JP6421009B2

JP6421009B2 - 場所打ちコンクリート杭の杭頭半剛接合構造

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Publication number: JP6421009B2
Application number: JP2014203593A
Authority: JP
Inventors: 太郎中川; 隆宏丸; 勝已小林; 佐々木　聡; 聡佐々木; 直樹 ▲高▼森; 史浩甲森; 伸也三嶋; 今枝　武晴; 武晴今枝; 清人胡木
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2014-10-02
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2018-11-07
Anticipated expiration: 2034-10-02
Also published as: JP2016070032A

Description

本発明は、場所打ちコンクリート杭の杭頭と構造物のＲＣ造基礎とが杭本体の横断面より面積の小さい接合部を介して接合された杭頭半剛接合構造に関する。

コンクリート杭の杭頭と構造物のＲＣ造基礎とを接合するための杭頭接合構造として、これまで様々な方式の接合構造が提案されている。両者を大きな剛性をもって接合する剛接合構造では、地震時に杭頭に大きな曲げモーメントが作用することになる。一方、両者をピン接合した構造では、杭頭に作用する曲げモーメントは略々ゼロになるものの、杭頭直下の杭部分に作用する曲げモーメントが大きなものとなる。かかる事情から、杭頭接合構造の曲げ剛性を適度に低下させた、いわゆる杭頭半剛接合構造が開発されており、この杭頭半剛接合構造を適用することにより、杭頭と杭頭直下とのいずれの杭部分に作用する曲げモーメントも好適に低下させることができる。

典型的な杭頭半剛接合構造では、杭頭とＲＣ造基礎とを、杭本体の横断面より面積の小さい接合部を介して接合することによって曲げ剛性を低下させている。この面積の小さな接合部は杭頭に一体に形成してもよく、ＲＣ造基礎に一体に形成してもよく、或いはそれらと別体の部材として形成してもよい。

更に、このような杭頭半剛接合構造では、杭頭とＲＣ造基礎とを所要の接合強度をもって接合するために様々な接合部材が用いられている。例えば特開２００６−０４５８５４号公報の杭頭半剛接合構造では、杭頭とＲＣ造基礎との両者に亘って延在する８本の芯鉄筋１３５（図８）で両者を接合している。特開２００７−０３９９０２号公報の杭頭半剛接合構造では、ＲＣ造基礎の一部を成す鉄筋コンクリート柱の、その柱脚部の柱主筋７ａ（図１）を杭頭の中まで延在させており、それによって杭頭とＲＣ造基礎とを接合している。特開２０００−１４４９０４号公報の杭頭半剛接合構造では、ＲＣ造基礎の一部を成す鉄骨コンクリート柱３２の柱鉄骨３２０２（図１）を杭頭の中まで延在させており、それによって杭頭とＲＣ造基礎とを接合している。特開２００６−１７６９６２号公報の杭頭半剛接合構造では、ＲＣ造基礎の一部を成す鉄骨コンクリート柱の柱鉄骨４（図１）を杭頭の中まで延在させており、それによって杭頭とＲＣ造基礎とを接合している。また、特開２００６−２５７７１０号公報の杭頭半剛接合構造では、複数本のアンカーボルト様の接合部材７（図１）を介して杭頭とＲＣ造基礎とを接合している。

特開２００６−０４５８５４号公報特開２００７−０３９９０２号公報特開２０００−１４４９０４号公報特開２００６−１７６９６２号公報特開２００６−２５７７１０号公報

しかるに、従来のこの種の杭頭半剛接合構造では、剛接合構造と比べて接合部の断面積が小さいため、十分なせん断耐力を確保することが困難であった。

本発明はかかる事情に鑑み成されたものであり、本発明の目的は、場所打ちコンクリート杭の杭頭と構造物のＲＣ造基礎とが杭本体の横断面より面積の小さい接合部を介して接合された杭頭半剛接合構造において、杭頭の曲げ剛性を好適に低下させつつ、それと同時に十分なせん断耐力を確保することが容易な杭頭半剛接合構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係る杭頭半剛接合構造は、場所打ちコンクリート杭の杭頭と構造物のＲＣ造基礎とが杭本体より径の小さい小径接合部を介して接合された杭頭半剛接合構造において、前記小径接合部の周縁領域に列設され、前記小径接合部を貫通して前記杭頭の軸心方向に延在し、一端が前記杭頭のコンクリートに飲み込まれ他端が前記ＲＣ造基礎のコンクリートに飲み込まれることで、前記杭頭と前記ＲＣ造基礎とを接合している複数本の定着筋を備え、前記小径接合部の中央領域で前記複数本の定着筋の内側に離されかつ前記複数本の定着筋に囲繞されて配置され、前記小径接合部を貫通して前記杭頭の軸心方向に延在し、一端が前記杭頭のコンクリートに飲み込まれ他端が前記ＲＣ造基礎のコンクリートに飲み込まれることで、前記杭頭と前記ＲＣ造基礎とを接合している中央鋼材を備え、前記中央鋼材の前記一端を包持している前記杭頭のコンクリートを拘束している杭頭コンクリート拘束手段を備え、前記杭頭コンクリート拘束手段は、前記杭頭と同軸上で環状に延在しその半径方向内側に前記中央鋼材の下部が位置していることを特徴とする。
また、本発明に係る杭頭半剛接合構造は、場所打ちコンクリート杭の杭頭と構造物のＲＣ造基礎とが杭本体より径の小さい小径接合部を介して接合された杭頭半剛接合構造において、前記小径接合部の周縁領域に列設され、前記小径接合部を貫通して前記杭頭の軸心方向に延在し、一端が前記杭頭のコンクリートに飲み込まれ他端が前記ＲＣ造基礎のコンクリートに飲み込まれることで、前記杭頭と前記ＲＣ造基礎とを接合している複数本の定着筋を備え、前記小径接合部の周縁領域に列設され、前記複数本の定着筋が並べられた周方向においてそれら定着筋の間に配置され、前記小径接合部を貫通して前記杭頭の軸心方向に延在し、一端が前記杭頭のコンクリートに飲み込まれ他端が前記ＲＣ造基礎のコンクリートに飲み込まれることで、前記杭頭と前記ＲＣ造基礎とを接合している複数本の丸鋼から成る中央鋼材を備え、前記中央鋼材の前記一端を包持している前記杭頭のコンクリートを拘束している杭頭コンクリート拘束手段を備え、前記杭頭コンクリート拘束手段は、前記杭頭と同軸上で環状に延在しその半径方向内側に前記中央鋼材の下部が位置していることを特徴とする。

本発明に係る杭頭半剛接合構造によれば、杭頭の曲げ剛性を好適に低下させつつ、それと同時に十分なせん断耐力を容易に確保することができる。

（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係る杭頭半剛接合構造における定着筋と中央鋼材の配置を示した模式的平面配置図及び模式的側面配置図である。図１の杭頭半剛接合構造における中央鋼材の効果を説明するためのグラフである。（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第２の実施の形態に係る杭頭半剛接合構造における定着筋と中央鋼材の配置を示した模式的平面配置図及び模式的側面配置図である。（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係る杭頭半剛接合構造における定着筋と中央鋼材の配置を示した模式的平面配置図及び模式的側面配置図である。図１の杭頭半剛接合構造に変更を加えた第１の変更形態に係る杭頭半剛接合構造における定着筋と中央鋼材の配置を示した模式的側面配置図である。図１の杭頭半剛接合構造に変更を加えた第２の変更形態に係る杭頭半剛接合構造における定着筋と中央鋼材の配置を示した模式的側面配置図である。

図１の（Ａ）及び（Ｂ）に示したのは、本発明の第１の実施の形態に係る杭頭半剛接合構造１０における定着筋と中央鋼材の配置を示した模式的平面配置図及び模式的側面配置図である。杭頭半剛接合構造１０は、場所打ちコンクリート杭１２の杭頭１４と、この場所打ちコンクリート杭１２で支持される構造物のＲＣ造基礎であるフーチング１６とが、杭本体より径の小さい小径接合部１８を介して接合された構造を有する。場所打ちコンクリート杭１２は主筋２０とフープ筋２２とを備えている。

小径接合部１８は、場所打ちコンクリート杭１２を打設する際にその杭頭１４に一体に形成してもよく、フーチング１６を打設する際にその底面に一体に形成してもよく、或いはまた適宜の材料を用いてそれらと別体の部材として形成してもよい。

杭頭半剛接合構造１０は更に、複数本の定着筋２４と、１本の中央鋼材２６とを備えており、この実施の形態における中央鋼材２６はＨ形鋼から成る。これら定着筋２４及び中央鋼材２６により、杭頭１４とフーチング１６とが接合されている。より詳しくは、複数本の定着筋２４は、小径接合部１８の周縁領域に列設され、この小径接合部１８を貫通して杭頭１４の軸心方向に延在し、一端が杭頭１４のコンクリートに飲み込まれ他端がフーチング１６のコンクリートに飲み込まれることで、杭頭１４とフーチング１６とを接合している。また、中央鋼材２６は、小径接合部１８の中央領域に複数本の定着筋２４に囲繞されて配置され、この小径接合部１８を貫通して杭頭１４の軸心方向に延在し、一端が杭頭１４のコンクリートに飲み込まれ他端がフーチング１６のコンクリートに飲み込まれることで、杭頭１４とフーチング１６とを接合している。

杭頭１４には、複数本の定着筋２４に亘って配筋された集中補強筋２８が設けられている。この集中補強筋２８は、中央鋼材２６の杭頭１４に飲み込まれた端部を包持している杭頭１４のコンクリートを拘束しており、従って、この集中補強筋２８は杭頭コンクリート拘束手段である。

以上の構成において、複数本の定着筋２４に囲繞されて配置されている中央鋼材２６はせん断抵抗機構として働き、そのことによって杭頭半剛接合構造１０のせん断耐力が大いに高められている。この中央鋼材２６の効果を説明するためのグラフを図２に示した。同図のグラフは、図１に示した杭頭半剛接合構造１０（太線）と、図１の杭頭半剛接合構造から中央鋼材２６だけを除去した比較例の杭頭半剛接合構造（細線）とについて、地震時に発生する荷重を模した反復せん断力をそれら杭頭半剛接合構造に作用させたときの変形量（ずれ量）を示したものであり、このグラフから、中央鋼材２６が配置されることでせん断耐力が増大していることが明らかである。

これに加えて更に、複数本の定着筋２４に亘って配筋された集中補強筋２８は、中央鋼材２６の杭頭１４に飲み込まれた端部を包持しているこの杭頭のコンクリートを拘束することによって、せん断抵抗機構として用いられている中央鋼材２６が、当該部分のコンクリートを圧潰させるのを防止する。そのため、コンクリートの圧潰によってせん断破壊がトリガされることがなく、このこともせん断耐力の増大に資するものとなっている。

本発明に係る杭頭半剛接合構造における中央鋼材としては、図１に示したようなＨ形鋼ばかりでなく、その他の種々の鋼材を用いることができる。図３に示した本発明の第２の実施の形態に係る杭頭半剛接合構造３０は、丸形鋼管から成る中央鋼材３２を用いたものである。中央鋼材３２以外の部分については、第２の実施の形態に係る杭頭半剛接合構造３０は図１の杭頭半剛接合構造１０と同一構造であり、対応する部材には同一の参照番号を付してある。ただし、図を見やすくするために図３の（Ｂ）の模式的側面配置図では集中補強筋を図示省略した。また、図４に示した本発明の第３の実施の形態に係る杭頭半剛接合構造３４は、互いに平行に延在する複数本の丸鋼から成る中央鋼材３６を用いたものである。中央鋼材３６以外の部分については、第３の実施の形態に係る杭頭半剛接合構造３４は図１の杭頭半剛接合構造１０と同一構造であり、対応する部材には同一の参照番号を付してある。ただし、図を見やすくするために図４の（Ｂ）の模式的側面配置図では集中補強筋を図示省略した。これら中央鋼材３２及び３６も、図１の中央鋼材２６と同様にせん断抵抗機構として働き、杭頭半剛接合構造３０及び３４のせん断耐力を高めている。

図１、図３、図４に示した杭頭半剛接合構造１０、３０、３４では、杭頭コンクリート拘束手段として、複数本の定着筋２４に亘って配筋された集中補強筋２８が用いられているが、杭頭コンクリート拘束手段としてはこのような集中補強筋にばかりでなく、その他の種々の形態の手段を採用することが可能であり、それゆえ本発明に係る杭頭半剛接合構造は、集中補強筋を備えない構成とすることもできる。図５及び図６に示したのは、図１の杭頭半剛接合構造１０に変更を加えた第１の変更形態に係る杭頭半剛接合構造３８及び第２の変更形態に係る杭頭半剛接合構造４２である。図５の杭頭半剛接合構造３８は複数本の定着筋２４に亘って配筋された高強度せん断補強筋４０から成る杭頭コンクリート拘束手段を用いており、図６の杭頭半剛接合構造４２は場所打ちコンクリート杭１４の複数本の主筋２０に亘って配設された柱主筋補強リング４４から成る杭頭コンクリート拘束手段を用いたものである。杭頭コンクリート拘束手段以外の部分については、図５及び図６の杭頭半剛接合構造３８及び４２は図１の杭頭半剛接合構造１０と同一構造であり、対応する部材には同一の参照番号を付してある。これら高強度せん断補強筋４０及び柱主筋補強リング４４も、図１の集中補強筋２８と同様にコンクリートの拘束効果を発揮し、中央鋼材２６による杭頭のコンクリートの圧潰を防止することで杭頭半剛接合構造３８及び４２のせん断耐力を高めている。

尚、以上に説明した杭頭半剛接合構造１０、３０、３４、３８、及び４２のいずれにおいても、中央鋼材２６、３２、及び３６の杭頭１４への飲み込み長さ、並びにフーチング１６への飲み込み長さは、所要のせん断耐力を確保するために必要とされる最小限の長さとすることが望ましく、そうすることによって、杭頭１４の曲げ剛性を好適に低く抑えることができる。

１０杭頭半剛接合構造
１２場所打ちコンクリート杭
１４杭頭
１６フーチング（ＲＣ造基礎）
１８小径接合部
２４定着筋
２６中央鋼材（Ｈ形鋼）
２８集中補強筋（杭頭コンクリート拘束手段）
３０杭頭半剛接合構造
３２中央鋼材（丸形鋼管）
３４杭頭半剛接合構造
３６中央鋼材（丸鋼）
３８杭頭半剛接合構造
４０高強度せん断補強筋
４２杭頭半剛接合構造
４４杭主筋補強リング

Claims

場所打ちコンクリート杭の杭頭と構造物のＲＣ造基礎とが杭本体より径の小さい小径接合部を介して接合された杭頭半剛接合構造において、
前記小径接合部の周縁領域に列設され、前記小径接合部を貫通して前記杭頭の軸心方向に延在し、一端が前記杭頭のコンクリートに飲み込まれ他端が前記ＲＣ造基礎のコンクリートに飲み込まれることで、前記杭頭と前記ＲＣ造基礎とを接合している複数本の定着筋を備え、
前記小径接合部の中央領域で前記複数本の定着筋の内側に離されかつ前記複数本の定着筋に囲繞されて配置され、前記小径接合部を貫通して前記杭頭の軸心方向に延在し、一端が前記杭頭のコンクリートに飲み込まれ他端が前記ＲＣ造基礎のコンクリートに飲み込まれることで、前記杭頭と前記ＲＣ造基礎とを接合している中央鋼材を備え、
前記中央鋼材の前記一端を包持している前記杭頭のコンクリートを拘束している杭頭コンクリート拘束手段を備え、
前記杭頭コンクリート拘束手段は、前記杭頭と同軸上で環状に延在しその半径方向内側に前記中央鋼材の下部が位置している、
ことを特徴とする杭頭半剛接合構造。
前記中央鋼材はＨ形鋼から成ることを特徴とする請求項１記載の杭頭半剛接合構造。
前記中央鋼材は鋼管から成ることを特徴とする請求項１記載の杭頭半剛接合構造。
場所打ちコンクリート杭の杭頭と構造物のＲＣ造基礎とが杭本体より径の小さい小径接合部を介して接合された杭頭半剛接合構造において、
前記小径接合部の周縁領域に列設され、前記小径接合部を貫通して前記杭頭の軸心方向に延在し、一端が前記杭頭のコンクリートに飲み込まれ他端が前記ＲＣ造基礎のコンクリートに飲み込まれることで、前記杭頭と前記ＲＣ造基礎とを接合している複数本の定着筋を備え、
前記小径接合部の周縁領域に列設され、前記複数本の定着筋が並べられた周方向においてそれら定着筋の間に配置され、前記小径接合部を貫通して前記杭頭の軸心方向に延在し、一端が前記杭頭のコンクリートに飲み込まれ他端が前記ＲＣ造基礎のコンクリートに飲み込まれることで、前記杭頭と前記ＲＣ造基礎とを接合している複数本の丸鋼から成る中央鋼材を備え、
前記中央鋼材の前記一端を包持している前記杭頭のコンクリートを拘束している杭頭コンクリート拘束手段を備え、
前記杭頭コンクリート拘束手段は、前記杭頭と同軸上で環状に延在しその半径方向内側に前記中央鋼材の下部が位置している、
ことを特徴とする杭頭半剛接合構造。
前記杭頭コンクリート拘束手段は前記複数本の定着筋に亘って配筋された集中補強筋から成ることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の杭頭半剛接合構造。
前記杭頭コンクリート拘束手段は前記複数本の定着筋に亘って配筋された高強度せん断補強筋から成ることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の杭頭半剛接合構造。
前記杭頭コンクリート拘束手段は前記場所打ちコンクリート杭の複数本の主筋に亘って配設された柱主筋補強リングから成ることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の杭頭半剛接合構造。