JP2009280985A - Structure for connecting pile and column together - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、杭と柱とが結合された杭と柱との結合構造体であって、施工が容易で、柱に加わる軸力に抵抗できる簡単な構成の結合構造体に関する。 The present invention relates to a combined structure of a pile and a column in which the pile and the column are combined, and relates to a combined structure having a simple configuration that can be easily constructed and can resist the axial force applied to the column.
柱の下端部が管状に形成された杭の上端側から杭の内側に挿入され、コンクリートが杭の内側に挿入された柱の下端部の周りを埋めるように杭の内側に充填されるとともに、杭の上端に結合された杭頭接合金物と柱の周囲に一体に取り付けられた環状のベースプレートとがボルト及びナットによって締結結合された構成の杭と柱との結合構造体が知られている(例えば、特許文献1等参照)。
上述した従来の杭と柱との結合構造体によれば、柱の下端部が杭の内側に挿入され、柱の周囲に連結された環状のベースプレートと杭の上端とがボルト及びナットによって締結結合された構成であるため、柱の下端面に加わる軸力(垂直荷重)がベースプレートを経由して杭の上端面に伝達されない構造となっている。従って、柱に加わる軸力に抵抗するためには、杭の内側に挿入された柱の下端部とコンクリートとの付着面積、及び、杭の内周面とコンクリートとの付着面積を大きくする必要があるため、コンクリートの充填量を多くする必要がある。コンクリートの充填量を多くする場合、施工が煩雑となる。このため、従来の杭と柱との結合構造体では、杭の内側に挿入される柱の下端部の外周面に水平方向に延長するスタッドを複数設けて、これらスタッドとコンクリートとの付着力が向上することによって、上記付着面積を大きくしなくても柱に加わる軸力に抵抗できる構造としている。しかしながら、スタッドを設けた構成では、構成が複雑となるばかりでなく、柱に力が加わった場合に、スタッドがコンクリートを押圧してコンクリートにひび割れが生じることがある。このようにコンクリートにひび割れが生じてしまうと、地震時に柱に加わる軸力に抵抗できなくなる。
即ち、従来の杭と柱との結合構造体によれば、施工が煩雑であったり、構成が複雑であったり、柱に加わる軸力に抵抗できなくなるといった課題があった。
そこで、本発明は、施工が容易であって、しかも、柱に加わる軸力に抵抗できる簡単な構成の結合構造体を得ることを目的とする。
According to the conventional pile-column connection structure described above, the lower end of the column is inserted inside the pile, and the annular base plate connected to the periphery of the column and the upper end of the pile are fastened and connected by bolts and nuts. Therefore, the axial force (vertical load) applied to the lower end surface of the column is not transmitted to the upper end surface of the pile via the base plate. Therefore, in order to resist the axial force applied to the pillar, it is necessary to increase the adhesion area between the lower end of the pillar inserted inside the pile and the concrete and the adhesion area between the inner peripheral surface of the pile and the concrete. Therefore, it is necessary to increase the concrete filling amount. When increasing the filling amount of concrete, the construction becomes complicated. For this reason, in the conventional combined structure of a pile and a pillar, a plurality of studs extending in the horizontal direction are provided on the outer peripheral surface of the lower end portion of the pillar inserted inside the pile, and the adhesion force between the stud and the concrete is provided. By improving the structure, the structure can resist the axial force applied to the column without increasing the adhesion area. However, in the configuration in which the stud is provided, not only the configuration becomes complicated, but also when a force is applied to the column, the stud may press the concrete and crack the concrete. If concrete is cracked in this way, it becomes impossible to resist the axial force applied to the column during an earthquake.
That is, according to the conventional combined structure of a pile and a column, there are problems that the construction is complicated, the configuration is complicated, and the axial force applied to the column cannot be resisted.
Therefore, an object of the present invention is to obtain a coupled structure having a simple configuration that is easy to construct and can resist the axial force applied to the column.
本発明に係る杭と柱との結合構造体は、管状に形成されて地盤中に埋め込まれるように設置された杭と、上面と下面とに貫通する貫通孔を備えて杭の上端面を覆うように設置された下面と杭の上端面とが接続されて貫通孔が杭の内側に連通した連結板と、管状に形成されて下端面と連結板の上面とが接続された柱と、柱に加わる曲げ応力に抵抗するために連結板の下面より杭の内側に延長するように設けられた曲げ抵抗部とを備え、柱の中心と杭の中心とが一致するように柱と杭とが設置されて柱の下端面が杭の上端面の真上に位置されたことを特徴とする。
本発明に係る杭と柱との結合構造体は、管状に形成されて地盤中に埋め込まれるように設置された杭と、上面と下面とに貫通する貫通孔を備えて杭の上端面を覆うように設置された下面と杭の上端面とが接続されて貫通孔が杭の内側に連通した連結板と、断面長方形の管状に形成されて下端面と連結板の上面とが接続された柱と、柱に加わる曲げ応力に抵抗するために連結板の下面より杭の内側に延長するように設けられた曲げ抵抗部とを備え、柱の中心と杭の中心とが一致するように柱と杭とが設置されて柱の下端面の長方形の一対の短辺部分が杭の上端面の真上に位置されたことを特徴とする。
曲げ抵抗部は、連結板の下面に取り付けられて杭の内側の下方に延長するように設けられた定着体と、柱に加わる曲げ応力に抵抗するための杭の内周面との付着力及び定着体との付着力を得るために杭の内側に連通する孔を介して杭の内側に充填された充填材とにより形成されたことも特徴とする。
定着体が鋼管により形成され、連結板の下面と鋼管の上端面とが連結され、充填材が鋼管の内側に充填されるとともに鋼管の外周面と杭の内周面との間に充填されたことも特徴とする。
The combined structure of a pile and a pillar according to the present invention includes a pile formed so as to be embedded in the ground and a through-hole penetrating the upper surface and the lower surface, and covers the upper end surface of the pile. A connecting plate in which the lower surface and the upper end surface of the pile are connected so that the through hole communicates with the inside of the pile, a column formed in a tubular shape and connected to the lower end surface and the upper surface of the connecting plate, and a column In order to resist the bending stress applied to the column, it is provided with a bending resistance portion provided so as to extend from the lower surface of the connecting plate to the inside of the pile, and the column and the pile are arranged so that the center of the column and the center of the pile coincide with each other. It is installed and the lower end surface of the pillar is located right above the upper end surface of the pile.
The combined structure of a pile and a pillar according to the present invention includes a pile formed so as to be embedded in the ground and a through-hole penetrating the upper surface and the lower surface, and covers the upper end surface of the pile. A connecting plate in which the lower surface and the upper end surface of the pile are connected so that the through hole communicates with the inside of the pile, and a column in which the lower end surface and the upper surface of the connecting plate are connected to each other, formed in a tubular shape with a rectangular cross section And a bending resistance portion provided so as to extend from the lower surface of the connecting plate to the inside of the pile in order to resist bending stress applied to the column, and the column and the center of the pile are aligned with each other. The pile is installed, and a pair of rectangular short sides on the lower end surface of the column are positioned directly above the upper end surface of the pile.
The bending resistance portion is attached to the lower surface of the connecting plate and is attached to the fixing body provided to extend below the inside of the pile, and the adhesive force between the inner peripheral surface of the pile to resist bending stress applied to the column, and In order to obtain the adhesion to the fixing body, it is also characterized in that it is formed by a filler filled inside the pile through a hole communicating with the inside of the pile.
The fixing body is formed of a steel pipe, the lower surface of the connecting plate and the upper end surface of the steel pipe are connected, and the filler is filled inside the steel pipe and is filled between the outer peripheral surface of the steel pipe and the inner peripheral surface of the pile. It is also characterized.
本発明による杭と柱との結合構造体によれば、柱の中心と杭の中心とが一致するように柱と杭とが設置されて柱の下端面が杭の上端面の真上に位置されたり、柱の中心と杭の中心とが一致するように柱と杭とが設置されて柱の下端面の長方形の一対の短辺部分が杭の上端面の真上に位置された構成なので、施工が容易であり、しかも、柱に加わる軸力が連結板を介して杭の上端面に伝達されるために、柱に加わる軸力を連結板と杭の断面とで支持できて、柱に加わる軸力に抵抗できる簡単な構成の結合構造体を得ることができる。
曲げ抵抗部が、定着体と充填材とにより形成されたので、柱に加わる曲げ応力に対しては、定着体と充填材との付着力、及び、杭の内周面と充填材との付着力で抵抗する構造が得られる。従って、施工が容易で、かつ、柱に加わる軸力と柱に加わる曲げ応力との両方に適切に抵抗できる簡単な構成の結合構造体を得ることができる。
定着体が鋼管により形成され、連結板の下面と鋼管の上端面とが連結され、充填材が鋼管の鋼管の内側に充填されるとともに鋼管の外周面と杭の内周面との間に充填されたので、施工が容易で、かつ、柱に加わる軸力と柱に加わる曲げ応力との両方に適切に抵抗できる簡単な構成の結合構造体を得ることができる。
According to the combined structure of a pile and a column according to the present invention, the column and the pile are installed so that the center of the column and the center of the pile coincide with each other, and the lower end surface of the column is located directly above the upper end surface of the pile. Since the pillar and the pile are installed so that the center of the pillar and the center of the pile coincide with each other, the pair of rectangular short sides of the lower end face of the pillar is located directly above the upper end face of the pile. Because the axial force applied to the pillar is transmitted to the upper end surface of the pile via the connecting plate, the axial force applied to the column can be supported by the connecting plate and the cross section of the pile, It is possible to obtain a coupling structure having a simple configuration that can resist the axial force applied to the.
Since the bending resistance portion is formed by the fixing body and the filler, the adhesive force between the fixing body and the filler and the inner peripheral surface of the pile and the filler are applied to the bending stress applied to the column. A structure that resists by force is obtained. Therefore, it is possible to obtain a coupled structure having a simple configuration that is easy to construct and can appropriately resist both the axial force applied to the column and the bending stress applied to the column.
The fixing body is formed of a steel pipe, the lower surface of the connecting plate and the upper end surface of the steel pipe are connected, and the filler is filled inside the steel pipe of the steel pipe and filled between the outer peripheral surface of the steel pipe and the inner peripheral surface of the pile. Therefore, it is possible to obtain a coupled structure having a simple configuration that is easy to construct and can appropriately resist both the axial force applied to the column and the bending stress applied to the column.
最良の形態1
図1(a)は結合構造体の平面図、図1(b)は図1(a)のA−A断面に相当する結合構造体の縦断面図である。図1を参照し、杭と柱とが結合された杭と柱との結合構造体1の構造を説明する。結合構造体1は、杭2と、柱3と、連結板4と、曲げ抵抗部5とを備える。杭2は、遠心締固め方法と呼ばれる製造方法によって断面円形の円管状に形成されて地盤6中に埋め込まれるように設置された杭であり、例えば、遠心力高強度プレストレストコンクリート杭(以下、PHC杭)などの既製杭である。杭2は、例えば、上端面と下端面とに貫通する貫通孔60を有した断面円形の円管状を形成するコンクリート部11と、コンクリート部11に緊張を与えるために円管状のコンクリート部11の管軸に沿って上下に貫通するように設けられた複数のPC鋼線12と、円管状のコンクリート部11の環状の上端面及び下端面に取り付けられてPC鋼線12の両端部が定着された金属製の端板13とを備える。端板13は、貫通孔60と一致する径に形成されてコンクリート部11の上端面及び下端面に取り付けられることによって貫通孔60と連続する同径の貫通孔61を備える。端板13の外周径とコンクリート部11の上端面及び下端面の外周径とがほぼ同じ径に形成される。柱3は、例えば、断面正方形の管状に形成された角形中空鉄骨柱である。連結板4は、例えば、外形寸法が杭2の外径寸法と同程度の寸法に形成された金属製の円形平板により形成される。連結板4は、杭2の上端面15(端板13の上端面)を覆うように設置されて杭2の上端面15と接続された下面16と、柱3の下端面17と接続された上面18と、上面18と下面16とに貫通して杭2の内側19(杭の内周面29で囲まれた領域)に連通する貫通孔により形成された充填孔20とを備える。充填孔20は、例えば、連結板4の円形の中心を孔の中心とした円形孔により形成される。充填孔20の孔径は、杭2の内側19の断面径(即ち、杭2の内径)よりも小さい後述の鋼管40の内径よりもさらに小さい径に形成される。
Best form 1
1A is a plan view of the coupling structure, and FIG. 1B is a longitudinal sectional view of the coupling structure corresponding to the AA cross section of FIG. 1A. With reference to FIG. 1, the structure of the combined structure 1 of a pile and a column in which the pile and the column are combined will be described. The coupling structure 1 includes a
杭2の中心aと連結板4の中心aと柱3の中心aとが同じ位置となるように、つまり、杭2と連結板4と柱3とが同軸となるように、杭2の上端面15と連結板4の下面16とが接続され、連結板4の上面18と柱3の下端面17とが接続される。つまり、連結板4としては、杭2の内側19に連通する充填孔20を備えるとともに、杭2の上端面15の全面を覆い、かつ、柱3の下端面17の全面が載置される板が用いられる。即ち、柱3の中心aと杭2の中心aとが一致するように柱3と杭2とが設置されて、柱3の下端面17の全周と連結板4の上面18とが溶接された溶接部21によって接続されたとともに、杭2の上端面15の全周と連結板4の下面16とが溶接された溶接部22によって接続されたことによって、柱3の下端面17の全体が杭2の上端面15の真上に位置された構成とした。
The top of the
曲げ抵抗部5は、柱3に加わる曲げ応力に抵抗するために連結板4の下面16より杭2の内側19に延長するように設けられた構成であり、連結板4の下面16に取り付けられて杭2の内側19に延長するように設けられた定着体30と、杭2の内周面29との付着力、及び、定着体30との付着力を得るために、杭2の内側19に連通する充填孔20を介して杭の内側19に充填されたモルタルやコンクリートのような充填材31とにより形成される。定着体30は、例えば、連結板4の下面16に取り付けられて杭2の内周面29に沿って杭2の内側19の下方に延長するように設けられた鋼管40により形成され、鋼管40の上端面41と連結板4の下面16とが溶接などで連結される。充填材31は、杭2の内側19に設置された鋼管40の外周面42及び内周面43を覆うように杭2の内側19に充填される。即ち、充填材31が、鋼管40の内周面43に接触するように鋼管40の内側に充填されるとともに、鋼管40の外周面42と杭2の内周面29とに接触するように鋼管40の外周面42と杭2の内周面29との間に充填されたので、柱2に加わる曲げ応力に抵抗するための付着力として、充填材31と杭2の内周面29との付着力、及び、充填材31と鋼管40との付着力が得られる。
The bending resistance portion 5 is configured to extend from the
結合構造体1は、地盤6に形成された図外の杭挿入孔内にセメントミルクやソイルセメントのような杭周固定液を入れて、杭周固定液の入った杭挿入孔内に杭2の下端側から杭2を挿入する。そして、下面16と鋼管40の上端面41とが溶接された連結板4の下面16と杭2の上端面15の全周とを溶接により接続する。この場合、連結板4の充填孔20が杭2の内側19の上方に位置するように連結板4が設けられる。そして、充填孔20から杭2の内側19に充填材31を充填する。この場合、図1(b)に示すように、杭2の内側19に挿入される鋼管40の下方に杭2の内周面29と接触する外周面を備えた充填材受け皿50が位置するように、この充填材受け皿50を鋼管40に取り付けておけば、連結板4の下面16と充填材受け皿50との間に充填材31を密実に充填できるとともに、充填材31の充填量を少なくできる。また、鋼管40の外周面42と杭2の内周面29との間の上方に位置する連結板4には、連結板4の下面16と上面18とに貫通する空気逃がし孔51が設けられている。空気逃がし孔51を設けたことで、鋼管40の外周面42と杭2の内周面29との間に充填材31を密実に充填できる。空気逃がし孔51は、図1(a)に示すように、複数設けることが好ましい。そして、連結板4の上面18と柱3の下端面17の全周とが溶接により接続される。
The combined structure 1 is formed by inserting a pile circumference fixing liquid such as cement milk or soil cement into a pile insertion hole (not shown) formed in the ground 6 and placing the
最良の形態1の結合構造体1によれば、柱3の下端面17が連結板4の上面18に接続され、杭2の上端面15が連結板4の下面16に接続され、柱3の中心aと杭2の中心aとが一致するように柱3と杭2とが設置されて柱3の下端面17の全体が杭2の上端面15の真上に位置された構成としたので、施工が容易であり、しかも、柱3に加わる軸力が連結板4を介して杭2の上端面15に伝達されるために、柱3に加わる軸力を連結板4と杭2の断面とで支持できて、柱3に加わる軸力に抵抗できる簡単な構成の結合構造体1を得ることができる。特に、連結板4として、杭2の上端面15の全面を覆い、かつ、柱3の下端面17の全面が載置される板を用いたことによって、柱3からの軸力を杭2の上端面15全体で受けることができて杭全体で軸力を負担できるようになり、大きな軸力に耐えられる結合構造体1を得ることができる。
また、柱3に加わる曲げ応力に対しては、鋼管40の内周面43に接触するように鋼管40の内側55に充填された充填材31と鋼管40の内周面43との付着力、鋼管40の外周面42と杭2の内周面29とに接触するように鋼管40の外周面42と杭2の内周面29との間に充填された充填材31によって得られる鋼管40の外周面42と充填材31との付着力、及び、杭2の内周面29と充填材31との付着力によって抵抗できる。
よって、施工が容易で、かつ、柱3に加わる軸力と柱3に加わる曲げ応力との両方に適切に抵抗できる簡単な構成の結合構造体1を得ることができる。
According to the coupling structure 1 of the best mode 1, the
In addition, for the bending stress applied to the column 3, the adhesive force between the
Therefore, it is possible to obtain the coupled structure 1 having a simple configuration that is easy to construct and can appropriately resist both the axial force applied to the column 3 and the bending stress applied to the column 3.
最良の形態2
図2(a)は結合構造体の平面図、図2(b)は図2(a)のA−A断面に相当する結合構造体の縦断面図である。柱3として、例えば、図2(a);図2(b)に示すような、断面円形の管状に形成された円形中空鉄骨柱を使用して、最良の形態1と同様に、柱3の中心aと杭2の中心aとが一致するように柱3と杭2とが設置されて柱3の下端面17の全体が杭2の上端面15の真上に位置された構成の結合構造体1とした。これにより、最良の形態1と同じ効果を奏する結合構造体1を得ることができる。
2A is a plan view of the coupling structure, and FIG. 2B is a longitudinal sectional view of the coupling structure corresponding to the AA section of FIG. 2A. As the column 3, for example, a circular hollow steel column formed in a tubular shape having a circular cross section as shown in FIG. 2A; FIG. The combined structure in which the column 3 and the
最良の形態3
図3(a)は結合構造体の平面図、図3(b)は図3(a)のA−A断面に相当する結合構造体の縦断面図である。柱3として、例えば、図3(a);図3(b)に示すような、断面長方形の管状に形成された角形中空鉄骨柱を使用して、柱3の中心aと杭2の中心aとが一致するように柱3と杭2とが設置され、かつ、柱3の下端面17の長方形の一対の短辺部分45;45が杭2の上端面15の真上に位置された構成の結合構造体1とした。これにより、最良の形態1と同様の効果を奏する結合構造体1を得ることができる。
Best form 3
3A is a plan view of the coupling structure, and FIG. 3B is a longitudinal sectional view of the coupling structure corresponding to the AA section of FIG. 3A. As the pillar 3, for example, a square hollow steel pillar formed in a tubular shape having a rectangular cross section as shown in FIG. 3A; FIG. 3B is used, and the center a of the pillar 3 and the center a of the
最良の形態4
杭2の内周面29に図外の凹凸を形成し、かつ、鋼管40の外周面42及び内周面43に図外の凹凸を形成した構成の結合構造体1とした。杭2の内周面29に凹凸を形成したことにより、充填材31と杭2の内周面29との付着力を大きくでき、鋼管40の外周面42及び内周面43に凹凸を形成したことにより、充填材31と鋼管40との付着力を大きくできるので、柱3に加わる大きな曲げ応力に抵抗できる結合構造体1を得ることができる。
Best form 4
The coupling structure 1 has a configuration in which irregularities outside the figure are formed on the inner
最良の形態5
曲げ抵抗部5を形成する定着体30を、図外の複数の鉄筋により形成した結合構造体としても良い。最良の形態5による結合構造体によれば、柱3に加わる曲げ応力に対しては、複数の鉄筋と杭2の内側に充填された充填材31との付着力、杭2の内周面29との充填材31との付着力によって抵抗できる。
Best form 5
The fixing
曲げ抵抗部5を備えない結合構造体1としてもよい。このような結合構造体1であっても、低層建物のように、柱3に加わる曲げ応力に対する抵抗力が小さくてもよい場合において使用できて、本発明の効果を達成できるからである。
杭2として、遠心力高強度プレストレスト鉄筋コンクリート杭(PRC杭)、外殻鋼管付きコンクリート杭(SC杭)などの既製杭を用いれば、柱に加わる曲げ応力に対する抵抗力を大きくできる。
予め杭2と連結板4とが溶接による溶接部22で接続されて柱3と連結板4とが溶接による溶接部21で接続された状態の杭2の部分を杭挿入孔に挿入したり、予め杭2と連結板4とが溶接による溶接部22で接続された状態の杭2の部分を杭挿入孔に挿入したり、予め柱3と連結板4とが溶接による溶接部21で接続された状態の杭2の部分を杭挿入孔に挿入してもよい。
連結板4としては、杭2の内側19に連通する充填孔20を備えるとともに、図1;2に示すように柱3の下端面17の全面を載置可能な面積、あるいは、図3に示すように柱3の下端面17の長方形の一対の短辺部分45;45を載置可能な面積を備えた板であって、杭2の上端面15の一部を覆う面積を有した板を用いればよく、形状は問わない。
杭2は、断面正方形の管状に形成された既製杭を使用してもよい。
A coupling structure 1 that does not include the bending resistance portion 5 may be used. This is because even such a coupling structure 1 can be used when the resistance to bending stress applied to the pillar 3 may be small, such as a low-rise building, and the effect of the present invention can be achieved.
If the ready-made piles, such as a centrifugal high-strength prestressed reinforced concrete pile (PRC pile) and a concrete pile with an outer shell steel pipe (SC pile), are used as the
A portion of the
The connecting plate 4 includes a filling
The
1 杭と柱との結合構造体、2 杭、3 柱、4 連結板、5 曲げ抵抗部、
15 杭の上端面、16 連結板の下面、17 柱の下端面、
18 連結板の上面、19 杭の内側、20 充填孔(貫通孔)、
29 杭の内周面、30 定着体、31 充填材、40 鋼管(定着体)、
41 鋼管の上端面、42 鋼管の外周面、43 鋼管の内周面、
55 鋼管の内側。
1 Combined structure of pile and column, 2 pile, 3 column, 4 connecting plate, 5 bending resistance,
15 Upper end surface of pile, 16 Lower surface of connecting plate, 17 Lower end surface of pillar,
18 upper surface of connecting plate, 19 inside of pile, 20 filling hole (through hole),
29 inner peripheral surface of pile, 30 fixing body, 31 filler, 40 steel pipe (fixing body),
41 upper end surface of steel pipe, 42 outer peripheral surface of steel pipe, 43 inner peripheral surface of steel pipe,
55 Inside the steel pipe.
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