JP2009144348A - 杭と上部構造物の支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 杭の上端部に杭頭キャップの下部を嵌め込み、杭頭キャップの下部を杭の上端開口に対しあらゆる方向に傾動可能にして杭頭キャップの上面を水平になるように設置可能にする構造において、杭に対する杭頭キャップの不安定なぐらつきを防止すること。
【解決手段】 筒状の杭１０の上端部に、下部が円錐形状、又は円錐台形状、又は部分球形状をした杭頭キャップ２０の下部が嵌め込まれ、杭頭キャップ２０の蓋板２２の上面に上部構造物が支持される杭１０と上部構造物の支持構造であって、杭１０の上端側の外周に転び防止治具７０を固定し、転び防止治具７０の本体７０Ａに螺着されて上方に突き出る３本以上のボルト７３により杭頭キャップ２０の蓋板２２の下面を担持するもの。
【選択図】 図２

Description

本発明は杭と上部構造物の支持構造に関する。

従来、杭に建物等の上部構造物を支持する構造として、特許文献１に記載の如く、管状の杭の上端部に、下部が円錐形状、又は円錐台形状、又は部分球形状をした杭頭キャップの下部が嵌め込まれて固定され、杭頭キャップの上面に上部構造物が支持されるものが提案されている。

特許文献１では、杭の上端部に杭頭キャップの下部を嵌め込んだとき、杭頭キャップの下部は杭の上端開口の周縁部との全体的な接触を維持したまま、あらゆる方向に傾動させることができるから、杭が仮に傾斜していても、杭頭キャップの上面を水平になるように設置することができる。杭頭キャップの上面が水平になったら杭頭キャップと杭とを溶接し、この杭頭キャップの上面に上部構造物を支持させるものである。
特開2006-132174

しかしながら、特許文献１では、杭頭キャップと杭とを溶接する前段階で、杭頭キャップが過大な水平力の作用により杭に対して不安定にぐらつくおそれがある。

尚、杭の上端部に杭頭キャップの下部を嵌め込み、杭頭キャップの下部を柱の上端開口に対しあらゆる方向に傾動可能にして杭頭キャップの上面を水平になるように設置した後、杭頭キャップと杭とを溶接することなしに自由に傾動できるように接合（ピンジョイント）し、この杭頭キャップの上面に上部構造物を支持させて用いることができる。これによれば、杭頭キャップの上面に建物等の上部構造物を支持させた施工後の地震時等に、杭や建物に作用するモーメントを低減させることができる。

ところが、建物及び杭頭キャップを杭に対してこのようにピンジョイントしたときには、建物及び杭頭キャップが杭に対して乗っているだけで固定されていないため、建物据付完了段階で、地震等による過大な水平力が建物に作用すると、杭頭キャップが杭に対して不安定にぐらつくおそれがある。

本発明の課題は、杭の上端部に杭頭キャップの下部を嵌め込み、杭頭キャップの下部を杭の上端開口に対しあらゆる方向に傾動可能にして杭頭キャップの上面を水平になるように設置可能にする構造において、杭に対する杭頭キャップの不安定なぐらつきを防止することにある。

請求項１の発明は、筒状の杭の上端部に、下部が円錐形状、又は円錐台形状、又は部分球形状をした杭頭キャップの下部が嵌め込まれ、杭頭キャップの蓋板の上面に上部構造物が支持される杭と上部構造物の支持構造であって、杭の上端側の外周に転び防止治具を固定し、転び防止治具の本体に螺着されて上方に突き出る３本以上のボルトにより杭頭キャップの蓋板の下面を担持するようにしたものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記転び防止治具の本体が杭の上端側の外周を挟んで締結される２個の相対する半割ホルダからなり、一方の半割ホルダに少なくとも１本のボルトを設け、他方の半割ホルダに残余のボルトを設けてなるようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１の発明において更に、前記転び防止治具の本体が杭の外周に配置され、該杭の外周に設けられている回転用金具の上端面に載置されるホルダからなり、ホルダに３本以上のボルトを設けてなるようにしたものである。

（請求項１）
(a)杭の上端側の外周に転び防止治具を固定し、転び防止治具の本体に螺着されて上方に突き出る３本以上のボルトにより杭頭キャップの蓋板の下面を担持させた。従って、杭の上端部に杭頭キャップの下部を嵌め込み、杭頭キャップの下部を杭の上端開口に対しあらゆる方向に傾動可能にして杭頭キャップの上面を水平になるように設置した施工時、又はこの杭頭キャップの上面に上部構造物を支持させた施工後に、杭頭キャップに過大な水平力が作用しても、杭頭キャップは蓋板の下面を転び防止治具の３本以上のボルトにより担持されていて、不安定にぐらつくことがない。

（請求項２）
(b)転び防止治具の本体が杭の上端側の外周を挟んで締結される２個の相対する半割ホルダからなり、一方の半割ホルダに少なくとも１本のボルトを設け、他方の半割ホルダに残余のボルトを設けてなるものにした。従って、転び防止治具を杭の上端側の外周に簡易かつ確実に設け、杭頭キャップの蓋板の下面を安定的に担持できる。

（請求項３）
(c)転び防止治具の本体が杭の外周に配置され、該杭の外周に設けられている回転用金具の上端面に載置されるホルダからなり、ホルダに３本以上のボルトを設けてなるものにした。従って、転び防止治具を杭の上端側の外周に簡易かつ確実に設け、杭頭キャップの蓋板の下面を安定的に担持できる。

図１は杭と上部構造物の接合手順の前半工程を示す模式図、図２は杭と上部構造物の接合手順の後半工程を模式図、図３は実施例１の転び防止治具の適用状態を示す側面図、図４は図３のIV−IV線に沿う矢視図、図５は転び防止治具を示す側面図、図６は図５の下面図、図７は実施例２の転び防止治具の適用状態を示す側面図、図８は図７のVIII−VIII線に沿う矢視図、図９は転び防止治具を示す側面図、図１０は図９の下面図、図１１は杭頭キャップの変形例を示す模式図、図１２は杭頭キャップの変形例を示す模式図である。

（実施例１）（図１〜図６）
図１〜図４では、鋼管杭１０の上端部に、杭頭キャップ２０が固定され、杭頭キャップ２０の上面に、Ｈ形鋼を横置きしてなる縦断面エ型の接合具３０を載置し、接合具３０の上下２枚の平行な板３１、３２の一方の下板３２が杭頭キャップ２０の上面に４本のボルト４０により固定され、接合具３０の上板３２の上面に上部構造物としての建物ユニットＡが１本のボルト５０により固定される。接合具３０は、２枚の平行な板である上下のフランジ３１、３２と、残る１枚の板であるウエブ３３を有するＨ形鋼である。

杭頭キャップ２０は、キャップ本体２１の上端面に四角蓋板２２を溶接して構成される。キャップ本体２１は、杭頭キャップ２０の下部を構成し、円錐台形状をなす。杭頭キャップ２０は、杭１０の上端部の内孔に円錐台形状のキャップ本体２１の高さ方向の概ね中間部程度までを嵌め込んだまま、キャップ本体２１の円錐台面を杭１０の内孔端面に対し滑り移動させて蓋板２２を杭１０の杭心の傾きによらず、水平となるように調整される。蓋板２２には予めボルト４０のための４個のボルト孔２２Ａ（図４）が穿設されている。

しかるに、建物ユニットＡの接合手順は以下の通りになる。
(1)杭１０の打設と杭頭処理（図１（Ａ））
杭１０を地面１００に打設し、杭頭を地面１００から所定高さ（ｈ）に揃える。
杭１０の上端外周の周囲に、図３、図４に示す如く、補強メタル６０を被着することができる。補強メタル６０は下向きに拡径するテーパ状内周６１を備え、このテーパ状内周６１を杭１０の上端外周エッジに着座させる。補強メタル６０は、杭頭キャップ２０のキャップ本体２１を杭１０の上端の内孔に嵌めこんだ後、杭１０の上端開口が建物ユニットＡの荷重を支えるときに開き変形しないように、杭１０の上端外周を緊締する。

(2)杭位置測定（図１（Ｂ））
杭１０の杭心の水平方向位置（ｘ）、傾き（θ）を測定する。

(3)転び防止治具７０の取付け（図１（Ｂ）、図３〜図６）
杭１０の上端側の外周に転び防止治具７０を固定し、転び防止治具７０の本体７０Ａに螺着されて上方に突き出る３本以上、本実施例では４本の支持ボルト７３の上端部により杭頭キャップ２０の蓋板２２の下面を担持する。

転び防止治具７０は、図５、図６に示す如く、杭１０の上端側の外周を挟んで締結される２個の相対する半割ホルダ７１、７１を本体７０Ａとする。半割ホルダ７０は、杭１０の外周の半周部分に脱着可能に被着される円弧状ホルダ部７１Ａと、ホルダ部７１Ａの両側に延出するアーム部７１Ｂを備える。両半割ホルダ７１のホルダ部７１Ａを杭１０の外周の各半周部分に当て、両半割ホルダ７１の両側アーム部７１Ｂ同士を締結ボルト７２により連結する。

転び防止治具７０は、図５、図６に示す如く、一方の半割ホルダ７１に少なくとも１本、本実施例では２本の支持ボルト７３を螺合し、他方の半割ホルダ７１に残余、本実施例では２本の支持ボルト７３を螺合する。各支持ボルト７３は半割ホルダ７１に対し螺動されてその上端部を適宜の高さ位置に調整でき、杭頭キャップ２０の蓋板２２の下面を担持できる。

(4)杭頭キャップ２０の取付け（図１（Ｃ））
杭１０の上端部の内孔に杭頭キャップ２０の円錐台形状の高さ方向の概ね中間部程度までを嵌め込み、更にキャップ本体２１の円錐台面を杭１０の内孔端面に対し滑り移動させて蓋板２２を杭１０の杭心の傾きによらず、水平となるように調整する。

このとき、支持ボルト７３はその上端部が蓋板２２の下面より下位に離隔するように半割ホルダ７１に螺着される（図１（Ｂ）、（Ｃ）、図２（Ｂ））。そして、杭頭キャップ２０の水平な蓋板２２の上に後述する如くに接合具３０を介して建物ユニットＡを支持した段階で、支持ボルト７３はその上端部が蓋板２２の下面に当接して蓋板２２の下面を担持する位置まで螺動される（図２（Ｃ）、図３）。

(5)接合具３０の加工（図２（Ａ））
接合具３０の下フランジ３２に、杭頭キャップ２０の蓋板２２と接合するボルト４０のための４個のボルト孔４０Ａを現地施工にて穿設する。尚、接合具３０の上フランジ３１はボルト５０のための１個のボルト孔５０Ａを予め穿設されている。

(6)接合具３０の取付け（図２（Ｂ））
杭頭キャップ２０の蓋板２２に、接合具３０の下フランジ３２を載せてボルト４０により固定する。杭１０の上端部の高さにばらつきがあるときには、杭頭キャップ２０の蓋板２２の上に高さ調整用ライナを介し、このライナの上に接合具３０の下フランジ３２を載せることにより、杭１０の上端部の高さのばらつきを吸収する。

(7)建物ユニットＡの設置（図２（Ｃ））
接合具３０の上フランジ３１に建物ユニットＡの柱１を載置し、柱１に取付けられているジョイントピース２の下片、ジョイントピース２の下片に重ねられている床梁３の下片を、ボルト５０により上フランジ３１に固定する。

建物ユニットＡをこのようにして杭頭キャップ２０の水平な蓋板２２の上に接合具３０を介して支持した段階で、前述の如く、支持ボルト７３を螺動して支持ボルト７３の上端部で蓋板２２の下面を担持する。

杭１０に対する建物ユニットＡの固定をコンクリートによらず杭頭キャップ２０、接合具３０、ボルト４０、５０を用いて行なうことで、コンクリートの固化を待つ必要がなくて工事期間を短縮できるし、不等沈下現象が生じても、ボルト５０を取外して容易に不陸修正できる。

本実施例では、上述(4)で杭１０の上端部に杭頭キャップ２０のキャップ本体２１を嵌め込み、杭頭キャップ２０の蓋板２２を水平になるように設置した後、杭頭キャップ２０と杭１０とを溶接することなしに自由に傾動できるように接合（ピンジョイント）し、この杭頭キャップ２０の蓋板２２に接合具３０を介して建物ユニットＡを支持するようにした。従って、地震時等に、杭１０や建物ユニットＡに作用するモーメントを低減させることができる。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)杭１０の上端側の外周に転び防止治具７０を固定し、転び防止治具７０の本体７０Ａに螺着されて上方に突き出る３本以上の支持ボルト７３により杭頭キャップ２０の蓋板２２の下面を担持させた。従って、杭１０の上端部に杭頭キャップ２０の下部を嵌め込み、杭頭キャップ２０の下部を杭１０の上端開口に対しあらゆる方向に傾動可能にして杭頭キャップ２０の上面を水平になるように設置した施工時、又はこの杭頭キャップ２０の上面に建物ユニットＡを支持させた施工後に、杭頭キャップ２０に過大な水平力が作用しても、杭頭キャップ２０は蓋板２２の下面を転び防止治具７０の３本以上の支持ボルト７３により担持されていて、不安定にぐらつくことがない。

(b)転び防止治具７０の本体７０Ａが杭１０の上端側の外周を挟んで締結される２個の相対する半割ホルダ７１からなり、一方の半割ホルダ７１に少なくとも１本の支持ボルト７３を設け、他方の半割ホルダ７１に残余の支持ボルト７３を設けてなるものにした。従って、転び防止治具７０を杭１０の上端側の外周に簡易かつ確実に設け、杭頭キャップ２０の蓋板２２の下面を安定的に担持できる。

（実施例２）（図７〜図１０）
実施例２が実施例１と異なる点は、実施例１の転び防止治具７０に代わる転び防止治具８０を用いたことにある。

転び防止治具８０は、図７、図８に示す如く、転び防止治具７０と同様に、杭１０の上端側の外周に固定され、本体８０Ａに螺着されて上方に突出する３本以上、本実施例では４本の支持ボルト８２の上端部により杭頭キャップ２０の蓋板２２の下面を担持するものである。

転び防止治具８０は、図９、図１０に示す如く、杭１０の外周に配置され、杭１０の外周（直径上の２位置）に設けられている回転用金具１１の上端面に載置されるホルダ８１を本体８０Ａとする。ホルダ８１は、２枚の互いに蝶番にてヒンジ結合されて杭１０の外周の各半周部分に対して脱着可能に被着できる矩形状の上半割ホルダプレート８１Ａ、８１Ａと、２枚の互いに蝶番にてヒンジ結合されて杭１０の外周の各半周部分に対して脱着可能に被着できる矩形状の下半割ホルダプレート８１Ｂ、８１Ｂとからなり、上半割ホルダプレート８１Ａ、８１Ａと、下半割ホルダプレート８１Ｂ、８１Ｂを上下に積層し、かつ上半割ホルダプレート８１Ａ、８１Ａの半割面と下半割ホルダプレート８１Ｂ、８１Ｂの半割面を互いに直交配置する状態で、上下に相対する上半割ホルダプレート８１Ａと下半割ホルダプレート８１Ｂを支持ボルト８２により締結して構成される。このとき、上半割ホルダプレート８１Ａの上面に固定ナット８３が溶接され、下半割ホルダプレート８１Ｂの下側から挿通される支持ボルト８２を固定ナット８３に螺着する。そして、この固定ナット８３と、下半割ホルダプレート８１Ｂの下側で支持ボルト８２に螺着されるロックナット８４により、上下の半割ホルダプレート８１Ａ、８１Ｂを挟着する。

転び防止治具８０は、図９、図１０に示す如く、ホルダ８１の上下の半割ホルダプレート８１Ａ、８１Ｂに３本以上、本実施例では４本の前述した支持ボルト８２を螺合してある。各支持ボルト８２はホルダ８１に対して移動されてその上端部を適宜の高さ位置に調整でき、杭頭キャップ２０の蓋板２２の下面を担持できる。この支持ボルト８２により杭頭キャップ２０の蓋板２２の下面を担持する。

本実施例によれば、転び防止治具８０の本体８０Ａが杭１０の外周に配置され、該杭１０の外周に設けられている回転用金具１１の上端面に載置されるホルダ８１からなり、ホルダ８１に３本以上の支持ボルト８２を設けてなるものにした。従って、転び防止治具８０を杭１０の上端側の外周に簡易かつ確実に設け、杭頭キャップ２０の蓋板２２の下面を安定的に担持できる。

図１１の杭頭キャップ２０は、キャップ本体２１を円錐形状からなるものにしたものである。杭頭キャップ２０は、杭１０の上端部の内孔に円錐形状のキャップ本体２１の高さ方向の概ね中間部程度までを嵌め込み、更にキャップ本体２１の円錐面を杭１０の内孔端面に対し滑り移動させて蓋板２２を杭１０の杭心の傾きによらず水平となるように調整される。杭１０の上端側の外周に固定される転び防止治具７０（転び防止治具８０でも可）の本体７０Ａに螺着された支持ボルト７３により蓋板２２の下面を担持する。

図１２の杭頭キャップ２０は、キャップ本体２１を部分球形状からなるものにしたものである。杭頭キャップ２０は、杭１０の上端部の内孔に球形状のキャップ本体２１の高さ方向の概ね中間部程度までを嵌め込み、更にキャップ本体２１の球面を杭１０の内孔端面に対し滑り移動させて蓋板２２を杭１０の杭心の傾きによらず、水平となるように調整される。杭１０の上端側の外周に固定される転び防止治具７０（転び防止治具８０でも可）の本体７０Ａに螺着された支持ボルト７３により蓋板２２の下面を担持する。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、前述(4)で杭頭キャップ２０の蓋板２２が水平になったら、杭１０の上端外周にキャップ本体２１の円錐台面（円錐面、球面でも可）を溶接するものであっても良い。

図１は杭と上部構造物の接合手順の前半工程を示す模式図である。 図２は杭と上部構造物の接合手順の後半工程を模式図である。 図３は実施例１の転び防止治具の適用状態を示す側面図である。 図４は図３のIV−IV線に沿う矢視図である。 図５は転び防止治具を示す側面図である。 図６は図５の下面図である。 図７は実施例２の転び防止治具の適用状態を示す側面図である。 図８は図７のVIII−VIII線に沿う矢視図である。 図９は転び防止治具を示す側面図である。 図１０は図９の下面図である。 図１１は杭頭キャップの変形例を示す模式図である。 図１２は杭頭キャップの変形例を示す模式図である。

符号の説明

１０ 杭
２０ 杭頭キャップ
２２ 蓋板
７０ 転び防止治具
７０Ａ 本体
７１ 半割ホルダ
７３ 支持ボルト
８０ 転び防止治具
８０Ａ 本体
８１ ホルダ
８２ 支持ボルト

Claims (3)

1. 筒状の杭の上端部に、下部が円錐形状、又は円錐台形状、又は部分球形状をした杭頭キャップの下部が嵌め込まれ、杭頭キャップの蓋板の上面に上部構造物が支持される杭と上部構造物の支持構造であって、
   杭の上端側の外周に転び防止治具を固定し、転び防止治具の本体に螺着されて上方に突き出る３本以上のボルトにより杭頭キャップの蓋板の下面を担持する杭と上部構造物の支持構造。
2. 前記転び防止治具の本体が杭の上端側の外周を挟んで締結される２個の相対する半割ホルダからなり、
   一方の半割ホルダに少なくとも１本のボルトを設け、他方の半割ホルダに残余のボルトを設けてなる請求項１に記載の杭と上部構造物の支持構造。
3. 前記転び防止治具の本体が杭の外周に配置され、該杭の外周に設けられている回転用金具の上端面に載置されるホルダからなり、
   ホルダに３本以上のボルトを設けてなる請求項１に記載の杭と上部構造物の支持構造。

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