JP4508854B2

JP4508854B2 - 杭とフーチングの接合構造

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Publication number: JP4508854B2
Application number: JP2004362341A
Authority: JP
Inventors: 勝已小林; 聡佐々木; 太郎中川; 秀明山本; 恒一小林; 正博井上
Original assignee: Fujita Corp; Japan Pile Corp
Current assignee: Fujita Corp; Japan Pile Corp
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2004-12-15
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2024-12-15
Also published as: JP2006169787A

Description

本発明は、杭とフーチングの接合構造に関し、特に、地震時に水平力が作用することに伴って杭に生じる曲げモーメントを調整して低減することができ、また、杭自体の耐力よりも杭頭接合部の耐力を小さく設定することによって杭の脆性的な破壊を防止することができる杭とフーチングの接合構造に関するものである。

従来の建築基礎技術に関する杭頭接合方法として、杭頭を固定として設計した剛接合の杭頭接合方法が多く採用されている。しかし、先の兵庫県南部地震において、杭の頭部を固定した部分に損傷が集中して生じたことなどが多く報告された。その杭頭部の被害は、杭頭部の接合条件を固定としたために、曲げモーメントが杭頭部に集中したことに起因すると考えられている。近年、このような背景を受け、剛接合以外の杭頭接合部に関する研究が数多く行われるようになっている。ＰＨＣ杭、ＳＣ杭、ＰＲＣ杭等の既製コンクリート杭及び鋼管杭に関しても例外ではなく、剛接合以外の杭頭接合が大幅に増加しつつある。

ところで、このような剛接合以外の杭頭接合技術に関する従来技術の中には、例えば、特許文献１に開示されるように、定着筋に非定着部を設けることで、杭頭部の固定度を低減し、杭頭に働く曲げモーメントを低減させる杭頭接合方法がある。
しかしながら、この工法は、施工方法がやや煩雑であり、経済性に劣る懸念がある。

一方、特許文献２には、定着筋をＰＨＣ杭、ＳＣ杭、ＰＲＣ杭等の既製コンクリート杭や鋼管杭の端板部にねじ込むことにより、特殊な技術を必要とせず、定着筋と杭端板部を簡単にかつ確実に接合する工法が開示されているが、この工法は、剛接合以外の杭頭接合には対応していないのが現状である。
特開２０００−１４４７６３号公報特開２００３−１８４１０５号公報

本発明は、上記従来の杭とフーチングの接合構造が有する問題点に鑑み、地震時に水平力が作用することに伴って杭に生じる曲げモーメントを調整して低減することができ、また、杭自体の耐力よりも杭頭接合部の耐力を小さく設定することによって杭の脆性的な破壊を防止することができる杭とフーチングの接合構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本第１発明の杭とフーチングの接合構造は、杭頭に複数の定着筋を配設し、該定着筋をフーチング内に延設するようにした杭とフーチングの接合構造において、定着筋の先端部にフーチングのコンクリートに固定される定着板を設けるとともに、定着筋を先細のテーパ形状に形成したことを特徴とする。

また、同じ目的を達成するため、本第３発明の杭とフーチングの接合構造は、杭頭に複数の定着筋を配設し、該定着筋をフーチング内に延設するようにした杭とフーチングの接合構造において、定着筋の先端部にフーチングのコンクリートに固定される定着板を設けるとともに、定着筋を先端に行くに従い段をなして漸次細径となる多段形状に形成したことを特徴とする。

また、これら第１、第２発明の杭とフーチングの接合構造において、定着板の下に緩衝材を配設することができる。

また、本発明の杭とフーチングの接合構造は、既製コンクリート杭若しくは鋼管杭又は場所打ちコンクリート杭に適用することができる。

本第１発明の杭とフーチングの接合構造によれば、既製コンクリート杭若しくは鋼管杭又は場所打ちコンクリート杭の杭頭に地震力が作用したとき、杭頭固定時に比べ、各定着筋に生じる付着力を切りやすくすることができ、これにより、杭頭固定度を低減し、杭頭部に生じる曲げモーメントを低減することにより、杭頭部損傷を抑制する効果を得ることができ、また同時に、杭頭部や基礎梁の配筋量を削減することができる。
そして、定着筋を先細のテーパ形状にすることにより、地震時に定着筋に生じる付着力を切りやすくして、杭頭の固定度を低減し、杭頭に作用する曲げモーメントを小さくすることができる。

また、本第２発明の杭とフーチングの接合構造によれば、既製コンクリート杭若しくは鋼管杭又は場所打ちコンクリート杭の杭頭に地震力が作用したとき、杭頭固定時に比べ、各定着筋に生じる付着力を切りやすくすることができ、これにより、杭頭固定度を低減し、杭頭部に生じる曲げモーメントを低減することにより、杭頭部損傷を抑制する効果を得ることができ、また同時に、杭頭部や基礎梁の配筋量を削減することができる。
そして、定着筋を先端に行くに従い段をなして漸次細径となる多段形状にすることにより、地震時に定着筋に生じる付着力を切りやすくして、杭頭の固定度を低減し、杭頭に作用する曲げモーメントを小さくすることができる。

また、これら第１、第２発明の杭とフーチングの接合構造において、定着板の下に緩衝材を配設することにより、緩衝材の収縮によってフーチングからの定着筋の抜け出し量を大きくし、これにより、各定着筋を十分に伸ばして杭頭固定度を低減し、杭頭に生じる曲げモーメントをさらに小さくすることができる。

そして、本発明の杭とフーチングの接合構造は、既製コンクリート杭若しくは鋼管杭又は場所打ちコンクリート杭に広く適用することができる。

以下、本発明の杭とフーチングの接合構造の実施の形態を、図面に基づいて説明する。本発明の杭とフーチングの接合構造は、以下の実施例においては特に明記しないが、ＰＨＣ杭、ＳＣ杭、ＰＲＣ杭等の既製コンクリート杭若しくは鋼管杭又は場所打ちコンクリート杭に広く適用することができるものである。
そして、この杭とフーチングの接合構造は、例えば、杭頭１の固定度を低減させる機能を有した定着筋３を、杭頭１部にねじ込み式、スタッド溶接式あるいはフレア溶接式により杭頭１と結合させる。
定着筋３としては、例えば、異形鉄筋のような凹凸のない外周面が平滑な鉄筋（例えば丸鋼など）を用いることにより、地震時に定着筋３に生じる付着力を切りやすくし、さらに、緩衝材６（弾性材）を併用することで、杭頭固定度をさらに低減することができる。
定着筋３の先端部には、定着筋３の引き抜け破壊の防止策として、定着板（ナット等を含む）を設ける。
また、定着筋３を、表面に凹凸がないテーパ形状や、先端に行くに従い段をなして漸次細径となる多段形状に形成することにより、地震時に定着筋３に生じる付着力を切りやすくして、杭頭固定度を低減することができる。
この場合、テーパ形状や多段形状とした定着筋３の先端部に定着板５を設けるとともに、該定着板５の下方に緩衝材６（弾性材）を設置することで、より大きな杭頭固定度の低減効果を得ることができる。

図１に、杭とフーチングの接合構造の第１参考例を示す。
この杭とフーチングの接合構造は、杭頭１に配設した端板２に複数の定着筋３を配設し、該定着筋３をフーチング４内に延設するようにしている。
そして、定着筋３の先端部にフーチング４のコンクリートに固定される大径の定着板５を設けるとともに、定着筋３の外周面を平滑となし、前記定着板５の下に緩衝材６を配設している。
この場合、定着筋３として丸鋼を用いるとともに、該定着筋３の基端部には雄ねじ７を設け、定着筋３の杭頭１への固定方法は、杭頭端板２へのねじ込み式とし、また、定着板５の直下に緩衝材６を設けるようにしている。
なお、緩衝材６は、弾性材からなり、より具体的には、クロロプレンゴム等のゴム状弾性材を好適に用いることができるが、これに限定されず、例えば、定着筋３に挿通した板ばね等によって構成することもできる。

また、図２に示すように、定着筋３の杭頭１への接合を、予め杭頭１に埋設した袋ナット８に定着筋３をねじ込むようにすることができる（第２参考例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１参考例と同様であるため説明を省略する。

また、図３に示すように、定着筋３の固定方法を、鋼管杭やＳＣ杭の杭頭１へのフレア溶接とすることができる（第３参考例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１参考例と同様であるため説明を省略する。

また、図４に示すように、定着筋３の一端に雄ねじ７を形成し、この定着筋３を、鋼管杭あるいはＳＣ杭にフレア溶接したナットあるいはカップラー９へのねじ込むことにより固定することができる（第４参考例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１参考例と同様であるため説明を省略する。

また、図５に示すように、定着筋３の固定方法は、杭頭端板２へのスタッド溶接とすることもできる（第５参考例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１参考例と同様であるため説明を省略する。

次に、図６に、本発明の杭とフーチングの接合構造の第１実施例を示す。
この杭とフーチングの接合構造は、杭頭１に配設した端板２に複数の定着筋３を配設し、該定着筋３をフーチング４内に延設するようにしている。
そして、定着筋３の先端部にフーチング４のコンクリートに固定される定着板５を設けるとともに、定着筋３を、断面が円形で先細のテーパ形状に形成している。
この場合、テーパ形状の定着筋３の外周面は平滑であり、その基端部には雄ねじ７、その先端部には定着板５を設け、また、定着筋３の固定方法は杭頭端板２へのねじ込み式としている。

また、図７に示すように、定着筋３の定着板５の下に緩衝材６を設けることができる（第２実施例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１実施例と同様であるため説明を省略する。

また、図８に示すように、定着筋３の杭頭１への接合は、定着筋３の一端に形成した雄ねじ（図示省略）を、予め杭頭１に埋設した袋ナット８にねじ込むことにより行うことができる（第３実施例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１実施例と同様であるため説明を省略する。

また、図９に示すように、定着筋３の杭頭１への接合は、定着筋３の基端部に形成した雄ねじ（図示省略）を、予め杭頭１に埋設した袋ナット８にねじ込むことにより行い、定着筋３の定着板５の下に緩衝材６を設けることができる（第４実施例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１実施例と同様であるため説明を省略する。

また、図１０に示すように、定着筋３の固定方法を、鋼管杭やＳＣ杭の杭頭１へのフレア溶接とすることもできる（第５実施例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１実施例と同様であるため説明を省略する。

また、図１１に示すように、定着筋３の固定方法を鋼管杭やＳＣ杭の杭頭１へのフレア溶接とするとともに、定着筋３の定着板５の下に緩衝材６を設けることができる（第６実施例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１実施例と同様であるため説明を省略する。

また、図１２に示すように、定着筋３の基端部に雄ねじ（図示省略）を設け、定着筋３の固定は、鋼管杭やＳＣ杭の杭頭１にフレア溶接したナット若しくはカップラー９へのねじ込み式とすることができる（第７実施例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１実施例と同様であるため説明を省略する。

また、図１３に示すように、定着筋３の基端部に雄ねじ（図示省略）を設け、定着筋３の固定を、鋼管杭やＳＣ杭の杭頭１にフレア溶接したナット若しくはカップラー９へのねじ込み式とするとともに、定着筋３の定着板５の下に緩衝材６を設けることができる（第８実施例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１実施例と同様であるため説明を省略する。

また、図１４に示すように、定着筋の固定方法は、杭頭端板２へのスタッド溶接とすることができる（第９実施例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１実施例と同様であるため説明を省略する。

また、図１５に示すように、定着筋の固定方法を杭頭端板２へのスタッド溶接とするとともに、定着筋３の定着板５の下に緩衝材６を設けることができる（第１０実施例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１実施例と同様であるため説明を省略する。

次に、図１６に、本発明の杭とフーチングの接合構造の第１１実施例を示す。
この杭とフーチングの接合構造は、杭頭１に配設した端板２に複数の定着筋３を配設し、該定着筋３をフーチング４内に延設するようにしている。
そして、定着筋３の先端部にフーチング４のコンクリートに固定される大径の定着板５を設けるとともに、定着筋３を先端に行くに従い段をなして漸次細径となる断面円形の多段形状に形成している。
この場合、定着筋３の基端部には雄ねじ７を設けて杭頭１にねじ固定するとともに、定着筋３の先端部には、引き抜け破壊の防止用に前記定着板５を設けている。

また、図１７に示すように、多段形状の定着筋３の基端部には雄ねじ７を設けて杭頭１にねじ固定するとともに、定着筋３の先端部に設けた定着板５の下に緩衝材６を設けることができる（第１２実施例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１１実施例と同様であるため説明を省略する。

また、図１８に示すように、多段形状の定着筋３の基端部には雄ねじ、その先端部には定着板５を設け、定着筋３の杭頭１への接合は、予め杭頭１に埋設した袋ナット８に定着筋３をねじ固定することができる（第１３実施例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１１実施例と同様であるため説明を省略する。

また、図１９に示すように、多段形状の定着筋３の基端部には雄ねじを、その先端部には定着板５を設け、予め杭頭１に埋設した袋ナット８ヘ定着筋３をねじ込むとともに、定着筋３の定着板５の下に緩衝材６を設けることができる（第１４実施例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１１実施例と同様であるため説明を省略する。

また、図２０に示すように、多段形状の定着筋３を用い、該定着筋３の先端部に定着板５を設けるとともに、定着筋３の固定方法は、鋼管杭やＳＣ杭の杭頭１へのフレア溶接とすることができる（第１５実施例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１１実施例と同様であるため説明を省略する。

また、図２１に示すように、定着筋３の固定方法は、鋼管杭やＳＣ杭の杭頭１へのフレア溶接とするとともに、定着筋３の先端部に定着板５を設け、該定着板５の下に緩衝材６を設けることができる（第１６実施例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１１実施例と同様であるため説明を省略する。

また、図２２に示すように、多段形状の定着筋３の基端部には雄ねじ、その先端部には定着板５を設け、この定着筋３の固定方法は、鋼管杭やＳＣ杭の杭頭１にフレア溶接したナット若しくはカップラー９へのねじ込み式とすることができる（第１７実施例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１１実施例と同様であるため説明を省略する。

また、図２３に示すように、多段形状の定着筋３の基端部には雄ねじ、その先端部には定着板５を設け、定着筋３の固定を、鋼管杭やＳＣ杭の杭頭１にフレア溶接したナット若しくはカップラー９へのねじ込み式とするとともに、定着板５の下に緩衝材６を設けることができる（第１８実施例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１１実施例と同様であるため説明を省略する。

また、図２４に示すように、多段形状の定着筋３を用い、該定着筋３の先端部に定着板５を設けるとともに、定着筋３の固定を、杭頭端板２へのスタッド溶接とすることができる（第１９実施例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１１実施例と同様であるため説明を省略する。

また、図２５に示すように、多段形状の定着筋３の固定を杭頭端板２へのスタッド溶接とするとともに、定着筋３の先端部に定着板５を設け、この定着板５の下に緩衝材６を設けることができる（第２０実施例）。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１１実施例と同様であるため説明を省略する。

また、図２６に示すように、鋼管杭の杭頭１に配設した端板２に複数の定着筋３を配設し、該定着筋３をフーチング４内に延設するとともに、定着筋３の先端部に定着板５を設け、この定着板５の下に緩衝材６を設けることができる（第６参考例）。
この場合、端板２は、杭頭１の平面形状よりも大きく、杭頭１の外方、すなわち、フーチング４内に突出する形状のものを鋼管杭の杭頭１に配設するようにしているが、これに限定されず、杭頭１の平面形状と同形状のものを鋼管杭の杭頭１に配設することもできる。
なお、この杭とフーチングの接合構造のその他の構成は、第１参考例と同様であるため説明を省略する。

次に、本実施例の杭とフーチングの接合構造の作用を説明する。
この杭とフーチングの接合構造では、定着筋３を、先細のテーパ形状や先端に行くに従い段をなして漸次細径となる多段形状に形成することから、既製コンクリート杭や鋼管杭の杭頭１に地震力が作用したときに、杭頭固定時に比べて、その先端部の定着板５を除き、各定着筋３に生じる付着力を切りやすくすることができる。
よって、定着筋の付着が十分ある場合に比べて、定着筋の伸び量が増えるため杭頭固定度を低減させ、杭頭部に生じる曲げモーメントを低減させることで、杭頭部損傷を抑制する効果を得ることができる。また同時に、杭頭部や基礎梁の配筋量を削減することができる。

また、定着板５の下に緩衝材６を設けることにより、定着筋３の実質的な伸び量が大きくなる。
また、同一変位下において、定着筋３に生じる引張力に着目すると、定着板５の下に緩衝材６がない場合は、図２７（ａ）に示すように、引張力１０が大きく作用する。
一方、定着板５の下に緩衝材６がある場合は、図２７（ｂ）に示すように、小さな引張力１０で緩衝材６がない場合と同等の定着筋３の変位を得ることができる。
つまり、定着筋３の下に設けた緩衝材６の効果により、杭頭固定度が低減され、杭頭１に生じる曲げモーメントを小さくすることができる。

また、外周面が平滑なテーパ形状の定着筋３を用いることで、地震時に定着筋３に生じる付着力を切りやすくし、杭頭１の固定度を低減し、杭頭１に作用する曲げモーメントを小さくする効果を得ることができる。
また、外周面が平滑な多段形状の定着筋３の場合においても、杭頭１の固定度を低減して、杭頭１の曲げモーメントを小さくする効果を得ることができる。
この場合、緩衝材６を併用することで、杭頭モーメントの低減効果をより多く得ることができる。

以上、本発明の杭とフーチングの接合構造について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、各実施例及び各参考例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができ、また、その適用対象も、ＰＨＣ杭、ＳＣ杭、ＰＲＣ杭等の既製コンクリート杭若しくは鋼管杭又は場所打ちコンクリート杭に広く適用することができるものである。

本発明の杭とフーチングの接合構造は、地震時に水平力が作用することに伴って杭に生じる曲げモーメントを調整して低減することができ、また、杭自体の耐力よりも杭頭接合部の耐力を小さく設定することによって杭の脆性的な破壊を防止するという特性を有していることから、地震に対して良好に対応し得る杭とフーチングの接合構造として、ＰＨＣ杭、ＳＣ杭、ＰＲＣ杭等の既製コンクリート杭若しくは鋼管杭又は場所打ちコンクリート杭に広く用いることができる。

杭とフーチングの接合構造の第１参考例を示す要部の断面図である。同第２参考例を示す要部の断面図である。同第３参考例を示す要部の断面図である。同第４参考例を示す要部の断面図である。同第５参考例を示す要部の断面図である。本発明の杭とフーチングの接合構造の第１実施例を示す要部の断面図である。同第２実施例を示す要部の断面図である。同第３実施例を示す要部の断面図である。同第４実施例を示す要部の断面図である。同第５実施例を示す要部の断面図である。同第６実施例を示す要部の断面図である。同第７実施例を示す要部の断面図である。同第８実施例を示す要部の断面図である。同第９実施例を示す要部の断面図である。同第１０実施例を示す要部の断面図である。同第１１実施例を示す要部の断面図である。同第１２実施例を示す要部の断面図である。同第１３実施例を示す要部の断面図である。同第１４実施例を示す要部の断面図である。同第１５実施例を示す要部の断面図である。同第１６実施例を示す要部の断面図である。同第１７実施例を示す要部の断面図である。同第１８実施例を示す要部の断面図である。同第１９実施例を示す要部の断面図である。同第２０実施例を示す要部の断面図である。杭とフーチングの接合構造の第６参考例を示す要部の断面図である。定着筋に生じる引張力を示し、（ａ）は緩衝材がない場合の説明図、（ｂ）は緩衝材がある場合の説明図である。

１杭頭
２端板
３定着筋
４フーチング
５定着板
６緩衝材
７雄ねじ
８袋ナット
９ナット、カップラー
１０引張力

Claims

杭頭に複数の定着筋を配設し、該定着筋をフーチング内に延設するようにした杭とフーチングの接合構造において、定着筋の先端部にフーチングのコンクリートに固定される定着板を設けるとともに、定着筋を先細のテーパ形状に形成したことを特徴とする杭とフーチングの接合構造。
定着板の下に緩衝材を配設したことを特徴とする請求項１記載の杭とフーチングの接合構造。
杭頭に複数の定着筋を配設し、該定着筋をフーチング内に延設するようにした杭とフーチングの接合構造において、定着筋の先端部にフーチングのコンクリートに固定される定着板を設けるとともに、定着筋を先端に行くに従い段をなして漸次細径となる多段形状に形成したことを特徴とする杭とフーチングの接合構造。
定着板の下に緩衝材を配設したことを特徴とする請求項３記載の杭とフーチングの接合構造。
杭が、既製コンクリート杭若しくは鋼管杭又は場所打ちコンクリート杭であることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の杭とフーチングの接合構造。