ＰＨＣ杭と基礎との接合構造、ＰＨＣ杭と基礎とを接合する施工方法、ＰＨＣ杭と基礎との半剛接合方法、及びＰＨＣ杭
【課題】中詰めコンクリートからＰＨＣ杭への荷重伝達性能を向上させることができる、ＰＨＣ杭と基礎との接合構造を提供する。
【解決手段】ＰＨＣ杭２０と基礎１との接合構造１０であって、ＰＨＣ杭２０の少なくとも頭部の内側に中詰めコンクリート２４が打設され、ＰＨＣ杭２０の内径側に収まるように設けられて中詰めコンクリート２４と基礎１とを接合する、ＰＨＣ杭２０の内径より小径の小径部３０と、ＰＨＣ杭２０と中詰めコンクリート２４とのずれを防止するずれ防止手段としての異形鉄筋１４とを備える。
【解決手段】ＰＨＣ杭２０と基礎１との接合構造１０であって、ＰＨＣ杭２０の少なくとも頭部の内側に中詰めコンクリート２４が打設され、ＰＨＣ杭２０の内径側に収まるように設けられて中詰めコンクリート２４と基礎１とを接合する、ＰＨＣ杭２０の内径より小径の小径部３０と、ＰＨＣ杭２０と中詰めコンクリート２４とのずれを防止するずれ防止手段としての異形鉄筋１４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＨＣ杭と基礎との接合構造及、ＰＨＣ杭と基礎とを接合する施工方法、ＰＨＣ杭と基礎との半剛接合方法、及びＰＨＣ杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
杭と基礎との接合構造として、杭と基礎とを、杭頭部よりも小径のコンクリート部材（以下、小径部という）を介して接合したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この接合構造によれば、建物が地震時の水平力を受けた場合に杭と基礎との接合部に生じる曲げモーメントを緩和することができ、これにより、杭と基礎との接合部における鉄筋を減らしたり、杭の断面を小さくしたりする等して、コストを削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００―１４４９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、杭として既製のＰＨＣ杭（プレストレス高強度コンクリートパイル）を用い、ＰＨＣ杭の内側に中詰めコンクリートを打設して、該中詰めコンクリートを、ＰＨＣ杭の内径より小径の小径部で基礎と接合した場合、建物の荷重が、小径部と中詰めコンクリートとを介してＰＨＣ杭に伝達される。ここで、中詰めコンクリートとＰＨＣ杭との付着力、及び建物の荷重の大きさによっては、ＰＨＣ杭と中詰めコンクリートとにずれが生じることが考えられる。このため、建物の荷重が大きくなればなるほど、ＰＨＣ杭の内周面と中詰めコンクリートとの付着面積を広げなければならず、中詰めコンクリートをより深くまで打設しなければならないことから、施工コストが増大する。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＰＨＣ杭と中詰めコンクリートとのずれを防止することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係るＰＨＣ杭と基礎との接合構造は、ＰＨＣ杭の少なくとも頭部の内側に中詰めコンクリートが打設され、前記ＰＨＣ杭の内径側に収まるように設けられて前記中詰めコンクリートと前記基礎とを接合する、前記ＰＨＣ杭の内径より小径の小径部と、前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとのずれを防止するずれ防止手段と、を備える。
【０００７】
上記ＰＨＣ杭と基礎との接合構造において、前記小径部は、その上部が基礎に埋め込まれ、その下部が前記中詰めコンクリートに埋め込まれていてもよい。
【０００８】
上記ＰＨＣ杭と基礎との接合構造において、前記ずれ防止手段は、前記ＰＨＣ杭の頭部に支持され前記中詰めコンクリートに埋め込まれた異形鉄筋であってもよい。
【０００９】
上記ＰＨＣ杭と基礎との接合構造において、前記ずれ防止手段は、前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとの間に施工された接着剤であってもよい。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係るＰＨＣ杭と基礎とを接合する施工方法は、少なくとも頭部の内側に中詰めコンクリートを打設するＰＨＣ杭と基礎とを接合する施工方法であって、前記ＰＨＣ杭を設置する工程と、前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとのずれを防止するずれ防止手段を設ける工程と、前記中詰めコンクリートとなる部分と、前記ＰＨＣ杭の内径側に収まるように設けられて前記中詰めコンクリートと前記基礎とを接合する、前記ＰＨＣ杭の内径より小径の小径部となる部分と、前記基礎となる部分とにコンクリートを打設する工程と、を備える。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係るＰＨＣ杭と基礎との半剛接合方法は、ＰＨＣ杭の少なくとも頭部の内側に中詰めコンクリートを打設する工程と、前記ＰＨＣ杭の内径側に収まるように、前記中詰めコンクリートと前記基礎とを接合する、前記ＰＨＣ杭の内径より小径の小径部を設ける工程と、前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとのずれを防止するずれ防止手段を設ける工程と、を備える。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係るＰＨＣ杭は、基礎に接合されるＰＨＣ杭であり、少なくとも杭頭部の内側に中詰めコンクリートが打設され、該中詰めコンクリートが、杭内径側に収まるように設けられ、且つ、杭内径より小径の小径部により前記基礎に接合されるＰＨＣ杭であって、前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとのずれを防止するずれ防止手段を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＰＨＣ杭と中詰めコンクリートとのずれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態に係るＰＨＣ杭と基礎との接合構造を示す鉛直断面図（図２の１−１断面図）である。
【図２】図１における２−２断面図である。
【図３】図１及び図２の接合構造における軸力の伝達について説明するための鉛直断面図である。
【図４】他の実施形態に係るＰＨＣ杭と基礎との接合構造を示す鉛直断面図である。
【図５】他の実施形態に係るＰＨＣ杭と基礎との接合構造を示す鉛直断面図である。
【図６】他の実施形態に係るＰＨＣ杭と基礎との接合構造を示す鉛直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係るＰＨＣ杭２０と基礎１との接合構造１０を示す鉛直断面図（図２の１−１断面図）である。また、図２は、図１における２−２断面図である。これらの図に示すように、接合構造１０は、ＰＨＣ杭２０と基礎１との接合部に設けられた小径部３０と、ＰＨＣ杭２０の内側に設けられた複数の異形鉄筋１４とを備えている。
【００１６】
ＰＨＣ杭２０は、円筒状のコンクリート製の杭であり、複数の鋼棒２２が周方向に所定間隔おきに埋設されている。また、ＰＨＣ杭２０には不図示のスパイラル鉄筋が埋設されている。さらに、ＰＨＣ杭２０の内側には、複数の鉄筋２６が配され、この鉄筋２６が埋設されるように中詰めコンクリート２４が打設されている。
【００１７】
小径部３０は、鋼管１２とその内側に充填された中詰めコンクリート２４の上部とからなる。鋼管１２は、その外径がＰＨＣ杭２０の内径よりも小径であり、ＰＨＣ杭２０と同軸に配されている。ここで、鋼管１２の下端は、ＰＨＣ杭２０の上端より下側に配されており、鋼管１２の下部は、中詰めコンクリート２４に埋め込まれている。また、中詰めコンクリート２４は、鋼管１２の上端まで打設されている。
【００１８】
また、基礎１は、コンクリート製であり、基礎１の下端とＰＨＣ杭２０の上端とは離間されている。ここで、鋼管１２の上端は、基礎１の下端より上側に配されており、鋼管１２の上部は、基礎１に埋め込まれている。また、複数の鉄筋２６は、鋼管１２を貫通して基礎１まで延びており、接合構造１０に作用する引張力を負担する。
【００１９】
複数の異形鉄筋１４は、ＰＨＣ杭２０の周方向に所定間隔おきに配されており、中詰めコンクリート２４に埋め込まれている。各異形鉄筋１４は、ＰＨＣ杭２０の内周面２０Ａに近接して配されている。ＰＨＣ杭２０の上端面には、円状のプレート２１が接合されている。このプレート２１にはその周方向に所定間隔おきに複数のボルト孔が形成されており、Ｌ字状のブラケット１６の短辺側がボルト１５で固定されている。
【００２０】
ブラケット１６の長辺側は、ＰＨＣ杭２０の内側で上端から下方へ延びており、その下部には、異形鉄筋１４の上部がフレア溶接等により固定されている。ここで、異形鉄筋１４の表面には凹凸が形成されている。
【００２１】
このような接合構造１０は、以下のようにして構築される。まず、予め複数の異形鉄筋１４をＰＨＣ杭２０に取り付ける。次に、複数の異形鉄筋１４が取り付けられたＰＨＣ杭２０を、打ち込み工法等の既製杭打設工法により地盤に打設する。次に、ＰＨＣ杭２０の内側に鉄筋２６を配筋して中詰めコンクリート２４を打設し、中詰めコンクリート２４が硬化する前に、鋼管１２を、その下部が中詰めコンクリート２４に埋め込まれるように配置する。その後、中詰めコンクリート２４を鋼管１２の内側に充填する。そして、中詰めコンクリート２４が硬化した後、基礎１の下面の高さまで土砂を埋め戻す。次に、基礎１の鉄筋を配筋して基礎１を構成するコンクリートを打設して硬化させる。
【００２２】
以上のようにして構築される接合構造１０では、ＰＨＣ杭２０と基礎１とが、互いに離間されて、ＰＨＣ杭２０より小径の鋼管１２及びその内側に充填された中詰めコンクリート２４の上部とからなる小径部３０により接合されている。これにより、ＰＨＣ杭２０と基礎１との接合部の回転拘束を減らすことができ、基礎１及びその上の建物が地震時の水平力を受けた場合にＰＨＣ杭２０と基礎１との接合部の曲げ変形性能を確保し、当該接合部に生じる曲げモーメントを緩和することができる。従って、当該接合部におけるせん断耐力及び圧縮並びに引張耐力を向上させることができる。
【００２３】
また、本実施形態に係る接合構造１０では、鋼管１２が、上記接合部の中詰めコンクリート２４を水平方向に拘束していることにより、当該接合部のせん断耐力を向上させることができる。特に、本実施形態に係る接合構造１０では、鋼管１２の上部が基礎１に埋め込まれ、鋼管１２の下部が中詰めコンクリート２４に埋め込まれていることから、鋼管１２、基礎１及び中詰めコンクリート２４によるダボ効果により、当該接合部のせん断耐力をより一層向上させることができる。
【００２４】
図３は、本実施形態に係る接合構造１０における軸力の伝達について説明するための鉛直断面図である。この図に示すように、基礎１上の建物の荷重による圧縮力Ｐは、鋼管１２及びその内側の中詰めコンクリート２４を介してその下側の中詰めコンクリート２４に伝達され、そして、ＰＨＣ杭２０に伝達される。
【００２５】
ここで、圧縮力ＰをＰＨＣ杭２０に伝達させるためには、ＰＨＣ杭２０の内周面と中詰めコンクリート２４との付着面におけるせん断接着強さ（Ｎ／ｍｍ２）が、当該付着面におけるせん断応力σ（Ｎ／ｍｍ２）以上である必要がある。本実施形態に係る接合構造１０では、ＰＨＣ杭２０の上端に固定された異形鉄筋１４が中詰めコンクリート２４に定着されており、この異形鉄筋１４と中詰めコンクリート２４との間にもせん断応力が生じ、また、圧縮力Ｐを負担することから、ＰＨＣ杭２０の内周面と中詰めコンクリート２４との付着面におけるせん断応力σが緩和される。
【００２６】
以上により、異形鉄筋１４によりＰＨＣ杭２０と中詰めコンクリート２４との付着面におけるせん断接着強さを補うことができ、ＰＨＣ杭２０と中詰めコンクリート２４との軸方向へのずれを防止することができ、以って、中詰めコンクリート２４からＰＨＣ杭２０への圧縮力Ｐの伝達性を効率よく向上させることができる。従って、ＰＨＣ杭２０と中詰めコンクリート２４との付着面積をより狭くすることができ、これにより、中詰めコンクリート２４を打設する深さをより浅くすることができるため、施工コストを低減できる。
【００２７】
また、異形鉄筋１４は、ブラケット１６やリングプレート２１を介してＰＨＣ杭２０に取り付けることができる。従って、既製杭としてのＰＨＣ杭２０を使用することができ、専用のＰＨＣ杭の製作を不要にできるため、ＰＨＣ杭のコストを低減できる。
【００２８】
なお、異形鉄筋１４の形状は適宜変更してもよい。例えば、図４に示すように、下側がＵ字状に湾曲された異形鉄筋１４Ａを設けてもよく、また、図５に示すように、全体形状がＵ字状の異形鉄筋１４Ｂを設け、その両端をブラケット１６に固定してもよい。また、異形鉄筋１４にボルトや定着プレートを接合してもよく、あるいは、異形鉄筋に替えて定着プレートを設けてもよい。以上のように異形鉄筋を湾曲させたり定着プレートを設けたりすることにより、異形鉄筋や定着プレート等の中詰めコンクリート２４への定着力を増大させることができる。
【００２９】
また、小径部３０の構成は適宜変更してもよい。例えば、鋼管１２を設けることは必須ではなく、コンクリートのみで小径部３０を構成してもよい。この場合、プレキャストコンクリート製のブロック体にしてもよい。ここで、該ブロック体を製作するためのコンクリートとしては、高強度コンクリートが適している。また、小径部３０をコンクリートで構成することは必須ではなく、鋼材等の圧縮力が高い部材であれば採用できる。
【００３０】
また、鋼管１２をブラケット１６やリングプレート２１と一体化したり、鋼管１２をＦＲＰシートを円筒状に巻いたものに替えたりしてもよい。ここで、鋼管１２に替えて設ける部材の平面形状が円形ではない場合には、当該部材における水平方向の外形寸法の最大値が、ＰＨＣ杭２０の内径より小さければよい。
【００３１】
また、ＰＨＣ杭２０は、プレキャストコンクリート製の中空の杭であるが、鉄筋の配筋方法は上述のものに限られず、適宜変更してもよい。また、中詰めコンクリート２４と基礎１とに鉄筋２６を埋設することは必須ではない。
【００３２】
また、ＰＨＣ杭２０と基礎１とを接合する施工方法、及びＰＨＣ杭２０と基礎１との半剛接合方法における施工手順は、上述したものは一例であり、適宜変更してもよい。例えば、予め異形鉄筋１４をＰＨＣ杭２０に取り付けておくことは必須ではなく、ＰＨＣ杭２０を地盤に打設した後に、異形鉄筋１４をＰＨＣ杭２０に取り付けてもよい。
【００３３】
図６は、他の実施形態に係るＰＨＣ杭２０と基礎１との接合構造２００を示す鉛直断面図である。この図に示すように、接合構造２００では、ＰＨＣ杭２０の内周面２０Ａと中詰めコンクリート２４との間に接着剤２１４が施工されている。接着剤２１４は、普通ホルトランドセメント、天然硬質骨材を主成分とした粉体に、特殊変性エチレン酢酸ビニルや共重合体エマルションを主成分とした混和液を混入し、水を加えて練り混ぜることにより生成されたポリマーセメント（商品名：ＮＳボンドスーパー、日本化成社製）である。
【００３４】
このような接合構造２００は、以下のようにして構築される。まず、ＰＨＣ杭２０を、打ち込み工法等の既製杭打設工法により地盤に打設する。次に、ＰＨＣ杭２０の内周面に接着剤２１４をスプレーガン等により吹き付けて施工し、接着剤２１４が硬化する前に、ＰＨＣ杭２０の内側に鉄筋２６を配筋して中詰めコンクリート２４を打設する。そして、中詰めコンクリート２４が硬化する前に、鋼管１２を、その下部が中詰めコンクリート２４に埋め込まれるように配置し、その後、中詰めコンクリート２４を鋼管１２の内側に充填する。そして、中詰めコンクリート２４が硬化した後、基礎１の下面の高さまで土砂を埋め戻す。次に、基礎１の鉄筋を配筋して基礎１を構成するコンクリートを打設して硬化させる。
【００３５】
ここで、接着剤２１４が硬化する前に、中詰めコンクリート２４を打設することにより、接着剤２１４中のセメント水和物と中詰めコンクリート２４中のセメント水和物とが相互に絡み合い、また、接着剤２１４中に形成されるポリマーフィルムと中詰めコンクリート２４中のセメント水和物とが接着される。これにより、ＰＨＣ杭２０と中詰めコンクリート２４とが強固に付着する。
【００３６】
以上により、ＰＨＣ杭２０と中詰めコンクリート２４との付着面におけるせん断接着強さを高めることができ、ＰＨＣ杭２０と中詰めコンクリート２４との付着を増大させることができ、また、ＰＨＣ杭２０と中詰めコンクリート２４との軸方向へのずれを防止できる。従って、ＰＨＣ杭２０と中詰めコンクリート２４との付着面積をより狭くすることができ、以って、中詰めコンクリート２４を打設する深さをより浅くすることができるため、施工コストを低減できる。
【００３７】
なお、接着剤２１４と中詰めコンクリート２４との水和作用によりこれらを接着することは必須ではなく、接着剤２１４をＰＨＣ杭２０の内周面２０Ａに施工して硬化させた後、中詰めコンクリート２４を打設してもよい。この場合、硬化後のポリマーセメントの表面は粗く凹凸が形成されていることから、中詰めコンクリート２４の表面も粗くなり凹凸が形成される。これにより、接着剤２１４と中詰めコンクリート２４との付着を増大させることができる。
【００３８】
また、接着剤２１４には、土や砂や砂利等の粒状体を混入してもよい。これにより、接着剤２１４の表面は粗くなり凹凸が形成されることから、接着剤２１４と中詰めコンクリート２４との付着を増大させることができる。なお、この場合においても、接着剤２１４を硬化させた後に、中詰めコンクリート２４を打設してもよい。
【００３９】
また、接着剤２１４としては、エポキシ樹脂を主剤とし、ポリチオール変性脂環式ポリアミンを硬化剤とするエポキシ樹脂系プライマー（商品名：ボンドＥ１２００、コニシ社製）等の他の土木建築用接着剤も適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１ 基礎、１０ 接合構造、１２ 鋼管（小径部）、１４、１４Ａ、１４Ｂ 異形鉄筋（ずれ防止手段）、１５ ボルト、１６ ブラケット、２０ ＰＨＣ杭（杭）、２０Ａ 内周面、２１ リングプレート、２２ 鋼棒、２４ 中詰めコンクリート、２６ 鉄筋、３０ 小径部、２００ 接合構造、２１４ 接着剤（ずれ防止手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＨＣ杭と基礎との接合構造及、ＰＨＣ杭と基礎とを接合する施工方法、ＰＨＣ杭と基礎との半剛接合方法、及びＰＨＣ杭に関する。
【背景技術】
【０００２】
杭と基礎との接合構造として、杭と基礎とを、杭頭部よりも小径のコンクリート部材（以下、小径部という）を介して接合したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この接合構造によれば、建物が地震時の水平力を受けた場合に杭と基礎との接合部に生じる曲げモーメントを緩和することができ、これにより、杭と基礎との接合部における鉄筋を減らしたり、杭の断面を小さくしたりする等して、コストを削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００―１４４９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、杭として既製のＰＨＣ杭（プレストレス高強度コンクリートパイル）を用い、ＰＨＣ杭の内側に中詰めコンクリートを打設して、該中詰めコンクリートを、ＰＨＣ杭の内径より小径の小径部で基礎と接合した場合、建物の荷重が、小径部と中詰めコンクリートとを介してＰＨＣ杭に伝達される。ここで、中詰めコンクリートとＰＨＣ杭との付着力、及び建物の荷重の大きさによっては、ＰＨＣ杭と中詰めコンクリートとにずれが生じることが考えられる。このため、建物の荷重が大きくなればなるほど、ＰＨＣ杭の内周面と中詰めコンクリートとの付着面積を広げなければならず、中詰めコンクリートをより深くまで打設しなければならないことから、施工コストが増大する。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ＰＨＣ杭と中詰めコンクリートとのずれを防止することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係るＰＨＣ杭と基礎との接合構造は、ＰＨＣ杭の少なくとも頭部の内側に中詰めコンクリートが打設され、前記ＰＨＣ杭の内径側に収まるように設けられて前記中詰めコンクリートと前記基礎とを接合する、前記ＰＨＣ杭の内径より小径の小径部と、前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとのずれを防止するずれ防止手段と、を備える。
【０００７】
上記ＰＨＣ杭と基礎との接合構造において、前記小径部は、その上部が基礎に埋め込まれ、その下部が前記中詰めコンクリートに埋め込まれていてもよい。
【０００８】
上記ＰＨＣ杭と基礎との接合構造において、前記ずれ防止手段は、前記ＰＨＣ杭の頭部に支持され前記中詰めコンクリートに埋め込まれた異形鉄筋であってもよい。
【０００９】
上記ＰＨＣ杭と基礎との接合構造において、前記ずれ防止手段は、前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとの間に施工された接着剤であってもよい。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明に係るＰＨＣ杭と基礎とを接合する施工方法は、少なくとも頭部の内側に中詰めコンクリートを打設するＰＨＣ杭と基礎とを接合する施工方法であって、前記ＰＨＣ杭を設置する工程と、前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとのずれを防止するずれ防止手段を設ける工程と、前記中詰めコンクリートとなる部分と、前記ＰＨＣ杭の内径側に収まるように設けられて前記中詰めコンクリートと前記基礎とを接合する、前記ＰＨＣ杭の内径より小径の小径部となる部分と、前記基礎となる部分とにコンクリートを打設する工程と、を備える。
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係るＰＨＣ杭と基礎との半剛接合方法は、ＰＨＣ杭の少なくとも頭部の内側に中詰めコンクリートを打設する工程と、前記ＰＨＣ杭の内径側に収まるように、前記中詰めコンクリートと前記基礎とを接合する、前記ＰＨＣ杭の内径より小径の小径部を設ける工程と、前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとのずれを防止するずれ防止手段を設ける工程と、を備える。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係るＰＨＣ杭は、基礎に接合されるＰＨＣ杭であり、少なくとも杭頭部の内側に中詰めコンクリートが打設され、該中詰めコンクリートが、杭内径側に収まるように設けられ、且つ、杭内径より小径の小径部により前記基礎に接合されるＰＨＣ杭であって、前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとのずれを防止するずれ防止手段を備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＰＨＣ杭と中詰めコンクリートとのずれを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態に係るＰＨＣ杭と基礎との接合構造を示す鉛直断面図（図２の１−１断面図）である。
【図２】図１における２−２断面図である。
【図３】図１及び図２の接合構造における軸力の伝達について説明するための鉛直断面図である。
【図４】他の実施形態に係るＰＨＣ杭と基礎との接合構造を示す鉛直断面図である。
【図５】他の実施形態に係るＰＨＣ杭と基礎との接合構造を示す鉛直断面図である。
【図６】他の実施形態に係るＰＨＣ杭と基礎との接合構造を示す鉛直断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係るＰＨＣ杭２０と基礎１との接合構造１０を示す鉛直断面図（図２の１−１断面図）である。また、図２は、図１における２−２断面図である。これらの図に示すように、接合構造１０は、ＰＨＣ杭２０と基礎１との接合部に設けられた小径部３０と、ＰＨＣ杭２０の内側に設けられた複数の異形鉄筋１４とを備えている。
【００１６】
ＰＨＣ杭２０は、円筒状のコンクリート製の杭であり、複数の鋼棒２２が周方向に所定間隔おきに埋設されている。また、ＰＨＣ杭２０には不図示のスパイラル鉄筋が埋設されている。さらに、ＰＨＣ杭２０の内側には、複数の鉄筋２６が配され、この鉄筋２６が埋設されるように中詰めコンクリート２４が打設されている。
【００１７】
小径部３０は、鋼管１２とその内側に充填された中詰めコンクリート２４の上部とからなる。鋼管１２は、その外径がＰＨＣ杭２０の内径よりも小径であり、ＰＨＣ杭２０と同軸に配されている。ここで、鋼管１２の下端は、ＰＨＣ杭２０の上端より下側に配されており、鋼管１２の下部は、中詰めコンクリート２４に埋め込まれている。また、中詰めコンクリート２４は、鋼管１２の上端まで打設されている。
【００１８】
また、基礎１は、コンクリート製であり、基礎１の下端とＰＨＣ杭２０の上端とは離間されている。ここで、鋼管１２の上端は、基礎１の下端より上側に配されており、鋼管１２の上部は、基礎１に埋め込まれている。また、複数の鉄筋２６は、鋼管１２を貫通して基礎１まで延びており、接合構造１０に作用する引張力を負担する。
【００１９】
複数の異形鉄筋１４は、ＰＨＣ杭２０の周方向に所定間隔おきに配されており、中詰めコンクリート２４に埋め込まれている。各異形鉄筋１４は、ＰＨＣ杭２０の内周面２０Ａに近接して配されている。ＰＨＣ杭２０の上端面には、円状のプレート２１が接合されている。このプレート２１にはその周方向に所定間隔おきに複数のボルト孔が形成されており、Ｌ字状のブラケット１６の短辺側がボルト１５で固定されている。
【００２０】
ブラケット１６の長辺側は、ＰＨＣ杭２０の内側で上端から下方へ延びており、その下部には、異形鉄筋１４の上部がフレア溶接等により固定されている。ここで、異形鉄筋１４の表面には凹凸が形成されている。
【００２１】
このような接合構造１０は、以下のようにして構築される。まず、予め複数の異形鉄筋１４をＰＨＣ杭２０に取り付ける。次に、複数の異形鉄筋１４が取り付けられたＰＨＣ杭２０を、打ち込み工法等の既製杭打設工法により地盤に打設する。次に、ＰＨＣ杭２０の内側に鉄筋２６を配筋して中詰めコンクリート２４を打設し、中詰めコンクリート２４が硬化する前に、鋼管１２を、その下部が中詰めコンクリート２４に埋め込まれるように配置する。その後、中詰めコンクリート２４を鋼管１２の内側に充填する。そして、中詰めコンクリート２４が硬化した後、基礎１の下面の高さまで土砂を埋め戻す。次に、基礎１の鉄筋を配筋して基礎１を構成するコンクリートを打設して硬化させる。
【００２２】
以上のようにして構築される接合構造１０では、ＰＨＣ杭２０と基礎１とが、互いに離間されて、ＰＨＣ杭２０より小径の鋼管１２及びその内側に充填された中詰めコンクリート２４の上部とからなる小径部３０により接合されている。これにより、ＰＨＣ杭２０と基礎１との接合部の回転拘束を減らすことができ、基礎１及びその上の建物が地震時の水平力を受けた場合にＰＨＣ杭２０と基礎１との接合部の曲げ変形性能を確保し、当該接合部に生じる曲げモーメントを緩和することができる。従って、当該接合部におけるせん断耐力及び圧縮並びに引張耐力を向上させることができる。
【００２３】
また、本実施形態に係る接合構造１０では、鋼管１２が、上記接合部の中詰めコンクリート２４を水平方向に拘束していることにより、当該接合部のせん断耐力を向上させることができる。特に、本実施形態に係る接合構造１０では、鋼管１２の上部が基礎１に埋め込まれ、鋼管１２の下部が中詰めコンクリート２４に埋め込まれていることから、鋼管１２、基礎１及び中詰めコンクリート２４によるダボ効果により、当該接合部のせん断耐力をより一層向上させることができる。
【００２４】
図３は、本実施形態に係る接合構造１０における軸力の伝達について説明するための鉛直断面図である。この図に示すように、基礎１上の建物の荷重による圧縮力Ｐは、鋼管１２及びその内側の中詰めコンクリート２４を介してその下側の中詰めコンクリート２４に伝達され、そして、ＰＨＣ杭２０に伝達される。
【００２５】
ここで、圧縮力ＰをＰＨＣ杭２０に伝達させるためには、ＰＨＣ杭２０の内周面と中詰めコンクリート２４との付着面におけるせん断接着強さ（Ｎ／ｍｍ２）が、当該付着面におけるせん断応力σ（Ｎ／ｍｍ２）以上である必要がある。本実施形態に係る接合構造１０では、ＰＨＣ杭２０の上端に固定された異形鉄筋１４が中詰めコンクリート２４に定着されており、この異形鉄筋１４と中詰めコンクリート２４との間にもせん断応力が生じ、また、圧縮力Ｐを負担することから、ＰＨＣ杭２０の内周面と中詰めコンクリート２４との付着面におけるせん断応力σが緩和される。
【００２６】
以上により、異形鉄筋１４によりＰＨＣ杭２０と中詰めコンクリート２４との付着面におけるせん断接着強さを補うことができ、ＰＨＣ杭２０と中詰めコンクリート２４との軸方向へのずれを防止することができ、以って、中詰めコンクリート２４からＰＨＣ杭２０への圧縮力Ｐの伝達性を効率よく向上させることができる。従って、ＰＨＣ杭２０と中詰めコンクリート２４との付着面積をより狭くすることができ、これにより、中詰めコンクリート２４を打設する深さをより浅くすることができるため、施工コストを低減できる。
【００２７】
また、異形鉄筋１４は、ブラケット１６やリングプレート２１を介してＰＨＣ杭２０に取り付けることができる。従って、既製杭としてのＰＨＣ杭２０を使用することができ、専用のＰＨＣ杭の製作を不要にできるため、ＰＨＣ杭のコストを低減できる。
【００２８】
なお、異形鉄筋１４の形状は適宜変更してもよい。例えば、図４に示すように、下側がＵ字状に湾曲された異形鉄筋１４Ａを設けてもよく、また、図５に示すように、全体形状がＵ字状の異形鉄筋１４Ｂを設け、その両端をブラケット１６に固定してもよい。また、異形鉄筋１４にボルトや定着プレートを接合してもよく、あるいは、異形鉄筋に替えて定着プレートを設けてもよい。以上のように異形鉄筋を湾曲させたり定着プレートを設けたりすることにより、異形鉄筋や定着プレート等の中詰めコンクリート２４への定着力を増大させることができる。
【００２９】
また、小径部３０の構成は適宜変更してもよい。例えば、鋼管１２を設けることは必須ではなく、コンクリートのみで小径部３０を構成してもよい。この場合、プレキャストコンクリート製のブロック体にしてもよい。ここで、該ブロック体を製作するためのコンクリートとしては、高強度コンクリートが適している。また、小径部３０をコンクリートで構成することは必須ではなく、鋼材等の圧縮力が高い部材であれば採用できる。
【００３０】
また、鋼管１２をブラケット１６やリングプレート２１と一体化したり、鋼管１２をＦＲＰシートを円筒状に巻いたものに替えたりしてもよい。ここで、鋼管１２に替えて設ける部材の平面形状が円形ではない場合には、当該部材における水平方向の外形寸法の最大値が、ＰＨＣ杭２０の内径より小さければよい。
【００３１】
また、ＰＨＣ杭２０は、プレキャストコンクリート製の中空の杭であるが、鉄筋の配筋方法は上述のものに限られず、適宜変更してもよい。また、中詰めコンクリート２４と基礎１とに鉄筋２６を埋設することは必須ではない。
【００３２】
また、ＰＨＣ杭２０と基礎１とを接合する施工方法、及びＰＨＣ杭２０と基礎１との半剛接合方法における施工手順は、上述したものは一例であり、適宜変更してもよい。例えば、予め異形鉄筋１４をＰＨＣ杭２０に取り付けておくことは必須ではなく、ＰＨＣ杭２０を地盤に打設した後に、異形鉄筋１４をＰＨＣ杭２０に取り付けてもよい。
【００３３】
図６は、他の実施形態に係るＰＨＣ杭２０と基礎１との接合構造２００を示す鉛直断面図である。この図に示すように、接合構造２００では、ＰＨＣ杭２０の内周面２０Ａと中詰めコンクリート２４との間に接着剤２１４が施工されている。接着剤２１４は、普通ホルトランドセメント、天然硬質骨材を主成分とした粉体に、特殊変性エチレン酢酸ビニルや共重合体エマルションを主成分とした混和液を混入し、水を加えて練り混ぜることにより生成されたポリマーセメント（商品名：ＮＳボンドスーパー、日本化成社製）である。
【００３４】
このような接合構造２００は、以下のようにして構築される。まず、ＰＨＣ杭２０を、打ち込み工法等の既製杭打設工法により地盤に打設する。次に、ＰＨＣ杭２０の内周面に接着剤２１４をスプレーガン等により吹き付けて施工し、接着剤２１４が硬化する前に、ＰＨＣ杭２０の内側に鉄筋２６を配筋して中詰めコンクリート２４を打設する。そして、中詰めコンクリート２４が硬化する前に、鋼管１２を、その下部が中詰めコンクリート２４に埋め込まれるように配置し、その後、中詰めコンクリート２４を鋼管１２の内側に充填する。そして、中詰めコンクリート２４が硬化した後、基礎１の下面の高さまで土砂を埋め戻す。次に、基礎１の鉄筋を配筋して基礎１を構成するコンクリートを打設して硬化させる。
【００３５】
ここで、接着剤２１４が硬化する前に、中詰めコンクリート２４を打設することにより、接着剤２１４中のセメント水和物と中詰めコンクリート２４中のセメント水和物とが相互に絡み合い、また、接着剤２１４中に形成されるポリマーフィルムと中詰めコンクリート２４中のセメント水和物とが接着される。これにより、ＰＨＣ杭２０と中詰めコンクリート２４とが強固に付着する。
【００３６】
以上により、ＰＨＣ杭２０と中詰めコンクリート２４との付着面におけるせん断接着強さを高めることができ、ＰＨＣ杭２０と中詰めコンクリート２４との付着を増大させることができ、また、ＰＨＣ杭２０と中詰めコンクリート２４との軸方向へのずれを防止できる。従って、ＰＨＣ杭２０と中詰めコンクリート２４との付着面積をより狭くすることができ、以って、中詰めコンクリート２４を打設する深さをより浅くすることができるため、施工コストを低減できる。
【００３７】
なお、接着剤２１４と中詰めコンクリート２４との水和作用によりこれらを接着することは必須ではなく、接着剤２１４をＰＨＣ杭２０の内周面２０Ａに施工して硬化させた後、中詰めコンクリート２４を打設してもよい。この場合、硬化後のポリマーセメントの表面は粗く凹凸が形成されていることから、中詰めコンクリート２４の表面も粗くなり凹凸が形成される。これにより、接着剤２１４と中詰めコンクリート２４との付着を増大させることができる。
【００３８】
また、接着剤２１４には、土や砂や砂利等の粒状体を混入してもよい。これにより、接着剤２１４の表面は粗くなり凹凸が形成されることから、接着剤２１４と中詰めコンクリート２４との付着を増大させることができる。なお、この場合においても、接着剤２１４を硬化させた後に、中詰めコンクリート２４を打設してもよい。
【００３９】
また、接着剤２１４としては、エポキシ樹脂を主剤とし、ポリチオール変性脂環式ポリアミンを硬化剤とするエポキシ樹脂系プライマー（商品名：ボンドＥ１２００、コニシ社製）等の他の土木建築用接着剤も適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１ 基礎、１０ 接合構造、１２ 鋼管（小径部）、１４、１４Ａ、１４Ｂ 異形鉄筋（ずれ防止手段）、１５ ボルト、１６ ブラケット、２０ ＰＨＣ杭（杭）、２０Ａ 内周面、２１ リングプレート、２２ 鋼棒、２４ 中詰めコンクリート、２６ 鉄筋、３０ 小径部、２００ 接合構造、２１４ 接着剤（ずれ防止手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＨＣ杭の少なくとも頭部の内側に中詰めコンクリートが打設され、
前記ＰＨＣ杭の内径側に収まるように設けられて前記中詰めコンクリートと前記基礎とを接合する、前記ＰＨＣ杭の内径より小径の小径部と、
前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとのずれを防止するずれ防止手段と、
を備えるＰＨＣ杭と基礎との接合構造。
【請求項２】
前記小径部は、その上部が前記基礎に埋め込まれ、その下部が前記中詰めコンクリートに埋め込まれている請求項１に記載のＰＨＣ杭と基礎との接合構造。
【請求項３】
前記ずれ防止手段は、前記ＰＨＣ杭の頭部に支持され前記中詰めコンクリートに埋め込まれた異形鉄筋である請求項１又は請求項２に記載のＰＨＣ杭と基礎との接合構造。
【請求項４】
前記ずれ防止手段は、前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとの間に施工された接着剤である請求項１又は請求項２に記載のＰＨＣ杭と基礎との接合構造。
【請求項５】
少なくとも頭部の内側に中詰めコンクリートを打設するＰＨＣ杭と基礎とを接合する施工方法であって、
前記ＰＨＣ杭を設置する工程と、
前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとのずれを防止するずれ防止手段を設ける工程と、
前記中詰めコンクリートとなる部分と、前記ＰＨＣ杭の内径側に収まるように設けられて前記中詰めコンクリートと前記基礎とを接合する、前記ＰＨＣ杭の内径より小径の小径部となる部分と、前記基礎となる部分とにコンクリートを打設する工程と、
を備えるＰＨＣ杭と基礎とを接合する施工方法。
【請求項６】
ＰＨＣ杭と基礎との半剛接合方法であって、
前記ＰＨＣ杭の少なくとも頭部の内側に中詰めコンクリートを打設する工程と、
前記ＰＨＣ杭の内径側に収まるように、前記中詰めコンクリートと前記基礎とを接合する、前記ＰＨＣ杭の内径より小径の小径部を設ける工程と、
前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとのずれを防止するずれ防止手段を設ける工程と、
を備えるＰＨＣ杭と基礎との半剛接合方法。
【請求項７】
基礎に接合されるＰＨＣ杭であり、少なくとも杭頭部の内側に中詰めコンクリートが打設され、該中詰めコンクリートが、杭内径側に収まるように設けられ、且つ、杭内径より小径の小径部により前記基礎に接合されるＰＨＣ杭であって、
前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとのずれを防止するずれ防止手段を備えるＰＨＣ杭。
【請求項１】
ＰＨＣ杭の少なくとも頭部の内側に中詰めコンクリートが打設され、
前記ＰＨＣ杭の内径側に収まるように設けられて前記中詰めコンクリートと前記基礎とを接合する、前記ＰＨＣ杭の内径より小径の小径部と、
前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとのずれを防止するずれ防止手段と、
を備えるＰＨＣ杭と基礎との接合構造。
【請求項２】
前記小径部は、その上部が前記基礎に埋め込まれ、その下部が前記中詰めコンクリートに埋め込まれている請求項１に記載のＰＨＣ杭と基礎との接合構造。
【請求項３】
前記ずれ防止手段は、前記ＰＨＣ杭の頭部に支持され前記中詰めコンクリートに埋め込まれた異形鉄筋である請求項１又は請求項２に記載のＰＨＣ杭と基礎との接合構造。
【請求項４】
前記ずれ防止手段は、前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとの間に施工された接着剤である請求項１又は請求項２に記載のＰＨＣ杭と基礎との接合構造。
【請求項５】
少なくとも頭部の内側に中詰めコンクリートを打設するＰＨＣ杭と基礎とを接合する施工方法であって、
前記ＰＨＣ杭を設置する工程と、
前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとのずれを防止するずれ防止手段を設ける工程と、
前記中詰めコンクリートとなる部分と、前記ＰＨＣ杭の内径側に収まるように設けられて前記中詰めコンクリートと前記基礎とを接合する、前記ＰＨＣ杭の内径より小径の小径部となる部分と、前記基礎となる部分とにコンクリートを打設する工程と、
を備えるＰＨＣ杭と基礎とを接合する施工方法。
【請求項６】
ＰＨＣ杭と基礎との半剛接合方法であって、
前記ＰＨＣ杭の少なくとも頭部の内側に中詰めコンクリートを打設する工程と、
前記ＰＨＣ杭の内径側に収まるように、前記中詰めコンクリートと前記基礎とを接合する、前記ＰＨＣ杭の内径より小径の小径部を設ける工程と、
前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとのずれを防止するずれ防止手段を設ける工程と、
を備えるＰＨＣ杭と基礎との半剛接合方法。
【請求項７】
基礎に接合されるＰＨＣ杭であり、少なくとも杭頭部の内側に中詰めコンクリートが打設され、該中詰めコンクリートが、杭内径側に収まるように設けられ、且つ、杭内径より小径の小径部により前記基礎に接合されるＰＨＣ杭であって、
前記ＰＨＣ杭と前記中詰めコンクリートとのずれを防止するずれ防止手段を備えるＰＨＣ杭。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２１３２０（Ｐ２０１２−２１３２０Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５９９３４（Ｐ２０１０−１５９９３４）
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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