JP5360971B2

JP5360971B2 - パイルキャップ及びパイルキャップと杭頭との接合構造

Info

Publication number: JP5360971B2
Application number: JP2009088551A
Authority: JP
Inventors: 謙二高野
Original assignee: Mitani Sekisan Co Ltd
Current assignee: Mitani Sekisan Co Ltd
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010242289A

Description

本発明は、建物について上部構造物とそれを支える杭との接合構造に関し、更に詳しくはパイルキャプ及びパイルキャップと杭頭との接合構造に関する。

建物について上部構造物とそれを支える杭との接合においては、上部構造の荷重が集約される柱脚部とその荷重を地中に伝達する杭の頭部を如何に安全なものにするかが極めて重要であり、そのための建築基礎構造設計指針も規定されている。

一般に上部構造物に対して杭が剛接合されていると、例えば地震等により接合部に力が加わった場合、杭頭Ｂに曲げモーメントや剪断力が発生し、接合部に損傷が生じる恐れがある。
そのため、杭頭Ｂを基礎スラブ（フーチング）に対していわゆるピン接合する構造が多く採用されている。
このピン接合構造にも種々のものが開発されているが、例えば、特許文献１に開示されているピン接合構造は、上部構造体側の上受けと杭頭Ｂ側の下受けとを互いに球面状の凹部面と凸部面を介して当接させたものである。
この上受けと下受けの両球面間は、それぞれ磁力により引着されており、上受けがコンクリート基礎（フーチング）に埋められて固定され、他方の下受けは、杭の杭頭Ｂに固定されている。

このような杭頭接合構造は、フーチングに加わる荷重を杭頭Ｂで位置決めの自由度を保って支持するものであり、曲げ力や剪断力に十分耐えるものである。
しかし、上受けと下受けとの構造がどうしても複雑となり、その結果、施工のための工数も多く必要とし、また磁力を使うからコスト高にもなる。

特開２００５−２８２１３９号公報

本発明は、上記のような技術的問題点をもとになされたものである。
すなわち、本発明は、杭頭接合構造がシンプルで、施工工数も低減できる杭頭の接合構造及び、それに使用するパイルキャップを提供すことを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、上部構造体側の上受けを平面とし、杭頭側の下受けとをピンポイントで接するようにしたことで、杭頭とパイルキャップとの間の自由度が取れる上、構造的にシンプルとなることを見出し、この知見により本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、（１）、スタッドボルトを有する受圧板部と該受圧板部から延設した円筒状のソケット部よりなるパイルキャップであって、受圧板部は円盤状であり、該ソケット部は、受圧板部より径が小さく、且つその肉厚が下方に行くに従って漸減しており、受圧板部の下面が球面の杭頭と一点で当接するように平面となっているパイルキャップに存する。

また、本発明は、（２）、受圧板部のソケット部に矢羽部を放射状に設けた上記（１）に記載のパイルキャップに存する。

また、本発明は、（３）、杭頭にユニバーサルキャップを取り付けて受圧板部の下面に対して一点で当接するようにした上記（１）に記載のパイルキャップに存する。

また、本発明は、（４）、受圧板部とソケット部とが一体に鋳造成形されている上記（１）に記載のパイルキャップに存する。

また、本発明は、（５）、パイルキャップと杭頭との接合構造であって、受圧板部と該受圧板部から延設した円筒状のソケット部よりなるパイルキャップがフーチングに埋め込まれ、杭頭がソケット部に収納された状態で杭頭の周囲にグラウト材が充填されており、杭頭に取り付けたドーム状曲面を有するユニバーサルキャップが受圧板部の下面の平面に一点で当接しているものであり、受圧板部は円盤状であり、該ソケット部は受圧板部より径が小さく、且つその肉厚が下方に行くに従って漸減している接合構造に存する。

なお、本発明の目的に添ったものであれば上記（１）から（５）を適宜組み合わせた構成も採用可能である。

本発明のパイルキャップＡはスタッドボルトＳを有する受圧板部１と該受圧板部から延設した円筒状のソケット部２よりなるパイルキャップＡであって、受圧板部１の下面１Ａが球面の杭頭Ｂと１点で当接するように平面となっているので、フーチングが杭の傾きに影響を受けない。
またパイルキャップＡの埋め込みにより、フーチングＦが補強される。
パイルキャップＡを複数個連結するブリッジ部３を備え、ブリッジ部３が上段受圧板部１１と下段受圧板部１２の間には配設され固着具で固定されていることにより、複数のパイルキャップＡの機能を発揮できて上部構造体の支えに十分対応することができる。

図１は、第１の実施形態のパイルキャップを示す図である。図２は、施工後のパイルキャップＡと杭頭Ｂとの接合構造を示す説明図である。図３は、鋼管杭が大きな傾斜状態にある接合構造を示す説明図である。図４は、第２の実施形態のパイルキャップを示す図である。図５は、第３の実施形態のパイルキャップを示す図である。図６は、第４の実施形態のパイルキャップを示す図である。図７は、第５の実施形態のパイルキャップを示す図である。図８は、ダブルパイルキャップの側面図を示す図である。図９は、第６実施形態のダブルパイルキャップを示す図である。図１０は、ダブルパイルキャップの側面図を示す図である。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。
また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。
更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

第１実施の形態
図１は、本実施形態のパイルキャップＡを示す。
このパイルキャップＡは、杭頭Ｂの部分を収納するようにして配置使用されるもので、建物の上部構造物から受ける荷重圧を的確に杭に伝える機能を有する。
パイルキャップＡは、円盤状の受圧板部１と該受圧板部から下方に延設したソケット部２とよりなる。
ソケット部２は円筒状でその肉厚は下方に行くに従って漸減していることが好ましい。
受圧板部１の下面１Ａは平面部となっており、上面にはスタッドボルト(植え込みボルト)Ｓが突出するように取り付けられている。
この取付けは、螺着でも溶接でも良い。
尚、スタッドボルトＳは円周状に配置するが、必ずしもこれに限定されることはない。
ソケット部２は中空で下方が開放されており、この中に杭頭Ｂが収納されるに十分な空間を有する。
パイルキャップＡは受圧板部１とソケット部２が鋳造により一体成形されている。

図２は、施工後のパイルキャップＡと杭頭Ｂとの接合構造を示す説明図である。
鋼管杭ｂは、支持地盤に打ち込まれており、その杭頭Ｂには杭頭端板Ｂ２を介してユニバーサルキャップＢ１がボルト止めされている。
ユニバーサルキャップＢ１は、外形がドーム状曲面を有しており、ソケット部２内に収納された状態において受圧板部１の下面１Ａに当接する。
その場合、受圧板部１の下面１Ａは平面部となっているため、ユニバーサルキャップＢ１と一点で当接し、点接触状態となる。

ソケット部２内において、杭頭Ｂの周囲にはグラウト材（合成樹脂材、セメント等）Ｇが充填されている。
パイルキャップＡ自体は、ほぼ全体がその基礎スラブで固められてフーチングＦが形成されている。
すなわち、パイルキャップＡ自体が埋め込まれて強度に寄与しているためこのフーチング内に配設される鉄筋の数は、従来の杭頭ピン接合構造に比べて設計上、少なくなる。
結果的にフーチング自体の体積が減り、材料費の観点からコストが低減される。
また、杭頭Ｂに取り付けられたユニバーサルキャップＢ１は受圧板部１に面接触でなく点接触となり、前述した従来例のピン接合が一定範囲の面で接触しているのに比べて曲げに対する自由度が高い。

このようなポイント接合により、地盤に打ち込まれた鋼管杭ｂが大きな傾斜状態（図３参照）にあっても、ユニバーサルキャップと受圧板部１の下面１Ａとの接触点が移動して調整されるので、パイルキャップＡと一体となった上部構造物は、常に水平の状態で取り付けが可能である。
本発明のパイルキャップＡを使った杭頭Ｂとの接合構造では、単にパイルキャップＡを杭頭Ｂに被せるだけで極めて簡単であり、施工工数も従来と比べ軽減される。

第２実施の形態
図４は、第２実施形態のパイルキャップＡを示す。
このパイルキャップＡは受圧板部１が上側にある上段受圧板部１１とその下側にある下段受圧板部１２の２つに分岐された構造を持つ。
上段受圧板部11の下面中央部には下方に延びた連結部１３が形成され下段受圧板部１２と結合されており、下段受圧板部１２はこの連結部１３により上段受圧板部１１から下方に一定の距離離れて形成されている。
上段受圧板部１１と、下段受圧板部１２の大きさは、どちらが径大であってもかまわない。
上段受圧板部１１の上面にはスタッドボルトＳが突出するように取り付けられている。
また下段受圧板部１２から下方には円筒状のソケット部２が延設されている。
パイルキャップＡは、ほぼ全体がフーチング（基礎スラブ）Ｆで固められるが、受圧板部が２段構造であるため、フーチングがより強化され配筋の数も少なくて済む。

第３実施の形態
図５は、第３実施形態のパイルキャップＡを示す。
このパイルキャップＡも、杭頭Ｂの部分を収納するように被せるようにして使用されるもので、上部構造物から受ける荷重圧を杭に伝える機能を有する。
このパイルキャップＡは上記の第１実施形態のパイルキャップＡに比べて、ソケット部２がより長く下方に延設されている。
このソケット部２には複数本の矢羽部２Ａが放射状に設けられており、ソケット部２が長くてもこの矢羽部２Ａによって強度が保証される。
杭頭Ｂが、深くソケット部２に収納される必要がある場合の接合構造に好適に使用される。

第４実施の形態
図６は、第４実施形態のパイルキャップＡを示す。
このパイルキャップＡは第３実施形態のソケット部２に矢羽部２Ａを備えるパイルキャップＡにおいて受圧板部１が上側の上段受圧板部１１とその下側の下段受圧板部１２の２つに分岐された構造を持つ。
このように受圧板部が２段構造であるための利点は、第２実施形態のパイルキャップＡと同じである。

第５実施の形態
図７は、第５実施形態のダブルパイルキャップＡを示す。
このダブルパイルキャップＡは上記の第２実施形態のパイルキャップＡが２つ一体に連結されたものである。
上側の上段受圧板部１１と下側の下段受圧板部１２の間に両者を連結するブリッジ部３を有する。
詳しくは、ブリッジ部３は上リブ部３１と下リブ部３２とそれらを結合するウエブ部３３とよりなり、上リブ３１部が上段受圧板部１１にまた下リブ部３２が下段受圧板部１２に当接する。
この状態でパイルキャップＡとブリッジ部３とは固着具Ｎ（ボルト・ナット等）を使って固定される。

図７は、ブリッジ部３が１本の場合を示したが、ブリッジ部３をウエブ部３３の反対側に更に設けて一対とすることも当然採用される。

図８は、このダブルパイルキャップＡの側面図を示す図である。
尚、スタッドボルトは略して示した。
パイルキャップＡとブリッジ部３がフーチングで固められるためフーチングが強化される。
ブリッジ部３はパイルキャップＡ同士を連結することができればよく、その形は種々に変更可能である。
例えば、Ｈ型鋼、Ｌ型鋼、中空鋼等が採用される。
本実施の形態のダブルパイルキャップＡは、２つのパイルキャップＡを有するので支える対象となる上部構造体の荷重が大きい場合に適用される。

第６実施の形態
図９は第６実施形態のダブルパイルキャップＡを示す。
このダブルパイルキャップＡは上記の第４実施形態のパイルキャップＡが２つ一体に結合されたものである。
上段受圧板部１１と下にある下段受圧板部１２の間にこのブリッジ部３を配設することは第５実施の形態と同じである。

図１０は、このダブルパイルキャップＡの側面図を示す図である。
尚、スタッドボルトは略して示した。
第５実施の形態と同じようなパイルキャップＡを２つ設けたことによる種々のメリットを有する。
以上述べた、各実施形態のパイルキャップＡは鋼材を、溶接を用いて組み付けてもよいが、２つに分岐した受圧板部を有する第２及び第４実施の形態の場合、ソケット部に矢羽部を有する第３実施の形態の場合には、鋳造により形成した方が効率的である。

以上、本発明をその実施形態を例に説明したが、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、鋼管杭について説明したが、ユニバーサルキャップが取り付けられるのであれば、コンクリート杭でも採用が可能である。
また、基礎スラブ、フーチングの打ち方は、述べた実施の形態例の他にも異なった態様が可能である。

１・・・受圧板部
１１・・・上段受圧板部
１２・・下段受圧板部
１３・・連結部
２・・・ソケット部
１Ａ・・・下面
２Ａ・・・矢羽部
３・・・ブリッジ部
３１・・・上リブ部
３２・・・下リブ部
３３・・・ウエブ部
Ａ・・・パイルキャップ（ダブルパイルキャップ）
Ｂ・・・杭頭
ｂ・・・杭（鋼管杭）
Ｂ１・・・ユニバーサルキャップ
Ｂ２・・・杭頭端板
Ｂ３・・・固着具
Ｃ・・・基礎スラブ
Ｆ・・・フーチング（基礎スラブ）
Ｇ・・・グラウト材
Ｓ・・・スタッドボルト
Ｎ・・・固着具

Claims

スタッドボルトを有する受圧板部と該受圧板部から延設した円筒状のソケット部よりなるパイルキャップであって、受圧板部は円盤状であり、該ソケット部は、受圧板部より径が小さく、且つその肉厚が下方に行くに従って漸減しており、受圧板部の下面が球面の杭頭と一点で当接するように平面となっていることを特徴とするパイルキャップ。
受圧板部のソケット部に矢羽部を放射状に設けたことを特徴とする請求項１記載のパイルキャップ。
杭頭にユニバーサルキャップを取り付けて受圧板部の下面に対して一点で当接するようにしたことを特徴とする請求項１記載のパイルキャップ。
受圧板部とソケット部とが一体に鋳造成形されていることを特徴とする請求項１記載のパイルキャップ。
パイルキャップと杭頭との接合構造であって、受圧板部と該受圧板部から延設した円筒状のソケット部よりなるパイルキャップがフーチングに埋め込まれ、杭頭がソケット部に収納された状態で杭頭の周囲にグラウト材が充填されており、杭頭に取り付けたドーム状曲面を有するユニバーサルキャップが受圧板部の下面の平面に一点で当接しているものであり、受圧板部は円盤状であり、該ソケット部は受圧板部より径が小さく、且つその肉厚が下方に行くに従って漸減していることを特徴とする接合構造。