JP7253426B2

JP7253426B2 - 接合構造、プレート及び杭柱接合体

Info

Publication number: JP7253426B2
Application number: JP2019066292A
Authority: JP
Inventors: 義明塚田; 弘樹小橋; 雅人山田; 武彦野口
Original assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Current assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2023-04-06
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: JP2020165183A

Description

本発明は、接合構造、プレート及び杭柱接合体に関する。

地盤に埋設された杭の上に鉄骨柱などの上部構造物を支持させる接合構造がある（特許文献１参照）。かかる接合構造では、杭の杭頭の周囲に鞘管を配置し、鞘管と杭の間の空間と、鞘管の天板と鉄骨柱のベースプレートの間の空間にコンクリートを充填し、杭と鉄骨柱を間接的に接合している。

特開２０１４－１６９５７７号公報

しかしながら、上述のような接合構造の場合、杭と上部構造物との間にコンクリートを充填し固化する作業工程が必要になるため、作業時間が増大する。特に、上述のような接合構造を用いて、鉄道の架線を支持する電化柱を線路に沿って立てるような場合には、多数の鉄骨柱を杭に接合する必要があり、作業時間が大幅に増える。よって、より簡単な作業工程で、杭と上部構造物などを接合することができる接合構造が望まれる。

そこで、例えば杭と上部構造物を、コンクリートを介さずに直接接合することが考えられる。しかしながら、杭は、地盤に打ち込まれて埋設される際に、鉛直方向に対し傾いてしまうことがあるが、この場合に杭の上に直接上部構造部を接合すると、杭の傾きがそのまま上部構造物の傾きになるため、問題となる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、より簡単な作業工程で施工可能であり、なおかつ杭などの第１の部材に対する上部構造物などの第２の部材の傾きを補正可能な接合構造を提供することをその目的の一つとする。

本発明者らは、鋭意検討した結果、互いに対し傾斜した第１の端面と第２の端面を有するプレートを第１の部材と第２の部材の間に介在させることにより、上記問題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は以下の態様を含む。
（１）第１の部材と第２の部材を互いに接合する接合構造であって、第１の部材と第２の部材との間に介在されたプレートを備え、プレートは、第１の端面と、第２の端面と、を有し、第１の端面と第２の端面は、平面であり、互いに対し傾斜している、接合構造。
（２）プレートは、第１の部材と第２の部材との間に複数枚積層されて介在されている、（１）に記載の接合構造。
（３）プレートは、環状に形成されている、（１）又は（２）に記載の接合構造。
（４）プレートは、５０ｍｍ以下の厚みを有する、（１）～（３）のいずれか一項に記載の接合構造。
（５）第１の端面と第２の端面の相対的な傾斜勾配が、１/５００以上、１/５０以下に設定されている、（１）～（４）のいずれか一項に記載の接合構造。
（６）プレートは、複数部分に分割可能に構成されている、（１）～（５）のいずれか一項に記載の接合構造。
（７）第１の部材と第２の部材を互いに接合する際に第１の部材と第２の部材との間に介在されるプレートであって、第１の端面と、第２の端面と、を有し、第１の端面と第２の端面は、平面であり、互いに対し傾斜している、プレート。
（８）プレートは、環状に形成されている、（７）に記載のプレート。
（９）プレートは、５０ｍｍ以下の厚みを有する、（７）又は（８）に記載のプレート。
（１０）第１の端面と第２の端面の相対的な傾斜勾配が、１/５００以上、１/５０以下に設定されている、（７）～（９）のいずれか一項に記載のプレート。
（１１）プレートは、複数部分に分割可能に構成されている、（７）～（１０）のいずれか一項に記載のプレート。
（１２）（１）～（６）のいずれか一項に記載の接合構造を有し、第１の部材は杭であり、第２の部材は柱であり、プレートは、第１の端面から第２の端面に向かう厚み方向に貫通する貫通孔を有し、杭と柱とを、貫通孔に挿通させた締結体で接合している、杭柱接合体。

本発明によれば、より簡単な作業工程で施工可能であり、なおかつ第１の部材に対する第２の部材の傾きを補正可能な接合構造を提供することができる。

接合構造の構成を説明するための縦断面の説明図である。鋼管杭の構成の一例を示す説明図である。鉄骨柱の構成の一例を示す説明図である。プレートの斜視図である。プレートの平面図である。プレートの正面図である。プレートの背面図である。プレートの右側面図である。プレートの左側面図である。図５のプレートのＸ―Ｘ断面図である。鋼管杭の上にプレートを載せた状態を示す説明図である。２枚のプレートを有する接合構造の構成を説明するための縦断面の説明図である。２枚のプレートの組み合わせで形成される傾斜勾配の例を示す模式図である。２つの部分に分割可能なプレートを示す説明図である。穴の無いプレートを示す斜視図である。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。また、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。

図１は、本実施の形態に係る接合構造１の一例を示す縦断面の説明図である。例えば接合構造１は、第１の部材としての鋼管杭１０と、第２の部材としての鉄骨柱１１と、プレート１２を主に備えている。

鋼管杭１０は、例えば円管であり、地盤Ａに打ち込まれて埋設されている。図１に示す鋼管杭１０は、鋼管杭１０の軸Ｐ１が鉛直線Ｐ０に対し傾いている。図２に示すように鋼管杭１０は、その上端部に厚みのある円環状のフランジ２０を有している。フランジ２０は、その上面に平らな端面２１を有している。フランジ２０には、周方向に沿って複数のボルト孔２２が等間隔で形成されている。ボルト孔２２は、フランジ２０の厚み方向に貫通している。

図１及び図３に示すように鉄骨柱１１は、例えば円管であり、その下端部に厚みのある円環状のフランジ３０を有している。フランジ３０は、その下面に平らな端面３１を有している。フランジ３０（端面３１）の大きさ（径）は、鋼管杭のフランジ２０（端面２１）の大きさに等しい。フランジ３０には、周方向に沿って複数のボルト孔３２が等間隔で形成されている。ボルト孔３２は、鋼管杭１０のボルト孔２２に対応する位置に設けられている。ボルト孔３２は、フランジ３０の厚み方向に貫通している。

図１に示すようにプレート１２は、鋼管杭１０のフランジ２０と鉄骨柱１１のフランジ３０の間に介在されている。図４は、プレート１２の斜視図であり、図５は、プレート１２の平面図或いは底面図であり、図６は、プレート１２の正面図であり、図７は、プレート１２の背面図であり、図８は、プレート１２の右側面図であり、図９は、プレート１２の左側面図である。なおプレート１２は鋼材、アルミニウム、カーボンなどで構成することができる。

図４及び図５に示すようにプレート１２は、厚みのある円環形状を有する。プレート１２の大きさ（径）は、フランジ２０、３０の大きさとほぼ等しい。プレート１２は、中央に開口する穴４０を有している。穴４０は、鋼管杭１０と鉄骨柱１１の円管の内径以下の径を有している。

プレート１２は、表裏面に、第１の端面５０と第２の端面５１を有している。第１の端面５０と第２の端面５１は、平面である。プレート１２は、図６乃至図８に示すように特定の直径方向に向けて、厚みが次第に厚くなるように構成されている。すなわち、第１の端面５０と第２の端面５１は互いに対し傾斜している。例えば図１０に示すように第１の端面５０は、プレート１２の軸Ｐ３に対し垂直であり、第２の端面５１は、第１の端面５０に対し所定の勾配で傾斜している。なお、プレート１２の軸Ｐ３は、プレート１２の中心を通り、プレート１２の外周端面に平行な線である。第２の端面５１の第１の端面５０に対する傾斜勾配は、例えば１／５００以上、１／５０以下、好ましくは、１/５００以上、１/１００以下に設定されている。なお、傾斜勾配の異なる複数のプレート１２が用意されており、これらの複数のプレート１２は、プレートセットを構成している。

図４及び図５に示すようにプレート１２には、周方向に沿って複数の貫通孔としてのボルト孔５２が等間隔で形成されている。図１０に示すようにボルト孔５２は、プレート１２の第１の端面５０から第２の端面５１に向かう厚み方向（軸Ｐ３方向）に貫通している。図５に示すようにボルト孔５２は、鋼管杭１０のボルト孔２２、鉄骨柱１１のボルト孔３２の数と同じかそれより多く設けられている。

図１０に示すようにプレート１２は５０ｍｍ以下、好ましくは３０ｍｍ以下、１ｍｍ以上の厚みＤを有している。１ｍｍ以上の厚みを有していれば鋼管杭１０に対する鉄骨柱１１の傾きを適切に補正できる。なお、プレート１２の厚みＤは、軸Ｐ３の方向で最も薄い部分とする。仮にプレート１２の最も薄い部分の厚みが１ｍｍ、プレート１２の直径が５０ｍｍ、傾斜勾配が１／５０であるとき最も厚い部分は２ｍｍとなる。

図１に示すように鋼管杭１０のボルト孔２２、プレート１２のボルト孔５２及び鉄骨柱１１のボルト孔３２に締結体としてのボルト６０が挿通され、鋼管杭１０、プレート１２及び鉄骨柱１１が互いにボルト締めされている。

そして、上記構成の接合構造１を施工する際には、図１１に示すようにまず鋼管杭１０が地盤Ａに打ち込まれて埋設される。そして、鋼管杭１０の軸Ｐ１が鉛直線Ｐ０に対し傾いている場合には、鋼管杭１０のフランジ２０の上にプレート１２が載置される。このとき、プレート１２の下面の第１の端面５０がフランジ２０の端面２１に密着する。次に、プレート１２が軸Ｐ１（Ｐ３）の周りに回転させられ、プレート１２の上面の第２の端面５１が最も水平に近づくようにプレート１２の向き（位置）が調整される。すなわち、プレート１２が最適な向きに調整されることで、鋼管杭１０の傾きがプレート１２の表裏面の傾斜勾配で吸収され、プレート１２の上面の第２の端面５１が水平に近づく。このとき、プレートセットの中から、鋼管杭１０の傾きを最も吸収できる傾斜勾配を有するプレート１２が選択される。

次に、図１に示すように鉄骨柱１１が、フランジ３０を下にした状態でプレート１２上に載置される。このとき、フランジ３０の端面３１がプレート１２の上面の第２の端面５１に密着する。これにより、鉄骨柱１１の軸Ｐ２が鉛直線Ｐ０に最も近づき（図１では、軸Ｐ２と鉛直線Ｐ０が一致している）、鉄骨柱１１が略鉛直に立てられる。なおこのとき、鉄骨柱１１の軸Ｐ２の鉛直線Ｐ０に対する傾斜勾配（フランジ３０の端面３１の水平に対する傾斜勾配）は、１／５００以内に収められている。この状態でボルト６０がボルト孔２２、３２、５２に挿通され、鋼管杭１０、プレート１２及び鉄骨柱１１がボルト締めされる。

本実施の形態によれば、互いに傾斜した第１の端面５０と第２の端面５１を有するプレート１２を、鋼管杭１０と鉄骨柱１１の間に介在させることにより、鋼管杭１０の傾きを吸収して補正し、鉄骨柱１１を略鉛直に立てることができる。よって、コンクリートを充填するような場合に比べて簡単な作業工程で施工可能であり、なおかつ鋼管杭１０に対する鉄骨柱１１の傾きを補正可能な接合構造１を実現することができる。

またフランジ２０の端面２１とプレート１２の第１の端面５０、及びプレート１２の第２の端面５１とフランジ３０の端面３１が、それぞれ互いに密着するので、鉄骨柱１１の荷重がプレート１２や鋼管杭１０の一部に集中することがなく、接合構造１の耐久性を向上することができる。

プレート１２は環状に形成されているので、その分軽量化されており、プレート１２の運搬や取り付け作業を簡単に行うことができる。なお、プレート１２の外形は、円に限られず、多角形であってもよい。

プレート１２は、５０ｍｍ以下の厚みＤを有し、厚みＤが薄いので、プレート１２の第１の端面５０と第２の端面６１が互いに傾斜していても、鋼管杭１０のボルト孔２２と鉄骨柱１１のボルト孔３２との間でボルト６０を適切に挿入することができる。また、プレート１２が薄くなるので、ボルト６０のネジ外径とボルト孔径の隙間の大きさを定めた建築工事標準仕様書ＪＡＳＳ６鉄骨工事に好適に対応することができる。

第１の端面５０と第２の端面５１の相対的な傾斜勾配が、１/５００以上、１/５０以下に設定されているので、補正の必要な鋼管杭１０の傾きに適切に対応することができる。

上記実施の形態では、鋼管杭１０のフランジ２０と鉄骨柱１１のフランジ３０との間に一枚のプレート１２を介在させていたが、図１２に示すように複数枚、例えば２枚のプレート１２を積層して介在させてもよい。かかる場合、埋設時に傾いた鋼管杭１０のフランジ２０上に２枚のプレート１２が載置される。そして、例えば２枚のプレート１２がそれぞれ回転させられ、２枚のプレート１２の最上面が最も水平に近づくようにプレート１２の向きが調整される。すなわち、２枚のプレート１２の傾斜勾配を組み合わせることで、鋼管杭１０の傾きが吸収され、上側のプレート１２の第２の端面５１が最も水平に近づく。具体的には、図１３に示すように２枚のプレート１２の傾斜勾配の組み合わせにより、１／１００、１／２００、１／６００、０など、０～１／２５までの範囲の鋼管杭１０の傾きを吸収することができる。例えば上側のプレート１２及び下側のプレート１２を互い回転させることによって、１枚の時の傾斜勾配(１／５００～１／１００)よりも広く細かい傾斜勾配(０～１／５０)に対応することができる。例えば、図１３（ａ）では、下側のプレート１２の傾斜勾配が仮に１／２００であった場合、傾斜勾配が１／２００の上側のプレート１２を下側のプレート１２に傾斜方向を合わせて互いに重ねると２枚のプレート１２の傾斜勾配は１／１００となる。図１３（ｂ）では、下側のプレート１２の傾斜勾配が仮に１／４００であった場合、傾斜勾配が１／４００の上側のプレート１２を下側のプレート１２に傾斜方向を合わせて互いに重ねると２枚のプレート１２の傾斜勾配は１／２００となる。図１３(ｃ)では、下側のプレート１２の傾斜勾配が仮に１／２００であった場合、傾斜勾配が１／３００の上側のプレート１２を下側のプレート１２に傾斜方向を逆にして互いに重ねると２枚のプレート１２の傾斜勾配は１／６００となる。図１３(ｄ)では、下側のプレート１２の傾斜勾配が仮に１／２００であった場合、傾斜勾配が１／２００の上側プレート１２を下側のプレート１２と傾斜方向を逆にして互いに重ねると２枚のプレート１２の傾斜勾配は０となる。下側のプレート１２と上側のプレート１２は、同じ傾斜勾配を有するものであってもよいし、互いに異なる傾斜勾配を有するものであってもよい。

次に、図１２に示すように鉄骨柱１１がフランジ３０を下にした状態でプレート１２上に載置される。これにより、鉄骨柱１１の軸Ｐ２が鉛直線Ｐ０に最も近づき（図１では、軸Ｐ２と鉛直線Ｐ０が一致している）、鉄骨柱１１が略鉛直に立てられる。この状態で鋼管杭１０、プレート１２及び鉄骨柱１１がボルト締めされる。

本例によれば、鋼管杭１０と鉄骨柱１１との間に２枚のプレート１２が介在されているので、２枚のプレート１２を相対的に回転させることで、２枚のプレート１２の最上面を水平に調整しやすくなる。この結果、鉄骨柱１１をより鉛直に近づけることができる。また２枚のプレート１２の最上面を水平に調整する作業をより簡単に行うことができる。

なお、本例では、複数のプレート１２の全体の厚みが厚くなるため、一枚のプレート１２の厚みＤを５０ｍｍ以下にすることで、鋼管杭１０のボルト孔２２と鉄骨柱１１のボルト孔３２との間でボルト６０を適切に挿入することができる。また、ボルト６０のネジ外径とボルト孔径の隙間の大きさを定めた建築工事標準仕様書ＪＡＳＳ６鉄骨工事に好適に対応することができる。

プレート１２は、図１４に示すように複数部分に分割可能に構成されていてもよい。この場合、プレート１２は、例えば直径に沿って２分割した半円環状の２つの部分１２ａ、１２ｂに分割可能であってもよい。例えばプレート１２は、厚みＤが最も薄い点と最も厚い点を通る直径に沿って分割されている。この例によれば、プレート１２を、軽量な部分１２ａ、１２ｂに分けた状態で運搬したり取り付け作業等を行うことができるので、これらの作業の負担を軽減することができる。

プレート１２は、図１５に示すように穴４０のない円盤状であってもよい。

以上の実施の形態では、接合構造１を備え、鋼管杭１０と鉄骨柱１１とが、ボルト孔５２を挿通するボルト６０で接合した杭柱接合体の一例を示している。この杭柱接合体は、例えば電化柱や柱脚に適用できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば接合構造１や杭柱接合体の構成は上記実施の形態のものに限られない。例えば第１の部材は鋼管杭１０に限られず、第２の部材は鉄骨柱１１に限られない。本発明における第１の部材と第２の部材の接合は、上下方向に接合するもののみならず、水平方向などの他の方向に接合するものであってもよい。以上の実施の形態は、第１の部材と第２の部材をボルト接合する例であったが、溶接接合などのボルト接合以外の接合の場合にも本発明は適用できる。

本発明は、より簡単な作業工程で施工可能であり、なおかつ第１の部材に対する第２の部材の傾きを補正可能な接合構造を提供する際に有用である。

１接合構造
１０鋼管杭
１１鉄骨柱
１２プレート
２０フランジ
３０フランジ
５０第１の端面
５１第２の端面
５２ボルト孔
６０ボルト

Claims

杭と柱を互いに接合する接合構造であって、
前記杭と前記柱との間に介在されたプレートを備え、
前記プレートは、第１の端面と、第２の端面と、を有し、
前記第１の端面と前記第２の端面は、平面であり、互いに対し傾斜し、
前記プレートは、前記第１の端面から前記第２の端面に向かう厚み方向に貫通する貫通孔を有し、締結体を、前記プレートの前記貫通孔と、前記杭及び前記柱に形成されている孔を挿通させて、前記杭、前記プレート及び前記柱を互いに接合するように構成され、
前記プレートの前記貫通孔の数は、前記杭及び前記柱の前記孔の数より多い、
接合構造。
前記プレートは、前記杭と前記柱との間に複数枚積層されて介在されている、請求項１に記載の接合構造。
前記プレートは、環状に形成されている、請求項１又は２に記載の接合構造。
前記プレートは、中央に穴のない円盤形状を有する、請求項１又は２に記載の接合構造。
前記プレートは、５０ｍｍ以下の厚みを有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の接合構造。
前記第１の端面と前記第２の端面の相対的な傾斜勾配が、１/５００以上、１/５０以下に設定されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の接合構造。
前記プレートは、複数部分に分割可能に構成されている、請求項１～６のいずれか一項に記載の接合構造。
杭と柱を互いに接合する際に杭と柱との間に介在されるプレートであって、
第１の端面と、第２の端面と、を有し、
前記第１の端面と前記第２の端面は、平面であり、互いに対し傾斜し、
前記第１の端面から前記第２の端面に向かう厚み方向に貫通する貫通孔を、さらに有し、
前記プレートは、締結体を、前記貫通孔と、前記杭及び前記柱に形成されている孔を挿通させて、前記杭、前記プレート及び前記柱を互いに接合するように構成され、
前記貫通孔の数は、前記杭及び前記柱の前記孔の数より多い、プレート。
前記プレートは、環状に形成されている、請求項８に記載のプレート。
前記プレートは、中央に穴のない円盤形状を有する、請求項８に記載のプレート。
前記プレートは、５０ｍｍ以下の厚みを有する、請求項８～１０のいずれか一項に記載のプレート。
前記第１の端面と前記第２の端面の相対的な傾斜勾配が、１/５００以上、１/５０以下に設定されている、請求項８～１１のいずれか一項に記載のプレート。
前記プレートは、複数部分に分割可能に構成されている、請求項８～１２のいずれか一項に記載のプレート。
請求項１～７のいずれか一項に記載の接合構造を有し、
前記杭と前記柱とを、前記貫通孔に挿通させた締結体で接合している、杭柱接合体。
杭と柱を互いに接合する接合構造を施工する方法であって、
前記杭を地盤に埋設する工程と、
前記杭の上に、互いに対して傾斜した平面の第１の端面及び第２の端面を有するプレートを載置し、前記プレートの上面を前記地盤の表面に対し平行に近づける工程と、
前記プレートの上に、前記柱を載置する工程と、
前記杭に形成されている孔と、前記プレートに形成されている貫通孔と、前記柱に形成されている孔に締結体を挿通させて、前記杭、前記プレート及び前記柱を互いに締結する工程と、を有し、
前記プレートの前記貫通孔の数は、前記杭及び前記柱の前記孔の数より多い、施工方法。