JP5633525B2 - Pile head joint structure - Google Patents
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Description
本発明は、基礎杭における杭頭部と、基礎フーチング又は上部構造側の部分との杭頭接合構造に関する。 The present invention relates to a pile head joint structure between a pile head in a foundation pile and a foundation footing or a portion on the upper structure side.
軟弱地盤では建築物に代表される上部構造物の荷重を支えるために、基礎杭が使用されることが多い。基礎杭を利用する場合には、荷重の伝達と安定性確保を目的として、基礎杭頭部は、基礎フーチングあるいは、それに相当する上部構造の一部(以下、上部構造と記載)と、強固に固定する構造とすることが一般的である。 In soft ground, foundation piles are often used to support the load of superstructures such as buildings. When using foundation piles, the foundation pile head is firmly connected to the foundation footing or a part of the corresponding upper structure (hereinafter referred to as the upper structure) for the purpose of load transmission and ensuring stability. In general, the structure is fixed.
前記の基礎杭頭部の固定構造としては、各種接合構造形式が提案されているが、主に鉄筋の一端を杭頭部に固定し、他端を上部構造に固定して、基礎杭頭部と上部構造との接合を初期剛性の高い剛結合とする方法が、工事コスト、簡易施工性の観点から多用される。鉄筋を用いて基礎杭頭部を上部構造に接合する構造は、耐震性に対しては鉄筋の配置、及び鉄筋量から所要の要求性能に従い設計が行われるため、設計荷重に対して十分な抵抗力を発揮することが可能である。しかし、前記のように鉄筋を用いて基礎杭頭部を上部構造に剛結合に接合する構造は、杭頭部分で大きなモーメントが発生してしまうため、大地震などの場合には、繰り返し荷重下において、基礎杭頭部が脆性的な破壊に至るおそれがある。 Various types of joint structures have been proposed as the fixing structure of the foundation pile head, but one end of the reinforcing bar is mainly fixed to the pile head and the other end is fixed to the upper structure. A method of making the joint between the upper structure and the upper structure a rigid bond having a high initial rigidity is frequently used from the viewpoint of construction cost and easy workability. The structure in which the foundation pile head is joined to the superstructure using reinforcing bars is designed in accordance with the required performance based on the arrangement of reinforcing bars and the amount of reinforcing bars for seismic resistance. It is possible to exert power. However, the structure in which the foundation pile head is joined rigidly to the upper structure using reinforcing bars as described above generates a large moment at the pile head portion. However, the foundation pile head may lead to brittle fracture.
前記のようなことから、前記のような鉄筋を利用した基礎杭頭部の接合構造に代わる杭頭接合構造として、最近では、杭頭接合を剛結合から半剛結として(つまり初期剛性を下げることで)杭頭に回転性能を付与することによって、杭頭部に作用する曲げモーメントを低減する設計思想がある。杭頭固定度を低減した半剛結条件を具現化するための一手法として、鉄筋の配筋径を杭中央よりに配置することで鉄筋配筋径を縮径することがある。例えば、図7に示すように、鋼管杭2からなる基礎杭の頭部に配置される鉄筋20を、基礎杭の中央寄りに配置して、杭頭鉄筋の配筋径を、鋼管杭2の外側あるいは鋼管杭2の鋼管壁材の内側近傍に鉄筋20を配筋する従来の場合よりも縮小したことになり、設計上、仮想RC(鉄筋コンクリート)杭径を縮小する技術である。このようにすることで、杭頭部の接合を半剛結の接合として初期剛性を下げ、図8に示すように、地震時に杭頭部に曲げモーメントMが作用した場合に、杭頭部の微小回転を許容する(つまり回転性能を高めた)杭頭接合構造とする設計思想である。
As described above, as a pile head joint structure that replaces the foundation pile head joint structure using the reinforcing bar as described above, recently, the pile head joint is changed from a rigid connection to a semi-rigid connection (that is, the initial rigidity is lowered). There is a design philosophy that reduces the bending moment acting on the pile head by imparting rotational performance to the pile head. One method for embodying the semi-rigid condition with reduced pile head fixation is to reduce the reinforcing bar arrangement diameter by placing the reinforcing bar arrangement diameter closer to the center of the pile. For example, as shown in FIG. 7, the reinforcing
前記のように、杭頭部の回転性能を付与するために鉄筋の配筋径を縮径することは、杭端部の接合部分において無筋部分が大きくなり、曲げモーメントが作用した際には、接合部付近で図8に示すように、クラック9が生じる恐れがある。例えば、前記の杭頭部の微小回転を許容する杭頭接合構造とした場合に、大地震時に、図8に示すように、杭頭部に実線矢印で示す曲げモーメントMが、地震荷重が作用する間、反転しながら多数回繰り返し作用する。この時、杭頭部と基礎フーチング1又は上部構造1aとの鉄筋接合部(杭頭鉄筋接合部)には、図8に示すように、クラック9(ひび割れ)が生じることとなる。このような曲げモーメントMが作用することで、クラック9が生じた場合、鋼管杭2(基礎杭)側と基礎フーチング1又は上部構造1aの鉄筋コンクリート製底部との境界部付近の鉄筋20が伸びて抜け出し、コンクリート8により拘束されないようになる。
As mentioned above, reducing the reinforcing bar diameter in order to give rotation performance of the pile head is that when the bendingless moment acts when the unreinforced part becomes large at the joint part of the pile end part As shown in FIG. 8, there is a possibility that a
このように、鋼管杭2(基礎杭)側と基礎フーチング1又は上部構造1aの鉄筋コンクリート製底部との境界部付近の鉄筋20が伸びて抜け出し、コンクリート8により拘束されないようになると、図9に示すように、鉄筋20が局所的にむき出し状態となり、露出した鉄筋部分21には引張荷重が作用することとなり、露出した鉄筋20の部分にひずみが集中する(発生ひずみが局所化する)。この時、露出した鉄筋部分21が引張力等を大きく負担するようになるため、露出した鉄筋部分21にひずみが集中するひずみの局所化が起こり、図9に示すように、クラック9のない鉄筋部分に比べて発生応力が極大化し、早期に鉄筋20は降伏する。この後に、曲げモーメントMが反転した場合には、図10に示すように、露出した鉄筋部分21に圧縮荷重Pが作用し、露出した鉄筋部分21が図10に示すように変形して座屈する。本来は、鉄筋20がコンクリート内部に配置されているため、圧縮荷重をコンクリートが負担し、鉄筋20に圧縮力が作用することはない。しかしながら、クラック9が発生した箇所では、クラック9が閉じて上下のコンクリート部分が当接し、コンクリートが圧縮荷重を伝達可能な状態となるまで、鉄筋20に圧縮荷重が作用することとなる。
As described above, when the reinforcing
前記のように座屈し露出した鉄筋部分21は、図10に示すように座屈した後、更に引張荷重と圧縮荷重の繰り返し荷重を受けることで、実際の鉄筋強度(耐力)以下の荷重でも、鉄筋20の破断が容易に発生するようになる。杭頭部分には一般的に複数本の鉄筋20が配置されているが、鉄筋が一本破断することにより構造耐力が著しく低下することで、順次、鉄筋20の破断が連続して発生し、杭頭鉄筋接合部の脆性的な破壊につながる。したがって、大地震下において脆性的な破壊に至る可能性のある杭頭鉄筋接合部を改善できる技術が望まれる。
After the buckled and exposed
また、杭頭を半剛結の接合とした場合の杭頭鉄筋接合部の回転剛性は、杭頭接合部における鉄筋ののび量で規定されることも知られており、鉄筋が繰り返し荷重下で破断するのみならず、座屈などを発生させると、杭頭鉄筋接合部の回転剛性が大きく変化することになる。杭頭鉄筋接合部の回転剛性が変化し、剛性が低下すると、一般的に、杭頭部の荷重の分担が変化し、部分的には設計で想定した以上の荷重が作用する等、より甚大な破壊へと繋がる危険性がある。 It is also known that the rotational rigidity of the pile head rebar joint when the pile head is a semi-rigid joint is defined by the amount of rebar extension at the pile head joint. When buckling or the like is generated as well as breaking, the rotational rigidity of the pile head reinforcing bar joint portion is greatly changed. If the rotational rigidity of the pile head rebar joint changes and the rigidity decreases, the load sharing of the pile head generally changes, and the load more than expected in the design is partially applied. There is a risk of leading to complete destruction.
そのため、杭頭鉄筋接合部の回転性能を期待した杭頭半剛結接合とした杭頭接合部においては、地震時の繰り返し荷重下において、杭頭鉄筋接合部の回転性能を変化させることなく安定的な荷重変位関係を保持することが重要になる。特に、杭頭部分での接合面にクラック9が生じる際には、すでに鉄筋が降伏していることがあることも予想され、ある一定の回転性能を有しつつ回転剛性の低下を抑制するためには、鉄筋の降伏後の挙動が非常に重要になる。
For this reason, pile head semi-rigid joints that expect the rotational performance of pile head rebar joints are stable without changing the rotational performance of pile head rebar joints under repeated loads during earthquakes. It is important to maintain a general load displacement relationship. In particular, when
前記のように、杭頭接合部を半剛結接合にした場合には、十分な回転性能を有するように鉄筋ののび量が確保され、回転途中で鉄筋が破断などに至ることがないようにすることが特に求められる。そのため、鋼管杭2(基礎杭)側と基礎フーチング1又は上部構造1aの鉄筋コンクリート製底部との境界部付近の鉄筋20が伸びて抜け出し、鉄筋20が局所的にむき出し状態となり、露出した鉄筋20の部分にひずみが集中することを避けることが特に求められる(発生ひずみが局所化すると、回転性能に対応する鉄筋20ののび量が確保できないうちに局所的な破断に至る危険性が増大する)。このことから、鋼管杭2(基礎杭)側と基礎フーチング1又は上部構造1aの鉄筋コンクリート製底部との境界部を跨ぐ鉄筋のひずみが均一となり、十分なのび量が担保されるように、鉄筋を座屈防止型のアンボンド化とすることが有効と考えられる。ここで、座屈防止型のアンボンド化とは、アンボンド化された鉄筋について、さらに、前記の図10に示すような座屈の発生を、補強用鋼管等によって防止することのできるものをいう。しかしながら、従来においては、特許文献1、2に示されるように杭頭接合部を剛結合とした構造については、鉄筋をアンボンド化する技術しか提案されていなかった。実際、特許文献1、2に示される結合構造においては、杭頭接合部の回転性能を支配すると想定される縁端部に配置された鉄筋については、杭頭接合部を剛結合とするための拘束鉄筋として用いられ、アンボンド化はなされておらず、杭頭が回転する際に生じる問題点を解決できる形態とはなっていない。つまり半剛結接合とした場合に特有の前記問題点を解決するために、鉄筋を座屈防止型にてアンボンド化しようとする試みはなされていなかった。
As mentioned above, when the pile head joint is semi-rigidly joined, the amount of rebar expansion is ensured to have sufficient rotational performance, so that the rebar does not break during rotation. It is especially sought to do. Therefore, the
また、鋼管杭2の半剛結接合において杭頭部に曲げモーメントが作用した際には、図8に示すように、片方へ前述のクラック9が発生する。この時、クラック9の反対側では、鋼管杭2が基礎フーチング1又は上部構造1aの鉄筋コンクリート製底部にめり込むようなモードが生じる。杭頭部と基礎フーチング1又は上部構造1aの部材が両者ともコンクリートである場合には、両者の部材強度が同程度であるため大きな問題とならない。しかし、鋼管杭2を用いた場合は、部材強度や硬度の高い鋼製の杭頭部が、部材強度や硬度の低いコンクリート製の基礎フーチング1又は上部構造1aに対して、図8に示すように、クラック9の反対側でめり込むようなモードが起こりやすいという問題点がある。
Further, when a bending moment acts on the pile head in the semi-rigid connection of the
そこで、本発明は、前記のような杭頭鉄筋接合部を半剛結接合として杭頭接合部の微小回転を許容する杭頭接合構造において、杭頭接合部の回転性能の低下を抑制することが可能な杭頭接合構造を提供することを目的とする。 Then, this invention suppresses the fall of the rotational performance of a pile head joint part in the pile head joint structure which accepts the micro rotation of a pile head joint part as a semi-rigid joint as mentioned above. The purpose is to provide a pile head joint structure that can be used.
第1発明の杭頭接合構造においては、基礎フーチング又は上部構造と杭頭部とを鉄筋により半剛結の接合として杭頭部の微小回転を許容する杭頭接合構造において、鋼管杭頭部内に配置される前記鉄筋を囲むように、その鉄筋径よりも大きな内径を有し前記鉄筋の鉄筋長よりも短い補強用鋼管を配置すると共に、前記補強用鋼管を前記鋼管杭と前記基礎フーチング又は上部構造の接合部分における境界面を跨ぐように配置し、更に前記鉄筋を前記補強用鋼管の内側を貫通するように配置し、前記鉄筋と前記補強用鋼管の内周面との間に充填材料が充填硬化されており、前記鋼管杭における鋼管内側と前記補強用鋼管との間に中詰めモルタルを設け、前記補強用鋼管内における鉄筋にふしを設けないことを特徴とする。 In the pile head joint structure according to the first aspect of the invention, in the pile head joint structure in which the foundation footing or the upper structure and the pile head are semi-rigidly joined by a reinforcing bar to allow micro rotation of the pile head, A reinforcing steel pipe having an inner diameter larger than the reinforcing bar diameter and shorter than a reinforcing bar length of the reinforcing bar is disposed so as to surround the reinforcing bar arranged on the reinforcing bar, and the reinforcing steel pipe is connected to the steel pipe pile and the foundation footing or It arrange | positions so that the boundary surface in the junction part of superstructure may be straddled, Furthermore, the said reinforcing bar is arrange | positioned so that the inner side of the said reinforcing steel pipe may be penetrated, and it is a filling material between the said reinforcing bar and the internal peripheral surface of the said reinforcing steel pipe Is filled and hardened, a filling mortar is provided between the steel pipe inner side and the reinforcing steel pipe in the steel pipe pile, and no reinforcing bar is provided in the reinforcing bar in the reinforcing steel pipe.
第2発明の杭頭接合構造においては、基礎フーチング又は上部構造と杭頭部とを鉄筋により半剛結の接合として杭頭部の微小回転を許容する杭頭接合構造において、鋼管杭頭部内に配置される前記鉄筋を囲むように、その鉄筋径よりも大きな内径を有し前記鉄筋の鉄筋長よりも短い補強用鋼管を配置すると共に、前記補強用鋼管を前記鋼管杭と前記基礎フーチング又は上部構造の接合部分における境界面を跨ぐように配置し、更に前記鉄筋を前記補強用鋼管の内側を貫通するように配置し、前記鉄筋と前記補強用鋼管の内周面との間に充填材料が充填硬化されており、前記鋼管杭における鋼管内側と前記補強用鋼管との間に中詰めモルタルを設け、前記補強用鋼管内における鉄筋に付着防止被膜を設けたことを特徴とする。 In the pile head joint structure of the second invention, in the pile head joint structure in which the foundation footing or the upper structure and the pile head are joined semi-rigidly by a reinforcing bar to allow micro rotation of the pile head, A reinforcing steel pipe having an inner diameter larger than the reinforcing bar diameter and shorter than a reinforcing bar length of the reinforcing bar is disposed so as to surround the reinforcing bar arranged on the reinforcing bar, and the reinforcing steel pipe is connected to the steel pipe pile and the foundation footing or It arrange | positions so that the boundary surface in the junction part of superstructure may be straddled, Furthermore, the said reinforcing bar is arrange | positioned so that the inner side of the said reinforcing steel pipe may be penetrated, and it is a filling material between the said reinforcing bar and the internal peripheral surface of the said reinforcing steel pipe Is filled and hardened, a filling mortar is provided between the steel pipe inner side and the reinforcing steel pipe in the steel pipe pile, and an adhesion preventing coating is provided on the reinforcing bar in the reinforcing steel pipe.
第3発明では、第1発明又は第2発明の杭頭接合構造において、前記鉄筋の断面積が補強用鋼管の内側部分においてのみ、前記補強用鋼管の外側部分における前記鉄筋の断面積よりも小さく設定されていることを特徴とする。 In the third invention, in the pile head joint structure of the first invention or the second invention, the cross-sectional area of the rebar is smaller than the cross-sectional area of the rebar in the outer part of the reinforcing steel pipe only in the inner part of the reinforcing steel pipe. It is characterized by being set.
第4発明では、第1発明〜第3発明のいずれかの杭頭接合構造において、前記基礎フーチング又は上部構造側であって、前記鋼管杭頭部における鋼管に当接する部分に、前記鋼管と同等以上の剛性又は硬度を有する支承リングを設けたことを特徴とする。 According to a fourth invention, in the pile head joint structure according to any one of the first invention to the third invention, a portion on the foundation footing or upper structure side, which is in contact with the steel pipe in the steel pipe pile head, is equivalent to the steel pipe. A bearing ring having the above rigidity or hardness is provided.
第5発明では、第1発明〜第4発明のいずれかの杭頭接合構造において、前記補強用鋼管の外周面にずれ止めを有することを特徴とする。 According to a fifth invention, in the pile head joint structure according to any one of the first invention to the fourth invention, the outer peripheral surface of the reinforcing steel pipe has a slip stopper.
第1発明によると、基礎フーチング又は上部構造と杭頭部とを鉄筋により半剛結の接合として杭頭部の微小回転を許容する杭頭接合構造において、鋼管杭頭部内に配置される前記鉄筋を囲むように、その鉄筋径よりも大きな内径を有し前記鉄筋の鉄筋長よりも短い補強用鋼管を配置すると共に、前記補強用鋼管を前記鋼管杭と基礎フーチング又は上部構造の接合部分における境界面を跨ぐように配置し、更に前記鉄筋を前記補強用鋼管の内側を貫通するように配置し、前記鉄筋と補強用鋼管の内周面との間に充填材料が充填硬化されており、鋼管杭における鋼管内側と補強用鋼管との間に中詰めモルタルを設け、補強用鋼管内における鉄筋にふしを設けていないので、次のような効果が得られる。地震時に、基礎フーチング又は上部構造物側に水平力が作用して、鋼管杭頭と基礎フーチング又は上部構造物側との境界部にクラックが生じても、鉄筋中間部は、補強用鋼管内で軸直角方向の変形が拘束された状態であるので、鉄筋の座屈あるいはそれによる破断を防止でき、又杭頭接合部の脆性破壊を防止する。その結果、大地震時において基礎フーチング又はこれに相当する上部構造物側に水平力が作用した場合に、杭頭部の微小回転を許容する(回転性能を高めた)半剛結の杭頭接合部において、杭頭部の回転剛性の変化を抑制することができる等の効果が得られる。また、補強用鋼管内における鉄筋にふしを設けていないので、鉄筋に付着防止膜を設けた場合と同様な機能を容易に発揮することができて、構造を簡単にすることができる。そのため、地震時に、杭頭部に作用する曲げモーメントにより、鋼管杭頭部が微小回転することで、補強用鋼管内におけるふしのない鉄筋部分と充填材料との付着を容易に解消し、アンボンド状態とすることができる等の効果が得られる。このアンボンド状態とすることにより、鉄筋に作用する圧縮方向又は引張方向の地震力を、アンボンド状態とされている鉄筋部分全体で負担することができ、地震力による鉄筋のひずみの局所化を回避して、鉄筋のひずみを均一にすることが可能となる。さらに、補強用鋼管により鉄筋の座屈防止を行うことで、繰り返し荷重下における座屈発生を抑制し、耐力低下が急激に起こらないようにすることができ、杭頭部の回転性能を維持することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, in the pile head joint structure that allows the micro-rotation of the pile head by joining the foundation footing or the upper structure and the pile head in a semi-rigid connection with a reinforcing bar, the pile head is disposed in the steel pipe pile head. A reinforcing steel pipe having an inner diameter larger than that of the reinforcing bar and shorter than the reinforcing bar length is disposed so as to surround the reinforcing bar, and the reinforcing steel pipe is connected to the steel pipe pile and the foundation footing or the superstructure. It is arranged so as to straddle the boundary surface, and further, the reinforcing bar is arranged so as to penetrate the inside of the reinforcing steel pipe, and the filling material is filled and cured between the reinforcing bar and the inner peripheral surface of the reinforcing steel pipe, Since the filling mortar is provided between the steel pipe inner side and the reinforcing steel pipe in the steel pipe pile, and no reinforcing bar is provided in the reinforcing steel pipe, the following effects can be obtained. Even if a horizontal force acts on the foundation footing or the upper structure side during an earthquake and a crack occurs at the boundary between the steel pipe pile head and the foundation footing or the upper structure side, the intermediate part of the reinforcing bar is still inside the reinforcing steel pipe. Since the deformation in the direction perpendicular to the axis is constrained, it is possible to prevent the buckling of the reinforcing bar or breakage due to it, and the brittle fracture of the pile head joint. As a result, semi-rigid pile head joints that allow fine rotation of the pile head when the horizontal footing acts on the foundation footing or the equivalent superstructure side during a major earthquake (enhanced rotation performance) The effect that the change of the rotational rigidity of a pile head can be suppressed in a part is acquired. In addition, since no reinforcing bar is provided in the reinforcing steel pipe, the same function as that in the case where an anti-adhesion film is provided on the reinforcing bar can be easily exhibited, and the structure can be simplified. Therefore, when the earthquake occurs, the steel pipe pile head rotates slightly due to the bending moment acting on the pile head, which easily eliminates the adhesion between the reinforcing bar and the filler material in the reinforcing steel pipe, And the like. By setting this unbonded state, the seismic force in the compression or tension direction acting on the reinforcing bar can be borne by the entire rebar part in the unbonded state, and localization of the strain of the reinforcing bar due to the seismic force is avoided. Thus, the strain of the reinforcing bar can be made uniform. Furthermore, by preventing the buckling of the reinforcing bars with the reinforcing steel pipe, it is possible to suppress the occurrence of buckling under repeated loads and to prevent the yield strength from abruptly decreasing, maintaining the rotation performance of the pile head It becomes possible.
第2発明によると、基礎フーチング又は上部構造と杭頭部とを鉄筋により半剛結の接合として杭頭部の微小回転を許容する杭頭接合構造において、鋼管杭頭部内に配置される前記鉄筋を囲むように、その鉄筋径よりも大きな内径を有し前記鉄筋の鉄筋長よりも短い補強用鋼管を配置すると共に、前記補強用鋼管を前記鋼管杭と基礎フーチング又は上部構造の接合部分における境界面を跨ぐように配置し、更に前記鉄筋を前記補強用鋼管の内側を貫通するように配置し、前記鉄筋と補強用鋼管の内周面との間に充填材料が充填硬化されており、鋼管杭における鋼管内側と補強用鋼管との間に中詰めモルタルを設け、補強用鋼管内における鉄筋に付着防止被膜を設けることで、補強用鋼管内における鉄筋と充填材料との付着を低減するようにしているので、前記第1発明と同様な効果が得られる。また、補強用鋼管内における鉄筋に付着防止被膜を設けることで、補強用鋼管内における鉄筋と充填材料との付着を確実に防止することができる等の効果が得られる。 According to the second invention, in the pile head joint structure which allows the micro-rotation of the pile head by joining the foundation footing or the upper structure and the pile head to a semi-rigid joint by a reinforcing bar, the above-mentioned disposed in the steel pipe pile head A reinforcing steel pipe having an inner diameter larger than that of the reinforcing bar and shorter than the reinforcing bar length is disposed so as to surround the reinforcing bar, and the reinforcing steel pipe is connected to the steel pipe pile and the foundation footing or the superstructure. It is arranged so as to straddle the boundary surface, and further, the reinforcing bar is arranged so as to penetrate the inside of the reinforcing steel pipe, and the filling material is filled and cured between the reinforcing bar and the inner peripheral surface of the reinforcing steel pipe, In order to reduce adhesion between reinforcing bars and filling materials in reinforcing steel pipes, by providing a filling mortar between the steel pipe inner side and the reinforcing steel pipe in the steel pipe pile, and providing an anti-adhesion coating on the reinforcing bars in the reinforcing steel pipe In Runode, the first invention and the same effect can be obtained. Further, by providing an anti-adhesion coating on the reinforcing bars in the reinforcing steel pipe, it is possible to obtain an effect that the reinforcing bars and the filling material in the reinforcing steel pipe can be reliably prevented from sticking.
第3発明によると、鉄筋の断面積が補強用鋼管の内側部分においてのみ、前記補強用鋼管の外側部分における前記鉄筋の断面積よりも小さく設定されているので、大地震時において、杭頭部と基礎フーチング等の境界部分でクラックが生じても、クラックが生じた部分における、鉄筋の局所的なひずみの異常な極大化を防止することができる。また、補強用鋼管の内側部分においてのみ鉄筋の断面積を小さくすることで、補強用鋼管で拘束されている部分以外での鉄筋の破壊が先行して発生することを抑制することができる等の効果が得られる。 According to the third invention, since the cross-sectional area of the reinforcing bar is set to be smaller than the cross-sectional area of the reinforcing bar in the outer part of the reinforcing steel pipe only in the inner part of the reinforcing steel pipe, Even if a crack occurs at the boundary portion between the base footing and the like, it is possible to prevent an abnormal maximization of local strain of the reinforcing bar in the cracked portion. In addition, by reducing the cross-sectional area of the reinforcing bar only in the inner part of the reinforcing steel pipe, it is possible to suppress the occurrence of the breaking of the reinforcing bar in advance other than the part restrained by the reinforcing steel pipe. An effect is obtained.
第4発明によると、基礎フーチング又は上部構造側であって、鋼管杭頭部における鋼管に当接する部分に、この鋼管と同等以上の剛性又は硬度を有する支承リングを設けたので、大地震時において、鋼管杭における鋼管上端に、基礎フーチング側等のコンクリート部分が直接接触することなく支承リングで受けることができる。これにより、支承リングで鋼管杭端部を受けとめることができ、鋼管杭から作用される局所的な力を支承リングによって分散させることが可能となり、その結果、基礎フーチング側等のコンクリート部分の圧壊を防止すると共にこれによる杭頭部の回転剛性の変化を防止することが可能となる。 According to the fourth invention, since the support ring having the rigidity or hardness equal to or higher than that of the steel pipe is provided on the foundation footing or the upper structure side, the portion contacting the steel pipe in the head portion of the steel pipe pile, The concrete part on the foundation footing side or the like can be received by the support ring without directly contacting the upper end of the steel pipe in the steel pipe pile. As a result, the end of the steel pipe pile can be received by the support ring, and the local force applied from the steel pipe pile can be dispersed by the support ring. As a result, the concrete part such as the foundation footing side can be crushed. It is possible to prevent the change in the rotational rigidity of the pile head due to this.
第5発明によると、補強用鋼管の外周面にずれ止めを有するので、補強用鋼管と中詰めモルタルとの一体化を高め、補強用鋼管を鋼管杭内の所定の位置に確実に保持することができる等の効果が得られる。 According to the fifth invention, since the outer peripheral surface of the reinforcing steel pipe has a stopper, the integration of the reinforcing steel pipe and the filling mortar is enhanced, and the reinforcing steel pipe is securely held at a predetermined position in the steel pipe pile. The effect that it can do is acquired.
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1には、第1実施形態の杭頭接合構造が示されている。この形態では、鉄筋コンクリート製の基礎フーチング1又は鉄筋コンクリート製の上部構造1aと、鋼管杭2の頭部に配置される鉄筋3を、鋼管杭2の中心縦軸線よりに配置して、杭頭鉄筋の配筋径を、鋼管杭2の中心縦軸線よりに縮小するようにしている。このとき、鉄筋コンクリート製の基礎フーチング1又は鉄筋コンクリート製の上部構造1aと鋼管杭2の頭部とは、コンクリートにより一体化されて剛結合されたものではなく、又は、拘束鉄筋等によって剛結合されたものではなく、鉄筋3の上部及び下部の付着によって接合される半剛結のものであってもよい。このようにすることで、鉄筋3による杭頭接合部を、半剛結の接合とし杭頭部の微小回転を許容する杭頭接合構造としている。
FIG. 1 shows a pile head joint structure according to the first embodiment. In this embodiment, the
鋼管杭2の頭部内には、複数の補強用鋼管4を、等角度間隔等の間隔をおいて配置している。前記補強用鋼管4は、前記鋼管杭2と基礎フーチング1又は上部構造1aの接合部分における境界面5を跨ぐように配置されている。基礎フーチング1又は上部構造1a側へ、補強用鋼管4の上端部を入れ込む長さL(図1(b)参照)は、大地震時に、杭頭部に曲げモーメントMが作用して、基礎フーチング1又は上部構造1aと鋼管杭2の頭部との境界部でクラック9(図5参照)が生じても、鉄筋3中間部が露出しないような長さ寸法とすればよい。前記の補強用鋼管4の上端部を入れ込む長さLは、設計により設定される。
In the head portion of the
各補強用鋼管4は、鋼管杭頭部内に配置される個々の鉄筋3を囲むように、その鉄筋径よりも大きな内径を有し、前記鉄筋3の鉄筋長よりも短い補強用鋼管4とされている。
Each reinforcing
更に、前記各鉄筋3は前記補強用鋼管4の内側を貫通するように配置され、前記鉄筋3と補強用鋼管4の内周面との間には、モルタル6若しくはモルタルに相当する充填材料が充填硬化されている。また、鋼管杭2における鋼管7内側と補強用鋼管4との間には、適宜配筋されてモルタル6が打設されて硬化されて中詰めモルタル8aを形成するように設けられている。なお、各実施形態における中詰めモルタル8aを支持するために鋼管杭2内に設ける型枠は、図1において省略したが、当該型枠が設けられてもよいことは勿論である。
Further, each reinforcing
前記のように、補強用鋼管4を、前記鋼管杭2と基礎フーチング1又は上部構造1aの接合部分における境界面5を跨ぐように配置していることで、境界部付近でクラック9が生じた部分において、鉄筋3が露出するのを防止し、補強用鋼管4とこれにより変形が拘束された硬化したモルタル6若しくはモルタルに相当する充填材料により、クラック9が生じた部分における鉄筋3の座屈を防止している。さらに説明すると前記実施形態のような構造とすることで、大地震時に、杭頭接合部にクラック9が生じても、鉄筋3中間部の軸直角方向の変形を、補強用鋼管4とその補強用鋼管4内に充填されるモルタル6等と共に拘束して、鉄筋3の座屈あるいは破断を防止し、杭頭部の回転剛性が変化するのを抑制した半剛結接合構造としている。
As described above, by arranging the reinforcing
図1に示す第1実施形態では、鉄筋3の下部は、補強用鋼管4の下端部から下方に向って貫通するように設けられており、中詰めモルタル8aに定着するようにしている。
In the first embodiment shown in FIG. 1, the lower part of the reinforcing
補強用鋼管4内における異径棒鋼等の鉄筋3中間部には、断面が長手方向で一様な小径軸部15として、ふし(節、突起)を設けていないことで、補強用鋼管4内における鉄筋3中間部とモルタル6若しくはモルタルに相当する充填材料との付着を低減するようにしている。
The intermediate portion of the reinforcing
図1に示す実施形態では、鉄筋3の断面積が、補強用鋼管4の内側部分においてのみ、前記補強用鋼管4の外側部分における前記鉄筋3の断面積よりも小さく、小径軸部15とされている。このように、補強用鋼管4の長さ寸法に渡り、鉄筋3中間部(小径軸部15)の直径を小さく設定することで、断面積を小さくし、鉄筋3中間部の断面積の小さく設定された部分全体で均等に、引張力及び圧縮力の軸力を負担するようにしている。これにより、この実施形態の場合は、鉄筋3の断面積の小さい部分(小径軸部15)での弾性変形又は塑性変形による伸びは大きくなるものの、従来のように、クラック9の部分での、局所的なひずみの異常な極大化を防止している。補強用鋼管4の内側部分においてのみ鉄筋3中間部の断面積を小さくすることで、補強用鋼管4で拘束されている部分以外での鉄筋3の破壊が先行して発生することを抑制することができる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the cross-sectional area of the reinforcing
前記第1実施形態では、鉄筋3中間部を、ふしのない断面が長手方向に一様な小径軸部15として、断面積を小さく設定しているものを使用している。前記のような鉄筋3は、適宜熱間加工により製作するようにしてもよく、切削加工によってもよい。ここで、切削加工によって断面積の小さい鉄筋3を製作する方法として、既製品の鉄筋3を部分的に切削する方法がある。これによると、その切削部分においては、鉄筋3の断面積を小さくすることができると同時に、鉄筋3の節も切削加工されてなくなる。このため、切削加工を用いた場合は、断面積の小さく、かつ、鉄筋3の節がないことによってアンボンド化された鉄筋3を効率的に製作することが可能となる。それゆえ、鉄筋3に付着防止膜を設けることによるアンボンド化よりも、切削加工によって部分的に節のない鉄筋3を製作する方が望ましい。しかしながら、これらに限定されることなく、その他の方法よってもよく、場合によっては、外径の異なる複数の鉄筋3と断面が一様な棒状鉄筋をねじ接合等により構成するようにしてもよい。
In the said 1st Embodiment, what has set the cross-sectional area small is used for the
前記のような鋼管杭2と基礎フーチング1又は上部構造1aとに渡って、補強用鋼管4と鉄筋3とを配置する場合には、予め、補強用鋼管4内に、鉄筋3を貫通配置してモルタル6又はモルタルに相当する充填材料を充填硬化して構成した、補強用鋼管付鉄筋とするとよい。そして、鋼管杭2内に補強用鋼管付鉄筋の下部を配置して保持した状態で、コンクリート8を鋼管杭2内に充填し硬化することで、補強用鋼管4及び鉄筋3を所定の位置に配置することができる。その後、補強用鋼管4と鉄筋3の上部を埋め込むように、基礎フーチング1又は鉄筋コンクリート製の上部構造1aを鋼管杭2上に築造すればよい。
When the reinforcing
前記のように、補強用鋼管4内における鉄筋3中間部の断面積を他の部分に比べて、小さくしてもよいが、他の部分と同じ断面積で同じ断面形態としてもよい。
As described above, the cross-sectional area of the intermediate portion of the reinforcing
補強用鋼管4内における鉄筋3の断面形態が一様で、ふしがない場合には、モルタル6又はモルタルに相当する充填材料を充填して硬化しても、鉄筋3とモルタル6又はモルタルに相当する充填材料との付着は弱いため、地震時に、鉄筋3に引張力又は圧縮力が作用した場合には、縁切り状態になる。また、鉄筋3とそのようなモルタル6又はモルタルに相当する充填材料との付着を防止するために、補強用鋼管4内に配置される鉄筋3中間部に、予め、付着防止膜等を設けておいてもよい。前記の付着防止膜としては、例えば、型枠剥離剤、オイルペイント、アスファルト等の公知の材料を使用してもよい。
If the cross-sectional shape of the reinforcing
前記の鋼管杭2及び補強用鋼管4の平断面形態は、円形以外にも、四角形、六角形等の形態でもよい。また、補強用鋼管4の平断面形態は、三角形、楕円形等筒状の鋼管7を用いるようにしてもよい。
The flat cross-sectional form of the
図2には、第2実施形態の杭頭接合構造が示されている。前記第1実施形態では、鉄筋3の下部を長くして、鉄筋3の下部に定着長を確保して、中詰めモルタル8aに定着するようにしている。しかし、第2実施形態では、補強用鋼管4の下側に定着プレート10を配置して、鉄筋3の下端側を定着プレート10に挿通し、定着プレート10の下側に配置のナット等の定着金具11に係止している。このような構造にすると、鉄筋3の下部を長い寸法とする必要もなく、中詰めモルタル8aの量も少なくできる。このような形態でも、前記実施形態と同様に、大地震時に、杭頭接合部にクラック9が生じても、鉄筋3中間部の軸直角方向の変形を、補強用鋼管4とその補強用鋼管4内に充填されるモルタル6等と共に拘束することになる。これにより、鉄筋3の座屈あるいは破断を防止し、杭頭部の回転剛性が変化するのを抑制した半剛結接合構造としている。その他の構成については、前記の第1実施形態の場合と同様であるので、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。
FIG. 2 shows a pile head joint structure according to the second embodiment. In the first embodiment, the lower part of the reinforcing
図3には、第3実施形態の杭頭接合構造が示されている。この形態では、鋼管杭2側部分における補強用鋼管4の外周面に凹凸を設けてずれ止め12を有する補強用鋼管4としている。補強用鋼管4の外周面にその軸方向及び周方向に間隔をおいて多数の凹凸等のずれ止め12を設けることで、補強用鋼管4と中詰めモルタル8aとの一体化を高めるようにした形態である。このような補強用鋼管4を中詰めモルタル8aに埋め込み固定することで、補強用鋼管4を鋼管杭2内の所定の位置に確実に保持することができる。このような形態でも、前記実施形態と同様に、大地震時に、杭頭接合部にクラック9が生じても、鉄筋3中間部の軸直角方向の変形を、補強用鋼管4とその補強用鋼管4内に充填されるモルタル6等と共に拘束して、鉄筋3の座屈あるいは破断を防止し、杭頭部の回転剛性が変化するのを抑制した半剛結接合構造としている。その他の構成は、前記第2実施形態と同様である。
FIG. 3 shows a pile head joint structure according to the third embodiment. In this embodiment, the reinforcing
図4には、第4実施形態の杭頭接合構造が示されている。この形態では、第1実施形態の場合に加えてさらに、基礎フーチング1又は上部構造1a側であって、鋼管杭頭部における鋼管7の上端に当接する部分に、鋼管杭2と同等の剛性又は硬度を有する材料の支承リング13を設けた形態である。この支承リング13は、例えば、リング状鋼製平板が用いられる。前記の支承リング13には、適宜、スタッドジベル等のジベル14が固定され、前記ジベル14は基礎フーチング1又はそれに相当する上部構造1a側に埋め込み固定されて、前記支承リング13は、基礎フーチング1等に固定されている。前記の支承リング13の下面を鋼管杭2上に載置した状態で、基礎フーチング1側を築造して、中詰めモルタル8a上に、基礎フーチング1側の配筋作業後にコンクリート8が打設されて、基礎フーチング1側が構築される。そのため、鋼管杭2における鋼管7上端面と、支承リング13の下面とは、鋼製部材相互のメタルタッチ状態となっている。
FIG. 4 shows a pile head joint structure according to the fourth embodiment. In this embodiment, in addition to the case of the first embodiment, the
図4に示すような鋼製の支承リング13を設けると、大地震時において、図5に示すように、杭頭部に曲げモーメントMが作用した場合に、鋼管杭2の頭部が微小回転しても、鋼管杭2から作用される局所的な力を支承リング13によって分散させることが可能となり、鋼管杭2における鋼管7上端の一部が、鉄筋コンクリート製の基礎フーチング1又は基礎フーチングに相当する上部構造物の一部(コンクリート製又は鉄筋コンクリート製)に、めり込むことがなくなる。そのため、図8に示すように、支承リング13がない場合には、基礎フーチング1側等のコンクリート部分を圧壊するおそれがあるが、支承リング13を設けることで、鋼管杭2における鋼管7が、基礎フーチング1側等のコンクリート部分を圧壊することを防止することができる。基礎フーチング1側等のコンクリート部分を圧壊すると、杭頭部の回転剛性が変化するが、基礎フーチング1側等のコンクリート部分が圧壊するのを防止しているため、基礎フーチング1側等のコンクリート部分の圧壊による杭頭部の回転剛性の変化を防止している。
When the
このような鋼製等の支承リング13を前記の第2実施形態あるいは第3実施形態に適用するようにしてもよい。なお、支承リング13の下面の形態は、鋼管杭2における鋼管7の上端面の形態に応じて、円形リングあるいは矩形リング等の形態にすればよい。
Such a
また、図4に示す形態では、補強用鋼管4の上部及び鉄筋3中間部(小径軸部15)が基礎フーチング1あるいはそれに相当する上部構造物側の部分に、前記第1実施形態の場合よりも、長い寸法とされている。このようにすることで、大地震時に、杭頭接合部にクラック9が生じても、鉄筋3中間部がむき出しになるのを防止し、鉄筋3中間部の軸直角方向の変形を、補強用鋼管4内に充填されるモルタル6等と共に拘束して、鉄筋3の座屈あるいは破断を防止し、杭頭部の回転剛性が変化するのを抑制している。図4に示す形態は、この杭頭部の回転剛性の変化の抑制だけでなく、前述した基礎フーチング1側等のコンクリート8部分の圧壊の防止、鉄筋3の座屈あるいはそれによる破断の防止、補強用鋼管4内におけるふしのない鉄筋3部分と中詰めモルタル8aとの付着の容易な解消、及び補強用鋼管4で拘束されている部分以外での鉄筋3の破壊が先行して発生することの抑制を、同時に実現することができる点で、望ましい実施形態である。
In the form shown in FIG. 4, the upper part of the reinforcing
図6には、第5実施形態の杭頭接合構造が示されている。この形態は、前記各実施形態の補強用鋼管4よりも、大径の補強用鋼管4とした形態である。そして、鋼管杭2の頭部に配置される複数の鉄筋3中間部(小径軸部15)が、前記の大径の補強用鋼管4内に等角度間隔等の間隔をおいて配置され、必要に応じ各鉄筋3中間部に付着防止膜を設けて、大径の補強用鋼管4内側と各鉄筋3中間部外周面との間に、モルタル6又はそれに相当する硬化性の充填材料が充填されて硬化されている形態とされている。この形態では、大径の補強用鋼管4内に複数の鉄筋3を配置していることから、補強用鋼管4の本数を少なくすることができる。また、複数の鉄筋3と補強用鋼管4とを、補強用鋼管4内に充填されるモルタル6又はそれに相当する硬化性の充填材料が充填されて硬化されていることで、予めユニット化することができ、鋼管杭頭部の鉄筋3及び補強用鋼管4の配置が容易になる形態とされている。このような形態でも、前記実施形態と同様に、大地震時に、杭頭接合部にクラック9が生じても、鉄筋3中間部の軸直角方向の変形を、補強用鋼管4とその補強用鋼管4内に充填されるモルタル6等と共に拘束することができる。これにより、鉄筋3の座屈あるいは破断を防止し、杭頭部の回転剛性が変化するのを抑制した半剛結接合構造としている。その他の構成は、前記実施形態と同様であるので、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。
FIG. 6 shows a pile head joint structure of the fifth embodiment. This form is the form made into the
本発明を実施する場合、モルタルに相当する充填材料としては、例えば、高流度のグラウト材料等を使用するようにしてもよい。 When the present invention is carried out, as a filling material corresponding to mortar, for example, a high flow grout material or the like may be used.
本発明を実施する場合、鉄筋3中間部を小径軸部15としないでもよく、鉄筋3の上下部及び中間部の断面積を同じような断面積としてもよい。このような場合には、鉄筋3中間部に付着防止膜を設けることでもよい。
When practicing the present invention, the intermediate portion of the reinforcing
1 基礎フーチング
1a 上部構造
2 鋼管杭
3 鉄筋
4 補強用鋼管
5 境界面
6 モルタル
7 鋼管
8 コンクリート
8a 中詰めモルタル
9 クラック
10 定着プレート
11 定着金具
12 ずれ止め
13 支承リング
14 ジベル
15 小径軸部
20 鉄筋
21 露出した鉄筋部分
DESCRIPTION OF
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