JP2013256851A

JP2013256851A - 杭と基礎との接合構造及び方法

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Publication number: JP2013256851A
Application number: JP2012134959A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yonezawa; 健次米澤
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2013-12-26
Anticipated expiration: 2032-06-14
Also published as: JP6155561B2

Abstract

【課題】地震時に杭頭部と基礎との接合部に生じる曲げモーメントを効果的に緩和すると共に、基礎に浮き上がりが生じた場合でも、基礎から杭へのせん断力の伝達性能を確保することを課題とする。
【解決手段】差筋５０が杭頭部２０Ａと基礎３０とに跨るように配され、差筋５０の杭頭部２０Ａに配された部分の全体と差筋５０の基礎３０に配された部分の全体とは、杭頭部２０Ａ及び基礎３０と付着しないように構成され、杭頭部２０Ａが基礎３０に、杭頭部２０Ａの外周面と基礎３０とが非接触となるように埋設されていることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、杭と基礎との接合構造及び方法に関する。

地震時の水平力により杭頭部と基礎との接合部に生じる曲げモーメントを緩和することを目的として、杭頭部を基礎に埋設せずに基礎の底面に接するように配し、杭頭部と基礎とをこれらに跨る鉄筋で接合したものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１に記載の杭と基礎との接合構造では、上記鉄筋の全体を杭頭部と基礎とに付着させることにより杭頭部と基礎とを接合している。また、特許文献２に記載の杭と基礎との接合構造では、杭頭部に生じた曲げモーメントによる杭頭部のコンクリートの圧壊を抑制することを目的として、杭頭部に位置する上記鉄筋の中間部分を杭頭部に付着させない付着切り部としている（図７参照）。

特開２００２―９７６５０号公報特開２０１０−２４６５８号公報

特許文献１、２に記載の杭と基礎との接合構造では、地震時にせん断力を基礎から杭へ上記鉄筋を介して伝達させることはできるが、上記鉄筋の全体又は中間部分以外が基礎と杭頭部とに付着されており、杭頭部が基礎に上記鉄筋を介して拘束されている。このため、地震時に杭頭部の回転が妨げられ、杭頭部と基礎との接合部に生じる曲げモーメントを効果的に緩和することができない。

ここで、基礎及び杭頭部との少なくとも一方と、上記鉄筋の全体との付着を切って鉄筋を差筋の状態にすることにより、杭頭部が基礎に上記鉄筋を介して拘束されないようにすることができ、杭頭部と基礎との接合部に生じる曲げモーメントを効果的に緩和することができる。また、杭頭部の支圧と鉄筋とにより基礎から杭へせん断力を伝達することができる。

しかしながら、極大地震等により基礎に大きな浮き上がりが生じた場合には、杭頭部の支圧で基礎から杭へせん断力を伝達できなくなり、基礎から杭へのせん断力の伝達が、鉄筋のダボ抵抗のみで行われることにより、基礎と杭頭部との接合部におけるせん断剛性が小さくなり、基礎から杭へ大きなせん断力を伝達できなくなる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、地震時に杭頭部と基礎との接合部に生じる曲げモーメントを効果的に緩和すると共に、基礎に浮き上がりが生じた場合でも、基礎から杭へのせん断力の伝達性能を確保することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る杭と基礎との接合構造は、せん断抵抗材が杭頭部と基礎とに跨るように配され、前記せん断抵抗材の前記杭頭部に配された部分の全体と前記せん断抵抗材の前記基礎に配された部分の全体との少なくとも一方は、当該部分が配された前記杭頭部又は前記基礎と付着しないように構成され、前記杭頭部が前記基礎に設けられた凹部に配され、前記杭頭部の外周面と前記基礎とが非接触となるように構成されていることを特徴とする。

上記杭と基礎との接合構造において、前記杭頭部の上面と前記基礎との間に縁切り層が設けられてもよい。

上記杭と基礎との接合構造において、杭は既製杭であってもよく、その場合、前記せん断抵抗材は、前記既製杭の頭部に打設された中詰めコンクリートに配されてもよい。

上記杭と基礎との接合構造において、前記既製杭は既製コンクリート杭であってもよい。

また、本発明に係る杭と基礎との接合方法は、せん断抵抗材を杭頭部と基礎とに跨るように配し、前記せん断抵抗材の前記杭頭部に配する部分の全体と前記せん断抵抗材の前記基礎に配する部分の全体との少なくとも一方を、当該部分を配する前記杭頭部又は前記基礎と付着しないように構成し、前記杭頭部を前記基礎に設けた凹部に配し、前記杭頭部の外周面と前記基礎とが非接触となるように構成することを特徴とする。

本発明によれば、地震時に杭頭部と基礎との接合部に生じる曲げモーメントを効果的に緩和すると共に、基礎に浮き上がりが生じた場合でも、基礎から杭へのせん断力の伝達性能を確保することができる。

一実施形態に係る杭と基礎との接合構造を示す立断面図である。一実施形態に係る杭と基礎との接合部の施工手順を示す立断面図である。一実施形態に係る杭と基礎との接合部の施工手順を示す立断面図である。一実施形態に係る杭と基礎との接合構造の作用を示す立断面図である。比較例に係る杭と基礎との接合構造の作用を示す立断面図である。一実施形態に係る杭と基礎との接合構造の極大地震時の作用を示す立断面図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る杭２０と基礎３０との接合構造１０を示す立断面図である。この図に示すように、接合構造１０では、ＰＨＣ杭やＰＲＣ杭等の既製コンクリート杭である杭２０の頭部（以下、杭頭部という）２０Ａが、基礎３０の底部に形成された凹部３１に配されている。

また、接合構造１０では、杭２０には、中詰めコンクリート２２が打設されており、丸鋼である複数の差筋５０が、中詰めコンクリート２２と基礎３０とに跨るように配されている。なお、複数の差筋５０は、平面視における縦横（紙面における左右方向及び奥行方向）に並べて配されている。

杭頭部２０Ａの外側には鋼製のキャップ２３が取り付けられている。また、縁切り層４０が、中詰めコンクリート２２の上面と基礎３０との間に介在している。該縁切り層４０は、中詰めコンクリート２２と基礎３０とのコンクリートを打ち分け、中詰めコンクリート２２の上面に表面処理を施すことにより形成されており、該縁切り層４０により、中詰めコンクリート２２と基礎３０とが、互いに離間し易くなっている。

ここで、差筋５０の上側は基礎３０内に下側は中詰めコンクリート２２内に配されているが、差筋５０の上側と基礎３０のコンクリート、及び差筋５０の下側と中詰めコンクリート２２とは、これらの間にグリース等の潤滑剤を介在させること等により、付着しないように構成されている。

ここで、杭頭部２０Ａの外周面と基礎３０の凹部３１の側面との間には１０ｍｍ程度の隙間が設けられており、この隙間に、ゴムチューブやスポンジやスタイロフォーム等の圧縮力により収縮する材料で作製された緩衝材６０が嵌め込まれることで、杭頭部２０Ａの外周面と基礎３０の凹部３１の側面とが非接触となっている。

なお、杭頭部２０Ａの基礎３０への埋込深さや杭頭部２０Ａの外周面と基礎３０の凹部３１の側面との間隔等は、杭頭部２０Ａと基礎３０との接合部に要求されるせん断剛性や曲げ応力の緩和度等に応じて適宜設定すればよい。

図２及び図３は、杭２０と基礎３０との接合部の施工手順を示す立断面図である。まず、図２に示すように、杭２０を杭頭部２０Ａが地盤から突出するように打設してその内部に中詰めコンクリート２２を打設する。この際、中詰めコンクリート２２は、杭２０の内部に型枠を設置して打設したり、杭２０内に土砂を詰めてその上に打設したりする等、従来から知られている方法により打設する。

次に、図３に示すように、中詰めコンクリート２２が硬化する前に差筋５０の下側を中詰めコンクリート２２に挿入し、中詰めコンクリート２２の上面に基礎３０と絶縁するための表面処理を施す。この際、差筋５０にグリース等の潤滑剤を塗布することにより、硬化後の中詰めコンクリート２２と差筋５０の下側とが付着しないようにする。

そして、杭頭部２０Ａの外周面に緩衝材６０を全周に亘って接着する。その後、杭頭部２０Ａが基礎３０に埋設されるように、基礎３０のコンクリートを打設する。この際、差筋５０にグリース等の潤滑剤を塗布することにより、硬化後の基礎３０のコンクリートと差筋５０の上側とが付着しないようにする。

図４は、本実施形態に係る杭２０と基礎３０との接合構造１０の作用を示す立断面図である。この図に示すように、地震時に杭２０と基礎３０との接合部に対して水平力が作用し、基礎３０に浮き上がりが生じない場合には、杭頭部２０Ａの支圧と、基礎３０と中詰めコンクリート２２に差し込まれた差筋５０とにより、基礎３０から杭２０へせん断力Ｐが伝達される。即ち、差筋５０のダボ効果により、基礎３０と杭２０との間のせん断力Ｐの伝達性能が高められる。

一方で、基礎３０から杭２０へせん断力Ｐが伝達されて、杭２０が杭頭部２０Ａを支点として回転しようとする際、差筋５０が、中詰めコンクリート２２に付着しておらず、中詰めコンクリート２２に対して相対的に上下に動くことにより、杭２０の回転を妨げない。また、杭頭部２０Ａの外周面と基礎３０とが非接触となっており、これらが絶縁されていることにより、杭２０の回転が妨げられない。これにより、杭頭部２０Ａと基礎３０との固定度を効果的に低下させることができ、地震時に杭頭部２０Ａと基礎３０との接合部に生じる曲げモーメントを効果的に低下させることができる。従って、杭２０や基礎３０に要求される耐力を抑えることができるため、杭２０や基礎３０の断面の増大や鉄筋の配筋量の増加を抑えることができる。

特に、本実施形態では、差筋５０の上側についても基礎３０に付着させず、また、中詰めコンクリート２２の上面と基礎３０の凹部３１の平面との間を絶縁してこれらを離間し易く構成したことにより、杭頭部２０Ａと基礎３０との固定度をより一層効果的に低下させることができ、地震時に杭頭部２０Ａと基礎３０との接合部に生じる曲げモーメントをより一層効果的に低下させることができる。

ここで、図５に示すように、異形鉄筋５１を杭２０及び基礎３０に付着させた場合には、当該異形鉄筋５１にはせん断力Ｑのみならず、引張力Ｒも作用するため、当該異形鉄筋５１のせん断力Ｑに対する耐力が低下する。これに対して、本実施形態では、差筋５０を杭２０や基礎３０に付着させないようにしたことにより、差筋５０に作用する引張力を低減させることができ、これにより、差筋５０のせん断力に対する耐力を高めることができる。

図６は、本実施形態に係る杭２０と基礎３０との接合構造１０の極大地震時の作用を示す立断面図である。この図に示すように、極大地震時に基礎３０に浮き上がりが生じた場合には、杭頭部２０Ａの支圧によっては基礎３０から杭２０へせん断力Ｐを伝達されないが、杭頭部２０Ａが基礎３０の凹部３１に嵌め込まれているため、基礎３０の杭頭部２０Ａの周囲のコンクリートにより、基礎３０から杭２０へせん断力Ｐが伝達される。

即ち、極大地震時に基礎３０に浮き上がりが生じた場合でも、差筋５０のダボ抵抗のみではなく、基礎３０のコンクリートのせん断抵抗によっても基礎３０から杭２０へのせん断力Ｐの伝達が行われることになり、基礎３０と杭頭部２０Ａとの接合部におけるせん断剛性を十分に高め、基礎３０から杭２０へのせん断力Ｐの伝達性を確保することができる。

なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、既製杭として既製コンクリート杭を例に挙げて本発明を説明したが、既製杭としての鋼管杭にも本発明を適用できる。また、杭として既製コンクリート杭を例に挙げて本発明を説明したが、杭としての場所打ちコンクリート杭にも本発明を適用できる。さらに、単杭に限らず、壁杭にも本発明を適用できる。

また、上述の実施形態では、せん断抵抗材として丸鋼を例に挙げたが、ＣＦＲＰ製の棒材等の他のせん断抵抗材も適用できる。また、せん断抵抗材と杭及び基礎とを付着させないために、これらの間にグリース等の潤滑剤を介在させることは必須ではなく、該潤滑剤を介在させなくても、せん断抵抗材と杭及び基礎とが付着しないのであれば、該潤滑剤を省略してもよい。さらに、せん断抵抗材を杭及び基礎の双方に付着させないことは必須ではなく、杭には付着させずに基礎には付着させたり、杭には付着させるが基礎には付着させなかったりしてもよい。

また、上述の実施形態では、杭の天端面と基礎の底面との間の縁切り層を、中詰めコンクリート２２と基礎３０のコンクリートとを打ち分けて、中詰めコンクリートと基礎の底面とに表面処理を施すことにより形成したが、ビニルシート等のシート状の縁切り材を中詰めコンクリート２２の上に敷設することにより形成してもよい。さらに、杭の天端面と基礎の底面との間に縁切り層を形成することは必須ではない。

１０接合構造、２０杭、２０Ａ杭頭部、２１天端面、２２中詰めコンクリート、２３キャップ、３０基礎、３１凹部、４０縁切り層、５０差筋（せん断抵抗材）、５１異形鉄筋、６０緩衝材

Claims

せん断抵抗材が杭頭部と基礎とに跨るように配され、
前記せん断抵抗材の前記杭頭部に配された部分の全体と前記せん断抵抗材の前記基礎に配された部分の全体との少なくとも一方は、当該部分が配された前記杭頭部又は前記基礎と付着しないように構成され、
前記杭頭部が前記基礎に設けられた凹部に配され、前記杭頭部の外周面と前記基礎とが非接触となるように構成されていることを特徴とする杭と基礎との接合構造。
前記杭頭部の上面と前記基礎との間に縁切り層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の杭と基礎との接合構造。
杭は既製杭であり、
前記せん断抵抗材は、前記既製杭の頭部に打設された中詰めコンクリートに配されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の杭と基礎との接合構造。
前記既製杭は既製コンクリート杭である請求項３に記載の杭と基礎との接合構造。
せん断抵抗材を杭頭部と基礎とに跨るように配し、
前記せん断抵抗材の前記杭頭部に配する部分の全体と前記せん断抵抗材の前記基礎に配する部分の全体との少なくとも一方を、当該部分を配する前記杭頭部又は前記基礎と付着しないように構成し、
前記杭頭部を前記基礎に設けた凹部に配し、前記杭頭部の外周面と前記基礎とが非接触となるように構成することを特徴とする杭と基礎との接合方法。