JP2008184775A - 斜杭と基礎の接合部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】斜杭と基礎の接合部において、杭主筋と基礎中の鉄筋との干渉を回避しながら、接合部の構造を簡素化する。
【解決手段】斜杭１とそれが接合される基礎６との接合部において、斜杭１の頭部と基礎６との間に跨り、斜杭１中と基礎６中へ十分な定着長さを有する複数本の杭主筋３を配筋する。
斜杭１の頭部と基礎６との間に、水平断面が多角形状の移行部２を形成する。
斜杭１の内部に配筋される杭主筋３を移行部２において移行部２の外形に沿い、全体として多角形状に配列させる。
【選択図】図１

Description

本発明は斜杭の内部に配筋される杭主筋を基礎に定着させることにより杭頭部を基礎に接合した斜杭と基礎の接合部構造に関するものである。

鉛直に対して傾斜した方向に打ち込まれる斜杭は鉛直方向の荷重に加え、水平方向の荷重に抵抗することができる利点を有することから、桟橋の基礎としての他、河川等の護岸、傾斜面の安定化等の目的で使用されることが多い。斜杭は適用箇所に応じて単独で使用される場合と、複数本組み合わせられる場合があるが、いずれの場合も、斜杭の頭部は何らかの手段により基礎に接合される必要がある。

例えば杭本体中に配筋される杭主筋を基礎に定着させようとすれば、杭主筋は基礎中では縦筋や横筋に対し、傾斜して配筋されることになるが、結果的に縦筋や横筋と干渉し易く、重ね継手等により縦筋と接続することが困難になる。

斜杭の頭部の回りにそれを包囲する鋼管を配置し、斜杭と鋼管との間に接合鉄筋を配筋すれば、斜杭内に配筋される杭主筋の配筋上の問題を回避することはできる（特許文献１参照）。

特開２０００−２４８５２６号公報（請求項２、段落０００８、００１９〜００２０、図１３）

しかしながら、特許文献１における鋼管は軸を鉛直に向けたまま、傾斜した杭の頭部を包囲できる内径を有する必要があることから、斜杭外径の２倍程度の内径を持つ必要があるため、工費が上昇し、施工が大掛かりになる。また斜杭の外周面に、鋼管内に充填されるコンクリートとの一体性を確保するためのずれ止めを接合した上で、引張力の伝達手段としての接合鉄筋を配筋しなければならないため、接合部の構造が複雑化する。

本発明は上記背景より、杭主筋と基礎中の鉄筋との干渉を回避しながら、接合部の構造を簡素化する斜杭と基礎の接合部構造を提案するものである。

請求項１に記載の発明の斜杭と基礎の接合部構造は、斜杭とそれが接合される基礎との接合部において、前記斜杭の頭部と前記基礎との間に跨り、前記斜杭中と前記基礎中へ十分な定着長さを有する複数本の杭主筋が配筋されていることを構成要件とする。杭主筋は基礎中の鉄筋との関係から鉛直に、もしくはそれに近い状態で配筋される。

杭主筋が斜杭の頭部と基礎との間に跨って配筋されることで、斜杭の回りに接合のための鋼管等の部材を別途配置する必要がないため、工費の上昇が抑制され、接合部の構造が簡素化される。また斜杭と基礎を接合する鉄筋が斜杭の内部に配筋されることで、全杭主筋を包囲するために、斜杭本体の径を大きくする必要もない。

更に杭主筋が鉛直に、もしくはそれに近い状態で配筋されることで、基礎中に配筋される縦筋や横筋との干渉が生じにくいため、杭主筋と縦筋との接続、並びに杭主筋の合間を縫っての横筋の配筋が可能になる。

基礎の横筋の配筋作業性は特に請求項２に記載のように斜杭の頭部と基礎との間に、水平断面が多角形状の移行部が形成されている場合において、請求項３に記載のように杭主筋が移行部において移行部の外形に沿い、全体として多角形状に配列することで、向上する。この場合、杭主筋の周方向の杭主筋間に一定の間隔が確保されるため、杭主筋間を縫って配筋される横筋と杭主筋の干渉が回避されることになる。

杭主筋が杭の断面に沿って円形状に配筋されている場合には、隣接する杭主筋間の間隔の、鉛直面への投影長さが円形の直径上で最も大きく、直径位置から遠ざかる程、小さくなる。基礎中の横筋は杭の断面である円形に対して直交する２方向に配筋されるため、直径位置から遠い位置に配筋される横筋が杭主筋間を通りにくくなる。この結果、僅かな施工誤差の存在により横筋を配筋できない事態が起こり、杭主筋、または横筋を強制的に曲げざるを得ないこともある。

これに対し、請求項３では杭主筋が多角形状をした移行部の外形に沿って配列することで、杭主筋の周方向の杭主筋間に一定の間隔を確保することが可能になるため、杭主筋間を縫って配筋される横筋と杭主筋の干渉が回避される。杭主筋が多角形状に配列することで、隣接する杭主筋間の間隔の、鉛直面への投影長さを等しくできることによる。干渉の回避と併せ、横筋の配筋作業性が向上する。

斜杭本体は削孔に対して挿入される関係から、または斜杭本体を直接、圧入等する関係から円形断面になることが多い。これに対し、請求項２では基礎との接合部である移行部が多角形状であることで、斜杭本体に作用する曲げモーメントに対する移行部の抵抗力に方向性が生まれ、相対的な弱軸が形成されるため、円形状である場合よりヒンジが形成され易い。

移行部は斜杭の頭部から基礎までの区間に形成され、鉛直に配筋される杭主筋を包囲することから、移行部の断面積（水平断面積）は移行部を除く斜杭本体の断面積より小さくなる。この結果、移行部の強度が斜杭本体の強度より相対的に低下するため、基礎から斜杭本体までの間では移行部にヒンジが形成され易くなる。ヒンジの形成により移行部に作用する曲げモーメントが低減される他、斜杭本体が鋼管である場合に、基礎に対して回転変形を起こしても、基礎を損傷させる事態を回避することが可能になる。

斜杭本体は既製杭と場所打ちコンクリート杭を含め、鉄筋コンクリート杭、鋼管杭、ＰＨＣ杭等があるが、斜杭本体が鋼管である場合にも、移行部は斜杭本体から基礎側へ突出し、鉄筋コンクリート造になる。

移行部は斜杭本体から基礎側へ突出することで、前記の通り、斜杭本体の構造に関係なく、鉄筋コンクリート造になるため、斜杭本体が基礎から高軸力を受けたときに損傷、または破壊することが想定される。そこで、移行部に損傷等が発生した場合にも、基礎に沈下が生じないようにする上では、請求項４に記載のように杭主筋の内周側と外周側の少なくともいずれか一方に主筋拘束材が配置される。

主筋拘束材は杭主筋を内周側、もしくは外周側から拘束することで、軸方向圧縮力による杭主筋のはらみ出しとコンクリートの突出を拘束し、移行部の収縮を抑制し、基礎の沈下を抑制する。

斜杭の頭部と基礎との間に跨り、斜杭中と基礎中へ十分な定着長さを有する複数本の杭主筋を配筋するため、斜杭の回りに接合のための部材を別途配置する必要がなく、接合部の構造を簡素化することができる。

また杭主筋が鉛直に、もしくはそれに近い状態で配筋されることで、基礎中に配筋される縦筋や横筋との干渉が生じにくいため、杭主筋と縦筋との接続作業性、並びに杭主筋の合間を縫っての横筋の配筋作業性を高めることができる。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は斜杭１とそれが接合される基礎６との接合部において、斜杭１の頭部と基礎６との間に跨り、斜杭１中と基礎６中へ十分な定着長さを有する複数本の杭主筋３が配筋されている斜杭と基礎の接合部構造の具体例を示す。図２−（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図１のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線の断面を示す。

図１では斜杭１が鋼管杭、または鋼管の内部にコンクリートが充填された鋼管コンクリート杭である場合を示しているが、斜杭１は鉄筋コンクリート造の場合もある。斜杭１の内部には鉛直方向に、もしくはそれに近い状態で複数本の杭主筋３が配筋され、その回りにフープ筋やスパイラル筋等のせん断補強筋４が配筋される。斜杭１が鋼管杭の場合には、杭主筋３を通じて斜杭１本体と基礎６との間で荷重が伝達されるよう、斜杭１頭部の少なくとも杭主筋３の配筋区間にはコンクリート１ｂが充填される。

図面では斜杭１の頭部寄りの位置から基礎６中までの区間にのみ、杭主筋３を配筋しているが、斜杭１の全長に配筋することもある。その場合、杭主筋３は斜杭１内周面との衝突を回避するために、長さ方向の途中で屈曲させられる。杭主筋３を斜杭１の全長に配筋せずに、斜杭１内で十分な定着長を確保する場合にも、杭主筋３は図７に示すように長さ方向の途中で屈曲させられ、斜杭１の軸方向に延長させられる。複数本の杭主筋３はせん断補強筋４と共に、鉄筋籠として組み立てられ、鉄筋籠には後述の主筋拘束材５も一体化する。

全杭主筋３が実質的に鉛直に配置されながら、斜杭１と基礎６に跨るように配筋される関係から、全杭主筋３を包囲する領域である移行部２の水平断面は斜杭１本体の断面より小さくなる。杭主筋３は基礎６の底面に垂直で、斜杭１の軸に対して傾斜する。

移行部２の水平断面が斜杭本体１の断面より小さいことで、移行部２が斜杭本体１に作用する曲げモーメントによって降伏し、ヒンジを形成し易く、それだけ地震時のエネルギを吸収し易い利点がある。移行部２が斜杭１本体に先行して降伏し、移行部２にヒンジが形成されれば、斜杭本体１が曲げモーメントによって損傷する可能性が低下する。また移行部２が斜杭１本体から基礎６側へ突出することで、斜杭１が基礎６に対して回転変形を起こしても斜杭本体１と基礎６を健全に保つことが可能になっている。

移行部２にヒンジを形成させようとする場合、移行部２の曲げ変形能力を抑える関係から、移行部２の高さ、すなわち斜杭１本体の天端から基礎６底面までの距離は杭径の１／５〜１／１０程度が適切である。

斜杭１が鋼管コンクリート杭の場合、鋼管１ａの内周面にはコンクリート１ｂとの付着を確保し、鋼管１ａとコンクリート１ｂのずれ、及び分離を抑制するための突起１ｃが突設される。突起１ｃはリング状に鋼管１ａの周方向に周回して突設される他、周方向に部分的に突設される。

移行部２は斜杭１の本体から基礎６側へ突出し、斜杭１本体と基礎６をつなぐ杭頭部の一部に相当する。移行部２は基礎６中に配筋される横筋７の配筋のし易さと、移行部２自身へのヒンジの形成し易さから、図１のＡ−Ａ線断面図である図２−（ａ）に示すように方形状等、多角形状の水平断面に形成される。

移行部２の水平断面は杭主筋３を水平２方向に均等に配筋する上では、基本的に図３−（ａ）に示すように正方形状、または長方形状に形成されるが、移行部２において最も外周側に位置する鉄筋（せん断補強筋４）に一定以上のかぶりが確保されればよいため、（ｂ）に示すように八角形その他の多角形状にも形成される。

移行部２は例えば斜杭１本体の構築後、または削孔への挿入（圧入）後、基礎６の構築前にせん断補強筋４を含む杭主筋３の回りに型枠を組み、コンクリートを基礎６と同時に打設することにより構築される。

複数本の杭主筋３は移行部２の外形に沿い、多角形状に配列する。図１、図２では杭主筋３を二重に配筋し、内周側の杭主筋３の内周に角形鋼管状の主筋拘束材５を配置しているが、基本的に杭主筋３は図３に示すように移行部２の外周に沿い、一重に配筋されれば足りる。二重に配筋された場合、杭主筋３の内、内周側の杭主筋３も多角形状に配列する。主筋拘束材５は外周側の杭主筋３の外周に配置されることもある。

杭主筋３が二重に配筋された場合、外周側と内周側の杭主筋３のいずれにおいても、平面上、周方向に隣接する杭主筋３、３間には横筋７が挿通可能な間隔が確保される。一重の場合も隣接する杭主筋３、３間に横筋７が挿通可能な間隔が確保される。

杭主筋３が二重の場合、内周側の隣接する杭主筋３、３間の間隔と外周側の隣接する杭主筋３、３間の間隔は図４に示すように横筋７が同一直線上を挿通できるよう、同一、もしくはほぼ同一の位置に確保される。図面では周方向に隣接する杭主筋３、３間に加え、内周側の杭主筋３と外周側の杭主筋３の間にも横筋７が挿通できるよう、両杭主筋３、３間の間隔を調整している。

主筋拘束材５には鋼管等の閉鎖断面材の他、フープ筋やスパイラル筋が使用され、杭主筋３（鉄筋籠）には溶接等により一体化する。杭主筋３及び主筋拘束材５は斜杭１本体から連続し、基礎６中で十分な定着長が取られる。杭主筋３を一重に配筋した図１〜図３の場合には、せん断補強筋４が主筋拘束材５を兼ねることになる。

杭主筋３の内周、または外周に主筋拘束材５を配置することで、基礎６からの高い軸方向圧縮力が斜杭１本体に作用し、移行部２のコンクリートが損傷、または破壊する可能性がある場合にも、主筋拘束材５が杭主筋３の変形を拘束することができる。杭主筋３の拘束によりコンクリートのはらみ出しが抑制されるため、基礎６の沈下を抑制できる利点がある。

主筋拘束材５は杭主筋３を内周側、もしくは外周側から拘束することで、軸方向圧縮力による杭主筋３のはらみ出しを拘束する働きをするが、主筋拘束材５に鋼管が使用される場合には、移行部２のコンクリートが圧縮抵抗力を失った後に軸方向圧縮力を負担する機能も発揮する。軸方向圧縮力の負担能力の発揮によっても基礎６の沈下抑制効果が得られる。

基礎６中に配筋される横筋７は図１の配筋図である図４に示すように格子状に配列し、隣接する杭主筋３、３間を縫うように２方向に配筋される。図示するように杭主筋３が二重に配筋されていても、内周側と外周側の杭主筋３は共に多角形状に配列しているため、横筋７は杭主筋３と干渉することなく配筋される。図５は図４のＤ−Ｄ線断面図、図６はＥ−Ｅ線断面図である。図４中、８はせん断補強筋を示す。

図４〜図６に示すように隣接する杭主筋３、３間の間隔は移行部２の中心寄りと外周寄りに関係なく、いずれの部分においても一定であるため、横筋７は移行部２内における杭主筋３の位置に関係なく杭主筋３、３間に自由に配筋される。

斜杭と基礎の接合部の詳細例を示した縦断面図である。 （ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ線断面図である。 （ａ）は移行部が方形状である場合の移行部の断面と斜杭本体の断面の関係を示した水平断面図、（ｂ）は移行部が八角形状である場合の移行部の断面と斜杭本体の断面の関係を示した水平断面図である。 基礎における横筋と杭主筋の関係を示した平面図である。 図４のＤ−Ｄ線断面図である。 図４のＥ−Ｅ線断面図である。 杭主筋を斜杭の全長に配筋せずに、斜杭内で十分な定着長を確保する場合の杭主筋の配筋例を示す縦断面図である。

符号の説明

１………斜杭
１ａ……鋼管
１ｂ……コンクリート
１ｃ……突起
２………移行部
３………杭主筋
４………せん断補強筋
５………主筋拘束材
６………基礎
７………横筋
８………せん断補強筋

Claims (4)

1. 斜杭とそれが接合される基礎との接合部において、前記斜杭の頭部と前記基礎との間に跨り、前記斜杭中と前記基礎中へ十分な定着長さを有する複数本の杭主筋が配筋されていることを特徴とする斜杭と基礎の接合部構造。
2. 斜杭の頭部と基礎との間に、水平断面が多角形状の移行部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の斜杭と基礎の接合部構造。
3. 杭主筋は移行部において前記移行部の外形に沿い、全体として多角形状に配列していることを特徴とする請求項２に記載の斜杭と基礎の接合部構造。
4. 杭主筋の内周側と外周側の少なくともいずれか一方に主筋拘束材が配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の斜杭と基礎の接合部構造。
   
   

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