JP5203059B2 - コンクリート杭と鋼杭の接続構造 - Google Patents

Description

本発明はコンクリート杭と鋼杭を接続して支持杭を構築する際の、コンクリート杭と鋼杭との接続構造に関する。

従来、構造物の基礎として、既成杭を打設して支持杭とする方法や、セメント系固化材を利用して地中に改良体を構築する方法が用いられている。
既成杭を打設して支持杭とする場合には、コンクリート杭や鋼杭が使用される。
コンクリート杭は、内部にＰＣ鋼材や鉄筋を円筒状に配置した中空の柱状杭である。
また、鋼杭としては、Ｈ形鋼やＩ型鋼、鋼管等が用いられる。

コンクリート杭は安価であり圧縮負荷に優れるが、一方で水平力に対しては弱く、水平耐力を要求される地盤上層部では杭の太さや肉厚を太くする必要がある。
また、鋼杭は高い剛性を有するが、近年の鋼材価格の上昇に伴い、非常に高価になってきている。
このため、コンクリート杭と鋼杭を連結して一本の支持杭とし、地盤下層部はコンクリート杭、地盤上層部は鋼杭によって支持すると、安価でより効果的な支持杭とすることができる。

そこで、本発明の目的は、コンクリート杭との鋼杭を連結して一本の支持杭とする際の、コンクリート杭と鋼杭の接続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になされた本願の第１発明は、先行して地盤に打設して地盤下層部に支持されるコンクリート杭と、該コンクリート杭の上端に一体に接続しコンクリート杭とともに打設して地盤上層部に支持される鋼杭の接続構造であって、前記鋼杭はＨ形鋼またはＩ形鋼からなり、前記コンクリート杭の上端部に接続具を固定し、前記鋼杭の下端部にベースプレートを固定し、前記接続具にはネジ孔を形成し、前記ベースプレートには前記ネジ孔に対向する位置に孔部を形成し、前記ネジ孔と前記孔部とに螺着する連結用ボルトを介して、前記コンクリート杭と前記鋼杭とを現場で接続することを特徴とする、コンクリート杭と鋼杭の接続構造を提供するものである。
本願の第２発明は、コンクリート杭と鋼杭の接続構造において、前記鋼杭はＨ鋼からなり、前記鋼杭のウェブ部に、フランジ部と平行なリブ部を形成し、前記リブ部の端部を前記ベースプレートに固定することを特徴とする、コンクリート杭と鋼杭の接続構造を提供するものである。

本発明は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞地盤下層部はコンクリート杭、地盤上層部はＨ形鋼またはＩ形鋼からなる鋼杭によって支持するため、安価に高強度な支持杭を構築することができる。
＜２＞コンクリート杭とＨ形鋼またはＩ形鋼からなる鋼杭とは、連結用ボルトを螺着することによって接続するため、作業現場で容易に接続することができる。
＜３＞Ｈ形鋼またはＩ形鋼からなる鋼杭に、フランジ部と平行なリブ部を形成してベースプレートに固定することによって、鋼杭のウェブ部に作用する荷重を、リブ部を介してコンクリート杭に均一に伝達することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

＜１＞本発明の全体の構成
本発明は、構造物の基礎となる支持杭として、コンクリート杭と鋼杭とを接続して使用する際の、コンクリート杭１０と鋼杭２０との接続構造である。（図１）
コンクリート杭１０の上端部に接続具１１を取り付け、鋼杭２０の下端部にベースプレート２１を取り付け、連結用ボルト３０によって接続具１１とベースプレート２１を接続することによって、コンクリート杭１０と鋼杭２０を接続する。
以下、各構成部材について詳述する。

＜２＞コンクリート杭
コンクリート杭１０は、コンクリート製の中空の円柱状体である。
コンクリート杭１０は、内部にＰＣ鋼材を円筒状に配置したＰＣ杭やＰＨＣ杭、鉄筋を円筒状に配置したＲＣ杭やＰＲＣ杭等、様々なコンクリート杭が適用できる。
コンクリート杭１０の上端には接続具１１を設ける。
接続具１１は金属製の円柱状体であり、コンクリート杭１０と、内径、外径共にほぼ同径である。
接続具１１は、コンクリート杭１０の内部に配置したＰＣ鋼材や鉄筋と係合して、コンクリート杭１０の上端に固定する。
接続具１１上面には、複数のネジ孔１２を等間隔もしくは所定の間隔を設けて形成する。

＜３＞鋼杭
鋼杭２０は、鋼製の柱材である。
鋼杭２０は、Ｈ形鋼やＩ形鋼が適用できる。
鋼杭２０は、フランジ部２２の端部が接続具１１の上面に収まる寸法とする。（図２）
鋼杭２０の下端には溶接等によりベースプレート２１を固定する。
ベースプレート２１は、金属製の円板体であり、コンクリート杭１や接続具１１とほぼ同径である。

鋼杭２０の、ウェブ部２３の幅方向の中央には、リブ部２４を突設して形成する。
リブ部２４は、金属製の、台形や矩形の板材である。
リブ部２４は、側面をウェブ部２３及びベースプレート２１に溶接等により固定する。
リブ部２４は、フランジ部２２と平行となるように突設する。
リブ部２４の、ベースプレート２１に固定する底辺の長さは、ベースプレート２１と接続具１１を接続した際に、リブ部２４の外周方向の端部が接続具１１の上面に収まる寸法とする。（図２）

ベースプレート２１には、接続具１１のネジ孔１２と対向する位置であって、フランジ部２２やリブ部２４と重ならない位置に、孔部２５を形成する。
そしてネジ孔１２と孔部２５とを重ね合わせた状態で、連結用ボルト３０を孔部２５側から螺着して、接続具１１とベースプレート２１とを接続する。

このように、接続具１１とベースプレート２１とを接続することにより、接続具１１を設けたコンクリート杭１０と、ベースプレート２１を設けた鋼杭２０とを接続する。
接続具１１はコンクリート杭１０の上端に、ベースプレート２１は鋼杭２０の下端にそれぞれ設けるので、接続した際にはコンクリート杭１０の上部に鋼杭２０が接続された状態となる。
コンクリート杭１０、接続具１１、ベースプレート２１はほぼ同径であり、鋼杭２０は接続具１１の上面に収まる構成とするため、コンクリート杭１０と鋼杭２０とを接続して構成した支持杭は長さ方向に亘ってほぼ同一径となる。

［作用］
次に、上記した本発明の構造の作用を説明する。
＜１＞打設・接続時
コンクリート杭１０は、予め工場で作られ、杭頭部に接続具１１を設けた状態で、施工現場に搬入する。
次にコンクリート杭１０打撃工法や中掘り工法、プレボーリング工法等の工法により打設する。（図３ａ）

コンクリート杭１０を、接続具１１が地表に露出する所定の深さまで打設した後、接続具１１の上方に、鋼杭２０をベースプレート２１が下になるように、クレーン等によって吊り下げる。
吊り下げた状態の鋼杭２０を周方向に回転させて、鋼杭２０の向きや、ネジ孔１２と対応する孔部２５の位置を合わせながら、接続具１１と鋼杭２０下部のベースプレート２１とを当接する。
そして、孔部２５に連結用ボルト３０を貫通させてネジ孔１２に螺着し、コンクリート杭１０と鋼杭２０を接続して一体とする。（図３ｂ）
接続具１１とベースプレート２１間を溶接ではなく連結用ボルト３０を螺着して接続するため、施工が容易であり、短工期で安価に支持杭を構築することができる。

その後、一体となった支持杭を地盤中に打設して、基礎の構築を完了し、その後、上部に構造物等を構築する。（図３ｃ）
この支持杭は全長を高価な鋼杭で構成せずに、下部は安価なコンクリート杭で構成するため、コストを低減することができる。

＜２＞打設後
＜２−１＞圧縮力作用時
支持杭が支える構造物等の荷重は、鋼杭２０からコンクリート杭１０に伝達されるため、コンクリート杭１０には圧縮力が作用する。
鋼杭２０とコンクリート杭１０の接続部には円盤上のベースプレート２１と円柱状の接続具１１が当接した状態である。また、鋼杭２０はフランジ部２２の端部が接続具１１の上面に位置するように構成してある。このため鋼杭２０の荷重が、ウェブ部２３、フランジ部２２を経由してベースプレート２１によって分散される。
この分散された荷重が、ベースプレート２１に当接した接続具１１を介して、コンクリート杭１０に均一に圧縮力として伝達される。
コンクリート杭１０は圧縮負荷に優れているため、安定して構造物等を支持することができる。

また、ウェブ部２３にはフランジ部２２と平行なリブ部２４を形成し、その底辺の端部は接続具１１の上面に位置している。このため、ウェブ部２３に作用する荷重の一部が、フランジ部２２に分散されることなく、リブ部２４を介してベースプレート２１、接続具１１と経由して直接、コンクリート杭１０に伝達される。
このようにコンクリート杭１０には分散した圧縮負荷が作用するため、より安定した状態で構造物が支持されることとなる。

＜２−２＞水平力作用時
本発明の構造によって接続された支持杭は、地盤下層部がコンクリート杭１０であり、水平耐力を要求される地盤上層部は、コンクリート杭１０よりも剛性が高い鋼杭２０となる。
このため、コンクリート杭１０で全長を構成した支持杭よりも安定性に優れた支持杭を構築することが出来る。

［その他の実施例］
ベースプレート２１のウェブ部２３やフランジ部２２、リブ部２４と重なる位置には、孔部２５を形成しないが、その代わりに、ベースプレート１１底面のネジ孔１２と対向する位置に、下方に向けてピン２６を突設してもよい。（図４）
ピン２６はネジ孔１２に挿入できるように、ネジ孔１２より小径な形状とする。
このピン２６は、接続時に接続具１１とベースプレート２１を当接させる際には位置決めピンとして作用する。また、当接させた後、連結用ボルト３０を螺着するまでの間は、接続具１１とベースプレート２１との相対位置がずれることを防止する。
よって、ピン２６を設けることにより、接続作業の効率が向上し、施工効率が向上する。

本発明にかかるコンクリート杭と鋼杭の接続構造を示す斜視図 本発明にかかる接続構造の断面図 接続構造を用いた支持杭の説明図 本発明のその他実施例にかかるコンクリート杭と鋼杭の接続構造の説明図

符号の説明

１０・・・コンクリート杭
１１・・・接続具
１２・・・ネジ孔
２０・・・鋼杭
２１・・・ベースプレート
２２・・・フランジ部
２３・・・ウェブ部
２４・・・リブ部
２５・・・孔部
２６・・・ピン
３０・・・連結用ボルト

Claims (2)

1. 先行して地盤に打設して地盤下層部に支持されるコンクリート杭と、該コンクリート杭の上端に一体に接続しコンクリート杭とともに打設して地盤上層部に支持される鋼杭の接続構造であって、
   前記鋼杭はＨ形鋼またはＩ形鋼からなり、
   前記コンクリート杭の上端部に接続具を固定し、
   前記鋼杭の下端部にベースプレートを固定し、
   前記接続具にはネジ孔を形成し、
   前記ベースプレートには前記ネジ孔に対向する位置に孔部を形成し、
   前記ネジ孔と前記孔部とに螺着する連結用ボルトを介して、前記コンクリート杭と前記鋼杭とを現場で接続することを特徴とする、
   コンクリート杭と鋼杭の接続構造。
2. 請求項１に記載のコンクリート杭と鋼杭の接続構造において、前記鋼杭はＨ鋼からなり、前記鋼杭のウェブ部に、フランジ部と平行なリブ部を形成し、前記リブ部の端部を前記ベースプレートに固定することを特徴とする、コンクリート杭と鋼杭との接続構造。

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