JP7048273B2 - 杭頭接合部の設計方法、製造方法、及び、杭頭用定着筋の取付位置確認用装置 - Google Patents
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Description
特許文献1が開示する杭頭接合部では、基礎コンクリート部が上板部を上方へ押し上げ力にて押すことにより、補強筋に螺子部が螺子加工によって形成されていても、杭頭部と基礎コンクリート部の接合を効果的に補強することができる。
しかしながら、杭基礎の施工現場では、杭頭接合部の上方に配置される上部構造の鉄筋や、杭頭接合部に対し水平方向に配置される基礎梁の鉄筋との兼ね合いより、杭頭接合部内において過密配筋が生じ、定着筋を等間隔で取り付けることが困難になる場合がある。また、設計段階では、等間隔で配置できた場合でも、杭施工後の杭心精度にはばらつきがあり、杭心がややずれた場合、定着筋を等間隔で配置できない場合も考えられる。
また、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、杭頭部の周方向にて定着筋の間隔が不均一であっても、杭頭部の発生曲げモーメントを定着筋の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部の許容曲げモーメント以下にすることができる杭頭接合部の施工方法を提供することにある。
また、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、杭頭部の周方向にて定着筋の間隔が不均一であっても、杭頭部の発生曲げモーメントが定着筋の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部の許容曲げモーメント以下になるよう定着筋を容易に取り付けることができる杭頭用定着筋の取付位置確認用装置を提供することにある。
杭頭部と、前記杭頭部の周りに等間隔で配置されるべき複数の定着筋と、前記杭頭部及び前記複数の定着筋を囲むコンクリートによって構成された基礎コンクリート部とを備える杭頭接合部の設計方法において、
前記杭頭接合部の許容曲げモーメントに対応する許容曲げモーメントデータを用意する許容曲げモーメントデータ用意工程と、
前記杭頭部に発生する発生曲げモーメントを算定する発生曲げモーメント算定工程と、
前記発生曲げモーメントが前記許容曲げモーメントデータ以下になるように、前記杭頭接合部の仕様を決定する仕様決定工程と、
を備え、
前記許容曲げモーメントデータ用意工程において、前記複数の定着筋以外の他の配筋を回避するために前記杭頭部の周方向での前記複数の定着筋の取付間隔が施工現場で不均一になる場合を考慮した許容曲げモーメントデータを用意し、
前記仕様決定工程において、前記複数の定着筋以外の他の配筋を回避するために許容される前記複数の定着筋の取付条件として、前記杭頭部の周方向にて前記複数の定着筋が等間隔に取り付けられたときの取付位置を基準位置としたとき、前記杭頭部に対する前記複数の定着筋の取付位置の前記基準位置からの許容偏位量を決定する。
そして、仕様決定工程において、定着筋の取付条件として、等間隔な取付位置である基準位置からの許容偏位量が決定されており、定着筋の配置の際、仕様決定工程で決定された定着筋の取付条件を守れば、杭頭部に発生する曲げモーメントを定着筋の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部の許容曲げモーメント以下に確実にすることができる。
前記仕様決定工程において、前記複数の定着筋以外の他の配筋を回避するために許容される前記複数の定着筋の取付条件として、前記定着筋の各々の偏位方向も考慮して、前記許容偏位量を決定する。
複数の定着筋の取付位置について共通の許容偏位量を決定する際、基準位置からの偏位方向の組み合わせによって、許容曲げモーメントが変化してしまう。
この点、上記構成(2)によれば、偏位方向も考慮して許容偏位量を決定することで、許容偏位量を的確に決定することができる。
前記仕様決定工程において、前記複数の定着筋の取付条件として、前記複数の定着筋の最小取付間隔を決定する。
(4)幾つかの実施形態では、上記構成(1)乃至(3)の何れか1つにおいて、
前記仕様決定工程において、前記複数の定着筋の取付間隔が施工現場で不均一になる場合を考慮した許容曲げモーメントデータが、前記複数の定着筋の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントに比べ所定の比率以上になるように、前記杭頭接合部の仕様を決定する。
前記許容曲げモーメントデータ用意工程は、前記複数の定着筋の取付間隔と前記杭頭接合部の許容曲げモーメントとを対応付けて格納したデータベースにアクセスするデータベースアクセス工程を含み、
前記許容曲げモーメントデータ用意工程において、前記データベースの中から前記許容曲げモーメントデータを選択する。
所定の軸力下における、前記複数の定着筋の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントに対する前記複数の定着筋の取付間隔が施工現場で不均一になる場合を考慮した許容曲げモーメントの比率を用意する比率用意工程を更に備え、
前記許容曲げモーメントデータ用意工程において、前記複数の定着筋の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントに前記比率を乗じることにより前記許容曲げモーメントデータを用意する。
前記許容曲げモーメントデータ用意工程において、前記許容曲げモーメントデータとして、前記杭頭部の側面抵抗を考慮した許容曲げモーメントデータを用意する。
通常、許容曲げモーメントデータを算定する際、杭頭部の側面抵抗を考慮に入れない。特に、主筋定着方式(定着筋で主に定着させる方式)を用いる場合、杭頭部の側面抵抗を考慮に入れない。しかしながら、杭頭部に曲げモーメントが作用したときに、杭頭部の側面抵抗は現に発生し、杭頭部の曲げモーメントに対して抵抗として機能する。このため、許容曲げモーメントの一部として杭頭部の側面抵抗を考慮することは妥当である。
そこで、上記構成(7)によれば、定着筋の取付間隔が不均一な場合に、杭頭部の側面抵抗を考慮した許容曲げモーメントデータを用意することで、妥当な大きさの許容曲げモーメントデータを用意することができる。
前記仕様決定工程において、前記許容曲げモーメントデータが、前記複数の定着筋の取付間隔が等間隔であって前記杭頭部の側面抵抗を考慮しない場合の許容曲げモーメント以上になるように、前記杭頭接合部の仕様を決定する。
上記構成(8)によれば、許容曲げモーメントデータが複数の定着筋の取付間隔が等間隔であって杭頭部の側面抵抗を考慮しない場合の許容曲げモーメント以上になるように杭頭接合部の仕様が決定されるので、複数の定着筋の取付間隔が不均一であっても、所望の大きさの許容曲げモーメントを実現することができる。
なお杭頭部の側面抵抗は、例えば、基礎コンクリート部に対する杭頭部の埋込み長に依存し、埋込み長を長くすることで、大きくすることができる。
杭頭部と、前記杭頭部の周りに等間隔で配置されるべき複数の定着筋と、前記杭頭部及び前記複数の定着筋を囲むコンクリートによって構成された基礎コンクリート部とを備える杭頭接合部の施工方法において、
前記複数の定着筋以外の他の配筋を回避するために前記杭頭部の周方向にて不均一な間隔で前記杭頭部に対し前記複数の定着筋を取り付ける定着筋取付工程を備え、
前記定着筋取付工程において、
前記杭頭部の周方向にて前記複数の定着筋が等間隔に取り付けられたときの前記複数の定着筋の取付位置を基準位置としたとき、前記杭頭部に対する前記複数の定着筋の各々の取付位置の前記基準位置からの偏位量が、前記複数の定着筋以外の他の配筋を回避するために予め指定された許容偏位量以下になるように前記複数の定着筋を取り付ける。
上記構成(9)の杭頭接合部の施工方法に用いられる定着筋の取付位置確認用装置であって、
前記杭頭部上に前記杭頭部と同心上に配置可能な本体と、
前記本体に設けられ、前記許容偏位量を示す目印と、
を備える。
より、定着筋の取付位置の基準位置からの偏位量が許容偏位量以下になるように、定着筋の取付作業を円滑に進めることができる。
また、本発明の少なくとも一実施形態によれば杭頭部の周方向にて定着筋の間隔が不均一であっても、杭頭部の発生曲げモーメントを定着筋の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部の許容曲げモーメント以下にすることができる杭頭接合部の施工方法が提供される。
また、本発明の少なくとも一実施形態によれば、杭頭部の周方向にて定着筋の間隔が不均一であっても、杭頭部の発生曲げモーメントが定着筋の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部の許容曲げモーメント以下になるよう定着筋を容易に取り付けることができる杭頭用定着筋の取付位置確認用装置が提供される。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
図1は、構造体1の概略的な構成を示す図である。構造体1は、複数の杭2と、複数の杭2の杭頭部の各々に接合されたパイルキャップ4aと、パイルキャップ4a同士を連結する梁5と、パイルキャップ4aを介して杭2によって支持された上部構造6と有する。杭2、パイルキャップ4a及び梁5は、上部構造6を支持するための杭基礎8を構成している。
なお、杭基礎8は、パイルキャップ4aに代えて、フーチングを有していてもよい。以下では、パイルキャップ4aやフーチングを基礎コンクリート部4とも称する。
杭2は、場所打ち杭であっても既製杭であってもよい。また、本実施形態では、定着筋16が接合部材14を介して杭頭部12に固定されるが、接合部材14を省略して、定着筋16を溶接等により杭頭部12に直接固定してもよい。
なお、接合部材14又は定着筋16の固定方法は溶接に限定されることはなく、杭2として、他の種類のものを用いることも可能である。
複数の定着筋16は、金属製であり、杭頭部12に対し接合部材14を介してそれぞれ取り付けられている。
基礎コンクリート部4は、コンクリートによって構成され、杭頭部12、複数の接合部材14、及び、複数の定着筋16を囲んでいる。基礎コンクリート部4のコンクリートは、例えば、24N/mm2の設計基準強度Fcを有している。
なお図示しないけれども、基礎コンクリート部4内には、定着筋16以外の鉄筋として、割裂防止筋や、水平方向に延びる梁5の主筋、上下方向に延びる上部構造6の柱の主筋等が配置されていてもよい。
例えば、定着筋16として、図6に示したような異形鉄筋を用いることができるが、定着筋16の形状は、図6に示したものに限定されることはない。
従って、上側突起部24は、定着筋16の通過を許容するような形状を有している。一方で、上側突起部24は、下側突起部23と上側突起部24との間を延びる定着筋16の軸部20の部分に付着した基礎コンクリート部4の部分と、杭頭部12の軸線方向にて係合するように構成されている。
例えば、図5に示したように、上側突起部24は、定着筋16の通過を許容する切り欠き28が形成されたフォーク部29を有し、フォーク部29は、軸部20に付着したコンクリート部4の一部と杭頭部12の軸線方向にて係合するように構成されている。
連結部30は、杭頭部12の軸線方向及び周方向に延びる板形状を有し、下側突起部23と上側突起部24を相互に連結している。連結部30は、杭頭部12側に、杭頭部12の外周面に沿って配置可能な湾曲面35を有する。
補強ビーム部32は、杭頭部12の軸線方向に延び、角柱形状を有している。補強ビーム部32は、杭頭部12の周方向にて連結部30の両側に一体に形成されている。補強ビーム部32は、下側突起部23と上側突起部24との間を延びている。
補強リブ部34は、補強ビーム部32と下側突起部23との間に形成される隅に一体に形成されている。
なお、接合部材14の形状は上述したものに限定されることはなく、例えば、特開2015-34458号公報に記載された接合部材を用いることができる。
図9は、本発明の一実施形態に係る杭頭接合部の設計方法の手順を概略的に示すフローチャートである。図10は、許容曲げモーメントを算定するための抵抗機構モデルを説明するための図である。
図9に示したように、杭頭接合部の設計方法は、許容曲げモーメントデータ用意工程S1と、発生曲げモーメント算定工程S2と、仕様決定工程S3とを備えている。
なお、接合部材14を用いない場合には、接合部材14の仕様を考慮する必要はない。
機構IIは、図10(b)に示したように、基礎コンクリート部4から杭頭部12の外周面に作用する圧縮力Cに対する抵抗である。機構IIによる許容曲げモーメントsMaの成分を、以下では第2許容曲げモーメント成分sMa2とも称する。
機構IIIは、図10(c)に示したように、基礎コンクリート部4から接合部材14の凹凸に作用する圧縮力Cに対する抵抗である。機構IIIによる許容曲げモーメントsMaの成分を、以下では第3許容曲げモーメント成分sMa3とも称する。
なお以下の説明では、ひび割れ44が生じていない状態を「状態A」とも称し、ひび割れ44が生じている状態を「状態B」とも称する。本実施形態では、状態Bであると仮定する。
一方、ひび割れ44の有無にかかわらずに、機構Iとして、定着筋16の引張降伏強さを考慮する必要があるが、ひび割れ44が存在する場合には、定着筋16の引張降伏強さとして、定着筋16の軸部20の引張降伏強さを考慮することができる。軸部20の断面積は螺子部21の断面積よりも大きく、軸部20の引張降伏強さは螺子部21の引張降伏強さよりも大きい。このため、定着筋16の軸部20の引張降伏強さを考慮することができることは、許容曲げモーメントsMaの算定にあたり有利に働く。
なお、引張降伏強さTbyを考慮して許容曲げモーメントsMaを算定するとは、具体的には、引張降伏強さTbyを変数として直接又は間接的に含む関数を用いて許容曲げモーメントsMaを算定することを意味する。
〔機構I〕
機構Iに基づく抵抗は、杭頭部12に生じる圧縮力Cと定着筋16の引張力Tによる抵抗である。ここで、図12に示したように、杭頭接合部10は、杭断面積Acよりも大きな基礎コンクリート部4(パイルキャップ4a)のコンクリートを圧縮する。このため、局部支圧効果により、杭頭接合部10が接するコンクリートの圧縮耐力fcが上昇する。パイルキャップ断面積(支承面積)A0と杭断面積(支圧面積)Acの比は5倍以上であり、純圧縮状態で2倍以上の支圧効果が見込める。なお、支圧効果により、コンクリートの圧縮耐力fcは、(A0/Ac)0.5倍となる。
機構Iに基づく抵抗、即ち第1許容曲げモーメント成分sMa1の算出に際し、支圧効果による耐力上昇を、本実施形態では、仮想RC断面径Dを拡大することによって取り入れる。
本実施形態のように、杭頭接合部10の許容曲げモーメントsMaの算定の際、定着筋16が引張力Tに抵抗し、仮想のRC断面を有する円柱体が基礎コンクリート部4内に発生する圧縮力Cを負担すると考えることは一般的である。
Dp+Le≦D≦Dp+2Le
で示される関係が成立するよう、直径Dが選択される。
より好ましくは、仮想RC断面の直径Dと杭径Dpとの間において、次式:
Dp+1.5Le≦D≦Dp+2Le
で示される関係が成立するよう、直径Dが選択される。
なお例えば、有効付着長さLeは、140mm以上200mm以下である。
D :仮想RC断面の直径(mm)
Db :定着筋の配置直径(mm)
dc:圧縮縁から圧縮側定着筋の重心までの距離(mm)
dt:引張縁から引張側定着筋の重心までの距離(mm)
R :仮想RC断面の半径(mm)
Rb :定着筋の配置半径(mm)
X0:仮想RC断面の図心から中立軸までの距離(mm)
θ:円形断面において中立軸位置を定める角度(rad)
θj:定着筋位置の配置角度(rad)
機構IIによる第2許容曲げモーメント成分sMa2は、杭頭部12の側面抵抗(杭側面抵抗)であって、基礎コンクリート部4の支圧抵抗によるものであり、以下の[数1]に示す式により算出可能である。機構IIの支圧強度σcとしては、RC構造の許容圧縮応力度である2/3・Fcを用いることができる。
ただし、支圧強度σcに対し、杭2が埋め込まれているパイルキャップ4aの拘束効果による圧縮強度の上昇を加味してもよい。
また、許容曲げモーメントデータ用意工程S1においては、第2許容曲げモーメント成分sMa2を考慮してもしなくてもよい。
なお、図15は、式中の記号の詳細を示している。
機構IIIによる第3許容曲げモーメント成分sMa3は、定着筋16の許容引張耐力を接合部材14の凹凸による圧縮強度Ccに置き換えて機構Iによる第1許容曲げモーメント成分sMa1を求める際と同じ算定方法を用いて算出することができる(RCでは、短期許容時にコンクリートの局部的な塑性化を許容している)。接合部材14の凹凸の圧縮反力の強度は、コンクリートの支圧破壊によって決まると考えられる(この場合、接合部材14からの斜めひび割れ44は発生しない。定着筋16の降伏ひずみは、コンクリート圧縮降伏ひずみよりも大きい)。
ただし、第3許容曲げモーメント成分sMa3は、杭頭接合部10に斜めひび割れ44が発生していると仮定される場合、許容曲げモーメントデータ用意工程S1において無視される。
また、機構IIIによる抵抗を見込む場合、接合部材14は圧縮力Ccに対して降伏しないよう設計される。
なお、接合部材14を省略して、定着筋16を溶接等により杭頭部12に直接固定している場合には、機構IIIを考慮する必要はない。
本実施形態では、図17及び図18に示したように、仕様決定工程S3において、複数の定着筋16の取付条件として、杭頭部12の周方向にて複数の定着筋16が等間隔に取り付けられたときの取付位置を基準位置P0としたとき、複数の定着筋16の取付位置の基準位置P0からの許容偏位量ΔPjを決定する。ここで、定着筋16の偏位量は、各定着筋16の基準位置P0と実際の取付位置とを結ぶ直線距離で表され、許容偏位量ΔPjは、発生曲げモーメントM0が許容曲げモーメントデータ以下になる定着筋16の偏位量の最大値であり、全ての定着筋16に共通の大きさである。各定着筋16は、許容偏位量ΔPjの範囲内であれば、基準位置P0から杭頭部12の周方向にていずれの方向に偏位していてもよい。なお、本実施形態では、許容偏位量ΔPjとして、各定着筋16の基準位置P0と許容される最遠の取付位置とを結ぶ直線距離を用いているが、杭頭部12の軸線を中心とした各定着筋16の基準位置P0と許容される最遠の取付位置とを結ぶ円弧の角度(中心角)Δθを用いてもよい。
なお、定着筋16の取付位置とは、杭頭部12の外周面において定着筋16が取り付けられた位置であるが、定着筋16が接合部材14のような部材を介して杭頭部12の周囲に配置・固定されている場合には、杭頭部12の中心と定着筋16の中心とを結ぶ線が杭頭部12の外周面と交差する位置であるものとする。このように定義しておくことにより、定着筋16の偏位量を直線距離で表す場合に、接合部材14のような部材を用いることで定着筋16を杭頭部12に対し直接取り付けない場合でも、定着筋16の杭頭部12に対する取付位置が変化せず、定着筋16の偏位量の表示が変わることを防止することができる。
なお、図18から明らかなように、杭径Dp及び定着筋16の取付総数に応じて、許容変位量ΔPjは変化する。
複数の定着筋16の取付位置について共通の許容偏位量ΔPjを決定する際、各定着筋16の基準位置P0からの偏位方向の組み合わせによって、許容曲げモーメントsMaが変化してしまう。
この点、上記構成によれば、各定着筋16の偏位方向も考慮して許容偏位量ΔPjを決定することで、発生曲げモーメントM0が許容曲げモーメントデータ以下になるよう、許容偏位量ΔPjを的確に決定することができる。
なお、各定着筋16の偏位方向を考慮する場合には、各定着筋16の偏位方向の組み合わせ毎に許容曲げモーメントsMaを算出し、一番小さい許容曲げモーメントsMaを採用すればよい。
なお、軸力0kNにおける、複数の定着筋16の取付間隔が等間隔である場合の杭頭接合部の許容曲げモーメントsMaに対する、複数の定着筋16の取付間隔が不均一である場合の杭頭接合部10の許容曲げモーメントsMaの比率を軸力0kNM低減率とも称する。また、軸力0kNM低減率の算出に用いられる許容曲げモーメントsMaは、不均一配置及び等間隔配置の場合のいずれも機構IIによる第2許容曲げモーメント成分sMa2(杭頭部12の側面抵抗)及び機構IIIによる第3許容曲げモーメント成分sMa3を考慮に入れていないものである。
なお、比率は特に限定されることはなく、例えば70%以上95%以下、好ましくは80%以上90%以下に設定される。当該比率が高いほど、定着筋16の取付間隔を考慮した場合の許容曲げモーメントは大きくなる。この一方で、施工時に守らなくてはならない定着筋16の取付条件が厳しくなる。
例えば、定着筋16の取付間隔を考慮に入れた許容曲げモーメントを、定着筋16の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントの80%以上とする場合において、最小取付間隔Pjminは132mmに設定される。
なお、最小取付間隔Pjminについても、許容偏位量ΔPjの場合と同様、杭径が明らかであれば、角度によって表すこともできる。
つまり、許容曲げモーメントデータは、杭頭接合部10を設計する際にその都度算定してもよいし、予め用意されたデータベースの中から取得してもよい。
なおデータベースは、例えばサーバに格納され、インターネットを通じてアクセス可能である。
幾つかの実施形態では、図20に示したように、杭頭接合部の設計方法は、比率用意工程S4を更に備えている。
比率用意工程S4では、所定の軸力N下での、複数の定着筋16の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントsMaに対する複数の定着筋16の取付間隔が不均一である場合の許容曲げモーメントsMaの比率を用意する。軸力Nは杭頭部12に対し軸線方向に作用するものであり、所定の軸力Nは例えば0kNである。
例えば、比率は、複数の定着筋16の取付間隔と対応付けてサーバに格納され、インターネットを通じてアクセス可能である。
以下、本発明の一実施形態に係る杭頭接合部の施工方法について説明する。
図22は、本発明の一実施形態に係る杭頭接合部の施工方法の概略的な手順を説明するためのフローチャートである。
杭頭接合部の施工方法は、図2に例示したように、杭頭部12と、杭頭部12の周りに配置される複数の定着筋16と、杭頭部12及び複数の定着筋16を囲むコンクリートによって構成された基礎コンクリート部4とを備える杭頭接合部10の施工方法である。
定着筋取付工程S5では、図17及び図18に示したように、複数の定着筋16の各々について、その取付位置の基準位置P0からの偏位量が予め指定された許容偏位量ΔPj以下になるように、複数の定着筋16を杭頭部12に対し取り付ける。なお、杭頭部12に対し定着筋16を取り付けるという表現は、杭頭部12に対し定着筋16を直接取り付けることのみならず、接合部材14のような部材を介して杭頭部12の周りに定着筋16を配置して固定することも含む。
コンクリート打設工程S6では、杭頭部12及び定着筋16を囲むようにコンクリートが打設される。
以下、本発明の一実施形態に係る杭頭接合部の設計図について説明する。
杭頭接合部の設計図は、杭頭部12と、杭頭部12の周りに配置される複数の定着筋16と、杭頭部12及び複数の定着筋16を囲むコンクリートによって構成された基礎コンクリート部4とを備える杭頭接合部10の設計図であって、複数の定着筋16の取付作業を実施する作業者が参照するものである。
本実施形態に係る杭頭接合部の設計図は、図4に例示するように、複数の定着筋16の許容偏位量ΔPjを情報として含んでいる。
なお、本明細書における設計図は、定着筋16の取付作業を行う作業者が参照するものであればよく、杭伏図の他に、仕様特記書等のようなものも含む。また、設計図の媒体は、書面に限定されず、液晶モニタ等の表示装置に表示されるものであってもよい。
上記構成によれば、杭頭接合部の設計図が複数の定着筋16の最小取付間隔Pjminを更に含んでいるので、定着筋16の取付作業を行う作業者は、取付作業を更に円滑に進めることができる。
以下、本発明の一実施形態に係る杭頭用定着筋の仕様書について説明する。
図23は、本発明の一実施形態に係る杭頭用定着筋の仕様書を概略的に示している。杭頭用定着筋の仕様書は、図23に示したように、杭頭部12の周りに配置される複数の定着筋16の仕様が記載されており、複数の定着筋16の基準位置P0からの許容偏位量ΔPjが杭径と対応付けて記載されている。
好ましくは、杭頭用定着筋の仕様書は、定着筋16の許容偏位量ΔPjと対応付けて、定着筋16の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントに対する、定着筋16の取付間隔が不均一である場合の許容曲げモーメントの比率(軸力0kNM低減率)が記載されている。杭頭接合部10の設計者や施工者は、当該比率を参照することで、杭頭接合部10の設計や施工をより一層円滑に進めることができる。
なお、杭頭用定着筋の仕様書についても、媒体は書面に限定されず、液晶モニタ等の表示装置に表示されるものであってもよい。
図24及び図25は、本発明の他の一実施形態に係る杭頭接合部の設計方法を説明するための表であり、杭頭接合部10の仕様として、定着筋16の取付間隔以外に、杭頭部12の側面抵抗に関するパラメータを示している。なお、図24及び図25中のΔMは、等間隔配置での第1許容曲げモーメント成分sMa1と不均一配置での第1許容曲げモーメント成分sMa1との差である。
通常、杭頭部の周方向にて複数の定着筋の取付間隔が等間隔である場合、許容曲げモーメントを算定する際、杭頭部の側面抵抗を考慮に入れない。特に、定着筋を用いる場合、杭頭部の側面抵抗を考慮に入れない。しかしながら、杭頭部に曲げモーメントが作用したときに、杭頭部の側面抵抗は現に発生し、杭頭部の曲げモーメントに対して抵抗として機能する。このため、許容曲げモーメントsMaの一部として杭頭部12の側面抵抗を考慮することは妥当である。
そこで、上記構成では、杭頭部12の周方向にて定着筋16の取付間隔が不均一な場合に、杭頭部12の側面抵抗を考慮した許容曲げモーメントデータを用意することで、妥当な大きさの許容曲げモーメントデータを用意することができる。杭頭部12の側面抵抗を考慮した許容曲げモーメントデータは、第1許容曲げモーメント成分sMa1と第2許容曲げモーメント成分sMa2との和であり、若しくは、第3許容曲げモーメント成分sMa3を更に考慮に入れる場合には第1許容曲げモーメント成分sMa1と第2許容曲げモーメント成分sMa2と第3許容曲げモーメント成分sMa3との和であってもよい。なお、前述したように、許容曲げモーメントデータは、許容曲げモーメントに対応していればよく、許容曲げモーメントに所定の余力を見込んだものであってもよい。
上記構成によれば、許容曲げモーメントデータが、複数の定着筋の取付間隔が等間隔であって杭頭部の側面抵抗を考慮しない場合の許容曲げモーメント以上になるように杭頭接合部10の仕様が決定されるので、複数の定着筋16の取付間隔が不均一であっても、所望の大きさの許容曲げモーメントsMaを実現することができる。
なお、複数の定着筋の取付間隔が等間隔であって杭頭部の側面抵抗を考慮しない場合の許容曲げモーメントとは、複数の定着筋の取付間隔が等間隔である場合の第1許容曲げモーメント成分sMa1、若しくは第3許容曲げモーメント成分sMa3を更に考慮に入れる場合には複数の定着筋の取付間隔が等間隔であるときの第1許容曲げモーメント成分sMa1と第3許容曲げモーメント成分sMa3との和である。
その反面、埋込み長hpを長くした場合、杭頭部12周辺の掘削量が増大したり基礎コンクリート部4が大きくなってしまうので、埋込み長hpは短い方がよい。このため、杭2の外径である杭径Dpに対する埋込み長hpの比hp/Dpは、例えば、0.5以下であるのが望ましい。
図26は、本発明の一実施形態に係る杭頭用定着筋の取付位置確認用装置(以下、単に位置確認用装置とも称する)50を概略的に示す平面図である。
位置確認用装置50は、上述した杭頭接合部の施工方法に用いられるものであり、杭頭部12上に杭頭部12と同心上に配置可能な本体52と、本体52に設けられ、許容偏位量ΔPjを示す目印54と、を備えている。
例えば、本体52はプラスチック製の円板からなり、目印54として、放射状に複数の線が本体52に塗料により描かれている。
例えば、上述した実施形態では、基礎コンクリート部4にひび割れ44が発生している状態Bを前提として許容曲げモーメントsMaを算定したが、ひび割れ44が発生していない状態Aを前提として許容曲げモーメントを算定してもよい。つまり、定着筋16の取付間隔が不均一であることが考慮されてさえいれば、許容曲げモーメントsMaの算定方法は特に限定されることはない。
なお、従来の設計図等にも、定着筋の取付位置の許容誤差が記載されていることがあったが、当該記載はあくまでも取付作業によって生じる基準位置からの施工時の誤差の許容範囲を示すものであり、従来の設計図等の基準位置によって定まる定着筋の取付間隔は等間隔であった。上述した本実施形態の杭頭接合部の設計方法は、基準位置P0からの定着筋16の施工時の誤差を制限するものではなく、定着筋16を配置すべき基準位置P0からの偏位量の最大値として許容偏位量ΔPjを規定している。つまり、許容偏位量ΔPjは、定着筋16以外の他の配筋を回避するために許容される定着筋16の基準位置P0からの最大偏位量を規定している。
このため許容偏位量ΔPjは、施工時の配置誤差より大きいことが望ましく、例えば、4mm以上であり、より望ましくは10mm以上であり、更により望ましくは20mm以上である。
2 杭
4 基礎コンクリート部
4a パイルキャップ
5 梁
6 上部構造
8 杭基礎
10 杭頭接合部
12 杭頭部
14 接合部材(ジョイントカプラ)
16 定着筋
17 コンクリート部
18 端板
19 外殻鋼管
20 軸部
21 螺子部
22 定着体
23 下側突起部
24 上側突起部
26 螺子孔
28 切り欠き
29 フォーク部
30 連結部
32 補強ビーム部
34 補強リブ部
35 湾曲面
36 開先面
38 溶接ビード
40 上側部分
42 下側部分
44 ひび割れ
50 杭頭用定着筋の取付位置確認用装置(位置確認用装置)
52 本体
54 目印
S1 許容曲げモーメントデータ用意工程
S2 発生曲げモーメント算定工程
S3 仕様決定工程
S4 比率用意工程
S5 定着筋取付工程
S6 コンクリート打設工程
S10 データベースアクセス工程
Claims (10)
- 杭頭部と、前記杭頭部の周りに等間隔で配置されるべき複数の定着筋と、前記杭頭部及び前記複数の定着筋を囲むコンクリートによって構成された基礎コンクリート部とを備える杭頭接合部の設計方法において、
前記杭頭接合部の許容曲げモーメントに対応する許容曲げモーメントデータを用意する許容曲げモーメントデータ用意工程と、
前記杭頭部に発生する発生曲げモーメントを算定する発生曲げモーメント算定工程と、
前記発生曲げモーメントが前記許容曲げモーメントデータ以下になるように、前記杭頭接合部の仕様を決定する仕様決定工程と、
を備え、
前記許容曲げモーメントデータ用意工程において、前記複数の定着筋以外の他の配筋を回避するために前記杭頭部の周方向での前記複数の定着筋の取付間隔が施工現場で不均一になる場合を考慮した許容曲げモーメントデータを用意し、
前記仕様決定工程において、前記複数の定着筋以外の他の配筋を回避するために許容される前記複数の定着筋の取付条件として、前記杭頭部の周方向にて前記複数の定着筋が等間隔に取り付けられたときの取付位置を基準位置としたとき、前記杭頭部に対する前記複数の定着筋の取付位置の前記基準位置からの許容偏位量を決定する
ことを特徴とする杭頭接合部の設計方法。 - 前記仕様決定工程において、前記複数の定着筋以外の他の配筋を回避するために許容される前記複数の定着筋の取付条件として、前記定着筋の各々の偏位方向も考慮して、前記許容偏位量を決定する
ことを特徴とする請求項1に記載の杭頭接合部の設計方法。 - 前記仕様決定工程において、前記複数の定着筋の取付条件として、前記複数の定着筋の最小取付間隔を決定する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の杭頭接合部の設計方法。 - 前記仕様決定工程において、前記複数の定着筋の取付間隔が施工現場にて不均一になる場合を考慮した許容曲げモーメントデータが、前記複数の定着筋の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントに比べ所定の比率以上になるように、前記杭頭接合部の仕様を決定する
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の杭頭接合部の設計方法。 - 前記許容曲げモーメントデータ用意工程は、前記複数の定着筋の取付間隔と前記杭頭接合部の許容曲げモーメントとを対応付けて格納したデータベースにアクセスするデータベースアクセス工程を含み、
前記許容曲げモーメントデータ用意工程において、前記データベースの中から前記許容曲げモーメントデータを選択する
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の杭頭接合部の設計方法。 - 所定の軸力下における、前記複数の定着筋の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントに対する前記複数の定着筋の取付間隔が施工現場で不均一になる場合を考慮した許容曲げモーメントの比率を用意する比率用意工程を更に備え、
前記許容曲げモーメントデータ用意工程において、前記複数の定着筋の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントに前記比率を乗じることにより前記許容曲げモーメントデータを用意する
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の杭頭接合部の設計方法。 - 前記許容曲げモーメントデータ用意工程において、前記許容曲げモーメントデータとして、前記杭頭部の側面抵抗を考慮した許容曲げモーメントデータを用意する
ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の杭頭接合部の設計方法。 - 前記仕様決定工程において、前記許容曲げモーメントデータが、前記複数の定着筋の取付間隔が等間隔であって前記杭頭部の側面抵抗を考慮しない場合の許容曲げモーメント以上になるように、前記杭頭接合部の仕様を決定する
ことを特徴とする請求項7に記載の杭頭接合部の設計方法。 - 杭頭部と、前記杭頭部の周りに等間隔で配置されるべき複数の定着筋と、前記杭頭部及び前記複数の定着筋を囲むコンクリートによって構成された基礎コンクリート部とを備える杭頭接合部の施工方法において、
前記複数の定着筋以外の他の配筋を回避するために前記杭頭部の周方向にて不均一な間隔で前記杭頭部に対し前記複数の定着筋を取り付ける定着筋取付工程を備え、
前記定着筋取付工程において、
前記杭頭部の周方向にて前記複数の定着筋が等間隔に取り付けられたときの前記複数の定着筋の取付位置を基準位置としたとき、前記杭頭部に対する前記複数の定着筋の各々の取付位置の前記基準位置からの偏位量が、前記複数の定着筋以外の他の配筋を回避するために予め指定された許容偏位量以下になるように前記複数の定着筋を取り付ける
ことを特徴とする杭頭接合部の施工方法。 - 請求項9に記載の杭頭接合部の施工方法に用いられる杭頭用定着筋の取付位置確認用装置であって、
前記杭頭部上に前記杭頭部と同心上に配置可能な本体と、
前記本体に設けられ、前記許容偏位量を示す目印と、
を備えることを特徴とする杭頭用定着筋の取付位置確認用装置。
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