JP5691507B2 - Structure and method for joining steel pipe pile and foundation - Google Patents

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Description

本発明は、鋼管杭と基礎との接合構造及び方法に関する。   The present invention relates to a joining structure and method of a steel pipe pile and a foundation.

コンクリート製の杭と躯体（基礎）との接合構造として、杭と躯体とを、杭頭部よりも小径で、杭本体よりも強度が高いコンクリート部材（以下、小径部という）を介して接合したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この接合構造によれば、躯体が地震時の水平力を受けた場合に杭と躯体との接合部に生じる曲げモーメントを緩和することが可能となり、これにより、杭と躯体との接合部における躯体断面や鉄筋を減らす等して、コストを削減することができる。また、小径部の鉛直荷重及びせん断荷重の伝達性能を確保することが可能となり、杭の支持力を有効に発揮させることができる。   As a joint structure between a concrete pile and a frame (foundation), the pile and the frame are bonded via a concrete member (hereinafter referred to as a small diameter part) having a smaller diameter than the pile head and higher strength than the pile body. Those are known (for example, see Patent Document 1). According to this joint structure, it is possible to relieve the bending moment generated at the joint between the pile and the housing when the housing receives a horizontal force during an earthquake, and thereby the housing at the joint between the pile and the housing. Costs can be reduced by reducing cross sections and reinforcing bars. Moreover, it becomes possible to ensure the transmission performance of the vertical load and shear load of a small diameter part, and the support force of a pile can be exhibited effectively.

また、鋼管杭と上部構造物（基礎）との接合構造として、杭頭部を上部構造物に埋め込むと共に、接合鉄筋を杭頭部の中詰めコンクリートに配筋したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。この接合構造では、鋼管杭の内周面にずれ止めのための段差部が設けられている。この接合構造によれば、上部構造物が地震時の水平力を受けた場合に杭と上部構造物との接合部に生じる曲げモーメントに対する耐力を高めることができる。また、中詰めコンクリートには地震時に引張力が作用するところ、鋼管杭の内周面に段差部が設けられていることにより、引張力によって生じる中詰めコンクリートと鋼管杭との相対的な滑り（ずれ）が抑制されている。   In addition, as a joint structure between a steel pipe pile and an upper structure (foundation), a structure in which a pile head is embedded in the upper structure and a joint reinforcing bar is arranged on the concrete filled in the pile head is known (for example, , See Patent Document 2). In this joint structure, a step portion for preventing slippage is provided on the inner peripheral surface of the steel pipe pile. According to this joint structure, when the superstructure receives a horizontal force at the time of an earthquake, it is possible to increase the resistance to bending moment generated at the joint between the pile and the superstructure. In addition, when the tensile force acts on the filling concrete during an earthquake, the stepped portion is provided on the inner peripheral surface of the steel pipe pile, so that the relative slip between the filling concrete and the steel pipe pile caused by the tensile force ( Deviation) is suppressed.

特開２００９―２９３３５０号公報JP 2009-293350 A 特開２００３−１１３６１５号公報JP 2003-136615 A

特許文献２に記載の鋼管杭と上部構造物との接合構造では、接合部に生じる曲げモーメントに対する耐力は高められているものの、杭頭部の太さが均一であることから、接合部に生じる曲げモーメントを緩和することができない。そこで、特許文献１に記載の接合構造のように杭頭部に小径部を形成するべく、鋼管杭の上端を上部構造物から離間させ、中詰めコンクリートと上部構造物との接合部を小径部とすることが考えられる。この場合、上部構造物から小径部及び中詰めコンクリートに圧縮荷重が作用するところ、その荷重が、小径部及び中詰めコンクリートから鋼管杭に伝達されることで、杭の支持力が有効に発揮される。そのためには、小径部及び中詰めコンクリートの強度を確保すると共に、圧縮力によって生じる中詰めコンクリートと鋼管杭との相対的な滑り（ずれ）を抑制することを要する。   In the joint structure between the steel pipe pile and the upper structure described in Patent Document 2, although the yield strength against the bending moment generated in the joint is increased, the thickness of the pile head is uniform, and thus the joint is generated in the joint. The bending moment cannot be relaxed. Then, in order to form a small diameter part in a pile head like the joining structure of patent documents 1, the upper end of a steel pipe pile is separated from an upper structure, and the joint part of filling concrete and an upper structure is made into a small diameter part. It can be considered. In this case, when a compressive load acts on the small-diameter portion and filling concrete from the upper structure, the load is transmitted from the small-diameter portion and filling concrete to the steel pipe pile, so that the supporting force of the pile is effectively exhibited. The For this purpose, it is necessary to secure the strength of the small-diameter portion and the filling concrete and to suppress the relative slip (displacement) between the filling concrete and the steel pipe pile caused by the compressive force.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、地震発生時に鋼管杭の中詰めコンクリートと基礎との接合部に生じる曲げモーメントを緩和させると共に、杭の支持力を有効に発揮させることができる、鋼管杭と基礎との接合構造及び方法を提供することを課題とするものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is possible to relieve the bending moment generated at the joint between the steel tube pile filled concrete and the foundation when an earthquake occurs, and to effectively exert the support capacity of the pile. It is an object of the present invention to provide a method and a method for joining a steel pipe pile and a foundation.

上記課題を解決するために、本発明に係る鋼管杭と基礎との接合構造は、鋼管杭の少なくとも頭部の内側に中詰めコンクリートが打設され、平面視で前記鋼管杭の内径側に収まるように設けられて前記中詰めコンクリートと基礎とを接合する、前記鋼管杭の内径より小径で、前記中詰めコンクリートよりも強度が高い小径部と、前記鋼管杭と前記中詰めコンクリートとのずれを抑制するずれ抑制手段と、を備え、前記小径部は、その上部が前記基礎に埋め込まれ、その下部が前記中詰めコンクリートに埋め込まれ、外周面に凸部が存しない鋼管を備え、前記ずれ抑制手段は、前記鋼管の下端よりも深層側のみに深さ方向に間隔を空けて配され、それぞれ円環状に湾曲されて前記鋼管杭の内周面に接合された複数のフラットバーである。 In order to solve the above-mentioned problems, the steel pipe pile and the foundation according to the present invention have a structure in which filling concrete is placed at least inside the head of the steel pipe pile and fits on the inner diameter side of the steel pipe pile in plan view. joining said in packed concrete and foundation provided as the deviation of a smaller diameter than the inner diameter of the steel pipe pile, and the small diameter portion strength is higher than the in packed concrete, it said in packed concrete and the steel pipe pile The small diameter portion includes a steel pipe in which an upper portion is embedded in the foundation, a lower portion is embedded in the filling concrete, and a convex portion does not exist on an outer peripheral surface. suppression means, the lower end of the steel pipe is arranged at an interval in the depth direction only deep side, there are multiple flat bar der bonded to the inner peripheral surface of the steel pipe pile is curved in an annular shape, respectively .

上記鋼管杭と基礎との接合構造において、２又は３の前記フラットバーが、前記鋼管の下端よりも深層側のみに配されていてもよい。 In the joining structure of the steel pipe pile and the foundation, the two or three flat bars may be arranged only on the deeper side than the lower end of the steel pipe .

上記鋼管杭と基礎との接合構造において、前記中詰めコンクリート内の前記小径部と前記フラットバーとの間には、補強鉄筋が配筋されていてもよい。 In the junction structure between the steel pipe piles and the base, between the said small diameter portion of the front SL in stuffed in concrete with the flat bar, reinforcing rebar may be Haisuji.

上記課題を解決するために、本発明に係る鋼管杭と基礎とを接合する施工方法は、少なくとも頭部の内側に中詰めコンクリートを打設する鋼管杭と基礎との接合方法であって、平面視で前記鋼管杭の内径側に収まるように、前記鋼管杭の内径より小径で前記中詰めコンクリートよりも強度が高い小径部を、外周面に凸部が存しない鋼管をその上部を前記基礎に埋め込みその下部を前記中詰めコンクリートに埋め込み、該鋼管の内側にコンクリートを充填することにより設けて、当該小径部で前記中詰めコンクリートと前記基礎とを接合し、円環状に湾曲させた複数のフラットバーを、前記鋼管の下端よりも深層側のみに深さ方向に間隔を空けて前記鋼管杭の内周面に接合することにより、前記鋼管杭と前記中詰めコンクリートとのずれを抑制するずれ抑制手段を設ける。 In order to solve the above-mentioned problem, the construction method for joining the steel pipe pile and the foundation according to the present invention is a joining method of the steel pipe pile and the foundation in which the filling concrete is placed at least inside the head, to fit in the inner diameter side of the steel pipe pile in view, the small diameter portion strength is higher than the in packed concrete diameter than the inner diameter of the steel pipe pile, a steel pipe projecting portion does not exist on the outer peripheral surface on the basis of the upper A plurality of flats are formed by embedding the lower portion in the filled concrete and filling the inside of the steel pipe with concrete, joining the filled concrete and the foundation at the small diameter portion, and bending them in an annular shape. the bar, by joining the inner peripheral surface of the steel pipe pile at an interval in the depth direction only deep side from the lower end of the steel pipe, suppress deviation between the in packed concrete and the steel pipe pile Providing a Ruzure suppression means.

本発明によれば、地震発生時に鋼管杭の中詰めコンクリートと基礎との接合部に生じる曲げモーメントを緩和させると共に、杭の支持力を有効に発揮させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the bending moment which arises in the junction part of the filling concrete and foundation of a steel pipe pile at the time of an earthquake occurrence can be eased, and the supporting force of a pile can be exhibited effectively.

一実施形態に係る鋼管杭と基礎との接合構造を示す鉛直断面図である。It is a vertical sectional view which shows the joining structure of the steel pipe pile and foundation which concern on one Embodiment. 鋼管杭を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a steel pipe pile. 本実施形態に係る接合構造の実用性を確認するための実験に用いる鋼管杭の試験体を示す鉛直断面図である。It is a vertical sectional view which shows the test body of the steel pipe pile used for the experiment for confirming the practicality of the junction structure concerning this embodiment. （Ａ）〜（Ｃ）は、試験体の諸元を示す表である。(A)-(C) are the tables | surfaces which show the specification of a test body. 載荷装置を示す立面図である。It is an elevation view which shows a loading apparatus. 実験結果を示す表である。It is a table | surface which shows an experimental result. 試験体に載荷する圧縮荷重と、中詰めコンクリートと鋼管杭との軸方向への相対変位量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the compressive load loaded on a test body, and the relative displacement amount to the axial direction of filling concrete and a steel pipe pile. 他の実施形態に係る接合構造を示す鉛直断面図である。It is a vertical sectional view showing a junction structure according to another embodiment. 実験を行った結果、試験体の中詰めコンクリートが破壊した状況を示す図である。It is a figure which shows the condition where the filling concrete of the test body destroyed as a result of experimenting.

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る鋼管杭２０と基礎１との接合構造１０を示す鉛直断面図である。この図に示すように、接合構造１０は、鋼管杭２０と基礎１との接合部に設けられた小径部３０を備えている。鋼管杭２０は、円筒状の鋼製の杭であり、その内部には天端面から所定深さまで中詰めコンクリート２４が打設されている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a joint structure 10 between a steel pipe pile 20 and a foundation 1 according to an embodiment. As shown in this figure, the joint structure 10 includes a small diameter portion 30 provided at a joint portion between the steel pipe pile 20 and the foundation 1. The steel pipe pile 20 is a cylindrical steel pile, and the inside-filled concrete 24 is cast from the top end surface to a predetermined depth.

小径部３０は、鋼管３２とその内側に充填された中詰めコンクリート３４とからなる鋼管コンクリートである。鋼管３２は、その外径が鋼管杭２０の内径よりも小径であり、鋼管杭２０と同軸に、平面視で鋼管杭２０の内径側に収まるように配されている。ここで、鋼管３２の下端は、鋼管杭２０の上端より下側に配されており、鋼管３２の下部は、中詰めコンクリート２４に埋め込まれている。また、中詰めコンクリート３４は、鋼管３２の上端まで打設されている。なお、中詰めコンクリート２４と中詰めコンクリート３４との材料特性は同一である。   The small-diameter portion 30 is steel pipe concrete composed of a steel pipe 32 and filled concrete 34 filled therein. The outer diameter of the steel pipe 32 is smaller than the inner diameter of the steel pipe pile 20, and the steel pipe 32 is arranged coaxially with the steel pipe pile 20 so as to be accommodated on the inner diameter side of the steel pipe pile 20 in plan view. Here, the lower end of the steel pipe 32 is arranged below the upper end of the steel pipe pile 20, and the lower part of the steel pipe 32 is embedded in the filling concrete 24. Further, the filling concrete 34 is driven up to the upper end of the steel pipe 32. The material properties of the filling concrete 24 and the filling concrete 34 are the same.

また、基礎１は、鉄筋コンクリート製であり、基礎１の下端と鋼管杭２０の上端とは離間されている。ここで、鋼管３２の上端は、基礎１の下端より上側に配されており、鋼管３２の上部は、基礎１に埋め込まれている。   The foundation 1 is made of reinforced concrete, and the lower end of the foundation 1 and the upper end of the steel pipe pile 20 are separated from each other. Here, the upper end of the steel pipe 32 is arranged above the lower end of the foundation 1, and the upper part of the steel pipe 32 is embedded in the foundation 1.

図２は、鋼管杭２０を示す斜視図である。この図に示すように、鋼管杭２０の内周面には、複数の凸部２２が設けられている。各凸部２２は、円環状に湾曲されたフラットバーが鋼管杭２０の内周面に溶接されてなる。複数の凸部２２は、深さ方向に配されており、中詰めコンクリート２４に埋め込まれている。また、各凸部２２の底側には、複数のストッパー２６が周方向に所定間隔おきに配されている。各ストッパー２６は、鋼管杭２０の内周面に溶接された板片であり、各凸部２２は、その下から突出する複数のストッパー２６と一体的に構成されている。   FIG. 2 is a perspective view showing the steel pipe pile 20. As shown in this figure, a plurality of convex portions 22 are provided on the inner peripheral surface of the steel pipe pile 20. Each convex portion 22 is formed by welding an annular flat bar to the inner peripheral surface of the steel pipe pile 20. The plurality of convex portions 22 are arranged in the depth direction and are embedded in the filling concrete 24. A plurality of stoppers 26 are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction on the bottom side of each convex portion 22. Each stopper 26 is a plate piece welded to the inner peripheral surface of the steel pipe pile 20, and each convex portion 22 is configured integrally with a plurality of stoppers 26 protruding from below.

このような接合構造１０は、以下のようにして構築される。まず、複数の凸部２２及びストッパー２６が一体化された鋼管杭２０を、打ち込み工法等の杭打設工法により地盤に打設する。次に、鋼管杭２０の内側の所定深さまで土砂を埋め戻す。その後、鋼管杭２０の内側の所定深さから上端まで中詰めコンクリート２４を打設し、中詰めコンクリート２４が硬化する前に、鋼管３２を、その下部が中詰めコンクリート２４に埋め込まれるように設置する。その後、中詰めコンクリート３４を鋼管３２の内側に充填する。   Such a joint structure 10 is constructed as follows. First, the steel pipe pile 20 in which the plurality of convex portions 22 and the stoppers 26 are integrated is driven on the ground by a pile driving method such as a driving method. Next, the earth and sand are backfilled to a predetermined depth inside the steel pipe pile 20. After that, the filling concrete 24 is placed from a predetermined depth inside the steel pipe pile 20 to the upper end, and before the filling concrete 24 is hardened, the steel pipe 32 is installed so that the lower part thereof is embedded in the filling concrete 24. To do. Thereafter, the filling concrete 34 is filled inside the steel pipe 32.

そして、中詰めコンクリート２４、３４が硬化した後、基礎１の下面の高さまで土砂を埋め戻す。次に、基礎１の鉄筋を配筋して基礎１を構成するコンクリートを打設して硬化させる。なお、鋼管杭２０の内側の所定深さまで土砂を埋め戻す工程は必須ではなく、鋼管杭２０の内側の所定深さの位置に底蓋を設置し、該底蓋から鋼管杭２０の上端まで中詰めコンクリート２４を打設してもよい。   And after the filling concrete 24 and 34 hardens, the earth and sand are backfilled to the height of the lower surface of the foundation 1. Next, the reinforcing bars of the foundation 1 are arranged and the concrete constituting the foundation 1 is placed and cured. In addition, the process of refilling the earth and sand to the predetermined depth inside the steel pipe pile 20 is not essential, and a bottom cover is installed at a position of the predetermined depth inside the steel pipe pile 20, and the middle from the bottom cover to the upper end of the steel pipe pile 20 Stuffed concrete 24 may be cast.

以上のようにして構築された接合構造１０では、鋼管杭２０と基礎１とが、互いに離間されて、鋼管杭２０より小径の鋼管３２及びその内側に充填された中詰めコンクリート３４とからなる小径部３０により接合されている。これにより、鋼管杭２０と基礎１との接合部の回転拘束を減らすことができ、基礎１及びその上の建物が地震時の水平力を受けた場合に鋼管杭２０と基礎１との接合部の曲げ変形性能を確保し、当該接合部に生じる曲げモーメントを緩和することができる。   In the joint structure 10 constructed as described above, the steel pipe pile 20 and the foundation 1 are separated from each other, and the steel pipe 32 has a smaller diameter than the steel pipe 32 and the inner diameter concrete 34 filled therein. It is joined by the part 30. Thereby, the rotation restraint of the junction part of the steel pipe pile 20 and the foundation 1 can be reduced, and when the foundation 1 and the building on it receive the horizontal force at the time of an earthquake, the junction part of the steel pipe pile 20 and the foundation 1 Thus, it is possible to ensure the bending deformation performance and to reduce the bending moment generated at the joint.

また、本実施形態に係る接合構造１０では、小径部３０が、鋼管３２内に中詰めコンクリート３４が充填されてなる鋼管コンクリートであり、鋼管杭２０内の中詰めコンクリート２４よりもせん断強度や圧縮強度が高くなるように構成されている。これにより、鋼管杭２０の頭部と基礎１との接合部を小径部とすることによる、当該接合部のせん断強度や圧縮強度の低下、即ち鋼管杭２０の支持力の低下を抑制できる。また、鋼管杭２０の内周面に内周側へ突出する環状の凸部２２を設けており、この凸部２２を、中詰めコンクリート２４と鋼管杭２０とのずれを抑制するずれ抑制部として機能させている。これにより、基礎１から小径部３０及び中詰めコンクリート２４に作用する圧縮荷重を、鋼管杭２０に伝達させることができる。従って、鋼管杭２０の支持力を有効に発揮させることができる。   Further, in the joint structure 10 according to the present embodiment, the small-diameter portion 30 is steel pipe concrete in which the steel pipe 32 is filled with the filling concrete 34, and the shear strength and compression are higher than those of the filling concrete 24 in the steel pipe pile 20. It is comprised so that intensity | strength may become high. Thereby, the fall of the shear strength of the said junction part and the compressive strength by making the junction part of the head of the steel pipe pile 20 and the foundation 1 into a small diameter part, ie, the fall of the supporting force of the steel pipe pile 20, can be suppressed. Moreover, the cyclic | annular convex part 22 which protrudes to an inner peripheral side is provided in the internal peripheral surface of the steel pipe pile 20, and this convex part 22 is used as a shift | offset | difference suppression part which suppresses the shift | offset | difference with the filling concrete 24 and the steel pipe pile 20. It is functioning. Thereby, the compressive load which acts on the small diameter part 30 and the filling concrete 24 from the foundation 1 can be transmitted to the steel pipe pile 20. Therefore, the supporting force of the steel pipe pile 20 can be exhibited effectively.

また、本実施形態に係る接合構造１０では、鋼管３２の上部が基礎１に埋め込まれ、鋼管３２の下部が中詰めコンクリート２４に埋め込まれていることから、鋼管３２、基礎１及び中詰めコンクリート２４によるダボ効果により、当該接合部のせん断強度をより一層向上させることができる。   Moreover, in the joining structure 10 which concerns on this embodiment, since the upper part of the steel pipe 32 is embedded in the foundation 1, and the lower part of the steel pipe 32 is embedded in the filling concrete 24, the steel pipe 32, the foundation 1, and the filling concrete 24 are included. Due to the dowel effect, the shear strength of the joint can be further improved.

図３は、本実施形態に係る接合構造１０の実用性を確認するための実験に用いる鋼管杭の試験体Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ（以下、Ａ〜Ｄという）を示す鉛直断面図である。また、図４（Ａ）〜（Ｃ）は、試験体Ａ〜Ｄの諸元を示す表である。これらの図に示すように、試験体Ａ〜Ｄの鋼管杭２０は、φ５０８ｍｍの一般構造用圧延鋼材（ＳＳ４００）であり、試験体Ａ〜Ｄの鋼管３２は、φ３１８．５ｍｍ、厚さｔ＝６ｍｍ（実際の計測値は５．７１ｍｍ）の一般構造用圧延鋼材（ＳＳ４００）であり、試験体Ａ〜Ｄの中詰めコンクリート２４、３４は、設計基準強度Ｆｃ２４のコンクリートである。また、凸部２２を構成するフラットバーは、厚さが９ｍｍ、幅が２５ｍｍの鋼材である。   FIG. 3 is a vertical sectional view showing steel pipe pile specimens A, B, C, and D (hereinafter referred to as A to D) used in an experiment for confirming the practicality of the joint structure 10 according to the present embodiment. . 4A to 4C are tables showing specifications of the test bodies A to D. As shown in these figures, the steel pipe pile 20 of the test bodies A to D is a rolled steel material for general structure (SS400) of φ508 mm, and the steel pipe 32 of the test bodies A to D is φ318.5 mm, thickness t = It is a rolled steel material for general structure (SS400) of 6 mm (actual measurement value is 5.71 mm), and the filling concrete 24 and 34 of the test specimens A to D is concrete having a design standard strength Fc24. Moreover, the flat bar which comprises the convex part 22 is a steel material with thickness 9mm and width 25mm.

また、試験体Ａの鋼管杭２０の厚さは、従来から一般的に用いられている鋼管杭の厚さでｔ＝６．４ｍｍ（実際の計測値は６．１２ｍｍ）であり、試験体Ｂ、Ｃ、Ｄの鋼管杭２０の厚さは、実験時に小径部３０より先に降伏しないようにするためにｔ＝１２．７ｍｍ（実際の計測値は１２ｍｍ）である。また、試験体Ａ、Ｂ、Ｃの鋼管杭２０の長さは１２００ｍｍであり、試験体Ｄの鋼管杭２０の長さは１７００ｍｍである。また、試験体Ａ、Ｂでは、凸部２２を２段設け、試験体Ｃ、Ｄでは、凸部２２を３段設けている。   Moreover, the thickness of the steel pipe pile 20 of the test body A is the thickness of the steel pipe pile generally used conventionally, and is t = 6.4mm (the actual measured value is 6.12mm), and the test body B The thickness of the steel pipe piles 20 of C, D is t = 12.7 mm (actual measurement value is 12 mm) so as not to yield before the small diameter portion 30 during the experiment. Moreover, the length of the steel pipe pile 20 of the test bodies A, B, and C is 1200 mm, and the length of the steel pipe pile 20 of the test body D is 1700 mm. In the test bodies A and B, the convex portion 22 is provided in two stages, and in the test bodies C and D, the convex section 22 is provided in three stages.

また、試験体Ａの鋼管杭２０は、弾性係数が２０３０００Ｎ／ｍｍ２、降伏強度が３３７Ｎ／ｍｍ２の鋼管であり、試験体Ｂ、Ｃ、Ｄは、弾性係数が２０２０００Ｎｍｍ２、降伏強度が３４５Ｎｍｍ２の鋼管である。また、全ての試験体Ａ〜Ｄの鋼管３２は、弾性係数が２０５０００Ｎ／ｍｍ２、降伏強度が２７７Ｎ／ｍｍ２の鋼管である。さらに、凸部２２を構成するフラットバーは、弾性係数が２０６０００Ｎ／ｍｍ２、降伏強度が３０３Ｎ／ｍｍ２の鋼板である。 Moreover, the steel pipe pile 20 of the test body A is a steel pipe having an elastic modulus of 203000 N / mm 2 and a yield strength of 337 N / mm 2 , and the test bodies B, C, and D have an elastic modulus of 202000 Nmm 2 and a yield strength of 345 Nmm. 2 steel pipe. Further, the steel pipes 32 of all the test bodies A to D are steel pipes having an elastic modulus of 205000 N / mm 2 and a yield strength of 277 N / mm 2 . Furthermore, the flat bar which comprises the convex part 22 is a steel plate whose elastic modulus is 206000 N / mm < 2 > and yield strength is 303 N / mm < 2 >.

また、試験体Ａ、Ｂ、Ｃの中詰めコンクリート２４の打設深さは６００ｍｍであり、試験体Ｄの中詰めコンクリート２４の打設深さは１１００ｍｍである。さらに、中詰めコンクリート２４、３４は、ヤング係数が２８８６７Ｎ／ｍｍ２、圧縮強度が３０．５Ｎ／ｍｍ２、割裂強度が２．８Ｎ／ｍｍ２のコンクリートである。 Moreover, the placement depth of the filling concrete 24 of the test specimens A, B, and C is 600 mm, and the placement depth of the filling concrete 24 of the test specimen D is 1100 mm. Furthermore, the medium filling concrete 24 and 34, the Young's modulus is 28867N / mm 2, compressive strength 30.5N / mm 2, splitting strength is concrete 2.8 N / mm 2.

図５は、試験体Ａ〜Ｄに対して圧縮荷重を載荷するための載荷装置５０を示す立面図である。この図に示すように、載荷装置５０は、試験体Ａ〜Ｄの下端が固定される固定台５２と、固定台５２の上方に設置されたジャッキ架台５４と、ジャッキ架台５４に支持された油圧ジャッキ５６とを備える。試験体Ａ〜Ｄは、固定台５２と油圧ジャッキ５６との間にこれらに上下に挟まれるように設置され、油圧ジャッキ５６から軸方向の圧縮荷重を受ける。なお、油圧ジャッキ５６の定格出力は、圧縮で２００００ｋＮである。   FIG. 5 is an elevational view showing a loading device 50 for loading a compression load on the test bodies A to D. FIG. As shown in this figure, the loading device 50 includes a fixed base 52 to which the lower ends of the test bodies A to D are fixed, a jack base 54 installed above the fixed base 52, and a hydraulic pressure supported by the jack base 54. Jack 56 is provided. The test bodies A to D are installed between the fixed base 52 and the hydraulic jack 56 so as to be sandwiched between them, and receive an axial compressive load from the hydraulic jack 56. The rated output of the hydraulic jack 56 is 20000 kN in compression.

本実験では、上記載荷装置５０を用いて、試験体Ａ〜Ｄの圧縮軸耐力を測定したところ、その結果は、図６の表、図７のグラフに示すようになった。ここで、図７のグラフは、試験体Ａ〜Ｄに載荷する圧縮荷重と、中詰めコンクリート２４と鋼管杭２０との軸方向の相対変位量との関係を示している。   In this experiment, when the compression shaft proof stress of the test bodies A to D was measured using the loading device 50 described above, the results were as shown in the table of FIG. 6 and the graph of FIG. Here, the graph of FIG. 7 shows the relationship between the compressive load loaded on the test specimens A to D and the relative displacement in the axial direction between the filling concrete 24 and the steel pipe pile 20.

ここで、試験体Ａ〜Ｄに与えた圧縮荷重の最大値が、試験体Ａ〜Ｄの圧縮軸耐力に相当するところ、試験体Ａ〜Ｄの圧縮軸耐力はそれぞれ、２１００ｋＮ、２２４８ｋＮ、４２００ｋＮ、４１０４ｋＮとなった。なお、試験体Ａ〜Ｄに与えた最大の圧縮荷重を与えたときの中詰めコンクリート２４と鋼管杭２０との軸方向の相対変位量はそれぞれ、１．４６ｍｍ、１．８６ｍｍ、３．５５ｍｍ、３．２２ｍｍとなった。   Here, where the maximum value of the compressive load applied to the test specimens A to D corresponds to the compressive shaft yield strength of the test specimens A to D, the compressive shaft yield strengths of the test specimens A to D are 2100 kN, 2248 kN, 4200 kN, respectively. 4104kN. The relative displacements in the axial direction of the filled concrete 24 and the steel pipe pile 20 when the maximum compressive load given to the test bodies A to D is applied are 1.46 mm, 1.86 mm, 3.55 mm, respectively. It became 3.22 mm.

図６の表に示すように、試験体Ｃ、Ｄは、中詰めコンクリート２４の打設深さを除いて条件が共通であるが、試験体Ｃよりも打設深さが浅い試験体Ｄの圧縮軸耐力が、試験体Ｃの圧縮軸耐力よりも大きくなっていることを考えると、中詰めコンクリート２４の打設深さは試験体の圧縮軸耐力に影響しないことが解る。   As shown in the table of FIG. 6, the test specimens C and D have the same conditions except for the placement depth of the filling concrete 24, but the test specimen D is shallower than the test specimen C. Considering that the compression shaft strength is larger than the compression shaft strength of the test body C, it is understood that the placement depth of the filling concrete 24 does not affect the compression shaft strength of the test body.

一方、試験体Ｂ、Ｃは、凸部２２の段数を除いて条件が共通であるが、試験体Ｂよりも凸部２２の段数が多い試験体Ｃの圧縮軸耐力が、試験体Ｂの圧縮軸耐力よりも格段に大きくなっていることを考えると、凸部２２の段数が試験体の圧縮軸耐力に与える影響は大きく、凸部２２の段数を多くするほど、試験体の圧縮軸耐力が大きくなることが解る。   On the other hand, the test bodies B and C have the same conditions except for the number of steps of the projecting portion 22, but the compression shaft strength of the test body C having the number of steps of the projecting portion 22 is larger than that of the test body B. Considering that it is much larger than the axial strength, the effect of the number of steps of the convex portion 22 on the compression shaft strength of the test body is large, and as the number of steps of the convex portion 22 is increased, the compression shaft strength of the test body is increased. It turns out that it grows.

ここで、φ５０８ｍｍ、ｔ＝６．４ｍｍの鋼管の設計上の圧縮軸耐力Ｐｄは下記（１）式で示すように、２３７０ｋＮであるのに対し、試験体Ｃ、Ｄの圧縮軸耐力は４０００ｋＮ以上と約１．７倍である。
Ｐｄ＝Ａｔ・Ｆ＝（π／４）・（Ｄ０ ２−Ｄｉ ２）・Ｆ
＝（π／４）・（５０８２−４９５．２２）・２３５＝２３７０（ｋＮ）・・・（１）
なお、Ａｔは鋼管の断面積、Ｆは鋼材の圧縮耐力、Ｄ０は鋼管の外径、Ｄｉは鋼管の内径である。 Here, the compression shaft yield strength Pd in the design of a steel pipe of φ508 mm and t = 6.4 mm is 2370 kN as shown by the following formula (1), whereas the compression shaft yield strength of the test bodies C and D is 4000 kN or more It is about 1.7 times.
Pd = At · F = (π / 4) · (D 0 2 −D i 2 ) · F
= (Π / 4) · (508 2 −495.2 2 ) · 235 = 2370 (kN) (1)
Incidentally, At is the cross-sectional area of the steel pipe, F is compressive yield strength of the steel material, D 0 is the outer diameter of the steel pipe, the D i is the inner diameter of the steel pipe.

以上、本実験により、本実施形態に係る接合構造１０によれば実用上の十分な圧縮軸耐力を確保できることが確認できた。   As described above, according to the present experiment, it was confirmed that the joint structure 10 according to the present embodiment can ensure a sufficient practical compressive shaft strength.

図８は、他の実施形態に係る接合構造１００を示す鉛直断面図である。この図に示すように、接合構造１００では、中詰めコンクリート２４に円環状又はスパイラル状に形成されたフープ筋１０２が埋設されている。このフープ筋１０２は、小径部３０の底部近傍から鋼管杭２０の深さ方向へ、鋼管杭２０の軸心周りに旋回する環状部が並ぶように配筋されている。また、フープ筋１０２の内周側には鋼管杭２０の軸方向に沿って縦筋１０４が配筋されている。   FIG. 8 is a vertical sectional view showing a joint structure 100 according to another embodiment. As shown in this figure, in the joint structure 100, hoop bars 102 formed in an annular shape or a spiral shape are embedded in the filling concrete 24. The hoop bars 102 are arranged in such a manner that an annular portion rotating around the axis of the steel pipe pile 20 is arranged in the depth direction of the steel pipe pile 20 from the vicinity of the bottom of the small diameter portion 30. Further, longitudinal bars 104 are arranged along the axial direction of the steel pipe pile 20 on the inner peripheral side of the hoop bars 102.

ここで、フープ筋１０２の直径は、小径部３０の直径よりも大きく設定されており、フープ筋１０２と縦筋１０４とは、小径部３０の鋼管３２より外径側に配筋されている。即ち、フープ筋１０２と縦筋１０４とは、小径部３０の鋼管３２の底端外周縁部と凸部２２との間に配筋されている。   Here, the diameter of the hoop bar 102 is set larger than the diameter of the small diameter part 30, and the hoop bar 102 and the vertical bar 104 are arranged on the outer diameter side of the steel pipe 32 of the small diameter part 30. That is, the hoop bars 102 and the vertical bars 104 are arranged between the outer peripheral edge of the bottom end of the steel pipe 32 of the small diameter part 30 and the convex part 22.

図９は、上述の実験を行った結果、試験体Ａ〜Ｄの中詰めコンクリート２４が破壊した状況を示している。この図に示すように、試験体Ａ〜Ｄの中詰めコンクリート２４が圧縮軸耐力程度の圧縮荷重を受けて破壊した場合には、小径部３０の鋼管３２の底端外周縁部から凸部２２に向かって亀裂が生じることが、上述の実験を行ったことにより解った。   FIG. 9 shows a situation in which the filling concrete 24 of the test bodies A to D was destroyed as a result of the above-described experiment. As shown in this figure, when the filled concrete 24 of the test bodies A to D is broken by receiving a compressive load about the compressive shaft strength, the convex portion 22 extends from the outer peripheral edge of the bottom end of the steel pipe 32 of the small diameter portion 30. It was found by performing the above-mentioned experiment that a crack was generated toward the surface.

そこで、本実施形態に係る接合構造１００では、小径部３０の鋼管３２の底端外周縁部と凸部２２との間の部位に、フープ筋１０２及び縦筋１０４を配筋して、中詰めコンクリート２４の当該部位を補強している。これにより、中詰めコンクリート２４の圧縮強度を高め、以って、接合構造１００の圧縮軸耐力をより大きくすることができる。   Therefore, in the joint structure 100 according to the present embodiment, the hoop muscles 102 and the vertical stripes 104 are arranged at a portion between the outer peripheral edge portion of the bottom end of the steel pipe 32 of the small diameter portion 30 and the convex portion 22, so The part of the concrete 24 is reinforced. Thereby, the compressive strength of the filling concrete 24 can be increased, and thus the compression shaft strength of the joint structure 100 can be further increased.

なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の各実施形態では、小径部３０を、鋼管３２の内側に中詰めコンクリート３４を充填した鋼管コンクリートとしたが、小径部３０の構成は適宜変更してもよい。例えば、鋼管３２を設けることは必須ではなく、中詰めコンクリート３４のみで小径部３０を構成してもよい。この場合、プレキャストコンクリート製のブロック体にしてもよい。ここで、該ブロック体を製作するためのコンクリートとしては、中詰めコンクリート３４よりも強度が高いコンクリートであることを要する。また、小径部３０をコンクリートで構成することは必須ではなく、鋼材等の圧縮力が高い部材であれば採用できる。さらに、鋼管３２は、ＦＲＰ等の高強度の管材に替えてもよい。   In addition, the above-mentioned embodiment is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. It goes without saying that the present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and that the present invention includes equivalents thereof. For example, in each of the above-described embodiments, the small-diameter portion 30 is a steel pipe concrete in which the inside concrete 34 is filled inside the steel pipe 32, but the configuration of the small-diameter portion 30 may be changed as appropriate. For example, it is not essential to provide the steel pipe 32, and the small-diameter portion 30 may be configured with only the filled concrete 34. In this case, a block body made of precast concrete may be used. Here, the concrete for producing the block body is required to be a concrete having a higher strength than the filling concrete 34. Moreover, it is not essential to comprise the small diameter part 30 with concrete, and if it is a member with high compressive force, such as steel materials, it can employ | adopt. Furthermore, the steel pipe 32 may be replaced with a high-strength pipe material such as FRP.

また、上述の各実施形態では、鋼管杭２０と中詰めコンクリート２４との「ずれ抑制手段」を、フラットバーを湾曲させて鋼管杭２０の内周面に溶接してなる凸部２２とした。しかし、これに替えて、異形鉄筋や定着プレート等を、鋼管杭２０に固定して中詰めコンクリート２４に埋設してもよい。この場合、異形鉄筋や定着プレート等がアンカーとして機能することにより、鋼管杭２０と中詰めコンクリート２４との相対的な軸方向の滑りが抑制される。   Further, in each of the above-described embodiments, the “displacement suppressing means” between the steel pipe pile 20 and the filling concrete 24 is the convex portion 22 formed by bending the flat bar and welding it to the inner peripheral surface of the steel pipe pile 20. However, instead of this, a deformed reinforcing bar, a fixing plate or the like may be fixed to the steel pipe pile 20 and embedded in the filling concrete 24. In this case, when the deformed reinforcing bar or the fixing plate functions as an anchor, relative axial slip between the steel pipe pile 20 and the filling concrete 24 is suppressed.

また、上述の各実施形態では、中詰めコンクリート２４と基礎１との接合部に鉄筋を配筋していないが、鋼管３２を貫通して上下両端が中詰めコンクリート２４と基礎１とに埋設されるように鉄筋を配筋してもよい。この場合、地震時に鋼管杭２０に作用する引抜力に鉄筋が抵抗することになり、基礎１の浮上りを抑制することができる。   Further, in each of the above-described embodiments, no reinforcing bar is arranged at the joint between the filling concrete 24 and the foundation 1, but the upper and lower ends are embedded in the filling concrete 24 and the foundation 1 through the steel pipe 32. Reinforcing bars may be arranged as shown. In this case, the reinforcing bar resists the pulling force acting on the steel pipe pile 20 during the earthquake, and the lift of the foundation 1 can be suppressed.

また、鋼管杭２０と基礎１とを接合する方法における施工手順は、上述したものは一例であり、適宜変更してもよい。例えば、小径部３０の鋼管３２を中詰めコンクリート２４の打設後に鋼管杭２０の上端に設置することは必須ではなく、鋼管３２を予め鋼管杭２０と一体化しておいてもよい。   Moreover, the construction procedure in the method of joining the steel pipe pile 20 and the foundation 1 is an example described above, and may be appropriately changed. For example, it is not essential to install the steel pipe 32 of the small-diameter portion 30 at the upper end of the steel pipe pile 20 after placing the filling concrete 24, and the steel pipe 32 may be integrated with the steel pipe pile 20 in advance.

１ 基礎、１０ 接合構造、２０ 鋼管杭、２２ 凸部（ずれ抑制手段）、２４ 中詰めコンクリート、２６ ストッパー、３０ 小径部、３２ 鋼管、３４ 中詰めコンクリート、１００ 接合構造、１０２ フープ筋（補強鉄筋）、１０４ 縦筋（補強鉄筋） 1 foundation, 10 joint structure, 20 steel pipe pile, 22 convex part (displacement suppression means), 24 filling concrete, 26 stopper, 30 small diameter part, 32 steel pipe, 34 filling concrete, 100 joint structure, 102 hoop reinforcement (reinforcing steel bar) ), 104 Longitudinal bars (reinforcing bars)

Claims (4)

鋼管杭の少なくとも頭部の内側に中詰めコンクリートが打設され、
平面視で前記鋼管杭の内径側に収まるように設けられて前記中詰めコンクリートと基礎とを接合する、前記鋼管杭の内径より小径で、前記中詰めコンクリートよりも強度が高い小径部と、
前記鋼管杭と前記中詰めコンクリートとのずれを抑制するずれ抑制手段と、
を備え、
前記小径部は、その上部が前記基礎に埋め込まれ、その下部が前記中詰めコンクリートに埋め込まれ、外周面に凸部が存しない鋼管を備え、
前記ずれ抑制手段は、前記鋼管の下端よりも深層側のみに深さ方向に間隔を空けて配され、それぞれ円環状に湾曲されて前記鋼管杭の内周面に接合された複数のフラットバーである鋼管杭と基礎との接合構造。 Filled concrete is placed at least inside the head of the steel pipe pile,
Provided as a plan view fit in the inner diameter side of the steel pipe pile joining said in packed concrete and foundation, with smaller diameter than the inner diameter of the steel pipe pile, and the small diameter portion strength is higher than the in packed concrete,
A slip restraining means for restraining a slip between the steel pipe pile and the filling concrete;
Equipped with a,
The small-diameter portion includes a steel pipe in which an upper portion is embedded in the foundation, a lower portion is embedded in the filling concrete, and a convex portion does not exist on an outer peripheral surface,
The deviation restraining means is a plurality of flat bars that are arranged at a distance in the depth direction only on the deeper side than the lower end of the steel pipe, and are each curved in an annular shape and joined to the inner peripheral surface of the steel pipe pile. junction structure of the steel pipe pile and the foundation Ru Oh. ２又は３の前記フラットバーが、前記鋼管の下端よりも深層側のみに配されている請求項１に記載の鋼管杭と基礎との接合構造。 The flat bar of 2 or 3, bonding structure between the steel pipe pile and foundation of claim 1 than the lower end of the steel tube that has been placed only on the deep side. 前記中詰めコンクリート内の前記小径部と前記フラットバーとの間には、補強鉄筋が配筋されている請求項１又は請求項２に記載の鋼管杭と基礎との接合構造。 Junction structure between the steel pipe pile and foundation according to claim 1 or claim 2, the reinforcing rebar is Haisuji between the small diameter portion of the front Symbol in packed the concrete and the flat bar. 少なくとも頭部の内側に中詰めコンクリートを打設する鋼管杭と基礎との接合方法であって、
平面視で前記鋼管杭の内径側に収まるように、前記鋼管杭の内径より小径で前記中詰めコンクリートよりも強度が高い小径部を、外周面に凸部が存しない鋼管をその上部を前記基礎に埋め込みその下部を前記中詰めコンクリートに埋め込み、該鋼管の内側にコンクリートを充填することにより設けて、当該小径部で前記中詰めコンクリートと前記基礎とを接合し、
円環状に湾曲させた複数のフラットバーを、前記鋼管の下端よりも深層側のみに深さ方向に間隔を空けて前記鋼管杭の内周面に接合することにより、前記鋼管杭と前記中詰めコンクリートとのずれを抑制するずれ抑制手段を設ける鋼管杭と基礎との接合方法。 It is a method of joining a steel pipe pile and a foundation in which medium-filled concrete is cast at least inside the head,
In order to fit in the inner diameter side of the steel pipe pile in plan view, a small diameter portion smaller in diameter than the inner diameter of the steel pipe pile and higher in strength than the filling concrete, and a steel pipe having no convex portion on the outer peripheral surface on the top Embedded in the lower part of the concrete, embedded by filling the steel pipe with concrete, and joining the intermediate concrete and the foundation at the small diameter part,
A plurality of flat bars curved in an annular shape are joined to the inner peripheral surface of the steel pipe pile with a space in the depth direction only on the deeper side than the lower end of the steel pipe , whereby the steel pipe pile and the intermediate packing A method for joining a steel pipe pile and a foundation, which is provided with a displacement restraining means for restraining displacement from concrete.
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