JP4863982B2 - 杭と上部構造物の支持構造 - Google Patents

Description

本発明は杭と上部構造物の支持構造に関する。

従来、杭に建物等の上部構造物を支持する構造として、特許文献１に記載の如く、管状の杭の上端部に、下部が円錐形状、又は円錐台形状、又は部分球形状をした杭頭キャップの下部が嵌め込まれて固定され、杭頭キャップの上面に上部構造物が支持されるものが提案されている。

特許文献１では、杭の上端部に杭頭キャップの下部を嵌め込んだとき、杭頭キャップの下部は杭の上端開口の周縁部との全体的な接触を維持したまま、あらゆる方向に傾動させることができるから、杭が仮に傾斜していても、杭頭キャップの上面を水平になるように設置することができる。杭頭キャップの上面が水平になったら杭頭キャップと杭とを溶接し、この杭頭キャップの上面に上部構造物を支持させるものである。
特開2006-132174

しかしながら、特許文献１では、杭頭キャップと杭とを溶接する前段階で、杭頭キャップが過大な水平力の作用により杭に対して浮き上がったり、水平ずれして杭から脱落するおそれがある。

尚、杭の上端部に杭頭キャップの下部を嵌め込み、杭頭キャップの下部を柱の上端開口に対しあらゆる方向に傾動可能にして杭頭キャップの上面を水平になるように設置した後、杭頭キャップと杭とを溶接することなしに自由に傾動できるように接合（ピンジョイント）し、この杭頭キャップの上面に上部構造物を支持させて用いることができる。これによれば、地震時等に、建物及び杭頭キャップを杭に対して自由に傾動させることができ、杭や建物に作用するモーメントを低減させることができる。

ところが、建物及び杭頭キャップを杭に対してこのようにピンジョイントしたときには、建物及び杭頭キャップが杭に対して乗っているだけで固定されていないため、建物据付完了段階で、地震等による過大な水平力が建物に作用すると、杭頭キャップが杭に対して浮き上がったり、水平ずれして杭から脱落するおそれがある。

本発明の課題は、杭の上端部に杭頭キャップの下部を嵌め込み、杭頭キャップの下部を杭の上端開口に対しあらゆる方向に傾動可能にして杭頭キャップの上面を水平になるように設置可能にする構造において、杭からの杭頭キャップの脱落を防止することにある。

請求項１の発明は、管状の杭の上端部に、下部が円錐形状、又は円錐台形状、又は部分球形状をした杭頭キャップの下部が嵌め込まれ、杭頭キャップの上面に上部構造物が支持される杭と上部構造物の支持構造であって、杭頭キャップの円錐形状、又は円錐台形状、又は部分球形状をした下部に、抜け止め部材を垂下させ、杭の上端外周の周囲に補強メタルを被着したものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において更に、前記抜け止め部材が杭頭キャップの円錐形状、又は円錐台形状、又は部分球形状をした下部に溶接される鋼管であるようにしたものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において更に、前記抜け止め部材が抜け止め係止部を備え、抜け止め部材を杭の内孔に挿入した状態で、抜け止め係止部が杭の内周に設けたストッパ部の下方に離れて配置され、抜け止め部材が杭の内孔から上向きに変位するとき、抜け止め係止部が杭の内周に設けたストッパ部に下から係止するようにしたものである。

（請求項１）
(a)杭頭キャップの円錐形状、又は円錐台形状、又は部分球形状をした下部に、抜け止め部材を垂下させた。従って、杭の上端部に杭頭キャップの下部を嵌め込み、杭頭キャップの下部を杭の上端開口に対しあらゆる方向に傾動可能にして杭頭キャップの上面を水平になるように設置した施工時、又はこの杭頭キャップの上面に上部構造物を支持させた施工後に、杭頭キャップが過大な水平力の作用により杭に対して浮き上がったり、水平ずれしても、杭頭キャップの下部の抜け止め部材が杭の内周に当たり、杭頭キャップの杭からの脱落を簡易かつ確実に防止できる。

（請求項２）
(b)抜け止め部材は、杭頭キャップの円錐形状、又は円錐台形状、又は部分球形状をした杭頭キャップの下部に溶接される鋼管により簡易に形成される。

（請求項３）
(c)抜け止め部材の抜け止め係止部が杭の内周に設けたストッパ部の下方に離れて配置され、抜け止め部材が杭の内孔から上向きに変位するとき、抜け止め係止部が杭の内周に設けたストッパ部に下から係止する。従って、抜け止め部材とその抜け止め係止部は、杭に対する杭頭キャップの動きを許容しながら、杭頭キャップの杭からの上向きの脱落を一層確実に防止できる。

図１は杭と上部構造物の接合手順の前半工程を示す模式図、図２は杭と上部構造物の接合手順の後半工程を模式図、図３は杭と杭頭キャップを示す断面図、図４は杭と杭頭キャップと補強リングを拡大して示す断面図、図５は杭頭キャップを示す断面図、図６は杭頭キャップの変形例を示す模式図、図７は杭頭キャップの変形例を示す模式図、図８は杭頭キャップの変形例を示す模式図、図９は杭頭キャップの変形例を示す模式図、図１０は杭頭キャップの変形例を示す模式図である。

図１〜図３では、鋼管杭１０の上端部に、杭頭キャップ２０が固定され、杭頭キャップ２０の上面に、Ｈ形鋼を横置きしてなる縦断面エ型の接合具３０を載置し、接合具３０の上下２枚の平行な板３１、３２の一方の下板３２が杭頭キャップ２０の上面に４本のボルト４０により固定され、接合具３０の上板３２の上面に上部構造物としての建物ユニットＡが１本のボルト５０により固定される。接合具３０は、２枚の平行な板である上下のフランジ３１、３２と、残る１枚の板であるウエブ３３を有するＨ形鋼である。

杭頭キャップ２０は、キャップ本体２１の上端面に四角蓋板２２を溶接して構成される。キャップ本体２１は、杭頭キャップ２０の下部を構成し、円錐台形状をなす。杭頭キャップ２０は、杭１０の上端部の内孔に円錐台形状のキャップ本体２１の高さ方向の概ね中間部程度までを嵌め込んだまま、キャップ本体２１の円錐台面を杭１０の内孔端面に対し滑り移動させて蓋板２２を杭１０の杭心の傾きによらず、水平となるように調整される。蓋板２２には予めボルト４０のための４個のボルト孔が穿設されている。

杭頭キャップ２０は、図３、図５に示す如く、キャップ本体２１の下部に抜け止め部材２３を垂下させている。抜け止め部材２３は、キャップ本体２１の円錐台面の下端側に溶接される鋼管にて形成される。杭頭キャップ２０のキャップ本体２１が杭１０の上端部の内孔に嵌め込まれたとき、抜け止め部材２３は杭１０の内孔に挿入される。

従って、建物ユニットＡの接合手順は以下の通りになる（図１〜図４）。図３、図４にキャップ本体２１、蓋板２２、抜け止め部材２３、後述する補強メタル６０の材質、寸法（単位mm）を示す。

(1)杭１０の打設と杭頭処理（図１（Ａ））
杭１０を地面１００に打設し、杭頭を地面１００から所定高さ（ｈ）に揃える。
杭１０の上端外周の周囲に、図３、図４に示す如く、補強メタル６０を被着することができる。補強メタル６０は下向きに拡径するテーパ状内周６１を備え、このテーパ状内周６１を杭１０の上端外周エッジに着座させる。補強メタル６０は、杭頭キャップ２０のキャップ本体２１を杭１０の上端の内孔に嵌めこんだ後、杭１０の上端開口が建物ユニットＡの荷重を支えるときに開き変形しないように、杭１０の上端外周を緊締する。

(2)杭位置測定（図１（Ｂ））
杭１０の杭心の水平方向位置（ｘ）、傾き（θ）を測定する。

(3)杭頭キャップ２０の取付け（図１（Ｃ））
杭１０の上端部の内孔に杭頭キャップ２０の円錐台形状の高さ方向の概ね中間部程度までを嵌め込み、かつ抜け止め部材２３を杭１０の内孔に挿入し、更にキャップ本体２１の円錐台面を杭１０の内孔端面に対し滑り移動させて蓋板２２を杭１０の杭心の傾きによらず、水平となるように調整する。杭頭キャップ２０の蓋板２２はボルト４０のための４個のボルト孔を予め穿設されている。

(4)接合具３０の加工（図２（Ａ））
接合具３０の下フランジ３２に、杭頭キャップ２０の蓋板２２と接合するボルト４０のための４個のボルト孔４０Ａを現地施工にて穿設する。尚、接合具３０の上フランジ３１はボルト５０のための１個のボルト孔５０Ａを予め穿設されている。

(5)接合具３０の取付け（図２（Ｂ））
杭頭キャップ２０の蓋板２２に、接合具３０の下フランジ３２を載せてボルト４０により固定する。杭１０の上端部の高さにばらつきがあるときには、杭頭キャップ２０の蓋板２２の上に高さ調整用ライナを介し、このライナの上に接合具３０の下フランジ３２を載せることにより、杭１０の上端部の高さのばらつきを吸収する。

(6)建物ユニットＡの設置（図２（Ｃ））
接合具３０の上フランジ３１に建物ユニットＡの柱１を載置し、柱１に取付けられているジョイントピース２の下片、ジョイントピース２の下片に重ねられている床梁３の下片を、ボルト５０により上フランジ３１に固定する。

杭１０に対する建物ユニットＡの固定をコンクリートによらず杭頭キャップ２０、接合具３０、ボルト４０、５０を用いて行なうことで、コンクリートの固化を待つ必要がなくて工事期間を短縮できるし、不等沈下現象が生じても、ボルト５０を取外して容易に不陸修正できる。

本実施例では、上述(3)で杭１０の上端部に杭頭キャップ２０のキャップ本体２１を嵌め込み、杭頭キャップ２０の蓋板２２を水平になるように設置した後、杭頭キャップ２０と杭１０とを溶接することなしに自由に傾動できるように接合（ピンジョイント）し、この杭頭キャップ２０の蓋板２２に接合具３０を介して建物ユニットＡを支持するようにした。従って、地震時等に、建物ユニットＡ及び杭頭キャップ２０を杭１０に対して自由に傾動させることができ、杭１０や建物ユニットＡに作用するモーメントを低減させることができる。

図６の杭頭キャップ２０は、キャップ本体２１を円錐形状からなるものにし、このキャップ本体２１の下部に鋼管からなる抜け止め部材２３を溶接したものである。杭頭キャップ２０は、杭１０の上端部の内孔に円錐形状のキャップ本体２１の高さ方向の概ね中間部程度までを嵌め込み、かつ抜け止め部材２３を杭１０の内孔に挿入し、更にキャップ本体２１の円錐面を杭１０の内孔端面に対し滑り移動させて蓋板２２を杭１０の杭心の傾きによらず水平となるように調整される。

図７の杭頭キャップ２０は、キャップ本体２１を部分球形状からなるものにし、このキャップ本体２１の下部に鋼管からなる抜け止め部材２３を溶接したものである。杭頭キャップ２０は、杭１０の上端部の内孔に球形状のキャップ本体２１の高さ方向の概ね中間部程度までを嵌め込み、かつ抜け止め部材２３を杭１０の内孔に挿入し、更にキャップ本体２１の球面を杭１０の内孔端面に対し滑り移動させて蓋板２２を杭１０の杭心の傾きによらず、水平となるように調整される。

本実施例によれば以下の作用効果を奏する。
(a)杭頭キャップ２０の円錐形状、又は円錐台形状、又は部分球形状をした下部に、抜け止め部材２３を垂下させた。従って、杭１０の上端部に杭頭キャップ２０の下部を嵌め込み、杭頭キャップ２０の下部を杭１０の上端開口に対しあらゆる方向に傾動可能にして杭頭キャップ２０の上面を水平になるように設置した施工時、又はこの杭頭キャップ２０の上面に上部構造物を支持させた施工後に、杭頭キャップ２０が過大な水平力の作用により杭１０に対して浮き上がったり、水平ずれしても、杭頭キャップ２０の下部の抜け止め部材２３が杭１０の内周に当たり、杭頭キャップ２０の杭１０からの脱落を簡易かつ確実に防止できる。

(b)抜け止め部材２３は、杭頭キャップ２０の円錐形状、又は円錐台形状、又は部分球形状をした杭頭キャップ２０の下部に溶接される鋼管により簡易に形成される。

図８の杭頭キャップ２０は、抜け止め部材２３が鋼管２３Ａの下端部に溶接した端板２３Ｂの中心部に中空ロッドからなる連結体２３Ｃを溶接して垂下し、この連結体２３Ｃの下端部に抜け止め係止部２４を溶接して備えるようにしたものである。抜け止め部材２３を杭１０の内孔に挿入した状態で、抜け止め係止部２４が杭１０の内周に設けたストッパ部１１の下方に離れて配置される。抜け止め部材２３が杭１０の内孔から上向きに変位するとき、抜け止め係止部２４が杭１０の内周に設けたストッパ部１１に下から係止する。ストッパ部１１が杭１０の内周に溶接される環状板からなるとき、抜け止め係止部２４はストッパ部１１の中心孔径より長い棒状材により構成できる。ストッパ部１１が棒状材からなり、抜け止め係止部２４が円板からなるものとしても良い。

図９の杭頭キャップ２０が図８の杭頭キャップ２０と異なる点は、抜け止め部材２３の鋼管２３Ａにテーパ管からなる連結体２３Ｃを溶接して垂下し、この連結体２３Ｃの下端部に抜け止め係止部２４を溶接して備えたものである。

図１０の杭頭キャップ２０が図８の杭頭キャップ２０と異なる点は、キャップ本体２１の端板２１Ａの中心部に棒材からなる抜け止め部材２３を溶接して垂下し、この抜け止め部材２３の下端部に抜け止め係止部２４を溶接して備えるようにしたものである。

図８〜図１０の杭頭キャップ２０によれば、抜け止め部材２３とその抜け止め係止部２４が、杭１０に対する杭頭キャップ２０の動きを許容しながら、杭頭キャップ２０の杭１０からの上向きの脱落を一層確実に防止できる。

以上、本発明の実施例を図面により詳述したが、本発明の具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。例えば、前述(3)で杭頭キャップ２０の蓋板２２が水平になったら、杭１０の上端外周にキャップ本体２１の円錐台面（円錐面、球面でも可）を溶接するものであっても良い。

図１は杭と上部構造物の接合手順の前半工程を示す模式図である。 図２は杭と上部構造物の接合手順の後半工程を模式図である。 図３は杭と杭頭キャップを示す断面図である。 図４は杭と杭頭キャップと補強リングを拡大して示す断面図である。 図５は杭頭キャップを示す断面図である。 図６は杭頭キャップの変形例を示す模式図である。 図７は杭頭キャップの変形例を示す模式図である。 図８は杭頭キャップの変形例を示す模式図である。 図９は杭頭キャップの変形例を示す模式図 図１０は杭頭キャップの変形例を示す模式図である。

符号の説明

１０ 杭
２０ 杭頭キャップ
２３ 抜け止め部材
２４ 抜け止め係止部
６０ 補強メタル

Claims (3)

1. 管状の杭の上端部に、下部が円錐形状、又は円錐台形状、又は部分球形状をした杭頭キャップの下部が嵌め込まれ、杭頭キャップの上面に上部構造物が支持される杭と上部構造物の支持構造であって、
   杭頭キャップの円錐形状、又は円錐台形状、又は部分球形状をした下部に、抜け止め部材を垂下させ、
   杭の上端外周の周囲に補強メタルを被着した杭と上部構造物の支持構造。
2. 前記抜け止め部材が杭頭キャップの円錐形状、又は円錐台形状、又は部分球形状をした下部に溶接される鋼管である請求項１に記載の杭と上部構造物の支持構造。
3. 前記抜け止め部材が抜け止め係止部を備え、
   抜け止め部材を杭の内孔に挿入した状態で、抜け止め係止部が杭の内周に設けたストッパ部の下方に離れて配置され、
   抜け止め部材が杭の内孔から上向きに変位するとき、抜け止め係止部が杭の内周に設けたストッパ部に下から係止する請求項１又は２に記載の杭と上部構造物の支持構造。

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