JP2004316410A - Pile head structure and foundation structure using it - Google Patents
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Abstract
【課題】 施工性、材料及び施工コスト等の観点から実用的に、杭頭拘束モーメントを軽減することが可能であり、杭や基礎コンクリート部材の断面を経済性に優れたものとする杭頭構造を提供する。
【解決手段】 基礎コンクリート部19に埋め込まれる杭頭部の周面には、粘性体、弾性体、弾塑性体の少なくとも一つからなる捲回部材12が設けられる。また基礎杭11の上端面には、必要に応じて、ほぼ中央にほぼ円形の穴12aが形成された弾性体または弾塑性体からなる有孔円板12が設けられている。
【選択図】 図2PROBLEM TO BE SOLVED: To practically reduce a pile head restraining moment from the viewpoints of workability, material, construction cost, etc., and to make a cross section of a pile or a foundation concrete member economically excellent in a pile head structure. I will provide a.
SOLUTION: A wound member 12 made of at least one of a viscous body, an elastic body, and an elasto-plastic body is provided on a peripheral surface of a pile head embedded in a foundation concrete part 19. A perforated disk 12 made of an elastic body or an elasto-plastic body having a substantially circular hole 12a formed substantially at the center is provided on the upper end face of the foundation pile 11 as necessary.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、基礎杭の基礎コンクリートとの接合構造に関し、PC杭、鋼管杭、場所打ち杭などに適用可能な杭頭構造及びこれを用いた基礎構造に関する。 The present invention relates to a joint structure between a foundation pile and foundation concrete, and relates to a pile head structure applicable to a PC pile, a steel pipe pile, a cast-in-place pile, and the like, and a foundation structure using the same.
基礎杭と基礎コンクリートとの接合部、すなわち、杭頭部に水平荷重が加わった場合、杭に生じるモーメント分布は、杭頭部の拘束条件により、その分布が大きく異なる。多くの場合、杭は、構造物の基礎コンクリート内に杭頭部が埋め込まれた状態で使用されるため、モーメント分布は杭頭固定として計算される。このような計算によれば、杭頭部のモーメントは地中部最大モーメントの数倍に達し、杭の断面照査は杭頭曲げモーメントを用いて行なわれるので、部材決定上の無駄が多くなるという欠点がある。 When a horizontal load is applied to the joint between the foundation pile and the foundation concrete, that is, the pile head, the distribution of the moment generated in the pile differs greatly depending on the constraint condition of the pile head. In many cases, the pile is used with the pile head embedded in the foundation concrete of the structure, so the moment distribution is calculated as the fixed pile head. According to such a calculation, the moment of the pile head reaches several times the maximum moment in the ground, and the cross-sectional inspection of the pile is performed using the bending moment of the pile head. There is.
以上のような杭頭部の接合構造に関し、杭頭に球座を置いて杭頭の拘束曲げモーメントを低減する技術が、例えば、特許文献1、2及び非特許文献1に記載されている。
例えば、特許文献1では、上方に向かって膨らんだ球面状の部材が基礎杭の頂部に設けられ、この球面状部材の上に、これと相補な凹曲面を有する上部構造物側球面部材が重ね合され、両部材が貫通するストッパピンで枢着された杭頭構造が記載されている。この杭頭構造は、中小規模の地震に対して剛結合的な強度が期待され、大規模の地震に対しては、球面状部材と上部構造物側球面部材との接触界面に滑りを生じさせ、基礎杭や基礎コンクリートに大きな曲げモーメントが発生しないように期待されるものである。
Regarding the joint structure of the pile head as described above, techniques for reducing the restraining bending moment of the pile head by placing a ball seat on the pile head are described in, for example,
For example, in
確かに、特許文献1、2及び非特許文献1等に記載されているものは、杭頭にヒンジとしての条件が成立するように構成されたものであるため、杭頭の拘束曲げモーメントを小さくすることは可能である。
しかしながら、これにより、地中部の最大曲げモーメントは逆に大きくなってしまうため、この地中部を基準に杭断面の設計照査を行うことになり、部材断面に過剰な設計箇所が多くなるという欠点がある。また杭頭が基礎コンクリートに埋め込まれていないため、杭頭のずれや水平変位が大きくなり、地震時の安定性に不安がある。さらには、施工性や材料コストに課題があり、実用上の問題があった。
Certainly, since the structures described in
However, as a result, the maximum bending moment in the underground part becomes large on the contrary, so the design check of the pile section is performed based on this underground part, and there is a disadvantage that the number of excessively designed places in the member cross section increases. is there. In addition, since the pile head is not embedded in the foundation concrete, the displacement and horizontal displacement of the pile head increase, and there is concern about the stability during an earthquake. Further, there are problems in workability and material costs, and there is a practical problem.
また基礎杭には、鉛直荷重と水平荷重が作用するが、実際に使用される状態では、限られた区域に多くの杭が打たれ、この上に基礎コンクリートと上部構造コンクリートが打設される。この状態で、地震時には水平荷重が杭に作用するが、この水平力は、基礎外周の杭と中心部の杭とでは、2倍程度の差が生じるものである。 In addition, vertical and horizontal loads are applied to the foundation pile, but in actual use, many piles are struck in a limited area, on which the foundation concrete and superstructure concrete are poured. . In this state, a horizontal load acts on the pile during an earthquake, and this horizontal force causes a difference of about twice between the pile at the outer periphery of the foundation and the pile at the center.
なお、杭頭構造に関する先行技術としては、他にも特許文献3及び特許文献4を挙げることができるが、これらに関する詳細な説明は省略する。
In addition, as a prior art regarding a pile head structure,
本発明の課題は、施工性、材料及び施工コスト等の観点から実用的に、基礎の安定を確保しながら杭や基礎コンクリート部材の断面を経済性に優れたものとする杭頭構造を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a pile head structure that makes the cross section of a pile or a foundation concrete member excellent in economical efficiency while securing the stability of the foundation practically from the viewpoint of workability, material, construction cost, and the like. It is in.
また本発明の別の課題は、群杭基礎に発生する曲げモーメントを均等化することができる基礎構造を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a foundation structure capable of equalizing a bending moment generated in a group pile foundation.
本発明によれば、基礎コンクリートに埋め込まれる杭頭部の周面に粘性体、弾性体、弾塑性体の少なくとも一つが設けられたことを特徴とする杭頭構造が提供される。
本発明では、杭頭部の周面に粘性体、弾性体、弾塑性体の少なくとも一つを設けるだけで良いため、施工が容易であり、材料コストも比較的安価に抑えることができて実用性に優れたものである。また杭頭部の周面に設けられた粘性体、弾性体、弾塑性体により、基礎コンクリートによる杭頭部の拘束はヒンジよりも大きく、且つ完全固定よりも弱くなり、杭頭部は基礎コンクリート内で適度に回転することが可能になり、半固定状態の弾性ヒンジとして機能する。これにより、杭の頭部と地中部のいずれか一方に、過大な曲げモーメントが発生することは防止され、杭断面を設計するための基準も比較的低くすることができて、杭部材や基礎コンクリート部材を経済性に優れたものとすることできる。
According to the present invention, there is provided a pile head structure characterized in that at least one of a viscous body, an elastic body, and an elasto-plastic body is provided on a peripheral surface of a pile head embedded in foundation concrete.
In the present invention, since it is only necessary to provide at least one of a viscous body, an elastic body, and an elasto-plastic body on the peripheral surface of the pile head, the construction is easy, and the material cost can be suppressed relatively inexpensively. It has excellent properties. In addition, due to the viscous, elastic, and elasto-plastic materials provided on the periphery of the pile head, the constraint of the pile head by the foundation concrete is larger than the hinge and weaker than the complete fixation. It is possible to rotate moderately inside and functions as an elastic hinge in a semi-fixed state. As a result, an excessive bending moment is prevented from being generated in one of the pile head and the underground portion, and the standard for designing the pile cross section can be relatively low, so that the pile member and the foundation can be formed. The concrete member can be excellent in economic efficiency.
本発明によれば、基礎コンクリートに埋め込まれる杭頭部の全周面に粘性体、弾性体、弾塑性体の少なくとも一つが設けられ、ほぼ中央にほぼ円形の穴が形成された粘性体、弾性体、弾塑性体の少なくとも一つからなる有孔円板が前記基礎杭の上端面に配置されたことを特徴とする杭頭構造が提供される。
この杭頭構造では、有孔円板が、同じ厚さの板体から形成されたものか、あるいは穴の周り部分よりも外側の縁部分が厚い板体から形成されたものを使用することができる。また前記杭の上端面に配置された有孔円板の穴部分には、平板を配置するか、または上側に球面を備えた球面板を配置することができる。
本発明では、地震時に杭頭に作用する水平力が大きくなると、杭頭の弾性材等により、杭頭と基礎コンクリートとの間に部材角が発生し、杭頭の拘束曲げモーメントが緩和されるように作用する。また杭体コンクリートと基礎コンクリートとの支圧面積を小さくしたり、球面にすることにより、杭頭の水平荷重に対する拘束力は更に小さくなり、杭頭ヒンジの状態に近づけることができる。
According to the present invention, at least one of a viscous body, an elastic body, and an elasto-plastic body is provided on the entire peripheral surface of the pile head embedded in the base concrete, and a viscous body having a substantially circular hole formed in a substantially central portion thereof. A pile head structure is provided, wherein a perforated disk made of at least one of a body and an elastic-plastic body is arranged on an upper end surface of the foundation pile.
In this pile head structure, the perforated disk may be formed from a plate of the same thickness, or a plate whose outer edge is thicker than the periphery of the hole. it can. In addition, a flat plate or a spherical plate having a spherical surface on the upper side can be disposed in a hole portion of the perforated disk disposed on the upper end surface of the pile.
According to the present invention, when the horizontal force acting on the pile head during an earthquake increases, a member angle occurs between the pile head and the foundation concrete due to the elastic material of the pile head and the like, and the restrained bending moment of the pile head is reduced. Act like so. Also, by reducing the bearing area between the pile concrete and the foundation concrete or by making it spherical, the restraining force against the horizontal load of the pile head is further reduced, and the state can be made closer to the state of the pile head hinge.
また本発明では、前記杭頭部の全周面を覆う弾性体と、前記杭頭部の上端面の縁部分を覆う弾性体との両方を構成するために、古タイヤを使用することが可能である。このように古タイヤを使用しても、上記と同様に、杭頭の拘束曲げモーメントの緩和が可能になり、杭頭ヒンジの状態に近づける作用も得られる。 Further, in the present invention, it is possible to use an old tire to constitute both the elastic body covering the entire peripheral surface of the pile head and the elastic body covering the edge portion of the upper end surface of the pile head. It is. As described above, even when an old tire is used, the restrained bending moment of the pile head can be relaxed, and an effect of approaching the state of the pile head hinge can be obtained.
また本発明によれば、基礎コンクリートに埋め込まれる杭頭部の周面に粘性体、弾性体、弾塑性体の少なくとも一つが設けられ、前記基礎杭の上端に免震部材が設けられ、該免震部材を基礎コンクリートから隔絶するために被覆部材で前記杭頭部が覆われたことを特徴とする杭頭構造が提供される。
本発明では、基礎コンクリート内で杭頭部が適度に回転することが可能であるため、半固定状態の弾性ヒンジとして機能することに加えて、基礎杭の上端に免震部材が設けられているため、杭頭部曲げモーメントの低減と免震効果が得られる。また被覆部材と免震部材との固定は任意であるが、固定しない場合には、大地震時に極めて大きな水平荷重が作用したときにも、被覆部材と免震部材との当接部分で滑りが生じ、免震部材に伝達する水平荷重は低減して大きな減衰効果が得られ、杭頭部曲げモーメントの低減効果も大きなものになる。
According to the present invention, at least one of a viscous body, an elastic body, and an elasto-plastic body is provided on a peripheral surface of a pile head embedded in the foundation concrete, and a seismic isolation member is provided at an upper end of the foundation pile. A pile head structure is provided, wherein the pile head is covered with a covering member to isolate the seismic member from the foundation concrete.
In the present invention, since the pile head can rotate moderately in the foundation concrete, in addition to functioning as a semi-fixed elastic hinge, a seismic isolation member is provided at the upper end of the foundation pile. Therefore, the bending moment of the pile head is reduced and the seismic isolation effect is obtained. In addition, fixing of the covering member and the seismic isolation member is optional, but if not fixed, even when an extremely large horizontal load is applied during a large earthquake, slippage occurs at the contact portion between the covering member and the seismic isolation member. As a result, the horizontal load transmitted to the seismic isolation member is reduced, a large damping effect is obtained, and the effect of reducing the pile head bending moment is also large.
本発明によれば、複数列の杭群を有する基礎構造において、外周部に配置された杭の杭頭部が、上記杭頭構造のように弾性ヒンジとして半固定状態で基礎コンクリート内に埋め込まれた基礎構造が提供される。
地震時に水平荷重が杭に伝達されると、基礎外周の杭の頭部には、内側に配置された杭のほぼ2倍程度の水平力が作用するものであるが、本発明のように外周部の杭の頭部が弾性ヒンジとして構成されると、外周部の杭頭部に作用する水平力は低減されて、内側に配置された杭は単に頭部を基礎コンクリート中に埋め込むだけで、外周部と内側部分で杭に作用する水平力を均等化できる。
According to the present invention, in a foundation structure having a plurality of rows of pile groups, a pile head of a pile arranged on an outer peripheral portion is embedded in a foundation concrete in a semi-fixed state as an elastic hinge like the pile head structure. A substructure is provided.
When a horizontal load is transmitted to a pile during an earthquake, a horizontal force approximately twice that of a pile placed inside acts on the head of the pile on the outer periphery of the foundation. When the head of the part pile is configured as an elastic hinge, the horizontal force acting on the pile head of the outer peripheral part is reduced, and the pile arranged inside simply embeds the head in the foundation concrete, The horizontal force acting on the pile can be equalized at the outer peripheral portion and the inner portion.
本発明の杭頭構造では、杭頭部の周面に粘性体、弾性体、弾塑性体の少なくとも一つを設けるだけで良いため、施工が容易であり、材料コストも比較的安価に抑えることができる。
また、このような技術分野における先行技術とは異なり、本発明では、杭頭が基礎コンクリート中に埋め込まれて、杭と基礎コンクリートとの間に過大なずれが生じないので、重要構造物における地震時の杭と基礎コンクリートの応力低減構造として実用的な構造である。
また杭頭部の周面に粘性体、弾性体または弾塑性体を設けることにより、基礎コンクリートによる杭頭部の拘束はヒンジよりも大きく、且つ完全固定よりも弱くなり、杭頭部は基礎コンクリート内で適度に回転することが可能になり、半固定状態の弾性ヒンジとして機能する。これにより、過大な曲げモーメントが発生することは防止され、経済性に優れた杭の断面設計が可能になる。
杭頭と基礎コンクリートとの支圧面積を小さくしたり、球面にすることにより、杭頭の拘束力は更に小さくなるので、軸力が大きな場合でも杭頭拘束曲げモーメントを小さくすることができる。
産業廃棄物として、処理に困っている古タイヤを簡単な加工と取付け手間で大量に使用する機会が得られると共に工費を安くすることができる。
In the pile head structure of the present invention, since it is only necessary to provide at least one of a viscous body, an elastic body, and an elasto-plastic body on the peripheral surface of the pile head, the construction is easy and the material cost is relatively low. Can be.
Also, unlike the prior art in such a technical field, according to the present invention, the pile head is embedded in the foundation concrete, and there is no excessive displacement between the pile and the foundation concrete. It is a practical structure as a stress reduction structure for piles and foundation concrete at the time.
Also, by providing a viscous, elastic or elasto-plastic body on the periphery of the pile head, the constraint of the pile head by the foundation concrete is larger than the hinge and weaker than the complete fixation. It is possible to rotate moderately inside and functions as an elastic hinge in a semi-fixed state. As a result, an excessive bending moment is prevented from being generated, and a cross-sectional design of a pile excellent in economy can be realized.
By reducing the bearing area between the pile head and the foundation concrete or making it spherical, the restraining force of the pile head is further reduced, so that even when the axial force is large, the pile head restraining bending moment can be reduced.
As an industrial waste, it is possible to obtain an opportunity to use a large amount of old tires, which are in trouble for disposal, with simple processing and installation work, and to reduce the construction cost.
以下、添付図面を参照して好適な実施形態を説明するが、本発明は、この実施形態に限定されるものではない。
図1は、拘束条件が異なる杭の曲げモーメント分布を比較した図である。
杭頭が地盤中に在る杭において、杭頭部に水平荷重が加わった場合、杭頭部の拘束条件により、杭に生じるモーメント分布は大きく異なる。図1の点線(1)は杭頭固定の場合のモーメント分布であり、例えば、基礎コンクリート内に杭頭部が埋め込まれて固定された杭が示すものである。また図1中の一点鎖線(3)は杭頭ヒンジの場合のモーメント分布であり、例えば、特許文献1、2及び非特許文献1に記載された杭が示すものである。図1から判るように、(1)杭頭固定では、杭頭部のモーメントが地中部最大モーメントの数倍に達し、(3)杭頭ヒンジでは、地中部の最大曲げモーメントは逆に大きくなってしまう。
したがって、本発明は、実線(2)に示したように地中部の最大曲げモーメントと杭頭モーメントがほぼ同程度になって、モーメントが突出して大きくなる箇所が生じないように、杭頭部を杭頭弾性ヒンジで半固定状態にするものであり、以下、その杭頭構造の実施形態を説明する。
Hereinafter, a preferred embodiment will be described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to this embodiment.
FIG. 1 is a diagram comparing bending moment distributions of piles having different constraint conditions.
In a pile with a pile head in the ground, when a horizontal load is applied to the pile head, the moment distribution generated in the pile differs greatly depending on the constraint condition of the pile head. The dotted line (1) in FIG. 1 shows the moment distribution when the pile head is fixed, for example, a pile with the pile head embedded and fixed in the foundation concrete. The dashed line (3) in FIG. 1 is a moment distribution in the case of a pile head hinge, which is shown, for example, by the piles described in
Therefore, as shown in the solid line (2), the present invention sets the pile head so that the maximum bending moment in the underground portion and the pile head moment are substantially the same, and there is no place where the moment protrudes and increases. The pile head elastic hinge is set in a semi-fixed state, and an embodiment of the pile head structure will be described below.
図2(a)(b)は本発明の杭頭構造10A,10Bの断面図である。
杭頭構造10Aでは、プレキャストコンクリートや鋼管からなる既製の杭11が地盤18に打設され、この杭11の周りの地盤18上に砕石17が敷かれ、杭頭部の周面に粘性体、弾性体または弾塑性体からなる捲回部材13が設けられると共に、必要に応じて、ほぼ中央にほぼ円形の穴12aが形成された粘性体、弾性体または弾塑性体からなる有孔円板12が杭頭部の上面に載置されている。そして、砕石17の上に均しコンクリート16が敷設され、杭頭部を埋め込むようにコンクリートが打設されて基礎コンクリート部19が形成されている。
また図2(b)の杭頭構造10Bは、図2(a)の杭頭構造10Aにおいて、杭頭部の周りの基礎コンクリート部19にフープ筋15や補強筋14が設けられたものである。
上記したように、杭頭部の上面に載置する粘性体、弾性体または弾塑性体を有孔円板12にすることにより、杭頭の拘束条件をよりヒンジに近くなり、杭頭の拘束モーメントを小さくすることができる。
ここで、上記粘性体としては、例えば、シリコン樹脂、アスファルトなどを使用し、また弾性体としては、例えば、ゴム、ウレタン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、シリコン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などを使用し、さらに弾塑性体としては、アスファルト、発泡ウレタン樹脂、発泡スチロール樹脂などを使用することができる。
2A and 2B are sectional views of the
In the
Further, a
As described above, by making the
Here, as the viscous body, for example, silicone resin, asphalt, etc. are used, and as the elastic body, for example, rubber, urethane resin, polyvinyl chloride resin, silicone resin, polyethylene resin, polypropylene resin, etc. are used. As the elasto-plastic body, asphalt, urethane foam resin, styrene foam resin and the like can be used.
以上の杭頭構造10A,10Bでは、杭頭部の周面に粘性体、弾性体または弾塑性体からなる捲回部材13が設けられているため、基礎コンクリート19による杭頭部の拘束はヒンジよりも大きく、且つ完全固定よりも弱くなり、杭頭部は基礎コンクリート19内で適度に回転することが可能になり、半固定状態の弾性ヒンジとして機能する。したがって、たとえ水平荷重が杭11に作用しても、杭頭部と地中部のいずれか一方に、過大な曲げモーメントが発生することは無いので、杭断面を設計する際の基準を比較的低くすることができて、杭断面ばかりでなく、地中梁などの基礎コンクリート部材をも経済性に優れた構造にできる。
また杭頭構造10A,10Bでは、杭頭部の周面に捲回部材13を設けるだけで良いので、特許文献1、2及び非特許文献1に記載された従来の杭頭構造に比べても、施工が容易であり、材料コストも比較的安価に抑えることができる。
In the
In addition, in the
次に、図3(a)(b)の杭頭構造20A,20Bは、図2の杭頭構造10A,10Bとは異なり、場所打ちコンクリートで形成された杭21に本発明を適用したものである。
すなわち、杭頭構造20Aでは、場所打ちコンクリートで地盤18に杭21が形成され、この杭21の頭部に鋼管22が嵌められ、杭21と鋼管22との隙間にモルタルなどの充填材が注入され、鋼管22の外周面に粘性体、弾性体または弾塑性体からなる捲回部材23が設けられ、杭頭部の上面に必要に応じてアスファルト等の滑り材(図示せず)が塗布されている。そして、杭頭部の周りの地盤18上に均しコンクリート26が敷設され、杭頭部を埋め込むようにコンクリートが打設されて基礎コンクリート部19が形成される。
また図3(b)の杭頭構造20Bは、図3(a)の杭頭構造20Aにおいて、ほぼ中央にほぼ円形の穴24aが形成された弾性体または弾塑性体からなる有孔円板24が杭頭上面に設けられ、杭頭部から上方に延びるようにPC鋼線25が設けられたものであり、PC鋼線25は張力が大きく、伸長可能であるため杭頭を拘束する力を比較的小さく抑えることできるものであり、さらに、杭頭部に引き抜き荷重が作用する場合にも充分な耐力を確保することができる。
なお、捲回部材23の厚さは、その材料に応じて実用的には杭頭が±5°程度回転できるように設定しておけば良い。
Next, the
That is, in the
Further, the pile head structure 20B of FIG. 3B is different from the
Note that the thickness of the
次に、図4(a)(b)の杭頭構造30A,30Bは、図1及び図2とは異なり、弾性体を含む円筒体32,33が杭頭部に設置されたものである。
すなわち、杭頭構造30Aでは、場所打ち杭や既製杭31が地盤18に打設され、この杭31の周りの地盤18上に砕石17が敷かれ、杭頭部の周りに矩形断面を有する円筒体32が嵌められ、必要に応じて杭頭部の上面にアスファルト等の滑り材や縁切り材(図示せず)が固着され、砕石17の上に均しコンクリート16が敷設され、杭頭部を埋め込むようにコンクリートが打設されて基礎コンクリート部19が形成されている。
ここで、円筒体32は、ゴムや軟質塩化ビニル等の弾性体からなる中空リング材32aの内部に、ゴムチップ、砂、礫、ソイルセメント、発泡ウレタン樹脂、発泡モルタル、アスファルト等の弾塑性体32bが充填されたものである。
また図4(b)の杭頭構造30Bは、図4(a)の円筒体32とは異なる円筒体33が設けられたものであり、この円筒体33はゴムタイヤ33aの内部に同様な弾塑性体33bが充填されて形成されたものである。このゴムタイヤ33aとして、例えば、廃棄された古タイヤを用いることも可能であり、これにより廃棄物である古タイヤの再資源化も可能になる。
Next, the
That is, in the
Here, the
The
次に、図5は、図2〜図4とは異なる杭頭構造40を示す断面図である。
杭頭構造40では、場所打ち杭や既製杭41が地盤18に打設され、この杭41の周りの地盤18上にリング状にコンクリート台座48が設けられ、このコンクリート台座48の周りに砕石17が敷かれ、コンクリート台座48の上に弾性体又は弾塑性体45が載置される。そして、杭頭部の上には免震部材42が固定され、この免震部材42を覆うようにカバー43が設けられ、このカバー43の周りに均しコンクリート16が敷設され、カバー43で被覆された杭頭部を埋め込むようにコンクリートが打設されて基礎コンクリート部19が形成される。
ここで、免震部材42は、免震ゴム42bの上下に鋼板等からなる上下プレート42a,42cが固定されたものであり、下プレート42cはボルト44により杭頭上面に固定される。またカバー43は、上面板43aと側面板43bとから構成され、免震部材42と弾性体又は弾塑性体45と杭頭部とを内部に収容することができるような箱状に形成されている。このカバー43は、上方からの荷重を免震部材42に伝達し得るように、上面板43aが免震部材42の上プレート42aに当接するように設けられる。またカバー43の側面板43bは、弾性体45に当接するように配置され、この弾性体又は弾塑性体45は杭頭周面に当接するように配置され、水平荷重が側面板43bと弾性体又は弾塑性体45とを介して杭頭部に伝達し得るようにされている。
なお、カバー43の上面板43aと、免震部材42の上プレート42aは、ボルトなどにより固定するか、あるいは両部材43a,42aが当接状態で摺動できるように非固定にしても良い。
Next, FIG. 5 is a cross-sectional view showing a
In the
Here, the
The
杭頭構造40では、杭頭部が半固定状態の弾性ヒンジとして機能することに加えて、杭41の上端に免震部材42が設置されているので、杭頭部曲げモーメントの低減と免震の両方の効果が得られる。
また免震部材42の上プレート42aをカバー43の上面板43aに固定しない場合には、大地震時に極めて大きな水平荷重が作用したときに、上面板43aと上プレート42aとが摺動するので、基礎コンクリートと構造物に伝わる振動は大きく減衰されると共に、杭頭部に生じる曲げモーメントも低減される。
逆に、免震部材42の上プレート42aをカバー43の上面板43aに固定した場合には、通常の免震ゴムを用いた基礎構造となり、設計水平力内では、基礎コンクリート部19と免震部材42が一体となって挙動するので、免震部材42の免震効果がより効果的に発揮される。またカバー43内に適切な粘性体を充填することにより、免震ゴム42bを保護することができると共に、ダンパーとしての機能を付加することができる。なお、弾性体または弾塑性体45は、コンクリートの廻り込みを阻止するための型枠を兼ねている。
In the
When the
Conversely, when the
次に、図6は、図2〜図5とは異なる杭頭構造50を示す断面図である。
杭頭構造50は、地盤18に場所打ちコンクリートで形成された杭51に本発明を適用したものであり、この杭51の頭部に鋼管52が嵌められ、杭51と鋼管52との隙間にモルタルなどの充填材が注入され、鋼管52の外周面に粘性体、弾性体または弾塑性体からなる捲回部材53が設けられ、ほぼ中央にほぼ円形の穴が形成された粘性体、弾性体または弾塑性体からなる有孔円板55が杭頭部の上面に載置され、この有孔円板55の中央の穴に、鋳鉄等からなる円板56が嵌められる。この円板56は、下面に凸部56aを有し、上面56bが上方へ膨らむ球面状に形成されており、一方、杭頭部上面のほぼ中央には予め孔51aが形成されており、この孔51aに円板56の凸部56aが嵌合している。そして、杭頭部の周りの地盤18上に均しコンクリート26が敷設され、杭頭部を埋め込むようにコンクリートが打設されて基礎コンクリート部19が形成される。
以上のように、杭頭構造50では、有孔円板55により、杭頭部上面と基礎コンクリートとの支圧面積を小さくし、且つ、球面状の上面56bを有する円板56を杭頭部上面に設けることにより、基礎コンクリート19による杭頭の拘束力を小さくすることができ、軸力が大きな場合でも杭頭拘束曲げモーメントを小さくできる。
Next, FIG. 6 is a cross-sectional view showing a
The
As described above, in the
次に、図7(a)は、図2〜図6とは異なる杭頭構造60を示す断面図であり、図7(b)は一方のサイドウォールを切断し、他方のサイドウォール62aとトレッド62bとを残した古タイヤ62の側面図である。杭頭構造60では、場所打ち杭や既製杭61に本発明を適用したものであり、図7に示したように、古タイヤ62のサイドウォール62aで杭61の頭部上端面の縁部分を覆い、古タイヤ62のトレッド62bで杭頭部の全周面を覆い、サイドウォール62aのビード62cと杭頭上面との隙間をシール材63で封止している。すなわち、サイドウォール62aは、図2(a)の杭頭構造10Aにおける有孔円板12に相当するものである、トレッド62bは、図2(a)における捲回部材13に相当するものである。したがって、図7(a)の杭頭構造60は、図2(a)の杭頭構造10Aと同様な作用や効果を有するものであり、更なる効果として、産業廃棄物である古タイヤを簡単な加工と取付け手間で大量に有効利用可能とするものである。
Next, FIG. 7A is a cross-sectional view showing a
次に、図8は複数列の杭群を有する基礎構造70を簡略に示した図であって、この基礎構造70では、外周部に配置された杭73と基礎コンクリート部72との接合部に、上記図2〜図7のいずれかの杭頭構造を適用する一方で、外周の杭73よりも内側に配置された杭71の杭頭部は、基礎コンクリート部72に埋め込まれて固定される。
このように外周の杭73の杭頭部が弾性ヒンジとして半固定状態で基礎コンクリート内に埋め込まれると、内側で完全固定された杭頭部に比べ、外周部の杭頭部に作用する水平力は大きく低減されるため、外周部と内側部分で杭に作用する水平力を均等化できる。
Next, FIG. 8 is a diagram schematically showing a
As described above, when the pile head of the
10A,10B 杭頭構造
11 杭
12 有孔円板
13 捲回部材
19 基礎コンクリート部
20A,20B 杭頭構造
21 杭
23 捲回部材
24 有孔円板
30A,30B 杭頭構造
31 杭
32,33 円筒体
40 杭頭構造
41 杭
42 免震部材
43 カバー(被覆部材)
45 弾性体又は弾塑性体
51 杭
52 鋼管
53 捲回部材
55 有孔円板
56 円板
60 杭頭構造
61 杭
62 古タイヤ
63 シール材
70 基礎構造
71 内側に配置された杭
72 基礎コンクリート部
73 外周部に配置された杭
73A 杭頭構造
45 Elastic body or
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