JP2005336872A

JP2005336872A - 既製コンクリート杭

Info

Publication number: JP2005336872A
Application number: JP2004157713A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Ishizuka; 充石塚
Original assignee: Mitani Sekisan Co Ltd
Current assignee: Mitani Sekisan Co Ltd
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】補強バンドで、端板１側を厚くして、耐曲げモーメントを強化して、他の部分を薄く形成して、コンクリート外表面の荒れやひび割れ防止する。
【解決手段】既製杭２０は、コンクリート１５内に、補強バンド３付きの端板１、１を配置し、端板１、１間に、ＰＣ鋼棒１２、１２を定着し、異形鉄筋１３、１３を埋設して構成する（ａ、ｂ）。端板１と異形鉄筋１３の上端１３ａとの間に距離Ｌ_１の間隙１６が形成されている。補強バンド３は、端板１側の上側補強筒３ａが長さＨ_１（Ｈ_１＞Ｌ１）、厚さｔ_０で、先端側の下側補強筒３ｂは、長さＨ_２で肉厚ｔ_Ｓ（ｔ_Ｓ＜ｔ_０）で形成する。
【選択図】図２

Description

この発明は、補強バンドで端部を保護した既製コンクリート杭であって、特にその補強バンドの機能を見直し、合理的構造とした既製コンクリート杭に関する。

（１）コンクリート製の既製杭では、杭端部の両方共に、略杭外径の円環形状の金属製（一般に鋼製）の端板及び補強バンドが取り付けられ、主に既製杭を上下に継ぐ場合に機能していた（非特許文献１）。

また、一般に使用されるいわゆるＰＨＣ杭では、コンクリート製の本体部分に、軸方向のＰＣ鋼棒が埋設され、４〜１０Ｎ／ｍｍ^２程度のプレストレスが与えられているので、このＰＣ鋼棒を定着する部材として端板が使用されていた。ＰＣ鋼棒の端部はボルト等により端板に固定されていた。この端板は、前記プレスストレスに耐えられるように、肉厚１０〜２０ｍｍで、外径３０〜１２００ｍｍ、内径１８０〜９００ｍｍのドーナツ状に形成されていた。

また、補強バンドは、通常、肉厚１．６〜３．２ｍｍ程度で、装着幅（軸方向の長さ）１００〜２５０ｍｍ程度の鋼製で、端板の外周部に溶接された状態で、既製杭の製造用型枠にセットされ、遠心成型時にコンクリートの端部を被覆するように装着されていた。しかし、最近の高支持力を有する基礎に対応して、高い曲げ耐力を発揮するように既製杭が設計されており、この既製杭では肉厚１０ｍｍ程度で、装着幅（杭の軸方向の長さ）も５００ｍｍの形状の補強バンドが使用され始めている。

（２）これまで、端板については種々提案されているが、補強バンドについては注目される提案が無い。

例えば、異形鉄筋を埋設した高曲げ耐力杭において、本発明の対象である補強バンドが、図２に補強筒１４として表示されており、均一な肉厚で杭外径の約1/4 程度の長さ（幅）まで杭中間部方向に伸びてコンクリート部を被覆している（特許文献１）。

また、コンクリート杭の継手構造の図１において、本発明の対象である補強バンドが、被覆板１２ａ、１２ｂとして表示されており、均一な肉厚で杭外径の約1/2 〜1/8 程度の長さ（幅）まで既製杭の中間部方向に伸びてコンクリート部分を被覆している（特許文献２）。ここで、補強バンドの肉厚は、端板の肉厚の約1/4 〜1/5 程度で表示されている。

また、フーチングに連結するために改良された杭端板構造として、本発明の対象である補強バンドが、第１図にスカート金具Ｃとして表示されており、肉厚６ｍｍのリング５と略同一で均一な肉厚で、既製杭外径の約1/3 程度の長さ（幅）まで杭中間部方向に伸びてコンクリート部を被覆している（特許文献３）。

（３）例えば、従来の高曲げ耐力の既製杭では、以下のような数値で製造されていた（図１）。この既製杭では、ＰＣ鋼棒１２、１２と共に異形鉄筋１３、１３も埋設され、高い曲げ耐力を発揮できるように設計されている。
・端板の外径Ｄ_１１＝３００ｍｍ
・端板の幅Ｔ_１１（コンクリートの肉厚）＝６０ｍｍ、
・端板の肉厚ｔ_１１＝１６ｍｍ
・補強バンドの全体の長さ(高さ) Ｈ_０＝２５０ｍｍ
・補強バンドに肉厚ｔ_０＝３．２ｍｍ

特開平５−３３９９３９特開２０００−５２４９８特開平３−２８７９１３既製コンクリート杭の施工管理、２００１年４月、社団法人コンクリートパイル建設技術協会、１２３−１２７頁

（１）地上構造物を多数の基礎杭で支持する構造では、近年、１つの基礎杭当りの耐力を増強し建造物全体で基礎を簡素化する要求が高まっており、基礎杭としても高支持力化への新工法の開発が行われている。従って、基礎杭の大径化と同時に高曲げ耐力化の傾向が進んでおり、杭穴内に既製杭を埋設してなる基礎杭構造でも同様であり、大口径並びに高曲げ耐力の既製杭のニーズが増加している。

例えば、図１の外径Ｄ_１１（＝３００ｍｍ）と同様の構造で、更に大径として、高曲げ耐力を要求される外径Ｄ_１１＝１２００ｍｍ、のコンクリート製の既製杭２０（ＰＣ鋼棒１２と共に異形鉄筋１３が埋設されている）の場合、従来の設計技術による補強バンド３は、肉厚ｔ_１１（＝１３ｍｍ）で、長さＨ_０（＝５００ｍｍ）の鋼材をコンクリート製の既製杭２０の端部外周面に被覆されるようになってきた。

（２）この場合、補強バンドは、既製杭の全体の耐力増強に寄与せず、主として、既製杭の端板１の下面１ａと異形鉄筋１３の上端１３ａとの隙間１６のコンクリート部分の曲げ強度を補強する機能を期待しているにもかかわらず、全面に亘り厚く形成されていた。

従って、コンクリート杭で大径かつ高強度にすればするほど、補強バンドが、厚く幅広で形成されて装着されるので、鋼材価格の上昇に伴い、補強バンドのコストが増加する問題点もあった。

（３）補強バンドの肉厚が厚いため、コンクリート杭の製造時に、補強バンド端部近傍のコンクリート表面部の応力分布が良くないため、コンクリート表面が荒れ、凹凸状のバリが発生する場合もあり、衝撃により微小なクラック等が生じ易く、コンクリート外表面の品質が不安視されていた。曲げ耐力としては充分であり、支持力に対する影響は皆無であっても、製品としての既製杭の取扱いが面倒であり、かつ外観品質上も好ましくなかった。

（４）従って、補強バンドの鋼材使用量の節減と、コンクリート杭の表面品質の改善が必要である。

然るにこの発明は、補強バンドの肉厚を、端板が位置する基端側を厚く、先端側を薄く形成して、既製コンクリート杭を構成したので、前記問題点を解決した。

即ち、この発明は、端面に端板が固定されたコンクリート杭本体の該端板側に、筒状で所定の肉厚の補強バンドを被覆してなる既製コンクリート杭であって、
前記補強バンドの前記端板が位置する基端側を、前記既製コンクリート杭に要求される曲げモーメントに寄与できる肉厚に形成し、先端側を薄肉に形成したことを特徴とする既製コンクリート杭である。

また、他の発明は、端面に端板が固定されたコンクリート杭本体の該端板側に、筒状で所定の肉厚の補強バンドを被覆してなる既製コンクリート杭であって、
前記補強バンドの肉厚を、前記端板が位置する基端側を厚く、他側を薄く形成したことを特徴とする既製コンクリート杭である。

更に、前記において、下記内容を特徴とした既製コンクリート杭である。
(1) コンクリート杭本体の上下端板間に、所定のストレスを導入したＰＣ鋼棒を配置すると共に、前記コンクリート杭本体内に軸方向の構造鉄筋を埋設してなり、該構造鉄筋は、上下端のうち少なくとも一方で、前記端板から所定距離Ｌ_１の間隙を保って配置してなり、
(2) 補強バンドは、少なくとも前記間隙に相当する長さだけ厚く形成し、他を薄く形成した。

補強バンドの杭端が位置する基端側の肉厚を厚くし、それ程、曲げ耐力増強に影響が無く、コンクリートとの付着面積を増すために利用される先端側の肉厚を薄く形成したので、補強バンドの先端付近で、近傍のコンクリート表面部に作用するの応力分布を緩和し、コンクリート外表面の荒れ、ひび割れ等を防止して、表面品質を安定化することができる。更に、併せて薄くした鋼材量分を節約し、性能を維持した状態で、経済性を改善することもできる。

また、その既製杭に要求される所要曲げ強度に合わせて、補強バンドの基端側の肉厚及び長さ、先端側の肉厚及び長さを調節することにより、品質及びコストの両面から効率的な構成の既製杭とすることができる。

また、基礎杭の深さ方向で、異なる曲げ性能が要求される場合、継ぎ杭を構成する各既製杭で、端板や補強バンドの形状・構造を変えるだけで、最適な曲げ性能を実現できる。従って、より経済的な既製杭の設計が簡易に実現できる。

（１）コンクリート製の既製杭本体は、上下に、鋼製の補強バンド３付きの鋼製の端板１、１が配置され、上下の端板１、１間に、ストレスを導入したＰＣ鋼棒１２、１２の端部が夫々定着されている。また、既製杭本体内には、曲げ耐力が大きくなるように、軸方向に異形鉄筋（構造鉄筋）１３、１３が所定のせん断補強鉄筋１４、１４と共に埋設されている。

（２）端板１、１と異形鉄筋１３の両端１３ａ、１３ａとは、固定されず、上側の端板１の下面１ａと異形鉄筋１３、１３の上端１３ａとは、距離Ｌ_１の間隙１６が形成されている。下側でも同様である。そこで、補強バンド３の基端側（端板１側）は、長さＨ_１だけ（少なくとも距離Ｌ_１分）厚さｔ_０として、他の先端側は、長さＨ_２だけ肉厚ｔ_Ｓ（ｔ_Ｓ＜ｔ_０）で形成する。

（３）以上のようにして、既製杭２０を構成する（図２（ａ）（ｂ））。

（４）前記において、補強バンド３の基端は、通常は、端板１に溶接などにより固定されることが望ましいが、求める曲げ耐力によっては、間隙１６に対応する位置に補強バンド３が配置されていれば、必ずしも固定されなくてもよい（図示していない）。

（５）前記において、通常は異形鉄筋１３の上下両端１３ａ、１３ａで、同様の構造とするが、異なる構造とすることもできる（図示していない）。

例えば、上側で高い曲げ耐力が必要で、下側でそれほど高い曲げ耐力必要としない場合には、上側を上記の構造とし（図２（ａ）（ｂ））、下側の端部では、必要とされる曲げ強度に応じて、任意の補強バンド３の構造とすることもできる。

また、異形鉄筋１３の一方の端１３ａを、直接に又はＰＣ鋼棒１２に連結する等の方法により、端板１に固定して、間隙１６を形成しないこともできる（図示していない）。この場合にも、間隙１６を形成しない側（端板１と異形鉄筋１３とを固定した側）は曲げ耐力が強化されるので、補強バンド３は任意の構造とすることができる。

図２に基づきこの発明の実施例を説明する。曲げ耐力が大きくなるように設計した既製杭で、ＰＣ鋼棒１２でプレストレスを導入すると共に、曲げた耐力を増強するために異形鉄筋１３を埋設して既製杭２０を構成する（図２）。ここで、異形鉄筋１３の上端１３ａ（下端板では下端。図示していない）は端板１に固定せず、端板１の下面１ａと異形鉄筋１３の上面との間には、距離Ｌ_１の間隙１６を形成してある。尚、尚、間隙１６の距離Ｌ_１は、既製杭２０の長さに関わらず、Ｌ_１＝５０ｍｍ程度に形成される。

［１］既製杭２０の外径３００φのＰＲＣ杭（耐曲げモーメント６０ｋＮ・ｍ程度）

（１）外径Ｄ_１１、内径（Ｄ_１１−２×Ｔ_１１）のドーナツ状の鋼板からなる端板１の外周縁２に筒状の鋼板からなる補強バンド３の上端４を固定する。補強バンド３は、基端側（端板１側。上端４側）を肉厚ｔ_０で形成し、先端側（下端５側）を肉厚ｔ_ｓで形成し、
ｔ_ｓ＜ｔ_０、
としてある。ｔ_０からｔ_ｓへの肉厚の変化は内面６側に、徐々に径が変化する段差部９を設けて調節してあり、外面７は上端４から下端５まで面一に形成されている。また、補強バンド３の下端５の内面６は、外面７側に向けて、徐々に材厚が薄くなるようにテーパー部８が形成されている（図２（ｂ））。

また、補強バンド３の内面６に、コンクリートとの付着力を増強するために、円周方向の突条１０、１０を並列して形成してある。突条１０、１０は、補強バンド３の下側鋼製筒３ｂ（肉厚ｔ_ｓの薄肉側）の内面６に、丸鋼棒（６〜１４ｍｍ程度）を溶接して構成する。

前記において、補強バンド３は、肉厚ｔ_０で段差部９を含めた部分の上側鋼製筒３ａと、肉厚ｔ_ｓの下側鋼製筒３ｂとを溶接して一体に、製造してある。尚、上下側鋼製筒３ａ、３ｂを分割せずに一体に製造することもできる。

（２）このように形成した端板１及び補強バンド３をＰＣ鋼棒１２、異形鉄筋１３及び補強鉄筋（螺旋鉄筋、鉄筋篭）１４、１４、その他必要な材料・治具を遠心成型用型枠内に設置する。続いて、型枠内にコンクリート１５を充填すると共にＰＣ鋼棒１２にプレストレスを導入して、遠心成型する。脱型して所定の養生後に、コンクリート製の既製杭２０を完成する（図２（ｂ））。

（３）また、補強バンド３の上側鋼製筒３ａ（肉厚ｔ_ｓの大きい方）の長さＨ_１は、端板１の下面１ａと異形鉄筋１３の上端１３ａとの間隙１６の長さＬ_１（約５０ｍｍ）より長くして（品質的に安定な寸法にしており）、主たる曲げ耐力は上側鋼製筒３ａ（Ｈ_１部分）で、負担し、厚さの薄い下側鋼製筒３ｂ（長さＨ_２）へ応力を分散させて、全体として補強している。

（４）前記において、各寸法は、例えば、以下のように設定する。
・端板１の外径Ｄ_１１＝３００ｍｍ
・端板１の幅Ｔ_１１（コンクリートの肉厚）＝６０ｍｍ、
・端板１の肉厚ｔ_１１＝１６ｍｍ
・補強バンド３の全体の長さ(高さ) Ｈ_０＝２５０ｍｍ
・補強バンド３の上側鋼製筒３ａの長さ(高さ)Ｈ_１＝１１０ｍｍ
・補強バンド３の下側鋼製筒３ｂの長さ(高さ)Ｈ_２＝１４０ｍｍ
・補強バンド３の肉厚基端側ｔ_０＝３．２ｍｍ
先端側ｔ_ｓ＝１．６ｍｍ

（５）尚、前記において、上側の端板１の周囲に付いて説明したが、下側の端板についても同様の構造である（図示していない）。

（６）また、従来例では、補強バンドの肉厚基端側ｔ_０＝先端側ｔ_ｓ＝３．２ｍｍ、として形成してあった（図１）。

［２］既製杭の外径１２００φのＰＲＣ杭（耐曲げモーメント２０００ｋＮ・ｍ）

（１）前記［１］と同様の工程で、端板１及び補強バンド３を構成し、型枠に設置して、コンクリート製の既製杭２０を構成する（図２（ａ））。補強バンド３は、いわゆる縞鋼板（内面に格子状の凹凸を形成した）を使用する。

（２）この場合、寸法は、例えば、以下の数値とする。
・端板１の外径Ｄ_１１＝１２００ｍｍ
・端板１の幅Ｔ_１１（コンクリートの肉厚）＝１５０ｍｍ
・端板１の肉厚ｔ_１１＝２２ｍｍ
・補強バンド３の全体の長さ(高さ) Ｈ_０＝３００ｍｍ
・補強バンド３の上側鋼製筒３ａの長さ(高さ)Ｈ_１＝１１０ｍｍ
・補強バンド３の下側鋼製筒３ｂの長さ(高さ)Ｈ_２＝１９０ｍｍ
・補強バンド３の肉厚基端側ｔ_０＝４．５ｍｍ
先端側ｔ_ｓ＝３．２ｍｍ

（３）この場合にも、前記［１］と同様に、補強バンド３の上側鋼製筒３ａ（肉厚ｔ_ｓの大きい方）の長さＨ_１は、端板１の下面１ａと異形鉄筋１３の上端１３ａとの間隙１６の長さＬ_１（約５０ｍｍ）より長くして（品質的に安定な寸法にしており）、主たる曲げ耐力は上側鋼製筒３ａ（Ｈ_１部分）で、負担し、厚さの薄い下側鋼製筒３ｂ（長さＨ_２）へ応力を分散させて、全体として補強している。

［３］既製杭の外径１２００φのＰＲＣ杭（耐曲げモーメント４５００ｋＮ・ｍ）

前記同様の外径１２００φのＰＲＣ杭で、耐曲げモーメントを高めた規格では、例えば、以下の数値を採用する。
・端板１の外径Ｄ_１１＝１２００ｍｍ
・端板１の幅Ｔ_１１（コンクリートの肉厚）＝１５０ｍｍ、
・端板１の肉厚ｔ_１１＝２２ｍ
・補強バンド３の全体の幅(高さ) Ｈ_０＝５００ｍｍ
・補強バンド３の上側鋼製筒３ａの長さ(高さ)Ｈ_１＝１５０ｍｍ
・補強バンド３の下側鋼製筒３ｂの長さ(高さ)Ｈ_２＝３５０ｍｍ
・補強バンド３の肉厚基端側ｔ_０＝１３．０ｍｍ
先端側ｔ_ｓ＝８．０ｍｍ

［４］他の実施例

（１）前記実施例において、Ｌ_１＝５０ｍｍの場合、補強バンド３の長さＨ_１については、製造上のばらつきや地震時等の曲げモーメント作用時のＬ_１寸法の広がり等を考慮して、１００〜１５０ｍｍ程度で形成することが、品質面で確実であり望ましい。

（２）また、前記実施例において、補強バンド３の下端５にはテーパー部８を形成したが、内面６側を曲面状に丸めて、外面７側に向けて徐々に厚さを薄くすることもできる（図示していない）。

また、下側鋼製筒３ｂを肉厚ｔ_ｓで形成したが、下側鋼製筒３ｂの上縁を肉厚ｔ_ｓとして、下端５に向けて徐々に薄肉として、先端５を肉厚０とすることもできる（図示していない）。

（３）また、前記実施例において、補強バンド３の下側鋼製筒３ｂ（肉厚ｔ_ｓ）の内面６に丸鋼棒からなる突条１０、１０を並列して形成したが（図２（ｂ））、上側下側鋼製筒３ａ、３ｂの全面に突条１０、１０を形成することもできる。また、丸棒に替えて、いわゆる縞鋼板等を使用することもできる。

また、いわゆる縞鋼板等を使用して、上側下側鋼製筒３ａ、３ｂの全内面に格子状の凹凸を形成することもできる。また、補強バンド３の内面６の構成は、コンクリート１５との定着を高め、応力の分散を図ることが目的であるので、内面６に鋼製のメッシュを固定し、あるいは内面６を粗く表面処理をすることも有効である（図示していない）。

尚、補強バンド３の上側鋼製筒３ａの内面６にも同様に突条１０を設ければコンクリートとの付着力を強化することができるが、実用上は、突条１０等が無い場合であっても、所要の耐力得ることができる。

（４）前記実施例において、曲げ耐力の強化という面でいわゆるＰＲＣ杭（ＰＣ鋼棒１２と異形鉄筋１３とを組み合わせた既製杭）が最も有効であるので、この例を説明したが、他のコンクリート製の既製杭にも適用できる（図示していない）。例えば、異形鉄筋１３を使用しないいわゆるＰＣ杭等についても、補強バンド３の構造を変えるだけで、所望の耐曲げモーメントを有する既製杭の提要ができる。

従来例で、既製杭の概略した上端部の一部縦断面図である。（ａ）（ｂ）は、この発明の既製杭で、概略した上端部の一部縦断面図である。

符号の説明

１端板
２端板の外周
３補強バンド
３ａ上側鋼製筒
３ｂ上側鋼製筒
４補強バンドの上端
５補強バンドの下端
６補強バンドの内面
７補強バンドの外面
８補強バンドのテーパー部
９補強バンドの段差部
１０補強バンドの突条
１２ＰＣ鋼棒
１３異形鉄筋
１４補強鉄筋
１５コンクリート
１６間隙
２０既製杭

Claims

端面に端板が固定されたコンクリート杭本体の該端板側に、筒状で所定の肉厚の補強バンドを被覆してなる既製コンクリート杭であって、
前記補強バンドの前記端板が位置する基端側を、前記既製コンクリート杭に要求される曲げモーメントに寄与できる肉厚に形成し、先端側を薄肉に形成したことを特徴とする既製コンクリート杭。
端面に端板が固定されたコンクリート杭本体の該端板側に、筒状で所定の肉厚の補強バンドを被覆してなる既製コンクリート杭であって、
前記補強バンドの肉厚を、前記端板が位置する基端側を厚く、他側を薄く形成したことを特徴とする既製コンクリート杭。
(1) コンクリート杭本体の上下端板間に、所定のストレスを導入したＰＣ鋼棒を配置すると共に、前記コンクリート杭本体内に軸方向の構造鉄筋を埋設してなり、該構造鉄筋は、上下端のうち少なくとも一方で、前記端板から所定距離Ｌ_１の間隙を保って配置してなり、
(2) 補強バンドは、少なくとも前記間隙に相当する長さだけ厚く形成し、他を薄く形成した請求項１又は２記載の既製コンクリート杭。