JP2003027499A - 杭頭接合部の構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的大きな径の既製杭に対しても杭頭応力
緩和装置を強固に固定することができ、また、施工に際
し、杭頭部と杭頭応力緩和装置との間に介装する部材の
ハンドリング性に優れ、しかも無理なくコストダウンを
図る。 【解決手段】 中空状のＰＨＣ杭１の頭部と基礎底版３
上との間に、滑り面を球面の一部とした球座４１とそれ
に嵌着した上蓋４２を備える杭頭応力緩和装置４を介装
する。中空状のＰＨＣ杭１の頭部２の上端開口２ａにコ
ーンヘッド７を小径部側を杭頭部に嵌入させて取り付
け、このコーンヘッド７の内部にコンクリート８を充填
する。この充填したコンクリート８の上側に無収縮モル
タル９を介して杭頭応力緩和装置４を取り付ける。杭頭
応力緩和装置４は、コーンヘッド７および内部に充填し
たコンクリート８によって一体的に支持することとな
り、強い支持強度が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、杭頭接合部の構造
に関わり、詳しくは杭とそれに支持される基礎等の上部
構造体との接合部の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、杭頭部と基礎とは剛結合
することが従来一般的であるが、剛結合とした場合には
双方の相対回転が拘束されることから、地震時等におい
ては杭頭接合部に大きな曲げ応力が生じることになり、
したがって杭頭部および基礎には軸耐力のみならず曲げ
耐力も要求されて自ずと頑強で複雑な構造とならざるを
得ない。

【０００３】そのため、最近においては杭頭部と基礎と
を剛結合とするのではなく実質的にピン結合の形態と
し、それらの相対回転を許容することにより、杭頭部お
よび基礎に生じる曲げ応力を低減する構造も試みられて
おり、そのような構造を簡便に実現するための各種の杭
頭応力緩和装置が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した杭頭応力緩和
装置は、その下部側を杭頭部に強固に固定するのが前提
である。杭頭応力緩和装置を取り付けようとする杭が現
場打ちのコンクリート製の場合であれば、強固な固定が
可能であるが、ＰＨＣ杭、鋼管杭、ＳＣ杭などの既製杭
では通常杭芯部が中空状となっているため、強固な固定
は困難である。特に、直径が７００ｍｍ〜１０００ｍｍ
となる大口径の既製杭の場合、中空部分の径が杭頭応力
緩和装置の直径よりも大きくなってしまうことから、杭
頭応力緩和装置をそのまま杭頭部に固定しようとしても
下方へ抜けてしまう状況が生じ、杭頭部への強固な固定
はより一層困難となる。

【０００５】このような問題に対処するものとして、杭
頭部と杭頭応力緩和装置の間に鋼製の連結プレートを挿
入する方法がある。このような対処法では、必要な強度
を確保するため、連結プレート自体の厚さを所定値以上
となるように厚くしたり、連結プレートに補強用のリブ
を形成したりしなければならず、このため、重量が嵩む
ことから施工時のハンドリングが悪くなる、またコスト
が嵩む等の問題があった。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、比較的大きな径の既製杭
に対しても杭頭応力緩和装置を強固に固定することがで
き、また、施工に際し、杭頭部と杭頭応力緩和装置との
間に介装する部材のハンドリング性に優れ、しかも無理
なくコストダウンが図れる杭頭接合部の構造を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、請求項１にかかる発明では、中空状の杭頭部と上部
構造体との間に、滑り面を球面の一部とした球座とそれ
に嵌着した蓋体を備える杭頭応力緩和装置が介装され、
該杭頭応力緩和装置を介して前記杭頭部と前記上部構造
体との間で軸力・剪断力を伝達しつつそれらの相対回転
を許容するようにした杭頭接合部の構造であって、前記
中空状の杭頭部の上端開口に中空状のコーンヘッドが小
径部側を杭頭部に嵌入されて取り付けられ、該コーンヘ
ッドの内部に充填材が充填され、該充填材の上側に前記
杭頭応力緩和装置が固定されていることを特徴としてい
る。

【０００８】請求項２にかかる発明では、前記杭頭応力
緩和装置は、前記充填材上に設置し、下端が該充填材を
貫通して前記コーンヘッドに固定されたアンカー部材に
よって固定されていることを特徴としている。

【０００９】請求項３にかかる発明では、前記充填材と
前記杭頭応力緩和装置との間には、無収縮モルタルが注
入されていることを特徴としている。

【００１０】 請求項４にかかる発明では、前記中空状
の杭頭部上端の杭端版に前記コーンヘッドが溶接によっ
て固定されていることを特徴としている。

【００１１】この発明によれば、杭頭部の上端開口に中
空状のコーンヘッドを取り付け、このコーンヘッドの内
部に充填材を充填し、その上側に杭頭応力緩和装置を固
定する構成であり、コーンヘッドは、それ自体断面二次
モーメントが大きく変形しにくい形状であり、しかも内
部に充填される充填材によって補強されるため、その板
厚を比較的薄くすることができる。したがって、軽量化
並びに材料費の軽減が図れる。また、コーンヘッドはそ
の外形がテーパー形状であるため、中空部分の径が多少
変わる杭に対してもその杭頭部に容易に嵌合固定するこ
とができ、一つのコーンヘッドで複数種の中空状の杭に
対応できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明にかか
る杭頭接合部の構造の実施の形態を説明する。図１は本
発明にかかる杭頭接合部の構造の断面図である。この図
において符号１は地盤Ｇに打ち込まれた中空状のＰＨＣ
杭である。このＰＨＣ杭１の頭部２と上側の上部構造体
を構成する基礎底版３との間には、それらの相対回転を
許容ししつつ実質的にそれらをピン結合する杭頭応力緩
和装置４が介装されている。

【００１３】杭頭応力緩和装置４の取付構造について説
明すると、ＰＨＣ杭１の杭頭部の上端開口２ａには型枠
とＰＣ鋼線の定着を兼ねた杭端版６が取り付けられてい
る。杭端版６は強度的に優れる例えば鋼板等の材料から
作られている。

【００１４】このように杭端版６が取り付けられた杭頭
部２の上端開口２ａには、コーンヘッド７が小径部側を
下方に向けて杭頭部２に嵌入された状態で、杭端版６と
の当接部を溶接されることにより取り付けられている。
コーンヘッド７は、小径部先端が平坦状に切り落とされ
た中空状の略円錐台形状とされたもので、このコーンヘ
ッド７も前記杭端版６と同様、強度的に優れる鋼板等の
材料から作られている。コーンヘッド７の内部にはコン
クリート８が充填され、その上側にはレベル調整用の無
収縮モルタル９を介して杭頭応力緩和装置４が固定され
ている。

【００１５】杭頭応力緩和装置４は、滑り面を球面の一
部とした球座４１と、その球座４１に装着されて全方向
に揺動可能に支持される上蓋４２と、それらを連結する
高力ボルト４３、ナット４４および球面状の座金４５か
ら構成されている。これにより連結状態において球座４
１と上蓋４２との揺動が全方向に可能なようになってい
るため、杭頭部２と基礎底版３との間で軸力を伝達しつ
つそれらの相対回転を許容し得る。

【００１６】球座４１の外周フランジ部には周方向に間
隔をあけて複数のボルト孔４１ｂが形成されており、こ
れらボルト孔４１ｂにはアンカーボルト４６が挿通され
ている。アンカーボルト４６の一端側（上端側）は球座
４１の外周フランジ部から上方へ突出しており、そこに
はナット４７がねじ合わされている。また、アンカーボ
ルト４６の他端側（下端側）は、レベル調整用の無収縮
モルタル９およびコンリート８を貫通してコーンヘッド
７の内周面７ａに溶接されている。

【００１７】また、上蓋４２の外周フランジ部には周方
向に間隔をあけて複数のボルト孔４２ｂが形成されお
り、これらボルト孔４２ｂにはアンカーボルト４８が挿
通されている。アンカーボルト４８の一端側（下端側）
は上蓋４２の外周フランジ部から下方へ突出しており、
そこにはナット４９がねじ合わされている。また、アン
カーボルト４８の他端側（上端側）は、前記基礎底版３
中に埋設されている。なお、図において符号１０は杭頭
応力緩和装置４を囲むよう基礎底版３と杭端版６との間
に設けられた防護カバーであり、土砂および均しコンク
リートなどの浸入を防止するものである。

【００１８】次に、上記杭頭接合部の構造の施工手順に
ついて説明する。まず、予め用意した複数種のコーンヘ
ッドの中から、打ち込まれたＰＨＣ杭１の中空部分の径
に合った大きさのコーンヘッド７を選び出し、このコー
ンヘッド７の内周面７ａに所定のアンカーボルト４６の
端部をフレア溶接しておく。

【００１９】このようにアンカーボルト４６を取り付け
たコーンヘッド７を、ＰＨＣ杭１の杭頭部２の上端開口
２ａに小径部側を杭頭部２に嵌入して取り付ける。具体
的には、コーンヘッド７の外周面７ｂであって杭端版６
との当接部をアーク溶接することにより、コーンヘッド
７を杭頭部２に取り付ける。

【００２０】このとき、コーンヘッド７は、略中空円錐
台状とされており、従来、杭頭応力緩和装置固定用とし
て用いていた単なる平板状の連結プレートに比べてそれ
自体断面二次モーメントが大きく変形しにくい形状とな
っており、しかも内部に充填されたコンクリート８によ
って補強されるため、その板厚を薄くすることができ
る。したがって、無理なく軽量化が図れることとなり、
杭頭部２へのセットの際等のハンドリング性に優れる。
また、コーンヘッド７の外周はもともとテーパー状に傾
斜されているため、該コーンヘッド７の外周面７ｂと杭
端版６の上面６ａとは所定の角度θをもって接すること
となる。したがって、溶接のための特別な開先加工を施
すことなく、両者をスムーズに溶接することができる。

【００２１】このようにして杭頭部２に取り付けたコー
ンヘッド７に対し、その天端まで達するように内部にコ
ンクリート８を打設充填する。次いで、コンクリート８
の上側に杭頭応力緩和装置４を配置し、球座４１の外周
フランジ部から上方へ突出する各アンカーボルト４６の
一端側にナット４７をねじ合わせ、該ナット４７を締め
付けることで杭頭応力緩和装置４を固定する。

【００２２】そして、杭頭応力緩和装置４の下部周辺に
密閉型枠（図示略）を設け、該密閉型枠内に無収縮モル
タル９をグラウト注入する。その後、杭頭応力緩和装置
４の上蓋４２の外周フランジ部にアンカーボルト４８を
上方へ突出するように取り付け、基礎底版３を施工する
際に、このアンカーボルト４８の上端側を埋設すること
により、上蓋４２を基礎底版３に固定する。また、基礎
底版３と杭端版６との間に、杭頭応力緩和装置４を囲む
ように防護カバー１０を取り付ける。以上の手順によっ
て、図１に示す杭頭接合部の構造を得ることができる。

【００２３】上述した杭頭接合部の構造によれば、杭頭
部２の上端開口２ａにコーンヘッド７を取り付け、この
コーンヘッド７の内部に充填したコンクリート８の上側
に杭頭応力緩和装置４を取り付ける構成であり、コーン
ヘッド７はそれ自体断面二次モーメントが大きく変形し
にくい形状であること、並びに内部に充填されるコンク
リート８によって補強されることから、それ自体板厚が
薄くとも、杭頭応力緩和装置４を支持するのに充分な強
度を持つ。

【００２４】また、コーンヘッド７はその外形がテーパ
ー形状であるため、中空部分の径が多少変わるＰＨＣ杭
１に対してもその杭頭部に容易に嵌合固定することがで
き、一つのコーンヘッド７でありながら、内径が多少異
なる複数種の中空状の既製杭に対応できる。

【００２５】なお、上述した実施の形態はあくまで本発
明の例示であり、実施の際には必要に応じて発明の趣旨
を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。例えば、
前述した実施の形態では、空中状の既製杭としてＰＨＣ
杭１を例にとって本発明を説明したが、これに限られる
ことなく、鋼管杭あるいはＳＣ杭などの既製杭でも本発
明は適用可能である。また、前述した実施の形態では、
コーンヘッド７の内部にコンクリート８を充填している
が、コーンヘッド７内に充填する材料としてはなんらコ
ンクリート８に限られることなく強度的に優れたもので
あれば、樹脂あるいはモルタル等他の材料であってもか
まわない。また、上述した実施の形態では、小径部先端
が切り落とされた形状のコーンヘッド７を用いている
が、小径部先端が切り落とされたものに限られることな
く、小径部先端をそのまま残す形状のコーンヘッドを用
いても良い。また、上部構造体としては基礎底版３に限
られることなく、フーチングであってもよい。

【００２６】

【発明の効果】請求項１にかかる発明によれば、杭頭部
の上端にコーンヘッドを取り付け、このコーンヘッドの
内部に充填材を充填し、その上側に杭頭応力緩和装置を
固定する構成であり、コーンヘッドはそれ自体変形しに
くい形状でありしかも内部に充填される充填材によって
補強されるため、その板厚を従来杭頭応力緩和装置固定
用として用いていた単なるプレートに比べて薄くするこ
とができる。このため、コーンヘッドの軽量化を無理な
く図ることができ、施工の際のハンドリング性にも優れ
る。また、コーンヘッド製作の際に板厚を薄くできる
分、材料費の軽減が図れ、無理なくコストダウンが図れ
る。また、コーンヘッドはその外形がテーパー形状であ
るため、中空部分の径が多少変わる杭でもその杭頭部に
容易に嵌合固定することができ、一つのコーンヘッドで
複数種の杭に対応できる。

【００２７】請求項２にかかる発明によれば、下端が充
填材を貫通してコーンヘッドに固定されたアンカー部材
に杭頭応力緩和装置を固定するものであり、コーンヘッ
ドとその内部の充填材とが一体になって強い定着力を発
揮することから、杭頭応力緩和装置を強い力で固定でき
る。

【００２８】請求項３にかかる発明によれば、充填材と
杭頭応力緩和装置との間に無収縮モルタルを注入してい
るから、杭頭応力緩和装置との間に生じがちな隙間をな
くすことができ、もって、杭頭応力緩和装置の支持強度
をより高めることができる。

【００２９】請求項４にかかる発明によれば、中空状の
杭頭部の上端にあるリング状の杭端版を利用し、この杭
端版にコーンヘッドを溶接によって固定するものであ
り、コーンヘッドの外周はもともとテーパー状に傾斜さ
れているため、コーンヘッドの外周面と杭端版の上面と
は所定の角度をもって接することとなり、したがって、
溶接のための特別な開先加工を施すことなく、両者をス
ムーズに溶接することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の杭頭接合部の構造の実施の形態を示
す側断面図である。

【符号の説明】

１ ＰＨＣ杭 ２ 頭部（杭頭部） ３ 基礎底版（上部構造体） ４ 杭頭応力緩和装置 ６ 杭端版 ７ コーンヘッド ８ コンクリート（充填材） ９ 無収縮モルタル １０ 防護カバー ４１ 球座 ４２ 上蓋（蓋体） ４６ アンカーボルト（アンカー部材）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空状の杭頭部と上部構造体との間に、
   滑り面を球面の一部とした球座とそれに嵌着した蓋体を
   備える杭頭応力緩和装置が介装され、該杭頭応力緩和装
   置を介して前記杭頭部と前記上部構造体との間で軸力・
   剪断力を伝達しつつそれらの相対回転を許容するように
   した杭頭接合部の構造であって、 前記中空状の杭頭部の上端開口に中空状のコーンヘッド
   が小径部側を杭頭部に嵌入されて取り付けられ、該コー
   ンヘッドの内部に充填材が充填され、該充填材の上側に
   前記杭頭応力緩和装置が固定されていることを特徴とす
   る杭頭接合部の構造。
2. 【請求項２】 前記杭頭応力緩和装置は、前記充填材の
   中央上部に設置し、下端が該充填材を貫通して前記コー
   ンヘッドに固定されたアンカー部材によって固定されて
   いることを特徴とする請求項１記載の杭頭接合部の構
   造。
3. 【請求項３】 前記充填材と前記杭頭応力緩和装置との
   間には、無収縮モルタルが注入されていることを特徴と
   する請求項１または２記載の杭頭接合部の構造。
4. 【請求項４】 前記コーンヘッドは、前記中空状の杭頭
   部の杭端版に溶接によって固定されていることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれかに記載の杭頭接合部の構
   造。