JP4214029B2 - Low-fixation pile head joint structure - Google Patents
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Description
本発明は、杭頭での破壊防止を図った低固定度杭頭接合構造に関する。 The present invention relates to a low-fixed pile head joint structure that prevents breakage at a pile head.
既製コンクリート杭の杭頭と基礎とを接合する方法として、既製コンクリート杭の端部鋼板上に複数本の鋼棒を溶接、または、ネジ止めで立設する工法が知られている。 As a method of joining a pile head and a foundation of a ready-made concrete pile, there is known a construction method in which a plurality of steel bars are welded or screwed on an end steel plate of a ready-made concrete pile.
例えば特許文献1には、鉄筋の下端部に形成した雄ねじ部を杭頭端板に形成された雌ねじ孔に螺合した杭頭接合構造において、外周面が多角面状に形成され内周面は略上半部に鉄筋を囲う筒部が形成され略下半部に前記雄ねじ部に螺合するねじ溝が形成された補強部材を設けてなる杭頭接合部鉄筋補強構造が記載されている。
For example, in
特許文献1に記載の補強構造は、補強部材により鉄筋の基部を曲り難くし、大地震発生時に想定されるような座屈等による破壊に対する耐震性向上を図ったものである。
The reinforcing structure described in
しかしながら、上記補強構造では、曲げ剛性が無限大の剛体と考えられる基礎スラブと杭頭とを固定(剛結合)しているため、地震時に、杭頭部には、建物によって大きな水平力が作用して大きな曲げモーメントがかかってしまい、杭頭部に被害が集中してしまうことがある。特に、杭頭部は、後から修復を行い難い部分でもあり、この部分への被害発生は深刻な事態を引き起こすことがある。 However, in the above-mentioned reinforcement structure, the foundation slab, which is considered to be an infinitely rigid rigid body, and the pile head are fixed (rigidly connected), so a large horizontal force acts on the pile head during the earthquake depending on the building. As a result, a large bending moment is applied, and damage may concentrate on the pile head. In particular, the pile head is also a part that is difficult to repair later, and the occurrence of damage to this part may cause a serious situation.
上記問題の解決を図った杭頭接合構造として、例えば特許文献2には、杭頭端板の上面に立設したスタッドの周りにダンパー材を囲繞して設け、このダンパー材付きスタッドを基礎スラブ内に埋め込み配置して杭頭を半固定(杭頭固定とピンの中間)にした、所謂「低固定度杭頭接合構造」が記載されている。 As a pile head joint structure for solving the above problem, for example, in Patent Document 2, a damper material is provided around a stud standing on the upper surface of a pile head end plate, and the stud with the damper material is provided as a foundation slab. A so-called “low-fixed pile head joint structure” is described in which the pile head is semi-fixed (intermediate between the pile head fixation and the pin) by being embedded inside.
特許文献2に記載の杭頭接合構造によれば、地震等を受けて杭と基礎スラブとの間に変位作用が働いた際、スタッドがダンパー材内において変位し、杭頭部あるいは基礎スラブの損傷、破壊を防止することができる。 According to the pile head joint structure described in Patent Document 2, when a displacement action is applied between the pile and the foundation slab in response to an earthquake or the like, the stud is displaced in the damper material, and the pile head or foundation slab Damage and destruction can be prevented.
しかしながら、上記構造では、スタッドの変位がダンパー材の狭い変位範囲に限定され、特に、地震時の上部構造物の浮き上がりによる鉛直方向の変位作用に対しては十分に考慮されていない。 However, in the above structure, the displacement of the stud is limited to a narrow displacement range of the damper material, and in particular, the vertical displacement action due to the lifting of the upper structure during an earthquake is not sufficiently considered.
また、近年では、基礎との間に免震装置を介在させた建造物が提案されているが、この免震装置付き建造物では、特別な免震装置が必要となり、コスト高となる。 In recent years, a building with a seismic isolation device interposed between the foundation and the base has been proposed. However, this building with a seismic isolation device requires a special seismic isolation device, which increases costs.
本発明は、上記の問題点に鑑み、杭頭部および上部構造物の損傷および破壊を防ぐことができる新規な杭頭接合構造を提供するものである。 In view of the above problems, the present invention provides a novel pile head joint structure capable of preventing damage and destruction of a pile head and an upper structure.
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下のような杭頭接合構造が最適であることを見出した。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found that the following pile head joint structure is optimal.
即ち、本発明は、杭頭端板に開設された透孔を通して鋼棒(スタッド)を立設し、該鋼棒をフーチング等の基礎内に埋め込み配置した杭頭接合構造であって、前記杭がプレストレストコンクリート杭であり、前記透孔はプレストレス導入時に用いる緊張ボルト用のネジ孔であり、前記鋼棒は、その下端に前記透孔よりも大きな拡大部を有し、該拡大部が前記端板の下方且つ端板下面より離間させた状態で立設されていることを特徴とする低固定度杭頭接合構造である。 That is, the present invention, the steel rods (stud) erected through hole which is opened in pile head end plate, a pile joint structure disposed the embedded steel bars in a basis such as footings, the pile Is a prestressed concrete pile, the through-hole is a screw hole for a tension bolt used when pre-stress is introduced, and the steel bar has an enlarged portion larger than the through-hole at the lower end, and the enlarged portion is A low-fixation pile head joint structure characterized in that it is erected in a state of being separated from the lower side of the end plate and from the lower surface of the end plate.
本発明の低固定度杭頭接合構造は、更なる特徴として、
「前記拡大部と前記端板との間に空隙を有し、該空隙に緩衝材が配設されていること」、
「前記拡大部はナット状部材であり、雄ねじ部を有する鋼棒を該ナット状部材に取り付けた構造を有すること」、
を含む。
The low fixed degree pile head joint structure of the present invention is further characterized as:
“There is a gap between the enlarged portion and the end plate, and a cushioning material is disposed in the gap.”
"The enlarged portion is a nut-like member, having a structure in which a steel rod attached to the nut-like member having a male screw portion",
Including the.
本発明の低固定度杭頭接合構造によれば、地震時の上部構造物の浮き上がりを、鋼棒の拡大部が杭頭端板の下面に到達するまで許容するので、杭頭部への応力を軽減し、もって、杭頭部および上部構造物の損傷および破壊を効果的に防ぐことができる。 According to the low-fixed pile head joint structure of the present invention, since the uplift of the superstructure during an earthquake is allowed until the enlarged part of the steel bar reaches the lower surface of the pile head end plate, the stress on the pile head This can effectively prevent damage and destruction of the pile head and the superstructure.
本発明の低固定度杭頭接合構造の最大の特徴は、既製コンクリート杭の杭頭端板に開設された透孔よりも大きな拡大部を有する鋼棒を、この拡大部が杭頭端板の下方且つ端板下面より離間させた状態で立設させ、拡大部が杭頭端板の下面に到達するまで鋼棒の上下方向の変位を許容する構造とした点にある。 The greatest feature of the low-fixation pile head joint structure of the present invention is that a steel rod having an enlarged portion larger than the through hole established in the pile head end plate of a ready-made concrete pile is used. The structure is such that the steel rod is vertically erected in a state of being spaced apart from the lower surface of the end plate and allows the vertical displacement of the steel bar until the enlarged portion reaches the lower surface of the pile head end plate.
以下、本発明の低固定度杭頭接合構造の具体的な実施形態例を説明するが、本発明はこれらの形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内での各部材等の入れ替えを許容するものである。 Hereinafter, specific embodiments of the low-fixation pile head joint structure of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these embodiments, and each member within the scope of the gist of the present invention. Etc. are allowed.
(第1の実施形態例)
本例の低固定度杭頭接合構造を図1乃至図3を用いて説明する。図1は既製コンクリート杭の上面図であり、杭頭端板を表している。図2は杭頭接合構造を示す立断面図である。図3は図1中のA−A’面における断面図であり、本例の杭頭接合構造の特徴部分を示す拡大断面図である。
(First embodiment)
The low fixed degree pile head joint structure of this example is demonstrated using FIG. 1 thru | or FIG. FIG. 1 is a top view of a ready-made concrete pile and represents a pile head end plate. FIG. 2 is an elevational sectional view showing the pile head joint structure. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the plane AA ′ in FIG.
図1乃至図3において、10は杭体(既製コンクリート杭)、11は杭頭端板、12は杭頭端板に開設された透孔、13’はPC鋼線通し穴、13はPC鋼線、14は鋼棒(スタッド)、15は鋼棒の拡大部、16は筒状体、17は遮蔽板、20はフーチング等の基礎である。
1 to 3, 10 is a pile body (ready-made concrete pile), 11 is a pile head end plate, 12 is a through hole formed in the pile head end plate, 13 ′ is a PC steel wire through hole, and 13 is PC steel.
本例の杭体10は、長尺円筒状の既製中空コンクリート杭であり、具体的にはプレテンション方式遠心力高強度プレストレストコンクリート杭(PHC杭)である。なお、本発明の杭頭接合構造は、PHC杭に限らず、PRCコンクリート杭、あるいはSC杭等にも適用することができる。
The
杭体10の端部には杭頭端板11が固着されており、この杭頭端板11には複数の透孔12が開設されている。詳しくは後述するが、本例の透孔12は、プレストレス導入時に用いる緊張ボルト用のネジ孔でもある。このため、特別な端板を用意する必要がなく、杭の製造コストアップを防ぐことができる。
A pile
本例の低固定度杭頭接合構造は、図2及び図3に示すように、上記透孔12を通して鋼棒14が立設され、この鋼棒14を基礎20内に埋め込み配置した接合構造となっている。鋼棒14は、その下端に透孔12よりも大きな拡大部15を有し、この拡大部15が杭頭端板11の下面より離間させた状態で立設されている。また、杭頭端板11の下方の鋼棒14及び拡大部15は筒状体16に収容され、杭体10のコンクリートと絶縁されている。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the low-fixation pile head joint structure of this example is a joint structure in which a
上記の構造的特徴により、本例の低固定度杭頭接合構造にあっては、地震時の上部構造物(基礎20)の浮き上がりを、図4に示すように鋼棒14の拡大部15が杭頭端板11の下面に到達するまで許容することができる。尚、図4(a)は図3と同一方向の断面図、図4(b)は直交方向の断面図である。
Due to the structural features described above, in the low-fixed pile head joint structure of this example, the floating
杭頭端板11の下面から拡大部15までの距離は、上部構造物の平面形状・高さ等を考慮し、地震時の上部構造物の浮き上がりによる鉛直方向の変位を想定して適宜設計するのが好ましい。
The distance from the lower surface of the pile
本例の低固定度杭頭接合構造は、具体的には、例えば図5に示すようにして実現される。尚、図5は、図3に対応する断面図である。 Specifically, the low fixed degree pile head joint structure of this example is realized as shown in FIG. 5, for example. 5 is a cross-sectional view corresponding to FIG.
杭体10の製造は、先ず図5(a)に示すように、緊張ボルト52の雄ねじ部53を緊張板51を介して杭頭端板11の透孔(ネジ孔)12に螺合させる。この緊張ボルト52は、雄ねじ部53の先に更に所定長の軸部54と雄ねじ部55を有する。次に、緊張ボルト下端の雄ねじ部55に前述の拡大部となるナット状部材15を螺合し固定する。次に、緊張ボルト52とナット状部材15を囲繞して筒状体16を杭頭端板11の下面に当接して設ける。
In manufacturing the
本例のナット状部材15は円形ではなく矩形のものであって、短辺は透孔12の径と同程度であり、長辺は透孔12の径よりも大きいものである。
The nut-
次に、緊張板51および緊張ボルト52を介して図中矢印方向の緊張力を与え、PC鋼線13を緊張させた状態で杭体10を遠心成形した後、緊張板51および緊張ボルト52を取り外す。この時、ナット状部材15は矩形のものであるため、共回りすることがなく、緊張ボルト32を容易に且つ確実に取り外すことができる。すると、図5(b)に示すように、ナット状部材15が筒状体16に収容された状態で杭頭端板11の下面より離間して配置された構造が出来上がる。
Next, after applying the tension force in the direction of the arrow in the drawing via the
以上のような構造を有する杭体10を従来公知の方法で地中に埋設した後、図5(c)に示すように、先端に雄ねじ部を有する鋼棒14を透孔12を通してナット状部材15に螺合して立設すると共に、透孔12を遮蔽する遮蔽板17を配設する。この時もナット状部材15は共回りすることがなく、鋼棒14をナット状部材15に容易に且つ確実に取り付けることができる。そして、杭体10の上部にフーチング等の基礎20を施工することにより、鋼棒14が基礎20内に埋め込み配置された杭頭接合構造が完成する。
After the
尚、本例の鋼棒14は透孔12よりも小径であり、鋼棒14と杭頭端板11の間には所定の隙間が形成されている。遮蔽板17は、基礎20を施工する際に、前記隙間から鋼棒14の拡大部15と杭頭端板11との間の空隙部分にコンクリートが入り込むのを防止するものである。
Note that the
前述のように、本例の低固定度杭頭接合構造では、地震時の上部構造物の浮き上がりを、鋼棒14の拡大部15が杭頭端板11の下面に到達するまで許容することにより、杭頭部への応力を軽減し、杭頭部および上部構造物の損傷および破壊を効果的に防ぐことができる。
As described above, in the low fixed degree pile head joint structure of the present example, by allowing the upper structure to lift during the earthquake until the
また、本例のように、透孔12の径を鋼棒14よりも大径に設計することにより、図6に示すように、鋼棒14が杭頭端板11に当接するまで透孔12内で変位することができ、杭頭部あるいはフーチング等の基礎の損傷、破壊をより一層効果的に防止することができる。
Further, by designing the diameter of the through-
尚、本例の説明から明らかなように、本発明における「鋼棒の拡大部」とは、鋼棒自体に直接加工された部位のみならず、鋼棒の端部に所定の大きさの部材(前記ナット状部材15)を取り付けた場合には、かかる部材を指すものである。 As is clear from the description of this example, the “expanded part of the steel bar” in the present invention is not only a part processed directly on the steel bar itself, but also a member of a predetermined size at the end of the steel bar. When (the nut-like member 15) is attached, this member is indicated.
(第2の実施形態例)
本例は、図7に示すように、第1の実施形態例において鋼棒14の拡大部15と杭頭端板11との間に形成した空隙部分に緩衝材としてコイルバネ71を配設した例であり、図7(a)は平常時、図7(b)は変位時の状態を表している。
(Second Embodiment)
In this example, as shown in FIG. 7, an example in which a
本例の低固定度杭頭接合構造では、地震時の上部構造物の浮き上がりによって鋼棒14の拡大部15が杭頭端板11に当接する際の衝撃を、コイルバネ71によって吸収することで、鋼棒拡大部もしくは杭頭端板の破壊を効果的に防止することができる。
In the low-fixed pile head joint structure of this example, by absorbing the impact when the
本発明において、上記緩衝材としては、コイルバネに限らず板バネ等の他のバネ材、さらには弾性ゴム等を用いることもできる。 In the present invention, the cushioning material is not limited to a coil spring, and other spring materials such as a leaf spring, and further elastic rubber can be used.
(第3の実施形態例)
本例の低固定度杭頭接合構造を図8に示す。図8(a)は既製コンクリート杭の上面図である。図8(b)は図8(a)中のB−B’面における断面図であり、杭頭接合構造を表している。
(Third embodiment)
The low fixed degree pile head joint structure of this example is shown in FIG. FIG. 8A is a top view of a ready-made concrete pile. FIG.8 (b) is sectional drawing in the BB 'surface in Fig.8 (a), and represents the pile head junction structure.
第1,第2の実施形態例との相違点は、杭頭部分に補強部材を設けた点である。先の実施形態例のように鋼棒14の拡大部15と杭頭端板11との間に空隙を形成すると、杭頭部分の軸方向の強度不足が生じる場合がある。このため、図示ように、補強鉄筋81又は/及び補強鋼管82を少なくとも杭頭の空隙形成領域をカバーするように設けることが好ましい。これにより、杭頭部の損傷、破壊を極めて効果的に防止することができる。
The difference from the first and second embodiments is that a reinforcing member is provided at the pile head portion. If a gap is formed between the
(第4の実施形態例)
以上説明した実施形態例では、杭体製造時に予め杭頭端板に開設された透孔よりも大きな拡大部(前述のナット状部材15)を杭体内に埋設しておき、このナット状部材に雄ねじ部を有する鋼棒を螺合して立設しているが、本例では杭頭端板の透孔の下側に所定の空間だけを形成しておき、この空間内に所定の大きさの拡大部を有する鋼棒を立設する例を示す。
(Fourth embodiment)
In the embodiment described above, an enlarged portion (the aforementioned nut-like member 15) larger than the through-hole previously opened in the pile head end plate at the time of manufacturing the pile body is embedded in the pile body, In this example, a predetermined space is formed below the through hole of the pile head end plate, and a predetermined size is formed in this space. An example of standing a steel rod having an enlarged portion of is shown.
図9は図3に対応する断面図であり、(a)は杭体の構造を示し、(b)は杭体に鋼棒を立設した状態を示している。 FIG. 9 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 3, (a) shows the structure of the pile body, and (b) shows a state where a steel bar is erected on the pile body.
杭体10を製造する際、例えば杭頭端板11の透孔(ネジ孔)12を通して所定長さの詰め物をした状態で遠心成形した後、詰め物を除去することにより、図9(a)に示すように透孔12の下に透孔12とほぼ同径の所定長さの空間91を形成する。この詰め物としては、遠心成形時に変形せず、且つ、容易に除去できるもの、例えば硬質発泡プラスチック等が好適である。尚、この詰め物は、杭体埋設後に除去するようにすれば、透孔12の養生を兼ねることができる。
When manufacturing the
そして、杭体10を地中に埋設した後に、透孔12とほぼ同径の拡大部15を有する鋼棒14を、透孔12を通して空間91内に立設する。この時、図9(b)に示すように、鋼棒14とほぼ同径の穴が開けられた穴あきナット92に鋼棒14を通し、この穴あきナット92を透孔12に螺合せしめることにより、先の例と同様の構造を実現できる。
Then, after the
本例の低固定度杭頭接合構造では、地震時の上部構造物の浮き上がりを、鋼棒14の拡大部15が穴あきナット92の下面に到達するまで許容することにより、杭頭部への応力を軽減し、杭頭部および上部構造物の損傷および破壊を効果的に防ぐことができる。
In the low-fixed pile head joint structure of this example, by allowing the uplift of the superstructure during an earthquake until the
また、本例の場合には、杭体10の製造が簡易化されると共に、杭体埋設後の鋼棒の立設作業も容易になり、杭の製造面においても施工面においても大きなメリットがある。
Moreover, in the case of this example, manufacture of the
尚、本例の説明から明らかなように、本発明における「杭頭端板に開設された透孔」とは、杭頭端板自体に直接形成された開口(前記透孔12)のみならず、上記のように杭頭端板自体に形成された開口(前記透孔12)に更に透孔を有する部材(前記穴あきナット92)を固定して取り付けた場合には、かかる部材が有する透孔を指す。 As is clear from the description of the present example, the “through hole formed in the pile head end plate” in the present invention is not limited to the opening directly formed in the pile head end plate itself (the through hole 12). When the member (the perforated nut 92) further having a through hole is fixed and attached to the opening (the through hole 12) formed in the pile head end plate itself as described above, the transparent member has such a through hole. Refers to the hole.
10 杭体(既製コンクリート杭)
11 杭頭端板
12 透孔
13 PC鋼線
13’ PC鋼線通し穴
14 鋼棒(スタッド)
15 鋼棒の拡大部
16 筒状体
17 遮蔽板
20 基礎スラブ
51 緊張板
52 緊張ボルト
53 雄ねじ部
54 軸部
55 雄ねじ部
71 コイルバネ
81 補強鉄筋
82 補強鋼管
91 空間
92 穴あきナット
10 Pile bodies (ready-made concrete piles)
11 Pile
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記杭がプレストレストコンクリート杭であり、前記透孔はプレストレス導入時に用いる緊張ボルト用のネジ孔であり、
前記鋼棒は、その下端に前記透孔よりも大きな拡大部を有し、該拡大部が前記端板の下方且つ端板下面より離間させた状態で立設されていることを特徴とする低固定度杭頭接合構造。 A pile head joint structure in which a steel rod is erected through a through hole established in a pile head end plate, and the steel rod is embedded in a foundation such as a footing,
The pile is a prestressed concrete pile, and the through hole is a screw hole for a tension bolt used when prestress is introduced,
The steel bar has an enlarged portion larger than the through hole at a lower end thereof, and the enlarged portion is erected in a state of being separated from the lower side of the end plate and from the lower surface of the end plate. Fixed pile head joint structure.
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