JP2005113453A - Structure and method for joining steel pipe pile and upper structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼管杭とそれに支持されるフーチング等の上部構造体との接合構造および接合方法に関する。 The present invention relates to a joining structure and a joining method between a steel pipe pile and an upper structure such as a footing supported by the steel pipe pile.
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2に示すような鋼管杭と上部構造体との接合構造が採用されていた。図2に示す接合構造100は、杭101の杭頭部101aと上部構造体102とを、杭頭部101aにおける杭体103の内方に設けた中詰め補強鉄筋104により緊結したものであり、これにより接合構造100を、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。
Conventionally, on the basis of reliably transmitting the load of the upper structure to the foundation pile, for example, a joining structure of a steel pipe pile and the upper structure as shown in FIG. 2 has been adopted. A
また、近年では、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が提案されている。この構造は、杭頭部と上部構造体との間に、杭頭部から上部構造体に伝達される応力を低減する伝達応力低減装置を介在させる構造からなっている。この接合構造によれば、大規模な地震時においても合理的に対応することができ、建物の耐震性能が向上する。(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、上記した前者の従来の接合構造によると、杭と上部構造体との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る。したがって、杭頭部および上部構造体(フーチング)は、軸耐力のみならず曲げ耐力も要求されるため頑強にする必要があり、自ずとマッシブで複雑な構造になるという問題が存在する。 However, according to the former conventional joint structure described above, since the relative rotation of both the pile and the upper structure is restricted, a large bending stress is generated at the pile head joint during an earthquake or the like. Accordingly, the pile head and the upper structure (footing) are required to be robust because they require not only the shaft strength but also the bending strength, and there is a problem that the structure is naturally massive and complicated.
また、上記した後者の従来の接合構造によると、杭頭部上に伝達応力低減装置を設置させるため、杭頭部にコーンヘッドを溶接し、コーンヘッド内に中詰コンクリートを充填し、この中詰コンクリート上に伝達応力低減装置を設置する必要がある。このため、コーンヘッド等の材料費が必要であるという問題が存在する。また、コーンヘッドについては、地震時の水平力に対し、十分な強度を有することが確認されていないという問題が存在する。 Further, according to the latter conventional joint structure described above, in order to install the transmission stress reduction device on the pile head, the cone head is welded to the pile head, and the filled concrete is filled in the cone head. It is necessary to install a transmission stress reduction device on the stuffed concrete. For this reason, there exists a problem that material costs, such as a cone head, are required. Further, the cone head has a problem that it has not been confirmed that it has sufficient strength against the horizontal force at the time of an earthquake.
本発明は上記した従来の問題が考慮されたものであり、伝達応力低減装置により鋼管杭と上部構造体との接合構造の耐震性能を向上させるとともに、簡易且つ確実に伝達応力低減装置を設置させることで、コストダウンと工期の短縮を図ることができる鋼管杭と上部構造体との接合構造および接合方法を提供することを目的としている。 In the present invention, the above-described conventional problems are taken into consideration, and the transmission stress reduction device improves the seismic performance of the joint structure between the steel pipe pile and the upper structure, and easily and reliably installs the transmission stress reduction device. Therefore, it aims at providing the joining structure and joining method of the steel pipe pile and upper structure which can aim at cost reduction and shortening of a construction period.
請求項1記載の発明は、鋼管杭と該鋼管杭の上方に形成される上部構造体との間に、応力の伝達を低減させる伝達応力低減装置が介在されている鋼管杭と上部構造体との接合構造において、前記鋼管杭の杭頭部内には中詰コンクリート部が形成され、該中詰コンクリート部の上端面には該中詰コンクリート部内から上方に突出する第1のアンカー材が突設され、前記伝達応力低減装置は該第1のアンカー材に固定されているとともに前記伝達応力低減装置の上側に取り付けられた第2のアンカー材によって前記上部構造体に固定されていることを特徴としている。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a steel pipe pile and an upper structure in which a transmission stress reducing device for reducing the transmission of stress is interposed between the steel pipe pile and the upper structure formed above the steel pipe pile. In this joint structure, a filled concrete portion is formed in the pile head of the steel pipe pile, and a first anchor material protruding upward from the filled concrete portion protrudes from the upper end surface of the filled concrete portion. The transmission stress reduction device is fixed to the first anchor material and is fixed to the upper structure by a second anchor material attached to the upper side of the transmission stress reduction device. It is said.
このような特徴により、伝達応力低減装置を杭頭部に固定するための第1のアンカー材は中詰コンクリート部の上端面に突設される。 With such a feature, the first anchor material for fixing the transmission stress reduction device to the pile head is protruded from the upper end surface of the filled concrete portion.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の鋼管杭と上部構造体との接合構造において、前記杭頭部の内周面にはずれ止め鋼材がフープ状または螺旋状に溶接されていることを特徴としている。
The invention according to
このような特徴により、第1のアンカー材を定着させる中詰コンクリート部と杭頭部との接合力は大きくなる。 Due to such a feature, the joining force between the filling concrete portion for fixing the first anchor material and the pile head portion is increased.
請求項3記載の発明は、鋼管杭と該鋼管杭の上方に形成される上部構造体とを、応力の伝達を低減させる伝達応力低減装置を介して接合させる鋼管杭と上部構造体との接合方法において、予め、若しくは杭打設後に、前記鋼管杭の杭頭部の内周面にずれ止め鋼材をフープ状または螺旋状に溶接し、前記鋼管杭の打設後に前記杭頭部内に該杭頭部内から上方に突出する第1のアンカー材を配置し、前記杭頭部内に中詰コンクリート部を形成し、前記第1のアンカー材に前記伝達応力低減装置を固定し、該伝達応力低減装置上に前記上部構造体を形成することを特徴としている。
The invention according to
このような特徴により、ずれ止め鋼材は、予め、若しくは杭打設後に、杭頭部の内周面に取り付けられており、鋼管杭打設後に第1のアンカー材を配置して中詰コンクリート部を形成することで、伝達応力低減装置を設置させる第1のアンカー材は杭頭部から突設した状態で固定される。 With such a feature, the non-slip steel material is attached to the inner peripheral surface of the pile head in advance or after pile driving, and the first anchor material is disposed after the steel pipe pile driving to place the filled concrete part. The first anchor material on which the transmission stress reduction device is installed is fixed in a state of protruding from the pile head.
本発明に係る鋼管杭と上部構造体との接合構造および接合方法によれば、伝達応力低減装置により耐震性能を向上させることができるとともに、第1のアンカー材の下端部は中詰コンクリート部内に定着されているため、伝達応力低減装置を固定する第1のアンカー材は簡易に且つ確実に設けられ、コストダウンと工期短縮とを図ることができる。 According to the joining structure and joining method of the steel pipe pile and the upper structure according to the present invention, the seismic performance can be improved by the transmission stress reducing device, and the lower end portion of the first anchor material is in the filled concrete portion. Since it is fixed, the first anchor material for fixing the transmission stress reduction device can be provided easily and reliably, and cost reduction and construction period reduction can be achieved.
また、杭頭部の内周面にはずれ止め鋼材がフープ状または螺旋状に溶接されているため、第1のアンカー材を定着させる中詰コンクリート部と杭頭部の内周面との接合力は大きくなり、中詰コンクリート部のずれ落ちは防止され、伝達応力低減装置を所定の位置に確実に配置させることができる。さらに、ずれ止め鋼材を杭頭部の内周面に予め溶接することで、現地での作業は簡易になり、工期を短縮することができる。 Moreover, since the non-slip steel material is welded to the inner peripheral surface of the pile head in a hoop shape or a spiral shape, the joining force between the filled concrete portion for fixing the first anchor material and the inner peripheral surface of the pile head Is increased, the slippage of the filled concrete portion is prevented, and the transmission stress reduction device can be reliably arranged at a predetermined position. Further, by welding the non-slip steel material to the inner peripheral surface of the pile head in advance, the work at the site is simplified and the construction period can be shortened.
以下、図面に基づき本発明にかかる鋼管杭と上部構造体との接合構造および接合方法の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of a joining structure and joining method of a steel pipe pile and an upper structure according to the present invention will be described with reference to the drawings.
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鋼管杭である。この鋼管杭1の杭頭部2と鋼管杭1に支持される上部構造体の基礎部であるフーチング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伝達応力低減装置4が介在されている。
FIG. 1 is a sectional view of the structure of a pile head joint according to the present invention. In this figure, reference numeral 1 denotes a hollow steel pipe pile driven into the ground G. Between the
伝達応力低減装置4の取付構造について説明すると、鋼管杭1の杭頭部2の内周面2aには、鉄筋材5がらせん状に溶接されており、鉄筋材5は両側をそれぞれフレア溶接して内周面2aに強固に接合している。また、鋼管杭1の杭頭部2内にはコンクリートが充填されており、鉄筋材5に支持された中詰コンクリート部6が形成されている。中詰コンクリート部6の上端面には、上端部に雄ねじ山が形成されている鉄筋からなる第1のアンカー材7が複数突設されている。第1のアンカー材7は下端部が中詰コンクリート部6内に定着され、上端部が中詰コンクリート部6の上方に突出されている。中詰コンクリート部6の上方には、レベル調整用の無収縮モルタルからなる均しモルタル部8を介して伝達応力低減装置4が設置されている。
The mounting structure of the transmission stress reducing device 4 will be described. A reinforcing
伝達応力低減装置4は、滑り面を球面の一部とした球座9と、その球座9に装着されて全方向に揺動可能に支持される上蓋10と、それらを連結する高力ボルト11、ナット12および球面状の座金13から構成されている。これにより連結状態において球座9と上蓋10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とフーチング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。球座9の外周フランジ部9aには周方向に間隔をあけて複数のボルト孔9bが形成されており、これらボルト孔9bには第1のアンカー材7の上端部が挿通されている。ボルト孔9b上方の第1のアンカー材7上端部には、球座固定用ナット14が螺合されている。
The transmission stress reducing device 4 includes a ball seat 9 having a sliding surface as a part of a spherical surface, an
また、上蓋10の外周フランジ部10aには周方向に間隔をあけて複数のボルト孔10bが形成されており、これらボルト孔10bには第2のアンカー材15の下端部を挿通し、上蓋固定用ナット16a、16bにて外周フランジ部10aに螺合されている。第2のアンカー材15はこの後形成されるフーリング3内に定着され固定されている。
Further, a plurality of
伝達応力低減装置4の周囲には、伝達応力低減装置4を保護する防護カバー17が設けられており、防護カバー17は伝達応力低減装置4を囲うようにフーチング3と均しモルタル部8との間に介在されている。また、フーチング3は、地盤G上に形成された捨てコンクリート18上に形成されており、捨てコンクリート18と鋼管杭1の上端部との間には、伝達応力低減装置4を動き易くするための敷砂19が形成されている。
A protective cover 17 that protects the transmission stress reduction device 4 is provided around the transmission stress reduction device 4. The protection cover 17 is formed between the
次に、上記した伝達応力低減装置4を使用して鋼管杭1とフーチング3とを接合する方法について説明する。
Next, a method of joining the steel pipe pile 1 and the
まず、鋼管杭1を打設する前に、予め杭頭部2の内周面2aにらせん状に形成された鉄筋材5を溶接して取り付けておく。鉄筋材5は両側または上側をフレア溶接することで強固に接合する。
First, before placing the steel pipe pile 1, the reinforcing
鋼管杭1を打設した部分の地盤Gを壺掘りし、上端面から100mm程度までの杭頭部を地盤Gから出す。次に、杭頭部2内の土等を掘り出して杭頭部2内を中空にするとともに、内周面2aと鉄筋材5とに付着した土などを除去する。そして、杭頭部2内の所定の位置に第1のアンカー材7を配置し、動かないように仮固定する。第1のアンカー材7はその上端部が杭頭部2の上端面より上方に突出するように配置する。
The ground G of the portion where the steel pipe pile 1 is placed is dug up, and the pile head from the upper end surface to about 100 mm is taken out from the ground G. Next, the soil or the like in the
次に、杭頭部2内にコンクリートを流し込み、鉄筋材5と第1のアンカー材7の下端部と一体に中詰コンクリート部6を形成する。フレッシュコンクリートは杭頭部2の上端面から50mm程度のところまで流し込まれ、中詰コンクリート部6の上端面は杭頭部2の上端面から若干下がっている。
Next, concrete is poured into the
次に、コンクリートが固化した後に、伝達応力低減装置4を杭頭部2(中詰コンクリート部6)の上方に配置する。このとき、中詰コンクリート部6の上端面から突設した複数の第1のアンカー材7の上端部は、球座9の外周フランジ部9aに形成された複数のボルト孔9bにそれぞれ挿通する。そして、ボルト孔9b上方の第1のアンカー材7上端部に球座固定用ナット14を螺合し、球座固定用ナット14を締め付けて伝達応力低減装置4を固定する。
Next, after the concrete is solidified, the transmission stress reducing device 4 is disposed above the pile head 2 (filled concrete portion 6). At this time, the upper end portions of the plurality of
次に、上蓋10の外周フランジ部10aに形成された複数のボルト孔10bに第2のアンカー材15の下端部をそれぞれ挿通させる。ボルト孔10b下方の第2のアンカー材15下端部に上蓋固定用ナット16aを螺合するとともに、ボルト孔10b上方の第2のアンカー材15下端部に上蓋固定用ナット16bを螺合し、外周フランジ部10aを上蓋固定用ナット16a、15bによって上下で挟み込むことで伝達応力低減装置4を固定する。
Next, the lower end portions of the
次に、中詰コンクリート部6の上端面に、球座9と中詰コンクリート部6との隙間を囲う図示せぬ枠を設け、この枠に設けられた注入口から無収縮モルタルを注入し、均しモルタル8を形成する。杭頭部2の高さレベルの誤差は均しモルタル8の厚みにより調節されるとともに伝達応力低減装置4は第1のアンカー材7により所定の位置で固定でき、伝達応力低減装置4を所定の高さに配置させることができる。
Next, on the upper end surface of the filled
次に、伝達応力低減装置4の廻りに防護カバー17を取り付け、杭直上部を敷砂19で埋め戻した後、捨てコンクリート18を形成する。そして、捨てコンクリート18の固化後に、捨てコンクリート18上に図示せぬフーチング鉄筋を配筋するとともに図示せぬ型枠を建て込み、この型枠内にフレッシュコンクリートを打設してフーチング3を形成する。フーチング3の下端部内には、伝達応力低減装置4の上端部と第2のアンカー材15の上端部とがフーチング3と一体に設けられている。
Next, the protective cover 17 is attached around the transmission stress reducing device 4, and the portion directly above the pile is backfilled with the
上記した鋼管杭1とフーチング3との接合構造によれば、鋼管杭1とフーチング3との間には伝達応力低減装置4が介在されているため、伝達応力低減装置4により耐震性能を向上させることができる。また、伝達応力低減装置4は中詰コンクリート部6の上端面に突設された第1のアンカー材7に固定され、第1のアンカー材7の下端部は杭頭部2と一体に形成された中詰コンクリート部6内に定着されているため、伝達応力低減装置4を固定する第1のアンカー材7は簡易に且つ確実に設けられるため、コストダウンと工期短縮とを図ることができる。
According to the joining structure of the steel pipe pile 1 and the
また、杭頭部2の内周面2aには鉄筋材5がらせん状に溶接されており、鉄筋材5は中詰コンクリート部6内に一体に設けられているため、第1のアンカー材7を定着させる中詰コンクリート部6と杭頭部2の内周面2aとの接合力は大きくなり、中詰コンクリート部6のずれ落ちは防止され、伝達応力低減装置4を所定の位置に確実に配置させることができる。
Further, a reinforcing
また、上記した鋼管杭1とフーチング3との接合方法によれば、鉄筋材5は予め内周面2aに取り付けられており、鋼管杭打設後に第1のアンカー材を配置して中詰コンクリート部6を形成することで、伝達応力低減装置4を固定する第1のアンカー材7は杭頭部2から突設した状態で固定される。これによって、現場での伝達応力低減装置4を設置する作業は軽減され、工期の短縮を図る事ができる。
Moreover, according to the joining method of the steel pipe pile 1 and the
以上、本発明にかかる鋼管杭と上部構造体との接合構造および接合方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、鉄筋材5は予め鋼管杭1を打設する前に内周面2aに溶接するとしたが、本発明は、杭打設後で杭頭部2内にコンクリートを打設する前に、鉄筋材5を溶接してもよい。
As mentioned above, although embodiment of the joining structure and joining method of the steel pipe pile concerning this invention and an upper structure was described, this invention is not limited to above-described embodiment, The range which does not deviate from the meaning It can be changed as appropriate. For example, in the above-described embodiment, the reinforcing
また、上記した実施の形態では鉄筋材5はらせん状に形成されているが、本発明はらせん状に限定されるものではなく、杭頭部に作用する荷重方向(鉛直方向)に略直交する方向に鉄筋材5が配筋されていればよく、例えば、フープ状に形成された複数の鉄筋材を内周面2aに間隔をあけて配筋し溶接してもよい。また、鉄筋材5に替えて、平鋼等からなるずれ止め鋼材を環状に加工して、内周面2aに溶接してもよい。また、上記した実施の形態では第1のアンカー材7は中詰コンクリート部6の打設前にセットしているが、本発明は後打ち施工のケミカルアンカー等を使用して第1のアンカー材7を中詰コンクリート部6の上端面に突設させてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the reinforcing
1 鋼管杭
2 杭頭部
2a 内周面
3 フーチング(上部構造体)
4 伝達応力低減装置
5 鉄筋材(ずれ止め鋼材)
6 中詰コンクリート部
7 第1のアンカー材
15 第2のアンカー材
1
4 Transfer
6 Filled
Claims (3)
前記鋼管杭の杭頭部内には中詰コンクリート部が形成され、該中詰コンクリート部の上端面には該中詰コンクリート部内から上方に突出する第1のアンカー材が突設され、前記伝達応力低減装置は該第1のアンカー材に固定されているとともに前記伝達応力低減装置の上側に取り付けられた第2のアンカー材によって前記上部構造体に固定されていることを特徴とする鋼管杭と上部構造体との接合構造。 Between the steel pipe pile and the upper structure formed above the steel pipe pile, a transfer stress reduction device that reduces the transmission of stress is interposed between the steel pipe pile and the upper structure.
A filled concrete portion is formed in the pile head of the steel pipe pile, and a first anchor member protruding upward from the filled concrete portion is provided on the upper end surface of the filled concrete portion, and the transmission A steel pipe pile fixed to the first anchor member and fixed to the upper structure by a second anchor member attached to the upper side of the transmission stress reducing device; Bonding structure with the upper structure.
前記杭頭部の内周面にはずれ止め鋼材がフープ状または螺旋状に溶接されていることを特徴とする鋼管杭と上部構造体との接合構造。 In the joining structure of the steel pipe pile according to claim 1 and the upper structure,
A joining structure between a steel pipe pile and an upper structure, wherein a non-slip steel material is welded to the inner peripheral surface of the pile head in a hoop shape or a spiral shape.
予め、若しくは杭打設後に、前記鋼管杭の杭頭部の内周面にずれ止め鋼材をフープ状または螺旋状に溶接し、前記鋼管杭の打設後に前記杭頭部内に該杭頭部内から上方に突出する第1のアンカー材を配置し、前記杭頭部内に中詰コンクリート部を形成し、前記第1のアンカー材に前記伝達応力低減装置を固定し、該伝達応力低減装置上に前記上部構造体を形成することを特徴とする鋼管杭と上部構造体との接合方法。
In the joining method of the steel pipe pile and the upper structure, which joins the steel pipe pile and the upper structure formed above the steel pipe pile via a transmission stress reduction device that reduces the transmission of stress,
Pre- or after pile driving, a steel plate is welded to the inner peripheral surface of the pile head of the steel pipe pile in a hoop shape or a spiral shape, and the pile head is inserted into the pile head after the steel pipe pile is placed. A first anchor material protruding upward from the inside is disposed, a filled concrete portion is formed in the pile head, the transmission stress reduction device is fixed to the first anchor material, and the transmission stress reduction device A method for joining a steel pipe pile and an upper structure, wherein the upper structure is formed on the upper structure.
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090407 |