杭と基礎との接合構造及びその構築方法、並びに杭と基礎との接合方法
【課題】簡易な構成で、圧縮軸力に対する剛性及び強度の向上と、曲げモーメントに対する曲げ剛性の低減とを両立させることが可能な構造物の基礎と杭頭との接合構造及びその構築工法、並びに杭と基礎との接合方法を提供する。
【解決手段】本発明の接合構造は、コンクリート杭１０よりも平面形状が小さく、かつ、コンクリート杭１０の上面の中央からフーチング２０に連結する連結部３０と、連結部３０の周囲を取り囲むとともに、コンクリート杭１０とフーチング２０との間に隙間なく介装される、互いに鉛直方向に離間可能に積層されたプレート４０と、を備える
【解決手段】本発明の接合構造は、コンクリート杭１０よりも平面形状が小さく、かつ、コンクリート杭１０の上面の中央からフーチング２０に連結する連結部３０と、連結部３０の周囲を取り囲むとともに、コンクリート杭１０とフーチング２０との間に隙間なく介装される、互いに鉛直方向に離間可能に積層されたプレート４０と、を備える
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物等の構造物における基礎と杭との接合構造に係り、特に、圧縮軸力に対する剛性及び強度を向上させるともに、曲げ剛性を低減させることが可能な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物等の構造物における基礎（フーチングやパイルキャップ）と杭との接合構造は、完全固定とする剛接合構造が主流であった。しかしながら、地震等により構造物に大きな水平力又は回転力が発生した場合、剛接合構造では、杭と基礎との接合部に曲げモーメントが集中しやすく損傷しやすい。このため、耐震設計として接合部周辺の杭や基礎の断面形状やコンクリートへの配筋量を増加させる必要があり、設計や施工の点でコスト増の一因となっていた。
これに対し昨今、曲げモーメントの集中を低減させる接合構造が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１では、杭と基礎とを、杭上面と基礎底面と間に隙間を隔てながら、杭よりも平面形状が小さい柱鉄骨、鉄骨コンクリート柱、又は鉄骨鉄筋コンクリート柱で連結する接合構造が開示されている。かかる接合構造によれば、基礎から杭へ伝達される圧縮軸力に対する剛性及び強度を柱鉄骨等で確保しつつ、柱鉄骨等の平面形状を杭よりも小さくすることで曲げモーメントに対する剛性を低下させることができる。
【特許文献１】特開２０００−１４４９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載される基礎と杭との接合構造では、基礎と杭との接合部分の平面形状が縮小するほど、接合構造に発生する曲げモーメントの集中が低減されるものの、基礎から杭に圧縮軸力を充分に伝達させる必要があるため、接合部分の平面形状の縮小には限界がある。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、圧縮軸力に対する剛性及び強度の向上と、曲げモーメントに対する曲げ剛性の低減とを両立させることが可能な構造物の基礎と杭頭との接合構造及びその構築工法、並びに杭と基礎との接合方法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】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明は、杭とその上に設けられる基礎との接合構造であって、
前記杭よりも平面形状が小さく、かつ、前記杭の上面の中央と前記基礎とを連結する連結部と、
前記杭又は前記基礎よりも圧縮強度が大きい材質からなり、かつ、前記連結部の周囲を取り囲むとともに、前記杭と前記基礎との間に介装された、互いに鉛直方向に離間可能に積層された複数のプレートと、を備えることを特徴とする。
本発明の接合構造によれば、平常時には、基礎と杭との間に作用する圧縮軸力を、連結部とプレートとの両方を介して充分に伝達することができる。
【０００７】
またここで、プレートが連結部の周囲を取り囲んでいるので、連結部に圧縮軸力が作用する際に連結部に生じる水平方向の膨張を、プレートが周囲から拘束することから、連結部の圧縮強度及び靱性が向上する。
【０００８】
また、本発明の接合構造に曲げモーメントが生じる場合には、当該曲げモーメントにより引張応力が発生する側のプレート間が離間することにより、曲げ剛性を効果的に低下させることができる。
【０００９】
また、プレート間が離間する場合、プレート間が離間した側と反対側のプレート同士が接触する部分において、局所的に圧縮応力の集中が生じるが、最下部のプレートと杭上面とは当接しているので、かかる集中する圧縮応力は、最下部のプレートの底面全体に分散されて杭上面に伝達されることになるので、応力集中による杭の頭部の損傷を抑制することができる。
【００１０】
したがって、本発明の接合構造によれば、平常時は杭が基礎を堅実に支持するとともに、地震時には曲げモーメントの集中による杭の頭部の損傷を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明において、前記プレートは、前記杭又は前記基礎よりも圧縮強度が大きい材質からなることにより、許容応力度設計の点から杭と基礎との間に作用する圧縮軸力に必要なプレートの平面形状を、剛接合構造よりも小さく設定できるため、曲げモーメントに対する剛性をさらに低減させることができる。
【００１２】
また、本発明において、前記プレートは、鋼材又はプレキャストコンクリートからなることとしてもよい。
【００１３】
また、本発明において、前記プレートは、前記連結部の周囲を取り囲む本体部材と、前記本体部材の周囲に、前記本体部材を拘束するように設けられた拘束部材とからなることとしてもよい。この構成のプレートは、例えば、本体部材が、杭又は基礎と同等の圧縮強度を有するコンクリートからなり、そのコンクリートの周囲に、拘束部材としてコンクリートを拘束する鋼管を設けた複合部材である。
【００１４】
プレートをこのような構成にすることにより、鉛直方向に作用する圧縮荷重に対するプレートの圧縮強度及び靱性を、コンクリート単体の構成の場合と比べて向上させることができる。
【００１５】
また、本発明において、前記複数のプレートのうち少なくとも一枚のプレートが、前記杭よりも小さい平面形状を有することとしてもよい。この構成によれば、曲げモーメントに対する曲げ剛性を、より一層効果的に低下させることができる。
【００１６】
また、本発明において、前記複数のプレートのうち最下部のプレートよりも一つ上側のプレートが、前記最下部のプレートよりも小さい平面形状を有することとしてもよい。この構成によれば、地震時には、最下部のプレートよりも小さい平面形状を有する、最下部のプレートより一つ上側のプレート（以下、二段目プレートという）において曲げ剛性が低減され、また平常時には、基礎から杭に伝達される圧縮軸力が、二段目プレートから直接杭上面に伝達されるのではなく、二段目プレートよりも平面形状の大きい最下部のプレートから広範囲に分散されて伝達されることになるので、杭の頭部の損傷を抑制することができる。
【００１７】
また、本発明において、前記プレートの積層数は３枚であり、前記３枚に積層されるプレートのうち中間に位置する中間プレートの平面形状が、当該中間プレートの上側及び下側のプレートの平面形状よりも小さいこととしてもよい。
【００１８】
また、本発明において、前記杭よりも小さい平面形状を有するプレートは、前記積層されたプレートのうち最下部のプレートであり、前記杭の上面における前記最下部のプレートとの当接部分が、前記杭の上端面の周縁部よりも陥没していることとしてもよい。この構成によれば、当接部分から杭の頭部に伝達される圧縮軸力が、当接部分が陥没してないときと比べて杭内部に作用することから、かかる圧縮軸力に抵抗するコンクリート断面が広がり、圧縮軸力が杭内部から広範囲に分散されて伝達されることになるので、杭の頭部の損傷を抑制することができる。
【００１９】
また、杭がコンクリート杭の場合には、通常、主筋の周囲にリング状又はスパイラル状のせん断補強筋が配筋されており、杭内部のコンクリートを周囲から拘束することで、コンクリートの強度及び変形性能が向上することから、コンクリート杭の割裂による破壊を抑制しているが、この構成によれば、上記杭上面の当接部分が陥没してないときと比べ、陥没部分に伝達された圧縮軸力に対し、陥没部分よりも上側周囲に配筋されるせん断補強筋の拘束力が付加されることになるので、せん断補強筋の拘束効果をより効果的に作用させることができ、コンクリート杭の割裂破壊の抑制に寄与する。
【００２０】
また、本発明において、前記杭の上面の陥没部分は、前記杭の上端面から前記当接部分に向けて縮小するようなテーパー形状を有することとしてもよい。この構成によれば、最下部のプレートに圧縮軸力が作用した時に生じるプレートの変形による杭の頭部のコンクリートへの損傷を抑制することができる。
【００２１】
また、本発明において、前記杭と前記基礎との間を前記連結部内を貫通して延び、前記杭と前記基礎との間でせん断力を伝達するせん断伝達部材を備えることとしてもよい。この構成によれば、杭と基礎との間に生じるせん断力を効果的に伝達することができる。なお、この接合構造に曲げモーメントが生じても、せん断伝達部材は連結部内を介して配筋されているので、曲げモーメントに対する剛性が増大しにくい。
【００２２】
また、本発明において、前記せん断伝達部材は、前記杭又は前記基礎の少なくともいずれか一方と、付着していないこととしてもよい。この構成によれば、せん断伝達部材に引張力が生じないため、この周辺のコンクリートの損傷を抑制することができる。
【００２３】
また、本発明において、前記せん断伝達部材は、前記杭及び前記基礎とに定着されていることにより、前記杭と前記基礎との間で引張力を伝達可能であることとしてもよい。この構成によれば、杭と基礎との間に生じる引張力を効果的に伝達することができる。
【００２４】
また、本発明において、前記せん断伝達部材は、前記杭の頭部領域で前記杭と付着せず、当該杭の頭部領域よりも下方の位置で前記杭に定着されていることとしてもよい。
【００２５】
例えば、せん断伝達部材が杭の頭部領域で杭と付着した状態で、杭と基礎との間に引張力が発生した場合には、杭の頭部に引張応力が集中しやすいため、杭の頭部が損傷されるおそれがあるが、この構成によれば、せん断伝達部材が杭の頭部領域で杭と付着していないため、引張力を杭の頭部領域よりも下方の位置から杭内部に伝達することができ、これにより引張応力が杭内部に広範囲に分散して伝達されることにより、杭の頭部の損傷を抑制することができる。
【００２６】
また、曲げモーメントが発生時においても、曲げモーメントは杭の上端に近づくほどその大きさが増加する傾向になることに対し、曲げモーメントによるせん断伝達部材に作用する引張軸力が杭内部から広範囲に分散されて伝達されることになるので、杭の頭部のコンクリートへの損傷を抑制することができる。
【００２７】
また、本発明において、前記杭の頭部の周囲に、前記杭の頭部のコンクリートを拘束する拘束部材を備えることとしてもよい。この構成によれば、杭の頭部を拘束することで、杭の頭部のコンクリートの強度及び変形性能が向上するので、杭の頭部の割裂による破壊を抑制することができる。
【００２８】
また、本発明は、杭とその上に設けられる基礎との接合構造の構築方法であって、互いに離間可能に鉛直方向に積層された環形状を有する複数のプレートを上端に備えるコンクリート杭を構築する杭構築工程と、前記基礎の構築用の型枠を、前記杭の上側に、前記型枠内の空間と前記積層されたプレートの環内の空間とが連通するように設置するとともに、前記型枠内及び前記積層されたプレートの環内にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明は、杭とその上に設けられる基礎との接合方法であって、前記杭の上面の中央と前記基礎との間を、前記杭よりも小さい平面形状を有する連結部で連結し、互いに鉛直方向に離間可能に積層された複数のプレートを、前記連結部の周囲を取り囲ませながら、前記杭と前記基礎との間に介装することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、簡易な構成で、圧縮軸力に対する剛性及び強度の向上と、曲げモーメントに対する曲げ剛性の低減とを両立させることが可能な構造物の基礎と杭頭との接合構造及びその構築工法、並びに杭と基礎との接合方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
本実施形態では、本発明が、例えば、コンクリート杭とその上に設けられるフーチングとの接合構造に適用された場合について説明する。
【００３２】
図１は、第一の実施形態である接合構造１を示し、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００３３】
図１（ａ）に示すように、建物等の構造物のフーチング２０を支持するコンクリート杭１０には、コンクリート杭１０の外周付近に鉛直方向に延びる複数の主筋１２と、これら主筋１２を取り囲むようなリング状又はスパイラル状のせん断補強筋１４とが配筋されている。
【００３４】
本実施形態の接合構造１は、かかるコンクリート杭１０とその上に設けられるフーチング２０との間に構築されるものであって、コンクリート杭１０とフーチング２０との間を連結する連結部３０と、連結部３０の周囲に設けられるプレート４０とを備える。
【００３５】
連結部３０は、コンクリート杭１０よりも平面形状が小さく形成された、コンクリート杭１０の上面の中央とフーチング２０とを連結する部分であり、例えば、コンクリート杭１０又はフーチング２０と一緒に構築されるコンクリートである。なお、連結部３０の内部に、コンクリート杭１０とフーチング２０との間を跨るような配置で、鉛直方向に延長する鉄筋（以下、ダボ鉄筋５０という）を配筋してもよい。このダボ鉄筋５０は、主としてフーチング２０からコンクリート杭１０へせん断力を伝達する働きをする。ダボ鉄筋５０としては、例えば、丸鋼を用いることができる。ダボ鉄筋５０は、建て込まれるコンクリート（コンクリート杭１０及びフーチング２０の少なくとも一方）との間に付着が生じないように設置される。
【００３６】
なお、ここで連結部３０の内部に設置する部材としては、フーチング２０からコンクリート杭１０にせん断力を充分に伝達させるものであれば、ダボ鉄筋５０に限らず、どのような部材を用いてもよい（例えば、鉄骨等）。さらに、かかるせん断力を、プレート４０と、コンクリート杭１０及びフーチング２０との摩擦力、並びに連結部３０のせん断力に対する耐力により、充分に伝達させることができる場合には、特に連結部３０の内部にダボ鉄筋５０等のせん断力を伝達するための部材を設けなくてもよい。
【００３７】
プレート４０は、例えば、円環形状を有する鋼製のプレートである（図１（ｂ）参照）。なお、プレート４０の材質としては、鋼材に限らず、コンクリート杭１０又はフーチング２０を構成するコンクリートよりも圧縮強度が大きい材質のものであればどのようなものを用いてもよい。例えば、プレキャストコンクリートを用いてもよい。
【００３８】
本実施形態の接合構造１では、中心部に開口を有する円盤状のプレート４０が、連結部３０の周囲を取り囲むとともに、コンクリート杭１０とフーチング２０との間に隙間が生じないように２枚積層された状態で介装されている。なお、２枚のプレート４０は重ねて設置されているだけであり、互いに離間可能となっている。プレート４０は、プレート４０の開口部の内周と連結部３０の外周との間に隙間が生じないように設置される。なお、各プレート４０には、コンクリート杭１０又はフーチング２０のコンクリートと固定するためのアンカーボルト等を設置してもよい。
【００３９】
図２は、第一の実施形態の接合構造１の構築方法を示す工程図である。
図２に示すように、接合構造１の構築方法は、コンクリート杭構築工程Ｓ１０と、フーチング型枠設置工程Ｓ２０と、フーチング２０及び連結部３０へのコンクリート打設工程Ｓ３０とを備える。
【００４０】
コンクリート杭構築工程Ｓ１０では、例えば、地盤を掘削して孔１６を形成し、孔内に安定液を充填して主筋１２やせん断補強筋１４等の鉄筋を建て込み、掘削された孔１６の下端にトレミー管１８を挿入して、コンクリートを打設しながら引き抜くことでコンクリート杭１０を構築するとともに、コンクリート杭１０の上端にプレート４０を設置する。
【００４１】
ここで、プレート４０は、孔１６へのコンクリート打設の前に予め孔口を覆うように載置しておき、トレミー管１８をプレート４０の環内に挿通させながら孔内に挿入して、コンクリートを孔全体に打設することにより、コンクリート杭１０の上端に設置する。また、プレート４０は、これに限らず、先に孔全体にコンクリートを打設し、その後当該コンクリートが硬化する前に、コンクリートの上面に載置することとしてもよい。
【００４２】
また、プレート４０は、予め積層した状態で設置してもよく、また、下側の第１プレート４０ａをコンクリート杭１０の上端に設置してコンクリート杭１０のコンクリートを硬化させ、その後、第２プレート４０ｂを第１プレート４０ａの上に載置することとしてもよい。
【００４３】
また、ダボ鉄筋５０は、杭のコンクリートの打設後に当該コンクリート硬化する前に、その下端一部をプレート４０の環内を挿通させて杭頭部に建て込み、その上端一部をプレート４０の環内から上方へ突出させるようにして設置する。
【００４４】
フーチング型枠設置工程Ｓ２０では、コンクリート杭１０の上側にコンクリートのフーチング２０を構築するための型枠２２を設置する。このとき型枠２２の内部とプレート４０の環内の空間とが連通した状態とする。
【００４５】
そして最後に、フーチング２０及び連結部３０へのコンクリート打設工程Ｓ３０で、フーチング２０の型枠２２の内部と積層されたプレート４０の環内とにコンクリートを打設し、これらコンクリートを養生硬化させ、脱型することにより第一の実施形態に係る接合構造１が構築される。
【００４６】
図３は、第一の実施形態の接合構造１の挙動を説明するための断面図であり、同図（ａ）は平常時、同図（ｂ）は地震時を示している。
【００４７】
図３（ａ）に示すように平常時には、建物等の構造物からフーチング２０を介して伝達された荷重が、圧縮軸力として接合構造１に作用する。この場合、積層されたプレート４０がコンクリート杭１０とフーチング２０との間に隙間なく介装されていることにより、圧縮軸力は、連結部３０と積層されたプレート４０との両方に作用する。このため、フーチング２０を介して伝達された荷重を、コンクリート杭１０へ充分に伝達することができる。
【００４８】
またここで、連結部３０に圧縮軸力が作用する際に連結部３０に生じる水平方向の膨張を、プレート４０が周囲から拘束することから、連結部３０の圧縮強度を効果的に向上させる。
【００４９】
一方、図３（ｂ）に示すように地震時には、構造物に水平方向の力が作用するだけでなく、構造物が揺動するような転倒モーメントが作用することがあり、これにともなってコンクリート杭１０とフーチング２０との接合構造１に曲げモーメントが生じる。この場合、接合構造１は、曲げモーメントにより引張応力が発生する側（図中左側)のプレート間が離間し、接合構造１に作用する曲げ剛性を効果的に低下させる。
【００５０】
また、このとき、引張応力が発生する側と反対側（図中右側）のプレート同士の接触部部分には局所的に圧縮応力の集中が生じるが、第１プレート４０ａとコンクリート杭１０の上面は当接した状態であるので、集中した圧縮応力が第１プレート４０ａの底面全体に分散されて、コンクリート杭１０の上面のコンクリートに伝達されることになる。このため、コンクリート杭１０の上面に破損が生ずるのを抑制することができる。
【００５１】
また、ダボ鉄筋５０が建て込まれるコンクリート（コンクリート杭１０及びフーチング２０の少なくとも一方）との間に付着が生じないように設置されていることにより、曲げモーメントによる引張応力が発生する連結部３０の内部に作用しても、ダボ鉄筋５０を介して引張応力がコンクリート杭１０及びフーチング２０に伝達されることがないので、ダボ鉄筋５０の周囲のコンクリートの損傷を抑制することができる。
【００５２】
なお、この接合構造に曲げモーメントが生じても、せん断伝達部材は連結部内を介して配筋されているので、曲げモーメントに対する剛性が増大しにくい。
【００５３】
また、地震時において構造物に生じる水平方向の力は、フーチング２０から連結部３０の内部に配筋されたダボ鉄筋５０を介してコンクリート杭１０へ効果的に伝達される。
【００５４】
図４は、第二の実施形態である接合構造２の断面図である。
図４に示すように、第二の実施形態の接合構造２では、第一の実施形態の接合構造１の第２プレート４０ｂの平面形状が、第１プレート４０ａよりも小さくなっている。
【００５５】
本実施形態の接合構造２においても、第一の実施形態の接合構造１と同様に、構造物に曲げモーメントが作用した場合には、第１プレート４０ａと第２プレート４０ｂとの間が離間することにより曲げモーメントに対する曲げ剛性が低減されるとともに、この時にプレート４０の間に局所的な圧縮応力の集中が生じても、第１プレート４０ａはコンクリート杭１０の上面に当接しているので、かかる圧縮応力はコンクリート杭１０に分散されて伝達されることになる。
【００５６】
一方、本実施形態の接合構造２では、コンクリート杭１０とフーチング２０との接合構造の平面形状が、第２プレート４０ｂにおいて縮小しているので、曲げモーメントに対する曲げ剛性を、接合構造１よりも低減させることができる。なお、軸剛性が第２プレート４０ｂを小さくしても、圧縮強度が大きいため、圧縮軸力を充分に伝達できる。
【００５７】
なお、平常の圧縮軸力の作用時には、第２プレート４０ｂの平面形状が第１プレート４０ａよりも小さいので、これらプレート間の接触部分では、第一の実施形態の接合構造１と比べると圧縮応力が大きくなるが、コンクリート杭１０の上面には、圧縮軸力が、第２プレート４０ｂより平面形状の大きい第１プレート４０ａから分散されて伝達されるので、杭頭部への負荷が軽減される。
【００５８】
図５は、第三の実施形態である接合構造３の断面図である。
図５に示すように、第三の実施形態の接合構造３では、第二の実施形態の接合構造２で説明した第２プレート４０ｂの上に、さらに第３プレート４０ｃを積層し、かかる第３プレート４０ｃをフーチング２０内に埋め込んでいる。ここで、第３プレート４０ｃも、第１プレート４０ａ及び第２プレート４０ｂと同様に、コンクリート杭１０又はフーチング２０を構成するコンクリートよりも圧縮強度が大きい材質からなるものである。
【００５９】
本実施形態の接合構造３においても、構造物に曲げモーメントが作用した場合には、第２プレート４０ｂと、第１プレート４０ａもしくは第３プレート４０ｃとの間が離間することにより、第二の実施形態の接合構造２と同様に、曲げ剛性の低減及び杭頭部の損傷を抑制する効果が得られる。
【００６０】
また、第３プレート４０ｃが、第２プレート４０ｂの上に積層されるとともに、フーチング２０内に埋め込まれているので、平常時又は地震時にフーチング２０と第３プレート４０ｃと間に作用する荷重が、フーチング２０と第３プレート４０ｃとの接触面全体から広範囲に分散されて伝達されることになるので、フーチング２０を構成するコンクリートの損傷を抑制することができる。
【００６１】
図６は、第四の実施形態である接合構造４の断面図である。
図６に示すように、第四の実施形態の接合構造４では、２枚のプレート４０を用いており、下側の第１プレート４０ａの平面形状をコンクリート杭１０の平面形状より小さくし、上側の第２プレート４０ｂをフーチング２０内に埋め込んでいる。
【００６２】
本実施形態の接合構造４も、第二の実施形態の接合構造２、又は第三の実施形態の接合構造３と同様に、第１プレート４０ａの平面形状を小さくすることにより、接合構造に発生する曲げモーメントに対する曲げ剛性を低減することができる。
【００６３】
ただし、本実施形態の接合構造４では、第１プレート４０ａの平面形状が小さいので、接合構造４に圧縮軸力が生じた際に、第１プレート４０ａからコンクリート杭１０の上面に伝達される圧縮応力が大きくなり、杭頭部の損傷をまねくおそれがある。
【００６４】
そこで、本実施形態の接合構造４では、杭上面のうち第１プレート４０ａとの当接部分１０ａを、杭の上端面の周縁部よりも陥没するように形成している。これにより、当接部分１０ａから杭頭部に伝達される圧縮軸力は、当接部分１０ａが陥没してないときと比べて杭内部に作用することで、圧縮軸力に抵抗するコンクリート断面形状が広がり、杭内部から広範囲に分散されて伝達されることになるので、杭頭部の損傷を抑制することができる。
【００６５】
また、コンクリート杭１０にはせん断補強筋１４が配筋されており、杭内部のコンクリートを周囲から拘束することで、圧縮軸力作用時のコンクリートの強度及び変形性能が向上することから、コンクリート杭１０の割裂による破壊を抑制できる構成となっているが、さらに、本実施形態の接合構造４では、杭上面の当接部分１０ａが陥没していることにより、当該陥没部分に伝達された圧縮力に対し、陥没部分よりも上側周囲に配筋されるせん断補強筋１４の拘束力が付加されることになるので、せん断補強筋１４の拘束効果をより効果的に作用させることができ、さらにコンクリート杭１０の割裂による破壊の抑制に寄与する。
【００６６】
また接合構造４では、コンクリート杭１０の上面の陥没部分が、コンクリート杭１０の上端面から当接部分１０ａに向けて縮小するようにテーパー１０ｂが形成されている。これにより、第１プレート４０ａに圧縮軸力が作用した時に生じるプレートの変形による杭頭部のコンクリートへの損傷を抑制することができる。
【００６７】
なお、第四の実施形態に係る接合構造４は、第一の実施形態係る接合構造１とほぼ同様の方法で構築するが、コンクリート杭構築工程Ｓ１０について以下ように施工する。
【００６８】
図７は、第四の実施形態に係る接合構造４の構築におけるコンクリート杭構築工程Ｓ１０を示す断面図であり、同図（ａ）はコンクリート打設時、同図（ｂ）はコンクリート硬化時を示す。
【００６９】
図７（ａ）に示すように、第四の実施形態に係る接合構造４の構築では、コンクリート杭構築工程Ｓ１０においてプレート４０を設けるにあたり、例えば、断面にテーパー形状を有する環状型枠１９を周囲に設けた第１プレート４０ａを、杭頭部に設置した状態で、孔内全体にコンクリートを打設する。なお、環状型枠１９としては、例えば、コンクリート硬化後に脱型するのに容易な発泡スチロール材等を用いることができる。
【００７０】
そして、図７（ｂ）に示すように、孔内に打設したコンクリートが硬化後、環状型枠１９を脱型することにより、陥没部に第１プレート４０ａが当接するとともに、コンクリート杭１０の上面の陥没部分に、コンクリート杭１０の上端面から当接部分１０ａに向けて縮小するようなテーパー形状を有する構造を構築することができる。
【００７１】
図８は、第五の実施形態である接合構造５の断面図である。
図８に示すように、第五の実施形態の接合構造５は、第四の実施形態の接合構造４と同様に、第１プレート４０ａの平面形状をコンクリート杭１０の平面形状より小さくすることにより、接合構造に発生する曲げモーメントに対する曲げ剛性の低減を図ったものである。
【００７２】
ただし、第五の実施形態の接合構造５では、第四の実施形態の接合構造４ように杭上面に陥没部を形成する代わりに、杭頭の周囲に杭頭のコンクリートを拘束する鋼管６０を設けている。なお、杭頭のコンクリートを拘束するものとしては、鋼管６０に限らず、ＦＲＰシートやＦＲＰ繊維を巻く等の、杭頭のコンクリートの周囲を拘束できるものであればよい。
【００７３】
この構成では、杭頭部が鋼管６０により拘束されることにより、圧縮軸力作用時のコンクリートの強度及び変形性能が向上することから、杭頭部の割裂による破壊を抑制することができる。
【００７４】
また、第五の実施形態の接合構造５は、第一の実施形態係る接合構造１とほぼ同様の方法で構築するが、コンクリート杭構築工程Ｓ１０では以下のように施工する。
【００７５】
図９は、第五の実施形態に係る接合構造５の構築におけるコンクリート杭構築工程Ｓ１０を示す断面図であり、同図（ａ）はコンクリート打設時、同図（ｂ）はコンクリート打設後を示す。
【００７６】
図９（ａ）に示すように、第五の実施形態に係る接合構造５の構築では、コンクリート杭構築工程Ｓ１０において、掘削した孔内の上端に鋼管６０を設けたうえでコンクリートを打設する。そして図９（ｂ）に示すように、孔内全体にコンクリートを打設後、その上端にプレート４０を載置するとともにダボ鉄筋５０を建て込む。
【００７７】
以上説明した各実施形態の接合構造１〜５によれば、コンクリート杭１０よりも平面形状が小さく、かつ、コンクリート杭１０の上面の中央からフーチング２０に連結する連結部３０と、連結部３０の周囲を取り囲むとともに、コンクリート杭１０とフーチング２０との間に隙間なく介装される、互いに鉛直方向に離間可能に積層されたプレート４０とを備えることにより、平常時には、コンクリート杭１０とフーチング２０との間に作用する圧縮軸力を、連結部３０とプレート４０との両方を介して充分に伝達することができる。
【００７８】
またここで、プレート４０が連結部３０の周囲を取り囲んでいるので、連結部３０に圧縮軸力が作用する際に連結部３０に生じる水平方向の膨張を、プレート４０が周囲から拘束することから、連結部３０の圧縮強度が向上する。
【００７９】
また、各実施形態の接合構造１〜５に曲げモーメントが生じる場合には、当該曲げモーメントにより引張応力が発生する側のプレート４０の間が離間することにより、曲げ剛性を効果的に低下させることができる。
【００８０】
ここで、曲げ剛性は、プレート４０の平面形状が小さくなるほど低下することになるのに対し、プレート４０は、コンクリート杭１０又はフーチング２０よりも圧縮強度が大きい材質（鋼材、或いはプレキャストコンクリート）のからなる。すなわち、許容応力度設計の点からかかる材質に応じた、コンクリート杭１０とフーチング２０との間に作用する圧縮軸力に必要なプレート４０の平面形状の大きさを算定することにより、プレート４０の平面形状を小さく変更してもよい。
【００８１】
また、プレート４０の間が離間する場合、プレート４０の間の接触部分には局所的に圧縮応力の集中が生じるが、第１プレート４０ａとコンクリート杭１０の上面とは当接しているので、かかる集中する圧縮応力は、第１プレート４０ａの底面全体に分散されて杭上面に伝達されることになるので、応力集中によるコンクリート杭１０の頭部の損傷を抑制することができる。
【００８２】
このように、各実施形態の接合構造１〜５によれば、平常時はコンクリート杭１０がフーチング２０を堅実に支持するとともに、地震時には曲げモーメントの集中によるコンクリート杭１０の頭部の損傷を抑制することができる。
【００８３】
なお、第四の実施形態の接合構造４では、杭上面の陥没部にテーパー１０ｂを形成するとしたが、これに限らず、第２プレート４０ｂとフーチング２０との間にもテーパー１０ｃを形成してもよい。
【００８４】
図１０は、第四の実施形態に係る接合構造４において、第２プレート４０ｂの外周面とフーチング２０との間にテーパー１０ｃを形成した接合構造４００を示す断面図である。
【００８５】
図１０に示す接合構造４００によれば、第２プレート４０ｂの外周面とフーチング２０との間にテーパー１０ｃを形成することにより、第２プレート４０ｂに圧縮軸力が作用した時に生じる第２プレート４０ｂの変形によるフーチングコンクリートへの損傷を抑制することができる。なお、この構造は第三の実施形態の接合構造３、又は第五の実施形態の接合構造５に対しても同様に適用可能である。
【００８６】
また、本実施形態に係る接合構造１〜４で用いるダボ鉄筋５０は、主としてフーチング２０とコンクリート杭１０との間に生じるせん断力を伝達する働きをするために設けられ、引き抜き力は伝達しないものとしたが、構造物の外縁部に位置する接合構造（以下、外柱下接合構造という）においては、コンクリート杭１０とフーチング２０との間に生じる引き抜き力を伝達するための機構を備えさせてもよい。これは、外柱下接合構造では、構造物に、地震時に転倒モーメントが作用した場合に、コンクリート杭１０とフーチング２０との間に引き抜き力が作用することがあり、その場合、かかる引き抜き力を伝達させる必要があるからである。
【００８７】
図１１は、外柱下接合構造１００の断面図である。なお、図１１は第一の実施形態の接合構造１においてダボ鉄筋５０を変更したものであるが、これに限らず、第二〜五の実施形態に係る接合構造２〜５におけるダボ鉄筋５０についても同様の構成とすることが可能である。
【００８８】
図１１に示すように、外柱下接合構造１００では、接合構造１で用いたダボ鉄筋５０を、平面形状の大きな芯鉄筋５２に変更するとともに、芯鉄筋５２の上端に鉄筋をフーチングコンクリートと定着させるための定着プレート５４を備えている。これにより、コンクリート杭１０とフーチング２０との間に生じる引張力を確実に伝達することができる。
【００８９】
また、芯鉄筋５２の長さはダボ鉄筋５０と比べて充分に確保されており、杭頭部領域Ｘでは芯鉄筋５２とコンクリートとの間に付着が生じないように設置されている。これにより、フーチング２０とコンクリート杭１０との間に引き抜き力が作用した場合に、フーチング２０から芯鉄筋５２を介してコンクリート杭１０に伝達する引張応力を、杭頭部に集中させることなく、杭頭部領域Ｘよりも下方の位置から杭内部に伝達することができ、その結果、当該引き抜き力が杭内部からに広範囲に分散して伝達されることにより、杭頭部の損傷を抑制することができる。
【００９０】
また、曲げモーメントが発生時においても、曲げモーメントは杭の上端に近づくほどその大きさが増加する傾向になるのに対し、曲げモーメントによるせん断伝達部材に作用する引張軸力が杭内部から広範囲に分散されて伝達されることになるので、杭頭部のコンクリートへの損傷を抑制することができる。
【００９１】
また、地震時において構造物に生じる水平方向の力も、上記ダボ鉄筋５０と同様に、フーチング２０から芯鉄筋５２を介して、コンクリート杭１０へ効果的に伝達される。
【００９２】
なお、外柱下接合構造１００では、コンクリート杭１０とフーチング２０との間に生じる引張力を確実に伝達させるための構成として定着プレート５４を備えるが、これに限らず、芯鉄筋５２と、フーチング２０及びコンクリート杭１０との付着が充分に確保できる場合には、特に定着プレート５４を設けなくてもよい。
【００９３】
また、第二の実施形態に係る接合構造２では、第１プレート４０ａの径をコンクリート杭１０と同じ径にしているが、第１プレート４０ａの径を必ずしもコンクリート杭１０と同じ径にする必要はない。
【００９４】
図１２は、第二の実施形態の接合構造２の第１プレート４０ａの径を、コンクリート杭１０の径よりも小さく設定した場合の接合構造２００の断面図である。
【００９５】
図１２に示すように、第１プレート４０ａの径をコンクリート杭１０の径よりも小さく設定した場合には、第１プレート４０ａをコンクリート杭１０の頭部に埋め込むようにして設置する。また、第２プレート４０ｂの径が、第１プレート４０ａの径よりも小さくなるように設定する。
【００９６】
このように、第１プレート４０ａをコンクリート杭１０の頭部に埋め込むようにして設置することで、フーチング２０から第２プレート４０ｂを介して第１プレート４０ａに伝達された圧縮軸力は、コンクリート杭１０へ、杭内部からに広範囲に分散して伝達されることにより、杭の頭部の損傷を抑制することができる。
【００９７】
なお、このように第１プレート４０ａの径をコンクリート杭１０と異なる径に設定する場合には、第１プレート４０ａの径をコンクリート杭１０の径よりも小さく設定するとともに、第１プレート４０ａを杭の頭部に埋め込み、かつ、その第１プレート４０ａよりも１つ上側の第２プレート４０ｂの径を、第１プレート４０ａよりも小さくすることを条件として、その他の接合構造にも適用可能である（例えば、第三の実施形態の接合構造３）。
【００９８】
また、各実施形態の接合構造１〜５では、プレート４０として、コンクリート杭１０又はフーチング２０よりも圧縮強度が大きい材質（鋼材或いはプレキャストコンクリート）からなるものを用いることとしたが、これに限らず、以下に示すような構成からなるプレート４０５を用いてもよい。
【００９９】
図１３は、プレート４０５を示し、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【０１００】
図１３に示すように、プレート４０５は、連結部３０の周囲を取り囲む本体部材４１０と、本体部材４１０の周囲に、本体部材４１０を拘束するように設けられた拘束部材４２０とからなり、例えば、本体部材４１０は、コンクリート杭１０又はフーチング２０と同等の圧縮強度を有するコンクリートであり、拘束部材４２０は、そのコンクリートの周囲に設けられる鋼管である。
【０１０１】
プレート４０５をこのような構成にすることにより、鉛直方向に作用する圧縮荷重に対するプレートの圧縮強度及び靱性を、コンクリート単体の構成の場合と比べて向上させることができ、プレート４０と同じように用いることができる。
【０１０２】
なお、本体部材４１０自体の圧縮強度は、特に限定されるものでなく、本体部材４１０と鋼管４２０とからなるプレート４０５の圧縮強度が、コンクリート杭１０又はフーチング２０を構成するコンクリートよりも大きくなればよい。
【０１０３】
また、拘束部材４２０としては、鋼管に限らず、ＦＲＰシートやＦＲＰ繊維を巻く等の、本体部材４１０の周囲を拘束できるものであればよい。
【０１０４】
さらに、各実施形態の接合構造１〜５に用いる複数のプレートを、プレート４０又はプレート４０５のいずれか単種類で構成するものとしてもよく、又はプレート４０とプレート４０５との複数種類の組み合わせにより構成するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】第一の実施形態である接合構造１を示し、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】第一の実施形態の接合構造１の構築方法を示す工程図である。
【図３】第一の実施形態の接合構造１の挙動を説明するための断面図であり、同図（ａ）は平常時、同図（ｂ）は地震時を示している。
【図４】第二の実施形態である接合構造２の断面図である。
【図５】第三の実施形態である接合構造３の断面図である。
【図６】第四の実施形態である接合構造４の断面図である。
【図７】第四の実施形態に係る接合構造４の構築におけるコンクリート杭構築工程Ｓ１０を示す断面図であり、同図（ａ）はコンクリート打設時、同図（ｂ）はコンクリート硬化時を示す。
【図８】第五の実施形態である接合構造５の断面図である。
【図９】第五の実施形態に係る接合構造５の構築におけるコンクリート杭構築工程Ｓ１０を示す断面図であり、同図（ａ）はコンクリート打設時、同図（ｂ）はコンクリート打設後を示す。
【図１０】第四の実施形態に係る接合構造４において、第２プレート４０ｂの外周面とフーチング２０との間にテーパー１０ｃを形成した接合構造４００を示す断面図である。
【図１１】外柱下接合構造１００の断面図である。
【図１２】第二の実施形態の接合構造２の第１プレート４０ａの径を、コンクリート杭１０の径よりも小さく設定した場合の接合構造２００の断面図である。
【図１３】プレート４０５を示し、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１ 第一の実施形態に係る接合構造
２ 第二の実施形態に係る接合構造
３ 第三の実施形態に係る接合構造
４ 第四の実施形態に係る接合構造
５ 第五の実施形態に係る接合構造
１０ コンクリート杭
１０ａ 当接部分
１０ｂ，１０ｃ テーパー
１２ 主筋
１４ せん断補強筋
２０ フーチング
２２ 型枠
３０ 連結部
４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０５ プレート
５０ ダボ鉄筋
５２ 芯鉄筋
５４ 定着プレート
６０ 鋼管
１００ 外柱下接合構造
４１０ 本体部材
４２０ 拘束部材
Ｓ１ コンクリート杭構築工程
Ｓ２ フーチング型枠設置工程
Ｓ３ コンクリート打設工程
Ｘ 杭頭部領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物等の構造物における基礎と杭との接合構造に係り、特に、圧縮軸力に対する剛性及び強度を向上させるともに、曲げ剛性を低減させることが可能な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建物等の構造物における基礎（フーチングやパイルキャップ）と杭との接合構造は、完全固定とする剛接合構造が主流であった。しかしながら、地震等により構造物に大きな水平力又は回転力が発生した場合、剛接合構造では、杭と基礎との接合部に曲げモーメントが集中しやすく損傷しやすい。このため、耐震設計として接合部周辺の杭や基礎の断面形状やコンクリートへの配筋量を増加させる必要があり、設計や施工の点でコスト増の一因となっていた。
これに対し昨今、曲げモーメントの集中を低減させる接合構造が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１では、杭と基礎とを、杭上面と基礎底面と間に隙間を隔てながら、杭よりも平面形状が小さい柱鉄骨、鉄骨コンクリート柱、又は鉄骨鉄筋コンクリート柱で連結する接合構造が開示されている。かかる接合構造によれば、基礎から杭へ伝達される圧縮軸力に対する剛性及び強度を柱鉄骨等で確保しつつ、柱鉄骨等の平面形状を杭よりも小さくすることで曲げモーメントに対する剛性を低下させることができる。
【特許文献１】特開２０００−１４４９０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載される基礎と杭との接合構造では、基礎と杭との接合部分の平面形状が縮小するほど、接合構造に発生する曲げモーメントの集中が低減されるものの、基礎から杭に圧縮軸力を充分に伝達させる必要があるため、接合部分の平面形状の縮小には限界がある。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、圧縮軸力に対する剛性及び強度の向上と、曲げモーメントに対する曲げ剛性の低減とを両立させることが可能な構造物の基礎と杭頭との接合構造及びその構築工法、並びに杭と基礎との接合方法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】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明は、杭とその上に設けられる基礎との接合構造であって、
前記杭よりも平面形状が小さく、かつ、前記杭の上面の中央と前記基礎とを連結する連結部と、
前記杭又は前記基礎よりも圧縮強度が大きい材質からなり、かつ、前記連結部の周囲を取り囲むとともに、前記杭と前記基礎との間に介装された、互いに鉛直方向に離間可能に積層された複数のプレートと、を備えることを特徴とする。
本発明の接合構造によれば、平常時には、基礎と杭との間に作用する圧縮軸力を、連結部とプレートとの両方を介して充分に伝達することができる。
【０００７】
またここで、プレートが連結部の周囲を取り囲んでいるので、連結部に圧縮軸力が作用する際に連結部に生じる水平方向の膨張を、プレートが周囲から拘束することから、連結部の圧縮強度及び靱性が向上する。
【０００８】
また、本発明の接合構造に曲げモーメントが生じる場合には、当該曲げモーメントにより引張応力が発生する側のプレート間が離間することにより、曲げ剛性を効果的に低下させることができる。
【０００９】
また、プレート間が離間する場合、プレート間が離間した側と反対側のプレート同士が接触する部分において、局所的に圧縮応力の集中が生じるが、最下部のプレートと杭上面とは当接しているので、かかる集中する圧縮応力は、最下部のプレートの底面全体に分散されて杭上面に伝達されることになるので、応力集中による杭の頭部の損傷を抑制することができる。
【００１０】
したがって、本発明の接合構造によれば、平常時は杭が基礎を堅実に支持するとともに、地震時には曲げモーメントの集中による杭の頭部の損傷を抑制することができる。
【００１１】
また、本発明において、前記プレートは、前記杭又は前記基礎よりも圧縮強度が大きい材質からなることにより、許容応力度設計の点から杭と基礎との間に作用する圧縮軸力に必要なプレートの平面形状を、剛接合構造よりも小さく設定できるため、曲げモーメントに対する剛性をさらに低減させることができる。
【００１２】
また、本発明において、前記プレートは、鋼材又はプレキャストコンクリートからなることとしてもよい。
【００１３】
また、本発明において、前記プレートは、前記連結部の周囲を取り囲む本体部材と、前記本体部材の周囲に、前記本体部材を拘束するように設けられた拘束部材とからなることとしてもよい。この構成のプレートは、例えば、本体部材が、杭又は基礎と同等の圧縮強度を有するコンクリートからなり、そのコンクリートの周囲に、拘束部材としてコンクリートを拘束する鋼管を設けた複合部材である。
【００１４】
プレートをこのような構成にすることにより、鉛直方向に作用する圧縮荷重に対するプレートの圧縮強度及び靱性を、コンクリート単体の構成の場合と比べて向上させることができる。
【００１５】
また、本発明において、前記複数のプレートのうち少なくとも一枚のプレートが、前記杭よりも小さい平面形状を有することとしてもよい。この構成によれば、曲げモーメントに対する曲げ剛性を、より一層効果的に低下させることができる。
【００１６】
また、本発明において、前記複数のプレートのうち最下部のプレートよりも一つ上側のプレートが、前記最下部のプレートよりも小さい平面形状を有することとしてもよい。この構成によれば、地震時には、最下部のプレートよりも小さい平面形状を有する、最下部のプレートより一つ上側のプレート（以下、二段目プレートという）において曲げ剛性が低減され、また平常時には、基礎から杭に伝達される圧縮軸力が、二段目プレートから直接杭上面に伝達されるのではなく、二段目プレートよりも平面形状の大きい最下部のプレートから広範囲に分散されて伝達されることになるので、杭の頭部の損傷を抑制することができる。
【００１７】
また、本発明において、前記プレートの積層数は３枚であり、前記３枚に積層されるプレートのうち中間に位置する中間プレートの平面形状が、当該中間プレートの上側及び下側のプレートの平面形状よりも小さいこととしてもよい。
【００１８】
また、本発明において、前記杭よりも小さい平面形状を有するプレートは、前記積層されたプレートのうち最下部のプレートであり、前記杭の上面における前記最下部のプレートとの当接部分が、前記杭の上端面の周縁部よりも陥没していることとしてもよい。この構成によれば、当接部分から杭の頭部に伝達される圧縮軸力が、当接部分が陥没してないときと比べて杭内部に作用することから、かかる圧縮軸力に抵抗するコンクリート断面が広がり、圧縮軸力が杭内部から広範囲に分散されて伝達されることになるので、杭の頭部の損傷を抑制することができる。
【００１９】
また、杭がコンクリート杭の場合には、通常、主筋の周囲にリング状又はスパイラル状のせん断補強筋が配筋されており、杭内部のコンクリートを周囲から拘束することで、コンクリートの強度及び変形性能が向上することから、コンクリート杭の割裂による破壊を抑制しているが、この構成によれば、上記杭上面の当接部分が陥没してないときと比べ、陥没部分に伝達された圧縮軸力に対し、陥没部分よりも上側周囲に配筋されるせん断補強筋の拘束力が付加されることになるので、せん断補強筋の拘束効果をより効果的に作用させることができ、コンクリート杭の割裂破壊の抑制に寄与する。
【００２０】
また、本発明において、前記杭の上面の陥没部分は、前記杭の上端面から前記当接部分に向けて縮小するようなテーパー形状を有することとしてもよい。この構成によれば、最下部のプレートに圧縮軸力が作用した時に生じるプレートの変形による杭の頭部のコンクリートへの損傷を抑制することができる。
【００２１】
また、本発明において、前記杭と前記基礎との間を前記連結部内を貫通して延び、前記杭と前記基礎との間でせん断力を伝達するせん断伝達部材を備えることとしてもよい。この構成によれば、杭と基礎との間に生じるせん断力を効果的に伝達することができる。なお、この接合構造に曲げモーメントが生じても、せん断伝達部材は連結部内を介して配筋されているので、曲げモーメントに対する剛性が増大しにくい。
【００２２】
また、本発明において、前記せん断伝達部材は、前記杭又は前記基礎の少なくともいずれか一方と、付着していないこととしてもよい。この構成によれば、せん断伝達部材に引張力が生じないため、この周辺のコンクリートの損傷を抑制することができる。
【００２３】
また、本発明において、前記せん断伝達部材は、前記杭及び前記基礎とに定着されていることにより、前記杭と前記基礎との間で引張力を伝達可能であることとしてもよい。この構成によれば、杭と基礎との間に生じる引張力を効果的に伝達することができる。
【００２４】
また、本発明において、前記せん断伝達部材は、前記杭の頭部領域で前記杭と付着せず、当該杭の頭部領域よりも下方の位置で前記杭に定着されていることとしてもよい。
【００２５】
例えば、せん断伝達部材が杭の頭部領域で杭と付着した状態で、杭と基礎との間に引張力が発生した場合には、杭の頭部に引張応力が集中しやすいため、杭の頭部が損傷されるおそれがあるが、この構成によれば、せん断伝達部材が杭の頭部領域で杭と付着していないため、引張力を杭の頭部領域よりも下方の位置から杭内部に伝達することができ、これにより引張応力が杭内部に広範囲に分散して伝達されることにより、杭の頭部の損傷を抑制することができる。
【００２６】
また、曲げモーメントが発生時においても、曲げモーメントは杭の上端に近づくほどその大きさが増加する傾向になることに対し、曲げモーメントによるせん断伝達部材に作用する引張軸力が杭内部から広範囲に分散されて伝達されることになるので、杭の頭部のコンクリートへの損傷を抑制することができる。
【００２７】
また、本発明において、前記杭の頭部の周囲に、前記杭の頭部のコンクリートを拘束する拘束部材を備えることとしてもよい。この構成によれば、杭の頭部を拘束することで、杭の頭部のコンクリートの強度及び変形性能が向上するので、杭の頭部の割裂による破壊を抑制することができる。
【００２８】
また、本発明は、杭とその上に設けられる基礎との接合構造の構築方法であって、互いに離間可能に鉛直方向に積層された環形状を有する複数のプレートを上端に備えるコンクリート杭を構築する杭構築工程と、前記基礎の構築用の型枠を、前記杭の上側に、前記型枠内の空間と前記積層されたプレートの環内の空間とが連通するように設置するとともに、前記型枠内及び前記積層されたプレートの環内にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
また、本発明は、杭とその上に設けられる基礎との接合方法であって、前記杭の上面の中央と前記基礎との間を、前記杭よりも小さい平面形状を有する連結部で連結し、互いに鉛直方向に離間可能に積層された複数のプレートを、前記連結部の周囲を取り囲ませながら、前記杭と前記基礎との間に介装することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、簡易な構成で、圧縮軸力に対する剛性及び強度の向上と、曲げモーメントに対する曲げ剛性の低減とを両立させることが可能な構造物の基礎と杭頭との接合構造及びその構築工法、並びに杭と基礎との接合方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
本実施形態では、本発明が、例えば、コンクリート杭とその上に設けられるフーチングとの接合構造に適用された場合について説明する。
【００３２】
図１は、第一の実施形態である接合構造１を示し、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【００３３】
図１（ａ）に示すように、建物等の構造物のフーチング２０を支持するコンクリート杭１０には、コンクリート杭１０の外周付近に鉛直方向に延びる複数の主筋１２と、これら主筋１２を取り囲むようなリング状又はスパイラル状のせん断補強筋１４とが配筋されている。
【００３４】
本実施形態の接合構造１は、かかるコンクリート杭１０とその上に設けられるフーチング２０との間に構築されるものであって、コンクリート杭１０とフーチング２０との間を連結する連結部３０と、連結部３０の周囲に設けられるプレート４０とを備える。
【００３５】
連結部３０は、コンクリート杭１０よりも平面形状が小さく形成された、コンクリート杭１０の上面の中央とフーチング２０とを連結する部分であり、例えば、コンクリート杭１０又はフーチング２０と一緒に構築されるコンクリートである。なお、連結部３０の内部に、コンクリート杭１０とフーチング２０との間を跨るような配置で、鉛直方向に延長する鉄筋（以下、ダボ鉄筋５０という）を配筋してもよい。このダボ鉄筋５０は、主としてフーチング２０からコンクリート杭１０へせん断力を伝達する働きをする。ダボ鉄筋５０としては、例えば、丸鋼を用いることができる。ダボ鉄筋５０は、建て込まれるコンクリート（コンクリート杭１０及びフーチング２０の少なくとも一方）との間に付着が生じないように設置される。
【００３６】
なお、ここで連結部３０の内部に設置する部材としては、フーチング２０からコンクリート杭１０にせん断力を充分に伝達させるものであれば、ダボ鉄筋５０に限らず、どのような部材を用いてもよい（例えば、鉄骨等）。さらに、かかるせん断力を、プレート４０と、コンクリート杭１０及びフーチング２０との摩擦力、並びに連結部３０のせん断力に対する耐力により、充分に伝達させることができる場合には、特に連結部３０の内部にダボ鉄筋５０等のせん断力を伝達するための部材を設けなくてもよい。
【００３７】
プレート４０は、例えば、円環形状を有する鋼製のプレートである（図１（ｂ）参照）。なお、プレート４０の材質としては、鋼材に限らず、コンクリート杭１０又はフーチング２０を構成するコンクリートよりも圧縮強度が大きい材質のものであればどのようなものを用いてもよい。例えば、プレキャストコンクリートを用いてもよい。
【００３８】
本実施形態の接合構造１では、中心部に開口を有する円盤状のプレート４０が、連結部３０の周囲を取り囲むとともに、コンクリート杭１０とフーチング２０との間に隙間が生じないように２枚積層された状態で介装されている。なお、２枚のプレート４０は重ねて設置されているだけであり、互いに離間可能となっている。プレート４０は、プレート４０の開口部の内周と連結部３０の外周との間に隙間が生じないように設置される。なお、各プレート４０には、コンクリート杭１０又はフーチング２０のコンクリートと固定するためのアンカーボルト等を設置してもよい。
【００３９】
図２は、第一の実施形態の接合構造１の構築方法を示す工程図である。
図２に示すように、接合構造１の構築方法は、コンクリート杭構築工程Ｓ１０と、フーチング型枠設置工程Ｓ２０と、フーチング２０及び連結部３０へのコンクリート打設工程Ｓ３０とを備える。
【００４０】
コンクリート杭構築工程Ｓ１０では、例えば、地盤を掘削して孔１６を形成し、孔内に安定液を充填して主筋１２やせん断補強筋１４等の鉄筋を建て込み、掘削された孔１６の下端にトレミー管１８を挿入して、コンクリートを打設しながら引き抜くことでコンクリート杭１０を構築するとともに、コンクリート杭１０の上端にプレート４０を設置する。
【００４１】
ここで、プレート４０は、孔１６へのコンクリート打設の前に予め孔口を覆うように載置しておき、トレミー管１８をプレート４０の環内に挿通させながら孔内に挿入して、コンクリートを孔全体に打設することにより、コンクリート杭１０の上端に設置する。また、プレート４０は、これに限らず、先に孔全体にコンクリートを打設し、その後当該コンクリートが硬化する前に、コンクリートの上面に載置することとしてもよい。
【００４２】
また、プレート４０は、予め積層した状態で設置してもよく、また、下側の第１プレート４０ａをコンクリート杭１０の上端に設置してコンクリート杭１０のコンクリートを硬化させ、その後、第２プレート４０ｂを第１プレート４０ａの上に載置することとしてもよい。
【００４３】
また、ダボ鉄筋５０は、杭のコンクリートの打設後に当該コンクリート硬化する前に、その下端一部をプレート４０の環内を挿通させて杭頭部に建て込み、その上端一部をプレート４０の環内から上方へ突出させるようにして設置する。
【００４４】
フーチング型枠設置工程Ｓ２０では、コンクリート杭１０の上側にコンクリートのフーチング２０を構築するための型枠２２を設置する。このとき型枠２２の内部とプレート４０の環内の空間とが連通した状態とする。
【００４５】
そして最後に、フーチング２０及び連結部３０へのコンクリート打設工程Ｓ３０で、フーチング２０の型枠２２の内部と積層されたプレート４０の環内とにコンクリートを打設し、これらコンクリートを養生硬化させ、脱型することにより第一の実施形態に係る接合構造１が構築される。
【００４６】
図３は、第一の実施形態の接合構造１の挙動を説明するための断面図であり、同図（ａ）は平常時、同図（ｂ）は地震時を示している。
【００４７】
図３（ａ）に示すように平常時には、建物等の構造物からフーチング２０を介して伝達された荷重が、圧縮軸力として接合構造１に作用する。この場合、積層されたプレート４０がコンクリート杭１０とフーチング２０との間に隙間なく介装されていることにより、圧縮軸力は、連結部３０と積層されたプレート４０との両方に作用する。このため、フーチング２０を介して伝達された荷重を、コンクリート杭１０へ充分に伝達することができる。
【００４８】
またここで、連結部３０に圧縮軸力が作用する際に連結部３０に生じる水平方向の膨張を、プレート４０が周囲から拘束することから、連結部３０の圧縮強度を効果的に向上させる。
【００４９】
一方、図３（ｂ）に示すように地震時には、構造物に水平方向の力が作用するだけでなく、構造物が揺動するような転倒モーメントが作用することがあり、これにともなってコンクリート杭１０とフーチング２０との接合構造１に曲げモーメントが生じる。この場合、接合構造１は、曲げモーメントにより引張応力が発生する側（図中左側)のプレート間が離間し、接合構造１に作用する曲げ剛性を効果的に低下させる。
【００５０】
また、このとき、引張応力が発生する側と反対側（図中右側）のプレート同士の接触部部分には局所的に圧縮応力の集中が生じるが、第１プレート４０ａとコンクリート杭１０の上面は当接した状態であるので、集中した圧縮応力が第１プレート４０ａの底面全体に分散されて、コンクリート杭１０の上面のコンクリートに伝達されることになる。このため、コンクリート杭１０の上面に破損が生ずるのを抑制することができる。
【００５１】
また、ダボ鉄筋５０が建て込まれるコンクリート（コンクリート杭１０及びフーチング２０の少なくとも一方）との間に付着が生じないように設置されていることにより、曲げモーメントによる引張応力が発生する連結部３０の内部に作用しても、ダボ鉄筋５０を介して引張応力がコンクリート杭１０及びフーチング２０に伝達されることがないので、ダボ鉄筋５０の周囲のコンクリートの損傷を抑制することができる。
【００５２】
なお、この接合構造に曲げモーメントが生じても、せん断伝達部材は連結部内を介して配筋されているので、曲げモーメントに対する剛性が増大しにくい。
【００５３】
また、地震時において構造物に生じる水平方向の力は、フーチング２０から連結部３０の内部に配筋されたダボ鉄筋５０を介してコンクリート杭１０へ効果的に伝達される。
【００５４】
図４は、第二の実施形態である接合構造２の断面図である。
図４に示すように、第二の実施形態の接合構造２では、第一の実施形態の接合構造１の第２プレート４０ｂの平面形状が、第１プレート４０ａよりも小さくなっている。
【００５５】
本実施形態の接合構造２においても、第一の実施形態の接合構造１と同様に、構造物に曲げモーメントが作用した場合には、第１プレート４０ａと第２プレート４０ｂとの間が離間することにより曲げモーメントに対する曲げ剛性が低減されるとともに、この時にプレート４０の間に局所的な圧縮応力の集中が生じても、第１プレート４０ａはコンクリート杭１０の上面に当接しているので、かかる圧縮応力はコンクリート杭１０に分散されて伝達されることになる。
【００５６】
一方、本実施形態の接合構造２では、コンクリート杭１０とフーチング２０との接合構造の平面形状が、第２プレート４０ｂにおいて縮小しているので、曲げモーメントに対する曲げ剛性を、接合構造１よりも低減させることができる。なお、軸剛性が第２プレート４０ｂを小さくしても、圧縮強度が大きいため、圧縮軸力を充分に伝達できる。
【００５７】
なお、平常の圧縮軸力の作用時には、第２プレート４０ｂの平面形状が第１プレート４０ａよりも小さいので、これらプレート間の接触部分では、第一の実施形態の接合構造１と比べると圧縮応力が大きくなるが、コンクリート杭１０の上面には、圧縮軸力が、第２プレート４０ｂより平面形状の大きい第１プレート４０ａから分散されて伝達されるので、杭頭部への負荷が軽減される。
【００５８】
図５は、第三の実施形態である接合構造３の断面図である。
図５に示すように、第三の実施形態の接合構造３では、第二の実施形態の接合構造２で説明した第２プレート４０ｂの上に、さらに第３プレート４０ｃを積層し、かかる第３プレート４０ｃをフーチング２０内に埋め込んでいる。ここで、第３プレート４０ｃも、第１プレート４０ａ及び第２プレート４０ｂと同様に、コンクリート杭１０又はフーチング２０を構成するコンクリートよりも圧縮強度が大きい材質からなるものである。
【００５９】
本実施形態の接合構造３においても、構造物に曲げモーメントが作用した場合には、第２プレート４０ｂと、第１プレート４０ａもしくは第３プレート４０ｃとの間が離間することにより、第二の実施形態の接合構造２と同様に、曲げ剛性の低減及び杭頭部の損傷を抑制する効果が得られる。
【００６０】
また、第３プレート４０ｃが、第２プレート４０ｂの上に積層されるとともに、フーチング２０内に埋め込まれているので、平常時又は地震時にフーチング２０と第３プレート４０ｃと間に作用する荷重が、フーチング２０と第３プレート４０ｃとの接触面全体から広範囲に分散されて伝達されることになるので、フーチング２０を構成するコンクリートの損傷を抑制することができる。
【００６１】
図６は、第四の実施形態である接合構造４の断面図である。
図６に示すように、第四の実施形態の接合構造４では、２枚のプレート４０を用いており、下側の第１プレート４０ａの平面形状をコンクリート杭１０の平面形状より小さくし、上側の第２プレート４０ｂをフーチング２０内に埋め込んでいる。
【００６２】
本実施形態の接合構造４も、第二の実施形態の接合構造２、又は第三の実施形態の接合構造３と同様に、第１プレート４０ａの平面形状を小さくすることにより、接合構造に発生する曲げモーメントに対する曲げ剛性を低減することができる。
【００６３】
ただし、本実施形態の接合構造４では、第１プレート４０ａの平面形状が小さいので、接合構造４に圧縮軸力が生じた際に、第１プレート４０ａからコンクリート杭１０の上面に伝達される圧縮応力が大きくなり、杭頭部の損傷をまねくおそれがある。
【００６４】
そこで、本実施形態の接合構造４では、杭上面のうち第１プレート４０ａとの当接部分１０ａを、杭の上端面の周縁部よりも陥没するように形成している。これにより、当接部分１０ａから杭頭部に伝達される圧縮軸力は、当接部分１０ａが陥没してないときと比べて杭内部に作用することで、圧縮軸力に抵抗するコンクリート断面形状が広がり、杭内部から広範囲に分散されて伝達されることになるので、杭頭部の損傷を抑制することができる。
【００６５】
また、コンクリート杭１０にはせん断補強筋１４が配筋されており、杭内部のコンクリートを周囲から拘束することで、圧縮軸力作用時のコンクリートの強度及び変形性能が向上することから、コンクリート杭１０の割裂による破壊を抑制できる構成となっているが、さらに、本実施形態の接合構造４では、杭上面の当接部分１０ａが陥没していることにより、当該陥没部分に伝達された圧縮力に対し、陥没部分よりも上側周囲に配筋されるせん断補強筋１４の拘束力が付加されることになるので、せん断補強筋１４の拘束効果をより効果的に作用させることができ、さらにコンクリート杭１０の割裂による破壊の抑制に寄与する。
【００６６】
また接合構造４では、コンクリート杭１０の上面の陥没部分が、コンクリート杭１０の上端面から当接部分１０ａに向けて縮小するようにテーパー１０ｂが形成されている。これにより、第１プレート４０ａに圧縮軸力が作用した時に生じるプレートの変形による杭頭部のコンクリートへの損傷を抑制することができる。
【００６７】
なお、第四の実施形態に係る接合構造４は、第一の実施形態係る接合構造１とほぼ同様の方法で構築するが、コンクリート杭構築工程Ｓ１０について以下ように施工する。
【００６８】
図７は、第四の実施形態に係る接合構造４の構築におけるコンクリート杭構築工程Ｓ１０を示す断面図であり、同図（ａ）はコンクリート打設時、同図（ｂ）はコンクリート硬化時を示す。
【００６９】
図７（ａ）に示すように、第四の実施形態に係る接合構造４の構築では、コンクリート杭構築工程Ｓ１０においてプレート４０を設けるにあたり、例えば、断面にテーパー形状を有する環状型枠１９を周囲に設けた第１プレート４０ａを、杭頭部に設置した状態で、孔内全体にコンクリートを打設する。なお、環状型枠１９としては、例えば、コンクリート硬化後に脱型するのに容易な発泡スチロール材等を用いることができる。
【００７０】
そして、図７（ｂ）に示すように、孔内に打設したコンクリートが硬化後、環状型枠１９を脱型することにより、陥没部に第１プレート４０ａが当接するとともに、コンクリート杭１０の上面の陥没部分に、コンクリート杭１０の上端面から当接部分１０ａに向けて縮小するようなテーパー形状を有する構造を構築することができる。
【００７１】
図８は、第五の実施形態である接合構造５の断面図である。
図８に示すように、第五の実施形態の接合構造５は、第四の実施形態の接合構造４と同様に、第１プレート４０ａの平面形状をコンクリート杭１０の平面形状より小さくすることにより、接合構造に発生する曲げモーメントに対する曲げ剛性の低減を図ったものである。
【００７２】
ただし、第五の実施形態の接合構造５では、第四の実施形態の接合構造４ように杭上面に陥没部を形成する代わりに、杭頭の周囲に杭頭のコンクリートを拘束する鋼管６０を設けている。なお、杭頭のコンクリートを拘束するものとしては、鋼管６０に限らず、ＦＲＰシートやＦＲＰ繊維を巻く等の、杭頭のコンクリートの周囲を拘束できるものであればよい。
【００７３】
この構成では、杭頭部が鋼管６０により拘束されることにより、圧縮軸力作用時のコンクリートの強度及び変形性能が向上することから、杭頭部の割裂による破壊を抑制することができる。
【００７４】
また、第五の実施形態の接合構造５は、第一の実施形態係る接合構造１とほぼ同様の方法で構築するが、コンクリート杭構築工程Ｓ１０では以下のように施工する。
【００７５】
図９は、第五の実施形態に係る接合構造５の構築におけるコンクリート杭構築工程Ｓ１０を示す断面図であり、同図（ａ）はコンクリート打設時、同図（ｂ）はコンクリート打設後を示す。
【００７６】
図９（ａ）に示すように、第五の実施形態に係る接合構造５の構築では、コンクリート杭構築工程Ｓ１０において、掘削した孔内の上端に鋼管６０を設けたうえでコンクリートを打設する。そして図９（ｂ）に示すように、孔内全体にコンクリートを打設後、その上端にプレート４０を載置するとともにダボ鉄筋５０を建て込む。
【００７７】
以上説明した各実施形態の接合構造１〜５によれば、コンクリート杭１０よりも平面形状が小さく、かつ、コンクリート杭１０の上面の中央からフーチング２０に連結する連結部３０と、連結部３０の周囲を取り囲むとともに、コンクリート杭１０とフーチング２０との間に隙間なく介装される、互いに鉛直方向に離間可能に積層されたプレート４０とを備えることにより、平常時には、コンクリート杭１０とフーチング２０との間に作用する圧縮軸力を、連結部３０とプレート４０との両方を介して充分に伝達することができる。
【００７８】
またここで、プレート４０が連結部３０の周囲を取り囲んでいるので、連結部３０に圧縮軸力が作用する際に連結部３０に生じる水平方向の膨張を、プレート４０が周囲から拘束することから、連結部３０の圧縮強度が向上する。
【００７９】
また、各実施形態の接合構造１〜５に曲げモーメントが生じる場合には、当該曲げモーメントにより引張応力が発生する側のプレート４０の間が離間することにより、曲げ剛性を効果的に低下させることができる。
【００８０】
ここで、曲げ剛性は、プレート４０の平面形状が小さくなるほど低下することになるのに対し、プレート４０は、コンクリート杭１０又はフーチング２０よりも圧縮強度が大きい材質（鋼材、或いはプレキャストコンクリート）のからなる。すなわち、許容応力度設計の点からかかる材質に応じた、コンクリート杭１０とフーチング２０との間に作用する圧縮軸力に必要なプレート４０の平面形状の大きさを算定することにより、プレート４０の平面形状を小さく変更してもよい。
【００８１】
また、プレート４０の間が離間する場合、プレート４０の間の接触部分には局所的に圧縮応力の集中が生じるが、第１プレート４０ａとコンクリート杭１０の上面とは当接しているので、かかる集中する圧縮応力は、第１プレート４０ａの底面全体に分散されて杭上面に伝達されることになるので、応力集中によるコンクリート杭１０の頭部の損傷を抑制することができる。
【００８２】
このように、各実施形態の接合構造１〜５によれば、平常時はコンクリート杭１０がフーチング２０を堅実に支持するとともに、地震時には曲げモーメントの集中によるコンクリート杭１０の頭部の損傷を抑制することができる。
【００８３】
なお、第四の実施形態の接合構造４では、杭上面の陥没部にテーパー１０ｂを形成するとしたが、これに限らず、第２プレート４０ｂとフーチング２０との間にもテーパー１０ｃを形成してもよい。
【００８４】
図１０は、第四の実施形態に係る接合構造４において、第２プレート４０ｂの外周面とフーチング２０との間にテーパー１０ｃを形成した接合構造４００を示す断面図である。
【００８５】
図１０に示す接合構造４００によれば、第２プレート４０ｂの外周面とフーチング２０との間にテーパー１０ｃを形成することにより、第２プレート４０ｂに圧縮軸力が作用した時に生じる第２プレート４０ｂの変形によるフーチングコンクリートへの損傷を抑制することができる。なお、この構造は第三の実施形態の接合構造３、又は第五の実施形態の接合構造５に対しても同様に適用可能である。
【００８６】
また、本実施形態に係る接合構造１〜４で用いるダボ鉄筋５０は、主としてフーチング２０とコンクリート杭１０との間に生じるせん断力を伝達する働きをするために設けられ、引き抜き力は伝達しないものとしたが、構造物の外縁部に位置する接合構造（以下、外柱下接合構造という）においては、コンクリート杭１０とフーチング２０との間に生じる引き抜き力を伝達するための機構を備えさせてもよい。これは、外柱下接合構造では、構造物に、地震時に転倒モーメントが作用した場合に、コンクリート杭１０とフーチング２０との間に引き抜き力が作用することがあり、その場合、かかる引き抜き力を伝達させる必要があるからである。
【００８７】
図１１は、外柱下接合構造１００の断面図である。なお、図１１は第一の実施形態の接合構造１においてダボ鉄筋５０を変更したものであるが、これに限らず、第二〜五の実施形態に係る接合構造２〜５におけるダボ鉄筋５０についても同様の構成とすることが可能である。
【００８８】
図１１に示すように、外柱下接合構造１００では、接合構造１で用いたダボ鉄筋５０を、平面形状の大きな芯鉄筋５２に変更するとともに、芯鉄筋５２の上端に鉄筋をフーチングコンクリートと定着させるための定着プレート５４を備えている。これにより、コンクリート杭１０とフーチング２０との間に生じる引張力を確実に伝達することができる。
【００８９】
また、芯鉄筋５２の長さはダボ鉄筋５０と比べて充分に確保されており、杭頭部領域Ｘでは芯鉄筋５２とコンクリートとの間に付着が生じないように設置されている。これにより、フーチング２０とコンクリート杭１０との間に引き抜き力が作用した場合に、フーチング２０から芯鉄筋５２を介してコンクリート杭１０に伝達する引張応力を、杭頭部に集中させることなく、杭頭部領域Ｘよりも下方の位置から杭内部に伝達することができ、その結果、当該引き抜き力が杭内部からに広範囲に分散して伝達されることにより、杭頭部の損傷を抑制することができる。
【００９０】
また、曲げモーメントが発生時においても、曲げモーメントは杭の上端に近づくほどその大きさが増加する傾向になるのに対し、曲げモーメントによるせん断伝達部材に作用する引張軸力が杭内部から広範囲に分散されて伝達されることになるので、杭頭部のコンクリートへの損傷を抑制することができる。
【００９１】
また、地震時において構造物に生じる水平方向の力も、上記ダボ鉄筋５０と同様に、フーチング２０から芯鉄筋５２を介して、コンクリート杭１０へ効果的に伝達される。
【００９２】
なお、外柱下接合構造１００では、コンクリート杭１０とフーチング２０との間に生じる引張力を確実に伝達させるための構成として定着プレート５４を備えるが、これに限らず、芯鉄筋５２と、フーチング２０及びコンクリート杭１０との付着が充分に確保できる場合には、特に定着プレート５４を設けなくてもよい。
【００９３】
また、第二の実施形態に係る接合構造２では、第１プレート４０ａの径をコンクリート杭１０と同じ径にしているが、第１プレート４０ａの径を必ずしもコンクリート杭１０と同じ径にする必要はない。
【００９４】
図１２は、第二の実施形態の接合構造２の第１プレート４０ａの径を、コンクリート杭１０の径よりも小さく設定した場合の接合構造２００の断面図である。
【００９５】
図１２に示すように、第１プレート４０ａの径をコンクリート杭１０の径よりも小さく設定した場合には、第１プレート４０ａをコンクリート杭１０の頭部に埋め込むようにして設置する。また、第２プレート４０ｂの径が、第１プレート４０ａの径よりも小さくなるように設定する。
【００９６】
このように、第１プレート４０ａをコンクリート杭１０の頭部に埋め込むようにして設置することで、フーチング２０から第２プレート４０ｂを介して第１プレート４０ａに伝達された圧縮軸力は、コンクリート杭１０へ、杭内部からに広範囲に分散して伝達されることにより、杭の頭部の損傷を抑制することができる。
【００９７】
なお、このように第１プレート４０ａの径をコンクリート杭１０と異なる径に設定する場合には、第１プレート４０ａの径をコンクリート杭１０の径よりも小さく設定するとともに、第１プレート４０ａを杭の頭部に埋め込み、かつ、その第１プレート４０ａよりも１つ上側の第２プレート４０ｂの径を、第１プレート４０ａよりも小さくすることを条件として、その他の接合構造にも適用可能である（例えば、第三の実施形態の接合構造３）。
【００９８】
また、各実施形態の接合構造１〜５では、プレート４０として、コンクリート杭１０又はフーチング２０よりも圧縮強度が大きい材質（鋼材或いはプレキャストコンクリート）からなるものを用いることとしたが、これに限らず、以下に示すような構成からなるプレート４０５を用いてもよい。
【００９９】
図１３は、プレート４０５を示し、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【０１００】
図１３に示すように、プレート４０５は、連結部３０の周囲を取り囲む本体部材４１０と、本体部材４１０の周囲に、本体部材４１０を拘束するように設けられた拘束部材４２０とからなり、例えば、本体部材４１０は、コンクリート杭１０又はフーチング２０と同等の圧縮強度を有するコンクリートであり、拘束部材４２０は、そのコンクリートの周囲に設けられる鋼管である。
【０１０１】
プレート４０５をこのような構成にすることにより、鉛直方向に作用する圧縮荷重に対するプレートの圧縮強度及び靱性を、コンクリート単体の構成の場合と比べて向上させることができ、プレート４０と同じように用いることができる。
【０１０２】
なお、本体部材４１０自体の圧縮強度は、特に限定されるものでなく、本体部材４１０と鋼管４２０とからなるプレート４０５の圧縮強度が、コンクリート杭１０又はフーチング２０を構成するコンクリートよりも大きくなればよい。
【０１０３】
また、拘束部材４２０としては、鋼管に限らず、ＦＲＰシートやＦＲＰ繊維を巻く等の、本体部材４１０の周囲を拘束できるものであればよい。
【０１０４】
さらに、各実施形態の接合構造１〜５に用いる複数のプレートを、プレート４０又はプレート４０５のいずれか単種類で構成するものとしてもよく、又はプレート４０とプレート４０５との複数種類の組み合わせにより構成するものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】第一の実施形態である接合構造１を示し、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】第一の実施形態の接合構造１の構築方法を示す工程図である。
【図３】第一の実施形態の接合構造１の挙動を説明するための断面図であり、同図（ａ）は平常時、同図（ｂ）は地震時を示している。
【図４】第二の実施形態である接合構造２の断面図である。
【図５】第三の実施形態である接合構造３の断面図である。
【図６】第四の実施形態である接合構造４の断面図である。
【図７】第四の実施形態に係る接合構造４の構築におけるコンクリート杭構築工程Ｓ１０を示す断面図であり、同図（ａ）はコンクリート打設時、同図（ｂ）はコンクリート硬化時を示す。
【図８】第五の実施形態である接合構造５の断面図である。
【図９】第五の実施形態に係る接合構造５の構築におけるコンクリート杭構築工程Ｓ１０を示す断面図であり、同図（ａ）はコンクリート打設時、同図（ｂ）はコンクリート打設後を示す。
【図１０】第四の実施形態に係る接合構造４において、第２プレート４０ｂの外周面とフーチング２０との間にテーパー１０ｃを形成した接合構造４００を示す断面図である。
【図１１】外柱下接合構造１００の断面図である。
【図１２】第二の実施形態の接合構造２の第１プレート４０ａの径を、コンクリート杭１０の径よりも小さく設定した場合の接合構造２００の断面図である。
【図１３】プレート４０５を示し、同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
【０１０６】
１ 第一の実施形態に係る接合構造
２ 第二の実施形態に係る接合構造
３ 第三の実施形態に係る接合構造
４ 第四の実施形態に係る接合構造
５ 第五の実施形態に係る接合構造
１０ コンクリート杭
１０ａ 当接部分
１０ｂ，１０ｃ テーパー
１２ 主筋
１４ せん断補強筋
２０ フーチング
２２ 型枠
３０ 連結部
４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０５ プレート
５０ ダボ鉄筋
５２ 芯鉄筋
５４ 定着プレート
６０ 鋼管
１００ 外柱下接合構造
４１０ 本体部材
４２０ 拘束部材
Ｓ１ コンクリート杭構築工程
Ｓ２ フーチング型枠設置工程
Ｓ３ コンクリート打設工程
Ｘ 杭頭部領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭とその上に設けられる基礎との接合構造であって、
前記杭よりも平面形状が小さく、かつ、前記杭の上面の中央と前記基礎とを連結する連結部と、
前記杭又は前記基礎よりも圧縮強度が大きい材質からなり、かつ、前記連結部の周囲を取り囲むとともに、前記杭と前記基礎との間に介装された、互いに鉛直方向に離間可能に積層された複数のプレートと、を備えることを特徴とする杭と基礎との接合構造。
【請求項２】
前記プレートは、鋼材又はプレキャストコンクリートからなることを特徴とする請求項１に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項３】
前記プレートは、前記連結部の周囲を取り囲む本体部材と、前記本体部材の周囲に、前記本体部材を拘束するように設けられた拘束部材とからなることを特徴とする請求項１に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項４】
前記複数のプレートのうち少なくとも一枚のプレートが、前記杭よりも小さい平面形状を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項５】
前記複数のプレートのうち最下部のプレートよりも一つ上側のプレートが、前記最下部のプレートよりも小さい平面形状を有することを特徴とする請求項４に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項６】
前記プレートの積層数は３枚であり、前記３枚に積層されるプレートのうち中間に位置する中間プレートの平面形状が、当該中間プレートの上側及び下側のプレートの平面形状よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項７】
前記杭よりも小さい平面形状を有するプレートは、前記積層されたプレートのうち最下部のプレートであり、前記杭の上面における前記最下部のプレートとの当接部分が、前記杭の上端面の周縁部よりも陥没していることを特徴とする請求項４に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項８】
前記杭の上面の陥没部分は、前記杭の上端面から前記当接部分に向けて縮小するようなテーパー形状を有することを特徴とする請求項７に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項９】
前記杭と前記基礎との間を前記連結部内を貫通して延び、前記杭と前記基礎との間でせん断力を伝達するせん断伝達部材を備えることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項１０】
前記せん断伝達部材は、前記杭又は前記基礎の少なくともいずれか一方と、付着していないことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項１１】
前記せん断伝達部材は、前記杭及び前記基礎とに定着されていることにより、前記杭と前記基礎との間で引張力を伝達可能であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項１２】
前記せん断伝達部材は、前記杭の頭部領域で前記杭と付着せず、当該杭の頭部領域よりも下方の位置で前記杭に定着されていることを特徴とする請求項１１に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項１３】
前記杭の頭部の周囲に、前記杭の頭部のコンクリートを拘束する拘束部材を備えることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項１４】
杭とその上に設けられる基礎との接合構造の構築方法であって、
互いに離間可能に鉛直方向に積層された環形状を有する複数のプレートを上端に備えるコンクリート杭を構築する杭構築工程と、
前記基礎の構築用の型枠を、前記杭の上側に、前記型枠内の空間と前記積層されたプレートの環内の空間とが連通するように設置するとともに、前記型枠内及び前記積層されたプレートの環内にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を備えることを特徴とする杭と基礎との接合構造の構築方法。
【請求項１５】
杭とその上に設けられる基礎との接合方法であって、
前記杭の上面の中央と前記基礎との間を、前記杭よりも小さい平面形状を有する連結部で連結し、
互いに鉛直方向に離間可能に積層された複数のプレートを、前記連結部の周囲を取り囲ませながら、前記杭と前記基礎との間に介装することを特徴とする杭と基礎との接合方法。
【請求項１】
杭とその上に設けられる基礎との接合構造であって、
前記杭よりも平面形状が小さく、かつ、前記杭の上面の中央と前記基礎とを連結する連結部と、
前記杭又は前記基礎よりも圧縮強度が大きい材質からなり、かつ、前記連結部の周囲を取り囲むとともに、前記杭と前記基礎との間に介装された、互いに鉛直方向に離間可能に積層された複数のプレートと、を備えることを特徴とする杭と基礎との接合構造。
【請求項２】
前記プレートは、鋼材又はプレキャストコンクリートからなることを特徴とする請求項１に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項３】
前記プレートは、前記連結部の周囲を取り囲む本体部材と、前記本体部材の周囲に、前記本体部材を拘束するように設けられた拘束部材とからなることを特徴とする請求項１に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項４】
前記複数のプレートのうち少なくとも一枚のプレートが、前記杭よりも小さい平面形状を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項５】
前記複数のプレートのうち最下部のプレートよりも一つ上側のプレートが、前記最下部のプレートよりも小さい平面形状を有することを特徴とする請求項４に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項６】
前記プレートの積層数は３枚であり、前記３枚に積層されるプレートのうち中間に位置する中間プレートの平面形状が、当該中間プレートの上側及び下側のプレートの平面形状よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項７】
前記杭よりも小さい平面形状を有するプレートは、前記積層されたプレートのうち最下部のプレートであり、前記杭の上面における前記最下部のプレートとの当接部分が、前記杭の上端面の周縁部よりも陥没していることを特徴とする請求項４に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項８】
前記杭の上面の陥没部分は、前記杭の上端面から前記当接部分に向けて縮小するようなテーパー形状を有することを特徴とする請求項７に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項９】
前記杭と前記基礎との間を前記連結部内を貫通して延び、前記杭と前記基礎との間でせん断力を伝達するせん断伝達部材を備えることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項１０】
前記せん断伝達部材は、前記杭又は前記基礎の少なくともいずれか一方と、付着していないことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項１１】
前記せん断伝達部材は、前記杭及び前記基礎とに定着されていることにより、前記杭と前記基礎との間で引張力を伝達可能であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項１２】
前記せん断伝達部材は、前記杭の頭部領域で前記杭と付着せず、当該杭の頭部領域よりも下方の位置で前記杭に定着されていることを特徴とする請求項１１に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項１３】
前記杭の頭部の周囲に、前記杭の頭部のコンクリートを拘束する拘束部材を備えることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の杭と基礎との接合構造。
【請求項１４】
杭とその上に設けられる基礎との接合構造の構築方法であって、
互いに離間可能に鉛直方向に積層された環形状を有する複数のプレートを上端に備えるコンクリート杭を構築する杭構築工程と、
前記基礎の構築用の型枠を、前記杭の上側に、前記型枠内の空間と前記積層されたプレートの環内の空間とが連通するように設置するとともに、前記型枠内及び前記積層されたプレートの環内にコンクリートを打設するコンクリート打設工程と、を備えることを特徴とする杭と基礎との接合構造の構築方法。
【請求項１５】
杭とその上に設けられる基礎との接合方法であって、
前記杭の上面の中央と前記基礎との間を、前記杭よりも小さい平面形状を有する連結部で連結し、
互いに鉛直方向に離間可能に積層された複数のプレートを、前記連結部の周囲を取り囲ませながら、前記杭と前記基礎との間に介装することを特徴とする杭と基礎との接合方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
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【図１０】
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【図１２】
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【公開番号】特開２００９−２９３３４９（Ｐ２００９−２９３３４９Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１５０６１０（Ｐ２００８−１５０６１０）
【出願日】平成２０年６月９日（２００８．６．９）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月９日（２００８．６．９）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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