JP2005307676A

JP2005307676A - 基礎杭頭部と上部基礎との接合構造

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Publication number: JP2005307676A
Application number: JP2004129517A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Yoshimatsu; 敏行吉松; Akira Miyata; 章宮田
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2004-04-26
Filing date: 2004-04-26
Publication date: 2005-11-04
Anticipated expiration: 2024-04-26
Also published as: JP4432597B2

Abstract

【課題】
地震時の過大な曲げ力と引抜き力を低減して地震時の過大な地震による基礎杭頭部の損傷等を未然に防止することのできる基礎杭頭部と上部基礎との接合構造を提供する。
【解決手段】
基礎杭１と基礎杭１の上部に構築された上部基礎２とを接合する。基礎杭１の杭頭部にリング形状のキャップリング３を外接する。基礎杭１の杭頭部と上部基礎２との間に引抜き抵抗部材として複数のアンボンドシース付ＰＣ鋼より線４を設置する。アンボンドシース付ＰＣ鋼より線４の下端側は基礎杭１の杭頭部のコンクリート内に、上端側は上部基礎２のコンクリート内にそれぞれ埋設する。アンボンドシース付ＰＣ鋼より線４の上端部と下端部はそれぞれ定着プレート９と８を取り付けることにより上部基礎２と杭頭部のコンクリート内に定着する。
【選択図】図１

Description

本願発明は、基礎杭と当該基礎杭の上部に構築された上部構造の基礎(以下「上部基
礎」という)とを接合する基礎杭頭部と上部基礎との接合構造に関し、特に基礎杭頭部
と上部基礎との間に軸圧縮力とせん断力のみを伝える接合部材としてリング形状のキャップリングを設置することにより基礎杭頭部の回転固定度をフリーな状態に近づけて杭頭部の曲げ抵抗力を低減し、かつ基礎杭頭部と上部基礎との間に引抜き抵抗部材としてアンボンド構造のＰＣ鋼材または棒鋼材を設置することにより地震時の過大な曲げ力と引抜き力による基礎杭頭部の損傷等を未然に防止できるようにしたものである。

基礎杭と当該基礎杭の上部に構築された上部基礎とを接合する基礎杭頭部と上部基礎との接合構造として、杭頭部と上部基礎との回転固定度をフリーな状態に近づけて、すなわち杭頭部に作用するせん断力と鉛直力(軸圧縮力)は基礎杭側に伝わるものの回転力(曲げ力)は伝わらないようにすることで、地震時の過大な曲げ力と引抜き力による基礎杭頭部の損傷等を防ぐようにした基礎杭頭部の接合構造が知られている。

この種の基礎杭頭部の接合構造として、例えば基礎杭の杭頭部にリング形状のキャップリング材を嵌合するとともに、当該キャップリング材に突設された定着部材をその上側に構築された上部基礎のコンクリート内に定着して基礎杭頭部と上部基礎とを接合する接合構造（特許文献１参照）、または基礎杭の杭芯に軸鉄筋を配筋し、この軸鉄筋の上端側を上部基礎のコンクリート内に定着して基礎杭頭部と上部基礎とを接合する基礎杭頭部の接合構造（特許文献２参照）が知られている。
特開２００２−１６７７７６号公報特開２００２−３３９３５１号公報

しかし、基礎杭として特に大口径の場所打ちコンクリート杭が必要となる建物の場合、前者のキャップリング材を用いた接合構造では、基礎杭の杭頭部と上部基礎との間に引抜き力に抵抗する部材が特に設置されていないため、地震時の過大な引抜き力が作用するような杭頭部の接合には適用できないという課題があった。

一方、後者の軸鉄筋を用いた接合構造では、いわゆる半固定性能を維持したまま引抜き力にも抵抗する機能（引張り抵抗機能）を付加するために接合部材として軸鉄筋が配筋されているが、この軸鉄筋を配筋することで曲げ抵抗も発生するため、半固定性能の効果が低減するのを免れず、むしろ軸鉄筋によって接合部の固定度が高くなりかねないという問題があった。

さらに施工に際しても、特に基礎杭のコンクリートを打設する際、軸鉄筋の位置保持にかなりの手間がかかり、しかも杭頭部の上部基礎に定着される部分には軸鉄筋が軸芯まわりに配筋されているため、杭頭部の処理(杭頭部のコンクリートを一部はつり、軸鉄筋を上部基礎への定着部として露出させるための処理)がきわめて困難であり、非常に手間がかかるという施工上の課題もあった。

本願発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、杭頭部の半固定性能を保持しつつ引抜き力にも抵抗する性能を有し、特に地震時の過大な引抜き力による杭頭部の損傷等を未然に防止することができ、しかも簡単で素早く施工できる基礎杭頭部と上部基礎との接合構造を提供することを目的とする。

請求項１記載の基礎杭頭部と上部基礎との接合構造は、基礎杭と当該基礎杭の上部に構築された上部構造の基礎とを接合する基礎杭頭部と上部基礎との接合構造において、前記基礎杭の杭頭部にリング形状のキャップリングを外接するとともに、当該キャップリングに突設された複数の定着部材を前記上部構造の基礎に定着し、かつ前記基礎杭の杭頭部と前記上部構造の基礎との間にアンボンドＰＣ鋼材を設置するとともに、当該ＰＣ鋼材の上端部と下端部を前記基礎杭の杭頭部と上部構造の基礎にそれぞれ定着してなることを特徴とするものである。

請求項２記載の基礎杭頭部と上部基礎との接合構造は、基礎杭と当該基礎杭の上部に構築された上部構造の基礎とを接合する基礎杭頭部と上部基礎との接合構造において、前記基礎杭の杭頭部にリング形状のキャップリングを外接するとともに、当該キャップリングに突設された複数の定着部材を前記上部構造の基礎に定着し、かつ前記基礎杭の杭頭部と前記上部構造の基礎との間に棒鋼材を設置するとともに当該棒鋼材の下端側を前記基礎杭の杭頭部に、上端側を前記上部構造の基礎にそれぞれ定着してなることを特徴とするものである。

請求項３記載の基礎杭頭部と上部基礎との接合構造は、請求項１または２記載の基礎杭頭部と上部基礎との接合構造において、キャップリングはプレキャストコンクリートから形成されてなることを特徴するものである。

請求項４記載の基礎杭頭部と上部基礎との接合構造は、請求項１または３記載の基礎杭頭部と上部基礎との接合構造において、アンボンドＰＣ鋼材はＰＣ鋼材の表面をシース管または付着絶縁材で被覆することにより形成されてなることを特徴するものである。この場合のＰＣ鋼材として特に可とう性に富むＰＣ鋼より線を利用することにより施工性を高めることができる。

請求項５記載の基礎杭頭部と上部基礎との接合構造は、請求項２または３記載の基礎杭頭部と上部基礎との接合構造において、棒鋼材の上端側は表面をシース管または付着絶縁材で被覆することによりアンボンド構造とし、その端部で上部構造の基礎に定着してなることを特徴とするものである。

本願発明は、基礎杭頭部と上部基礎とをリング形状のキャップリングを用いて半固定状態に接合するとともに、基礎杭頭部と上部基礎との間に杭頭部に作用する地震時の引抜き力に抵抗する抵抗部材として従来の軸鉄筋に代わるアンボンド構造のＰＣ鋼材または棒鋼材を設置することにより、上部構造からの軸圧縮力とせん断力を基礎杭に確実に伝達させることができる一方で、基礎杭頭部に集中する地震時の過大な応力、特に引抜き力と曲げ力を緩和することができるため、基礎杭頭部の損傷等を未然に防止することができる。また、軸鉄筋を用いた従来の基礎杭頭部と上部基礎との接合構造の施工上および構造上の問題を解消することができる。

また本願発明は、基礎杭が場所打ちコンクリート杭の場合はもちろん、プレキャストレスコンクリート杭等の既成基礎杭の場合にも適用でき、特にリング形状のキャップリングは基礎杭頭部に外接するだけで簡単に取り付けることができ、またキャップリングに突設された定着部材を上部基礎のコンクリート内に埋設することにより上部基礎にも確実に定着することができる。

また、キャップリングはプレキャストコンクリート部材として容易に形成することができるだけでなく、必要に応じてキャップリングの内側または外側に鋼板プレートリングを取り付けて拘束力、耐力、変形性能などを高めることができる。

また、地震時の引抜き抵抗部材として、従来の軸鉄筋に代わるアンボンド構造のＰＣ鋼材または棒鋼材を設置することで地震時の引抜き力に対して確実に抵抗し、特にＰＣ鋼材および棒鋼材の上端側がアンボンド構造になっている場合には、軸圧縮力に抵抗しないため、軸鉄筋と異なり曲げ抵抗には全く寄与せず引張り抵抗部材としてのみ働く構造とすることができる。

なお、この場合のＰＣ鋼材には特に可とう性に富むＰＣ鋼より線が適し、棒鋼材には異形棒鋼などを利用することができ、またアンボンド構造のＰＣ鋼材または棒鋼材としては、例えばシース材で被覆されたＰＣ鋼材(シース付アンボンドＰＣ鋼材)または棒鋼材を利用したり、あるいはこれらの部材の表面にアスファルトやグリース等の付着絶縁材を塗布したものを用いることできる。

さらにＰＣ鋼材と棒鋼材は、必要により想定される地震時の引抜き力の大きさに応じて複数設置することができ、また両端部に定着プレート等の定着体を取り付けることにより両端部をそれぞれ杭頭部と上部基礎に定着させることで、地震時の引抜き力を定着体に生じるコンクリートの支圧力によって確実に抵抗させることができる。

なおこの場合の定着体は、各ＰＣ鋼材または棒鋼材ごとに個別に取り付けてもよく、あるいは数本ごとに共通の定着体を取り付けてもよい。

また、例えばアンボンドシース付ＰＣ鋼材を場所打ちコンクリートによる基礎杭の頭部に設置するには、まず基礎杭の補強筋として設置された鉄筋かごの内側に、複数のアンボンドシース付ＰＣ鋼材を鉄筋かごの円周方向に所定間隔おきに設置する。

この場合、各アンボンドシース付ＰＣ鋼材の下端側を鉄筋かごの内側に沿わせるとともに、鉄筋かごの主筋とせん断補強筋に結束線材などによって数箇所拘束し、上端側を鉄筋かごの上方に引き出しておく。そして、基礎杭のコンクリートを打設して各アンボンドシース付ＰＣ鋼材の下端側を基礎杭の杭頭部に定着する。

次に、基礎杭のコンクリートが充分に硬化したら、杭頭処理(杭頭部の不良コンクリートをはつる)を行い、また各アンボンドＰＣ鋼材の上端側を鉛直に保持し、そしてその上に上部基礎のコンクリートを打設して上部基礎を構築し、かつ各アンボンドＰＣ鋼材の上端側を上部基礎のコンクリート内に定着する。

このようにして、アンボンドシース付ＰＣ鋼材の設置は、基礎杭および上部基礎の施工時にきわめて簡単に、スピーディーかつ確実に行うことが可能となる。

なお棒鋼材としては、ＰＣ鋼材より低価格な異形鉄筋や丸鋼(鉄筋)などを用いることができる。

本願発明は、基礎杭頭部と上部基礎とをリング形状のキャップリングを用いて半固定状態に接合するとともに、基礎杭頭部と上部基礎との間に杭頭部に作用する地震時の引抜き力に抵抗する抵抗部材として従来の軸鉄筋に代わるアンボンド構造のＰＣ鋼材または棒鋼材を設置することにより、上部構造からのせん断力を基礎杭に確実に伝達させることができる一方で、基礎杭頭部に集中する地震時の過大な応力、特に引抜き力と曲げ力を緩和することができるため、基礎杭頭部の損傷等を未然に防止することができる等の効果を有し、また、軸鉄筋を用いた従来の基礎杭頭部と上部基礎との接合構造の施工上および構造上の問題を解消することができる。

図１〜図４は、本願発明に係る基礎杭頭部と上部基礎との接合構造の一例を示し、図において、基礎杭１の上部に上部基礎２が構築されている。また、基礎杭１の杭頭部と上部基礎２との間にせん断抵抗部材としてリング形状のキャップリング３と引抜き抵抗部材として複数のアンボンドシース付ＰＣ鋼材(以下「アンボンドシース付ＰＣ鋼より線」という)４がそれぞれ設置されている。

基礎杭１は、複数の軸鉄筋５ａとその外周にリング状に配筋された複数のせん断補強筋５ｂとからなる鉄筋かご５を補強筋とする場所打ちコンクリートによって構築され、この基礎杭１の杭頭部にキャップリング３が外接されている。

キャップトリング３はプレキャストコンクリート製であって、上端部に上部基礎２への定着部材として複数の定着筋６が円周方向に所定間隔おきに立ち上げられ、定着筋６はキャップリング３の上端部分とともに上部基礎２のコンクリート内に定着されている。

アンボンドシース付ＰＣ鋼より線４は、鉄筋かご５の内側に鉄筋かご５の円周方向に所定間隔おきに設置され、その上端側は一定長さ鉄筋かご５の上方に立ち上げられている。また、各アンボンドシース付ＰＣ鋼より線４の下端部分は、一定長さ鉄筋かご５の内側に沿って垂直に立ち上げられ、またそれより上の部分の一定長さは基礎杭１の杭芯側に徐々に漸近するように斜めに立ち上げられ、そして残る上の部分は垂直に立ち上げられている。

また、各アンボンドシース付ＰＣより線４の下端部は鉄筋かご５の内側に突設された定着プレート７に定着ナット８によってそれぞれ定着され、また上端部は上部基礎２のコンクリート内に定着プレート９とともに定着されている。

各アンボンドシース付ＰＣより線４がこのように設置されていることで、基礎杭頭部の引抜き抵抗力を保持しつつ基礎杭頭部の曲げ抵抗力を低減することができ、さらに基礎杭頭部にコンクリートを拘束する効果を付与することができる。

なお、基礎杭１の杭頭部と上部基礎２との間に絶縁材１０が介在されていることで基礎杭１と上部基礎２は互いに分離し、また上部基礎２とキャップリング３との間に絶縁材１１が介在されていることで上部基礎２とキャップリング３も互いに分離している。

このような構成において、上部基礎２からのせん断力はキャップリング３を介して基礎杭１側に確実に伝達させることができ、また上部基礎２からの引抜き力はアンボンドシース付ＰＣ鋼より線４を介して基礎杭１側に確実に伝達させることができる。

また、ＰＣ鋼より線４はアンボンドシースで被覆されて周囲のコンクリートに付着しないように設置されていることにより、軸圧縮力に対して抵抗しない構造になっているため、従来の軸鉄筋と異なり、曲げ抵抗部材として働くことはない。

したがって、基礎杭頭部に集中する地震時の過大な応力、特に引抜き力と曲げ力を緩和することができ、基礎杭頭部の損傷等を未然に防止することができる。

次に、基礎杭が場所打ちコンクリート杭の場合について、本願発明の施工方法を簡単に説明する。

最初に、基礎杭１の補強筋として配筋された鉄筋かご５の内側に、複数のアンボンドシース付ＰＣ鋼より線４を鉄筋かご５の円周方向に所定間隔おきに設置する。この場合、各アンボンドシース付ＰＣより線４は、下端部分を一定長さ鉄筋かご５の内側に沿って垂直に立ち上げた後、それより上の部分を一定長さ基礎杭１の杭芯側に徐々に漸近するように斜めに立ち上げ、そして残る上の部分を鉄筋かご５の上方に垂直に立ち上げ、そして結束線材や保持金具(図省略)によって鉄筋かご５に強固に固定する。

次に、基礎杭のコンクリートを打設して基礎杭１を構築するとともに各アンボンドシース付ＰＣ鋼より線４の下側部分を基礎杭１の杭頭部に定着する。基礎杭１のコンクリートが充分に硬化したら、杭頭処理(杭頭部の不良コンクリートをはつる)を行い、また各アンボンドＰＣ鋼より線４の上端部分を鉛直に保持する。

次に、基礎杭１の杭頭部にキャップリング３を外接し、続いて基礎杭１の上側に上部基礎のコンクリートを打設して上部基礎２を構築し、かつキャップリング３の定着部材６と各アンボンドシース付ＰＣ鋼より線４の上端部分を上部基礎２のコンクリート内に定着する。こうして、アンボンドシース付ＰＣ鋼より線４の設置を基礎杭１および上部基礎２の施工と同時にきわめて効率的にかつきわめて簡単に、スピーディーかつ確実に行うことができる。

図３(ａ)，(ｂ)と図４(ａ)，(ｂ)はいずれも、基礎杭頭部の引抜き抵抗部材として、特に異形棒鋼または丸鋼(鉄筋)などの棒鋼材１２が設置された例を示し、棒鋼材１２は基礎杭１の杭頭部と上部基礎２との間に複数垂直に設置され、その下端側１２ａと上端側１２ｂがそれぞれ基礎杭１の杭頭部と上部基礎２のコンクリート内に定着されている。

また特に、図３(ａ)，(ｂ)に図示する例の場合、棒鋼材１２の下端側１２ａは基礎杭頭部のコンクリート内に埋設されたシース管１３内に定着され、また上端側１２ｂの表面にアスファルト等の付着絶縁材１７が塗布され、さらに上端部に定着プレート１４が取り付けられている。

一方、図４(ａ)，(ｂ)に図示する例の場合にあっては、棒鋼材１２の下端側１２ａは基礎杭頭部のコンクリート内に直接埋設して定着され、上端側１２ｂは表面にアスファルト等の付着絶縁材１７を塗布することによりアンボンド構造に形成され、さらに上端部に定着プレート１４が取り付けられている。

また、棒鋼材１２の下端側１２ａと上端側１２ｂは別部材として形成され、スリーブ継手１５によって互いに連結されている。なお、必要により下端側１２ａの下端部に定着部として定着プレートまたはＪ形フック(図省略)が突設されている。

図３および図４の例で、特に棒鋼材１２の上端側１２ｂが付着絶縁材で被覆されていることで、棒鋼材１２は杭頭部に作用する軸圧縮力には抵抗しないが、引抜き力には強力に抵抗することができる。また、図４の例で棒鋼材１２の下端側１２ａが杭頭部のコンクリート内に直接埋設して定着されていることで、施工の省力化などを図ることができる。

次に、棒鋼材１２の設置方法を説明すると、図３(ａ)，(ｂ)に図示する例の場合、基礎杭１の鉄筋かご５を設置した後、所定位置にシース管１３を設置し、各シース管１３の上端部と下端部は、基礎杭コンクリートが浸入しないように適当に塞ぐ。

次に、基礎杭１のコンクリートを打設し、コンクリートが充分に硬化したら、いわゆる杭頭処理を行う。また、各シース管１３の上端部を開け、各シース管１３内に棒鋼材１２の下端側１２ａを立て込み、続いて各シース管１３内にモルタル等のグラウト材１６を充填して各棒鋼材１２の下端側１２ａを基礎杭１の杭頭部に定着する。

次に、各棒鋼材１２の上端側１２ｂの表面に付着絶縁材１７を塗布し、上端部に定着プレート１４を取り付ける。そして、杭頭部にキャップリング３を取り付け、かつ上部基礎２のコンクリートを打設する。

続いて、図４(ａ)，(ｂ)に図示する例の場合について説明すると、基礎杭１の鉄筋かご１を設置した後、中間部分がスリーブ継手１５によって仮連結された複数の棒鋼材１２を所定の位置に設置する。

次に、基礎杭１のコンクリートを打設し、コンクリートが充分に硬化したら、いわゆる杭頭処理を行う。また、スリブ継手１５内にモルタル等のグラウト材を充填して棒鋼材１２の下端側１２ａと上端側１２ｂを一体的に接合する。

本願発明は、特に基礎杭頭部と上部基礎との回転固定度をフリーな状態に近づけ、かつ基礎杭頭部と上部基礎との間に引抜き抵抗部材を設置することにより地震時の過大な引抜き力による基礎杭頭部の損傷等を未然に防止することができる。

基礎杭頭部と上部基礎との接合部を示し、(ａ)はその縦断面図、(ｂ)，(ｃ)はそれぞれ(ａ)におけるイ−イ線、ロ−ロ線断面図である。リング形状のキャップリングを示し、(ａ)はその縦断面図、(ｂ)は(ａ)におけるハ−ハ線断面図である。基礎杭頭部と上部基礎との接合部を示し、(ａ)はその縦断面図、(ｂ)は(ａ)におけるロ−ロ線断面図である。基礎杭頭部と上部基礎との接合部を示し、(ａ)はその縦断面図、(ｂ)は(ａ)におけるロ−ロ線断面図である。

符号の説明

１基礎杭
２上部基礎
３キャップリング
４アンボンドシース付ＰＣ鋼より線(アンボンドシース付ＰＣ鋼材)
５鉄筋かご
６定着筋
７定着プレート
８定着ナット
９定着プレート
１０絶縁材
１１絶縁材
１２棒鋼材
１３シース管
１４定着プレート
１５スリーブ継手
１６グラウト材
１７付着絶縁材

Claims

基礎杭と当該基礎杭の上部に構築された上部構造の基礎とを接合する基礎杭頭部と上部基礎との接合構造において、前記基礎杭の杭頭部にリング形状のキャップリングを外接するとともに、当該キャップリングに突設された複数の定着部材を前記上部構造の基礎に定着し、かつ前記基礎杭の杭頭部と前記上部構造の基礎との間にアンボンドＰＣ鋼材を設置するとともに、当該アンボンドＰＣ鋼材の上端側と下端側を前記基礎杭の杭頭部と前記上部構造の基礎にそれぞれ定着してなることを特徴とする基礎杭頭部と上部基礎との接合構造。
基礎杭と当該基礎杭の上部に構築された上部構造の基礎とを接合する基礎杭頭部と上部基礎との接合構造において、前記基礎杭の杭頭部にリング形状のキャップリングを外接するとともに、当該キャップリングに突設された複数の定着部材を前記上部構造の基礎に定着し、かつ前記基礎杭の杭頭部と前記上部構造の基礎との間に棒鋼材を設置するとともに当該棒鋼材の下端側を前記基礎杭の杭頭部に、上端側を前記上部構造の基礎にそれぞれ定着してなることを特徴とする基礎杭頭部と上部基礎との接合構造。
キャップリングはプレキャストコンクリートから形成してなることを特徴する請求項１または２記載の基礎杭頭部と上部基礎との接合構造。
アンボンドＰＣ鋼材は、ＰＣ鋼材の表面をシース管または付着絶縁材で被覆することにより形成されてなることを特徴する請求項１または３記載の基礎杭頭部と上部基礎との接合構造。
棒鋼材の上端側は、棒鋼材の表面をシース管または付着絶縁材で被覆することによりアンボンド構造とし、その端部で上部構造の基礎に定着してなることを特徴する請求項２または３記載の基礎杭頭部と上部基礎との接合構造。