JP3893954B2 - 杭頭連結構造、結合用構造体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建築及び土木構造物において、地盤に埋設した杭構造体の杭頭部を上部構造物のフーチング等の基礎ベースに定着させて、結合する杭頭連結構造及び、杭頭連結構造の主要部を構成する結合用構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地盤に埋設した杭体の杭頭部と基礎ベースとの結合構造としては、杭構造体、現場造成杭の上端部に連結用の鋼材（例えば、異形鉄筋、アンカーボルト等）を突出させ、この鋼材を基礎ベース内のコンクリートに定着させる構造が、一般的に採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
地震時等に大きな外力が作用した際に、この外力が杭頭部及び基礎ベースに集中して作用して、従来の杭頭連結構造では、杭頭部で外力を分散させることができず、杭頭部及び基礎ベースが損傷する問題があった。
【０００４】
この問題を解決するために、構造物用ダンパー装置を用いた免震基礎が知られているが、このダンパー装置では、装置を設置する際に手間暇がかかり施工費用が高くなる問題点があった。
【０００５】
また、その他の構造として、杭頭部と基礎ベースの接続部を互いに滑動させて外力を分散させる構造も知られている。この構造では、滑動部が杭頭部又は基礎ベースとアンボンド化されているために、外力によって杭頭部が移動した後、杭頭部と基礎ベースとの位置関係を現状回復することが困難となっていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
然るにこの発明では、杭構造体の杭頭部を、応力分散盤と粘弾性盤等を介して基礎ベースに定着させたので、前記問題点を解決し、容易に杭頭部における外力を分散、吸収できる杭頭連結構造を提供する。
【０００７】
即ち、杭構造体の杭頭部を基礎ベース内に埋設する構造であって、前記杭構造体の杭頭部上面に、環状の応力分散盤を１枚又は複数枚重ね合わせてなる結合用構造体を取り付け、該結合用構造体の上面に有頂筒状の保護筒体を被せると共に基礎ベース定着用鉄筋を取付けて、前記結合用構造体の外周を前記保護筒体で覆い、前記結合用構造体の応力分散盤の外周壁と前記保護筒体の内面とに、前記応力分散盤の横方向の動きを吸収できる間隙を形成し、前記間隙内にコンクリートが入らないように、コンクリートを打設して前記杭頭部を前記基礎ベース内に定着させたことを特徴とする杭頭連結構造である。
【０００８】
また、前記において、杭構造体に埋設された構造鉄筋と複数枚の応力分散盤とを一体化に固定したことを特徴とする杭頭連結構造である。
【０００９】
また、杭構造体の杭頭部の端面板と複数枚の応力分散盤とをボルトによって連結したことを特徴とする杭頭連結構造である。
【００１０】
また、他の杭頭連結構造の発明は、杭構造体の杭頭部を基礎ベース内に埋設する構造であって、前記杭構造体の杭頭部上面に、弾性盤を固着し、該弾性板の上面に「環状の応力分散盤と弾性盤とを交互に積層配置してなる結合用構造体」又は「環状の応力分散盤と粘弾性盤とを交互に積層配置してなる結合用構造体」を固定し、該結合用構造体の上面に有頂筒状の保護筒体を被せると共に基礎ベース定着用鉄筋を取付けて、前記結合用構造体の 外周を前記保護筒体で覆い、前記結合用構造体の応力分散盤、弾性盤又は粘弾性盤の外周壁と前記保護筒体の内面とに、前記応力分散盤、弾性盤又は粘弾性盤の横方向の動きを吸収できる間隙を形成し、前記間隙内にコンクリートが入らないように、コンクリートを打設して前記杭頭部を前記基礎ベース内に定着させたことを特徴とする杭頭連結構造である。
【００１１】
また、前記において、結合用構造体又は保護筒体の外壁に、基礎ベース定着用の鉄筋を突出させた杭頭連結構造である。
【００１２】
また、他の杭頭連結構造の発明は、杭構造体の杭頭部を基礎ベース内に埋設する構造であって、前記杭構造体の杭頭部上面に弾性盤を固着し、該弾性盤の上面に、応力分散盤と粘弾性盤とを交互に積層配置してなる結合用構造体を固定し、該結合用構造体上に、有頂筒状の保護筒体を被せて、前記杭頭部の外周を覆い、前記結合用構造体の応力分散盤、弾性盤又は粘弾性盤の外周壁と前記保護筒体の内面とに、前記応力分散盤、弾性盤又は粘弾性盤の横方向の動きを吸収できる間隙を形成し、前記間隙内にコンクリートが入らないように、コンクリートを打設して前記杭頭部を前記基礎ベース内に定着させたことを特徴とする杭頭連結構造である。
【００１３】
また、結合用構造体の発明は、鋼材からなる複数の応力分散盤を積層してなり、または前記応力分散盤に、弾性体及び／又は粘弾性体を積層して積層部を構成し、該積層部の下面を杭構造体に固定可能とし、前記積層部の上面を、前記杭構造体の杭頭部を覆うことができる有頂筒状の保護筒体の頂板の下面に、固定すると共に、前記積層部の外壁と保護筒体の内壁との間に、前記積層部の応力分散盤、弾性盤又は粘弾性盤の横方向の動きを吸収できる間隙を形成したことを特徴とする結合用構造体である。更に、他の発明は、積層部の外壁と保護筒体の内壁との間に弾性体を介在させたことを特徴とする結合用構造体である。
【００１４】
前記における基礎ベースとは、フーチング（フーチング基礎）、べた基礎等の杭構造の上端部（杭頭部）に接合される上部構造物の下端部を指す。
【００１５】
また、前記における「杭構造体」とは、主に、各種鋼材（鉄筋類、ＰＣ鋼棒等）を埋設したコンクリート製の既製杭をいい、外周に鋼管を被覆したいわゆるＳＣ杭等も含まれる。また、「既製杭」として、いわゆる鋼管杭など鋼材を主構造とした既製杭にも本発明を適用させることができる。また、上下に複数本の既製杭を接合して使用する場合には、異なる材質の既製杭を組み合わせて杭構造体を構成した場合にも適用することができる。更に、既製杭の外、いわゆる現場造成杭についても、同様に本発明を適用できる。また、既製杭を使用する場合、プレボーリング工法、中掘工法等既製杭を埋設する方法は任意である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（１） この発明の応力分散盤は、杭の端面板と同程度の強度を有する材料からなり、平面形状も同様のドーナッツ状に形成する。この応力分散盤を複数枚積層して、コンクリート製の既製杭の上端面板に一体に固定して、応力分散盤と共に杭頭部をフーチング内に埋設して、杭頭部をフーチングに定着させて構成する。この場合、応力分散盤は、予め既製杭の製造時に、既製杭の鉄筋篭と固定しておく場合と、任意の既製杭に、事後的に、応力分散盤を積層固定する場合とがある。また、事後的に応力分散盤を固定する場合には、既製杭の工場出荷時に固定したり、構築現場で既製杭の埋設前に、あるいは埋設後に応力分散盤を積層固定することもできる。
【００１７】
既製杭は、杭端板があるコンクリート製の既製杭の場合が、応力分散盤の効果を最も発揮できるので好ましいが、鋼管杭等に適用することもでき、更に、各種現場造成杭に適用することも可能である。
【００１８】
（２）また、応力分散盤を単独で積層する場合に代えて、応力分散盤の間に、粘弾性体又は弾性体、あるいは弾性体と粘弾性体の両方を、交互に積層して構成することもできる。この場合には、弾性体、粘弾性体の変形を許容できるように、杭頭部を保護筒体で覆い、保護筒体の内壁と、積層した弾性体や粘弾性体、応力分散盤の外周壁との間に、間隙が形成されるように構成することが必要である。そして、施工に当たっては、保護筒体の間隙に、基礎ベースのコンクリートが入らないようにすることが必要である。また、この間隙に、各種緩衝材、例えば、応力分散盤との積層に用いた弾性体を介在させることもできる。この場合、積層された応力分散盤、弾性体、粘弾性体の横方向の動きを吸収することができる。
【００１９】
【実施例１】
図１、２に基づきこの発明の実施例を説明する。
【００２０】
［１］既製杭の構成
【００２１】
複数枚の応力分散盤１、１を一体化したコンクリート杭の製造について説明する。
【００２２】
この実施例で使用する応力分散盤１、１は、鋼製であって、コンクリート杭の上端面板１３の形状と同一の平面形状で、上端面板１３と同程度の厚さを有するドーナツ状に形成されている。応力分散盤１、１は、上端面板１３の中空部１４に対応した中空部２を有し、かつ上端面板１３のＰＣ鋼棒８用の挿通孔３に対応した位置（連通できる位置）に、ＰＣ鋼棒８用の挿通孔３を穿設してある。挿通孔３は、上側が大径に形成され、ナット類を収容できる収容部４を形成している。
【００２３】
コンクリート杭の骨組みとなる構造鉄筋、ＰＣ鋼棒を鉄筋篭７として編成する。鉄筋篭７ のＰＣ鋼棒８は、上端部を応力分散盤の厚さの長さＬだけ長く形成して接続部９を構成し、接続部９の上部に上螺糸部１０を形成する。また、ＰＣ鋼棒８で、上端面板１３の位置に対応させて、外面に螺糸を形成し、中間螺糸部１１とする。ＰＣ鋼棒８の中間螺糸部１１に、ずれ防止用のナット１８を螺合する（図１（ｃ））。
【００２４】
使用する上端面板（下端面板も同様）１３には、ＰＣ鋼棒８用の挿通孔１５が形成されている。上端面板１３を鉄筋篭７に、挿通孔１５、１５からＰＣ鋼棒８、８を挿通しながら取付ける。上端面板１３は、ＰＣ鋼棒８の中間螺糸部１１のナット１８に係止めされる。また、下側の端面板では、従来と同様にＰＣ鋼棒８の他端部が定着される（図示していない）。
【００２５】
上端面板側に、５枚の応力分散盤１、１を直列（杭の長さ方向）に重ね、ＰＣ鋼棒８、８の各接続部９を、ＰＣ鋼棒用の挿通孔３に挿入し、ＰＣ鋼棒８の接続部９に定着用のナット２０を螺合して、最上に位置する応力分散盤１ａの収容部４に収容する。以上で、鉄筋篭７、上端面板１３、下端面板、応力分散盤１、１ａを一体に結合する。また、上端面板１３の下側に、杭頭部のコンクリート部分を覆うための補強帯１９を巻いてある。補強帯１９の上端内周は、上端面板１３の外周面に固着してある。
【００２６】
この際、応力分散盤１、１間に水分等が浸入すること及び錆を防止すること、並びに潤滑効果を得るために、グリース等を塗布することが好ましい。
【００２７】
続いて、所定の成型型枠内に、応力分散盤１、１、上端面板１３、下端面板が一体となった鉄筋篭７を設置して、コンクリート類を充填して遠心成形する。この際、ＰＣ鋼棒８に取り付けたナット１８、２０により、応力分散盤１、１は上端面板１３と共に所定位置に保持されるので、製造中に応力分散盤１、１が鉄筋篭７側に移動することを防止できる。
【００２８】
その後所定の養生を施した後、脱型すれば、５枚の応力分散盤１、１が一体に連結されたコンクリート杭２５を構成できる（図１（ａ）（ｂ））。
【００２９】
［２］杭頭連結構造
【００３０】
このようにして形成されたコンクリート杭２５を単杭又は連結杭の上杭として使用する。プレボーリング工法や中掘工法等によってコンクリート杭２５を所定深度に埋設する。続いて、地盤を掘削して、新たな地面から杭頭部２６を露出させる。杭頭部２６を洗浄した後、杭頭部２６の最上部に位置する応力分散盤１ａにフーチング内定着用の鉄筋（アンカーボルト等も含む）２２、２２を取付ける。
【００３１】
また前記におけるフーチング内定着用の鉄筋２２、２２の取付は、最上部の応力分散盤１ａの上面等に溶接したり、予め最上部の応力分散盤１ａ又は他の複数枚の応力分散盤１、１にボルト孔を設けておき、該ボルト孔に鉄筋をねじ込んで取付けることもできる（図示していない）。更に他の方法とすること等任意である。
【００３２】
このようにして形成されたコンクリート杭２５の杭頭部２６に、フーチング形成用の型枠を設置し、コンクリートを流し込めば（図示していない）、杭頭部２６とフーチング２８を一体化した杭頭連結構造３０を構築できる（図２）。
【００３３】
前記のように、応力分散盤１、１が設置されたコンクリート杭２５をフーチング２８との結合箇所に用いることによって、地震時等に大きな水平力が作用した場合であっても、複数枚の応力分散盤１、１の相対移動によって吸収させることができる。従って、比較的損傷の多い杭頭部２６とフーチング２８との結合箇所において、損傷度合を軽減することができる。
【００３４】
［３］他の実施例
【００３５】
前記実施例において、コンクリート杭２５の杭頭部２６とフーチング２８とを定着させるために鉄筋２２、２２を用いたが、中空部を有する鋼管を最上部の応力分散盤１ａに固着して構成することもできる（図示していない）。このとき鋼管の内面又は／及び外面にリブを設けておけば、フーチング２８のコンクリートとの付着を増加させることができる。
【００３６】
また、前記実施例では、応力分散盤１、１を５枚使用したが、厚さや枚数は上部構造物の荷重、使用する杭の種類、地盤性状などを考慮して任意に設定することができる。
【００３７】
また、前記実施例で、応力分散盤１の厚さは各応力分散板１、１に作用する力を略均一にするために、同一厚さとすること望ましく、かつ上端面板１３と同一としたので、上端面板１３を含めて、杭頭部２６に作用する力を略均一にすることができるが、上端面板１３と異なる厚さとすることもでき、また個々の応力分散盤の厚さを違えることもできる（図示していない）。
【００３８】
また、平面形状（外径、内径）も各応力分散盤１、１を略同一とし、かつ上端面板１３と同一としたので、同様に、上端面板１３を含めて各応力分散盤１、１に作用する力を略均一にすることができ、有利であるが、異なる形状とすることもできる（図示していない）。
【００３９】
【実施例２】
図３、４に基づき、この発明の他の実施例を説明する。この実施例は、従来の既製杭に後から応力分散盤を固定して使用し、また、フーチングとの定着に保護筒体３７を使用する実施例である。
【００４０】
［１］既製杭の構成
【００４１】
この実施例で使用する応力分散盤１、１は、前記実施例１と同様である。即ち、コンクリート杭の上端面板１３の形状と同一の平面形状、厚さのドーナツ状の鋼製で、形成されている。応力分散盤１は、上端面板１３の中空部１４に対応した中空部２を有し、かつ上端面板１３のボルト孔に対応した位置（連通できる位置）に、ねじ孔５、５を穿設してある。最上に位置する応力分散盤１ａのねじ孔５は、上側（上面側）を拡径して収容部４を形成して、ナット又はボルトの頭部を収容できるようになっている（図３（ｄ））。
【００４２】
また、この実施例で使用するコンクリート杭６は、従来のコンクリート杭である。即ち、コンクリート杭６の上端面板１３は、ＰＣ鋼棒挿通用のボルト孔３１に隣接して、ＰＣ鋼棒定着用の係止縁を有する定着孔３２が形成されている。互いに隣接する１組のボルト孔３１及び定着孔３２は円周方向で連通し、平面ひょうたん状に形成されている。
【００４３】
このコンクリート杭６の製造に際して、鉄筋篭７と上端面板１３等とを組むときに、上端面板１３のボルト孔３１、３１にＰＣ鋼棒８を夫々挿通する。この状態で、上端面板１３、下端面板を回転させて、ＰＣ鋼棒８、８を定着孔３２側にずらし、ＰＣ鋼棒８先端の膨出部１２を、定着孔３２の係止縁に係止して、上端面板１３に定着させる（図３（ｄ））。従って、定着後は、上端面板１３のボルト孔３１は空いている。
【００４４】
次に、コンクリート杭６の上端面板１３に５枚の応力分散盤１、１を重ね、最上に位置する応力分散盤１、１の各ねじ孔５、５からボルト３４を螺合し、ボルト３４は各応力分散盤１、１で上下に連通しているねじ孔５、５に螺合しながら、ボルト３４の先端部３５が上端面板１４のボルト孔３１に螺合される。従って、上端面板１３と各応力分散盤１、１とはボルト３４、３４により、一体に螺合緊結される（図３（ｄ））。
【００４５】
前記におけるコンクリート杭６と応力分散盤１、１の接合は、予め製造工場で行い、あるいは杭の施工現場で行うこともいずれでも可能である。従って、コンクリート杭６の製造後であっても、地上構造物の荷重、地盤性状等に応じて、応力分散盤の枚数を適宜選択することができる。更に、コンクリート杭６を埋設した後に、杭頭部を露出させて洗浄し、その後にコンクリート杭６の上端面板１３に応力分散盤１、１を取付けて、コンクリート杭２５を構成することもできる。
【００４６】
［２］杭頭連結構造
【００４７】
応力分散盤１の外径よりも大径の中空部（内径）を有する円筒状の筒状本体３８の、上端に、応力分散盤１の外径よりも小径の開口４０を有するドーナッツ状の上蓋（頂板）３９が一体に取付けられた鋼管製の保護筒体３７を構成する。保護筒体３７の内径は、コンクリート杭６（２５）の上端面板１３、応力分散盤１等より大径に形成されている。筒状本体３８の軸方向の長さは、例えば、１０ｃｍ程度から使用する杭の外径程度の長さ、で形成する。
【００４８】
コンクリート杭２５の最上に位置する応力分散盤１ａの上面に、保護筒体３７を被せ、複数枚の応力分散盤１、１を覆うように配置する。次に、保護筒体３７の上蓋３９の開口４０を通して、フーチング定着用の鉄筋２２、２２を最上に位置する応力分散盤１ａ上に固着する。応力分散盤１の外側面と保護筒体３７の内壁との間隙に緩衝材（ゴム、砂利等）４２を充填する。
【００４９】
次にフーチング構築用の型枠を組み、コンクリートを打設して、フーチング２８を構築すれば、コンクリート杭２５の杭頭部２６をフーチング２８に定着結合した杭頭連結構造３０を構築する（図４（ａ））。
【００５０】
このようにして、複数枚の応力分散盤１、１が設置されたコンクリート杭２５は、前記実施例１と同様に、地震時等に大きな水平力が作用した場合であっても、複数枚の応力分散盤１、１の相対移動によって吸収させることができる。従って、比較的損傷の多い杭頭部２６とフーチング２８との結合箇所において、損傷度合を軽減することができる。
【００５１】
更に、保護筒体３７を使用した場合には、複数枚の応力分散盤１、１による吸収効果に加えて、緩衝材４２による応力吸収効果を得ることができる。
【００５２】
尚、当然ながら保護筒体３７、緩衝材４２を使用した結合構造は、実施例１のコンクリート杭２５にも適用することができる。
【００５３】
［３］他の実施例
【００５４】
前記実施例において、応力分散盤１の他の実施例は、実施例１と同様である。
【００５５】
また、前記実施例において、コンクリート杭６の上端面板１３のＰＣ鋼棒挿通用のボルト孔３１を利用して複数枚の応力分散盤１を接合したが、上端面板１３に、ボルトを螺合するためのボルト孔を別途設けることもできる（図示していない）。
【００５６】
また、前記実施例において、保護筒体３７の筒状本体３８は円筒状としたので、杭の断面形状が円形であることや、応力が均等に作用する視点からも望ましいが、四角筒、六角筒等角筒状とすることもできる。この場合、上蓋３９の形状も合わせて平面四角形、六角形等に形成する（図示していない）。
【００５７】
また、前記実施例において、コンクリート杭６の上端面板１３と応力分散盤１、１とを通常のボルト３４で螺合緊結したが、他のボルトを使用することもできる。例えば、膨出部（頭部側）５４と螺糸部（先端側）５５とを高強度のスプリング５６で連結してボルト５３を構成することもできる（図１０（ａ））。また、前記ボルト５３で、更に、膨出部５４と螺糸部５５とを弾性体からなる軸部５７で連結してボルト５３を構成することもできる（図１０（ｂ））。即ち、弾性体からなる軸部５７の外側に高強度のスプリング５６が嵌装された構造である。
【００５８】
このようにスプリング５６を中間部に有するボルト５３、５３を使用することによって、複数の応力分散盤１、１の相対的な移動が容易となり、地震時等に過大に発生する外力を分散・吸収する効果を向上させることができる。また、更に、スプリング５６の中心に弾性体からなる軸部５７を設けてボルト５３を構成しることによって、ダンパーの役割を成し、主として、圧縮荷重が作用した際に、各ボルト５３、５３で、弾性体からなる軸部５７、５７が伸縮し、衝撃荷重を吸収でき、スプリング５６だけを用いた場合に比較して、約１．５倍の吸収効果がある。
【００５９】
【実施例３】
図５〜図８に基づきこの発明の他の実施例を説明する。この実施例では、杭頭部上面に弾性体４４を固着し、その上部に応力分散盤１と粘弾性体４５とを交互に積層した杭頭連結構造について説明する。
【００６０】
［１］杭頭連結構造
【００６１】
（１） この実施例に使用する「弾性体」としては、密度が０．３５〜０．５（ｇ/ｃｍ３）程度で、微細セル発泡構造を有するウレタンエラストマーを使用する。このウレタンエラストマーは発泡構造であるため、圧縮時に応力が比較的均一に加わり、繰返し圧縮荷重を受けても劣化しにくく、耐久性に優れている。
【００６２】
また、この実施例に使用する「粘弾性体」は、せん断力に優れるアクリル高分子体からなるものを使用する。
【００６３】
また、この実施例で使用する保護筒体３７は、前記実施例２と同様の構造で、上蓋３９から開口４０を省略した構造である。即ち、応力分散盤１の外径よりも大径の中空部（内径）を有する円筒状の筒状本体３７の上端に、円形の上蓋（頂板）３９が一体に取付けられた鋼管製で構成される。保護筒体３７の内径は、コンクリート杭６（２５）の上端面板１３、応力分散盤１等より大径に形成されている。
【００６４】
（２） 先ず、所定厚さ（上部構造物の荷重等にもよるが、例えば、既製杭の外径の３分の１程度）を有し、端面板と略同一平面形状の弾性体（ウレタンエラストマー）４４上に、弾性体４４の外径以上の大きさの第１の応力分散盤１を接着剤等で固着する。
【００６５】
続いて、弾性体４４と略同一外径で、所定厚さ（上部構造物の荷重等にもよるが、例えば、既製杭の外径の６分の１程度）を有する第１の粘弾性体（アクリル高分子粘弾性体）４５を固着する。粘弾性体４５は、それ自体に粘着性があるため、所定の圧力を加えることによって、接着剤等の固定用の手段を用いることなく密着させることができる。
【００６６】
この第１の応力分散盤１と第１の粘弾性体４５を１セットとして、３セット固着する。
【００６７】
続いて、最上部の第３の弾性体４５上に、保護筒体３７を配置して、上蓋３９を固着する。上蓋３９の上面にフーチング定着用の鉄筋２２、２２を突設して、結合用構造体４７を構成する（図５（ａ））。保護筒体３７の筒状本体３８の内側と、弾性体４４（粘弾性体４５、応力分散盤１）の外面との間には、間隙４１が形成される。間隙４１には、実施例２同様に緩衝材を介在させることができる（図示していない）。
【００６８】
［２］杭頭連結構造
【００６９】
（１） プレボーリング工法や中掘工法等の従来公知の任意の工法で、コンクリート杭６を埋設し、コンクリート杭６の杭頭部を露出させ、杭頭部を洗浄する。
【００７０】
次に、コンクリート杭６に前記結合構造体４７を被せ、弾性体４４の下面をコンクリート杭６の上端面板１３上に設置する。上端面板の上面と結合構造体の弾性体４４の下面とを接着剤等で固着する。
【００７１】
コンクリート杭６の上端面板１３に、芯を合わせて、正確に固着するため、例えば、以下のようなガイド筒４９を使用する（図９）。
【００７２】
ガイド筒４９は、円筒を半割りしたガイド筒片４９ａ、４９ｂからなり、一縁を回動自在に接合し、他端側の外面に、水平方向のフランジ５０ａ、５０ｂが夫々突設されている（図９（ｂ））。フランジ５０ａ、５０ｂを上下に重ねた際に、フランジ５０ａ、５０ｂの透孔が連通し、透孔内にピン５２を貫入してガイド筒片４９ａ、４９ｂの開きを防止できる（図９（ａ）（ｃ））。
【００７３】
即ち、予めコンクリート杭６の杭頭部の外面にガイド筒片４９ａ、４９ｂを装着して、ピン５２で着脱自在に仮止めする（図８、図９（ａ）（ｃ））。ガイド筒片４９ａ、４９ｂの上端部を、コンクリート杭６の上端より上方に突出させてある。上方から、結合構造体４７を下ろし、弾性体４４等をガイド筒片４９ａ、４９ｂの内側に沿わせて、弾性体４４の下面を上端面板１３に固着する。その後、ピン５２を抜いて、ガイド筒片４９ａ、４９ｂをコンクリート杭６から取り外す。
【００７４】
（２） コンクリート杭６の杭頭部に固着された結合用構造体４７にフーチング構築用の型枠を設置し、保護筒体３７内にコンクリートが浸入しないようにコンクリートを投入して、コンクリート杭６の杭頭部とフーチング２８とを結合して、杭頭連結構造３０を構成する。
【００７５】
（３） このようにして形成されたコンクリート杭６の杭頭部とフーチング２８との杭頭連結構造３０において、地震時等に大きな水平力Ｐ１が作用した場合であっても、保護筒体３７内の粘弾性体４５側面と保護筒体３７内壁との間隙１内で、粘弾性体４５等の相対的な移動が可能であり、応力を吸収できる（図５（ｂ））。粘弾性体４５は、ゴム及び粘土の性質を合わせ持つため、ゴムの性質で現状に戻ろうとするが、粘土の性質でゆっくり戻ろうとする。この柔軟な特性によって、コンクリート杭６の杭頭部及びフーチング２８の損傷を防止することができる。
【００７６】
また、地震時等に引抜力Ｐ２が作用した場合であっても、粘弾性体４４が引抜力と共に伸長し、逆に引抜力Ｐ２が戻り、建物荷重と共に圧縮力Ｐ３が作用した場合には、主として弾性体４４の圧縮変形が間隙４１内でなされ、この圧縮力Ｐ３を吸収することができる（図６）。
【００７７】
［３］他の実施例
【００７８】
前記実施例において、応力分散盤１と粘弾性体４５とを積層するセット数、あるいは、弾性体４４の厚さ、粘弾性体４５の厚さ、応力分散盤１の厚さについては、上部構造物の荷重や地盤性状等によって、適宜選択して採用される。
【００７９】
また、前記実施例における保護筒体３７の他の実施例は、前記実施例２と同様である。
【００８０】
また、前記実施例において、予め結合用構造体４７を形成しておき、構築現場で、洗浄したコンクリート杭６に取り付けたが、構築現場で、弾性体４４、応力分散盤１、粘弾性体４５、保護筒体３７等を夫々コンクリート杭６に積層して固定することもできる。
【００８１】
また、前記実施例において、弾性体４４と粘弾性体４５とを併用して、結合用構造体４７を構成したが、弾性体４４と応力分散盤１とを交互に積層して結合用構造体４７を構成して、杭頭連結構造３０を構築することもできる（図７（ａ））。また、粘弾性体４５と応力分散盤１とを交互に積層して結合用構造体４７を構成して、杭頭連結構造３０を構築することもできる（図７（ｂ））。
【００８２】
【発明の効果】
杭頭部に複数枚の応力分散盤を重ねて設置された杭構造体を、基礎ベースとの結合に用いることによって応力分散盤によって、比較的大きな水平力が作用した場合であっても、応力分散盤の相対移動によって応力を吸収し、杭頭部と基礎ベースとの結合箇所における損傷を低減することができる効果がある。
【００８３】
杭頭部に弾性体を固着し、さらに弾性体の上部に応力分散盤と粘弾性体とを交互に積層固着して、杭頭部と基礎ベースとを結合することにより、粘弾性体による伸長特性により、水平力や引抜力等を吸収でき、また弾性体による膨張効果により、圧縮力を吸収でき、杭頭部と基礎ベースにおける損傷を低減することができる効果がある。
【００８４】
また、積層部を予め杭頭部を覆うことができる保護筒体に固定して結合用構造体を構成した場合には、容易に杭頭接合構造を構築でき、作業を単純化でき、工期の短縮を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１に使用する既製杭で、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部を破折した正面図、（ｃ）は構成を現す分解図である。
【図２】同じく実施例１の杭頭連結構造の縦断面図である。
【図３】この発明の実施例２に使用する既製杭で、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部を破折した正面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図、（ｄ）は拡大縦断面図である。
【図４】（ａ）は同じく実施例２の杭頭連結構造の縦断面図で、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図５】（ａ）はこの発明の実施例３の杭頭連結構造の縦断面図で、（ｂ）は同じく水平力を受けた場合の縦断面図である。
【図６】同じく鉛直加重を受けた場合の杭頭連結構造の縦断面図である。
【図７】同じく実施例３の他の杭頭連結構造の縦断面図である。
【図８】同じく実施例３の実施に使用するガイド筒を説明する概略した斜視図である。
【図９】同じくガイド筒で、（ａ）は閉じた状態の平面図、（ｂ）は開いた状態の平面図、（ｃ）は（ｂ）のＤ−Ｄ線における拡大断面図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）は、実施例２等で使用するボルトの正面図である。
【符号の説明】
１ 応力分散盤
１ａ 応力分散盤（最上部）
２ 応力分散盤の中空部
３ 応力分散盤の挿通孔
４ 応力分散盤の収容部
５ 応力分散盤のねじ孔
６ コンクリート杭（従来）
８ ＰＣ鋼棒
９ ＰＣ鋼棒の接続部
１０ ＰＣ鋼棒の上螺糸部
１１ ＰＣ鋼棒の中間螺糸部
１３ 端面板
１８ ナット（中間螺糸部）
２０ ナット（上螺糸部）
２２ フーチング定着用の鉄筋
２５ コンクリート杭（応力分散盤付き）
２６ 杭頭部
２８ フーチング（基礎ベース）
３０ 杭頭連結構造
３４ ボルト
３７ 保護筒体
３８ 筒状本体
３９ 上蓋
４１ 間隙
４２ 緩衝材
４４ 弾性体
４５ 粘弾性体
４７ 結合用構造体
４９ ガイド筒
【発明の属する技術分野】
この発明は、建築及び土木構造物において、地盤に埋設した杭構造体の杭頭部を上部構造物のフーチング等の基礎ベースに定着させて、結合する杭頭連結構造及び、杭頭連結構造の主要部を構成する結合用構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地盤に埋設した杭体の杭頭部と基礎ベースとの結合構造としては、杭構造体、現場造成杭の上端部に連結用の鋼材（例えば、異形鉄筋、アンカーボルト等）を突出させ、この鋼材を基礎ベース内のコンクリートに定着させる構造が、一般的に採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
地震時等に大きな外力が作用した際に、この外力が杭頭部及び基礎ベースに集中して作用して、従来の杭頭連結構造では、杭頭部で外力を分散させることができず、杭頭部及び基礎ベースが損傷する問題があった。
【０００４】
この問題を解決するために、構造物用ダンパー装置を用いた免震基礎が知られているが、このダンパー装置では、装置を設置する際に手間暇がかかり施工費用が高くなる問題点があった。
【０００５】
また、その他の構造として、杭頭部と基礎ベースの接続部を互いに滑動させて外力を分散させる構造も知られている。この構造では、滑動部が杭頭部又は基礎ベースとアンボンド化されているために、外力によって杭頭部が移動した後、杭頭部と基礎ベースとの位置関係を現状回復することが困難となっていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
然るにこの発明では、杭構造体の杭頭部を、応力分散盤と粘弾性盤等を介して基礎ベースに定着させたので、前記問題点を解決し、容易に杭頭部における外力を分散、吸収できる杭頭連結構造を提供する。
【０００７】
即ち、杭構造体の杭頭部を基礎ベース内に埋設する構造であって、前記杭構造体の杭頭部上面に、環状の応力分散盤を１枚又は複数枚重ね合わせてなる結合用構造体を取り付け、該結合用構造体の上面に有頂筒状の保護筒体を被せると共に基礎ベース定着用鉄筋を取付けて、前記結合用構造体の外周を前記保護筒体で覆い、前記結合用構造体の応力分散盤の外周壁と前記保護筒体の内面とに、前記応力分散盤の横方向の動きを吸収できる間隙を形成し、前記間隙内にコンクリートが入らないように、コンクリートを打設して前記杭頭部を前記基礎ベース内に定着させたことを特徴とする杭頭連結構造である。
【０００８】
また、前記において、杭構造体に埋設された構造鉄筋と複数枚の応力分散盤とを一体化に固定したことを特徴とする杭頭連結構造である。
【０００９】
また、杭構造体の杭頭部の端面板と複数枚の応力分散盤とをボルトによって連結したことを特徴とする杭頭連結構造である。
【００１０】
また、他の杭頭連結構造の発明は、杭構造体の杭頭部を基礎ベース内に埋設する構造であって、前記杭構造体の杭頭部上面に、弾性盤を固着し、該弾性板の上面に「環状の応力分散盤と弾性盤とを交互に積層配置してなる結合用構造体」又は「環状の応力分散盤と粘弾性盤とを交互に積層配置してなる結合用構造体」を固定し、該結合用構造体の上面に有頂筒状の保護筒体を被せると共に基礎ベース定着用鉄筋を取付けて、前記結合用構造体の 外周を前記保護筒体で覆い、前記結合用構造体の応力分散盤、弾性盤又は粘弾性盤の外周壁と前記保護筒体の内面とに、前記応力分散盤、弾性盤又は粘弾性盤の横方向の動きを吸収できる間隙を形成し、前記間隙内にコンクリートが入らないように、コンクリートを打設して前記杭頭部を前記基礎ベース内に定着させたことを特徴とする杭頭連結構造である。
【００１１】
また、前記において、結合用構造体又は保護筒体の外壁に、基礎ベース定着用の鉄筋を突出させた杭頭連結構造である。
【００１２】
また、他の杭頭連結構造の発明は、杭構造体の杭頭部を基礎ベース内に埋設する構造であって、前記杭構造体の杭頭部上面に弾性盤を固着し、該弾性盤の上面に、応力分散盤と粘弾性盤とを交互に積層配置してなる結合用構造体を固定し、該結合用構造体上に、有頂筒状の保護筒体を被せて、前記杭頭部の外周を覆い、前記結合用構造体の応力分散盤、弾性盤又は粘弾性盤の外周壁と前記保護筒体の内面とに、前記応力分散盤、弾性盤又は粘弾性盤の横方向の動きを吸収できる間隙を形成し、前記間隙内にコンクリートが入らないように、コンクリートを打設して前記杭頭部を前記基礎ベース内に定着させたことを特徴とする杭頭連結構造である。
【００１３】
また、結合用構造体の発明は、鋼材からなる複数の応力分散盤を積層してなり、または前記応力分散盤に、弾性体及び／又は粘弾性体を積層して積層部を構成し、該積層部の下面を杭構造体に固定可能とし、前記積層部の上面を、前記杭構造体の杭頭部を覆うことができる有頂筒状の保護筒体の頂板の下面に、固定すると共に、前記積層部の外壁と保護筒体の内壁との間に、前記積層部の応力分散盤、弾性盤又は粘弾性盤の横方向の動きを吸収できる間隙を形成したことを特徴とする結合用構造体である。更に、他の発明は、積層部の外壁と保護筒体の内壁との間に弾性体を介在させたことを特徴とする結合用構造体である。
【００１４】
前記における基礎ベースとは、フーチング（フーチング基礎）、べた基礎等の杭構造の上端部（杭頭部）に接合される上部構造物の下端部を指す。
【００１５】
また、前記における「杭構造体」とは、主に、各種鋼材（鉄筋類、ＰＣ鋼棒等）を埋設したコンクリート製の既製杭をいい、外周に鋼管を被覆したいわゆるＳＣ杭等も含まれる。また、「既製杭」として、いわゆる鋼管杭など鋼材を主構造とした既製杭にも本発明を適用させることができる。また、上下に複数本の既製杭を接合して使用する場合には、異なる材質の既製杭を組み合わせて杭構造体を構成した場合にも適用することができる。更に、既製杭の外、いわゆる現場造成杭についても、同様に本発明を適用できる。また、既製杭を使用する場合、プレボーリング工法、中掘工法等既製杭を埋設する方法は任意である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（１） この発明の応力分散盤は、杭の端面板と同程度の強度を有する材料からなり、平面形状も同様のドーナッツ状に形成する。この応力分散盤を複数枚積層して、コンクリート製の既製杭の上端面板に一体に固定して、応力分散盤と共に杭頭部をフーチング内に埋設して、杭頭部をフーチングに定着させて構成する。この場合、応力分散盤は、予め既製杭の製造時に、既製杭の鉄筋篭と固定しておく場合と、任意の既製杭に、事後的に、応力分散盤を積層固定する場合とがある。また、事後的に応力分散盤を固定する場合には、既製杭の工場出荷時に固定したり、構築現場で既製杭の埋設前に、あるいは埋設後に応力分散盤を積層固定することもできる。
【００１７】
既製杭は、杭端板があるコンクリート製の既製杭の場合が、応力分散盤の効果を最も発揮できるので好ましいが、鋼管杭等に適用することもでき、更に、各種現場造成杭に適用することも可能である。
【００１８】
（２）また、応力分散盤を単独で積層する場合に代えて、応力分散盤の間に、粘弾性体又は弾性体、あるいは弾性体と粘弾性体の両方を、交互に積層して構成することもできる。この場合には、弾性体、粘弾性体の変形を許容できるように、杭頭部を保護筒体で覆い、保護筒体の内壁と、積層した弾性体や粘弾性体、応力分散盤の外周壁との間に、間隙が形成されるように構成することが必要である。そして、施工に当たっては、保護筒体の間隙に、基礎ベースのコンクリートが入らないようにすることが必要である。また、この間隙に、各種緩衝材、例えば、応力分散盤との積層に用いた弾性体を介在させることもできる。この場合、積層された応力分散盤、弾性体、粘弾性体の横方向の動きを吸収することができる。
【００１９】
【実施例１】
図１、２に基づきこの発明の実施例を説明する。
【００２０】
［１］既製杭の構成
【００２１】
複数枚の応力分散盤１、１を一体化したコンクリート杭の製造について説明する。
【００２２】
この実施例で使用する応力分散盤１、１は、鋼製であって、コンクリート杭の上端面板１３の形状と同一の平面形状で、上端面板１３と同程度の厚さを有するドーナツ状に形成されている。応力分散盤１、１は、上端面板１３の中空部１４に対応した中空部２を有し、かつ上端面板１３のＰＣ鋼棒８用の挿通孔３に対応した位置（連通できる位置）に、ＰＣ鋼棒８用の挿通孔３を穿設してある。挿通孔３は、上側が大径に形成され、ナット類を収容できる収容部４を形成している。
【００２３】
コンクリート杭の骨組みとなる構造鉄筋、ＰＣ鋼棒を鉄筋篭７として編成する。鉄筋篭７ のＰＣ鋼棒８は、上端部を応力分散盤の厚さの長さＬだけ長く形成して接続部９を構成し、接続部９の上部に上螺糸部１０を形成する。また、ＰＣ鋼棒８で、上端面板１３の位置に対応させて、外面に螺糸を形成し、中間螺糸部１１とする。ＰＣ鋼棒８の中間螺糸部１１に、ずれ防止用のナット１８を螺合する（図１（ｃ））。
【００２４】
使用する上端面板（下端面板も同様）１３には、ＰＣ鋼棒８用の挿通孔１５が形成されている。上端面板１３を鉄筋篭７に、挿通孔１５、１５からＰＣ鋼棒８、８を挿通しながら取付ける。上端面板１３は、ＰＣ鋼棒８の中間螺糸部１１のナット１８に係止めされる。また、下側の端面板では、従来と同様にＰＣ鋼棒８の他端部が定着される（図示していない）。
【００２５】
上端面板側に、５枚の応力分散盤１、１を直列（杭の長さ方向）に重ね、ＰＣ鋼棒８、８の各接続部９を、ＰＣ鋼棒用の挿通孔３に挿入し、ＰＣ鋼棒８の接続部９に定着用のナット２０を螺合して、最上に位置する応力分散盤１ａの収容部４に収容する。以上で、鉄筋篭７、上端面板１３、下端面板、応力分散盤１、１ａを一体に結合する。また、上端面板１３の下側に、杭頭部のコンクリート部分を覆うための補強帯１９を巻いてある。補強帯１９の上端内周は、上端面板１３の外周面に固着してある。
【００２６】
この際、応力分散盤１、１間に水分等が浸入すること及び錆を防止すること、並びに潤滑効果を得るために、グリース等を塗布することが好ましい。
【００２７】
続いて、所定の成型型枠内に、応力分散盤１、１、上端面板１３、下端面板が一体となった鉄筋篭７を設置して、コンクリート類を充填して遠心成形する。この際、ＰＣ鋼棒８に取り付けたナット１８、２０により、応力分散盤１、１は上端面板１３と共に所定位置に保持されるので、製造中に応力分散盤１、１が鉄筋篭７側に移動することを防止できる。
【００２８】
その後所定の養生を施した後、脱型すれば、５枚の応力分散盤１、１が一体に連結されたコンクリート杭２５を構成できる（図１（ａ）（ｂ））。
【００２９】
［２］杭頭連結構造
【００３０】
このようにして形成されたコンクリート杭２５を単杭又は連結杭の上杭として使用する。プレボーリング工法や中掘工法等によってコンクリート杭２５を所定深度に埋設する。続いて、地盤を掘削して、新たな地面から杭頭部２６を露出させる。杭頭部２６を洗浄した後、杭頭部２６の最上部に位置する応力分散盤１ａにフーチング内定着用の鉄筋（アンカーボルト等も含む）２２、２２を取付ける。
【００３１】
また前記におけるフーチング内定着用の鉄筋２２、２２の取付は、最上部の応力分散盤１ａの上面等に溶接したり、予め最上部の応力分散盤１ａ又は他の複数枚の応力分散盤１、１にボルト孔を設けておき、該ボルト孔に鉄筋をねじ込んで取付けることもできる（図示していない）。更に他の方法とすること等任意である。
【００３２】
このようにして形成されたコンクリート杭２５の杭頭部２６に、フーチング形成用の型枠を設置し、コンクリートを流し込めば（図示していない）、杭頭部２６とフーチング２８を一体化した杭頭連結構造３０を構築できる（図２）。
【００３３】
前記のように、応力分散盤１、１が設置されたコンクリート杭２５をフーチング２８との結合箇所に用いることによって、地震時等に大きな水平力が作用した場合であっても、複数枚の応力分散盤１、１の相対移動によって吸収させることができる。従って、比較的損傷の多い杭頭部２６とフーチング２８との結合箇所において、損傷度合を軽減することができる。
【００３４】
［３］他の実施例
【００３５】
前記実施例において、コンクリート杭２５の杭頭部２６とフーチング２８とを定着させるために鉄筋２２、２２を用いたが、中空部を有する鋼管を最上部の応力分散盤１ａに固着して構成することもできる（図示していない）。このとき鋼管の内面又は／及び外面にリブを設けておけば、フーチング２８のコンクリートとの付着を増加させることができる。
【００３６】
また、前記実施例では、応力分散盤１、１を５枚使用したが、厚さや枚数は上部構造物の荷重、使用する杭の種類、地盤性状などを考慮して任意に設定することができる。
【００３７】
また、前記実施例で、応力分散盤１の厚さは各応力分散板１、１に作用する力を略均一にするために、同一厚さとすること望ましく、かつ上端面板１３と同一としたので、上端面板１３を含めて、杭頭部２６に作用する力を略均一にすることができるが、上端面板１３と異なる厚さとすることもでき、また個々の応力分散盤の厚さを違えることもできる（図示していない）。
【００３８】
また、平面形状（外径、内径）も各応力分散盤１、１を略同一とし、かつ上端面板１３と同一としたので、同様に、上端面板１３を含めて各応力分散盤１、１に作用する力を略均一にすることができ、有利であるが、異なる形状とすることもできる（図示していない）。
【００３９】
【実施例２】
図３、４に基づき、この発明の他の実施例を説明する。この実施例は、従来の既製杭に後から応力分散盤を固定して使用し、また、フーチングとの定着に保護筒体３７を使用する実施例である。
【００４０】
［１］既製杭の構成
【００４１】
この実施例で使用する応力分散盤１、１は、前記実施例１と同様である。即ち、コンクリート杭の上端面板１３の形状と同一の平面形状、厚さのドーナツ状の鋼製で、形成されている。応力分散盤１は、上端面板１３の中空部１４に対応した中空部２を有し、かつ上端面板１３のボルト孔に対応した位置（連通できる位置）に、ねじ孔５、５を穿設してある。最上に位置する応力分散盤１ａのねじ孔５は、上側（上面側）を拡径して収容部４を形成して、ナット又はボルトの頭部を収容できるようになっている（図３（ｄ））。
【００４２】
また、この実施例で使用するコンクリート杭６は、従来のコンクリート杭である。即ち、コンクリート杭６の上端面板１３は、ＰＣ鋼棒挿通用のボルト孔３１に隣接して、ＰＣ鋼棒定着用の係止縁を有する定着孔３２が形成されている。互いに隣接する１組のボルト孔３１及び定着孔３２は円周方向で連通し、平面ひょうたん状に形成されている。
【００４３】
このコンクリート杭６の製造に際して、鉄筋篭７と上端面板１３等とを組むときに、上端面板１３のボルト孔３１、３１にＰＣ鋼棒８を夫々挿通する。この状態で、上端面板１３、下端面板を回転させて、ＰＣ鋼棒８、８を定着孔３２側にずらし、ＰＣ鋼棒８先端の膨出部１２を、定着孔３２の係止縁に係止して、上端面板１３に定着させる（図３（ｄ））。従って、定着後は、上端面板１３のボルト孔３１は空いている。
【００４４】
次に、コンクリート杭６の上端面板１３に５枚の応力分散盤１、１を重ね、最上に位置する応力分散盤１、１の各ねじ孔５、５からボルト３４を螺合し、ボルト３４は各応力分散盤１、１で上下に連通しているねじ孔５、５に螺合しながら、ボルト３４の先端部３５が上端面板１４のボルト孔３１に螺合される。従って、上端面板１３と各応力分散盤１、１とはボルト３４、３４により、一体に螺合緊結される（図３（ｄ））。
【００４５】
前記におけるコンクリート杭６と応力分散盤１、１の接合は、予め製造工場で行い、あるいは杭の施工現場で行うこともいずれでも可能である。従って、コンクリート杭６の製造後であっても、地上構造物の荷重、地盤性状等に応じて、応力分散盤の枚数を適宜選択することができる。更に、コンクリート杭６を埋設した後に、杭頭部を露出させて洗浄し、その後にコンクリート杭６の上端面板１３に応力分散盤１、１を取付けて、コンクリート杭２５を構成することもできる。
【００４６】
［２］杭頭連結構造
【００４７】
応力分散盤１の外径よりも大径の中空部（内径）を有する円筒状の筒状本体３８の、上端に、応力分散盤１の外径よりも小径の開口４０を有するドーナッツ状の上蓋（頂板）３９が一体に取付けられた鋼管製の保護筒体３７を構成する。保護筒体３７の内径は、コンクリート杭６（２５）の上端面板１３、応力分散盤１等より大径に形成されている。筒状本体３８の軸方向の長さは、例えば、１０ｃｍ程度から使用する杭の外径程度の長さ、で形成する。
【００４８】
コンクリート杭２５の最上に位置する応力分散盤１ａの上面に、保護筒体３７を被せ、複数枚の応力分散盤１、１を覆うように配置する。次に、保護筒体３７の上蓋３９の開口４０を通して、フーチング定着用の鉄筋２２、２２を最上に位置する応力分散盤１ａ上に固着する。応力分散盤１の外側面と保護筒体３７の内壁との間隙に緩衝材（ゴム、砂利等）４２を充填する。
【００４９】
次にフーチング構築用の型枠を組み、コンクリートを打設して、フーチング２８を構築すれば、コンクリート杭２５の杭頭部２６をフーチング２８に定着結合した杭頭連結構造３０を構築する（図４（ａ））。
【００５０】
このようにして、複数枚の応力分散盤１、１が設置されたコンクリート杭２５は、前記実施例１と同様に、地震時等に大きな水平力が作用した場合であっても、複数枚の応力分散盤１、１の相対移動によって吸収させることができる。従って、比較的損傷の多い杭頭部２６とフーチング２８との結合箇所において、損傷度合を軽減することができる。
【００５１】
更に、保護筒体３７を使用した場合には、複数枚の応力分散盤１、１による吸収効果に加えて、緩衝材４２による応力吸収効果を得ることができる。
【００５２】
尚、当然ながら保護筒体３７、緩衝材４２を使用した結合構造は、実施例１のコンクリート杭２５にも適用することができる。
【００５３】
［３］他の実施例
【００５４】
前記実施例において、応力分散盤１の他の実施例は、実施例１と同様である。
【００５５】
また、前記実施例において、コンクリート杭６の上端面板１３のＰＣ鋼棒挿通用のボルト孔３１を利用して複数枚の応力分散盤１を接合したが、上端面板１３に、ボルトを螺合するためのボルト孔を別途設けることもできる（図示していない）。
【００５６】
また、前記実施例において、保護筒体３７の筒状本体３８は円筒状としたので、杭の断面形状が円形であることや、応力が均等に作用する視点からも望ましいが、四角筒、六角筒等角筒状とすることもできる。この場合、上蓋３９の形状も合わせて平面四角形、六角形等に形成する（図示していない）。
【００５７】
また、前記実施例において、コンクリート杭６の上端面板１３と応力分散盤１、１とを通常のボルト３４で螺合緊結したが、他のボルトを使用することもできる。例えば、膨出部（頭部側）５４と螺糸部（先端側）５５とを高強度のスプリング５６で連結してボルト５３を構成することもできる（図１０（ａ））。また、前記ボルト５３で、更に、膨出部５４と螺糸部５５とを弾性体からなる軸部５７で連結してボルト５３を構成することもできる（図１０（ｂ））。即ち、弾性体からなる軸部５７の外側に高強度のスプリング５６が嵌装された構造である。
【００５８】
このようにスプリング５６を中間部に有するボルト５３、５３を使用することによって、複数の応力分散盤１、１の相対的な移動が容易となり、地震時等に過大に発生する外力を分散・吸収する効果を向上させることができる。また、更に、スプリング５６の中心に弾性体からなる軸部５７を設けてボルト５３を構成しることによって、ダンパーの役割を成し、主として、圧縮荷重が作用した際に、各ボルト５３、５３で、弾性体からなる軸部５７、５７が伸縮し、衝撃荷重を吸収でき、スプリング５６だけを用いた場合に比較して、約１．５倍の吸収効果がある。
【００５９】
【実施例３】
図５〜図８に基づきこの発明の他の実施例を説明する。この実施例では、杭頭部上面に弾性体４４を固着し、その上部に応力分散盤１と粘弾性体４５とを交互に積層した杭頭連結構造について説明する。
【００６０】
［１］杭頭連結構造
【００６１】
（１） この実施例に使用する「弾性体」としては、密度が０．３５〜０．５（ｇ/ｃｍ３）程度で、微細セル発泡構造を有するウレタンエラストマーを使用する。このウレタンエラストマーは発泡構造であるため、圧縮時に応力が比較的均一に加わり、繰返し圧縮荷重を受けても劣化しにくく、耐久性に優れている。
【００６２】
また、この実施例に使用する「粘弾性体」は、せん断力に優れるアクリル高分子体からなるものを使用する。
【００６３】
また、この実施例で使用する保護筒体３７は、前記実施例２と同様の構造で、上蓋３９から開口４０を省略した構造である。即ち、応力分散盤１の外径よりも大径の中空部（内径）を有する円筒状の筒状本体３７の上端に、円形の上蓋（頂板）３９が一体に取付けられた鋼管製で構成される。保護筒体３７の内径は、コンクリート杭６（２５）の上端面板１３、応力分散盤１等より大径に形成されている。
【００６４】
（２） 先ず、所定厚さ（上部構造物の荷重等にもよるが、例えば、既製杭の外径の３分の１程度）を有し、端面板と略同一平面形状の弾性体（ウレタンエラストマー）４４上に、弾性体４４の外径以上の大きさの第１の応力分散盤１を接着剤等で固着する。
【００６５】
続いて、弾性体４４と略同一外径で、所定厚さ（上部構造物の荷重等にもよるが、例えば、既製杭の外径の６分の１程度）を有する第１の粘弾性体（アクリル高分子粘弾性体）４５を固着する。粘弾性体４５は、それ自体に粘着性があるため、所定の圧力を加えることによって、接着剤等の固定用の手段を用いることなく密着させることができる。
【００６６】
この第１の応力分散盤１と第１の粘弾性体４５を１セットとして、３セット固着する。
【００６７】
続いて、最上部の第３の弾性体４５上に、保護筒体３７を配置して、上蓋３９を固着する。上蓋３９の上面にフーチング定着用の鉄筋２２、２２を突設して、結合用構造体４７を構成する（図５（ａ））。保護筒体３７の筒状本体３８の内側と、弾性体４４（粘弾性体４５、応力分散盤１）の外面との間には、間隙４１が形成される。間隙４１には、実施例２同様に緩衝材を介在させることができる（図示していない）。
【００６８】
［２］杭頭連結構造
【００６９】
（１） プレボーリング工法や中掘工法等の従来公知の任意の工法で、コンクリート杭６を埋設し、コンクリート杭６の杭頭部を露出させ、杭頭部を洗浄する。
【００７０】
次に、コンクリート杭６に前記結合構造体４７を被せ、弾性体４４の下面をコンクリート杭６の上端面板１３上に設置する。上端面板の上面と結合構造体の弾性体４４の下面とを接着剤等で固着する。
【００７１】
コンクリート杭６の上端面板１３に、芯を合わせて、正確に固着するため、例えば、以下のようなガイド筒４９を使用する（図９）。
【００７２】
ガイド筒４９は、円筒を半割りしたガイド筒片４９ａ、４９ｂからなり、一縁を回動自在に接合し、他端側の外面に、水平方向のフランジ５０ａ、５０ｂが夫々突設されている（図９（ｂ））。フランジ５０ａ、５０ｂを上下に重ねた際に、フランジ５０ａ、５０ｂの透孔が連通し、透孔内にピン５２を貫入してガイド筒片４９ａ、４９ｂの開きを防止できる（図９（ａ）（ｃ））。
【００７３】
即ち、予めコンクリート杭６の杭頭部の外面にガイド筒片４９ａ、４９ｂを装着して、ピン５２で着脱自在に仮止めする（図８、図９（ａ）（ｃ））。ガイド筒片４９ａ、４９ｂの上端部を、コンクリート杭６の上端より上方に突出させてある。上方から、結合構造体４７を下ろし、弾性体４４等をガイド筒片４９ａ、４９ｂの内側に沿わせて、弾性体４４の下面を上端面板１３に固着する。その後、ピン５２を抜いて、ガイド筒片４９ａ、４９ｂをコンクリート杭６から取り外す。
【００７４】
（２） コンクリート杭６の杭頭部に固着された結合用構造体４７にフーチング構築用の型枠を設置し、保護筒体３７内にコンクリートが浸入しないようにコンクリートを投入して、コンクリート杭６の杭頭部とフーチング２８とを結合して、杭頭連結構造３０を構成する。
【００７５】
（３） このようにして形成されたコンクリート杭６の杭頭部とフーチング２８との杭頭連結構造３０において、地震時等に大きな水平力Ｐ１が作用した場合であっても、保護筒体３７内の粘弾性体４５側面と保護筒体３７内壁との間隙１内で、粘弾性体４５等の相対的な移動が可能であり、応力を吸収できる（図５（ｂ））。粘弾性体４５は、ゴム及び粘土の性質を合わせ持つため、ゴムの性質で現状に戻ろうとするが、粘土の性質でゆっくり戻ろうとする。この柔軟な特性によって、コンクリート杭６の杭頭部及びフーチング２８の損傷を防止することができる。
【００７６】
また、地震時等に引抜力Ｐ２が作用した場合であっても、粘弾性体４４が引抜力と共に伸長し、逆に引抜力Ｐ２が戻り、建物荷重と共に圧縮力Ｐ３が作用した場合には、主として弾性体４４の圧縮変形が間隙４１内でなされ、この圧縮力Ｐ３を吸収することができる（図６）。
【００７７】
［３］他の実施例
【００７８】
前記実施例において、応力分散盤１と粘弾性体４５とを積層するセット数、あるいは、弾性体４４の厚さ、粘弾性体４５の厚さ、応力分散盤１の厚さについては、上部構造物の荷重や地盤性状等によって、適宜選択して採用される。
【００７９】
また、前記実施例における保護筒体３７の他の実施例は、前記実施例２と同様である。
【００８０】
また、前記実施例において、予め結合用構造体４７を形成しておき、構築現場で、洗浄したコンクリート杭６に取り付けたが、構築現場で、弾性体４４、応力分散盤１、粘弾性体４５、保護筒体３７等を夫々コンクリート杭６に積層して固定することもできる。
【００８１】
また、前記実施例において、弾性体４４と粘弾性体４５とを併用して、結合用構造体４７を構成したが、弾性体４４と応力分散盤１とを交互に積層して結合用構造体４７を構成して、杭頭連結構造３０を構築することもできる（図７（ａ））。また、粘弾性体４５と応力分散盤１とを交互に積層して結合用構造体４７を構成して、杭頭連結構造３０を構築することもできる（図７（ｂ））。
【００８２】
【発明の効果】
杭頭部に複数枚の応力分散盤を重ねて設置された杭構造体を、基礎ベースとの結合に用いることによって応力分散盤によって、比較的大きな水平力が作用した場合であっても、応力分散盤の相対移動によって応力を吸収し、杭頭部と基礎ベースとの結合箇所における損傷を低減することができる効果がある。
【００８３】
杭頭部に弾性体を固着し、さらに弾性体の上部に応力分散盤と粘弾性体とを交互に積層固着して、杭頭部と基礎ベースとを結合することにより、粘弾性体による伸長特性により、水平力や引抜力等を吸収でき、また弾性体による膨張効果により、圧縮力を吸収でき、杭頭部と基礎ベースにおける損傷を低減することができる効果がある。
【００８４】
また、積層部を予め杭頭部を覆うことができる保護筒体に固定して結合用構造体を構成した場合には、容易に杭頭接合構造を構築でき、作業を単純化でき、工期の短縮を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１に使用する既製杭で、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部を破折した正面図、（ｃ）は構成を現す分解図である。
【図２】同じく実施例１の杭頭連結構造の縦断面図である。
【図３】この発明の実施例２に使用する既製杭で、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部を破折した正面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図、（ｄ）は拡大縦断面図である。
【図４】（ａ）は同じく実施例２の杭頭連結構造の縦断面図で、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線における断面図である。
【図５】（ａ）はこの発明の実施例３の杭頭連結構造の縦断面図で、（ｂ）は同じく水平力を受けた場合の縦断面図である。
【図６】同じく鉛直加重を受けた場合の杭頭連結構造の縦断面図である。
【図７】同じく実施例３の他の杭頭連結構造の縦断面図である。
【図８】同じく実施例３の実施に使用するガイド筒を説明する概略した斜視図である。
【図９】同じくガイド筒で、（ａ）は閉じた状態の平面図、（ｂ）は開いた状態の平面図、（ｃ）は（ｂ）のＤ−Ｄ線における拡大断面図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）は、実施例２等で使用するボルトの正面図である。
【符号の説明】
１ 応力分散盤
１ａ 応力分散盤（最上部）
２ 応力分散盤の中空部
３ 応力分散盤の挿通孔
４ 応力分散盤の収容部
５ 応力分散盤のねじ孔
６ コンクリート杭（従来）
８ ＰＣ鋼棒
９ ＰＣ鋼棒の接続部
１０ ＰＣ鋼棒の上螺糸部
１１ ＰＣ鋼棒の中間螺糸部
１３ 端面板
１８ ナット（中間螺糸部）
２０ ナット（上螺糸部）
２２ フーチング定着用の鉄筋
２５ コンクリート杭（応力分散盤付き）
２６ 杭頭部
２８ フーチング（基礎ベース）
３０ 杭頭連結構造
３４ ボルト
３７ 保護筒体
３８ 筒状本体
３９ 上蓋
４１ 間隙
４２ 緩衝材
４４ 弾性体
４５ 粘弾性体
４７ 結合用構造体
４９ ガイド筒
Claims (8)
- 杭構造体の杭頭部を基礎ベース内に埋設する構造であって、前記杭構造体の杭頭部上面に、環状の応力分散盤を１枚又は複数枚重ね合わせてなる結合用構造体を取り付け、該結合用構造体の上面に有頂筒状の保護筒体を被せると共に基礎ベース定着用鉄筋を取付けて、前記結合用構造体の外周を前記保護筒体で覆い、前記結合用構造体の応力分散盤の外周壁と前記保護筒体の内面とに、前記応力分散盤の横方向の動きを吸収できる間隙を形成し、
前記間隙内にコンクリートが入らないように、コンクリートを打設して前記杭頭部を前記基礎ベース内に定着させたことを特徴とする杭頭連結構造。 - 杭構造体に埋設された構造鉄筋と複数枚の応力分散盤とを一体化に固定したことを特徴とする請求項１記載の杭頭連結構造。
- 杭構造体の杭頭部の端面板と複数枚の応力分散盤とをボルトによって連結したことを特徴とする請求項１記載の杭頭連結構造。
- 杭構造体の杭頭部を基礎ベース内に埋設する構造であって、前記杭構造体の杭頭部上面に、弾性盤を固着し、該弾性板の上面に「環状の応力分散盤と弾性盤とを交互に積層配置してなる結合用構造体」又は「環状の応力分散盤と粘弾性盤とを交互に積層配置してなる結合用構造体」を固定し、該結合用構造体の上面に有頂筒状の保護筒体を被せると共に基礎ベース定着用鉄筋を取付けて、前記結合用構造体の外周を前記保護筒体で覆い、前記結合用構造体の応力分散盤、弾性盤又は粘弾性盤の外周壁と前記保護筒体の内面とに、前記応力分散盤、弾性盤又は粘弾性盤の横方向の動きを吸収できる間隙を形成し、
前記間隙内にコンクリートが入らないように、コンクリートを打設して前記杭頭部を前記基礎ベース内に定着させたことを特徴とする杭頭連結構造。 - 結合用構造体又は保護筒体の外壁に、基礎ベース定着用の鉄筋を突出させた請求項１又は４記載の杭頭連結構造。
- 杭構造体の杭頭部を基礎ベース内に埋設する構造であって、前記杭構造体の杭頭部上面に弾性盤を固着し、該弾性盤の上面に、応力分散盤と粘弾性盤とを交互に積層配置してなる結合用構造体を固定し、該結合用構造体上に、有頂筒状の保護筒体を被せて、前記杭頭部の外周を覆い、前記結合用構造体の応力分散盤、弾性盤又は粘弾性盤の外周壁と前記保護筒体の内面とに、前記応力分散盤、弾性盤又は粘弾性盤の横方向の動きを吸収できる間隙を形成し、
前記間隙内にコンクリートが入らないように、コンクリートを打設して前記杭頭部を前記基礎ベース内に定着させたことを特徴とする杭頭連結構造。 - 鋼材からなる複数の応力分散盤を積層してなり、または前記応力分散盤に、弾性体及び／又は粘弾性体を積層して積層部を構成し、該積層部の下面を杭構造体に固定可能とし、前記積層部の上面を、前記杭構造体の杭頭部を覆うことができる有頂筒状の保護筒体の頂板の下面に、固定すると共に、前記積層部の外壁と保護筒体の内壁との間に、前記積層部の応力分散盤、弾性盤又は粘弾性盤の横方向の動きを吸収できる間隙を形成したことを特徴とする結合用構造体。
- 積層部の外壁と保護筒体の内壁との間に弾性体を介在させたことを特徴とする請求項７記載の結合用構造体。
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