JP7240926B2

JP7240926B2 - パイルキャップの構造

Info

Publication number: JP7240926B2
Application number: JP2019063475A
Authority: JP
Inventors: 敦小川; 寛増子; 利弘森; 浩幸青木; 利雄前川; 真理恵齋藤; 太亮中里
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2023-03-16
Anticipated expiration: 2039-03-28
Also published as: JP2020165085A

Description

本発明は、柱や梁のような上部構造と杭を含む下部構造との間の力の相互伝達の役割を担う杭頭接合部であるパイルキャップの構造に関する。

従来、杭頭上に外鋼管及び内鋼管とこれらの両鋼管が規定する空間に充填されたコンクリートとからなるパイルキャップの構造が提案されている。これによれば、コンクリートがその周囲において外鋼管及び内鋼管の拘束を受け、これにより地震時におけるひび割れや損傷の発生が低減され、パイルキャップの水平耐力の向上が図られる。

特開２０１８－２０４１７２号公報

本発明は、前記従来の事情に鑑み、より水平耐力の向上に寄与する新たなパイルキャップの構造を提供する。

本発明はパイルキャップの構造に係る。前記パイルキャップの構造は、杭の頭部の周囲を取り巻きかつ前記杭の頭部の周囲から該頭部の上方へ伸びる外鋼管と、該外鋼管の内部に水平方向に関して前記外鋼管から間隔をおいてまた上下方向に関して前記外鋼管と重なり合うように配置され上方に向けて前記外鋼管の内部から外部へ伸びる内鋼管と、前記外鋼管及び前記内鋼管の内部に充填されたコンクリートであって前記外鋼管の内部に配置され前記内鋼管の直下に位置しかつ前記内鋼管に接する縁切り材を介して上下二つのコンクリート部（上コンクリート部及び下コンクリート部）に分離されたコンクリートとを含み、前記縁切り材の外周縁が、本パイルキャップの構造とその外部とを隔てる前記外鋼管の内面に接する。

本発明によれば、地震の発生に伴ってパイルキャップに水平方向の外力（以下、水平外力という。）が作用したとき、前記外鋼管内において前記縁切り材の下方に位置する下コンクリート部が前記上コンクリート部に対して相対的に水平方向に移動し（滑り）、前記水平外力を前記外鋼管に伝達する。前記水平外力を受けた前記外鋼管は弾性変形し、前記水平外力の一部を吸収する。この間、前記上コンクリート部は前記外鋼管と前記内鋼管との間において圧縮され、前記水平外力の一部を吸収する。また、前記上コンクリート部は、前記下コンクリート部とは前記縁切り材によって分離され、前記下コンクリート部との一体性を有しない。このことから、前記外鋼管がその降伏点に達し、その後の塑性変形に伴って前記下コンクリート部が破壊した場合にあっても、脆性的破壊を免れ、前記水平外力の吸収能力を維持する。

好ましくは、さらに、前記下コンクリート部が、前記外鋼管の内部に配置され前記杭の頭部の直上に位置し前記頭部に接する他の縁切り材を介して、上下２つのコンクリート部分（上コンクリート部分及び下コンクリート部分）に分離されている。あるいは、前記下コンクリート部は、前記外鋼管の内部に配置され前記杭の頭部から上方へ間隔をおいた位置にある他の縁切り材を介して、上コンクリート部分及び下コンクリート部分に分離されている。

これによれば、前記下コンクリート部分は、前記他の縁切り材を介して前記上コンクリート部分から分離され、前記上コンクリート部分との間に一体性がないことから、前記水平外力を受けるとき、前記上コンクリート部と同様の挙動を示し、また、脆性的破壊を免れる。

本発明の一の例に係るパイルキャップの構造を概略的に示す縦断面図である。本発明の他の例に係るパイルキャップの構造を概略的に示す縦断面図である。

図１を参照すると、本発明に係るパイルキャップ１０の構造が示されている。

パイルキャップ１０の構造は、杭１２の頭部（以下、杭頭という。）１２ａに設けられている。パイルキャップ１０の構造は、外鋼管１６と、内鋼管１８と、外内両鋼管１６、１８の内部に充填されたコンクリート２０とを含む。

図示の杭１２は既製コンクリート杭からなる。但し、杭１２は場所打ちコンクリート杭からなるものであってもよい。

図示の外鋼管１６及び内鋼管１８はそれぞれ円形の横断面形状を有する。外鋼管１６は、杭頭１２ａの周囲を該杭頭から間隔をおいて取り巻きかつ杭頭１２ａの周囲から杭頭１２ａの上方へ伸びている。より詳細には、外鋼管１６は水平方向に関して杭頭１２ａから間隔をおいてまた上下方向に関して杭頭１２ａと部分的に重なり合うように配置されている。また、内鋼管１８は外鋼管１６の内部に水平方向（図上において左右方向）に関して外鋼管１６から間隔をおいて、また、上下方向に関して部分的に重なり合うように配置され、上方に向けて外鋼管１６の内部からその外部へ伸びている。これにより、コンクリート２０は外鋼管１６及び内鋼管１８にそれぞれ取り囲まれ、コンクリート２０に鉛直方向への外力が作用するときの放射方向（外鋼管１６及び内鋼管１８の径方向）外方への広がり及びこれに伴うコンクリート２０の破壊と、水平外力を受けたことに伴うコンクリート２０の破壊とが生じないように拘束されている。

図１に示すパイルキャップ１０にあっては、コンクリート２０が、外鋼管１６の内部において、縁切り材２２を介して上下二つのコンクリート部２０ａ、２０ｂに分離されている。縁切り材２２は、外鋼管１６の内部に配置され内鋼管１８の直下に位置しかつ内鋼管１８に接している。縁切り材２２は、例えばポリ塩化ビニル樹脂やフッ素樹脂のような合成樹脂製のフィルムやシート、PTFE（ポリテトラフルオロエチレン）製の薄板等からなる。

コンクリート２０は、例えば次のようにして外内両鋼管１６、１８内に充填される。まず、生コンクリートの打設により外鋼管１６の下部に下コンクリート部２０ｂを形成する。次に、下コンクリート部２０ｂ上に該下コンクリート部の表面（上面）を覆いかつ外鋼管１６の内面に近接し又は接する円形の平面形状を有する縁切り材２２を配置する。その後、生コンクリートを打設することにより縁切り材２２の上に上コンクリート部２０ａを形成し、また、内鋼管１８の内部を生コンクリートで満たす。前記円形の平面形状を有する縁切り材２２に代えて、これを円環状の縁切り材（図示せず）とすることができる。前記円環状の縁切り材は、その外周縁が外鋼管１６の内面に近接し又は接しかつその内周面が内鋼管１８の肉厚を規定する内鋼管１８の下端面の直下にあって該下端面に近接し又は接するように配置される。前記円環状の縁切り材を使用するときは、下コンクリート部２０ｂと内鋼管１８内のコンクリートとが前記円環状の縁切り材の中空部を介して連なり、一体をなす。

本発明にあっては、地震の発生に伴ってパイルキャップ１０に水平外力が作用したとき、外鋼管１６内において縁切り材２２の下方に位置する下コンクリート部２０ｂが上コンクリート部２０ａに対して相対的に水平方向に移動し（滑り）、前記水平外力を外鋼管１６に伝達する。前記水平外力を受けた外鋼管１６は弾性変形し、前記水平外力の一部を吸収する。この間、上コンクリート部２０ａは外鋼管１６と内鋼管１８との間において圧縮され、前記水平外力の一部を吸収する。また、上コンクリート部２０ａは、下コンクリート部２０ｂとは縁切り材２２によって分離されており、下コンクリート部２０ｂとの一体性を有しない。このことから、外鋼管１６がその降伏点に達し、その後の塑性変形に伴って下コンクリート部２０ｂが破壊した場合にあっても、脆性的破壊を免れ、前記水平外力の吸収能力を維持する。

図２に示すように、パイルキャップ１０は、縁切り材（以下、一の縁切り材という。）２２に加えてさらに外鋼管１６の内部に配置された他の縁切り材２４を有するものとすることができる。他の縁切り材２４は、杭頭１２ａの直上に位置しかつ杭頭１２ａに接している。これにより、他の縁切り材２４を介して、図１に示す下コンクリート部２０ｂが上下２つのコンクリート部分２０ｃ、２０ｄに分離されている。図２に示す例においても、円形状の縁切り材２２に代えて、前記円環状の縁切り材とすることができる。

これによれば、地震の発生に伴ってパイルキャップ１０に水平外力が作用したとき、外鋼管１６の内部において一の縁切り材２２及び他の縁切り材２４間の上コンクリート部分２０ｃが、上コンクリート部２０ａ及び下コンクリート部分２０ｄに対して、相対的に水平方向に移動し（滑り）、前記水平外力を外鋼管１６に伝達する。前記水平外力を受けた外鋼管１６は弾性変形し、前記水平外力の一部を吸収する。この間、上コンクリート部２０ａは外鋼管１６と内鋼管１８との間において圧縮され、また、下コンクリート部分２０ｄは外鋼管１６と杭頭１２ａとの間において圧縮され、共に、前記水平外力の一部を吸収する。ここにおいて、上コンクリート部２０ａと下コンクリート部分２０ｄとはそれぞれ両縁切り材２２、２４を介して上コンクリート部分２０ｃから分離されており、上コンクリート部分２０ｃとの一体性を有しない。このことから、上コンクリート部２０ａ及び下コンクリート部分２０ｄは、外鋼管１６がその降伏点に達し、その後の塑性変形に伴って上コンクリート部分２０ｃが破壊した場合にあっても、脆性的破壊を免れ、前記水平外力の吸収能力を維持する。

他の縁切り材２４は、図２に想像線で示すように、杭頭１２ａから上方へ間隔をおいた位置に配置することが可能である。

１０パイルキャップ
１２杭
１２ａ杭の頭部
１６外鋼管
１８内鋼管
２０コンクリート
２０ａ上コンクリート部
２０ｂ下コンクリート部
２０ｃ上コンクリート部分
２０ｄ下コンクリート部分
２２縁切り材
２４他の縁切り材

Claims

杭の頭部の周囲を取り巻きかつ前記杭の頭部の周囲から該頭部の上方へ伸びる外鋼管と、
前記外鋼管の内部に水平方向に関して前記外鋼管から間隔をおいてまた上下方向に関して前記外鋼管と重なり合うように配置され上方に向けて前記外鋼管の内部から外部へ伸びる内鋼管と、
前記外鋼管及び前記内鋼管の内部に充填されたコンクリートであって前記外鋼管の内部に配置され前記内鋼管の直下に位置しかつ前記内鋼管に接する縁切り材を介して上コンクリート部及び下コンクリート部に分離されたコンクリートとを含み、
前記縁切り材の外周縁が、本パイルキャップの構造とその外部とを隔てる前記外鋼管の内面に接する、パイルキャップの構造。
さらに、前記下コンクリート部は、前記外鋼管の内部に配置され前記杭の頭部の直上に位置し前記頭部に接する他の縁切り材を介して、上下２つのコンクリート部分に分離されている、請求項１に記載のパイルキャップの構造。
さらに、前記下コンクリート部は、前記外鋼管の内部に配置され前記杭の頭部から上方へ間隔をおいた位置にある他の縁切り材を介して、上下２つのコンクリート部分に分離されている、請求項１に記載のパイルキャップの構造。