鋼管・鉄筋コンクリート複合杭及びその製造方法
【課題】杭頭部の抵抗曲げモーメントに優れ、軸方向圧縮力にも優れた合成杭を提供する。
【解決手段】一端側に鋼管コンクリート複合部３を、これより他方端までコンクリート部５をそれぞれ形成するとゝもに、前記鋼管コンクリート複合部３の全長または一部分と前記コンクリート部５の全長に渡って軸方向鉄筋６が配置され、前記コンクリート部５には螺旋筋８を配設した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭。
【解決手段】一端側に鋼管コンクリート複合部３を、これより他方端までコンクリート部５をそれぞれ形成するとゝもに、前記鋼管コンクリート複合部３の全長または一部分と前記コンクリート部５の全長に渡って軸方向鉄筋６が配置され、前記コンクリート部５には螺旋筋８を配設した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合理的な構造形式によって設計・製造される鋼管・鉄筋コンクリート複合杭及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既製杭の種類としては、鋼管杭，鋼管コンクリート複合（ＳＣ）杭，鉄筋コンクリート
（ＲＣ）杭，プレストレストコンクリート（ＰＣ）杭およびプレストレスト鉄筋コンクリート（ＰＲＣ）杭が知られている。このうちＲＣ杭は製作が容易であり、コンクリートの圧縮力が高い点を有効に利用できることから従来使用されてきたものである。しかし、ＲＣ杭は曲げひび割れ抵抗モーメントが小さく、地震時の水平力に対しては弱いため、耐震性を考慮した場合には限定的な条件でしか使用できない。
【０００３】
一方、ＰＣ杭はコンクリートにプレストレスが与えられており、抵抗曲げモーメントを大きくして地震時水平力に対し有利となるよう設計されている。さらに、コンクリートを高強度として、軸方向力が圧縮側の抵抗曲げモーメントをさらに大きくしたＰＨＣ杭が近年主流となっている。ＰＨＣ杭には所定の有効プレストレスを付与するためＰＣ鋼材が必要量配置されるが、ＰＣ鋼材の引張強度や配置量には限界がある他、緊張力を与えるためのジャッキ等の製造設備を取り揃えなければならない。
【０００４】
また、構造的にＰＨＣ杭はねばりに欠け、せん断力に対しては弱い面がある。これに対しＰＲＣ杭はＰＨＣ杭の上記欠点を改善して、ＰＣ鋼材とともに軸方向鉄筋を杭体内に配置してＲＣ構造を取り入れ、ＰＨＣ杭より小さな有効プレストレスのもと、より抵抗曲げモーメントを大きくしたものである。なお、これらプレストレストコンクリート杭では、軸方向力を与えた分、軸方向圧縮力が小さくなる。
【０００５】
鋼管杭は、抵抗曲げモーメントとせん断耐力に優れるが、コンクリートの軸方向圧縮力を活かしてこれにコンクリートを複合化したものがＳＣ杭である。前述した既製杭のなかで、最も大きな抵抗曲げモーメントとなるよう設計できる他、鋼管厚を自由に選択できるから、上杭種として多く採用されている。
【０００６】
一方で、杭頭固定の場合、杭頭部ほど大きい発生モーメントに対し、ＳＣ杭が必要とされる長さは一般に１／β以下である。βは杭基礎地盤の横方向係数で、地盤条件にもよるが一般に１０ｍ以下となる。さらに、ＳＣ杭が高額なため、５ｍ程度で設計することが多い。従って、ＳＣ杭を用いた場合、直下にＢ種相当以上の比較的抵抗曲げモーメントの高い杭種を接続して設計する必要が生じてくる。
【０００７】
こうした杭基礎の鉛直地盤面での地震時発生モーメントに対応できるよう、合理的な設計と製造を目指す意味で、上部に抵抗曲げモーメントに優れた性能を有した合成杭の提案が見られる。合成杭としては、鋼管杭−ＰＨＣ杭（特開昭５４−７８８１０号、特開昭６０−１９０８２３号、実開昭６２−１３１０号）、ＳＣ杭−ＰＨＣ杭（特開昭５８−１０９３８号、特開昭６０−３４８０８号、特開昭６１−１９０３５号）等が知られている。また、現場打ちコンクリート杭では、耐震性を向上させるため、杭頭部など発生曲げモーメント、せん断力の大きな部分を鋼管コンクリート杭とした工法（ＳＣ杭−ＲＣ杭）が知られている。
【０００８】
一方、ＳＣ杭にプレストレスを与える提案として、ＳＣ杭の両端版に緊張材を定着して緊張する構造（実公昭５３−２４０８３）や、鋼管自体にプレストレスを与える方法（特許第２７１３６５０号公報）などがある。ＳＣ杭にプレストレスを与えた場合、導入される軸力分だけＭ（モーメント）−Ｎ（軸力）の原点が圧縮側に移動することになり、結果として抵抗モーメントが向上することになる。
【０００９】
これら合成杭は、例えば杭頭部を固定とした場合、一般に地震時に発生する水平力によって杭体に生ずるモーメントは杭頭に近いほど大きくなるため、杭頭部近傍をモーメントやせん断に対し耐力の大きな鋼管杭やＳＣ杭をＰＨＣ杭に複合することが合理的と考えられた。また、上記合成杭は設計上の合理性のみならず継手数を減らし、施工の省力化をはかるうえでも効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５４−７８８１０号公報
【特許文献２】特開昭６０−１９０８２３号公報
【特許文献３】実開昭６２−１３１０号公報
【特許文献４】特開昭５８−１０９３８号公報
【特許文献５】特開昭６０−３４８０８号公報
【特許文献６】特開昭６１−１９０３５号公報
【特許文献７】実公昭５３−２４０８３号公報
【特許文献８】特許第２７１３６５０号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】KCTB場所打ち鋼管コンクリート杭カタログ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、ＰＨＣ杭と鋼管杭ないしＳＣ杭を一体化することは、連結部を補強するなど構造が複雑となり、製造時に緊張作業を行う必要があって困難を伴う。ＲＣ構造であっても、コンクリート強度を高め、軸方向圧縮力を向上させれば、むしろプレストレスのない分支持力上は有利となる。従って、ＳＣ杭とＲＣ杭を一体で製造し、コンクリート部を高強度とすれば、杭頭部の抵抗曲げモーメントに優れ、軸方向圧縮力にも優れた合成杭となり得る。
【００１３】
場所打ち杭では、コンクリートの設計基準強度を高強度として管理することが難しいため、工場で一体に製造して供給することに意味が生ずる。反面、単にＳＣ杭とＲＣ杭を一体で製造しても、ＳＣ部とＲＣ部境界の抵抗曲げモーメントが不連続となることは否めない。また、ＳＣ部とＲＣ部にかけて軸方向鉄筋を延伸する場合、ＲＣ部では鉄筋のかぶりが十分確保されていることが必要である。
【００１４】
さらに、プレストレスを導入したＳＣ部とＰＨＣ部の境界は、断面耐力が大きく変化するために、設計上・構造上の合理性が損なわれやすい。また、製造上の問題として、コンクリートの硬化後に緊張板の固定を解除してプレストレスを付与する際、上記境界部に軸力が集中し、クラックなどが生じやすい。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記のような問題点を解決するために提案されたものであり、本願の請求項１に係る発明は、一端側に鋼管コンクリート複合部を、これより他方端までコンクリート部をそれぞれ形成するとゝもに、前記鋼管コンクリート複合部の全長または一部分と前記コンクリート部の全長に渡って軸方向鉄筋および／または軸方向補強部材が配設され、前記コンクリート部に螺旋筋が配設されていることを特徴とする鋼管・鉄筋コンクリート複合杭としている。
【００１６】
また、本願の請求項２に係る発明は、前記鋼管コンクリート複合部と前記コンクリート部の全長にプレストレスを導入した緊張材を配設したことを特徴とする鋼管・鉄筋コンクリート複合杭であり、請求項３に係る発明では、前記軸方向鉄筋が、前記鋼管コンクリート複合部から前記コンクリート部に向けて、所定長さ区分において配設本数，断面積の大きさのいずれかを変えて配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭としている。
【００１７】
また、本願の請求項４に係る発明では、前記軸方向鉄筋または軸方向補強部材が前記鋼管コンクリート複合部の鋼管内面に溶着して取り付けられ、前記コンクリート部の径を前記鋼管コンクリート複合部の径より大きく形成したことを特徴とする鋼管・鉄筋コンクリート複合杭である。
【００１８】
そして、本願の請求項５に係る発明では、前記軸方向鉄筋または軸方向補強部材が前記鋼管コンクリート複合部の鋼管内面に溶着して取り付けられ、前記鋼管コンクリート複合部から前記コンクリート部にかけて軸心方向へ折り曲げられた屈曲部を介して前記コンクリート部に延伸していることを特徴とする鋼管・鉄筋コンクリート複合杭としている。
【００１９】
更に、本願の請求項６に係る発明では、前記軸方向補強部材が前記鋼管コンクリート複合部の鋼管内面に形成した鋼製リブであり、該鋼製リブに前記鋼管の内面から離間し溶着して取り付けられた前記軸方向鉄筋が前記コンクリート部に延伸していることを特徴とする鋼管・鉄筋コンクリート複合杭である。
【００２０】
そして、本願の請求項７に係る発明では、一体の型枠または鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部とコンクリート部成形用の型枠部とを連結して回転位置において同一径とした型枠であって、前記鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部に軸方向鉄筋または軸方向補強部材が内面に溶着された鋼管を、前記コンクリート部成形用の型枠部に螺旋筋をそれぞれセットし、その後前記型枠内にコンクリートを投入して、遠心成形，養生，脱型することを特徴とする鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法である。
【００２１】
また、本願の請求項８に係る発明は、一体の型枠または鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部とコンクリート部成形用の型枠部とを連結して回転位置において同一径とした型枠であって、前記鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部に軸方向鉄筋または軸方向補強部材が内面に溶着された鋼管を、前記コンクリート部成形用の型枠部に螺旋筋を、更に前記型枠の全長に緊張材をそれぞれセットし、その後前記型枠内にコンクリートを投入する前または後に緊張材を緊張して、遠心成形，養生，脱型することを特徴とするプレストレスを付与した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法である。
【００２２】
さらに、本願の請求項９に係る発明では、前記コンクリートの設計基準強度が８０Ｎ／ｍｍ2 以上であることを特徴とする請求項７の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法であり、請求項１０に係る発明では、前記コンクリートの設計基準強度が１０５Ｎ／ｍｍ2 以上であることを特徴とする請求項８記載のプレストレスを付与した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法としている。
【００２３】
そして、本願の請求項１１に係る発明では、前記コンクリートが少なくとも鋼管コンクリート複合部側で膨張材が混和されていることを特徴とする請求項７，８，９又は１０記載の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法である。
【発明の効果】
【００２４】
本願の請求項１に係る発明では、一端側に鋼管コンクリート複合部を、これより他方端までコンクリート部をそれぞれ形成するとゝもに、前記鋼管コンクリート複合部の全長または一部分と前記コンクリート部の全長または一部分に渡って軸方向鉄筋および／または軸方向補強部材が配置され、前記コンクリート部には螺旋筋が配設された構成とすることで、断面性能の変化部となる境界部において急激に性能が変化することなく、合理的な鉛直方向断面とすることができる。
【００２５】
また請求項２に係る発明では、前記鋼管コンクリート複合部と前記コンクリート部の全長にプレストレスを導入した緊張材を配設した構成とすることで、杭頭部の抵抗曲げモーメントに優れ、軸方向圧縮力にも優れた合成杭を、継手を設けず、ＳＣ部―ＲＣ部をＳＣ部―ＰＨＣ部を一体で製造し、杭頭側が大きな抵抗モーメントを有する構造とすることができる。
【００２６】
さらに、請求項３に係る発明では、前記軸方向鉄筋が、前記鋼管コンクリート複合部から前記コンクリート部に向けて、所定長さ区分において配設本数，断面積の大きさのいずれかを変えて配設されていることから、抵抗曲げモーメントを鉛直軸方向で変化させ、設計上より合理的な構造とすることができる。
【００２７】
また、請求項４に係る発明では、前記軸方向鉄筋または軸方向補強部材が前記鋼管コンクリート複合部の鋼管内面に溶着して取り付けられ、前記コンクリート部の径を前記鋼管コンクリート複合部の径より大きく形成した構成とすることで、前記軸方向鉄筋または軸方向補強部材がしっかりと杭内部に固定され、かつコンクリート部でのかぶりも確保できる構造となっている他、特にコンクリート部を拡径とすることで型枠の連結構造が簡単であり、かつ拡径となる分地盤内での支持力も向上するといった諸効果を奏する。
【００２８】
さらに、請求項５に係る発明では、前記軸方向鉄筋または軸方向補強部材が前記鋼管コンクリート複合部の鋼管の内面に溶着して取り付けられ、前記鋼管コンクリート複合部から前記コンクリート部にかけて軸心方向へ折り曲げられた屈曲部を介して前記コンクリート部に延伸している構成とすることで、前記軸方向鉄筋または軸方向補強部材がしっかりと杭内に固定され、かつ前記コンクリート部の径を前記鋼管コンクリート複合部の径と同一としてもコンクリート部でのかぶりも確保できる。
【００２９】
更には、請求項６に係る発明のように、前記軸方向補強部材が前記鋼管コンクリート複合部の鋼管内面に形成した鋼製リブであり、該鋼製リブに前記鋼管の内面から離間し溶着して取り付けられた前記軸方向鉄筋が前記コンクリート部に延伸している構成とすることで、容易に断面内の位置を調節することができる。
【００３０】
また、本願の請求項７に係る発明では、一体の型枠または鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部とコンクリート部成形用の型枠部とを連結して回転位置において同一径とした型枠であって、前記鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部に軸方向鉄筋または軸方向補強部材が内面に溶着された鋼管を、前記コンクリート部成形用の型枠部に螺旋筋をそれぞれセットし、請求項８に係る発明では、更に前記型枠の全長に緊張材をセットしたのち、それぞれ前記型枠内にコンクリートを投入する前または後に緊張材を緊張して、遠心成形，養生，脱型することで鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造を行うことから、これら合成杭を通常の製造工程のもと容易に製造することができる。
【００３１】
さらに、請求項９に係る発明では、鋼管・鉄筋コンクリート複合杭のコンクリートの設計基準強度が８０Ｎ／ｍｍ2 以上であることから、一般のＰＨＣ杭と同等以上の抵抗曲げモーメントおよび軸方向圧縮力を有するものとすることができる。
【００３２】
そして、請求項１０に係る発明では、プレストレスト鋼管コンクリート複合杭のコンクリートの設計基準強度が１０５Ｎ／ｍｍ2 以上であることから、従来のＰＨＣ杭でプレストレス力により許容軸方向圧縮応力度が相殺され、鉛直支持力を確保するうえで不利であった点を克服できる。
【００３３】
また、請求項１１に係る発明では、これらコンクリートの少なくとも鋼管コンクリート複合部側で膨張材が混和されていることから、鋼管コンクリート複合部の鋼管とコンクリートの一体性が確保される。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明を図面に示す実施例により詳細に説明する。図１乃至図３に示すものは本発明に係る鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の実施例（第１実施例）で、これらに共通する基本的な構造は、一端側に、鋼管１とその内部のコンクリート層２とからなる鋼管コンクリート複合部３を備え、これより他方端までがコンクリート層４からなるコンクリート部５を備えるとゝもに、前記鋼管コンクリート複合部３の全長または一部分と前記コンクリート部５の全長に渡って前記コンクリート層２及び４内に軸方向鉄筋６を、更に前記コンクリート部５のコンクリート層４内に螺旋筋８をそれぞれ配設した構成としている。なお図面中７は軸方向補強部材である。
【００３５】
前記軸方向鉄筋６は、前記鋼管コンクリート複合部３を構成している鋼管１の内面に溶着により確実に取り付けられており、図１の複合杭Ａにあっては、鋼管コンクリート複合部３のコンクリート層２から前記コンクリート部５のコンクリート層４へ向け真っ直ぐに延びていて、前記コンクリート部５の径が前記鋼管コンクリート複合部３の径より大きく形成されている。これにより、前記コンクリート部５において前記軸方向鉄筋６はコンクリート層４のコンクリートによるかぶりが確保されている。
【００３６】
図２は第２実施例の複合杭Ｂで、上記図１の複合杭Ａと相違する点は、前記鋼管コンクリート複合部３から前記コンクリート部５にかけて、軸心方向へ折り曲げた屈曲部６ａを有する軸方向鉄筋６Ａを使用していること、前記コンクリート部５の外径は前記鋼管コンクリート複合部３の外径と同一大きさとした点であり、その他の構成は図１の複合杭Ａと同じである。
【００３７】
図２に示すように、前記鋼管コンクリート複合部３から前記コンクリート部５にかけて軸心方向へ折り曲げた屈曲部６ａを有する軸方向鉄筋６Ａを使用し、前記屈曲部６ａを鋼管コンクリート複合部３とコンクリート部５の境界部に設置することで、前記コンクリート部５の外径と前記鋼管コンクリート複合部３の外径とを同一大きさとした複合杭Ｂを形成することができる。
【００３８】
又、図３は更に他の第３実施例の複合杭Ｃで、上記図１，図２の複合杭Ａ，Ｂと相違する点は以下の通りである。すなわち、上記複合杭Ａ，Ｂにあって、その軸方向鉄筋６は前記鋼管コンクリート複合部３における鋼管１の内面に直接溶着により固定されているが、複合杭Ｃにおける直状の軸方向鉄筋６は、鋼管１の内面に形成した鋼製リブ（軸方向補強部材）７を介して取り付けられているものである。更に詳しくは、鋼管１の内面に鋼製リブ７が形成されており、該鋼製リブ７に前記軸方向鉄筋６が溶着により固定されている。
【００３９】
これにより、前記直状の軸方向鉄筋６は鋼管１の内面から軸心方向へ所定距離だけ離間して前記コンクリート層２内に配設されることになり、前記鋼管コンクリート複合部３のコンクリート層２からコンクリート部５のコンクリート層４に向け真っ直ぐに延伸している前記軸方向鉄筋６は、前記コンクリート部５においてコンクリート層４のコンクリートによるかぶりが確保されている。
【００４０】
図４乃至図６に示すものは、本発明に係る鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の実施例（第２実施例）で、これらに共通する基本的な構造は、前記基本的な第１実施例の複合杭Ａ，Ｂ，Ｃの構成と異なり、前記鋼管コンクリート複合部３と前記コンクリート部５の全長に渡ってプレストレスが導入された緊張材９を配設した構造とした点である。このような構成とすることで、杭頭部となる前記鋼管コンクリート複合部３における抵抗曲げモーメントが優れたものとなり、軸方向圧縮力にも優れた合成杭を得ることができる。なお、図４及び図６に示す複合杭Ｄ及びＦににおいて、１０は前記軸方向鉄筋６を鋼管１の内面から軸心方向へ離間して配設するために設置したスペーサーである。
【００４１】
ここで、図５及び図６に示す複合杭Ｅ，Ｆは、前記軸方向鉄筋６が前記鋼管コンクリート複合部３から前記コンクリート部５に向け、所定長さ区分において配設本数，断面積の大きさのいずれかを変えて配設されている鋼管・鉄筋コンクリート複合杭ををそれぞれ具現化したものである。詳しくは、図５に示す複合杭Ｅにあっては、その軸方向鉄筋６が鋼管コンクリート複合部３からコンクリート部５に向け延出しており、前記軸方向鉄筋６の先端部はコンクリート部５の全長のほゞ１／２の位置迄としている。
【００４２】
又、図６に示す複合杭Ｆにあっては、前記鋼管コンクリート複合部３の全長にわたって軸方向補強部材７が鋼管１の内面に溶着して取り付けられており、鋼管コンクリート複合部３とコンクリート部５との境界部近傍において前記軸方向補強部材７に軸方向鉄筋６の一端が溶着して固定されている。そして、鋼管コンクリート複合部３からコンクリート部５に向け延出する前記軸方向鉄筋６の他端はコンクリート部５のほゞ後端付近まで延出した構成としている。
【００４３】
このように、所定長さ区分において、軸方向鉄筋６の配設本数，断面積の大きさのいずれかを変えて自在に配設することで、抵抗曲げモーメントを鉛直軸方向で変化させ、設計上より合理的な構造とすることができるとゝもに、容易に断面内の位置を調節することができる。
【００４４】
図７は図１に示す前記複合杭Ａと、この複合杭Ａを成形する際に使用する型枠との関係を示す断面図である。図において、１１は一体の型枠で、鋼管コンクリート複合部３を成形する部分の型枠部１１Ａと、コンクリート部５を成形する部分の型枠部１１Ｂとからなる一体の型枠であり、図中１２は前記型枠部１１Ａと鋼管１との間に介在させたスペーサー、１３Ａ，１３Ｂは鋼管・鉄筋コンクリート複合杭複合杭Ａの両端部に設置した端版、１４は型枠１１内に投入したコンクリートである。
【００４５】
図８は図３に示す前記複合杭Ｃと、この複合杭Ｃを成形する際に使用する型枠との関係を示す断面図である。すなわち、この複合杭Ｃを成形する際に使用する型枠１５は、鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部１５Ａと、コンクリート部成形用の型枠部１５Ｂとをその境界部１５Ｃで連結し、図示しない回転位置において同一径に形成した型枠である。なお、その他の構成部材については前記一体の型枠１１と同じであり、同一部分は同一の符合を付して表示した。
【００４６】
上記の各型枠１１，１５により複合杭Ａ，Ｃを成形する場合には、前記鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部１１Ａ，１５Ａに、軸方向鉄筋６または及び軸方向補強部材７が内面に溶着された鋼管１をスペーサー１２を介して、また前記コンクリート部成形用の型枠部１１Ｂ，１５Ｂに螺旋筋８をそれぞれセットする。つぎに、前記型枠１１，１５内にコンクリート１４を投入し、遠心成形，養生，脱型することで鋼管・鉄筋コンクリート複合杭Ａ，Ｃを製造する。
【００４７】
図９は図１に示す前記複合杭Ａにプレストレスを付与した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭Ｇと、この鋼管・鉄筋コンクリート複合杭Ｇを成形する際に使用する型枠との関係を示す断面図である。図において、１６は一体の型枠で、鋼管コンクリート複合部３を成形する部分の型枠部１６Ａと、コンクリート部５を成形する部分の型枠部１６Ｂとから構成されており、この一体の型枠１６に型枠の全長にわたって緊張材９をセットし、その後、前記型枠１６内にコンクリート１４を投入してこの緊張材９をジャッキ装置１７により伸長せしめる。その後、遠心成形，養生し、コンクリート硬化後に緊張板１８を解除し脱型することで、プレストレスを付与した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭Ｇを製造する。なお、図示しないが、鋼管コンクリート複合部３の緊張材９を位置決めするためのガイドや環状鉄筋を設けておくことが望ましい。
【００４８】
図１０は図２に示す前記複合杭Ｂにプレストレスを付与した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭Ｈと、この複合杭Ｈを成形する際に使用する型枠１９との関係を示す断面図である。この型枠１９は前記図８に示す型枠１５に前記緊張材９を緊張するためのジャッキ装置１７を付加した構造のもので、コンクリート硬化後に緊張板１８を解除し脱型することで、プレストレスを付与した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭Ｈを製造する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の縦断面図と、同図のＩーＩ線 およびIIーII線の断面図である。
【図２】同複合杭の二番目の実施例の縦断面図と、同図のＩーＩ線およびIIーII線の 断面図である。
【図３】同複合杭の三番目の実施例の縦断面図と、同図のＩーＩ線およびIIーII線の 断面図である。
【図４】同複合杭の四番目の実施例の縦断面図と、同図のＩーＩ線およびIIーII線の 断面図である。
【図５】同複合杭の五番目の実施例の縦断面図と、同図のＩーＩ線およびIIーII線の 断面図である。
【図６】同複合杭の六番目の実施例の縦断面図と、同図のＩーＩ線およびIIーII線の 断面図である。
【図７】図１に示す鋼管・鉄筋コンクリート複合杭と、これを製造する際に使用する 型枠との関係を示す断面図である。
【図８】図３に示す鋼管・鉄筋コンクリート複合杭と、これを製造する際に使用する 型枠との関係を示す断面図である。
【図９】図４に示すプレストレスト鋼管・鉄筋コンクリート複合杭と、これを製造す る際に使用する型枠との関係を示す断面図である。
【図１０】図５に示すプレストレスト鋼管・鉄筋コンクリート複合杭と、これを製造 する際に使用する型枠との関係を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 鋼管
２，４ コンクリート層
３ 鋼管コンクリート複合部
５ コンクリート部
６ 軸方向鉄筋
７ 軸方向補強筋
８ 螺旋筋
９ 緊張材（ＰＣ鋼材）
１０，１２ スペーサー
１１ 一体の型枠
１３ 端板
１４ コンクリート
１５，１６，１９ 型枠
１７ ジャッキ装置
１８ 緊張板
【図１（１）】
【図１（２）】
【図１（３）】
【図２（１）】
【図２（２）】
【図２（３）】
【図３（１）】
【図３（２）】
【図３（３）】
【図４（１）】
【図４（２）】
【図４（３）】
【図５（１）】
【図５（２）】
【図５（３）】
【図６（１）】
【図６（２）】
【図６（３）】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合理的な構造形式によって設計・製造される鋼管・鉄筋コンクリート複合杭及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既製杭の種類としては、鋼管杭，鋼管コンクリート複合（ＳＣ）杭，鉄筋コンクリート
（ＲＣ）杭，プレストレストコンクリート（ＰＣ）杭およびプレストレスト鉄筋コンクリート（ＰＲＣ）杭が知られている。このうちＲＣ杭は製作が容易であり、コンクリートの圧縮力が高い点を有効に利用できることから従来使用されてきたものである。しかし、ＲＣ杭は曲げひび割れ抵抗モーメントが小さく、地震時の水平力に対しては弱いため、耐震性を考慮した場合には限定的な条件でしか使用できない。
【０００３】
一方、ＰＣ杭はコンクリートにプレストレスが与えられており、抵抗曲げモーメントを大きくして地震時水平力に対し有利となるよう設計されている。さらに、コンクリートを高強度として、軸方向力が圧縮側の抵抗曲げモーメントをさらに大きくしたＰＨＣ杭が近年主流となっている。ＰＨＣ杭には所定の有効プレストレスを付与するためＰＣ鋼材が必要量配置されるが、ＰＣ鋼材の引張強度や配置量には限界がある他、緊張力を与えるためのジャッキ等の製造設備を取り揃えなければならない。
【０００４】
また、構造的にＰＨＣ杭はねばりに欠け、せん断力に対しては弱い面がある。これに対しＰＲＣ杭はＰＨＣ杭の上記欠点を改善して、ＰＣ鋼材とともに軸方向鉄筋を杭体内に配置してＲＣ構造を取り入れ、ＰＨＣ杭より小さな有効プレストレスのもと、より抵抗曲げモーメントを大きくしたものである。なお、これらプレストレストコンクリート杭では、軸方向力を与えた分、軸方向圧縮力が小さくなる。
【０００５】
鋼管杭は、抵抗曲げモーメントとせん断耐力に優れるが、コンクリートの軸方向圧縮力を活かしてこれにコンクリートを複合化したものがＳＣ杭である。前述した既製杭のなかで、最も大きな抵抗曲げモーメントとなるよう設計できる他、鋼管厚を自由に選択できるから、上杭種として多く採用されている。
【０００６】
一方で、杭頭固定の場合、杭頭部ほど大きい発生モーメントに対し、ＳＣ杭が必要とされる長さは一般に１／β以下である。βは杭基礎地盤の横方向係数で、地盤条件にもよるが一般に１０ｍ以下となる。さらに、ＳＣ杭が高額なため、５ｍ程度で設計することが多い。従って、ＳＣ杭を用いた場合、直下にＢ種相当以上の比較的抵抗曲げモーメントの高い杭種を接続して設計する必要が生じてくる。
【０００７】
こうした杭基礎の鉛直地盤面での地震時発生モーメントに対応できるよう、合理的な設計と製造を目指す意味で、上部に抵抗曲げモーメントに優れた性能を有した合成杭の提案が見られる。合成杭としては、鋼管杭−ＰＨＣ杭（特開昭５４−７８８１０号、特開昭６０−１９０８２３号、実開昭６２−１３１０号）、ＳＣ杭−ＰＨＣ杭（特開昭５８−１０９３８号、特開昭６０−３４８０８号、特開昭６１−１９０３５号）等が知られている。また、現場打ちコンクリート杭では、耐震性を向上させるため、杭頭部など発生曲げモーメント、せん断力の大きな部分を鋼管コンクリート杭とした工法（ＳＣ杭−ＲＣ杭）が知られている。
【０００８】
一方、ＳＣ杭にプレストレスを与える提案として、ＳＣ杭の両端版に緊張材を定着して緊張する構造（実公昭５３−２４０８３）や、鋼管自体にプレストレスを与える方法（特許第２７１３６５０号公報）などがある。ＳＣ杭にプレストレスを与えた場合、導入される軸力分だけＭ（モーメント）−Ｎ（軸力）の原点が圧縮側に移動することになり、結果として抵抗モーメントが向上することになる。
【０００９】
これら合成杭は、例えば杭頭部を固定とした場合、一般に地震時に発生する水平力によって杭体に生ずるモーメントは杭頭に近いほど大きくなるため、杭頭部近傍をモーメントやせん断に対し耐力の大きな鋼管杭やＳＣ杭をＰＨＣ杭に複合することが合理的と考えられた。また、上記合成杭は設計上の合理性のみならず継手数を減らし、施工の省力化をはかるうえでも効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５４−７８８１０号公報
【特許文献２】特開昭６０−１９０８２３号公報
【特許文献３】実開昭６２−１３１０号公報
【特許文献４】特開昭５８−１０９３８号公報
【特許文献５】特開昭６０−３４８０８号公報
【特許文献６】特開昭６１−１９０３５号公報
【特許文献７】実公昭５３−２４０８３号公報
【特許文献８】特許第２７１３６５０号公報
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】KCTB場所打ち鋼管コンクリート杭カタログ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、ＰＨＣ杭と鋼管杭ないしＳＣ杭を一体化することは、連結部を補強するなど構造が複雑となり、製造時に緊張作業を行う必要があって困難を伴う。ＲＣ構造であっても、コンクリート強度を高め、軸方向圧縮力を向上させれば、むしろプレストレスのない分支持力上は有利となる。従って、ＳＣ杭とＲＣ杭を一体で製造し、コンクリート部を高強度とすれば、杭頭部の抵抗曲げモーメントに優れ、軸方向圧縮力にも優れた合成杭となり得る。
【００１３】
場所打ち杭では、コンクリートの設計基準強度を高強度として管理することが難しいため、工場で一体に製造して供給することに意味が生ずる。反面、単にＳＣ杭とＲＣ杭を一体で製造しても、ＳＣ部とＲＣ部境界の抵抗曲げモーメントが不連続となることは否めない。また、ＳＣ部とＲＣ部にかけて軸方向鉄筋を延伸する場合、ＲＣ部では鉄筋のかぶりが十分確保されていることが必要である。
【００１４】
さらに、プレストレスを導入したＳＣ部とＰＨＣ部の境界は、断面耐力が大きく変化するために、設計上・構造上の合理性が損なわれやすい。また、製造上の問題として、コンクリートの硬化後に緊張板の固定を解除してプレストレスを付与する際、上記境界部に軸力が集中し、クラックなどが生じやすい。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記のような問題点を解決するために提案されたものであり、本願の請求項１に係る発明は、一端側に鋼管コンクリート複合部を、これより他方端までコンクリート部をそれぞれ形成するとゝもに、前記鋼管コンクリート複合部の全長または一部分と前記コンクリート部の全長に渡って軸方向鉄筋および／または軸方向補強部材が配設され、前記コンクリート部に螺旋筋が配設されていることを特徴とする鋼管・鉄筋コンクリート複合杭としている。
【００１６】
また、本願の請求項２に係る発明は、前記鋼管コンクリート複合部と前記コンクリート部の全長にプレストレスを導入した緊張材を配設したことを特徴とする鋼管・鉄筋コンクリート複合杭であり、請求項３に係る発明では、前記軸方向鉄筋が、前記鋼管コンクリート複合部から前記コンクリート部に向けて、所定長さ区分において配設本数，断面積の大きさのいずれかを変えて配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭としている。
【００１７】
また、本願の請求項４に係る発明では、前記軸方向鉄筋または軸方向補強部材が前記鋼管コンクリート複合部の鋼管内面に溶着して取り付けられ、前記コンクリート部の径を前記鋼管コンクリート複合部の径より大きく形成したことを特徴とする鋼管・鉄筋コンクリート複合杭である。
【００１８】
そして、本願の請求項５に係る発明では、前記軸方向鉄筋または軸方向補強部材が前記鋼管コンクリート複合部の鋼管内面に溶着して取り付けられ、前記鋼管コンクリート複合部から前記コンクリート部にかけて軸心方向へ折り曲げられた屈曲部を介して前記コンクリート部に延伸していることを特徴とする鋼管・鉄筋コンクリート複合杭としている。
【００１９】
更に、本願の請求項６に係る発明では、前記軸方向補強部材が前記鋼管コンクリート複合部の鋼管内面に形成した鋼製リブであり、該鋼製リブに前記鋼管の内面から離間し溶着して取り付けられた前記軸方向鉄筋が前記コンクリート部に延伸していることを特徴とする鋼管・鉄筋コンクリート複合杭である。
【００２０】
そして、本願の請求項７に係る発明では、一体の型枠または鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部とコンクリート部成形用の型枠部とを連結して回転位置において同一径とした型枠であって、前記鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部に軸方向鉄筋または軸方向補強部材が内面に溶着された鋼管を、前記コンクリート部成形用の型枠部に螺旋筋をそれぞれセットし、その後前記型枠内にコンクリートを投入して、遠心成形，養生，脱型することを特徴とする鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法である。
【００２１】
また、本願の請求項８に係る発明は、一体の型枠または鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部とコンクリート部成形用の型枠部とを連結して回転位置において同一径とした型枠であって、前記鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部に軸方向鉄筋または軸方向補強部材が内面に溶着された鋼管を、前記コンクリート部成形用の型枠部に螺旋筋を、更に前記型枠の全長に緊張材をそれぞれセットし、その後前記型枠内にコンクリートを投入する前または後に緊張材を緊張して、遠心成形，養生，脱型することを特徴とするプレストレスを付与した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法である。
【００２２】
さらに、本願の請求項９に係る発明では、前記コンクリートの設計基準強度が８０Ｎ／ｍｍ2 以上であることを特徴とする請求項７の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法であり、請求項１０に係る発明では、前記コンクリートの設計基準強度が１０５Ｎ／ｍｍ2 以上であることを特徴とする請求項８記載のプレストレスを付与した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法としている。
【００２３】
そして、本願の請求項１１に係る発明では、前記コンクリートが少なくとも鋼管コンクリート複合部側で膨張材が混和されていることを特徴とする請求項７，８，９又は１０記載の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法である。
【発明の効果】
【００２４】
本願の請求項１に係る発明では、一端側に鋼管コンクリート複合部を、これより他方端までコンクリート部をそれぞれ形成するとゝもに、前記鋼管コンクリート複合部の全長または一部分と前記コンクリート部の全長または一部分に渡って軸方向鉄筋および／または軸方向補強部材が配置され、前記コンクリート部には螺旋筋が配設された構成とすることで、断面性能の変化部となる境界部において急激に性能が変化することなく、合理的な鉛直方向断面とすることができる。
【００２５】
また請求項２に係る発明では、前記鋼管コンクリート複合部と前記コンクリート部の全長にプレストレスを導入した緊張材を配設した構成とすることで、杭頭部の抵抗曲げモーメントに優れ、軸方向圧縮力にも優れた合成杭を、継手を設けず、ＳＣ部―ＲＣ部をＳＣ部―ＰＨＣ部を一体で製造し、杭頭側が大きな抵抗モーメントを有する構造とすることができる。
【００２６】
さらに、請求項３に係る発明では、前記軸方向鉄筋が、前記鋼管コンクリート複合部から前記コンクリート部に向けて、所定長さ区分において配設本数，断面積の大きさのいずれかを変えて配設されていることから、抵抗曲げモーメントを鉛直軸方向で変化させ、設計上より合理的な構造とすることができる。
【００２７】
また、請求項４に係る発明では、前記軸方向鉄筋または軸方向補強部材が前記鋼管コンクリート複合部の鋼管内面に溶着して取り付けられ、前記コンクリート部の径を前記鋼管コンクリート複合部の径より大きく形成した構成とすることで、前記軸方向鉄筋または軸方向補強部材がしっかりと杭内部に固定され、かつコンクリート部でのかぶりも確保できる構造となっている他、特にコンクリート部を拡径とすることで型枠の連結構造が簡単であり、かつ拡径となる分地盤内での支持力も向上するといった諸効果を奏する。
【００２８】
さらに、請求項５に係る発明では、前記軸方向鉄筋または軸方向補強部材が前記鋼管コンクリート複合部の鋼管の内面に溶着して取り付けられ、前記鋼管コンクリート複合部から前記コンクリート部にかけて軸心方向へ折り曲げられた屈曲部を介して前記コンクリート部に延伸している構成とすることで、前記軸方向鉄筋または軸方向補強部材がしっかりと杭内に固定され、かつ前記コンクリート部の径を前記鋼管コンクリート複合部の径と同一としてもコンクリート部でのかぶりも確保できる。
【００２９】
更には、請求項６に係る発明のように、前記軸方向補強部材が前記鋼管コンクリート複合部の鋼管内面に形成した鋼製リブであり、該鋼製リブに前記鋼管の内面から離間し溶着して取り付けられた前記軸方向鉄筋が前記コンクリート部に延伸している構成とすることで、容易に断面内の位置を調節することができる。
【００３０】
また、本願の請求項７に係る発明では、一体の型枠または鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部とコンクリート部成形用の型枠部とを連結して回転位置において同一径とした型枠であって、前記鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部に軸方向鉄筋または軸方向補強部材が内面に溶着された鋼管を、前記コンクリート部成形用の型枠部に螺旋筋をそれぞれセットし、請求項８に係る発明では、更に前記型枠の全長に緊張材をセットしたのち、それぞれ前記型枠内にコンクリートを投入する前または後に緊張材を緊張して、遠心成形，養生，脱型することで鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造を行うことから、これら合成杭を通常の製造工程のもと容易に製造することができる。
【００３１】
さらに、請求項９に係る発明では、鋼管・鉄筋コンクリート複合杭のコンクリートの設計基準強度が８０Ｎ／ｍｍ2 以上であることから、一般のＰＨＣ杭と同等以上の抵抗曲げモーメントおよび軸方向圧縮力を有するものとすることができる。
【００３２】
そして、請求項１０に係る発明では、プレストレスト鋼管コンクリート複合杭のコンクリートの設計基準強度が１０５Ｎ／ｍｍ2 以上であることから、従来のＰＨＣ杭でプレストレス力により許容軸方向圧縮応力度が相殺され、鉛直支持力を確保するうえで不利であった点を克服できる。
【００３３】
また、請求項１１に係る発明では、これらコンクリートの少なくとも鋼管コンクリート複合部側で膨張材が混和されていることから、鋼管コンクリート複合部の鋼管とコンクリートの一体性が確保される。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明を図面に示す実施例により詳細に説明する。図１乃至図３に示すものは本発明に係る鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の実施例（第１実施例）で、これらに共通する基本的な構造は、一端側に、鋼管１とその内部のコンクリート層２とからなる鋼管コンクリート複合部３を備え、これより他方端までがコンクリート層４からなるコンクリート部５を備えるとゝもに、前記鋼管コンクリート複合部３の全長または一部分と前記コンクリート部５の全長に渡って前記コンクリート層２及び４内に軸方向鉄筋６を、更に前記コンクリート部５のコンクリート層４内に螺旋筋８をそれぞれ配設した構成としている。なお図面中７は軸方向補強部材である。
【００３５】
前記軸方向鉄筋６は、前記鋼管コンクリート複合部３を構成している鋼管１の内面に溶着により確実に取り付けられており、図１の複合杭Ａにあっては、鋼管コンクリート複合部３のコンクリート層２から前記コンクリート部５のコンクリート層４へ向け真っ直ぐに延びていて、前記コンクリート部５の径が前記鋼管コンクリート複合部３の径より大きく形成されている。これにより、前記コンクリート部５において前記軸方向鉄筋６はコンクリート層４のコンクリートによるかぶりが確保されている。
【００３６】
図２は第２実施例の複合杭Ｂで、上記図１の複合杭Ａと相違する点は、前記鋼管コンクリート複合部３から前記コンクリート部５にかけて、軸心方向へ折り曲げた屈曲部６ａを有する軸方向鉄筋６Ａを使用していること、前記コンクリート部５の外径は前記鋼管コンクリート複合部３の外径と同一大きさとした点であり、その他の構成は図１の複合杭Ａと同じである。
【００３７】
図２に示すように、前記鋼管コンクリート複合部３から前記コンクリート部５にかけて軸心方向へ折り曲げた屈曲部６ａを有する軸方向鉄筋６Ａを使用し、前記屈曲部６ａを鋼管コンクリート複合部３とコンクリート部５の境界部に設置することで、前記コンクリート部５の外径と前記鋼管コンクリート複合部３の外径とを同一大きさとした複合杭Ｂを形成することができる。
【００３８】
又、図３は更に他の第３実施例の複合杭Ｃで、上記図１，図２の複合杭Ａ，Ｂと相違する点は以下の通りである。すなわち、上記複合杭Ａ，Ｂにあって、その軸方向鉄筋６は前記鋼管コンクリート複合部３における鋼管１の内面に直接溶着により固定されているが、複合杭Ｃにおける直状の軸方向鉄筋６は、鋼管１の内面に形成した鋼製リブ（軸方向補強部材）７を介して取り付けられているものである。更に詳しくは、鋼管１の内面に鋼製リブ７が形成されており、該鋼製リブ７に前記軸方向鉄筋６が溶着により固定されている。
【００３９】
これにより、前記直状の軸方向鉄筋６は鋼管１の内面から軸心方向へ所定距離だけ離間して前記コンクリート層２内に配設されることになり、前記鋼管コンクリート複合部３のコンクリート層２からコンクリート部５のコンクリート層４に向け真っ直ぐに延伸している前記軸方向鉄筋６は、前記コンクリート部５においてコンクリート層４のコンクリートによるかぶりが確保されている。
【００４０】
図４乃至図６に示すものは、本発明に係る鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の実施例（第２実施例）で、これらに共通する基本的な構造は、前記基本的な第１実施例の複合杭Ａ，Ｂ，Ｃの構成と異なり、前記鋼管コンクリート複合部３と前記コンクリート部５の全長に渡ってプレストレスが導入された緊張材９を配設した構造とした点である。このような構成とすることで、杭頭部となる前記鋼管コンクリート複合部３における抵抗曲げモーメントが優れたものとなり、軸方向圧縮力にも優れた合成杭を得ることができる。なお、図４及び図６に示す複合杭Ｄ及びＦににおいて、１０は前記軸方向鉄筋６を鋼管１の内面から軸心方向へ離間して配設するために設置したスペーサーである。
【００４１】
ここで、図５及び図６に示す複合杭Ｅ，Ｆは、前記軸方向鉄筋６が前記鋼管コンクリート複合部３から前記コンクリート部５に向け、所定長さ区分において配設本数，断面積の大きさのいずれかを変えて配設されている鋼管・鉄筋コンクリート複合杭ををそれぞれ具現化したものである。詳しくは、図５に示す複合杭Ｅにあっては、その軸方向鉄筋６が鋼管コンクリート複合部３からコンクリート部５に向け延出しており、前記軸方向鉄筋６の先端部はコンクリート部５の全長のほゞ１／２の位置迄としている。
【００４２】
又、図６に示す複合杭Ｆにあっては、前記鋼管コンクリート複合部３の全長にわたって軸方向補強部材７が鋼管１の内面に溶着して取り付けられており、鋼管コンクリート複合部３とコンクリート部５との境界部近傍において前記軸方向補強部材７に軸方向鉄筋６の一端が溶着して固定されている。そして、鋼管コンクリート複合部３からコンクリート部５に向け延出する前記軸方向鉄筋６の他端はコンクリート部５のほゞ後端付近まで延出した構成としている。
【００４３】
このように、所定長さ区分において、軸方向鉄筋６の配設本数，断面積の大きさのいずれかを変えて自在に配設することで、抵抗曲げモーメントを鉛直軸方向で変化させ、設計上より合理的な構造とすることができるとゝもに、容易に断面内の位置を調節することができる。
【００４４】
図７は図１に示す前記複合杭Ａと、この複合杭Ａを成形する際に使用する型枠との関係を示す断面図である。図において、１１は一体の型枠で、鋼管コンクリート複合部３を成形する部分の型枠部１１Ａと、コンクリート部５を成形する部分の型枠部１１Ｂとからなる一体の型枠であり、図中１２は前記型枠部１１Ａと鋼管１との間に介在させたスペーサー、１３Ａ，１３Ｂは鋼管・鉄筋コンクリート複合杭複合杭Ａの両端部に設置した端版、１４は型枠１１内に投入したコンクリートである。
【００４５】
図８は図３に示す前記複合杭Ｃと、この複合杭Ｃを成形する際に使用する型枠との関係を示す断面図である。すなわち、この複合杭Ｃを成形する際に使用する型枠１５は、鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部１５Ａと、コンクリート部成形用の型枠部１５Ｂとをその境界部１５Ｃで連結し、図示しない回転位置において同一径に形成した型枠である。なお、その他の構成部材については前記一体の型枠１１と同じであり、同一部分は同一の符合を付して表示した。
【００４６】
上記の各型枠１１，１５により複合杭Ａ，Ｃを成形する場合には、前記鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部１１Ａ，１５Ａに、軸方向鉄筋６または及び軸方向補強部材７が内面に溶着された鋼管１をスペーサー１２を介して、また前記コンクリート部成形用の型枠部１１Ｂ，１５Ｂに螺旋筋８をそれぞれセットする。つぎに、前記型枠１１，１５内にコンクリート１４を投入し、遠心成形，養生，脱型することで鋼管・鉄筋コンクリート複合杭Ａ，Ｃを製造する。
【００４７】
図９は図１に示す前記複合杭Ａにプレストレスを付与した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭Ｇと、この鋼管・鉄筋コンクリート複合杭Ｇを成形する際に使用する型枠との関係を示す断面図である。図において、１６は一体の型枠で、鋼管コンクリート複合部３を成形する部分の型枠部１６Ａと、コンクリート部５を成形する部分の型枠部１６Ｂとから構成されており、この一体の型枠１６に型枠の全長にわたって緊張材９をセットし、その後、前記型枠１６内にコンクリート１４を投入してこの緊張材９をジャッキ装置１７により伸長せしめる。その後、遠心成形，養生し、コンクリート硬化後に緊張板１８を解除し脱型することで、プレストレスを付与した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭Ｇを製造する。なお、図示しないが、鋼管コンクリート複合部３の緊張材９を位置決めするためのガイドや環状鉄筋を設けておくことが望ましい。
【００４８】
図１０は図２に示す前記複合杭Ｂにプレストレスを付与した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭Ｈと、この複合杭Ｈを成形する際に使用する型枠１９との関係を示す断面図である。この型枠１９は前記図８に示す型枠１５に前記緊張材９を緊張するためのジャッキ装置１７を付加した構造のもので、コンクリート硬化後に緊張板１８を解除し脱型することで、プレストレスを付与した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭Ｈを製造する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の縦断面図と、同図のＩーＩ線 およびIIーII線の断面図である。
【図２】同複合杭の二番目の実施例の縦断面図と、同図のＩーＩ線およびIIーII線の 断面図である。
【図３】同複合杭の三番目の実施例の縦断面図と、同図のＩーＩ線およびIIーII線の 断面図である。
【図４】同複合杭の四番目の実施例の縦断面図と、同図のＩーＩ線およびIIーII線の 断面図である。
【図５】同複合杭の五番目の実施例の縦断面図と、同図のＩーＩ線およびIIーII線の 断面図である。
【図６】同複合杭の六番目の実施例の縦断面図と、同図のＩーＩ線およびIIーII線の 断面図である。
【図７】図１に示す鋼管・鉄筋コンクリート複合杭と、これを製造する際に使用する 型枠との関係を示す断面図である。
【図８】図３に示す鋼管・鉄筋コンクリート複合杭と、これを製造する際に使用する 型枠との関係を示す断面図である。
【図９】図４に示すプレストレスト鋼管・鉄筋コンクリート複合杭と、これを製造す る際に使用する型枠との関係を示す断面図である。
【図１０】図５に示すプレストレスト鋼管・鉄筋コンクリート複合杭と、これを製造 する際に使用する型枠との関係を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 鋼管
２，４ コンクリート層
３ 鋼管コンクリート複合部
５ コンクリート部
６ 軸方向鉄筋
７ 軸方向補強筋
８ 螺旋筋
９ 緊張材（ＰＣ鋼材）
１０，１２ スペーサー
１１ 一体の型枠
１３ 端板
１４ コンクリート
１５，１６，１９ 型枠
１７ ジャッキ装置
１８ 緊張板
【図１（１）】
【図１（２）】
【図１（３）】
【図２（１）】
【図２（２）】
【図２（３）】
【図３（１）】
【図３（２）】
【図３（３）】
【図４（１）】
【図４（２）】
【図４（３）】
【図５（１）】
【図５（２）】
【図５（３）】
【図６（１）】
【図６（２）】
【図６（３）】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に鋼管コンクリート複合部を、これより他方端までコンクリート部をそれぞれ形成するとゝもに、前記鋼管コンクリート複合部の全長または一部分と前記コンクリート部の全長または一部分に渡って軸方向鉄筋および／または軸方向補強部材が配設され、前記コンクリート部に螺旋筋が配設されていることを特徴とする鋼管・鉄筋コンクリート複合杭。
【請求項２】
前記鋼管コンクリート複合部と前記コンクリート部の全長にプレストレスを導入した緊張材を配設したことを特徴とする請求項１記載の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭。
【請求項３】
前記軸方向鉄筋が、前記鋼管コンクリート複合部から前記コンクリート部に向けて、所定長さ区分において配設本数，断面積の大きさのいずれかを変えて配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭。
【請求項４】
前記軸方向鉄筋または軸方向補強部材が前記鋼管コンクリート複合部の鋼管内面に溶着して取り付けられ、前記コンクリート部の径を前記鋼管コンクリート複合部の径より大きく形成したことを特徴とする請求項１，２又は３記載の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭。
【請求項５】
前記軸方向鉄筋または軸方向補強部材が前記鋼管コンクリート複合部の鋼管の内面に溶着して取り付けられ、前記鋼管コンクリート複合部から前記コンクリート部にかけて軸心方向へ折り曲げられた屈曲部を介して前記コンクリート部に延伸していることを特徴とする請求項１，２又は３記載の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭。
【請求項６】
前記軸方向補強部材が前記鋼管コンクリート複合部の鋼管内面に形成した鋼製リブであり、該鋼製リブに前記鋼管の内面から離間し溶着して取り付けられた前記軸方向鉄筋が前記コンクリート部に延伸していることを特徴とする請求項１，２又は３記載の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭。
【請求項７】
一体の型枠または鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部とコンクリート部成形用の型枠部とを連結して回転位置において同一径とした型枠であって、前記鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部に軸方向鉄筋または軸方向補強部材が内面に溶着された鋼管を、前記コンクリート部成形用の型枠部に螺旋筋をそれぞれセットし、その後前記型枠内にコンクリートを投入して、遠心成形，養生，脱型することを特徴とする鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法。
【請求項８】
一体の型枠または鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部とコンクリート部成形用の型枠部とを連結して回転位置において同一径とした型枠であって、前記鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部に軸方向鉄筋または軸方向補強部材が内面に溶着された鋼管を、前記コンクリート部成形用の型枠部に螺旋筋を、更に前記型枠の全長に緊張材をそれぞれセットし、その後前記型枠内にコンクリートを投入する前または後に緊張材を緊張して、遠心成形，養生，脱型することを特徴とするプレストレスを付与した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法。
【請求項９】
前記コンクリートの設計基準強度が８０Ｎ／ｍｍ2 以上であることを特徴とする請求項７の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法。
【請求項１０】
前記コンクリートの設計基準強度が１０５Ｎ／ｍｍ2 以上であることを特徴とする請求項８記載のプレストレスを付与した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法。
【請求項１１】
前記コンクリートが少なくとも鋼管コンクリート複合部側で膨張材が混和されていることを特徴とする請求項７，８，９又は１０記載の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法。
【請求項１】
一端側に鋼管コンクリート複合部を、これより他方端までコンクリート部をそれぞれ形成するとゝもに、前記鋼管コンクリート複合部の全長または一部分と前記コンクリート部の全長または一部分に渡って軸方向鉄筋および／または軸方向補強部材が配設され、前記コンクリート部に螺旋筋が配設されていることを特徴とする鋼管・鉄筋コンクリート複合杭。
【請求項２】
前記鋼管コンクリート複合部と前記コンクリート部の全長にプレストレスを導入した緊張材を配設したことを特徴とする請求項１記載の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭。
【請求項３】
前記軸方向鉄筋が、前記鋼管コンクリート複合部から前記コンクリート部に向けて、所定長さ区分において配設本数，断面積の大きさのいずれかを変えて配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭。
【請求項４】
前記軸方向鉄筋または軸方向補強部材が前記鋼管コンクリート複合部の鋼管内面に溶着して取り付けられ、前記コンクリート部の径を前記鋼管コンクリート複合部の径より大きく形成したことを特徴とする請求項１，２又は３記載の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭。
【請求項５】
前記軸方向鉄筋または軸方向補強部材が前記鋼管コンクリート複合部の鋼管の内面に溶着して取り付けられ、前記鋼管コンクリート複合部から前記コンクリート部にかけて軸心方向へ折り曲げられた屈曲部を介して前記コンクリート部に延伸していることを特徴とする請求項１，２又は３記載の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭。
【請求項６】
前記軸方向補強部材が前記鋼管コンクリート複合部の鋼管内面に形成した鋼製リブであり、該鋼製リブに前記鋼管の内面から離間し溶着して取り付けられた前記軸方向鉄筋が前記コンクリート部に延伸していることを特徴とする請求項１，２又は３記載の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭。
【請求項７】
一体の型枠または鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部とコンクリート部成形用の型枠部とを連結して回転位置において同一径とした型枠であって、前記鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部に軸方向鉄筋または軸方向補強部材が内面に溶着された鋼管を、前記コンクリート部成形用の型枠部に螺旋筋をそれぞれセットし、その後前記型枠内にコンクリートを投入して、遠心成形，養生，脱型することを特徴とする鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法。
【請求項８】
一体の型枠または鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部とコンクリート部成形用の型枠部とを連結して回転位置において同一径とした型枠であって、前記鋼管コンクリート複合部成形用の型枠部に軸方向鉄筋または軸方向補強部材が内面に溶着された鋼管を、前記コンクリート部成形用の型枠部に螺旋筋を、更に前記型枠の全長に緊張材をそれぞれセットし、その後前記型枠内にコンクリートを投入する前または後に緊張材を緊張して、遠心成形，養生，脱型することを特徴とするプレストレスを付与した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法。
【請求項９】
前記コンクリートの設計基準強度が８０Ｎ／ｍｍ2 以上であることを特徴とする請求項７の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法。
【請求項１０】
前記コンクリートの設計基準強度が１０５Ｎ／ｍｍ2 以上であることを特徴とする請求項８記載のプレストレスを付与した鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法。
【請求項１１】
前記コンクリートが少なくとも鋼管コンクリート複合部側で膨張材が混和されていることを特徴とする請求項７，８，９又は１０記載の鋼管・鉄筋コンクリート複合杭の製造方法。
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−５７４４３（Ｐ２０１２−５７４４３Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０４４２９（Ｐ２０１０−２０４４２９）
【出願日】平成２２年９月１３日（２０１０．９．１３）
【出願人】（３０８０２５９２３）前田製品販売株式会社 (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１３日（２０１０．９．１３）
【出願人】（３０８０２５９２３）前田製品販売株式会社 (16)
【Ｆターム（参考）】
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