JP2002356861A - 支持杭とフーチングとの接合構造 - Google Patents
支持杭とフーチングとの接合構造Info
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Abstract
する曲げ剛性を適度に低下させる。 【解決手段】杭頭1aにフーチング5を連結させる際
に、杭頭1aの上端面とフーチング5下面との間を分離
して、上記杭頭1aの上端面とフーチング5の下面との
間に、杭頭1a上端面の面積よりも面積が小さな支圧板
4を介在させる。また、支圧板4を上下に貫通すると共
に下側が杭1に上側がフーチング5にそれぞれ埋設され
るアンカーロッド3を設ける。
Description
杭の杭頭に対しフーチングを支持させる際の当該支持杭
とフーチングとの接合構造に関する。
に、基礎スラブが複数の基礎フーチング51とその基礎
フーチング51間を連結する地中梁52とで構成され、
基礎杭50の杭頭50aに基礎フーチング51を連結す
ることで、基礎スラブ、さらには上部構造物54は当該
杭50によって支持される。
接合構造は、従来、剛接合構造となっている。例えば、
図10に示すように、基礎杭50が鋼管杭の場合であれ
ば、杭頭50a内及び基礎フーチング51構築位置に対
し両者50a、51を連結するようにアンカー鉄筋53
等の配筋を行って、鋼管杭50内への中詰めコンクリー
トの打設や、基礎フーチング51構築のためのコンクリ
ート打設作業などを行うことで、杭頭50aと基礎フー
チング51とを一体的に剛接合する。
に、地中梁52のための配筋53も行われ、基礎フーチ
ング51と地中梁52も剛に接合される。
0aと基礎フーチング51とを剛に接合するため、地震
などによって杭頭50a及び基礎フーチング51には、
高い曲げモーメントが発生する。このため、杭50及び
基礎フーチング51は、この高い曲げモーメントを上回
る耐力を有する構造とする必要があり、また、両者5
0,51の連結部の接合構造も非常に大がかりで不経済
となっている。
の接合部に所要の剛性以上の耐力を持つように曲げ補強
筋を多くするほど、当該補強筋が地中梁主筋53と干渉
しやすいという問題もある。ここで、従来、特開平3−
137326号公報に開示されているように、杭頭から
棒状体を突設させ、その棒状体の上側にのみ基礎フーチ
ングを固定することで、杭とフーチングの接合構造をピ
ン接合とすることが提案されている。
フーチングから杭に伝達される大きな鉛直荷重を全て負
担すると共に大きな曲げ荷重も受けることとなり、当該
棒状体の大径化は避けられないという問題がある。ま
た、棒状体の径や杭頭とフーチングとの間の間隙量など
を、鉛直荷重と曲げ荷重の両方を考慮して設計する必要
がある。
してなされたもので、簡易な構造で杭とフーチングとの
接合部に作用する曲げ剛性を適度に低下させることが可
能な支持杭と基礎フーチングとの接合構造を提供するこ
とを課題としている。
に、本発明のうち請求項1に記載した発明は、支持杭の
杭頭にフーチングを連結させる際に、杭頭上端面とフー
チング下面との間を分離して、上記杭頭上端面とフーチ
ング下面との間に、杭頭上端面の面積よりも面積が小さ
な支圧板を介在させ、且つ、上記支圧板を上下に貫通す
ると共に下側が杭に上側がフーチングにそれぞれ埋設さ
れるアンカーロッドを設けたことを特徴とする支持杭と
フーチングとの接合構造を提供するものである。
が中実の棒であっても良いし、パイプ体であっても良
い。アンカーロッドの材質は一般には、鋼材であるが、
所要のせん断耐力及び引張耐力が発揮できれば、炭素繊
維などから構成されていても良い。次に、請求項2に記
載した発明は、請求項1に記載した構成に対し、上記支
圧板の外周における、杭頭上端面とフーチング下面との
間に緩衝材を介挿したことを特徴とするものである。
1又は請求項2に記載した構成に対し、杭頭上端面にお
ける少なくとも上記支圧板と対向する部分に第1の鋼板
が介在されてなり、フーチング下面における少なくとも
上記支圧板と対向する部分に第2の鋼板が介在されてな
ることを特徴とするものである。次に、請求項4に記載
した発明は、請求項1〜請求項3のいずれかに記載した
構成に対し、上記フーチングに埋設されたアンカーロッ
ドの上端部上方に空隙を設けたことを特徴とするもので
ある。
参照しつつ説明する。図1は、本実施形態に係る支持杭
とフーチングとの接合構造を示す断面図である。なお、
本実施形態では、支持杭として鋼管杭の場合の例で説明
するが、鋼管杭に限定されない。
すように、鋼管杭1の頭部1aに中詰めコンクリート2
が打設されていて、該中詰めコンクリート2内に、軸を
上下に向けたアンカーロッド3の下側が埋設されること
で、杭頭1aからアンカーロッド3が突出した状態とな
っている。本実施形態のアンカーロッド3は、アンカー
ボルトから構成され、その上下両端部にアンカーとなる
ナット3aが取り付けられている。なお、アンカーロッ
ド3のアンカー部分の構成はこれに限定されない。
が載置されている。該支圧板4は、図2に示すように、
鋼管杭1の径よりも小径の円板状の板材であって、その
中央部には、上記アンカーロッド3を遊びを持って貫通
可能な貫通穴4aが形成されている。そして、上記アン
カーロッド3は、該貫通穴4aを貫通して上方に突出し
ている。
5下面のレベルを合わせた状態で当該基礎フーチング5
が構築され、当該基礎フーチング5内にアンカーロッド
3の上側が埋設されている。ここで、本実施形態では、
アンカーロッド3の上端部にウレタン製のキャップ6を
装着した状態で、基礎フーチング5用の型枠内にコンク
リートを打設することで、基礎フーチング5内にアンカ
ーボルトの上側が埋設されても、アンカーロッド3の上
端面の上に所要の空隙7を形成するようにする。
及び上面は、杭1上端面及び基礎フーチング5下面に固
定されていない。もっとも、一方の間を固定しておいて
も良い。次に、上記構成の基礎杭1と基礎フーチング5
との接合構造の作用・効果などを説明する。
鉛直荷重は、基礎フーチング5→支圧板4→杭頭1aの
順に伝達されて、アンカーロッド3は鉛直荷重を受けな
いので、鉛直基礎フーチング5から基礎杭1に伝達され
る鉛直荷重の大きさに規制することなく、当該アンカー
ロッド3について自由にその剛性や径を設定することが
可能となる。すなわち、基礎フーチング5と杭頭1aと
の間の圧縮力は、主として支圧板4で負担し、アンカー
ロッド3はほとんど負担しない。
の上端上方に空隙7を形成したことで、アンカーロッド
3上端面に直接圧縮力が加わることがないので、アンカ
ーロッド3で負担する圧縮力はさらに小さくなる。一
方、相対的に杭頭1aから基礎フーチング5が離れる方
向への外力、つまり、引き抜き力に対しては、アンカー
ロッド3が抵抗することで負担する。また、せん断力に
ついてもアンカーロッド3で負担する。
合部での曲げ剛性は、アンカーロッド3の曲げ剛性と支
圧板4の圧縮力により発生する安定モーメントに依存す
るため、アンカーロッド3の断面2次モーメント及び支
圧板4の径を変えることにより、自由に設定することが
可能である。また、支圧板4が杭頭1a及び基礎フーチ
ング5に固定されていない効果について説明すると、図
3に示すように、軸力Nが作用して偏心によって曲げモ
ーメントMが作用している場合、B−B′面(基礎フー
チング5と支圧板4との境界面)では、安定モーメント
と呼ばれるN×(D2)/2までは安定しているが、こ
れにを上回るモーメントが作用すると、支圧板4の外縁
端を中心に回転しだして、発生モーメントの上昇が抑え
られる。したがって、支圧板4の面積を任意に設定する
ことで、杭頭1aに発生する最大曲げモーメントを自由
に設計することができる。ここで、上記D2は、支圧板
4の直径である。
生モーメントMIに対して、実際に発生するモーメント
MXとした場合、MX/M1=αで表されるαを固定度
と呼ぶとする。このαを任意にコントロールすること
で、杭頭1aだけでなく、杭1の地中部で発生する曲げ
モーメントも任意にコントロールすることができるた
め、杭1の有する耐力に応じて杭頭1a固定度を設定で
きれば、経済的な設計を行うことが可能である。
=8mmの鋼管杭基礎が、変形係数E0が68.6Pa
を有する地盤に設置されている条件において、杭頭1a
に水平力Qが98kN作用するとした場合について整理
すると、表1のような結果を得た。図8に整理したもの
を示す。
度αの違いによって、杭頭1aおよび杭1の地中部に発
生する曲げモーメントはそれぞれ異なる。ちなみに杭頭
1aの固定度α=lの場合、杭頭1aで発生する曲げモ
ーメントが259.0kN・mと最も高い。一方、固定
度α=0の場合、杭頭1aにはモーメントが発生しない
ものの、杭1地中部で最大166.8kN・mの曲げモ
ーメントが発生していることが分かる。また、固定度α
=0.4程度の場合、杭頭1aおよび地中部での発生モ
ーメントを最も小さく抑えることができる。
に低下させることにより、杭頭1a及び地中部での発生
モーメントを小さく抑えることができ、さらには、基礎
フーチング5、地中梁に発生する曲げモーメントを任意
の値に低下させて経済性を改善させた杭頭1a接合構造
が提供できる。また、杭頭1aと基礎フーチング5との
連結がアンカーロッド3だけであるので、従来のように
杭1の曲げ補強鉄筋を多数配置して、杭1を基礎フーチ
ング5及び地中梁にアンカーする構造と比較すると、地
中梁主筋との干渉が減少し、施工性が向上する。
担させないために、側面に塗装等を施し、コンクリート
との付着は切るのが望ましい。また、図4のように、支
圧板4の外周を囲むように緩衝材9を配置すると良い。
このようにすると、支圧板4の外周側面に直接地盤が接
触することが防止されて、支圧板4に横方向の変位が許
容される。また、緩衝材9として所要の剛性のある素材
(免震ゴムなど)を採用すると、上記B−B′面が支圧
板4の外縁端を中心に回転し出す際に、当該緩衝材9で
その回転に抵抗させて急激な回転を防止可能となる。
作用する場合は、支圧板4にかかる圧縮力の分布は不等
分布となり、特に、上記B−B′面が回転しだすと図5
に示すように支圧板4外周部の一端で最も高くなる。こ
の位置で、支圧板4から下の杭1又は上のフーチング5
のコンクリートが局部的に破壊してしまう恐れがある。
に、支圧板4と杭1及び支圧板4と基礎フーチング5の
間に、それぞれ鋼板10,11を介在させることで応力
を分散させると良い。すなわち、鋼板10,11を設け
ることで図7に示すように、応力集中を緩和することが
可能である。また、鋼板として、極軟鋼などを用いる
と、エネルギー吸収を積極的に行うことも可能となる。
トは必要に応じて高強度材を用いても良い。また、上記
実施形態では、アンカーロッド3が一本の場合で説明し
ているが、複数本あっても良い。また、アンカーロッド
3が鋼管の中心軸配置されているが、対象とする接合部
での発生モーメントの設計状態などにあわせて偏心して
当該アンカーロッド3を配置しても良い。
すると、杭頭の曲げ剛性を容易に適当な大きさに低下で
きることから、杭頭及び基礎フーチングに発生する曲げ
モーメントを低下させて、経済性が改善させた支持杭と
基礎フーチングとの接合構造を提供することができる。
ングとの接合構造を示す断面図である。
模式図である。
ングとの接合構造の別例を示す断面図である。
ングとの接合構造の別例を示す断面図である。
を示す図である。
す断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 支持杭の杭頭にフーチングを連結させる
際に、杭頭上端面とフーチング下面との間を分離して、
上記杭頭上端面とフーチング下面との間に、杭頭上端面
の面積よりも面積が小さな支圧板を介在させ、且つ、上
記支圧板を上下に貫通すると共に下側が杭に上側がフー
チングにそれぞれ埋設されるアンカーロッドを設けたこ
とを特徴とする支持杭とフーチングとの接合構造。 - 【請求項2】 上記支圧板の外周における、杭頭上端面
とフーチング下面との間に緩衝材を介挿したことを特徴
とする請求項1に記載した支持杭とフーチングとの接合
構造。 - 【請求項3】 杭頭上端面における少なくとも上記支圧
板と対向する部分に第1の鋼板が介在されてなり、フー
チング下面における少なくとも上記支圧板と対向する部
分に第2の鋼板が介在されてなることを特徴とする請求
項1又は請求項2に記載した支持杭とフーチングとの接
合構造。 - 【請求項4】 上記フーチングに埋設されたアンカーロ
ッドの上端部上方に空隙を設けたことを特徴とする請求
項1〜請求項3のいずれかに記載した支持杭とフーチン
グとの接合構造。
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