼管 ２０ａ 下端 ２１ 下蓋部 ２２ 下面 ２２ａ 中央部 ２４ アンカーボルト ２４ａ 上端部 ３０ 下部デバイス ３１ 上部デバイス ３２ 当接面 ４１ フーチング用定着アンカー鉄筋 ４１ａ 下端部

フロントページの続き (72)発明者 大槻 明 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 真野 英之 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 Ｆターム(参考） 2D041 AA01 BA19 BA37 DA03 2D046 CA03 DA11

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤に設けた杭の杭頭上に応力伝達装置
   を設置するとともに、該応力伝達装置上に建物のフーチ
   ングが支持させ、前記杭を、場所打ちコンクリート杭と
   し、前記杭を構成する鉄筋かごの内方に、該鉄筋かごに
   比較して径が小さく、下端が閉塞された鋼管を、鉛直方
   向をその軸方向として、前記杭を構成するコンクリート
   内に埋設した状態で配置し、 前記鋼管内にコンクリートを打設するとともに、該鋼管
   内のコンクリート内にアンカーボルトを埋設し、これら
   アンカーボルトを、その上端部が、前記杭頭より上方に
   突出状態となるように配置し、該アンカーボルトの上端
   部に対して前記応力伝達装置の下部を締結したことを特
   徴とする杭とフーチングとの接合構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載の杭とフーチングとの接合
   構造であって、前記鋼管の下端を、下蓋部によって閉塞
   し、該下蓋部を、前記鋼管に対して設置した場合に、そ
   の下面の中央部が下方に向けて突出するように形成した
   ことを特徴とする杭とフーチングとの接合構造。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の杭とフーチング
   との接合構造であって、前記フーチングに、フーチング
   定着用アンカー鉄筋を埋設し、該フーチング定着用アン
   カー鉄筋の下端部に前記応力伝達装置の上部を締結した
   ことを特徴とする杭とフーチングとの接合構造。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の杭と
   フーチングとの接合構造であって、前記応力伝達装置
   は、前記杭頭側に固定される下部デバイスと、前記フー
   チング側に固定される上部デバイスとを備え、前記下部
   デバイスおよび前記上部デバイスは、球面状に形成され
   た当接面を介して上下に互いに接することを特徴とする
   杭とフーチングとの接合構造。
5. 【請求項５】 杭頭上に応力伝達装置を介して建物のフ
   ーチングを接合するための構造を構築する方法であっ
   て、 地盤に前記杭を設置するための掘削孔を形成し、該掘削
   孔内に、鉄筋かごを配置し、前記掘削孔内にコンクリー
   トを打設し、前記鉄筋かごの内方に、該鉄筋かごに比較
   して小径に形成されるとともに下端の閉塞された筒状の
   鋼管を、鉛直方向がその軸方向となるように、かつ、前
   記コンクリート内に埋設された状態で配置し、該鋼管内
   に、アンカーボルトを、その上端部が前記杭頭より上方
   に突出状態となるように配置するとともに、該鋼管内に
   コンクリートを打設し、 しかる後に、前記アンカーボルトの上端部に前記応力伝
   達装置の下部を締結するとともに、該応力伝達装置の上
   部を前記フーチングに対して固定することを特徴とする
   杭とフーチングとの接合構造の構築方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の杭とフーチングとの接合
   構造の構築方法であって、 前記鋼管を前記鉄筋かごの内方に配置する際には、該鋼
   管内を充填物により充填しておき、前記鋼管内にアンカ
   ーボルトを設置するに先立ち、前記充填物を前記鋼管内
   から除去することを特徴とする杭とフーチングとの接合
   構造の構築方法。