JP2001073359A - 構造物のための支持杭 - Google Patents

構造物のための支持杭

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JP2001073359A
JP2001073359A JP24810199A JP24810199A JP2001073359A JP 2001073359 A JP2001073359 A JP 2001073359A JP 24810199 A JP24810199 A JP 24810199A JP 24810199 A JP24810199 A JP 24810199A JP 2001073359 A JP2001073359 A JP 2001073359A
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隆 田蔵
Akira Otsuki
明 大槻
Toshiyuki Iwamoto
利行 岩本
Noriyuki Arakawa
範行 荒川
Masayuki Okawa
雅之 大川
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Shimizu Construction Co Ltd
Kubota Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 地上構造物のための支持杭が地盤の変状に追
従できるようにして、この支持杭への応力集中、特に杭
の中間部に発生する大きな曲げ応力を緩和できるように
するとともに、この支持杭における接合部の接合工事を
簡単にかつ短時間で行えるようにする。 【解決手段】 構造物1を支持するために地中に埋め込
まれる杭6が、継手部9により互いに接続された複数の
管体8(8A、8B)によって構成されるとともに、管
体8(8A、8B)どうしの継手部においてこれら管体
8(8A、8B)どうしが互いに屈曲可能とされてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、建物などの地上構
造物のための支持杭に関する。
【0002】
【従来の技術】建物などの構造物を支持するために、杭
基礎が利用されている。この種の杭基礎を構成する支持
杭として、従来においては、鋼管杭や既製コンクリート
杭や場所打ちコンクリート杭などが利用されている。こ
の支持杭は、土砂層を貫通して支持層まで到達させるの
が一般的であるが、その長さは数十メートルにも達する
場合がある。そこで、複数の杭体どうしを互いに接合し
て、所定の長さの杭を構成することが行われている。
【0003】杭体どうしの接合部に関し、鋼管杭の場合
は溶接によって接合を行うのが通例である。また既製コ
ンクリート杭の場合も、適当な接合金具を溶接すること
によって、杭体どうしを接合している。これらの接合部
は、いずれも上下の杭体どうしを強固に接合するように
構成されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このように上
下の杭体どうしを強固に接合した剛接合構造の杭は、地
震時に地盤が大きく変形した場合追従できず、このため
杭に大きな応力集中が生じて深刻な被害が発生する可能
性がある。このように上下の杭体どうしが剛接合構造を
有する場合は、特に上下方向に沿った杭の中間部に大き
な曲げ応力が発生する。また、溶接接合を行うものであ
るために、作業に手間および時間を要する。
【0005】そこで本発明は、このような問題点を解決
して、構造物のための支持杭が地盤の変状に追従できる
ようにして、この支持杭への応力集中、特に杭の中間部
に発生する大きな曲げ応力を緩和できるようにするとと
もに、この支持杭における接合部の接合工事を簡単にか
つ短時間で行えるようにすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明は、構造物を支持するために地中に埋め込まれる
杭が、継手構造により互いに接続された複数の管体によ
って構成されるとともに、管体どうしの継手部において
これら管体どうしが互いに屈曲可能とされているように
したものである。
【0007】このような構成であると、杭を構成する管
体どうしの継手部においてこれら管体どうしが互いに屈
曲可能とされているため、地盤の変状に追従可能とな
り、したがって杭への応力集中を緩和することができ
る。また継手部において管体どうしを単純に接合するだ
けで杭を構成できるため、その接合工事が簡単であり、
しかも短時間で接合工事を完了することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は、構造物としての建物1が
建築された地盤2の断面を示す。3は地表である。地盤
2において、4は、例えば砂、粘土、シルトなどからな
る比較的軟弱な部分で、地表3から浅いところに位置す
る。また5は堅固な支持層で、地表3から深いところに
位置する。
【0009】6は本発明にもとづく支持杭で、複数の支
持杭6が地表3から地盤2における堅固な部分に到達す
る深さまで埋め込まれることで、建物1を支持してい
る。支持杭6の杭頭は建物1の基礎梁に接合されてい
る。支持杭6は、鋳鉄製の複数の管体8(8A、8B)
が互いに上下に接続されることによって構成されてい
る。9は管体どうしの継手部である。継手部9は、この
継手部9を構成する一対の管体8(8A、8B)どうし
が互いに屈曲可能なように構成されている。
【0010】地震の発生時には、地盤2の表層部が液状
化することがある。たとえば、図1に示す地盤2におい
ては、比較的軟弱な部分4における地表3に近い部分の
みが顕著に液状化し、それよりも深い部分は良好な状態
を保つのが普通である。すなわち、図1に示された地盤
2の比較的軟弱な部分4において、地震の発生時には、
その浅いところが液状化層10となるとともに、深いと
ころは良好な地盤11のままであることが多い。
【0011】図2は、地震の際に地盤2の表層部が液状
化して、その液状化層10が大きく変形し、移動した状
態を示す。矢印Aはその移動の方向である。この液状化
層10の移動によって、建物1も横方向に変位する。δ
はその変位量である。支持杭6は、上述のように継手部
9において管体8(8A、8B)どうしが互いに屈曲可
能であるために大きな可撓性を有し、図2に示すように
液状化層10が大きく変形することに追従して湾曲す
る。したがって、従来の剛接合構造の杭のように液状化
層10の側方への移動に抗して大きな応力集中が生じる
ようなことがなく、また継手部9は屈曲するだけで管体
8(8A、8B)どうしが離脱することはないので、屈
曲状態でも杭6の支持力を保持することができる。
【0012】上述のように、地盤2の液状化による大き
な変形は比較的軟弱な部分4における地表3に近い部分
で顕著に発生するため、図2に示すようにこの液状化層
10の部分において支持杭6の撓みが特に大きくなる。
これに対し、液状化の生じにくい深い部分では、図示の
ように支持杭6はあまり大きく撓むことはない。これに
対応して、地盤2の比較的軟弱な部分4における地表3
に近い部分、すなわち液状化が発生する可能性のある部
分では、短尺の管体8Aを用いることで、この部分にお
ける継手部9の数を増やし、それによって支持杭6の撓
みが大きくなることに対応することができる。すなわ
ち、それぞれの継手部9においては所要の支持力を維持
した状態で管体8Aどうしに大きな屈曲角を付与するこ
とはできないが、このように短尺の管体8Aを用いて継
手部9の数を増やせば、個々の継手部9における管体8
Aどうしの屈曲角は小さくても、支持杭6の全体として
は大きな撓みを発生させることが可能となる。
【0013】また、液状化の生じにくい深い部分、すな
わち表層部が液状化しても良好な地盤11の状態を維持
できると予測される部分では、支持杭6が大きく撓むこ
とがなく、したがって長尺の管体8Bを問題なく用いる
ことができる。図3は継手部9の一例を示す。ここで、
下側の鋳鉄製の管体8の上端には受口15が形成され、
この下側の管体に接合される上側の鋳鉄製の管体8の下
端には、受口15の内部に挿入される挿口16が形成さ
れている。挿口16の先端の外周には突部17が形成さ
れている。18は受口の奥端面であり、この奥端面18
に挿口16の先端面19が当たることで、受口挿口間で
杭6の支持力を伝達できるように構成されている。挿口
16の突部17よりも開口端側における受口15の内周
には環状のロックリング収容溝20が形成されており、
このロックリング収容溝20には、環状の周方向一つ割
りの開き勝手のロックリング21が収容されている。こ
のロックリング21は、受口15の外周側からこの受口
15に径方向に貫通してねじ込まれかつ周方向に複数設
置されたセットボルト22により縮径されることで、収
容溝20から完全に突出せずにその一部が収容溝20内
に残った状態で、突部17よりも受口15の開口側にお
ける挿口16の外周に押圧される。
【0014】このような構成の継手部9を構成する際に
は、収容溝20にロックリング21が装着された受口1
5の内部に挿口16を挿入して、その先端面19を受口
15の奥端面18に接触させる。そして、セットボルト
22のねじ込みによってロックリング21を縮径させ、
このロックリング21を適度の力で挿口16の外周に押
圧させる。このように受口15の内部に挿口16を挿入
してロックリング21を挿口16の外周に押圧させるだ
けで、従来のような溶接作業を必要とせずに、簡単かつ
短時間に支持杭6を構築することができ、したがって施
工性を向上できるとともに工期を短縮することができ
る。
【0015】また継手部9は、このような構成であり、
また上述のようにロックリング21は適度の力で挿口1
6の外周に押圧されているだけであるので、図4に示す
ように、受口15の内周と挿口16の外周との隙間の範
囲で、このロックリング21による押圧部を支点とし
て、受口15と挿口16とが互いに屈曲することができ
る。θはその屈曲角度である。
【0016】図2に示された変位量δは、継手部9が屈
曲を行う部分の管体8の管長をLとし、継手部9が屈曲
を行う部分の管体8の本数をnとし、図2に示すように
継手部9が屈曲を行う部分における最上部の管体と最下
部の管体とはその軸心方向が鉛直方向であるとして、次
式によって求められる。すなわち、nが奇数の場合は、 δ≒L×(2tanθ+2tan2θ+………+2ta
n((n−1)/2)θ+2tan((n+1)/2)
θ) によって求められ、またnが偶数の場合は、 δ≒L×(2tanθ+2tan2θ+………+2ta
n((n−2)/2)θ+2tan(n/2)θ) によって求められる。
【0017】具体例について説明すると、たとえば呼び
径が600mmの短尺の管体8Aの管長Lが1.5mで
あり、この管体8Aについての屈曲を行う部分の本数n
が8であり、各継手9における屈曲角度θが2°である
場合には、建物1の変位量δは、 δ=150×(2tan2°+2tan4°+2tan6° +2tan8°) =105cm となる。この場合に長尺の管体8Bはたとえば管長が6
mのものを用いることができる。
【0018】また、このように継手部9が屈曲しても、
周方向の一定範囲において挿口16の先端面19と受口
15の奥端面18との接触状態が維持されるため、この
屈曲状態においても杭6による支持力を保持することが
できる。しかも、ロックリング21と挿口16の突部1
7とが掛かり合い可能であるため、地震時に上側の管体
すなわち挿口16が受口15から抜け上がることによる
継手部9の離脱の発生を防止できる。図3に示すように
管体8、8どうしが屈曲していない場合は、ロックリン
グ21によって挿口16の外周を押圧することで、受口
15と挿口16とを互いに芯出し状態で保持することが
できる。
【0019】図5は、継手部9の他の例を示す。ここで
は、受口15の内周にゴムリング収容溝25が形成さ
れ、この収容溝25に環状のゴムリング26が収容され
ている。このゴムリング26は受口15の奥側に向かう
につれて内径が小さくなるような断面V字形に形成さ
れ、その内周突出部27が挿口16の外周面を押圧する
ことで、挿口16を受口15に対して芯出しさせた状態
で保持することが可能である。挿口16の外周には突部
は形成されていない。またゴムリング26は上述のよう
にその内周面が受口15の奥側に向かうにつれて内径が
小さくなるようにテーパ状に形成されているため、挿口
16を受口15の奥側へ挿入する際のガイドとして機能
する。
【0020】このような構成であると、図5において仮
想線で示すように、挿口16はゴムリング26の弾性に
抗して受口15に対し屈曲することができる。図6は、
継手部9のさらに他の例を示す。ここでは、受口15の
奥部に内周面30が形成され、この内周面30は、外周
に突部を有しない挿口16の先端部を適度の隙間31を
保った状態で収容することができるように形成されてい
る。また受口15の開口端の内周には突部32が形成さ
れ、この突部32の内周と挿口15の外周との間には、
仮想線で示すように挿口16が受口15に対して所定の
角度で屈曲できる隙間33が形成されている。
【0021】このような構成によっても、同様に継手部
9において受口15と挿口16とが屈曲することができ
る。特に、この図6のものでは、受口15に挿口16を
挿入するだけで継手部9を構成でき、上述の例のような
ロックリングやゴムリングを用いる必要がないため、簡
単な構成で所要の機能を発揮させることができる。な
お、継手部9としては、上記において例示したもののほ
かに、受口15と挿口16との屈曲を許容した適宜の構
成のものを利用することができる。
【0022】
【発明の効果】以上のように本発明によると、構造物を
支持するために地中に埋め込まれる杭が、継手構造によ
り互いに接続された複数の管体によって構成されるとと
もに、管体どうしの継手部においてこれら管体どうしが
互いに屈曲可能とされているようにしたため、地盤の変
状に追従可能とすることができ、したがって特に杭の中
間部に過大な曲げ応力が発生することを防止できる。ま
た継手部において管体どうしを単純に接合するだけで杭
を構成できるため、その接合工事が簡単であり、しかも
短時間で接合工事を完了することができ、このため工期
の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の地上構造物のための支持
杭の使用例を示す図である。
【図2】図1の地盤に液状化による大きな変形が生じた
ときの状態を示す図である。
【図3】図1および図2における継手部の一例を示す図
である。
【図4】図3の継手部が屈曲したときの状態を示す図で
ある。
【図5】図1および図2における継手部の他の例を示す
図である。
【図6】図1および図2における継手部のさらに他の例
を示す図である。
【符号の説明】
1 建物 2 地盤 8(8A、8B) 管体 9 継手部 15 受口 16 挿口 21 ロックリング 22 セットボルト
フロントページの続き (72)発明者 大槻 明 東京都港区芝浦一丁目2番3号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 岩本 利行 兵庫県尼崎市大浜町2丁目26番地 株式会 社クボタ武庫川製造所内 (72)発明者 荒川 範行 兵庫県尼崎市大浜町2丁目26番地 株式会 社クボタ武庫川製造所内 (72)発明者 大川 雅之 兵庫県尼崎市大浜町2丁目26番地 株式会 社クボタ武庫川製造所内 Fターム(参考) 2D041 AA02 BA16 BA33 BA55 CA01 CB06 DB00 DB11

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構造物を支持するために地中に埋め込ま
    れる杭であって、継手構造により互いに接続された複数
    の管体によって構成されるとともに、管体どうしの継手
    部においてこれら管体どうしが互いに屈曲可能とされて
    いることを特徴とする構造物のための支持杭。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5538244B2 (ja) * 2009-10-21 2014-07-02 新日鐵住金株式会社 鋼管の連結構造
JP2015175193A (ja) * 2014-03-17 2015-10-05 新日鐵住金株式会社 両端テーパー杭、接続テーパー杭、接続テーパー杭の施工方法および液状化対策構造
JP2018028260A (ja) * 2017-11-22 2018-02-22 泰徳 松中 コンクリート杭

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