基礎構造物

【課題】鋼製基礎梁で各鋼管基礎杭の間をつなぎ平面的な剛性を高めた１柱１杭基礎構造物において、コンクリートの圧壊のおそれのない鋼管基礎杭と鋼製基礎梁との連結構造を提供することを目的とする。
【解決手段】地盤に立設された複数の鋼管基礎杭と、地中に埋設され、かつ隣接する鋼管基礎杭同士を繋ぐ鋼製基礎梁２０と、を備え、鋼製基礎梁２０の先端に取り付けられた接続片２２が、鋼管基礎杭の上端に接合された中空円筒状の接合ユニット１２の内周面と所定の間隔を隔てて対向配置され、接続片２２にねじ込まれたボルト２５の先端が接合ユニット１２の内周面に接して、所定の間隔が保持され、接続片２２と内周面との間を含め、接合ユニット１２内にコンクリートが充填されたことを特徴とする基礎構造物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基礎構造物に関し、特に、１柱１杭基礎構造物における基礎梁と基礎杭の接続方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
柱１本ごとに独立した基礎杭を持つ１柱１杭基礎構造物で、かつ重量バランスなどにより基礎部での剛性を必要とする場合は、鋼製基礎梁で各鋼管基礎杭の間をつなぎ平面的な剛性を高めるのが一般的である。例えば、特許文献１には、図１３に示すように、上部構造物は地中に設けられた下部構造物６１及び下部構造物６１上に建つ上部構造物６２において、地中に設置された複数の鋼管基礎杭６３と、鋼管基礎杭６３相互を連結する鋼製基礎梁６４とから構成される建築構造物を開示している。
以上の建築構造物においては、鋼管基礎杭６３の建て込み精度が必要となるとともに、鋼管基礎杭６３の打設誤差が発生した場合には、鋼製基礎梁６４の接合に関して多大な調整が必要であった。そこで、特許文献１では、鋼管基礎杭６３と鋼製基礎梁６４の接合構造を工夫して打設誤差を吸収することを提案している。
【０００３】
鋼管基礎杭６３と鋼製基礎梁６４は、例えば図１４に示すように、鋼管基礎杭６３の杭頭部６５に加工され取り付けられたメス継手金具６６に、先端にオス継手金具６７を加工した鋼製基礎梁６４を挿入し、内部にコンクリート６８を充填することで、接合することが示されている。また、他の例としては、図１５に示すように、鋼管基礎杭６９の杭頭部７０の側面軸方向に入れたスリット７１に、断面Ｈ形のオス継手金具７３を先端に固着した鋼製基礎梁７４を挿入し、鋼管基礎杭６９の内部にコンクリート７５を充填し、鋼管基礎杭６９と鋼製基礎梁７４を接合することが示されている。
【０００４】
鋼管基礎杭と鋼製基礎梁の接合の仕方については、本発明者が特許文献２において以下の提案を行っている。すなわち、図１６に示すように、特許文献２は、鋼製基礎梁８２を支持するための基礎梁支持手段８４が設けられているところに特徴がある。基礎梁支持手段８４は、図示しない鋼管基礎杭の上端に設けられる接合ユニット８０の側面に設けられた開口部８５と、接続片８６と、スプライスプレート８７とを主たる要素として構成されている。
開口部８５は、接合ユニット８０の板厚方向に貫通する、平面視長方形状の孔であり、この開口部８５を通して、接続片８６の突部８６ａが、接合ユニット８０の外側に突出するようになっている。また、接続片８６と接合ユニット８０との間には、図示しないシール部材が設けられており、接合ユニット８０内に充填されたコンクリートが、突部８６ａと開口部８５との間から漏れ出さないようになっている。
スプライスプレート８７は、接続片８６の突部８６ａと鋼製基礎梁８２のウェブ８３とを連結するものであり、スプライスプレート８７の一端と接続片８６の突部８６ａ、およびスプライスプレート８７の他端と鋼製基礎梁８２のウェブ８３はそれぞれ、隅肉溶接等の適宜の手段により接合される。
【０００５】
特許文献２の構造によれば、接続片８６の角度や、開口部８５内における接続片８６の突部８６ａの上下方向の位置を簡単に変更することができるので、鋼製基礎梁８２を所望の高さに容易に据え付けることができる。また、接続片８６の突部８６ａが貫通する開口部８５が、地盤の表面近くに位置する接合ユニット８０の側面に設けられており、鋼製基礎梁８２が地盤の表面近くに位置することとなるので、鋼製基礎梁８２の掘り込み深さを浅くすることができ、工期の短縮を図ることができるとともに、工費の削減を図ることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３０９５９１号公報
【特許文献２】特開２００７−６３８５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の提案（図１１）は、オス継手金具６７と鋼管基礎杭６３の間にコンクリート７５が充填されるが、鋼製基礎梁６４から引張力が作用した場合、オス継手金具６７と鋼管基礎杭６３の間のコンクリート強度、クリアランスの設定によっては、コンクリート７５が圧壊して、所定の性能を発揮できないおそれがあった。
コンクリートの圧壊の問題は、特許文献１の他の提案（図１２）においても、オス継手金具７３と鋼管基礎杭６９の間で、また、特許文献２の提案においても、接続片８６と鋼製基礎杭６３の間で生ずる。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、鋼製基礎梁で各鋼管基礎杭の間をつなぎ平面的な剛性を高めた１柱１杭基礎構造物において、コンクリートの圧壊のおそれのない鋼管基礎杭と鋼製基礎梁との連結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】
【０００８】
かかる目的のもと、本発明の基礎構造物は、地盤に立設された複数の鋼管基礎杭と、地中に埋設され、かつ隣接する鋼管基礎杭同士を繋ぐ鋼製基礎梁と、を備え、鋼製基礎梁の先端に取り付けられた係止体が、鋼管基礎杭の内周面と所定の間隔を隔てて対向配置され、係止体にねじ込まれたボルトの先端が鋼管基礎杭の内周面に接して、所定の間隔が保持され、係止体と内周面との間を含め、鋼管基礎杭内にコンクリートが充填されたことを特徴とする。
本発明の基礎構造物は、鋼製基礎梁の先端に取り付けられた係止体と鋼管基礎杭の内周面にコンクリートが充填されることにより、鋼製基礎梁と鋼管基礎杭とを接合する。この接合構造において、係止体と鋼管基礎杭の内周面との間にボルトが介在することにより、鋼製基礎梁に引張りの力が加わったとしても、係止体からの力はボルトを介して鋼管基礎杭の内周面に伝達されるので、係止体と鋼管基礎杭の内周面の間に充填されたコンクリートの圧壊が防止される。
【０００９】
本発明の基礎構造物において、鋼製基礎梁が貫通する孔が鋼管基礎杭に形成され、かつこの孔を鋼製基礎梁が貫通して、係止体が鋼管基礎杭の内周面と対向配置される場合、孔の上側及び下側にリング状の補強リブが接合されたことが好ましい。鋼製基礎梁が貫通する孔の存在により、鋼管基礎杭の強度低下を補うためである。
本発明の基礎構造物において、ボルトの本数は限定されず、水平方向に所定間隔離れた位置に複数本配置することができるし、鉛直方向に水平方向に所定間隔離れた位置に複数本配置することもできる。
また本発明の基礎構造物において、鋼製基礎梁の先端部の鋼管基礎杭の鉛直方向における位置決めを行う鉛直方向位置決め手段を備えることが好ましい。鋼製基礎梁と鋼管基礎杭との接合状態を調整するためである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コンクリートを介在して鋼管基礎杭に係止される係止体と鋼管基礎杭の内周面の間の力の伝達がボルトを介して行われるため、鋼製基礎梁に引張り力が生じてもコンクリートの圧壊のおそれがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
＜第１実施形態＞
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る１柱１杭基礎構造の側断面図である。この１柱１杭基礎構造１０は、地盤Ｇに埋設された鋼管基礎杭１１と、この鋼管基礎杭１１の鉛直上方に配置された接合ユニット（接合部材）１２とを主たる要素としている。接合ユニット１２は、形態が鋼管と同様であり、かつ杭の一部として機能するから、本発明の鋼管基礎杭に該当する。
鋼管基礎杭１１は、例えば、その下端部に翼（図示せず）を有しており、その先端部が支持層（図示せず）に到達するまで、圧入機等により地盤Ｇ中に回転圧入されている。
接合ユニット１２は、鋼管基礎杭１１と略同じ外径を有する例えば円筒状の部材であり、その上端は、柱脚１３の底板１３ａを受容し易くするために開口されている。接合ユニット１２の下端には、底板１２ａが設けられている。
これら鋼管基礎杭１１と接合ユニット１２とは、例えば溶接により接合されている。
【００１２】
接合ユニット１２の内部空間内には、位置決めされた、断面が例えば四辺形状を呈する柱脚１３の下端部が収容されており、接合ユニット１２と柱脚１３とは、接合ユニット１２の内部に充填されたコンクリート１４により接合されている。
【００１３】
図１に示した１柱１杭基礎構造１０の施工方法について図２を用いて説明する。
まず、鋼管基礎杭１１を埋設しようとする所定位置の地盤Ｇに穴１５を掘る。穴１５の径は、鋼管基礎杭１１の径よりも大きくする。その穴１５に鋼管基礎杭１１を立てた後、鋼管基礎杭１１の先端部が支持層に到達するまで、図示しない圧入機等を用いて地盤Ｇ中に回転圧入する（図２（ａ）参照）。
鋼管基礎杭１１の杭頭部に接合ユニット１２を載せ、鋼管基礎杭１１の芯と接合ユニット１２の芯とを一致させた後、これら鋼管基礎杭１１と接合ユニット１２とを例えば溶接により接合する。鋼管基礎杭１１と接合ユニット１２との接合が完了した後に穴１５を一部埋め戻し、接合ユニット１２の開口端のみが地盤Ｇの表面に現れるようにする（図２（ｂ）参照）。
その後、鋼製基礎梁２０を接合ユニット１２に接合し、それが終了したならば、穴１５を完全に埋め戻す。このとき、鋼製基礎梁２０も埋められる。鋼製基礎梁２０を接合ユニット１２に接合する構造は後述する。
【００１４】
次に、接合ユニット１２の開口端を通して、柱脚１３の先端部を接合ユニット１２の内部空間内に挿入し、位置決め装置を用いて接合ユニット１２の芯と柱脚１３の芯とを一致させる（図２（ｃ）参照）。
この状態で接合ユニット１２の内部空間内にコンクリート１４を充填し、接合ユニット１２と柱脚１３とを接合し、基礎構造の工事が完了する（図２（ｄ）および図１参照）。なお、穴１５の埋め戻しは、柱脚固定までの一連の作業完了後に行ってもよい。
【００１５】
次に、図３〜図５を参照して、鋼製基礎梁２０を接合ユニット１２に接合する構造を説明する。なお、図３〜図５には、コンクリート１４の記載は省略してある。また、接合ユニット１２と鋼製基礎梁２０の接合箇所を１箇所のみ記載してある。
本実施形態における１柱１杭基礎構造１０は、鋼製基礎梁２０を支持するための基礎梁支持手段２１が設けられており、この基礎梁支持手段２１に、打設されたコンクリート１４の圧壊を防止する機能が付加されている点に特徴がある。
【００１６】
基礎梁支持手段２１は、接合ユニット１２の側面に設けられた開口部２３と、接続片２２と、スプライスプレート２４とを主たる要素として構成されている。
開口部２３は、接合ユニット１２の板厚方向に貫通する、平面視長方形状の孔であり、この開口部２３を通して、接続片２２の突部２２ａが、接合ユニット１２の外側に突出するようになっている。また、接続片２２と接合ユニット１２との間には、図示しないシール部材が設けられており、接合ユニット１２内に充填されたコンクリート１４が、突部２２ａと開口部２３との間から漏れ出さないようになっている。
スプライスプレート２４は、接続片２２の突部２２ａと鋼製基礎梁２０のウェブ２０ａとを連結するものであり、スプライスプレート２４の一端と接続片２２の突部２２ａ、およびスプライスプレート２４の他端と鋼製基礎梁２０のウェブ２０ａはそれぞれ、例えばボルト接合により接合される。接続片２２、スプライスプレート２４は、鋼製基礎梁２０の一部を構成するものとみなすことができる。
【００１７】
接続片２２には、ボルト２５と噛み合うねじ孔２２ｂが接続片２２を貫通して形成されている。このねじ孔２２ｂは、接続片２２の幅方向（水平方向）に所定の間隔を隔てて２箇所に形成されている。ボルト２５は、このねじ孔２２ｂを介して接続片２２を貫通し、ねじ部の先端が接合ユニット１２の内壁に接触している。したがって、鋼製基礎梁２０に引張りの力が作用したとき、接続片２２からの力がボルト２５を経由して接合ユニット１２へ伝達されるため、接合ユニット１２内で接合ユニット１２の内周面に対向配置される接続片２２の板状の部分（係止体）と接合ユニット１２の間に充填されたコンクリート１４の圧壊が阻止される。
ボルト２５は、接続片２２の突部２２ａを境にして水平方向の両側にそれぞれ１本設置している。したがって、ボルト２５の締め付け具合により、接続片２２の水平方向の位置、回転方向を調整することが可能である。
【００１８】
接合ユニット１２の内周面には、補強リブ２６が設けられている。補強リブ２６は、開口部２３の上側及び下側に一つずつ設けられている。補強リブ２６は、鋼製のリング状部材を溶接により、接合ユニット１２の内周面に接合する。
鋼製基礎梁２０からの引張力に対して、接合ユニット１２の上端が開口しているため、強度的に問題が発生する可能性がある。また、開口部２３に部分的に強度が低下する可能性がある。そこで、開口部２３の上・下にリング状の補強リブ２６を溶接接合することにより補強する。また、この補強リブ２６は、接合ユニット１２の内部に充填されるコンクリート１４の付着性能も向上させる効果も有している。
【００１９】
また、本実施形態による１柱１杭基礎構造１０によれば、接続片２２の角度や、開口部２３内における接続片２２の突部２２ａの上下方向の位置を簡単に変更することができるので、鋼製基礎梁２０を所望の高さに容易に据え付けることができる。
さらに、接続片２２の突部２２ａが貫通する開口部２３が、地盤Ｇの表面近くに位置する接合ユニット１２の側面に設けられており、鋼製基礎梁２０が地盤Ｇの表面近くに位置することとなるので、鋼製基礎梁２０の掘り込み深さを浅くすることができ、工期の短縮を図ることができるとともに、工費の削減を図ることができる。
【００２０】
＜第２実施形態＞
本発明による第２実施形態に係る１柱１杭基礎構造３０を図６〜図９を参照して説明する。
第２実施形態は、第１実施形態と基本的な構成が一致しているため、以下では第１実施形態との相違点を中心にして説明する。なお、図６〜図９において、第１実施形態と同様部分には同一の符号を付している。
第２実施形態は、基礎梁支持手段３１が、接合ユニット１２の側面に設けられた開口部２３と、接続片３２と、鉛直方向支持板３３と、スプライスプレート２４とを主たる要素として構成されている。
接続片３２は、Ｔ状の形態を有するが、突部３２ａの表裏両面から突部３２ｂが垂設されている。
接続片３２の突部３２ｂと接合ユニット１２の間に配設される鉛直方向支持板３３には、接続片３２の突部３２ａが貫通する孔３３ａと、孔３３ａを中心として対称の位置に貫通する２つのボルト孔３３ｂが形成されている。ボルト孔３３ｂが長孔とされているため、鉛直方向支持板３３、つまり接続片３２を鉛直方向の任意の位置に固定することができる。
【００２１】
突部３２ａの先端部分が外部に突出するように接続片３２を接合ユニット１２に配置する。
ボルト３４が鉛直方向支持板３３のボルト孔３３ｂを貫通し、ボルト３４の先端は接合ユニット１２に固定されたナット３５にねじ込まれている。一方で、鉛直方向支持板３３は、接続片３２の突部３２ｂの接合ユニット１２側の面に接している。
【００２２】
以上の第２実施形態によれば、鉛直方向支持板３３の鉛直方向の位置を調整し、ボルト３４を締め付けることにより、接続片３２の位置決めを行うことができる。接続片３２が位置決めされた状態で、ボルト２５の締め付け具合により、接続片３２の水平方向の位置、回転方向の位置を調整すれば、さらに精度の良い調整が可能となる。
【００２３】
＜第３実施形態＞
本発明による第３実施形態に係る１柱１杭基礎構造５０を図１０〜図１２を参照して説明する。
第１実施形態はボルト２５を水平方向に２つ設けていたのに対して、第３実施形態はボルト２５を鉛直方向にも２つ設けたところに特徴がある。なお、図１０〜図１２において、第１実施形態と同様部分には同一の符号を付している。
この構成により、鋼製基礎梁２０と接合ユニット１２の間を伝達可能な強度も向上する。さらに、接続片２２の平面的な回転のみではなく、鉛直方向の回転の位置も調整可能となるので、施工上、鋼製基礎梁２０に鉛直方向の傾きが若干生じた場合でも、強制的に外力を加えて調整するのではなく、施工過程に接続片２２で調整が可能となる。
【００２４】
上記実施形態では、接合ユニット１２について説明したが、鋼管基礎杭１１に対して本発明を適用することができる。これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択し、あるいは他の構成に適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態による基礎構造物の概略構成を示す側断面図である。
【図２】第１実施形態による基礎構造物の施工工程を示す部分断面図である。
【図３】第１実施形態による基礎構造物の鋼製基礎梁と鋼管基礎杭の接合部分を示す図であって、図４のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図６】第２実施形態による基礎構造物の鋼製基礎梁と鋼管基礎杭の接合部分を示す平面図であって、図７のＦ−Ｆ矢視断面図である。
【図７】図６のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図８】図６のＥ−Ｅ矢視断面図である。
【図９】第２実施形態に用いる鉛直方向支持板及び接合片を示す斜視図であり、（ａ）が鉛直方向支持板を、（ｂ）が接合片を示している。
【図１０】第３実施形態による基礎構造物の鋼製基礎梁と鋼管基礎杭の接合部分を示す平面図であって、図１１のＩ−Ｉ矢視断面図である。
【図１１】図１０のＧ−Ｇ矢視断面図である。
【図１２】図１０のＨ−Ｈ矢視断面図である。
【図１３】特許文献１に開示された建築構造物を示す図である。
【図１４】特許文献１に開示された建築構造物の鋼製基礎梁と鋼管基礎杭の接合例を示す断面図である。
【図１５】特許文献１に開示された建築構造物の鋼製基礎梁と鋼管基礎杭の他の接合例を示す断面図である。
【図１６】特許文献２に開示された建築構造物の鋼製基礎梁と鋼管基礎杭の接合例を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０，３０，５０…１柱１杭基礎構造、１１…鋼管基礎杭、１２…接合ユニット、１３…柱脚、１４…コンクリート、２０…鋼製基礎梁、２１，３１…基礎梁支持手段、２２，３２…接続片、２３…開口部、２４…スプライスプレート、２５，３４…ボルト、２６…補強リブ、３３…鉛直方向支持板、３５…ナット

【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に立設された複数の鋼管基礎杭と、
地中に埋設され、かつ隣接する前記鋼管基礎杭同士を繋ぐ鋼製基礎梁と、を備え、
前記鋼製基礎梁の先端に取り付けられた係止体が、前記鋼管基礎杭の内周面と所定の間隔を隔てて対向配置され、
前記係止体にねじ込まれたボルトの先端が前記鋼管基礎杭の内周面に接して、前記所定の間隔が保持され、
前記係止体と前記内周面との間を含め、前記鋼管基礎杭内にコンクリートが充填されたことを特徴とする基礎構造物。
【請求項２】
前記鋼製基礎梁が貫通する孔が前記鋼管基礎杭に形成され、かつこの孔を前記鋼製基礎梁が貫通して、前記係止体が前記鋼管基礎杭の前記内周面と対向配置され、
前記孔の上側及び下側にリング状の補強リブが接合されたことを特徴とする請求項１に記載の基礎構造物。
【請求項３】
前記ボルトが、水平方向に所定間隔離れた位置に複数本配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の基礎構造物。
【請求項４】
前記ボルトが、鉛直方向に所定間隔離れた位置に複数本配置されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の基礎構造物。
【請求項５】
前記鋼製基礎梁の先端部の前記鋼管基礎杭の鉛直方向における位置決めを行う鉛直方向位置決め手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基礎構造物。

【図１】