説明

プレストレストコンクリート製杭の端部構造

【課題】杭を接続した場所に大きな地震等により想定外の曲げ引張り力が加わると、補強バンドのリブの場所でコンクリート体にひび割れが発生し、耐荷力が不足するので、構造物の安定した支持ができなくなって大変危険である。
【解決手段】本発明にかかるプレストレストコンクリート製杭の端部構造は、端板1と、緊張材2と、コンクリート体3を包含している。該端板1は円環状で放射状に係止孔11を備えている。該緊張材2は一端に頭部21を備え、該頭部21を該端板1の該係止孔11に係止して緊張力が導入される。該コンクリート体3は一端が該端板1と密着し他端へ該緊張材2を包着して伸びている。そして、該緊張材2は該頭部21と別個に、少なくとも1個の凸部22を該コンクリート体3中に備えている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はプレストレストコンクリート製杭の端部構造にかかり、杭に曲げ引張り力が作用した場合、杭の接続部分にかかる負荷を少なくして、従来使用していた補強バンドやスリーブを無くそうとするものである。
【0002】
PC鋼棒21の端部に丸頭22を形成しておき、軸線上に対設される端板10の相対する8の字形のPC鋼棒取付部11の座13に丸頭22を係止し、両端板を緊張装置により反対方向へ引っ張ってPC鋼棒21に緊張力を与え、コンクリートを打設し、コンクリートの養生硬化後、緊張装置を取り外してコンクリート杭にプレストレスを導入する技術が、特開2002−194737号公報(特許文献1)に開示されている(同文献 段落[0009] 、[図1]、 [図3]参照)。
【0003】
杭に関してではないが、プレストレストコンクリート梁にプレストレス有効領域1aと無効領域1bを形成するため、埋設される緊張材2に対をなす定着金物4、4を圧着接合し、両定着金物に挟まれた領域内の緊張材2に対して、当初より導入されているプレストレスを常時保持する機能を果たす間で有効領域1aを形成し、定着金物4と梁端面間で無効領域1bを形成するようにしたプレストレストコンクリート梁が特開2004−293179号公報(特許文献2)に開示されている(段落[0015]参照)。
【0004】
また、プレテンション部材では、PC鋼材はコンクリートとの付着によって定着され、この定着に必要な長さ(定着長)は、PC鋼撚り線の場合その直径の65倍としてよいことが、平成8年12月に社団法人日本道路協会が発行した「道路橋仕方書・同解説 I 共通編 III コンクリート橋編」(非特許文献1)に述べられている(同書 第183頁下から5行〜第185頁の「図−解4.4.13 プレテンション部材のプレストレスの分布」参照)。
【0005】
図4は本件出願人が知得している杭端部構造で、緊張材2’を端板1’に係止するやり方は特許文献1の開示技術と同様である。この図4の場合、端板1’の係止溝11’に緊張材2’の頭部21’が係止されて緊張力がコンクリート体3’に導入され、端板1’の外周縁に沿って補強バンドBが溶接され、この補強バンドの凹部B’でコンクリート体3’の端部を補強し、壁31’の内側に中空部32’のある杭4’としたものである。この場合も、コンクリート体3’の内部を通る緊張材2’に凸部は存在せず、緊張材2’とコンクリート体3’の非定着化に対する配慮は何らなされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2002−194737号公報
【特許文献2】特開2004−293179号公報
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】平成8年12月、社団法人日本道路協会発行「道路橋仕方書・同解説 I 共通編 III コンクリート橋編」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献1の発明で、PC鋼棒21の丸頭22は、このPC鋼棒21に緊張力を導入するため端板10に係止する手段として、端板10の8の字形のPC鋼棒取付部11の座13との係合用に形成されたもので、コンクリート中に埋設されることはない。そのため、杭の接合端部に曲げ引張り力が加わった場合、この端部において、PC鋼棒21はコンクリートとの付着力を失って伸び出すので、コンクリートにひび割れが発生してしまう。
【0009】
特許文献2に開示された発明の場合、プレストレストコンクリート梁に、対をなす定着金物4、4を緊張材2に圧着接合して、埋設している。杭は軸荷重を支持するためのもので、その長さには自ずから限界がある。そこで、地中深く設置する場合は必要数の杭を連結して使用することになるが、連結部が剛結されていないと、荷重の支持が不安定となって、杭としての役割を果たせない。そのため、杭の場合、プレストレスはその全長に導入されているのが実状で、プレストレスの無効領域を形成することは考えられない。
【0010】
非特許文献1によれば、荷重がかかった場合にPC鋼撚り線がコンクリートと非定着状態になる可能性のある範囲は、PC鋼撚り線の直径の65倍の範囲とされている。杭の場合もこの非定着状態が端部で発生するため、コンクリートのひび割れもこの端部で生じることが多い。ひび割れを生じると杭としての支持力が不足し、大変危険であり、この説示を参考に、ひび割れを防ぐ手段の開発が不可欠となっている。
【0011】
本発明は、プレストレスがその全長に導入され、なおかつ連結部での剛結に適したプレストレストコンクリート製杭の端部構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
(請求項1)本発明にかかるプレストレストコンクリート製杭の端部構造は、端板と、緊張材と、コンクリート体を包含している。該端板は円環状で放射状に係止孔を備えている。該緊張材は一端に頭部を備え、該頭部を該端板の該係止孔に係止して緊張力が導入される。該コンクリート体は一端が該端板と密着し他端へ該緊張材を包着して伸びている。そして、該緊張材は該頭部と別個に、少なくとも1個の凸部を該コンクリート体中に備えている。
【0013】
コンクリート製の杭は両端の端板に緊張材を通して係止し、この端板をジャッキで引いて緊張材に緊張力を導入し、この状態でコンクリートを流し込んで遠心成形し、固化したらジャッキを弛め、コンクリートにプレストレスを導入するのが一般的で、コンクリート体は中空となっている。最下段の打ち込み用となる杭の場合は端板に代えて尖頭となった沓金が設けられる。杭は打ち込み深さに応じて適宜継ぎ足されてゆく。継ぎ足しには溶接やボルト・ナット等の手段が採用される。
【0014】
緊張材を端板に取り付ける場合、端板にテーパのあるタップ孔を穿ち、緊張材をこのタップ孔に挿通して端部の頭部でテーパに係止する。本発明では、緊張材が頭部と別個に、少なくとも1個の凸部を備えている。該凸部はコンクリート体中に位置することになり、杭に曲げ引張り力が作用した場合に該緊張材が該端板に近い部分で該コンクリート体との付着が切れて伸び出すのを、該凸部で食い止め、該緊張材で接続部に加わる力を受け持つ。
【0015】
これにより、杭に曲げ引張り力が加わったときに該端板に近い部分での該コンクリート体に発生するひび割れを防げ、従来このひび割れを防ぐため、端板に溶接して採用されていた補強バンドやスリーブ等は不要になる。
【0016】
(請求項2)該緊張材の該凸部は杭に作用する曲げ引張り力で該コンクリート体にひび割れの発生する領域に設けられていてもよい。
こうすると、曲げ引張り力でコンクリート体に発生するひび割れは、端板に近い領域で多くみられるので、この領域に発生するひび割れを効果的に防止できる。
【0017】
(請求項3)該領域は該端板外面から該緊張材上に、該緊張材の外径の10〜40倍の寸法上であってもよい。
こうすると、ひび割れの発生する場合が多い緊張材の外径の10〜40培の寸法上でひび割れを効果的に防止できる。
【0018】
(請求項4)該凸部は該緊張材自身の変形で形成されたこぶであってもよい。
こうすると、こぶは緊張材と一体なので、位置ずれすることがなく、緊張材の伸び出しを確実に食い止められる。
【0019】
(請求項5)該凸部は該緊張材に嵌着したヘッドであってもよい。
こうすると、ヘッドを緊張材と別個に用意して嵌着するので、緊張材自体を圧搾する面倒な作業を省略できる。
【0020】
(請求項6)該端板は外周縁に沿って該コンクリート体の外周面を覆う側板を備えていてもよい。
こうすると、コンクリート体の端部が補強され、この端部に衝撃を受けても端部が欠落するようなことがない。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、緊張材が端板に対する係止用の頭部と別個に、少なくとも1個の凸部を備えており、該凸部はコンクリート体中に位置するので、杭に曲げ引張り力が作用した場合に緊張材が端板に近い部分でコンクリートとの付着が切れて伸び出すのを、該凸部で食い止めて緊張材で接続部に加わる力を受け持つことができる。そのため、従来、杭に曲げ引張り力が加わったときに端板に近い部分でのコンクリート体に発生するひび割れを防ぐため、端板に溶接して採用されていた補強バンドやスリーブ等を不要にすることができる。
【0022】
請求項2によれば、該緊張材の該凸部は杭に作用する曲げ引張り力で該コンクリート体にひび割れの発生する領域に設けられているので、曲げ引張り力でコンクリート体に、端板に近い領域で発生するひび割れを効果的に防止できる。
【0023】
請求項3によれば、該領域は該端板外面から該緊張材上に、該緊張材の外径の10〜40倍の寸法上であるので、ひび割れの発生する場合が多い緊張材の外径の10〜40倍の寸法上でひび割れを効果的に防止できる。
【0024】
請求項4によれば、該凸部は該緊張材自身の変形で形成されたこぶであるので、緊張材と一体となっており、位置ずれすることがなく、緊張材の伸び出しを確実に食い止められる。
【0025】
請求項5によれば、該凸部は該緊張材に嵌着したヘッドであるので、ヘッドを緊張材と別個に用意して嵌着でき、緊張材自体を圧搾する面倒な作業を省略できる。
【0026】
請求項6によれば、該端板は外周縁に沿って該コンクリート体の外周面を覆う側板を備えているので、コンクリート体の端部が補強され、この端部に衝撃を受けても端部が欠落するようなことがない。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】本発明にかかるプレストレストコンクリート製杭の端部構造に採用される端板1と緊張材2の係止部の関係の具体例を示す一部の断面図である。
【図2】本発明にかかるプレストレストコンクリート製杭の端部構造の具体例を示す一部の断面図である。
【図3】上下に隣り合って接続された杭の端部構造の断面図である。
【図4】従来のプレストレストコンクリート製杭の端部構造を示す一部の断面図である。
【図5】従来のプレストレストコンクリート製杭の接続部分の構造を示す一部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例1】
【0028】
1は端板、2は緊張材、3はコンクリート体である。端板1は円環状で放射状に係止孔11を備えている。筒状型枠の両端に端板1を対設し、緊張材2の一端の頭部21を一方の端板1の係止孔11の段部12に係止し、この緊張材2の他端の頭部21を他方の端板1の係止孔11の段部12に係止して、両端板1を互いに離反する方向へ引張って緊張材2に緊張力を導入する。この状態で型枠にコンクリートを充填して回転させれば、遠心力によりコンクリートが端板1や型枠面に張り付いて壁31を形成し、中央に中空部32を備えた杭4が出来あがる。緊張材2はこの壁31の厚みの中を通っており、コンクリート体3が固化した時点で端板1を解放すれば、緊張力がコンクリート体3に導入される。
【0029】
緊張材2の頭部21と別個の凸部22は、図示の例では1個となっているが、2個以上でも良く、コンクリート体3の壁31の厚みの中に収まっている。そして、杭4に曲げ引張り力が作用した場合に緊張材2が端板1に近い部分でコンクリート体3との付着が切れて伸び出すのを、この1個又は複数個の凸部22で食い止める。これにより、杭4の接続部に加わる力を緊張材2で受け持つことができる。
【0030】
杭4に曲げ引張り力が加わり、互いに溶接された端板1の溶接部分Wに引張り力Tが作用すると、緊張材2が伸び出そうとするが、凸部22がその伸びを食い止めるので、緊張材2とコンクリート体3との付着が切れず、この端板1に近い部分でコンクリート体3にひび割れCが発生するのを防止する。従来は、これを防ぐため、コンクリート体3を囲むように補強バンドBを端板1に溶接し、補強バンドBの凹部B’で対応していたが、この補強バンドBを不要にすることができる。また、同様に補強目的のスリーブも省略できる。
【0031】
(請求項2)緊張材2の凸部22は杭に作用する曲げ引張り力でコンクリート体3にひび割れCの発生する領域33に設けられている。
この場合、曲げ引張り力でコンクリート体3に発生するひび割れCは、端板1に近い領域33で多くみられるので、ひび割れCの発生を効果的に防止できる。
【0032】
(請求項3)領域33は端板1の外面から緊張材2上に、この緊張材2の外径dの10〜40倍の寸法上である。
この場合、ひび割れCの発生する場合が多い緊張材2の外径の10〜40培の寸法上でひび割れCの発生を効果的に防止できる。
【0033】
(請求項4)凸部22は緊張材2自身の変形で形成されたこぶである。
この場合、こぶは緊張材2と一体なので、位置ずれすることがなく、緊張材2の伸び出しを確実に食い止められる。
【0034】
(請求項5)凸部22は緊張材2に嵌着したヘッドであってもよい。
この場合、ヘッドを緊張材2と別個に用意して嵌着するので、緊張材2自体を圧搾する面倒な作業を省略できる。
【0035】
(請求項6)端板1は外周縁に沿ってコンクリート体3の外周面を覆う側板13を備えている。
この場合、コンクリート体3の端部が補強され、この端部に衝撃を受けても端部が欠落するようなことがない。
【符号の説明】
【0036】
1 端板
11 係止孔
12 段部
13 側板
2 緊張材
21 頭部
22 凸部
3 コンクリート体
31 壁
32 中空部
33 領域
4 杭
B 補強バンド
B’ 凹部
C ひび割れ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
端板(1)と、緊張材(2)と、コンクリート体(3)を包含し、
該端板(1)は円環状で放射状に係止孔(11)を備え、
該緊張材(2)は一端に頭部(21)を備え、該頭部(21)を該端板(1)の該係止孔(11)に係止して緊張力が導入され、
該コンクリート体(3)は一端が該端板(1)と密着し他端へ該緊張材(2)を包着して伸びており、
該緊張材(2)は該頭部(21)と別個に、少なくとも1個の凸部(22)を該コンクリート体(3)中に備えている
ことを特徴とするプレストレストコンクリート製杭の端部構造。

【請求項2】
該緊張材(2)の該凸部(22)は杭に作用する曲げ引張り力で該コンクリート体(3)にひび割れ(C)の発生する領域(33)に設けられている請求項1に記載のプレストレストコンクリート製杭の端部構造。

【請求項3】
該領域(33)は該端板(1)外面から該緊張材(2)上に、該緊張材(2)の外径(d)の10〜40倍の寸法上である請求項1に記載のプレストレストコンクリート製杭の端部構造。

【請求項4】
該凸部(22)は該緊張材(2)自身の変形で形成されたこぶである請求項1に記載のプレストレストコンクリート製杭の端部構造。

【請求項5】
該凸部(22)は該緊張材(2)に嵌着したヘッドである請求項1に記載のプレストレストコンクリート製杭の端部構造。

【請求項6】
該端板(1)は外周縁に沿って該コンクリート体(3)の外周面を覆う側板(12)を備えている請求項1に記載のプレストレストコンクリート製杭の端部構造。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate