１柱１杭基礎構造
【課題】過大な引抜力が作用しても、コンクリートの耐力が急激に低下することなく、その機能を保持できる１柱１杭基礎構造を提供する。
【解決手段】杭１１と、充填コンクリート１４を収容するキャビティＣを有する接合ユニット１２と、ベースプレート１３１を含む接合領域が充填コンクリート１４を介して杭１１と接合される柱脚１３と、を備える。接合ユニット１２の高さ方向の所定位置に内方に張り出すずれ止め体１２２と、を備える。ずれ止め体１２２は、ベースプレート１３１の水平方向の端部より仰角４５°の向きに延びる仮想直線Ｌがユニット本体１２１の内壁と交差する位置Ｔよりも上方に設けられる。また、ずれ止め体１２２によるコンクリート支圧強度をＰｎ、充填コンクリート１４全体のコーン状の破壊強度をＰｓ、とすると、ずれ止め体１２２の面積Ａｎが、Ｐｎ＞Ｐｓを満足するように形成される。
【解決手段】杭１１と、充填コンクリート１４を収容するキャビティＣを有する接合ユニット１２と、ベースプレート１３１を含む接合領域が充填コンクリート１４を介して杭１１と接合される柱脚１３と、を備える。接合ユニット１２の高さ方向の所定位置に内方に張り出すずれ止め体１２２と、を備える。ずれ止め体１２２は、ベースプレート１３１の水平方向の端部より仰角４５°の向きに延びる仮想直線Ｌがユニット本体１２１の内壁と交差する位置Ｔよりも上方に設けられる。また、ずれ止め体１２２によるコンクリート支圧強度をＰｎ、充填コンクリート１４全体のコーン状の破壊強度をＰｓ、とすると、ずれ止め体１２２の面積Ａｎが、Ｐｎ＞Ｐｓを満足するように形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物等の基礎に用いられる１柱１杭基礎構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築物等の基礎に用いられる１柱１杭基礎構造としては、地盤中に埋設される（あるいは打設される）杭と、この杭の鉛直上方に配置される鋼管（接合部）とを備えたものが知られている。
【０００３】
その中で、本発明者等は特許文献１において以下の１柱１杭基礎構造の施工方法を提案した。すなわち、杭、柱脚、およびこれら杭と柱脚とを連結する接合部を、それぞれ別体として施工現場に搬入する。そして、所定位置の地盤中に杭を埋設した後に、この杭の杭頭部に接合部を載せ、杭の芯と接合部の芯とを一致させてから杭と接合部とを一体化する。その後、接合部の開口端を通して、柱脚の先端部を接合部の内部空間内に挿入し、柱脚の鉛直方向および水平方向の位置を調整後、接合部の内部にコンクリートを充填、固化することで、杭と柱脚とをコンクリートを介して接合する。
以上の施工方法によると、杭、接合部、および柱脚が、それぞれ別部材として施工現場に搬入されることとなるので、搬入作業の簡略化を図ることができる。また、杭、接合部、および柱脚が、それぞれ別部材として施工現場に搬入され、これら部材は、杭の芯と接合部の芯とを一致させ、柱脚の鉛直方向および水平方向の位置調整を行うように組み立てられるため、杭が所定位置からずれた場所に圧入（埋設）されたとしても、柱脚の位置調整により杭の打設誤差を吸収することができ、接合部の強度を低下させることなく常に所定位置に柱を設置することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６３８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
１柱１杭基礎構造は、コンクリートを介して柱脚からの荷重を杭に伝達するが、地震等で過大な引抜力が柱脚に作用した際に、コンクリートが破壊してコーン状に抜け出てしまうとコンクリートの耐力が急激に低下して、１柱１杭基礎構造としての機能が失われてしまう。しかながら、特許文献１は、この観点からの検討が十分に加えられていなかった。
そこで本発明は、過大な引抜力が作用しても、コンクリートの耐力が急激に低下することなく、その機能を保持できる１柱１杭基礎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】
【０００６】
本発明の１柱１杭基礎構造は、杭と、接合部と、柱脚により構成される。
杭は、地中に埋設される。
接合部は、杭の杭頭部に配設され、コンクリートが充填されるキャビティを有する筒状の部分である。
柱脚は、下端にベースプレートを備え、ベースプレートを含む接合領域が、接合部のキャビティ内に挿入され、コンクリートを介して杭と接合される。
本発明の１柱１杭基礎構造は、ずれ止め体を備えることを特徴とする。このずれ止め体は、接合部の高さ方向の所定位置に内方に張り出して設けられる。また、ずれ止め体は、ベースプレートの水平方向の端部より仰角４５°の向きに延びる仮想直線Ｌが接合部の内壁と交差する位置Ｔよりも上方に設けられる（要件１）。
さらに、本発明の１柱１杭基礎構造は、ずれ止め体によるコンクリート支圧強度をＰｎ、キャビティ内に充填されるコンクリート（以下、充填コンクリートということがある）全体のコーン状の破壊強度をＰｓとすると、Ｐｎ＞Ｐｓを満足するように構成される（要件２）。
【０００７】
コンクリートに引張りが作用すると、その作用した方向に対して４５°の方向に沿って最も破壊しやすい。本発明の１柱１杭基礎構造によると、要件１により、ずれ止め体が仮想直線Ｌよりも内側の部分に加わる上向き（鉛直）の力に対抗して当該内側の部分が上向きにずれるのを拘束する。したがって、本発明によると、充填コンクリートに４５°の方向に沿って生じやすいコーン状の破壊を防止できる。
また、４５°の方向の破壊を避けることができたとしても、ベースプレートの水平方向の端部より仰角４５°を超える範囲でコーン状の破壊が生ずるおそれがある。ところが本発明の１柱１杭基礎構造は、要件２を備えることに、ずれ止め体による支圧部分の破壊がコーン状の破壊よりも優先して生じるので、急激な耐力低下を避けることができる。
ここで、Ｐｎ、Ｐｓは例えば以下により求められるものとし、Ｐｎ＞Ｐｓを満足するようにＰｎ、Ｐｓを特定する要素を調整すればよい。
Ｐｎ＝Ａｎ×ｆｎ×Ｎ…式（１）
Ａｎ：ずれ止め一段当りの面積、ｆｎ：コンクリートの最大支圧応力
Ｎ：位置Ｔよりも上側に設けられるずれ止め体の段数
Ｐｓ＝Ａｓ×ｆｓ…式（２）
Ａｓ：コーン破壊面の表面積
ｆｓ：コーン破壊面におけるコンクリートの破壊強度
なお、Ｐｎ、Ｐｓについては、他の計算式、例えば、実験式が存在しうる。
【０００８】
本発明の１柱１杭基礎構造において、接合部の下方端部に底板を固定することが好ましい。
地震等で過大な揺れが生じる、１柱１杭基礎構造には鉛直方向に加えて水平方向にも力が加わる。底板は、この水平方向の力に対抗して、接合部の下方端部が楕円に変形する（以下、オーバルな変形という）のを防止する。
【０００９】
この底板は、中実であってもよいが、中空部を備えることが好ましい。
底板を接合部の下方端部に溶接で固定すると残留応力が生じるが、中空部を設けることでこの残留応力を開放する。
【００１０】
本発明の１柱１杭基礎構造において、接合部の上方端部に外方に張り出すフランジが固定されていることが好ましい。このフランジは、接合部の上方端部にオーバルな変形が生ずるのを防止する。
【００１１】
このフランジを接合部の最上端に設けることが、接合部の上方端部のオーバルな変形を最も効果的に防止することができる。
【００１２】
フランジが接合部の最上端に設けられる場合、フランジを内方に張り出させると、張り出し部分をずれ止め体として機能させることができる。この場合、１つの部材で、ずれ止めと楕円変形防止の２つの機能を発揮できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の１柱１杭基礎構造によると、ずれ止め体が仮想直線Ｌよりも内側の部分に加わる上向きの力を拘束するので、仰角４５°に沿ったコーン状の破壊が充填コンクリートに生じるのを防止できるとともに、ずれ止め体における支圧部分の破壊がコーン状の破壊よりも優先して生じるので、急激な耐力低下を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による１柱１杭基礎構造の第１実施形態を示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）の１ｂ−１ｂ矢視断面図、（ｃ）は（ａ）の１ｂ−１ｂ矢視断面に相当する箇所の断面図である。
【図２】第１実施形態による１柱１杭基礎構造の施工工程を説明するための図である。
【図３】第１実施形態による１柱１杭基礎構造の要件２を説明するための図である。
【図４】第１実施形態による１柱１杭基礎構造の変更例を示す図である。
【図５】本発明による１柱１杭基礎構造の第２実施形態を示す側断面図である。
【図６】第２実施形態による１柱１杭基礎構造の効果を説明するための図である。
【図７】第２実施形態による１柱１杭基礎構造の変更例を示す図である。
【図８】本発明による１柱１杭基礎構造の第３実施形態を示す側断面図である。
【図９】第３実施形態による１柱１杭基礎構造の変更例を示す図である。
【図１０】第３実施形態による１柱１杭基礎構造の他の変更例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１実施形態＞
以下、本発明による１柱１杭基礎構造の第１実施形態を、図１〜図３を参照しながら説明する。
本実施形態に係る１柱１杭基礎構造１０は、地盤Ｇ（図２）に埋設され又は打設される杭１１と、この杭１１の鉛直上方に配置された接合ユニット（接合部）１２と、接合ユニット１２内の充填コンクリート１４を介して杭１１と接合される柱脚１３と、を主たる要素として構成されたものである。なお、上・下、鉛直・水平などの位置関係は、１柱１杭基礎構造１０が設置された状態を基準にする。
【００１６】
杭１１は、鋼製又はコンクリート製のものを使用することができる。例えば、先端部（図１において下側の端部）に翼（図示せず）を有する鋼製の杭の場合、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。
【００１７】
接合ユニット１２は、杭１１と略同じ外径を有する中空円筒状のユニット本体１２１（例えば、鋼管）を備え、ユニット本体１２１の上端及び下端ともに開口されている。ユニット本体１２１には、その内壁１２Ｘに内方に向けて張り出しているずれ止め体１２２が設けられている。ずれ止め体１２２は、リング状の形態をなしており、例えば鋼板を打ち抜いて作製される。ずれ止め体１２２は、内周縁１２２Ｘと外周縁１２２Ｙを備える。外周縁１２２Ｙと接合ユニット１２の内壁１２Ｘが溶接されることで、ずれ止め体１２２はユニット本体１２１に固定される。本実施形態は、ずれ止め体１２２がユニット本体１２１に設けられる位置に特徴を有しているが、この点については後述する。
【００１８】
鋼管製の杭１１と接合ユニット１２とは、溶接により固定される。ただし、この固定はこれに限るものではなく、添接板及びボルト・ナットを介して固定することもできるし、杭１１がコンクリート製の場合には、杭頭部から上端が露出されるように鉄筋を杭１１に埋設し、この鉄筋と後述する充填コンクリート１４を介して杭１１に接合ユニット１２を固定できる。
【００１９】
接合ユニット１２の内部の空間であるキャビティＣには、断面が例えば矩形状の柱脚１３の先端部（図１において下側の端部）が挿入されており、これら接合ユニット１２と柱脚１３とは、接合ユニット１２のキャビティＣに充填された充填コンクリート１４を介して接合されている。柱脚１３の最下端には、ベースプレート１３１が設けられている。ベースプレート１３１は、水平方向に沿って配置される。
【００２０】
ベースプレート１３１は、ずれ止め体１２２を設ける位置の基準となる。つまり、図１に示すように、ベースプレート１３１の端部より水平方向に対して４５°上向き（仰角４５°）に引出される直線（仮想直線Ｌ）を描くものとし、この仮想直線Ｌが接合ユニット１２の内壁と交差する点を位置Ｔとする。そうすると、ずれ止め体１２２は、位置Ｔよりも上に設けられる。なお、柱脚１３が矩形の場合、平面方向における仮想直線Ｌは、辺の中間点から垂直な方向に引き出すものとする。
【００２１】
つぎに、本実施形態に係る１柱１杭基礎構造１０の施工方法について図２を参照しながら説明する。
まず、杭１１を埋設しようとする所定位置の地盤Ｇに穴１５を掘り、その穴１５に杭１１を立てた後、杭１１の先端部が地盤Ｇ中の支持層に到達するまで、図示しない圧入機等を用いて回転圧入する（図２（ａ））。
次いで、杭１１の杭頭部に接合ユニット１２を載せ、杭１１の芯と接合ユニット１２の芯とを一致させた後、杭１１と接合ユニット１２とを溶接により固定する。杭１１と接合ユニット１２との固定が完了したら穴１５を埋め戻し、接合ユニット１２の開口端のみを地盤Ｇの表面から露出させる（図２（ｂ））。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。
そして、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のキャビティＣ内に挿入し、位置決め装置を用いるなどして接合ユニット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の内部空間内に充填コンクリート１４を充填し、接合ユニット１２と柱脚１３とを接合すると、施工が完了する（図２（ｄ）および図１参照）。
【００２２】
以上のようにして施工された１柱１杭基礎構造１０は、前述したように、ずれ止め体１２２が位置Ｔよりも上に設けられていること（要件１）が特徴である。
また、１柱１杭基礎構造１０は、以下の式を満足するように、ずれ止め体１２２の面積Ａｎを設定（要件２）する。
Ｐｎ＞Ｐｓ
Ｐｎ：ずれ止め体１２２によるコンクリート支圧強度
Ｐｓ：充填コンクリート全体のコーン状の破壊強度
【００２３】
＜要件１＞
柱脚１３に鉛直方向の上向きの力（引抜力）が作用すると、柱脚１３を取り囲む充填コンクリート１４にはせん断力が作用し、充填コンクリート１４はベースプレート１３１の端部より仰角４５°の向きに破断しようとする。仮想直線Ｌがこの仰角４５°の向きを示している。
仮に、仮想直線Ｌと接合ユニット１２の内壁１２Ｘが交差する位置Ｔよりもずれ止め体１２２が下に設けられているとすれば、このずれ止め体１２２は仮想直線Ｌよりも内側の部分に加わる上向きの力を拘束することができない。したがって、この場合にはコーン状に抜け出るような破壊が容易に生じる。
これに対して、位置Ｔよりもずれ止め体１２２が上に設けられているとすれば、ずれ止め体１２２は仮想直線Ｌよりも内側の部分に加わる上向きの力を拘束できる。したがって、この場合には、仮想直線Ｌに沿ってコーン状に抜け出るような破壊が充填コンクリート１４に生じるのを防止できる。
【００２４】
＜要件２＞
位置Ｔよりもずれ止め体１２２を上に設けると、仮想直線Ｌに沿ってコーン状に抜け出るような破壊を防止できる。しかし、充填コンクリート１４は、ずれ止め体１２２を避けて、図３（ａ）に示す破壊線ＤＬに沿って破壊する可能性がある。このコーン状の破壊が生ずる際の充填コンクリート１４の応力−ひずみ線図を図３（ａ）に併せて示しているが、脆性的な破壊を示し、充填コンクリート１４の耐力が急激に低下する。
そこで、本実施形態は、この破壊線ＤＬに沿った破壊が生じよりも、ずれ止め体１２２による支圧部分の破壊を優先して生じるようにする。そのために、以下の式を満足するように、ずれ止め体１２２の面積Ａｎ等の要素を調整するのである。
Ｐｎ＞Ｐｓ
Ｐｎ：ずれ止め体１２２によるコンクリート支圧強度
Ｐｓ：充填コンクリート１４全体のコーン状の破壊強度
【００２５】
ここで、Ｐｎ、Ｐｓは以下により定義することができる。
Ｐｎ（ずれ止め体１２２によるコンクリート支圧強度）
Ｐｎ＝Ａｎ×ｆｎ×Ｎ
Ａｎ：ずれ止め体１２２一段当りの面積（ずれ止め体１２２の表裏一方の面の表面積）
ｆｎ：コンクリートの最大支圧応力
Ｎ：位置Ｔよりも上側に設けられるずれ止め体１２２の段数（第１実施形態では１段）
例えば、ｆｎは以下のようにして求めることができる。
ｆｎ＝（Ａｃ／Ａ０）１／２×Ｆｃ
Ａｃ：充填コンクリート１４の断面積（第１実施形態では接合ユニット１２の開口面積）
Ａ０：コンクリート支圧部の面積（第１実施形態では、Ａｎ×１＝Ａｎ）
Ｆｃ：充填コンクリート１４の設計基準強度（コンクリートの材料強度）
【００２６】
Ｐｓ（充填コンクリート全体のコーン状の破壊強度）
Ｐｓ＝Ａｓ×ｆｓ
Ａｓ：コーン破壊面の面積（破断により形成された円錐台形の上面及び下面を除く、傾斜した側面の面積）
ｆｓ：コーン破壊面におけるコンクリートの破壊強度
【００２７】
本実施形態の１柱１杭基礎構造１０は、Ｐｎ＞Ｐｓの関係を具備するので、図３（ｂ）に示すように、ずれ止め体１２２による支圧部分Ｚ、つまりずれ止め体１２２よりも下側に位置する重点コンクリート１４の破壊が破壊線ＤＬに沿った破壊よりも優先して生じる。その結果、１柱１杭基礎構造１０における充填コンクリート１４の応力−ひずみ線図は、図４（ｂ）に併せて示しているように、ずれ止め体１２２の下部に位置する充填コンクリート１４が支圧により徐々に破壊するため、急激な耐力低下は示さない。よって、１柱１杭基礎構造１０は粘りのある構造と言える。
【００２８】
以上、本発明による第１実施形態による説明した。
この１柱１杭基礎構造１０は、ずれ止め体１２２を一つだけ設けているが、本発明は複数段のずれ止め体１２２を設けることができる。複数段のずれ止め体１２２を設ける場合には、全てのずれ止め体１２２を位置Ｔよりも上に設けることがコーン状の破壊を抑制する上で必要である。ただし、位置Ｔよりも上に少なくとも一つのずれ止め体１２２が設けられていれば、位置Ｔよりも下にずれ止め体１２２が設けられていたとしても、それは本発明の範囲を逸脱するものではない。
【００２９】
また、ずれ止め体１２２は、図１（ａ）、（ｂ）で示したリング状の形態はあくまで一例であり、その目的に合うものであればどのような形態のものも用いることができる。例えば、図１（ｃ）に示すように、半月状のずれ止め体１２２を用いることもできる。
さらに、ずれ止め体１２２は、周方向の一部を切り欠くことができる。このずれ止め体１２２は、切り欠きの分だけ、ズレ止め体１２２の径を調整することができるので、接合ユニット１２への挿入が弾力的に行える。
【００３０】
また、１柱１杭基礎構造１０において、図４（ａ）に示すように、接合ユニット１２の内壁１２Ｘに段差Ｓを設け、この段差Ｓにずれ止め体１２２の周縁を載せて支持することができる。段差Ｓは位置Ｔよりも上の任意の位置に形成される。
以上のようにすれば、ずれ止め体１２２の位置決めが容易であるとともに、ずれ止め体１２２が高さ方向に支持されているので、内壁１２Ｘに溶接する作業負担を軽減できる。
【００３１】
＜第２実施形態＞
本発明による１柱１杭基礎構造の第２実施形態を、図５〜図７を用いて説明する。
第２実施形態における１柱１杭基礎構造２０は、接合ユニット１２の代わりに接合ユニット２２が設けられているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。なお、前述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００３２】
図６に示すように、１柱１杭基礎構造２０は、開口を塞ぐようにユニット本体１２１の下端に鋼製の底板１２３が固定されている。底板１２３は、円盤状の部材である。底板１２３は、ユニット本体１２１の下開口端と面一になるように、ユニット本体１２１の内側に挿入されている。その状態で、底板１２３はユニット本体１２１と溶接により固定されている。
【００３３】
底板１２３による作用・効果を説明する。
１柱１杭基礎構造１０には、地震等で過大な揺れが生じるときには、鉛直方向に加えて水平方向にも力が加わる。そうすると、接合ユニット２２には径方向に力が加わり、接合ユニット２２には水平方向の歪が生じ得る。接合ユニット２２が円形の場合には、この水平方向の歪は、接合ユニット２２にオーバルな変形として現れる。底板１２３は接合ユニット２２の下方端におけるオーバルな変形を補剛するために設けられる。
【００３４】
大地震時等の終局状態（建物の崩壊には至っていないが、構造物に損傷が発生している状態）において、接合ユニット２２の内部の充填コンクリート１４が損傷することが予想される。その際、底板１２３が、接合ユニット２２のユニット本体１２１が楕円に変形するのを補剛し、終局状態においても、急激な耐力の低下が生ずるのを防ぐ。これを図６に示している。図６において、（ａ）は設計値、（ｂ）は第２実施形態、及び（ｃ）は底板１２３を設けない場合に対応している。
図７に示すように、底板１２３が接合ユニット２２のオーバルな変形を補剛するため、当該部分での耐力は低下することなく、設計値を満足する。これに対して、底板１２３を設けない場合には、接合ユニット内のコンクリートが損傷してしまうと、接合ユニットが楕円に変形し、耐力が急激に低下する。
【００３５】
以上説明した接合ユニット２２は、底板１２３が中実な円盤状の部材であるが、ユニット本体１２１がオーバルに変形するのを防止する機能を有する限り、本発明はこれに限らない。例えば、図７に示すように、リング状の底板１２４とすることが好ましい。前述したように、底板１２４は溶接によりユニット本体１２１に固定される。溶接後には、ユニット本体１２１及び底板１２４に残留応力（熱応力）が生ずる。この熱応力は、ユニット本体１２１及び底板１２４の径方向にも作用する。ところが、リング状の底板１２４は中空部Ｅが設けられているので、熱応力はこの中空部Ｅにより開放される。したがって、図７に示す接合ユニット２２は、熱応力に伴う変形を軽減できる。
【００３６】
リング状の底板１２４を用いる場合、中心の空隙から充填コンクリート１４が外部に漏洩する可能性がある。そこで、本実施形態では、底板１２４の上に空隙を覆うように円盤状の蓋１２５を載せることが好ましい。
また、ここでは空隙が円形のリング状の底板１２４を示したが、中空部Ｅの形状は円形に限るものでない。三角形、矩形、その他の多角形の空隙であっても、熱応力を開放することができる。
【００３７】
＜第３実施形態＞
本発明による１柱１杭基礎構造の第３実施形態を、図８及び図９を用いて説明する。
第３実施形態における１柱１杭基礎構造３０は、接合ユニット１２の代わりに接合ユニット３２が設けられているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。なお、前述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００３８】
１柱１杭基礎構造３０は、図８に示すように、ユニット本体１２１の上部開口端にリング状部材１２６が、例えば溶接により固定されている。
リング状部材１２６は、その外径がユニット本体１２１の外径よりも大きい。この部分が、フランジ１２７を構成する。したがって、１柱１杭基礎構造３０は、接合ユニット本体１２１の上端部におけるオーバルなの変形を補剛することができる。また、このリング状部材１２６は、その内径がユニット本体１２１の内径よりも小さい。この部分がずれ止め体１２２として機能する。
このように、１柱１杭基礎構造３０は、リング状部材１２６の内径をユニット本体１２１の内径よりも小さくし、かつ、内径をユニット本体１２１の外径よりも大きくすることで、１つの部材で充填コンクリート１４のずれ止め機能、及びユニット本体１２１のオーバルな変形を補剛する機能の２つの機能を兼備できる。
【００３９】
第３実施形態において、図９に示すように、接合ユニット本体１２１の下端部における楕円への変形を補剛するべく、ユニット本体１２１の下端に底板１２９を溶接により固定することができる。こうすることで、ユニット本体１２１の上端から下端にかけて楕円への変形を防止することができる。
なお、図８及び図９では、フランジ１２７とずれ止め体１２２を一体で構成したが、ずれ止め体１２２を図１０に示すように、別体とすることもできる。この場合のずれ止め体１２２を設ける位置は、ユニット本体１２１の上部開口端に限らず、上述した要件１を満足する位置であればよい。
【００４０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態のものに限定されるものではなく、例えば、本発明で用いられる杭１１は、今まで述べてきたような鋼製の杭（鋼管杭）に限定されるものではなく、鉄筋コンクリート（RC（reinforced concrete））製の杭、すなわち、場所打ちコンクリート杭であってもよい。
【００４１】
さらに、接合ユニット１２は、その断面形状が矩形（例えば、長方形）を有するように構成されていてもよい。接合ユニット１２の断面形状を矩形、すなわち、柱脚１３の断面形状と同じ形にすることにより、接合ユニット１２の断面積を最小化することができる。
【００４２】
さらにまた、上述した実施形態は、杭１１と、杭１１の杭頭部に一体化された接合ユニット１２と、接合ユニット１２を介して杭１１と接合される柱脚１３と、を備える１柱１杭基礎構造について説明した。しかし、本発明は、接合ユニット１２に相当する部分が杭頭部として杭１１に組み込まれている形態の１柱１杭基礎構造について適用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１０，２０，３０…１柱１杭基礎構造
１１…杭
１２，２２，３２…接合ユニット
１２１…ユニット本体、１２２…ずれ止め体、１２３，１２４…底板
１２６…リング状部材、１２７…フランジ、１２９…底板
１３…柱脚、１３１…ベースプレート
１４…充填コンクリート
Ｃ…キャビティ、Ｌ…仮想直線、ＤＬ…破壊線、Ｇ…地盤、Ｔ…位置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物等の基礎に用いられる１柱１杭基礎構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築物等の基礎に用いられる１柱１杭基礎構造としては、地盤中に埋設される（あるいは打設される）杭と、この杭の鉛直上方に配置される鋼管（接合部）とを備えたものが知られている。
【０００３】
その中で、本発明者等は特許文献１において以下の１柱１杭基礎構造の施工方法を提案した。すなわち、杭、柱脚、およびこれら杭と柱脚とを連結する接合部を、それぞれ別体として施工現場に搬入する。そして、所定位置の地盤中に杭を埋設した後に、この杭の杭頭部に接合部を載せ、杭の芯と接合部の芯とを一致させてから杭と接合部とを一体化する。その後、接合部の開口端を通して、柱脚の先端部を接合部の内部空間内に挿入し、柱脚の鉛直方向および水平方向の位置を調整後、接合部の内部にコンクリートを充填、固化することで、杭と柱脚とをコンクリートを介して接合する。
以上の施工方法によると、杭、接合部、および柱脚が、それぞれ別部材として施工現場に搬入されることとなるので、搬入作業の簡略化を図ることができる。また、杭、接合部、および柱脚が、それぞれ別部材として施工現場に搬入され、これら部材は、杭の芯と接合部の芯とを一致させ、柱脚の鉛直方向および水平方向の位置調整を行うように組み立てられるため、杭が所定位置からずれた場所に圧入（埋設）されたとしても、柱脚の位置調整により杭の打設誤差を吸収することができ、接合部の強度を低下させることなく常に所定位置に柱を設置することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６３８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
１柱１杭基礎構造は、コンクリートを介して柱脚からの荷重を杭に伝達するが、地震等で過大な引抜力が柱脚に作用した際に、コンクリートが破壊してコーン状に抜け出てしまうとコンクリートの耐力が急激に低下して、１柱１杭基礎構造としての機能が失われてしまう。しかながら、特許文献１は、この観点からの検討が十分に加えられていなかった。
そこで本発明は、過大な引抜力が作用しても、コンクリートの耐力が急激に低下することなく、その機能を保持できる１柱１杭基礎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】
【０００６】
本発明の１柱１杭基礎構造は、杭と、接合部と、柱脚により構成される。
杭は、地中に埋設される。
接合部は、杭の杭頭部に配設され、コンクリートが充填されるキャビティを有する筒状の部分である。
柱脚は、下端にベースプレートを備え、ベースプレートを含む接合領域が、接合部のキャビティ内に挿入され、コンクリートを介して杭と接合される。
本発明の１柱１杭基礎構造は、ずれ止め体を備えることを特徴とする。このずれ止め体は、接合部の高さ方向の所定位置に内方に張り出して設けられる。また、ずれ止め体は、ベースプレートの水平方向の端部より仰角４５°の向きに延びる仮想直線Ｌが接合部の内壁と交差する位置Ｔよりも上方に設けられる（要件１）。
さらに、本発明の１柱１杭基礎構造は、ずれ止め体によるコンクリート支圧強度をＰｎ、キャビティ内に充填されるコンクリート（以下、充填コンクリートということがある）全体のコーン状の破壊強度をＰｓとすると、Ｐｎ＞Ｐｓを満足するように構成される（要件２）。
【０００７】
コンクリートに引張りが作用すると、その作用した方向に対して４５°の方向に沿って最も破壊しやすい。本発明の１柱１杭基礎構造によると、要件１により、ずれ止め体が仮想直線Ｌよりも内側の部分に加わる上向き（鉛直）の力に対抗して当該内側の部分が上向きにずれるのを拘束する。したがって、本発明によると、充填コンクリートに４５°の方向に沿って生じやすいコーン状の破壊を防止できる。
また、４５°の方向の破壊を避けることができたとしても、ベースプレートの水平方向の端部より仰角４５°を超える範囲でコーン状の破壊が生ずるおそれがある。ところが本発明の１柱１杭基礎構造は、要件２を備えることに、ずれ止め体による支圧部分の破壊がコーン状の破壊よりも優先して生じるので、急激な耐力低下を避けることができる。
ここで、Ｐｎ、Ｐｓは例えば以下により求められるものとし、Ｐｎ＞Ｐｓを満足するようにＰｎ、Ｐｓを特定する要素を調整すればよい。
Ｐｎ＝Ａｎ×ｆｎ×Ｎ…式（１）
Ａｎ：ずれ止め一段当りの面積、ｆｎ：コンクリートの最大支圧応力
Ｎ：位置Ｔよりも上側に設けられるずれ止め体の段数
Ｐｓ＝Ａｓ×ｆｓ…式（２）
Ａｓ：コーン破壊面の表面積
ｆｓ：コーン破壊面におけるコンクリートの破壊強度
なお、Ｐｎ、Ｐｓについては、他の計算式、例えば、実験式が存在しうる。
【０００８】
本発明の１柱１杭基礎構造において、接合部の下方端部に底板を固定することが好ましい。
地震等で過大な揺れが生じる、１柱１杭基礎構造には鉛直方向に加えて水平方向にも力が加わる。底板は、この水平方向の力に対抗して、接合部の下方端部が楕円に変形する（以下、オーバルな変形という）のを防止する。
【０００９】
この底板は、中実であってもよいが、中空部を備えることが好ましい。
底板を接合部の下方端部に溶接で固定すると残留応力が生じるが、中空部を設けることでこの残留応力を開放する。
【００１０】
本発明の１柱１杭基礎構造において、接合部の上方端部に外方に張り出すフランジが固定されていることが好ましい。このフランジは、接合部の上方端部にオーバルな変形が生ずるのを防止する。
【００１１】
このフランジを接合部の最上端に設けることが、接合部の上方端部のオーバルな変形を最も効果的に防止することができる。
【００１２】
フランジが接合部の最上端に設けられる場合、フランジを内方に張り出させると、張り出し部分をずれ止め体として機能させることができる。この場合、１つの部材で、ずれ止めと楕円変形防止の２つの機能を発揮できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の１柱１杭基礎構造によると、ずれ止め体が仮想直線Ｌよりも内側の部分に加わる上向きの力を拘束するので、仰角４５°に沿ったコーン状の破壊が充填コンクリートに生じるのを防止できるとともに、ずれ止め体における支圧部分の破壊がコーン状の破壊よりも優先して生じるので、急激な耐力低下を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による１柱１杭基礎構造の第１実施形態を示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）の１ｂ−１ｂ矢視断面図、（ｃ）は（ａ）の１ｂ−１ｂ矢視断面に相当する箇所の断面図である。
【図２】第１実施形態による１柱１杭基礎構造の施工工程を説明するための図である。
【図３】第１実施形態による１柱１杭基礎構造の要件２を説明するための図である。
【図４】第１実施形態による１柱１杭基礎構造の変更例を示す図である。
【図５】本発明による１柱１杭基礎構造の第２実施形態を示す側断面図である。
【図６】第２実施形態による１柱１杭基礎構造の効果を説明するための図である。
【図７】第２実施形態による１柱１杭基礎構造の変更例を示す図である。
【図８】本発明による１柱１杭基礎構造の第３実施形態を示す側断面図である。
【図９】第３実施形態による１柱１杭基礎構造の変更例を示す図である。
【図１０】第３実施形態による１柱１杭基礎構造の他の変更例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１実施形態＞
以下、本発明による１柱１杭基礎構造の第１実施形態を、図１〜図３を参照しながら説明する。
本実施形態に係る１柱１杭基礎構造１０は、地盤Ｇ（図２）に埋設され又は打設される杭１１と、この杭１１の鉛直上方に配置された接合ユニット（接合部）１２と、接合ユニット１２内の充填コンクリート１４を介して杭１１と接合される柱脚１３と、を主たる要素として構成されたものである。なお、上・下、鉛直・水平などの位置関係は、１柱１杭基礎構造１０が設置された状態を基準にする。
【００１６】
杭１１は、鋼製又はコンクリート製のものを使用することができる。例えば、先端部（図１において下側の端部）に翼（図示せず）を有する鋼製の杭の場合、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。
【００１７】
接合ユニット１２は、杭１１と略同じ外径を有する中空円筒状のユニット本体１２１（例えば、鋼管）を備え、ユニット本体１２１の上端及び下端ともに開口されている。ユニット本体１２１には、その内壁１２Ｘに内方に向けて張り出しているずれ止め体１２２が設けられている。ずれ止め体１２２は、リング状の形態をなしており、例えば鋼板を打ち抜いて作製される。ずれ止め体１２２は、内周縁１２２Ｘと外周縁１２２Ｙを備える。外周縁１２２Ｙと接合ユニット１２の内壁１２Ｘが溶接されることで、ずれ止め体１２２はユニット本体１２１に固定される。本実施形態は、ずれ止め体１２２がユニット本体１２１に設けられる位置に特徴を有しているが、この点については後述する。
【００１８】
鋼管製の杭１１と接合ユニット１２とは、溶接により固定される。ただし、この固定はこれに限るものではなく、添接板及びボルト・ナットを介して固定することもできるし、杭１１がコンクリート製の場合には、杭頭部から上端が露出されるように鉄筋を杭１１に埋設し、この鉄筋と後述する充填コンクリート１４を介して杭１１に接合ユニット１２を固定できる。
【００１９】
接合ユニット１２の内部の空間であるキャビティＣには、断面が例えば矩形状の柱脚１３の先端部（図１において下側の端部）が挿入されており、これら接合ユニット１２と柱脚１３とは、接合ユニット１２のキャビティＣに充填された充填コンクリート１４を介して接合されている。柱脚１３の最下端には、ベースプレート１３１が設けられている。ベースプレート１３１は、水平方向に沿って配置される。
【００２０】
ベースプレート１３１は、ずれ止め体１２２を設ける位置の基準となる。つまり、図１に示すように、ベースプレート１３１の端部より水平方向に対して４５°上向き（仰角４５°）に引出される直線（仮想直線Ｌ）を描くものとし、この仮想直線Ｌが接合ユニット１２の内壁と交差する点を位置Ｔとする。そうすると、ずれ止め体１２２は、位置Ｔよりも上に設けられる。なお、柱脚１３が矩形の場合、平面方向における仮想直線Ｌは、辺の中間点から垂直な方向に引き出すものとする。
【００２１】
つぎに、本実施形態に係る１柱１杭基礎構造１０の施工方法について図２を参照しながら説明する。
まず、杭１１を埋設しようとする所定位置の地盤Ｇに穴１５を掘り、その穴１５に杭１１を立てた後、杭１１の先端部が地盤Ｇ中の支持層に到達するまで、図示しない圧入機等を用いて回転圧入する（図２（ａ））。
次いで、杭１１の杭頭部に接合ユニット１２を載せ、杭１１の芯と接合ユニット１２の芯とを一致させた後、杭１１と接合ユニット１２とを溶接により固定する。杭１１と接合ユニット１２との固定が完了したら穴１５を埋め戻し、接合ユニット１２の開口端のみを地盤Ｇの表面から露出させる（図２（ｂ））。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。
そして、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のキャビティＣ内に挿入し、位置決め装置を用いるなどして接合ユニット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の内部空間内に充填コンクリート１４を充填し、接合ユニット１２と柱脚１３とを接合すると、施工が完了する（図２（ｄ）および図１参照）。
【００２２】
以上のようにして施工された１柱１杭基礎構造１０は、前述したように、ずれ止め体１２２が位置Ｔよりも上に設けられていること（要件１）が特徴である。
また、１柱１杭基礎構造１０は、以下の式を満足するように、ずれ止め体１２２の面積Ａｎを設定（要件２）する。
Ｐｎ＞Ｐｓ
Ｐｎ：ずれ止め体１２２によるコンクリート支圧強度
Ｐｓ：充填コンクリート全体のコーン状の破壊強度
【００２３】
＜要件１＞
柱脚１３に鉛直方向の上向きの力（引抜力）が作用すると、柱脚１３を取り囲む充填コンクリート１４にはせん断力が作用し、充填コンクリート１４はベースプレート１３１の端部より仰角４５°の向きに破断しようとする。仮想直線Ｌがこの仰角４５°の向きを示している。
仮に、仮想直線Ｌと接合ユニット１２の内壁１２Ｘが交差する位置Ｔよりもずれ止め体１２２が下に設けられているとすれば、このずれ止め体１２２は仮想直線Ｌよりも内側の部分に加わる上向きの力を拘束することができない。したがって、この場合にはコーン状に抜け出るような破壊が容易に生じる。
これに対して、位置Ｔよりもずれ止め体１２２が上に設けられているとすれば、ずれ止め体１２２は仮想直線Ｌよりも内側の部分に加わる上向きの力を拘束できる。したがって、この場合には、仮想直線Ｌに沿ってコーン状に抜け出るような破壊が充填コンクリート１４に生じるのを防止できる。
【００２４】
＜要件２＞
位置Ｔよりもずれ止め体１２２を上に設けると、仮想直線Ｌに沿ってコーン状に抜け出るような破壊を防止できる。しかし、充填コンクリート１４は、ずれ止め体１２２を避けて、図３（ａ）に示す破壊線ＤＬに沿って破壊する可能性がある。このコーン状の破壊が生ずる際の充填コンクリート１４の応力−ひずみ線図を図３（ａ）に併せて示しているが、脆性的な破壊を示し、充填コンクリート１４の耐力が急激に低下する。
そこで、本実施形態は、この破壊線ＤＬに沿った破壊が生じよりも、ずれ止め体１２２による支圧部分の破壊を優先して生じるようにする。そのために、以下の式を満足するように、ずれ止め体１２２の面積Ａｎ等の要素を調整するのである。
Ｐｎ＞Ｐｓ
Ｐｎ：ずれ止め体１２２によるコンクリート支圧強度
Ｐｓ：充填コンクリート１４全体のコーン状の破壊強度
【００２５】
ここで、Ｐｎ、Ｐｓは以下により定義することができる。
Ｐｎ（ずれ止め体１２２によるコンクリート支圧強度）
Ｐｎ＝Ａｎ×ｆｎ×Ｎ
Ａｎ：ずれ止め体１２２一段当りの面積（ずれ止め体１２２の表裏一方の面の表面積）
ｆｎ：コンクリートの最大支圧応力
Ｎ：位置Ｔよりも上側に設けられるずれ止め体１２２の段数（第１実施形態では１段）
例えば、ｆｎは以下のようにして求めることができる。
ｆｎ＝（Ａｃ／Ａ０）１／２×Ｆｃ
Ａｃ：充填コンクリート１４の断面積（第１実施形態では接合ユニット１２の開口面積）
Ａ０：コンクリート支圧部の面積（第１実施形態では、Ａｎ×１＝Ａｎ）
Ｆｃ：充填コンクリート１４の設計基準強度（コンクリートの材料強度）
【００２６】
Ｐｓ（充填コンクリート全体のコーン状の破壊強度）
Ｐｓ＝Ａｓ×ｆｓ
Ａｓ：コーン破壊面の面積（破断により形成された円錐台形の上面及び下面を除く、傾斜した側面の面積）
ｆｓ：コーン破壊面におけるコンクリートの破壊強度
【００２７】
本実施形態の１柱１杭基礎構造１０は、Ｐｎ＞Ｐｓの関係を具備するので、図３（ｂ）に示すように、ずれ止め体１２２による支圧部分Ｚ、つまりずれ止め体１２２よりも下側に位置する重点コンクリート１４の破壊が破壊線ＤＬに沿った破壊よりも優先して生じる。その結果、１柱１杭基礎構造１０における充填コンクリート１４の応力−ひずみ線図は、図４（ｂ）に併せて示しているように、ずれ止め体１２２の下部に位置する充填コンクリート１４が支圧により徐々に破壊するため、急激な耐力低下は示さない。よって、１柱１杭基礎構造１０は粘りのある構造と言える。
【００２８】
以上、本発明による第１実施形態による説明した。
この１柱１杭基礎構造１０は、ずれ止め体１２２を一つだけ設けているが、本発明は複数段のずれ止め体１２２を設けることができる。複数段のずれ止め体１２２を設ける場合には、全てのずれ止め体１２２を位置Ｔよりも上に設けることがコーン状の破壊を抑制する上で必要である。ただし、位置Ｔよりも上に少なくとも一つのずれ止め体１２２が設けられていれば、位置Ｔよりも下にずれ止め体１２２が設けられていたとしても、それは本発明の範囲を逸脱するものではない。
【００２９】
また、ずれ止め体１２２は、図１（ａ）、（ｂ）で示したリング状の形態はあくまで一例であり、その目的に合うものであればどのような形態のものも用いることができる。例えば、図１（ｃ）に示すように、半月状のずれ止め体１２２を用いることもできる。
さらに、ずれ止め体１２２は、周方向の一部を切り欠くことができる。このずれ止め体１２２は、切り欠きの分だけ、ズレ止め体１２２の径を調整することができるので、接合ユニット１２への挿入が弾力的に行える。
【００３０】
また、１柱１杭基礎構造１０において、図４（ａ）に示すように、接合ユニット１２の内壁１２Ｘに段差Ｓを設け、この段差Ｓにずれ止め体１２２の周縁を載せて支持することができる。段差Ｓは位置Ｔよりも上の任意の位置に形成される。
以上のようにすれば、ずれ止め体１２２の位置決めが容易であるとともに、ずれ止め体１２２が高さ方向に支持されているので、内壁１２Ｘに溶接する作業負担を軽減できる。
【００３１】
＜第２実施形態＞
本発明による１柱１杭基礎構造の第２実施形態を、図５〜図７を用いて説明する。
第２実施形態における１柱１杭基礎構造２０は、接合ユニット１２の代わりに接合ユニット２２が設けられているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。なお、前述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００３２】
図６に示すように、１柱１杭基礎構造２０は、開口を塞ぐようにユニット本体１２１の下端に鋼製の底板１２３が固定されている。底板１２３は、円盤状の部材である。底板１２３は、ユニット本体１２１の下開口端と面一になるように、ユニット本体１２１の内側に挿入されている。その状態で、底板１２３はユニット本体１２１と溶接により固定されている。
【００３３】
底板１２３による作用・効果を説明する。
１柱１杭基礎構造１０には、地震等で過大な揺れが生じるときには、鉛直方向に加えて水平方向にも力が加わる。そうすると、接合ユニット２２には径方向に力が加わり、接合ユニット２２には水平方向の歪が生じ得る。接合ユニット２２が円形の場合には、この水平方向の歪は、接合ユニット２２にオーバルな変形として現れる。底板１２３は接合ユニット２２の下方端におけるオーバルな変形を補剛するために設けられる。
【００３４】
大地震時等の終局状態（建物の崩壊には至っていないが、構造物に損傷が発生している状態）において、接合ユニット２２の内部の充填コンクリート１４が損傷することが予想される。その際、底板１２３が、接合ユニット２２のユニット本体１２１が楕円に変形するのを補剛し、終局状態においても、急激な耐力の低下が生ずるのを防ぐ。これを図６に示している。図６において、（ａ）は設計値、（ｂ）は第２実施形態、及び（ｃ）は底板１２３を設けない場合に対応している。
図７に示すように、底板１２３が接合ユニット２２のオーバルな変形を補剛するため、当該部分での耐力は低下することなく、設計値を満足する。これに対して、底板１２３を設けない場合には、接合ユニット内のコンクリートが損傷してしまうと、接合ユニットが楕円に変形し、耐力が急激に低下する。
【００３５】
以上説明した接合ユニット２２は、底板１２３が中実な円盤状の部材であるが、ユニット本体１２１がオーバルに変形するのを防止する機能を有する限り、本発明はこれに限らない。例えば、図７に示すように、リング状の底板１２４とすることが好ましい。前述したように、底板１２４は溶接によりユニット本体１２１に固定される。溶接後には、ユニット本体１２１及び底板１２４に残留応力（熱応力）が生ずる。この熱応力は、ユニット本体１２１及び底板１２４の径方向にも作用する。ところが、リング状の底板１２４は中空部Ｅが設けられているので、熱応力はこの中空部Ｅにより開放される。したがって、図７に示す接合ユニット２２は、熱応力に伴う変形を軽減できる。
【００３６】
リング状の底板１２４を用いる場合、中心の空隙から充填コンクリート１４が外部に漏洩する可能性がある。そこで、本実施形態では、底板１２４の上に空隙を覆うように円盤状の蓋１２５を載せることが好ましい。
また、ここでは空隙が円形のリング状の底板１２４を示したが、中空部Ｅの形状は円形に限るものでない。三角形、矩形、その他の多角形の空隙であっても、熱応力を開放することができる。
【００３７】
＜第３実施形態＞
本発明による１柱１杭基礎構造の第３実施形態を、図８及び図９を用いて説明する。
第３実施形態における１柱１杭基礎構造３０は、接合ユニット１２の代わりに接合ユニット３２が設けられているという点で前述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。なお、前述した第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【００３８】
１柱１杭基礎構造３０は、図８に示すように、ユニット本体１２１の上部開口端にリング状部材１２６が、例えば溶接により固定されている。
リング状部材１２６は、その外径がユニット本体１２１の外径よりも大きい。この部分が、フランジ１２７を構成する。したがって、１柱１杭基礎構造３０は、接合ユニット本体１２１の上端部におけるオーバルなの変形を補剛することができる。また、このリング状部材１２６は、その内径がユニット本体１２１の内径よりも小さい。この部分がずれ止め体１２２として機能する。
このように、１柱１杭基礎構造３０は、リング状部材１２６の内径をユニット本体１２１の内径よりも小さくし、かつ、内径をユニット本体１２１の外径よりも大きくすることで、１つの部材で充填コンクリート１４のずれ止め機能、及びユニット本体１２１のオーバルな変形を補剛する機能の２つの機能を兼備できる。
【００３９】
第３実施形態において、図９に示すように、接合ユニット本体１２１の下端部における楕円への変形を補剛するべく、ユニット本体１２１の下端に底板１２９を溶接により固定することができる。こうすることで、ユニット本体１２１の上端から下端にかけて楕円への変形を防止することができる。
なお、図８及び図９では、フランジ１２７とずれ止め体１２２を一体で構成したが、ずれ止め体１２２を図１０に示すように、別体とすることもできる。この場合のずれ止め体１２２を設ける位置は、ユニット本体１２１の上部開口端に限らず、上述した要件１を満足する位置であればよい。
【００４０】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態のものに限定されるものではなく、例えば、本発明で用いられる杭１１は、今まで述べてきたような鋼製の杭（鋼管杭）に限定されるものではなく、鉄筋コンクリート（RC（reinforced concrete））製の杭、すなわち、場所打ちコンクリート杭であってもよい。
【００４１】
さらに、接合ユニット１２は、その断面形状が矩形（例えば、長方形）を有するように構成されていてもよい。接合ユニット１２の断面形状を矩形、すなわち、柱脚１３の断面形状と同じ形にすることにより、接合ユニット１２の断面積を最小化することができる。
【００４２】
さらにまた、上述した実施形態は、杭１１と、杭１１の杭頭部に一体化された接合ユニット１２と、接合ユニット１２を介して杭１１と接合される柱脚１３と、を備える１柱１杭基礎構造について説明した。しかし、本発明は、接合ユニット１２に相当する部分が杭頭部として杭１１に組み込まれている形態の１柱１杭基礎構造について適用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１０，２０，３０…１柱１杭基礎構造
１１…杭
１２，２２，３２…接合ユニット
１２１…ユニット本体、１２２…ずれ止め体、１２３，１２４…底板
１２６…リング状部材、１２７…フランジ、１２９…底板
１３…柱脚、１３１…ベースプレート
１４…充填コンクリート
Ｃ…キャビティ、Ｌ…仮想直線、ＤＬ…破壊線、Ｇ…地盤、Ｔ…位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設される杭と、
前記杭の杭頭部に配設され、充填コンクリートを収容するキャビティを有する筒状の接合部と、
下端にベースプレートを備え、前記ベースプレートを含む接合領域が、前記接合部の前記キャビティ内に挿入され、前記充填コンクリートを介して前記杭と接合される柱脚と、
前記接合部の高さ方向の所定位置に内方に張り出して設けられるずれ止め体と、を備え、
前記ずれ止め体は、
前記ベースプレートの水平方向の端部より仰角４５°の向きに延びる仮想直線Ｌが前記接合部の内壁と交差する位置Ｔよりも上方に設けられ、かつ、
前記ずれ止め体によるコンクリート支圧強度をＰｎ、前記充填コンクリート全体のコーン状の破壊強度をＰｓとすると、Ｐｎ＞Ｐｓを満足するように形成される、
ことを特徴とする１柱１杭基礎構造。
【請求項２】
前記接合部の下方端部に固定される底板を備える、
請求項１に記載の１柱１杭基礎構造。
【請求項３】
前記底板は、中空部を備える、
請求項２に記載の１柱１杭基礎構造。
【請求項４】
前記接合部の上方端部に外方に張り出すフランジが固定されている、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の１柱１杭基礎構造。
【請求項５】
前記フランジは前記接合部の最上端に設けられる、
請求項４に記載の１柱１杭基礎構造。
【請求項６】
前記フランジは、前記接合部の内方にも張り出している、
請求項５に記載の１柱１杭基礎構造。
【請求項１】
地中に埋設される杭と、
前記杭の杭頭部に配設され、充填コンクリートを収容するキャビティを有する筒状の接合部と、
下端にベースプレートを備え、前記ベースプレートを含む接合領域が、前記接合部の前記キャビティ内に挿入され、前記充填コンクリートを介して前記杭と接合される柱脚と、
前記接合部の高さ方向の所定位置に内方に張り出して設けられるずれ止め体と、を備え、
前記ずれ止め体は、
前記ベースプレートの水平方向の端部より仰角４５°の向きに延びる仮想直線Ｌが前記接合部の内壁と交差する位置Ｔよりも上方に設けられ、かつ、
前記ずれ止め体によるコンクリート支圧強度をＰｎ、前記充填コンクリート全体のコーン状の破壊強度をＰｓとすると、Ｐｎ＞Ｐｓを満足するように形成される、
ことを特徴とする１柱１杭基礎構造。
【請求項２】
前記接合部の下方端部に固定される底板を備える、
請求項１に記載の１柱１杭基礎構造。
【請求項３】
前記底板は、中空部を備える、
請求項２に記載の１柱１杭基礎構造。
【請求項４】
前記接合部の上方端部に外方に張り出すフランジが固定されている、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の１柱１杭基礎構造。
【請求項５】
前記フランジは前記接合部の最上端に設けられる、
請求項４に記載の１柱１杭基礎構造。
【請求項６】
前記フランジは、前記接合部の内方にも張り出している、
請求項５に記載の１柱１杭基礎構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１３６８５８（Ｐ２０１２−１３６８５８Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８９３２８（Ｐ２０１０−２８９３２８）
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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