JP7349334B2 - 接合構造および杭柱接合体 - Google Patents

Description

本発明は、接合構造、杭柱接合体および杭柱接合体の形成方法に関する。

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。

また、かかる接合構造は、打設した杭の水平位置が設計位置（当初設定されていた打設位置）からずれてしまった場合つまり杭芯ずれが生じてしまった場合に対応することを可能とするものであれば便宜である。

そこで、本発明は、より簡単な作業工程で施工することを可能とし、なお且つ、杭などの第１の部材の位置が設計位置からずれた場合にも対応することが可能な構造の接合構造、杭柱接合体および杭柱接合体の形成方法に関する。

本発明の一態様は、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、
第１の部材とプレートは１個以上の第１締結部材で締結され、
第２の部材とプレートは１個以上の第２締結部材で締結され、
第１締結部材と第２締結部材は異なる締結部材であることを特徴とする接合構造である。

プレートを介して第１の部材と第２の部材とを締結する上記のごとき接合構造は、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することを可能とする。また、第１締結部材と第２締結部材は異なる締結部材であることから、これら第１締結部材と第２締結部材との相対位置を適宜オフセットさせることによって、杭などの第１の部材の位置が設計位置からずれた場合にも対応することが可能となる。

本発明の一態様に係る杭柱接合体は、上記の接合構造を有し、第１の部材は杭であり、第２の部材は柱であることを特徴とする。

上記のごとき杭柱接合体におけるプレートは、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ものであってもよい。

上記のごとき杭柱接合体は、プレートにおける第１締結部材の位置と第２締結部材の位置との相対位置がオフセットしており、杭に対する柱の位置がオフセット量に相当する分ずれるようになっていてもよい。

本発明の一態様に係る形成方法は、打設された杭にプレートが第１締結位置で締結され、プレートに柱が第２締結位置で締結される構造の杭柱接合体の形成方法であって、
杭を打設した後、該杭の設定打設位置に対する水平方向のずれ量を測定し、
プレートの加工の際、第１締結位置と第２締結位置とをずれ量に相当する分オフセットさせ、
該加工後のプレートを介して杭と柱とを締結する、杭柱接合体の形成方法である。

本発明によれば、より簡単な作業工程で施工することを可能とし、なお且つ、杭などの第１の部材の位置が設計位置からずれた場合にも対応することが可能な構造の接合構造、杭柱接合体および杭柱接合体の形成方法を提供することができる。

接合構造の構成例を示す、杭柱接合体の側面図である。 図１の杭柱接合体の内部構成を示す縦断面図である。 プレートの平面図である。 プレートの上側からの斜視図である。 プレートの下側からの斜視図である。 本発明の第２の実施形態における杭柱接合体の内部構成を示す縦断面図である。 図６の杭柱接合体におけるプレートの上側からの斜視図である 図６の杭柱接合体におけるプレートの平面図である 本発明の第３の実施形態における杭柱接合体の側面図である。

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。

［第１の実施形態］
図１～図５に、本発明に係る接合構造の一実施形態としての杭柱接合体１について示す。杭柱接合体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２０と、中間材として機能するプレート３０を主に備えている。

鋼管杭１０は、地盤に打ち込まれて埋設される杭である。本実施形態では一例として円管で構成される杭を採用しているが（図１等参照）、この他、角型の杭、Ｈ形鋼からなる杭などを採用してもよい。鋼管杭１０の上端には、ある程度の厚みのある例えば円形のフランジ（杭フランジ）１２が形成されている。

フランジ１２は、鋼管杭１０とプレート３０とを締結する際のプレート３０との締結部として機能する。フランジ１２の上面は平坦面となっている。フランジ１２には、当該フランジ１２とプレート３０とを締結する際に用いられる複数の貫通したボルト孔１１が設けられている。これら複数のボルト孔１１は、フランジ１２の外周寄りに好ましくは等間隔に配置されている。本実施形態におけるボルト孔１１は、フランジ１２の中心から等距離となるように環状に配置されている。

鉄骨柱２０はプレート３０を介して鋼管杭１０に接合される柱状構造物である。本実施形態では一例として円管で構成される柱を採用しているが（図２等参照）、この他、角型の杭、Ｈ形鋼からなる柱などを採用してもよい。鉄骨柱２０の下端部には厚みのある例えば円形のフランジ２２が形成されている。

フランジ２２は、鉄骨柱２０とプレート３０とを締結する際のプレート３０との締結部（柱ベースプレート）として機能する。フランジ２２の下面は平坦面となっている。フランジ２２には、当該フランジ２２とプレート３０とを締結する際に用いられる複数の貫通したボルト孔２１が、フランジ２２の外周寄りとなる位置に等間隔に配置されている。本実施形態におけるボルト孔２１は、フランジ２２の中心から等距離となるように環状に配置されている。なお、本実施形態における鉄骨柱２０のフランジ２２の外径は鋼管杭１０のフランジ１２の外径よりも小さく、かつ、締結された第１締結部材１００（を構成するボルト１０１とナット１０２）のいずれもが当該フランジ２２の外側に位置する大きさとされている（図２参照）。

プレート３０は、鋼管杭１０のフランジ１２と鉄骨柱２０のフランジ２２との間に介在する、ある程度の厚みを有する板状部材である（図２等参照）。プレート３０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。本実施形態のプレート３０はフランジ１２と同様の大きさ、形状とされているがこれは一例であって、鋼管杭１０と鉄骨柱２０とを必要かつ十分な強度で接合するに足る大きさと形状であればよい。プレート３０はその中央に孔が設けられた環状の部材であってもよい。

プレート３０の表裏各面はそれぞれが平坦である第１の端面３０Ａ、第２の端面３０Ｂとなっている。本実施形態のプレート３０は、第１の端面３０Ａがフランジ１２と、第２の端面３０Ｂがフランジ２２とそれぞれ接するように配置される（図１、図２参照）。

プレート１２には、ボルト孔３１とボルト孔３２とがそれぞれ複数設けられる（図３、図４等参照）。ボルト孔３１は、フランジ１２のボルト孔１１と対応する位置に設けられ、プレート３０とフランジ１２とが締結された際、第１締結部材１００（のボルト１０１）を通すことができる貫通孔をボルト孔１１とともに形成する（図２参照）。

ボルト孔３２は、フランジ２２のボルト孔２１と対応する位置に設けられ、プレート３０とフランジ２２とが締結された際、第２締結部材２００（のボルト２０１）を通すことができる貫通孔をボルト孔２１とともに形成する（図２参照）。各ボルト孔３２の第２の端面３０Ｂ側の開口部には、第２締結部材２００を構成するボルト２０１の頭部が収容される凹部３３が座ぐり加工などによって形成される（図２、図５参照）。

上記のごときプレート１２は、現場にて鋼管杭１０を打設した後、該鋼管杭１０の設定打設位置に対する水平方向のずれ（杭心ずれ）の量Ｘ（図２参照）に応じて加工されるものであってもよい。本実施形態では、打設後の鋼管杭１０の設定打設位置に対する水平方向のずれ（杭心ずれ）を測定した後、当該ずれ量Ｘに相当する分、ボルト孔３１に対するボルト孔３２の相対位置をオフセットさせるようにプレート１２を加工する。このように後加工されたプレート１２を当該鋼管杭１０に適用することで、杭打設時の杭心ずれを吸収し、鉄骨柱２０を規定の位置（所定の軸心からずれのない位置）に設置することができる（図２参照）。

上記のごときプレート１２を用いた施工手順の一例を簡単に説明すれば以下のとおりである。まず、鉄骨柱２０のフランジ２２とプレート３０とを第２締結位置において第２締結部材２００で締結する。第２締結部材２００は例えばボルト２０１とナット２０２の組み合わせであり、ボルト孔２１とボルト孔３２にボルト２０１を通した後、ナット２０２を噛合させて締結される。本実施形態では、ボルト２０１の頭部が凹部３３に収容されるようにしてボルト２０１とナット２０２を噛合させる（図２参照）。

次に、鋼管杭１０のフランジ１２とプレート３０とを第１締結位置において第１締結部材１００で締結する。第１締結部材１００は例えばボルト１０１とナット１０２の組み合わせであり、ボルト孔１１とボルト孔３１にボルト１０１を通した後、ナット１０２を噛合させて締結される。

このように、本実施形態の杭柱接合体１０ないしはその形成方法によれば、構造が一様である既製の汎用プレートを採用するのではなく、現場において生じた実際の杭心ずれの量Ｘに応じたオフセット量のプレート３０を後加工していわば特注とし、鋼管杭１０のそれぞれに個別に適用することによって杭心ずれを吸収することができる。この結果、プレート３０を介して鉄骨柱２０を任意の水平位置で緊結することができるようになる。別言すれば、本実施形態のごとく別々とした締結部材（第１締結部材１００、第２締結部材２００）の相対位置を適宜オフセットさせることによって、現場において生じた実際の杭心ずれに対応することができる。

しかも、杭柱接合体１を構成する鉄骨柱２０のフランジ（柱ベースプレート）２２、鋼管杭１０のフランジ（杭フランジ）１２、該フランジ１２のボルト孔１１などは予め製作することができることから、杭施工後の杭心ずれの情報を反映させるとしてもプレート３０を後加工するだけでよく、工程への影響が小さく、施工効率が高い。加えて、本実施形態のごとき杭柱接合体（接合構造）１によれば、プレート３０のボルト孔３１を予め加工しておき、実際の杭心ずれの量Ｘに応じたぶん、ボルト孔３２を後加工でオフセットさせることが可能である（図３等参照）。

また、プレート３０を介して鋼管杭（第１の部材）１０と鉄骨柱（第２の部材）２０とを締結する上記のごとき杭柱接合体（接合構造）１は、コンクリートを充填するような従前の杭柱接合体に比べて簡単な作業工程で施工することができる。

［第２の実施形態］
現場において生じた実際の杭心ずれ量Ｘが０（ゼロ）ないしは殆ど無い場合、当該情報を反映させて後加工したプレート３０は、ボルト孔３２が、（外周の）ボルト孔３１と同心円状に配置された形状となる（図６～図８参照）。

［第３の実施形態］
プレート３０として、厚さが一様でないものを用いてもよい。本実施形態では、第１の端面３０Ａと第２の端面３０Ｂとが平面であり、なお且つ互いに対し傾斜しているプレート３０を採用している（図９参照）。例えば、打設後の測定により、鋼管杭１０が設定打設位置よりも水平方向にオフセットしていて、かつ、鋼管杭１０の軸Ｐ１が鉛直線Ｐ０に対し傾いていることがわかった場合、上記のごとき傾斜勾配したプレート３０を適用することで、オフセットと傾きの両方の補正を行うことが可能となる。

プレート３０として、例えば１００ｍｍ以下、好ましくは８０ｍｍ以下、１ｍｍ以上の厚みＤを有するものを用いることができる。１ｍｍ以上の厚みを有していれば鋼管杭１０に対する鉄骨柱２０の傾きを適切に補正できる。なお、プレート３０の厚みＤは、軸方向において最も薄い部分とする。仮にプレート３０の最も薄い部分の厚みが１ｍｍ、プレート３０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。

上記のごときプレート３０の成形の手順は特に限定されるものではないが、例えば本実施形態では、傾斜勾配したプレートに予めボルト孔３１を設けておき、打設後の鋼管杭１０の設定打設位置に対する水平方向のずれ（杭心ずれ）が生じた場合に、上記した第１の実施形態と同様、当該ずれ量Ｘに相当する分オフセットさせた位置にボルト孔３２を後加工する。なお、傾斜勾配の異なるプレートを予め複数種類用意しておくことで、一つひとつ異なる鋼管杭１０の実際の傾きに対し、それらの中で最も適する傾斜勾配のプレート３０を適用することで対応することが可能となる。

上記のごとき構成の杭柱接合体１を施工する際の手順は、例えば以下のとおりである。まず、鋼管杭１０を対象地盤に打設してその一部を埋設する。鋼管杭１０の軸Ｐ１が鉛直線Ｐ０に対し傾いている場合には、当該傾きに応じた傾斜勾配のプレート３０を選択する。また、プレート３０にボルト孔３２を後加工する際には、打設した鋼管杭１０の杭心ずれ量Ｘに応じオフセットさせた位置に加工する。

プレート３０の後加工を終えたら、鋼管杭１０のフランジ１２の上に当該プレート３０を載置し、当該プレート３０を中心軸周りに回転させ、プレート３０の上面（第２の端面３０Ｂ）が最も水平に近づくように調整する。その後、鉄骨柱２０のフランジ２２とプレート３０とを第２締結位置において第２締結部材２００で締結し、続いて鋼管杭１０のフランジ１２とプレート３０とを第１締結位置において第１締結部材１００で締結する。

本実施形態によれば、互いに傾斜した第１の端面３０Ａと第２の端面３０Ｂを有するプレート３０を鋼管杭１０と鉄骨柱２０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２０を略鉛直に施工することができる。

また、第１～第３の各実施形態における杭柱接合体１においては、フランジ１２の上面（端面）とプレート３０の第１の端面３０Ａとが密着し、かつ、プレート３０の第２の端面３０Ｂとフランジ２２の底面（端面）とが密着することから、鉄骨柱２０の荷重がプレート３０や鋼管杭１０の一部に集中することなく全体的かつ均一的に分散する。これは、杭柱接合体１の耐久性の向上にも資する。

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２０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、ボルト接合以外の接合や位置合わせの場合（例えば、プレート３０の凹部（透孔など）に合わせてフランジ１２，２２の表面に突部を設けておき、これら凹凸で位置合わせする場合、など）にも本発明は適用できる。

また、上記の実施形態では円形（円盤状）のプレート３０を例示したが、例えば環状のプレートを採用すればそのぶん軽量化が図られ、当該プレートの運搬や取り付け作業をより簡単に行うことが可能となる。なお、プレート３０の外形は、円に限らず、例えば多角形であってもよい。

また、上記の実施形態では、複数のボルト孔１１がフランジ１２の外周寄りの位置に、フランジ１２の中心から等距離となるよう円周上に等間隔に配置された形態を示したがこれは好適な一例にすぎず、プレート３０のボルト孔３１の位置と互いが一致するように配置されていればこの限りでない。フランジ２２のボルト孔２１についても同様である。

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の部材の水平方向のずれ等を補正可能な接合構造として、例えば電化柱や柱脚に適用して好適である。

１…杭柱接合体（接合構造）、１０…鋼管杭（第１の部材）、１１…ボルト孔、１２…フランジ、２０…鉄骨柱（第２の部材）、２１…ボルト孔、２２…フランジ、３０…プレート、３０Ａ…プレートの第１の端面、３０Ｂ…プレートの第２の端面、３１…ボルト孔、３２…ボルト孔、３３…凹部、１００…第１締結部材、１０１…ボルト、１０２…ナット、２００…第２締結部材、２０１…ボルト、２０２…ナット

Claims (3)

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、
   前記第１の部材と前記第２の部材との間に介在されたプレートを備え、
   前記第１の部材と前記プレートは１個以上の第１締結部材で締結され、
   前記第２の部材と前記プレートは１個以上の第２締結部材で締結され、
   前記第１締結部材と前記第２締結部材は異なる締結部材であり、
   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、互いに対し傾斜していることを特徴とする接合構造。
2. 請求項１に記載の接合構造を有し、
   前記第１の部材は杭であり、
   前記第２の部材は柱であることを特徴とする杭柱接合体。
3. 前記プレートにおける前記第１締結部材の位置と前記第２締結部材の位置との相対位置がオフセットしており、前記杭に対する前記柱の位置が前記オフセット量に相当する分ずれる、請求項２に記載の杭柱接合体。

Images