JP2005248523A

JP2005248523A - 杭頭接合部の構造

Info

Publication number: JP2005248523A
Application number: JP2004059144A
Authority: JP
Inventors: Miharu Asaka; 美治浅香
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2004-03-03
Filing date: 2004-03-03
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】本発明は、上部構造物の常時荷重を杭体に確実に伝達しながら、杭体への地震荷重の伝達を低減できる杭頭接合部の構造を提供する。
【解決手段】杭体１の杭頭部と上部構造物５との間には、土のう２、２’が２層に介装されており、下層に位置する土のう２’は杭体１の杭頭部に、上層に位置する土のう２’は上部構造物５に、各々固着されている。これら２層に配された土のう２、２’を用いた杭頭部の接合構造は、土のう２、２’を介して上部構造物５より作用される鉛直荷重を杭体１の杭頭部にスムーズに伝達できるものである。また、地震等が発生した場合において、上部構造物５に地震荷重が作用すると、上部構造物５と杭体１との相対回転は、２層に載置された土のう２、２’どうしによる相対変位で相殺されて許容できる。したがって、土のう２、２’を利用した杭頭部の接合構造は、いわゆるピン接合として機能する。
【選択図】図３

Description

本発明は、杭頭接合部の構造に関する。

従来より、杭頭部と上部構造物との接合構造は、地盤条件や構造物の構造条件に応じて剛接合やピン接合に構成されている。
剛接合は、鉄骨造や鉄筋コンクリート造に構成された杭を上部構造物に接合する際に用いられる場合が多く、地震等が発生して上部構造物からの水平力が作用すると、杭頭部に大きな曲げモーメントが生じて杭頭部が破損するという問題が生じていた。

一方、例えば特許文献１に示す杭頭応力緩和装置のような、上部構造物の常時荷重（鉛直荷重）は伝達するものの、地震荷重（水平荷重）を伝達しない装置を杭頭部と上部構造物との間に介装したピン接合は、地震等の発生時に杭頭部に生じる曲げモーメントを低減できるため、杭頭部の地震荷重による損傷を回避または低減することができる構造として一般に広く知られている。
特開２００３−０２７４９９号公報

しかし、杭頭部と上部構造物との接合構造をピン接合とするには、上述するような特殊デバイスを配置するかあるいは特殊な処理が必要であり、何れも施工が煩雑で大きなコストと工期がかかるだけでなく、供用中に修理やメンテナンスが必要となるといった問題点があった。

上記事情に鑑み、本発明は、上部構造物の常時荷重を杭体に確実に伝達しながら、杭体への地震荷重の伝達を低減できる杭頭接合部の構造を提供することを目的としている。

請求項１記載の杭頭接合部の構造は、杭体の杭頭部と上部構造物との間に土のうを介装し、該土のうを介して杭体の杭頭部と上部構造物との間で軸力を伝達しつつ、それらの相対回転を許容することを特徴としている。

請求項２記載の杭頭接合部の構造は、前記土のうを構成する中詰め材に、建設廃棄物を用いることを特徴としている。

請求項１に記載の杭頭接合部の構造によれば、杭頭部と上部構造物との間に土のうを介装して軸力を伝達しつつ、それらの相対回転を許容するから、特殊な重機や工具を用いることなくピン接合を形成できるため、従来のような特殊デバイスを用いて杭頭部と上部構造物との接合構造をピン接合とする場合と同様の性能を簡略な構成で確保しながら、施工性を向上できるとともに、コスト及び工期を大幅に削減することが可能となる。

また、前記土のうを構成する土のう袋また中詰め材の材料や大きさ等を調整するのみで土のうの耐力を自在に調整できるから、杭頭接合部の構造に、上部構造物に対応した最適な常時荷重や地震荷重に対する耐力を確保できるため、接合部の破壊が生じにくいだけでなく、接合部の経年劣化も起こりにくく、供用中の修理やメンテナンスを不要とすることが可能となる。

さらに、土のうを用いた杭頭接合部の構造は、杭体が既製コンクリート杭、場所打ちコンクリート杭、鋼管杭、鋼管巻きコンクリート杭、セメント改良コラム、壁状セメント改良地盤等、原地盤より剛性が高く上部構造物を支持するための柱状体や壁状体であれば、何れでも良く、また新設のみでなく既設品の改修時に採用することもできるため、高い汎用性を備えた構造とすることが可能となる。

請求項２に記載の杭頭接合部の構造によれば、土のうを構成する中詰め材に建設廃棄物を使用できるため、現場で発生した建設残土等を適用すれば建設廃棄物の排出量を低減でき環境に配慮した構造とすることが可能になるとともに、搬送費用を低減し工費を削減することも可能となる。

本発明の杭頭部の接合構造を図１から図３に示す。本発明は、杭頭部と上部構造物との間に土のうを介装することで、杭頭部と上部構造物との間の軸力をスムーズに伝達するとともに、これらの相対回転を許容するものである。

図１（ａ）に示すように、地盤中に立設されている杭体１の杭頭部には、同一平面上に配された複数の土のう２、２’が２層に載置されており、下層に位置する土のう２’は、杭体１の杭頭部に接着剤等の固着手段を介して固着されている。
該土のう２、２’は、一般の建設現場等で用いられているものと同様のもので、図２に示すように、土のう袋３とその内方に収納される中詰め材４により構成されている。

また、これら２層に配置された土のう２、２’の上部には、図１（ａ）に示すように上部構造物５が載置されており、上層に位置する土のう２に接着剤等の固着手段を介して固着されている。該上部構造物５は、何れの構造形態を有するものでも良いが、基礎梁や基礎フーチング、耐厚板や床スラブ等上部構造物５の最下部に位置する水平部材が上層の土のう２に当接するよう配置されている。

なお、杭体１の杭頭部と下層に位置する土のう２’及び上部構造物５と上層に位置する土のう２は、必ずしも固着する必要はなく、杭体１及び上部構造物５各々の挙動に下層に位置する土のう２’及び上層に位置する土のう２各々が追随する構成であれば、何れでも良い。
また、本実施の形態では、上部構造物５と上層の土のう２との間に捨てコンクリート６が打設されているが、必ずしもこれにこだわるものではない。

これら２層に配された土のう２、２’を介装した上部構造物５と杭体１の杭頭部の接合構造は、上部構造物５が２層に配置された土のう２、２’を介して杭体１に軸力を伝達する構成となっている。
ここで、土のう２、２’は、中詰め材４が土のう袋３によって拘束されることで鉛直荷重を作用された場合に大きな耐荷力を発揮するものであり、具体的には、鉛直荷重が作用すると土のう２は、中詰め材４が水平方向に移動してその形状を平板状に変形しようとするが、土のう袋３に張力が発生して中詰め材４の挙動を拘束するため、中詰め材４に粒子間力が発生して摩擦力が大となり土のう２、２’は強度が増す。このような特性をもつ土のう２、２’は、例えば基礎構造の支持力補強部材や構造物どうしの接続部における沈下抑制部材等、構造物の様々な部位で適用されている。

このように２層に配された土のう２、２’は、上部構造物５を支持するに十分な耐荷力を有するものであり、上部構造物５より作用される鉛直荷重を杭体１の杭頭部にスムーズに伝達できるものである。

ところで、２層に載置された前記土のう２、２’どうしは固着されておらず絶縁されており、これに伴い上部構造物５と杭体１も絶縁された状態となる。したがって、地震等が発生した場合において、上部構造物５に水平荷重等地震荷重が作用すると、上部構造物５と杭体１との相対回転は、図３（ａ）に示すように、２層に載置された土のう２どうしによる相対変位で相殺されて許容できる。
したがって、土のう２、２’を利用した杭頭部の接合構造は、いわゆるピン接合として機能することとなる。

なお、前記土のう２の中詰め材４は、砂、砂利等の土質材料にこだわるものではなく、粒子状に成形できるものであれば、土質材料にセメント固化材を混合したもの、コンクリート解体ガラや建設残土等の建設廃材等、何れを用いても良い。また、土のう袋３についてもその形状や材質は何れを用いても良く、当然ながら通常の市販品を用いても良い。

また、上述する土のう２、２’を利用した杭頭部の接合構造は、杭体１が新設であってもまた既設であってもこれにこだわるものではなく、その種類についても既設コンクリート杭、場所打ちコンクリート杭、鋼管杭、鋼管巻きコンクリート杭、セメント地盤改良コラム、壁状セメント改良地盤をはじめとして、地盤より剛性が高く上部構造物を支持できる柱状体、壁状体であれば何れに適用しても良い。

さらに、本実施の形態では、杭頭部の接合構造に２層に載置した前記土のう２、２’を用いたが、必ずしもこれにこだわるものではなく、図１（ｂ）に示すように、土のう２を１層に配置しても良い。この場合には、上部構造物５と杭体１が絶縁されることなく両者が土のう２に取り合うこととなるが、地震等の発生により上部構造物５に水平荷重等の地震荷重が作用した際には、上部構造物５と杭体１との相対回転は、図３（ｂ）に示すように、土のう２自身のせん断変形に相殺されて許容できる。したがって、２層に載置した前記土のう２、２’を用いた杭頭部の接合構造と同様に、ピン接合として機能することとなる。

上述する構成によれば、杭頭接合部の構造は、杭体１の杭頭部と上部構造物５との間に土のう２、２’を介装して軸力を伝達しつつ、それらの相対回転を許容するから、特殊な重機や工具を用いることなくピン接合を形成できるため、従来のような特殊デバイスを用いて杭体１の杭頭部と上部構造物５との接合構造をピン接合とする場合と同様の性能を簡略な構成で確保しながら、施工性を向上できるとともに、コスト及び工期を大幅に削減することが可能となる。

また、前記土のう２、２’を構成する土のう袋３また中詰め材４の材料や大きさ等を調整するのみで土のう２、２’の耐力を自在に調整できるから、杭頭接合部の構造に、上部構造物５に対応した最適な常時荷重や地震荷重に対する耐力を確保できるため、接合部の破壊が生じにくいだけでなく、接合部の経年劣化も起こりにくく、供用中の修理やメンテナンスを不要とすることが可能となる。

さらに、土のう２、２’を用いた杭頭接合部の構造は、杭体１が既製コンクリート杭、場所打ちコンクリート杭、鋼管杭、鋼管巻きコンクリート杭、セメント改良コラム、壁状セメント改良地盤等、原地盤より剛性が高く上部構造物を支持するための柱状体や壁状体であれば、何れでも良く、また新設のみでなく既設品の改修時に採用することもできるため、高い汎用性を備えた構造とすることが可能となる。

また、土のう２、２’を構成する中詰め材４に建設廃棄物を使用できるため、現場で発生した建設残土等を適用すれば建設廃棄物の排出量を低減でき環境に配慮した構造とすることが可能になるとともに、搬送費用を低減し工費を削減することも可能となる。

本発明に係る杭頭部の接合構造を示す図である。本発明に係る杭頭部の接合構造に適用する土のうの特性を示す図である。本発明に係る杭頭部の接合構造の相対回転時を示す図である。

符号の説明

１杭体
２土のう
３土のう袋
４中詰め材
５上部構造物
６捨てコンクリート

Claims

杭体の杭頭部と上部構造物との間に土のうを介装し、該土のうを介して杭体の杭頭部と上部構造物との間で軸力を伝達しつつ、それらの相対回転を許容することを特徴とする杭頭接合部の構造。
請求項１に記載の杭頭接合部の構造において、
前記土のうを構成する中詰め材に、建設廃棄物を用いることを特徴とする杭頭接合部の構造。