既製コンクリート杭と床版の接合構造
【課題】既製コンクリート杭を、床版を支える柱用途として用いることができる既製コンクリート杭と床版の接合構造を提供する。
【解決手段】既製コンクリート杭１２と床版１４とを床版１４内に設けた接合治具１６を介して接合する構造１０であって、接合治具１６を、既製コンクリート杭１２の外周に設けたリング１８と、リング１８の外周に環状に突設したドーナツ状プレート２０と、ドーナツ状プレート２０の上面においてリング１８の外周に放射状に突設した放射状プレート２２とから構成する。
【解決手段】既製コンクリート杭１２と床版１４とを床版１４内に設けた接合治具１６を介して接合する構造１０であって、接合治具１６を、既製コンクリート杭１２の外周に設けたリング１８と、リング１８の外周に環状に突設したドーナツ状プレート２０と、ドーナツ状プレート２０の上面においてリング１８の外周に放射状に突設した放射状プレート２２とから構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既製コンクリート杭と床版の接合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＰＨＣ杭（遠心力高強度プレストレストコンクリート杭）に代表される中空円筒形状の既製コンクリート杭が知られている。既製コンクリート杭は、工場で安価に大量生産できるため、構造物の基礎杭として広く利用されている。このような既製コンクリート杭は、通常、杭頭部に設けた補強鉄筋を介して、構造物の基礎と結合した態様で用いられる。
【０００３】
一方、鋼管内にコンクリートを充填した鋼管コンクリート柱と床版（フラットスラブ）の接合構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１５９１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の従来の既製コンクリート杭を、そのまま基礎杭用途に用いるだけでなく、基礎の上方の床版を支える柱用途としても用いることができるような既製コンクリート杭と床版の接合技術の開発が望まれていた。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、既製コンクリート杭を、床版を支える柱用途として用いることができる既製コンクリート杭と床版の接合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】
【０００７】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係る既製コンクリート杭と床版の接合構造は、既製コンクリート杭と床版とを前記床版内に設けた接合治具を介して接合する構造であって、前記接合治具は、前記既製コンクリート杭の外周に設けたリングと、前記リングの外周に環状に突設したドーナツ状プレートと、前記ドーナツ状プレートの上面において前記リングの外周に放射状に突設した放射状プレートとからなることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る既製コンクリート杭と床版の接合構造は、上述した請求項１において、前記リングは鋼管であり、前記プレートは鋼板であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る既製コンクリート杭と床版の接合構造は、上述した請求項１または２において、前記既製コンクリート杭を、地下から立ち上がる構真柱として用いることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項４に係る既製コンクリート杭と床版の接合構造は、上述した請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記既製コンクリート杭は、ＰＨＣ杭であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、既製コンクリート杭と床版とを前記床版内に設けた接合治具を介して接合する構造であって、前記接合治具は、前記既製コンクリート杭の外周に設けたリングと、前記リングの外周に環状に突設したドーナツ状プレートと、前記ドーナツ状プレートの上面において前記リングの外周に放射状に突設した放射状プレートとからなるので、既製コンクリート杭と床版とを接合治具で一体的に接合することができる。このため、既製コンクリート杭を、床版を支える柱用途として用いることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明に係る既製コンクリート杭と床版の接合構造の実施例を示す透視斜視図である。
【図２】図２は、本発明に係る既製コンクリート杭と床版の接合構造の実施例を示す断面図である。
【図３】図３は、放射状プレートがない場合の力の伝達を説明する図である。
【図４】図４は、放射状プレートがある場合の力の伝達を説明する図である。
【図５】図５は、構真柱の施工状況を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る既製コンクリート杭と床版の接合構造の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
図１および図２に示すように、本発明に係る既製コンクリート杭と床版の接合構造１０は、中空円筒形状のＰＨＣ杭１２（既製コンクリート杭）と床版１４とを、床版１４内に埋め込んだ接合治具１６を介して接合した構造である。床版１４は、フラットプレート構造の鉄筋コンクリートからなる。
【００１５】
接合治具１６は、ＰＨＣ杭１２の外周に設けた鋼管１８（リング）と、鋼管１８の外周に環状に突設した鋼製のドーナツ状プレート２０と、ドーナツ状プレート２０の上面において鋼管１８の外周に放射状に突設した鋼製の放射状プレート２２とからなる。
【００１６】
放射状プレート２２は、鉛直面を有する矩形状の平板であって、その高さは床版１４内に収まるように床版１４の厚さよりも若干小さくしてある。ＰＨＣ杭１２と接合治具１６の鋼管１８とは、溶接接合、機械式継手接合等の一般的な杭継手で接合してある。
【００１７】
鋼管１８は、ＰＨＣ杭１２の外径と略等しい径の薄肉のものである。なお、ＰＨＣ杭１２の外周に鋼管１８を設ける代わりに、ＳＣ杭（外殻鋼管付きコンクリート杭）を既製コンクリート杭および鋼管１８として使用してもよい。
【００１８】
上記の構成において、床版１４からの鉛直荷重は、接合治具１６の放射状プレート２２およびドーナツ状プレート２０を介して鋼管１８に伝わり、鋼管１８を介してＰＨＣ杭１２に伝達される。
【００１９】
このように、ＰＨＣ杭１２と床版１４とを接合治具１６により一体的に接合することで、従来、基礎を支える基礎杭としてしか使用することが難しかったＰＨＣ杭のような既製コンクリート杭を、床版を支持する柱用途として利用することが可能となる。また、このＰＨＣ杭のような既製コンクリート杭を、地下から立ち上がる構真柱として利用することも可能となる。このように、安価なＰＨＣ杭を構真柱として用いることで、鉄骨柱と場所打ち杭とにより構築される従来の一般的な構真柱に比べてコストダウンを図ることができる。
【００２０】
次に、本発明の接合構造による力の伝達特性について図３および図４に基づいて説明する。
【００２１】
図３に示すように、放射状プレートがない構成の場合には、ドーナツ状プレート２０のみが床版１４からの鉛直荷重を負担し、その根元に作用する曲げモーメントによって鋼管１８に反力の曲げモーメントＭを生じさせる。このため、鋼管１８は、鉛直荷重の反力Ｒに加えて、反力の曲げモーメントＭによる応力度σを負担する必要がある。
【００２２】
一方、図４に示すように、本発明のように放射状プレート２２がある構成の場合には、床版１４からの鉛直荷重はドーナツ状プレート２０に加えて、放射状プレート２２で負担することになり、鋼管１８に生じさせる反力の曲げモーメントはＭである。この曲げモーメントＭは、図３の放射状プレート２２がない場合と同じ大きさである。
【００２３】
反力の曲げモーメントＭによる応力度σは、曲げモーメントの作用する断面の高さの２乗に反比例することから、放射状プレート２２がある場合には、放射状プレート２２がない場合に比べてσは小さくなる。この場合、鋼管１８の肉厚を小さくすることが可能となる。
【００２４】
次に、本発明の接合構造に用いるＰＨＣ杭を、建物の構真柱として利用する場合の施工方法について図５に基づいて説明する。
【００２５】
図５に示すように、埋め込み工法にてＰＨＣ杭１２の建て込みを行う場合には、まず、地盤２に杭埋め込み用の掘削孔２４を築造する。このとき、杭の支持力を増すために孔下端に大径の拡大球根部２６を形成する。このため、掘削孔壁径としては、拡大球根部２６の上方の標準部２８と拡大球根部２６の２種類の径を設定する。
【００２６】
ここで、ＰＨＣ杭１２と、地下に構築予定の床版１４との接合部分には接合治具１６を設けるため、この部分の径は、ＰＨＣ杭１２の外径より若干大きくなる。埋め込み杭を施工する場合の掘削孔径は、ＰＨＣ杭１２の径より２００〜３００ｍｍ程度大きくするのが一般的であるので、ＰＨＣ杭１２の径からの接合治具１６の出っ張りが１００ｍｍ程度の場合は、掘削孔径を標準部２８より大きくする必要はないが、１００ｍｍ程度を超える場合は、接合治具１６より上部３０の孔壁径は、この出っ張りを考慮して標準部２８より拡大した孔径に設定する。
【００２７】
そして、ＰＨＣ杭１２の建て込みを行って地盤２内に構真柱を構築し、地上から地盤２内の掘削を進めて接合治具１６の位置に床版１４を構築する。この場合、ＰＨＣ杭１２と床版１４とは、接合治具１６を介して一体的に接合するようにする。
【００２８】
なお、接合治具１６は、ＰＨＣ杭１２の外周に現場溶接で取り付けてもよい。接合治具１６を現場溶接で取り付ければ、掘削孔２４に建て込んだＰＨＣ杭１２のレベルの調整作業は比較的容易である。
【００２９】
上記の実施の形態において、既製コンクリート杭としてＰＨＣ杭を用いる場合について説明したが、ＰＨＣ杭に限るものではなく、ＲＣ杭（鉄筋コンクリート杭）やＰＣ杭（プレストレストコンクリート杭）などのその他の既製コンクリート杭を用いてもよい。このようにしても、本発明と同一の作用効果を奏することができる。
【００３０】
以上説明したように、本発明によれば、既製コンクリート杭と床版とを前記床版内に設けた接合治具を介して接合する構造であって、前記接合治具は、前記既製コンクリート杭の外周に設けたリングと、前記リングの外周に環状に突設したドーナツ状プレートと、前記ドーナツ状プレートの上面において前記リングの外周に放射状に突設した放射状プレートとからなるので、既製コンクリート杭と床版とを接合治具で一体的に接合することができる。このため、既製コンクリート杭を、床版を支える柱用途として用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明に係る既製コンクリート杭と床版の接合構造は、既製コンクリート杭を基礎杭としてだけではなく、床版を支持する柱として利用するのに有用であり、特に、地下から立ち上がる構真柱として利用するのに適している。
【符号の説明】
【００３２】
１０ 既製コンクリート杭と床版の接合構造
１２ ＰＨＣ杭（既製コンクリート杭）
１４ 床版
１６ 接合治具
１８ 鋼管（リング）
２０ ドーナツ状プレート
２２ 放射状プレート
２４ 掘削孔
２６ 拡大球根部
２８ 標準部
３０ 上部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既製コンクリート杭と床版の接合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＰＨＣ杭（遠心力高強度プレストレストコンクリート杭）に代表される中空円筒形状の既製コンクリート杭が知られている。既製コンクリート杭は、工場で安価に大量生産できるため、構造物の基礎杭として広く利用されている。このような既製コンクリート杭は、通常、杭頭部に設けた補強鉄筋を介して、構造物の基礎と結合した態様で用いられる。
【０００３】
一方、鋼管内にコンクリートを充填した鋼管コンクリート柱と床版（フラットスラブ）の接合構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１５９１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の従来の既製コンクリート杭を、そのまま基礎杭用途に用いるだけでなく、基礎の上方の床版を支える柱用途としても用いることができるような既製コンクリート杭と床版の接合技術の開発が望まれていた。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、既製コンクリート杭を、床版を支える柱用途として用いることができる既製コンクリート杭と床版の接合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】
【０００７】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係る既製コンクリート杭と床版の接合構造は、既製コンクリート杭と床版とを前記床版内に設けた接合治具を介して接合する構造であって、前記接合治具は、前記既製コンクリート杭の外周に設けたリングと、前記リングの外周に環状に突設したドーナツ状プレートと、前記ドーナツ状プレートの上面において前記リングの外周に放射状に突設した放射状プレートとからなることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項２に係る既製コンクリート杭と床版の接合構造は、上述した請求項１において、前記リングは鋼管であり、前記プレートは鋼板であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項３に係る既製コンクリート杭と床版の接合構造は、上述した請求項１または２において、前記既製コンクリート杭を、地下から立ち上がる構真柱として用いることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項４に係る既製コンクリート杭と床版の接合構造は、上述した請求項１〜３のいずれか一つにおいて、前記既製コンクリート杭は、ＰＨＣ杭であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、既製コンクリート杭と床版とを前記床版内に設けた接合治具を介して接合する構造であって、前記接合治具は、前記既製コンクリート杭の外周に設けたリングと、前記リングの外周に環状に突設したドーナツ状プレートと、前記ドーナツ状プレートの上面において前記リングの外周に放射状に突設した放射状プレートとからなるので、既製コンクリート杭と床版とを接合治具で一体的に接合することができる。このため、既製コンクリート杭を、床版を支える柱用途として用いることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明に係る既製コンクリート杭と床版の接合構造の実施例を示す透視斜視図である。
【図２】図２は、本発明に係る既製コンクリート杭と床版の接合構造の実施例を示す断面図である。
【図３】図３は、放射状プレートがない場合の力の伝達を説明する図である。
【図４】図４は、放射状プレートがある場合の力の伝達を説明する図である。
【図５】図５は、構真柱の施工状況を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る既製コンクリート杭と床版の接合構造の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
図１および図２に示すように、本発明に係る既製コンクリート杭と床版の接合構造１０は、中空円筒形状のＰＨＣ杭１２（既製コンクリート杭）と床版１４とを、床版１４内に埋め込んだ接合治具１６を介して接合した構造である。床版１４は、フラットプレート構造の鉄筋コンクリートからなる。
【００１５】
接合治具１６は、ＰＨＣ杭１２の外周に設けた鋼管１８（リング）と、鋼管１８の外周に環状に突設した鋼製のドーナツ状プレート２０と、ドーナツ状プレート２０の上面において鋼管１８の外周に放射状に突設した鋼製の放射状プレート２２とからなる。
【００１６】
放射状プレート２２は、鉛直面を有する矩形状の平板であって、その高さは床版１４内に収まるように床版１４の厚さよりも若干小さくしてある。ＰＨＣ杭１２と接合治具１６の鋼管１８とは、溶接接合、機械式継手接合等の一般的な杭継手で接合してある。
【００１７】
鋼管１８は、ＰＨＣ杭１２の外径と略等しい径の薄肉のものである。なお、ＰＨＣ杭１２の外周に鋼管１８を設ける代わりに、ＳＣ杭（外殻鋼管付きコンクリート杭）を既製コンクリート杭および鋼管１８として使用してもよい。
【００１８】
上記の構成において、床版１４からの鉛直荷重は、接合治具１６の放射状プレート２２およびドーナツ状プレート２０を介して鋼管１８に伝わり、鋼管１８を介してＰＨＣ杭１２に伝達される。
【００１９】
このように、ＰＨＣ杭１２と床版１４とを接合治具１６により一体的に接合することで、従来、基礎を支える基礎杭としてしか使用することが難しかったＰＨＣ杭のような既製コンクリート杭を、床版を支持する柱用途として利用することが可能となる。また、このＰＨＣ杭のような既製コンクリート杭を、地下から立ち上がる構真柱として利用することも可能となる。このように、安価なＰＨＣ杭を構真柱として用いることで、鉄骨柱と場所打ち杭とにより構築される従来の一般的な構真柱に比べてコストダウンを図ることができる。
【００２０】
次に、本発明の接合構造による力の伝達特性について図３および図４に基づいて説明する。
【００２１】
図３に示すように、放射状プレートがない構成の場合には、ドーナツ状プレート２０のみが床版１４からの鉛直荷重を負担し、その根元に作用する曲げモーメントによって鋼管１８に反力の曲げモーメントＭを生じさせる。このため、鋼管１８は、鉛直荷重の反力Ｒに加えて、反力の曲げモーメントＭによる応力度σを負担する必要がある。
【００２２】
一方、図４に示すように、本発明のように放射状プレート２２がある構成の場合には、床版１４からの鉛直荷重はドーナツ状プレート２０に加えて、放射状プレート２２で負担することになり、鋼管１８に生じさせる反力の曲げモーメントはＭである。この曲げモーメントＭは、図３の放射状プレート２２がない場合と同じ大きさである。
【００２３】
反力の曲げモーメントＭによる応力度σは、曲げモーメントの作用する断面の高さの２乗に反比例することから、放射状プレート２２がある場合には、放射状プレート２２がない場合に比べてσは小さくなる。この場合、鋼管１８の肉厚を小さくすることが可能となる。
【００２４】
次に、本発明の接合構造に用いるＰＨＣ杭を、建物の構真柱として利用する場合の施工方法について図５に基づいて説明する。
【００２５】
図５に示すように、埋め込み工法にてＰＨＣ杭１２の建て込みを行う場合には、まず、地盤２に杭埋め込み用の掘削孔２４を築造する。このとき、杭の支持力を増すために孔下端に大径の拡大球根部２６を形成する。このため、掘削孔壁径としては、拡大球根部２６の上方の標準部２８と拡大球根部２６の２種類の径を設定する。
【００２６】
ここで、ＰＨＣ杭１２と、地下に構築予定の床版１４との接合部分には接合治具１６を設けるため、この部分の径は、ＰＨＣ杭１２の外径より若干大きくなる。埋め込み杭を施工する場合の掘削孔径は、ＰＨＣ杭１２の径より２００〜３００ｍｍ程度大きくするのが一般的であるので、ＰＨＣ杭１２の径からの接合治具１６の出っ張りが１００ｍｍ程度の場合は、掘削孔径を標準部２８より大きくする必要はないが、１００ｍｍ程度を超える場合は、接合治具１６より上部３０の孔壁径は、この出っ張りを考慮して標準部２８より拡大した孔径に設定する。
【００２７】
そして、ＰＨＣ杭１２の建て込みを行って地盤２内に構真柱を構築し、地上から地盤２内の掘削を進めて接合治具１６の位置に床版１４を構築する。この場合、ＰＨＣ杭１２と床版１４とは、接合治具１６を介して一体的に接合するようにする。
【００２８】
なお、接合治具１６は、ＰＨＣ杭１２の外周に現場溶接で取り付けてもよい。接合治具１６を現場溶接で取り付ければ、掘削孔２４に建て込んだＰＨＣ杭１２のレベルの調整作業は比較的容易である。
【００２９】
上記の実施の形態において、既製コンクリート杭としてＰＨＣ杭を用いる場合について説明したが、ＰＨＣ杭に限るものではなく、ＲＣ杭（鉄筋コンクリート杭）やＰＣ杭（プレストレストコンクリート杭）などのその他の既製コンクリート杭を用いてもよい。このようにしても、本発明と同一の作用効果を奏することができる。
【００３０】
以上説明したように、本発明によれば、既製コンクリート杭と床版とを前記床版内に設けた接合治具を介して接合する構造であって、前記接合治具は、前記既製コンクリート杭の外周に設けたリングと、前記リングの外周に環状に突設したドーナツ状プレートと、前記ドーナツ状プレートの上面において前記リングの外周に放射状に突設した放射状プレートとからなるので、既製コンクリート杭と床版とを接合治具で一体的に接合することができる。このため、既製コンクリート杭を、床版を支える柱用途として用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明に係る既製コンクリート杭と床版の接合構造は、既製コンクリート杭を基礎杭としてだけではなく、床版を支持する柱として利用するのに有用であり、特に、地下から立ち上がる構真柱として利用するのに適している。
【符号の説明】
【００３２】
１０ 既製コンクリート杭と床版の接合構造
１２ ＰＨＣ杭（既製コンクリート杭）
１４ 床版
１６ 接合治具
１８ 鋼管（リング）
２０ ドーナツ状プレート
２２ 放射状プレート
２４ 掘削孔
２６ 拡大球根部
２８ 標準部
３０ 上部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既製コンクリート杭と床版とを前記床版内に設けた接合治具を介して接合する構造であって、
前記接合治具は、前記既製コンクリート杭の外周に設けたリングと、前記リングの外周に環状に突設したドーナツ状プレートと、前記ドーナツ状プレートの上面において前記リングの外周に放射状に突設した放射状プレートとからなることを特徴とする既製コンクリート杭と床版の接合構造。
【請求項２】
前記リングは鋼管であり、前記プレートは鋼板であることを特徴とする請求項１に記載の既製コンクリート杭と床版の接合構造。
【請求項３】
前記既製コンクリート杭を、地下から立ち上がる構真柱として用いることを特徴とする請求項１または２に記載の既製コンクリート杭と床版の接合構造。
【請求項４】
前記既製コンクリート杭は、ＰＨＣ杭であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の既製コンクリート杭と床版の接合構造。
【請求項１】
既製コンクリート杭と床版とを前記床版内に設けた接合治具を介して接合する構造であって、
前記接合治具は、前記既製コンクリート杭の外周に設けたリングと、前記リングの外周に環状に突設したドーナツ状プレートと、前記ドーナツ状プレートの上面において前記リングの外周に放射状に突設した放射状プレートとからなることを特徴とする既製コンクリート杭と床版の接合構造。
【請求項２】
前記リングは鋼管であり、前記プレートは鋼板であることを特徴とする請求項１に記載の既製コンクリート杭と床版の接合構造。
【請求項３】
前記既製コンクリート杭を、地下から立ち上がる構真柱として用いることを特徴とする請求項１または２に記載の既製コンクリート杭と床版の接合構造。
【請求項４】
前記既製コンクリート杭は、ＰＨＣ杭であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の既製コンクリート杭と床版の接合構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２２６０９８（Ｐ２０１１−２２６０９８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９５０５６（Ｐ２０１０−９５０５６）
【出願日】平成２２年４月１６日（２０１０．４．１６）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１６日（２０１０．４．１６）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]