JP5432320B2 - Foundation pile structure - Google Patents
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Description
本発明は、既製コンクリート杭(PHC杭、RC杭、PRC杭などを含む)と鋼管杭を用いた基礎杭構造に関するものである。 The present invention relates to a basic Kui構granulated using prefabricated concrete pile (PHC pile, RC piles, including PRC piles) and steel pipe piles.
近年の基礎杭の高支持力化や設計地震力の大規模化に伴って、設計時に想定される建物からの地震時水平力や地中部での地盤変位が大きくなり、これによって杭体に生じる大きな断面力に耐え得るように耐力の大きな杭体を使用するケースが増えている。 With the recent increase in bearing capacity of foundation piles and the increase in design seismic force, the horizontal force during earthquakes and the ground displacement in the ground that are assumed at the time of design increase, resulting in pile bodies. An increasing number of cases use pile bodies with high yield strength so that they can withstand large cross-sectional forces.
建物の基礎杭には安価であるなどの理由からPHC杭(遠心力プレストレストコンクリート杭)などの既製コンクリート杭が広く使用されている。PHC杭にはプレストレス力が異なるA種、B種、C種が設定されており、これらが発生する断面力の大きさに応じて使い分けられている。 Ready-made concrete piles such as PHC piles (centrifugal prestressed concrete piles) are widely used for the foundation piles of buildings because they are inexpensive. Different types of prestressing force A type, B type, and C type are set for the PHC piles, and they are properly used according to the cross-sectional force generated.
上述のような環境のもと、特に発生曲げモーメントが大きくなることが多い上杭については、最も耐力の大きなC種のPHC杭でも発生断面力に耐え切れない場合が増加しており、そのような場合には鋼管内部に遠心力コンクリートを打設した高い水平耐力と曲げ耐力を有するSC杭(外殻鋼管付き既製コンクリート杭)が使用されることが多い。 In the above environment, especially for upper piles where the generated bending moment is often increased, even the type C PHC pile with the greatest proof stress has increased the number of cases where it cannot withstand the generated sectional force. In many cases, SC piles (prepared concrete piles with shell steel pipes) having high horizontal strength and bending strength in which centrifugal concrete is placed inside the steel pipe are often used.
SC杭は鋼管と高強度コンクリートからなる鋼−コンクリート複合構造であり、用いる鋼管の板厚にもよるが、通常のPHC杭に比べて十分に大きな曲げ耐力やせん断耐力を有している。また、当然のことながら、同じ鋼管板厚であれば鋼管杭と比較しても大きな曲げ耐力を保有している。 The SC pile is a steel-concrete composite structure composed of a steel pipe and high-strength concrete, and has a sufficiently large bending strength and shear strength compared to a normal PHC pile, although it depends on the thickness of the steel pipe used. Moreover, naturally, if it is the same steel pipe plate thickness, it has big bending strength compared with a steel pipe pile.
また、SC杭はPHC杭と同様に端部に端板が設けられているため、従来のPHC杭同士の接合と同様に端板同士をつき合せて溶接することなどにより、容易にPHC杭と接合することができる。 In addition, since SC piles are provided with end plates at the end portions in the same manner as PHC piles, they can be easily attached to the PHC piles by joining the end plates together and welding them in the same manner as joining conventional PHC piles. Can be joined.
しかし、SC杭は端板を取り付けた鋼管を予め準備した後に、コンクリートを注入して遠心締固めを行い、養生を行う工程を経て製造されるため、製造に必要な期間が長く、鋼管を用いることから高価なものとなっている。 However, since SC pile is manufactured through a process of injecting concrete, centrifugal compacting and curing after preparing a steel pipe with an end plate attached in advance, the period required for manufacturing is long, and the steel pipe is used. Therefore, it is expensive.
そのため、鋼管の製造とコンクリートの打設・養生のための時間がとれず製造が間に合わない場合が生じたり、SC杭を適用することによって基礎杭としてのコストが増加してしまうなどの課題がある。 Therefore, there is a problem that the time for manufacturing the steel pipe and placing and curing the concrete cannot be kept, and the manufacturing may not be in time, or the cost of the foundation pile increases by applying the SC pile. .
以上のような問題を解決するために、例えば特許文献1には、大きな耐力を必要とする箇所にSC杭の代わりに鋼管杭を適用し、既製コンクリート杭と鋼管杭の異種杭の接合構造を用いる方法が開示されている。
In order to solve the above problems, for example, in
図5(特許文献2参照)および図6は、従来のPHC杭(既製コンクリート杭11)の継手部構造の例を示したもので、上述のように端板14同士をつき合せて面接触を確保し縁端部を溶接することなどにより接合が行われている。図5および図6において、符合6は溶接部、符号13は補強バンド、15はプレストレス導入のためのPC鋼材を示す。
FIG. 5 (refer to Patent Document 2) and FIG. 6 show an example of a joint part structure of a conventional PHC pile (ready-made concrete pile 11). As described above, the
図7に示すように、この従来のPHC杭の端部構造に対して、そのまま鋼管杭2を接続すると以下のような問題が発生する。
As shown in FIG. 7, when the
(1) PHC杭どうしやPHC杭とSC杭の接合のように端板14の面接触とはならず、接合部において断面が急激に変化するため、杭基礎に作用する鉛直荷重や水平荷重の円滑、かつ健全な伝達の観点から課題が残る。すなわち、PHC杭部分では厚肉のコンクリートによって分担されている軸力が接合部において肉厚の小さな鋼管に集約されることになるが、このとき、鋼管杭2の接合部付近には単純な軸方向力だけでなく、PHC杭(既製コンクリート杭11)の端板14からの曲げ応力Mが作用するため構造的な弱所となる。
(1) Since the cross section of the
(2) 鋼管端面と端板の間に隙間ができると溶接金属の漏れなどによって溶接不良を引き起こす恐れがあるため、鋼管杭2の端面精度や杭継ぎ時の鉛直精度を厳格に確保する必要があり、現場での溶接の品質確保の観点からの課題が残る。
(2) If there is a gap between the steel pipe end face and the end plate, it may cause welding failure due to leakage of weld metal, etc., so it is necessary to strictly ensure the end face accuracy of the
このような課題に対応するため、前述の特許文献1には以下のような構造が開示されている。すなわち、従来のPHC杭どうしの接合と同様に現場溶接が行えるように、鋼管杭のPHC杭と接合する側の端部にも予め同様の端板を設置しておく構造である。
In order to cope with such a problem, the following structure is disclosed in
しかし、この構造では上記(2)の課題の解決が図られているが、(1)の課題が解決されない。すなわち、端板14を介して鋼管杭2端部に作用する図7の曲げモーメントMを解消することができない(端板が2重となることで剛性が向上し、鋼管杭端部に作用する曲げモーメントを若干緩和する効果を期待できる可能性はあるが、応力伝達が接合部で急激に変化する構造であることに変わりはない)。
However, in this structure, the problem (2) is solved, but the problem (1) is not solved. That is, the bending moment M of FIG. 7 acting on the end of the
この他、鋼管杭のPHC杭と接合する側の端部に予め補剛材を設置して補強しておく構造などが考えられるが、加工に費用がかかり高価なものとなってしまうこと、さらには上記(2)の課題が解決されないことなどの問題がある。 In addition, a structure in which a stiffener is installed and reinforced in advance at the end of the steel pipe pile that is to be joined with the PHC pile can be considered, but the processing is expensive and expensive. However, there is a problem that the problem (2) is not solved.
上記(2)の課題も解決するために、特許文献1の構造にさらに補剛材(鋼管杭と端板の隅角部を補剛材で補強するなど)を設けることも考えられるが、加工が複雑になり、使用材料も増加して非常に高価な構造となってしまう。
In order to solve the above problem (2), it may be possible to further provide a stiffener (such as reinforcing the steel pipe pile and the corners of the end plate with a stiffener) in the structure of
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、既製コンクリート杭からなる基礎杭のうち大きな耐力が要求される箇所に鋼管杭を適用した異種杭からなる継杭構造に関し、押込み・引抜き・曲げによる各応力を円滑、かつ健全に伝達して継手部の耐力が確保でき、かつ現場での溶接作業も従来と同様の方法で実施できる施工性にも優れた基礎杭構造を提供することを目的としている。 The present invention was made to solve the above problems, and relates to a joint pile structure composed of different types of piles in which a steel pipe pile is applied to a place where a large proof stress is required among foundation piles made of ready-made concrete piles. each stress due indentation, pulling, bending smoothly, and sound transmitted to strength of the joint portion can be secured, and welding is also similar to the conventional foundation Kui構Concrete with excellent workability that can be practiced in the field The purpose is to provide.
本願の請求項1に係る基礎杭構造は、既製コンクリート杭と、該既製コンクリート杭よりも曲げ耐力が大きい鋼管杭を接合してなり、前記既製コンクリート杭の鋼管杭と接合する側の端部には、内周面に複数段の突起が設けられた軸力伝達用の外周鋼管が設けられ、前記既製コンクリート杭の端板を前記外周鋼管の内周面に設け、前記外周鋼管の端部を前記端板位置より突出させてあり、前記外周鋼管の板厚が前記鋼管杭の板厚以上であり、かつ前記外周鋼管の長さが前記既製コンクリート杭の外径の0.5〜1.5倍であり、接続される前記既製コンクリート杭と前記鋼管杭との間の断面急変に対し、前記既製コンクリート杭のコンクリート部分で分担されて伝達される荷重が、前記外周鋼管の内周面に設けられた複数段の突起を介して、次第に外周鋼管側へ移行し、鉛直荷重を鋼管杭へ安定的に伝達するようにしたことを特徴とするものである。
The foundation pile structure according to
ここでいう既製コンクリート杭には、コンクリートが主体となるPHC杭、RC杭、PRC杭などを含むが、杭全体が鋼−コンクリート複合構造となるSC杭は含まない。 The ready-made concrete piles here include PHC piles, RC piles, PRC piles and the like mainly composed of concrete, but do not include SC piles in which the entire pile has a steel-concrete composite structure.
また、基本的には、既製コンクリート杭の上部に鋼管杭を用いる構成が一般的であるが、特にこれに限定するものではなく、地中部に既製コンクリート杭に挟まれる形でもよい。 Moreover, although the structure which uses a steel pipe pile for the upper part of a ready-made concrete pile is fundamentally, it is not limited to this in particular, The shape pinched | interposed into a ready-made concrete pile may be sufficient.
本発明によれば、接続される既製コンクリート杭と鋼管杭との間の断面急変に対し、既製コンクリート杭の端部に設けられた外周鋼管の内周面に突起を設けたことで、既製コンクリート杭のコンクリート部分で分担されて伝達される荷重が、外周鋼管の内周面に位置する突起を介して次第に外周鋼管側へ移行し、鉛直荷重を鋼管杭へ安定的に伝達することができる。 According to the present invention, for the sudden change in cross section between the ready-made concrete pile and the steel pipe pile to be connected, the protrusion is provided on the inner peripheral surface of the outer peripheral steel pipe provided at the end of the ready-made concrete pile, so that the ready-made concrete is provided. The load that is shared and transmitted by the concrete portion of the pile gradually shifts to the outer steel pipe side through the protrusions located on the inner peripheral surface of the outer steel pipe, and the vertical load can be stably transmitted to the steel pipe pile.
外周鋼管内周面の突起は、支圧力によって接合部位置での軸力を伝達するのに必要な段数を配置するものとする(請求項2)。 The protrusions on the inner peripheral surface of the outer peripheral steel pipe are arranged with the number of steps necessary for transmitting the axial force at the joint position by the support pressure (Claim 2) .
本発明は、本来的に既製コンクリート杭と鋼管杭との接合部における断面急変に対処するものであり、外周鋼管の板厚が鋼管杭の板厚より小さいと鉛直荷重の安定的な伝達には不利であることから、コンクリート杭の外周鋼管の板厚を鋼管杭の板厚以上(通常、9mm以上)に限定している。 The present invention inherently addresses a sudden change in the cross section at the joint between a ready-made concrete pile and a steel pipe pile, and if the plate thickness of the outer peripheral steel pipe is smaller than the plate thickness of the steel pipe pile, it either et disadvantageous, and limiting the thickness of the peripheral steel pipe concrete piles than the thickness of the steel pipe pile (usually more than 9 mm).
なお、従来、既製コンクリート杭の端部には、主として継手部の曲げに対してコンクリート端部を保護し、杭体一般部と同等の継手耐力を確保する目的で、補強バンドが取り付けられている。 In addition, conventionally, a reinforcing band is attached to the end portion of the ready-made concrete pile mainly for the purpose of protecting the end portion of the concrete against the bending of the joint portion and securing the joint strength equivalent to the general portion of the pile body. .
しかし、コンクリート杭どうしの接合の場合、端板どうしが面接触するため、この補強バンドは軸力を伝達する機能は必要なく、曲げに対して鉄筋の役割を果たせばよく、板厚1.2〜3.2mm程度の鋼板、または縞鋼板(チェッカープレート)が用いられ、突起高さも縞鋼板程度の小さいものである。 However, in the case of joining concrete piles, the end plates are in surface contact with each other, so this reinforcing band does not need a function of transmitting axial force. A steel plate of about 3.2 mm or a striped steel plate (checker plate) is used, and the projection height is as small as that of the striped steel plate.
本発明は、断面の急変に対し、応力状態としてはある程度の長さで徐々に軸力伝達するようにしたものであり、既製コンクリート杭の外径Dに対し、外周鋼管の長さは0.3D以上、好ましくは0.5D以上必要である。また、長過ぎてもコストが嵩むだけであるので、0.5〜1.5Dとした。 In the present invention, the axial force is gradually transmitted with a certain length as a stress state in response to a sudden change in the cross section. The outer peripheral steel pipe has a length of 0. 3D or more, preferably 0.5D or more is required. In addition, the only costly even if too long, 0. It was set to 5-1.5D.
なお、従来の補強バンドの場合、請求項2に関して述べた理由から、その長さも既製コンクリート杭の外径の0.25〜0.5倍程度と短い。
In addition, in the case of the conventional reinforcement band, the length is also as short as about 0.25-0.5 times the outer diameter of a ready-made concrete pile from the reason described regarding
上述のように、本発明の基礎杭構造においては、前記既製コンクリート杭の端板を前記外周鋼管の内周面に設け、前記外周鋼管の端部を前記端板位置より突出させてある。 As mentioned above, in the foundation pile structure of this invention, the end plate of the said ready-made concrete pile is provided in the internal peripheral surface of the said outer periphery steel pipe, and the edge part of the said outer periphery steel pipe is made to protrude from the said end plate position.
本発明における端板は遠心成型による製造上、あるいはPC鋼棒などを固定するために必要な最小限の板厚のものでよい。 The end plate in the present invention may have a minimum plate thickness required for manufacturing by centrifugal molding or for fixing a PC steel bar or the like.
端板を軸力伝達用の突起付き外周鋼管の内周面に取り付け、外周鋼管端部を所定長突出させておくことで、従来の鋼管杭と同じ方法で現場周継ぎ溶接を行うことができる。 By attaching the end plate to the inner peripheral surface of the outer peripheral steel pipe with projections for axial force transmission and projecting the end of the outer peripheral steel pipe for a predetermined length, it is possible to perform field splice welding in the same way as conventional steel pipe piles .
なお、外周鋼管と端板は、溶接等により一体化されていてもよい。 The outer peripheral steel pipe and the end plate may be integrated by welding or the like.
請求項3は、請求項1または2に係る基礎杭構造において、前記突起が溶接ビードにより形成されていることを限定したものである。 A third aspect of the present invention is the foundation pile structure according to the first or second aspect , wherein the protrusion is formed by a weld bead.
本発明において、既製コンクリート杭のコンクリートの厚さ、確実な軸力伝達機能の確保を考慮すると、外周鋼管の内面には、8〜15mm程度の高さの突起を、100〜200mm程度のピッチで設置するのがよい。その場合、突起を溶接ビードで作るのが経済的である。 In the present invention, considering the concrete thickness of the ready-made concrete pile and ensuring the reliable axial force transmission function, protrusions with a height of about 8 to 15 mm are formed on the inner surface of the outer peripheral steel pipe at a pitch of about 100 to 200 mm. It is good to install. In that case, it is economical to make the protrusion with a weld bead.
なお、必要以上に突起が高いとコンクリートの割れなどを誘発する恐れがある。また、ピッチが短いと突起による軸力伝達が一つの突起の支圧耐力が低下し非効率的となり、ピッチが長すぎると外周鋼管が長くなって不経済となる。 In addition, if the protrusions are higher than necessary, there is a risk of inducing cracks in the concrete. Further, if the pitch is short, the axial force transmission by the protrusions becomes inefficient because the bearing strength of one protrusion is lowered, and if the pitch is too long, the outer peripheral steel pipe becomes long and uneconomical.
本発明によれば、既製コンクリート杭と鋼管杭とが接合される断面急変部について、既製コンクリート杭の端部に設けた外周鋼管内周面の突起を介して応力が伝達され、それにより基礎杭に作用する押込み・引抜き・曲げによる各応力を円滑、かつ健全に伝達して継手部の耐力が確保できる。 According to the present invention, the stress is transmitted through the protrusion on the inner peripheral surface of the outer peripheral steel pipe provided at the end of the ready-made concrete pile for the sudden change section where the ready-made concrete pile and the steel pipe pile are joined. The stress due to pushing, pulling and bending acting on the steel can be transmitted smoothly and soundly to ensure the strength of the joint.
また、既製コンクリート杭と鋼管杭の接合における現場での溶接作業も従来と同様の方法で実施でき、施工性にも優れる。 Moreover, the welding work in the field in the joining of a ready-made concrete pile and a steel pipe pile can be implemented by the same method as before, and it is excellent in workability.
また、断面急変部における応力伝達を円滑にするための突起を溶接ビードで形成すれば、効率的であり、製作コストも安価となる。 In addition, if the protrusion for facilitating the stress transmission in the suddenly changing section is formed with a weld bead, it is efficient and the manufacturing cost is low.
図1は、本発明の基礎杭構造の全体形状を概略的に示したものであり、先端杭としての従来の一般的な既製コンクリート杭11の上に、本発明における軸力伝達用の外周鋼管3を設けた既製コンクリート杭1をつなぎ、その上に上杭としての曲げ耐力の大きい鋼管杭2をつなぎ、鋼管杭2の頭部がフーチングなどの基礎に埋め込まれる場合を想定している。
FIG. 1 schematically shows the overall shape of a foundation pile structure according to the present invention. On the conventional general ready-made
先端杭としての既製コンクリート杭11は、両端に従来の薄肉の鋼板などからなる補強バンド13と、端板14を取り付けたものである。
A ready-made
本発明の既製コンクリート1については、図1に示した例では、下端には従来の既製コンクリート杭11と同様の補強バンド13と、端板14を取り付け、上端には内周面に複数段の突起3aが設けられた軸力伝達用の外周鋼管3と端板4を取り付けてある。
For the ready-made
先端杭としての既製コンクリート杭11と本発明の既製コンクリート1の接合は、従来の既製コンクリート杭11同士の接合と同様に、端板14と端板4同士を突き合わせて溶接接合している。
The joining of the ready-made
本発明の既製コンクリート1と鋼管杭1との接合は、この例では端板4より上方に突出させた外周鋼管3の上端と鋼管杭2の下端を突合せ、鋼管同士の溶接として接合している。
In this example, the ready-made
図2および図3は、図1の一点鎖線で囲んだA部について、それぞれ異なる形態を示したものである。 FIG. 2 and FIG. 3 show different forms for the portion A surrounded by the one-dot chain line in FIG.
図2は、本発明に含まれない基礎杭構造の一形態を示したもので、荷重伝達用の外周鋼管3の端部が端板4の下面に当接し、上側の鋼管杭1の下端を端板4の上面に溶接している。
FIG. 2 shows an embodiment of a foundation pile structure not included in the present invention. The end of the outer
荷重伝達用の外周鋼管3の内周面には、複数段の突起3aが設けられている。また、端板4には、PC鋼材5の端部が定着されている。
A plurality of
図3は、本発明に係る発明の一実施形態を示したもので、荷重伝達用の外周鋼管3の内周面に端板4を設け、外周鋼管3の端部を端板4位置より突出させて突出部3bを形成している。
FIG. 3 shows an embodiment of the invention according to the present invention. An
このように、外周鋼管3の端部を所定長突出させて突出部3bを形成しておくことで、鋼管杭2との接合に関しては、従来の鋼管杭と同じ方法で現場周継ぎ溶接を行うことができる。
As described above, by projecting the end portion of the outer
図2の実施形態にも共通するが、軸力伝達は図4に示すように、外周鋼管3の内周面の突起3aと外周鋼管3で行うため、端板4には構造部材としての機能を期待しなくてよい。従って、端板4は遠心成型による製造上、あるいはPC鋼棒5などを固定するために必要な最小限の板厚のものでよい。
Although common to the embodiment of FIG. 2, since the axial force transmission is performed by the
円滑な軸力伝達のための剛性・耐力確保、突起3a付近の局所応力に対する耐力確保、鋼管杭2との現場周継溶接という観点からは、外周鋼管3の板厚は、鋼管杭2と同板厚(通常、9mm以上)、あるいはそれ以上とする。
From the standpoints of ensuring rigidity and proof strength for smooth axial force transmission, ensuring proof strength against local stress in the vicinity of the
また、応力状態の急変を避け、ある程度の長さで徐々に軸力伝達すという観点から、外周鋼管3の長さは0.5〜1.5Dとする。
Further, from the viewpoint of avoiding sudden changes in the stress state and transmitting the axial force gradually over a certain length, the length of the outer
突起3aに関しては、既製コンクリート杭1のコンクリートの厚さ、確実な軸力伝達機能の確保を考慮すると、8〜15mm程度の突起3aを100〜200mm程度のピッチで設置するのがよく、その場合、溶接ビードで突起3aを形成するのが経済的である。
As for the
必要以上に突起3aが高いとコンクリートの割れなどを誘発する恐れがある。突起3a間のピッチが短いと突起3aによる軸力伝達が非効率的(一つの突起の支圧耐力が低下する)であり、長過ぎると外周鋼管3が長くなって不経済である。
If the
突起3aは、支圧力によって接合部位置での軸力を伝達するのに必要な段数を配置する。
The
1…既製コンクリート杭、2…鋼管杭、3…外周鋼管、3a…突起、3b…突出部、4…端板、5…PC鋼材、6…溶接部、
11…従来の既製コンクリート杭、13…補強バンド、14…端板、15…PC鋼材
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