JP3488660B2 - 杭基礎構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、例えば地中地盤に
埋め込まれたフーチング（構造物の基礎）を支承し、構
造物の荷重を硬盤層などの深い層に伝達して支持させる
先端支持杭や、杭外周面と地盤土砂との間の摩擦力で支
持させる摩擦杭のような杭基礎構造に関するものであ
る。 【０００２】 【従来の技術】この種の杭基礎構造として、従来一般的
には、図５に示すような構造のものが知られている。す
なわち、地中地盤８１に構造単位としての杭８２を打設
し、この杭８２の頭部に地中に埋め込み設置されたフー
チング８３を載置し、杭鉄筋及び中詰めコンクリート補
強筋のような鉄筋材８４とコンクリートにより杭８２と
フーチング８３とを剛結合した構造である。 【０００３】上述したように杭８２頭部とフーチング８
３とを剛結合した杭基礎構造では、地震等の外力が作用
した場合、地面を含む地中地盤８１と上部構造物とがそ
れぞれ別々の動きをするために、両者の境界部となる杭
頭結合部に曲げモーメントが集中し、杭８２頭部及びフ
ーチング８３下部とを損傷、破損しやすい。また、この
ような損傷、破損が生じた際にはその箇所を復旧する必
要があるが、杭基礎構造は、地中地盤８１に構造単位と
して打設された杭８２に支持された下部構造であるため
に、復旧作業自体の作業性が非常に悪いとともに莫大な
復旧費用を要するという問題点がある。 【０００４】上記のごとき従来一般の杭基礎構造が有す
る問題点を解消するものとして、従来、例えば特開平１
−１０２１２４号公報に開示されているように、滑り材
を用いた杭基礎構造が提案されている。その滑り材を用
いた杭基礎構造は、図６に示すように、地中地盤に打設
されたコンクリート杭９１の上端部から上向きに、環状
に配設した複数の鉄筋材９２と、これら鉄筋材９２をそ
れらの横振れを許容する状態で囲繞する鋼管９３とを延
出させ、鋼管９３の下端部には環状の係止突起９４を設
けてコンクリート杭９１の上端部に埋込み連結する。 【０００５】また、上記鋼管９３の上端部には天板９５
を溶接固着し、この天板９５に上記鉄筋材９２個々の横
振れを許容する状態で鉄筋材９２が貫通する融通孔９６
が形成されている。上記天板９５を貫通した鉄筋材９２
の上端部分を上部のコンクリート構造体（フーチング）
９７に連結するとともに、上部のコンクリート構造体９
７の下部に固定したフーチング金物９８と上記天板９５
との間に滑り材９９を介装することにより、上部のコン
クリート構造体９７を天板９５上において滑り材９９を
介して水平方向に相対摺動可能に載置支持させたもので
ある。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】上記したような滑り材
を用いた従来の杭基礎構造においては、地震等の外力が
作用して地中地盤と上部のコンクリート構造体９７とが
それぞれ別々な動きをした場合、鉄筋材９２が撓み、こ
の撓み時に滑り材９９を介して上部のコンクリート構造
体９７が天板９５上を水平方向に滑り移動することで両
者の境界部となる杭頭結合部への曲げモーメントの集中
を減少し、図５に示す従来一般の杭基礎構造に比べて、
コンクリート杭９１頭部及び上部コンクリート構造体９
７の下部の損傷、破損を抑制することが可能である。 【０００７】しかしながら、滑り材を用いた従来の杭基
礎構造では、上部コンクリート構造体９７の滑り移動量
が鉄筋材９２の貫通する融通孔９６により規制されてい
ることと、コンクリート杭９１と上部コンクリート構造
体９７とが鉄筋材９２で連結されていることから、地震
等により過大な外力が作用したとき、その過大な外力に
伴い連結箇所に発生する曲げモーメントを十分に吸収す
ることが不可能で、コンクリート杭９１頭部及び上部コ
ンクリート構造体９７の下部が損傷、破損することは免
れ得ず、図５に示す従来一般の構造と同様に、耐震性
能、免震性能を十分に確保することができないという問
題があった。 【０００８】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、地震等により過大な外力が作用したとして
も、杭頭結合部への曲げモーメントの発生を防止して鉄
筋の配筋量低減を可能としつつ、杭頭部及びフーチング
の損傷、破損を防止する優れた耐震性能、免震性能を確
保でき、しかも、それら性能を長期に亘って安定よく維
持することができる杭基礎構造を提供することを目的と
している。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記主たる目的を達成す
るために、本発明に係る杭基礎構造は、杭の頭部にゴム
シートからなる弾性部材を内蔵した凸形又は凹形の支承
部を形成する金属製の下沓が固定されていると共に、上
記杭と分離されたフーチングの下部には上記弾性部材を
含む凸形又は凹形支承部の形状に対応する凹形又は凸形
の結合部を形成する金属製の上沓が固定されており、上
記杭頭部の凸形又は凹形下沓とフーチング下部の凹形又
は凸形上沓とを嵌合させることで杭頭結合部をピン支持
構造に構 成し、上記下沓と上沓との嵌合部の外周位置に
は、上記弾性部材のはみ出し防止用のシールリング材を
嵌着した封止構造が設けられていることを特徴とするも
のである。 【００１０】上記構成の本発明によれば、杭頭部に形成
された凸形又は凹形下沓にフーチング下部に形成された
凹形又は凸形上沓を嵌合させて、凸形又は凹形支承部に
内蔵されているゴムシートからなる弾性部材の厚さ変化
（弾性変形）を介して杭頭結合部を回転自由なピン支持
構造とすることにより、杭頭部とフーチング下部とが全
方向に相対回転可能となる。これによって、地震等の外
力が作用したとき、両者（杭頭部とフーチング下部）の
相対回転により応力を開放して杭頭結合部への曲げモー
メントの発生を防止し、過大な外力が作用したときで
も、杭及びフーチングの損傷、破損を防止するに十分な
優れた耐震性能、免震性能を確保することが可能とな
る。 【００１１】加えて、上記凸形又は凹形下沓と凹形又は
凸形上沓との嵌合部の外周位置に、上記弾性部材のはみ
出し防止用のシールリング材を嵌着した封止構造を設け
ることにより、上部構造体の重量が鉛直荷重として作用
して圧縮力が加わっている弾性部材のはみ出しに伴う亀
裂等の損傷を防止することが可能であると同時に、弾性
部材の腐食及び劣化を低減することが可能となり、これ
によって、弾性部材の厚さ変化を利用したピン支持機能
を長期間に亘って良好に維持し、上述の優れた耐震性
能、免震性能を長期に亘って安定よく維持することが可
能となる。 【００１２】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は本発明に係る杭基礎構造
の実施の形態を示す断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視平
面図である。この杭基礎構造は、図１に示すように、地
中地盤１１に場所打ち施工により形成された長尺かつ断
面中実の鉄筋コンクリート製の杭１２の頭部にモルタル
座１４を介して凸形の支承部を形成する金属製の下沓１
３が固定されている。この下沓１３は、鉄筋コンクリー
ト製杭１２中に配設されている鉄筋材１５に接続金具１
６及びボルト１７を介して強固に一体締結されており、
この下沓１３の上面には円板状の弾性部材２１が装着さ
れている。 【００１３】一方、上記鉄筋コンクリート製杭１２の頭
部及びその杭頭部の周囲で地中地盤１１の上面に形成さ
れた砕石層１８、捨てコンクリート層１９の上部には杭
１２と分離させて鉄筋コンクリート製のフーチング（構
造物の基礎）２０が形成されている。このフーチング２
０のうち杭１２の頭部に対向する下部には上記弾性部材
２１を含む凸形の下沓１３の形状に対応する凹形の結合
部を形成する金属製の上沓２２が固定されている。この
上沓２２は定着用アンカー材２３を介してフーチング２
０に強固に一体連結されている。 【００１４】上記杭１２頭部の凸形下沓１３とフーチン
グ２０下部の凹形上沓２２とを相互に嵌合させることに
より、杭頭結合部を杭１２頭部とフーチング２０下部と
が全方向に相対回転可能なピン支持構造を構成してい
る。 【００１５】上記のピン支持構造の杭基礎構造におい
て、凸形下沓１３と凹形上沓２２との嵌合部の外周位
置、具体的には、下沓１３の外周面で弾性部材２１の下
面と接触する位置には、図３に明示するように、下沓１
３の外周面と上沓２２の内周面との間に形成される微小
な隙間からの弾性部材２１のはみ出しを防止するための
シールリング材２４が嵌着されており、このシールリン
グ材２４によって凸形下沓１３と凹形上沓２２との嵌合
部が封止構造とされている。 【００１６】ここで、上記弾性部材２１としては、圧縮
復元特性に優れたゴムシートを使用している。 【００１７】また、上記シールリング材２４としては、
パッキン性に優れたＰＴＦＥに代表される四弗化樹脂材
料が好ましいが、これ以外にも、銅や真鍮等の銅合金を
使用してもよい。 【００１８】上記のように構成された杭基礎構造におい
ては、杭１２の頭部に形成された金属製の凸形下沓１３
にフーチング２０の下部に形成された金属製の凹形上沓
２２を嵌合させて、凸形下沓１３の上面に装着されてい
るゴムシートからなる弾性部材２１の厚さ変化（弾性変
形）により杭頭結合部を回転自由なピン支持構造とし、
杭１２頭部とフーチング２０下部とが図４の矢印ａで示
す全方向に相対回転可能とされている。これによって、
地震等の外力が作用したとき、両者（杭１２頭部とフー
チング２０下部）の相対回転により応力を開放して杭頭
結合部への曲げモーメントの発生を防止することが可能
となる。 【００１９】従って、地震等により杭頭結合部に過大な
外力が作用したときでも、杭１２及びフーチング２０の
損傷、破損を防止して、上部構造体に対して十分に優れ
た耐震性能及び免震性能を確保することが可能であると
共に、杭１２及びフーチング２０の両者に用いられる鉄
筋材の配筋量を低減することが可能で、それらの施工性
及び低コスト化を図ることができる。 【００２０】また、上記の杭基礎構造において、ピン支
持構造の中枢をなし、かつ、上部構造体重量による鉛直
荷重により圧縮力が加わっている弾性部材２１のはみ出
しをシールリング２４により防止する封止構造が採用さ
れているので、弾性部材２１の微小隙間へのはみ出しに
伴う亀裂等の損傷を防止することが可能であると同時
に、弾性部材２１の腐食及び劣化も低減することが可能
であり、これによって、弾性部材２１の厚さ変化を利用
したピン支持機能を長期間に亘って維持し、上述の優れ
た耐震性能、免震性能を長期に亘って安定よく維持する
ことができる。 【００２１】なお、上記した実施の形態では、断面中実
の鉄筋コンクリート製杭１２の頭部側に凸形の支承部を
形成する金属製の下沓１３を固定したもので説明した
が、これらとは逆に、断面中実の鉄筋コンクリート製杭
１２の頭部側に凹形の結合部を形成する金属製の下沓も
しくはリング状凹形の下沓を固定しても、上記実施の形
態と同様な効果を期待できるものである。 【００２２】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ゴムシ
ートからなる弾性部材の厚さ変化（弾性変形）を利用し
て杭頭結合部を回転自由なピン支持構造としているの
で、地震等の外力が作用したとき、杭頭部とフーチング
下部の相対回転により応力を開放して杭頭結合部への曲
げモーメントの発生を防止することができる。したがっ
て、地震等によって過大な外力が作用したときでも、杭
及びフーチングの損傷、破損を防止するに十分な優れた
耐震性能、免震性能を確保することができると共に、杭
及びフーチングの両者に用いる鉄筋の配筋量の低減が可
能で、施工性及び低コスト化を向上することができる。 【００２３】しかも、下沓と上沓との嵌合部の外周位置
に弾性部材のはみ出し防止用のシールリング材を嵌着し
た封止構造を採用することによって、上部構造体から作
用する鉛直荷重により圧縮力が加わっている弾性部材の
はみ出しによる亀裂等の損傷防止及び外部環境に晒され
ることによる腐食及び劣化の低減を図り、ゴムシートか
らなる弾性部材の厚さ変化を利用したピン支持機能を長
期間に亘って良好に維持し、優れた耐震性能、免震性能
を長期に亘って安定よく維持することができるという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明に係る杭基礎構造の実施の形態を示す断
面図である。 【図２】図１のＡ−Ａ矢視平面図である。 【図３】図１のＣ部の拡大図である。 【図４】同上杭基礎構造におけるピン支持の挙動図であ
る。 【図５】従来一般の杭基礎構造を示す断面図である。 【図６】従来の杭基礎構造を示す断面図である。 【符号の説明】 １１ 地中地盤１２ 鉄筋コンクリート製杭１３ 凸形下沓（支承部） ２０ フーチング２１ ゴムシートからなる弾性部材２２ 凹形上沓（結合部）２４ シールリング材

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 杭の頭部にゴムシートからなる弾性部材
   を内蔵した凸形又は凹形の支承部を形成する金属製の下
   沓が固定されていると共に、 上記杭と分離されたフーチングの下部には上記弾性部材
   を含む凸形又は凹形支承部の形状に対応する凹形又は凸
   形の結合部を形成する金属製の上沓が固定されており、 上記杭頭部の凸形又は凹形下沓とフーチング下部の凹形
   又は凸形上沓とを嵌合させることで杭頭結合部をピン支
   持構造に構成し、 上記下沓と上沓との嵌合部の外周位置には、上記弾性部
   材のはみ出し防止用のシールリング材を嵌着した封止構
   造が設けられている ことを特徴とする杭基礎構造。