JP2005256368A - Pile head joint structure - Google Patents
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Abstract
【課題】 安価で、施工誤差吸収が容易で、かつ杭頭曲げモーメントを低減可能な杭頭接合構造を提供する。
【解決手段】 杭1と、柱脚部に鋼製基礎梁3が接合された柱2との接合構造であり、杭1の杭頭部を構成するコンクリート断面の中央部および柱2の柱脚部を構成するコンクリート7内に、杭1および柱2の軸方向に延びる棒状金物6を配設する。所定以上の曲げモーメントが作用した場合、棒状金物6の抜け出しによって杭頭接合部が半固定の状態となり、杭頭部の曲げモーメントを低減し、杭頭接合部を安価な簡単な構造とすることができる。また、杭1のある程度の施工誤差に対しても柱2内への棒状金物6の設置が可能であり、水平方向の施工誤差吸収が容易である。柱2下端のベースプレート4は基礎梁接合用のダイアフラムを兼用しており接合加工工数が削減でき、また基礎梁3部分の高さが低くなることにより掘削土量を低減できる。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pile head joint structure that is inexpensive, can easily absorb construction errors, and can reduce a pile head bending moment.
SOLUTION: It is a joint structure of a pile 1 and a column 2 in which a steel foundation beam 3 is joined to a column base, and a central part of a concrete section constituting a pile head of the pile 1 and a column base of the column 2 In the concrete 7 which comprises a part, the rod-shaped metal object 6 extended in the axial direction of the pile 1 and the pillar 2 is arrange | positioned. When a bending moment exceeding a predetermined level is applied, the pile head joint becomes semi-fixed by pulling out the rod-shaped hardware 6, reducing the bending moment of the pile head, and making the pile head joint an inexpensive and simple structure. Can do. Further, it is possible to install the bar-shaped hardware 6 in the pillar 2 even for a certain degree of construction error of the pile 1, and it is easy to absorb the construction error in the horizontal direction. The base plate 4 at the lower end of the column 2 also serves as a diaphragm for foundation beam joining, so that the number of joining processes can be reduced, and the amount of excavated soil can be reduced by reducing the height of the foundation beam 3 portion.
[Selection] Figure 1
Description
本願発明は、杭と鋼製基礎梁が接合された柱とをつなぐ杭頭接合部の構造に関するものである。 The present invention relates to a structure of a pile head joint that connects a pile and a column to which a steel foundation beam is joined.
杭頭接合部については、従来、RC基礎梁を用い、基礎梁と杭頭を剛接合するのが主流である。 Conventionally, for pile head joints, it has been the mainstream to rigidly join the foundation beam and the pile head using RC foundation beams.
例えば、鋼管杭とフーチングの接合部は杭本体の曲げ耐力以上に接合するため、杭外周に鉄筋を溶接し基礎梁に定着している。また、場所打ち杭の場合も同様に杭本体の鉄筋を延長し、基礎梁に定着させている。 For example, in order to join the steel pipe pile and footing joint more than the bending strength of the pile body, reinforcing bars are welded to the outer periphery of the pile and fixed to the foundation beam. Similarly, in the case of cast-in-place piles, the reinforcing bars of the pile body are extended and fixed to the foundation beam.
しかし、従来の剛接合では、杭頭部鉄筋の過密配置、基礎梁の大断面化等を招き、コストアップの要因となっている。 However, the conventional rigid joint causes over-pile arrangement of pile head reinforcing bars, large cross-section of the foundation beam, and the like, leading to an increase in cost.
これに対して、近年、杭頭応力を低減し、上記問題を解決すべく、杭頭部をピン接合あるいは半剛接合させる技術が広がりつつある。 On the other hand, in recent years, techniques for pin-joining or semi-rigidly joining pile heads are spreading to reduce pile head stress and solve the above problems.
例えば、特許文献1には杭頭部を球面状とすることで杭頭モーメントを低減する杭頭構造が記載されている。
For example,
特許文献2には、ずれ止め鉄筋を有し杭頭部よりも断面積を小さくした柱部を介して杭頭部と基礎コンクリートスラブとを連結することにより、杭頭部の曲げ剛性と曲げ耐力を杭体よりも小さくしたものが記載されている。
In
鋼製の基礎梁を用いた場合として、例えば、特許文献3に鉄筋コンクリート柱あるいは充填鋼管コンクリート柱の内部に杭頭部を挿入し、鋼製基礎梁と柱はダイアフラムを介して基礎梁と溶接接合されているものが記載されている。
特許文献1記載の発明の場合、杭頭部を凹凸面としたことでモーメントの低減には効果があるが、支承部分の加工工数が多く、コストアップの要因となる。
In the case of the invention described in
特許文献2記載の発明は、上部構造として、打設に伴う杭の水平方向の施工誤差に影響されにくい基礎コンクリートスラブを対象とする発明であり、杭の上部に閉鎖形断面の柱を設ける場合には、杭の水平方向の施工誤差によって柱の内部にずれ止め鉄筋を配置できない場合がある。
The invention described in
特許文献3記載の発明は、充填鋼管コンクリート柱の内部に杭頭部を挿入するものであり、柱とその内側の杭との隙間が小さいため、打設に伴う杭の水位へ方向の誤差吸収が困難であり、また杭頭接合部の簡略化という面でも不利である。
The invention described in
本願発明は、上述のような従来技術における課題の解決を図ったものであり、安価で、施工誤差吸収が容易で、かつ杭頭曲げモーメントを低減可能な杭頭接合構造を提供することを目的としたものである。 The present invention has been made to solve the problems in the prior art as described above, and aims to provide a pile head joint structure that is inexpensive, can easily absorb construction errors, and can reduce the pile head bending moment. It is what.
本願の請求項1に係る杭頭接合構造は、杭と柱の接合部において、前記柱の柱脚部に鋼製基礎梁が接合されており、前記杭の杭頭部を構成するコンクリート断面の中央部と、前記柱の柱脚部を構成するコンクリート内に、該杭および柱の軸方向に延びる棒状金物が配されており、前記柱の下端に設けられているベースプレートが前記鋼製基礎梁を接合するためのダイアフラムを兼ねていることを特徴とするものである。
In the pile head joint structure according to
所定以上の曲げモーメントが作用した場合、杭頭部および柱脚部に跨がって配された棒状金物の抜け出しによって杭頭接合部が半固定の状態となり、杭頭部の曲げモーメントを低減し、杭頭接合部を安価な簡単な構造とすることができる。 When a bending moment exceeding a specified level is applied, the pile head joint becomes semi-fixed due to the removal of the rod-shaped hardware placed over the pile head and column base, reducing the bending moment of the pile head. The pile head joint can be made an inexpensive and simple structure.
鋼製の基礎梁を使用しているため、RC基礎梁の場合に比べ、杭頭部の曲げモーメントを低減でき、さらに効果が向上する。 Since the steel foundation beam is used, the bending moment of the pile head can be reduced and the effect is further improved as compared with the case of the RC foundation beam.
また、杭の断面中央部に棒状金物を配置した構造であるため、杭のある程度の施工誤差に対しても柱内への棒状金物の設置が可能であり、水平方向の施工誤差吸収が容易である。 In addition, since it has a structure in which a rod-shaped hardware is arranged in the center of the cross section of the pile, it is possible to install the rod-shaped hardware in the column even for a certain amount of construction error of the pile, and it is easy to absorb the construction error in the horizontal direction. is there.
なお、杭頭部を剛接合と考え、杭頭接合部の変形を設計で考慮しない従来と比較して、接合部変形を積極的に設計に反映する本願発明の構造は半剛接合構造と言える。 In addition, the structure of the present invention that reflects the joint deformation positively in the design can be said to be a semi-rigid joint structure compared to the conventional case where the pile head is considered as a rigid joint and the deformation of the pile head joint is not considered in the design. .
棒状金物としては、鋼棒、異形棒鋼等の丸棒の他、角棒、長手方向と直角な断面が多角形の多角形棒、円形鋼管、角鋼管、極太鉄筋、十字形断面材、クロスH形断面材等、接合部におけるせん断力を負担するのに十分な断面、剛性を有するものであれば特に限定されない。また、棒状金物は1本のものに限らず、鉄筋籠、または棒材などを複数本束ねたものなどでもよい。 In addition to round bars such as steel bars and deformed bars, rods, square bars, polygonal bars with a cross section perpendicular to the longitudinal direction, round steel pipes, square steel pipes, very thick reinforcing bars, cross-shaped cross sections, cross H There is no particular limitation as long as it has a cross section and rigidity sufficient to bear the shearing force at the joint, such as a cross-sectional material. Further, the bar-shaped hardware is not limited to one, but may be a rebar rod or a bundle of a plurality of bars.
棒状金物は、杭の施工誤差を考慮しても柱内に設置できるようなサイズとする。複数の棒状金物を設置する場合には、それら全体としての径と、柱の内径と、杭の施工誤差とを考慮して、棒状金物を束ねる本数や、鉄筋籠等の仕様を決定すればよい。 The bar-shaped hardware is sized so that it can be installed in the pillar even if the construction error of the pile is taken into account. When installing a plurality of bar-shaped hardware, considering the overall diameter, the inner diameter of the pillar, and the construction error of the pile, the number of bar-shaped hardware to be bundled and the specifications such as the reinforcing bar can be determined. .
また、本願発明では、柱と杭間での軸力の伝達を分散させてスムーズに行う目的で柱の下端に鋼板等からなるベースプレートが設けられているが、このベースプレートに鋼製基礎梁接合用のダイアフラムを兼用させていることで、接合加工工数が削減でき、また基礎梁部分の高さが低くなることにより、掘削土量の低減の効果が得られる。 Further, in the present invention, a base plate made of a steel plate or the like is provided at the lower end of the column for the purpose of smoothly distributing and transmitting axial force between the column and the pile. By combining this diaphragm, the man-hours for joining can be reduced, and the height of the foundation beam portion can be reduced, so that the amount of excavated soil can be reduced.
請求項2は、請求項1に係る杭頭接合構造において、前記棒状金物に、前記コンクリートに対する定着力またはコンクリートとの付着力を高めるための手段が設けられていることを特徴とするものである。
The pile head joint structure according to
棒状金物には引張力が生じるが、コンクリートに対する定着力またはコンクリートとの付着力を高める手段が設けられていることによって、棒状金物の抜け出しを効果的に防止することができる。 Tensile force is generated in the rod-shaped hardware, but by providing means for increasing the fixing force to the concrete or the adhesion force with the concrete, it is possible to effectively prevent the rod-shaped hardware from coming out.
コンクリートに対する定着力を高めるための手段としては、例えば棒状金物の両端あるいは中間部に取り付けた定着板などコンクリートに対し大きな支圧力が得られるものが挙げられ、コンクリートとの付着力を高めるための手段としては、例えば棒状金物の軸部外周に設けられるスタッド、節(異形棒鋼の節などを含む)、突起、孔などが挙げられるが、定着力と付着力の両機能について必ずしも明確に区別する必要はない。 As a means for increasing the fixing power to concrete, for example, a fixing plate attached to both ends or an intermediate portion of a rod-shaped hardware, which can obtain a large supporting pressure to concrete, means for increasing the adhesion to concrete Examples include studs, joints (including deformed steel bar joints), protrusions, holes, etc. provided on the outer periphery of the shaft part of a rod-shaped hardware, but it is necessary to clearly distinguish both functions of fixing force and adhesion force. There is no.
請求項3は、請求項1または2に係る杭頭接合構造において、前記杭は、少なくとも杭頭部が鋼殻内にコンクリートが充填された構造となっていることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the pile head joint structure according to the first or second aspect, the pile has a structure in which at least the pile head has a steel shell filled with concrete.
本願発明の適用対象としての杭は、現場打ちのRC杭の他、鋼管杭その他各種既成杭があるが、棒状金物がコンクリート中に埋め込まれなければならないため、例えば鋼管杭の場合には少なくとも杭頭部にコンクリートを充填し、例えば棒状金物の下部の約半分の長さの部分が杭頭部のコンクリート中に埋設されるようにする。 The piles to which the present invention is applied include on-site RC piles, steel pipe piles, and various other prefabricated piles, but since rod-shaped hardware must be embedded in concrete, for example, at least piles in the case of steel pipe piles The head is filled with concrete so that, for example, the lower half of the rod-shaped hardware is embedded in the concrete of the pile head.
なお、この場合、鋼殻としての鋼管杭あるいはSC杭の鋼管、あるいは現場打ちRC杭、既成杭としてのRC杭、PC杭などの杭頭部のみに設けた鋼管がその内側のコンクリートを拘束することによる棒状金物の定着力または付着力の増加も期待できる。 In this case, steel pipe piles as steel shells or steel pipes of SC piles, or steel pipes provided only on pile heads such as RC piles, RC piles as existing piles, PC piles, etc., restrain the concrete inside. Therefore, an increase in the fixing force or adhesion force of the rod-shaped hardware can be expected.
請求項4は、請求項1、2または3に係る杭頭接合構造において、前記柱は、少なくとも柱脚部が鋼殻内にコンクリートが充填された構造となっていることを特徴とするものである。 A fourth aspect of the present invention is the pile head joint structure according to the first, second, or third aspect, wherein the column has a structure in which at least a column base is filled with concrete in a steel shell. is there.
柱についても、本願発明の適用対象としての柱は、現場打ちのRC構造、SRC構造の柱の他、鋼管柱、コンクリート充填鋼管柱など、種々の構造形式の柱が考えられるが、杭側と同様、棒状金物がコンクリート中に埋め込まれなければならないため、例えば鋼管柱の場合には少なくとも柱脚部にコンクリートを充填し、例えば棒状金物の上部の約半分の長さの部分が柱脚部のコンクリート中に埋設されるようにする。 As for the pillars, the pillars to which the present invention is applied can be various types of pillars such as steel pipe pillars, concrete-filled steel pipe pillars, as well as on-site RC structures and SRC pillars. Similarly, since the rod-shaped hardware must be embedded in the concrete, for example, in the case of a steel pipe column, at least the column base is filled with concrete, and for example, the upper half of the rod-shaped hardware is approximately half the length of the column base. Be buried in concrete.
また、RC構造、SRC構造の柱の柱脚部の外周に鋼殻を設けてもよく、その場合、杭側と同様、鋼殻部分が内側のコンクリートを拘束することによる棒状金物の定着力または付着力の増加が期待できる。 Further, a steel shell may be provided on the outer periphery of the column base portion of the RC structure or SRC structure. In that case, as in the pile side, the fixing force of the rod-shaped hardware by the steel shell portion restraining the inner concrete or An increase in adhesion can be expected.
本願発明では杭中央部および柱脚部内のコンクリート中に配された棒状金物がせん断力を負担するとともに、所定以上の曲げモーメントが作用した場合に、棒状金物の軸方向のひずみにより半剛接合の形で杭頭接合部の曲げモーメントを低減できるため、杭頭接合部を安価な簡単な構造とすることができる。 In the present invention, the rod-shaped hardware placed in the concrete in the center of the pile and the column base bears a shearing force, and when a bending moment exceeding a predetermined level is applied, the semi-rigid connection is caused by the axial strain of the rod-shaped hardware. Since the bending moment of the pile head joint can be reduced by the shape, the pile head joint can be made an inexpensive and simple structure.
また、杭の断面中央部に棒状金物を配置した構造であるため、ある程度の施工誤差に対しても柱の設置が可能であり、水平方向の施工誤差吸収が容易であり、杭頭接合部の機能についても施工誤差による影響が少ない。 In addition, because it has a structure in which a rod-shaped hardware is placed in the center of the cross section of the pile, it is possible to install a column even for a certain degree of construction error, it is easy to absorb horizontal construction error, and the pile head joint There is little influence on the function due to construction errors.
さらに、柱下端のベースプレートが鋼製基礎梁接合用のダイアフラムを兼用しているため接合加工工数が削減でき、また基礎梁部分の高さが低くなることにより掘削土量を低減できる。 Furthermore, since the base plate at the bottom of the column also serves as a diaphragm for joining steel foundation beams, the number of man-hours for joining can be reduced, and the amount of excavated soil can be reduced by reducing the height of the foundation beam portion.
図1は本願発明の杭頭接合構造の一実施形態を示したものである。 FIG. 1 shows an embodiment of a pile head joint structure of the present invention.
本実施形態において、上部構造は鉄骨造であり、柱2は角形鋼管柱、基礎梁3はH形鋼梁、杭1は場所打ちRC杭である。
In this embodiment, the superstructure is a steel structure, the
鋼製基礎梁3と柱2はダイアフラムを兼ねたベースプレート4とその上方のダイアフラム22を介して溶接接合されている。ベースプレート4には、孔部4aが設けられ、孔部4aを棒状金物5としての金属製の丸棒が杭1から柱2内部まで貫通している。
The
棒状金物5はその下部が杭1のコンクリート内に埋設され、また柱2の基礎梁3との接合部近傍の内部にはコンクリート7が打設され、このコンクリート7内に棒状金物5の上部が埋設されている。この棒状金物5には、杭1と柱2の接合面に位置するほぼ全長に多数のスタッド6が溶接されている。
The lower part of the bar-
なお、本願発明において、柱2の断面は、円形、角形、多角形などでもよく、図1に示したものに限定されない。また、基礎梁3の断面についても、図1のH形の他、角形、円形、ダブルウェブH形などでもよく、特に限定されない。
In the present invention, the cross section of the
図2(a) 〜(h) は、棒状金物の変形例を示したもので、図2(a) は丸棒5a(丸鋼)の場合、図2(b) は多角形棒5b(角鋼)の場合、図2(c) は小径の鋼管5cの場合、図2(d) は小径の角形鋼管5dの場合、図2(e) は十字形断面材5eの場合、図2(f) はクロスH形断面材5fの場合である。その他、図2(g) のように複数の鉄筋5g、あるいは丸棒、多角形棒等を密にまたは若干隙間を空けて複数本束ねたものや、図2(h) のように鉄筋籠5hを用いてもよい。
2 (a) to 2 (h) show modified examples of the rod-shaped hardware. FIG. 2 (a) shows a
金属製の棒状部材5とコンクリート7の付着・定着は、スタッド、節、定着板、突起付き鋼板、孔の何れを用いてもよい。柱2とコンクリート7の付着・定着は、図3に示すように、柱2内部に複数の突起8を設けてもよい。
Any of studs, nodes, fixing plates, steel plates with protrusions, and holes may be used to attach and fix the metal rod-
また、鋼製基礎梁3と柱との接合は、外ダイアフラム形式、内ダイアフラム形式、通しダイアフラム形式の何れでもよい。柱の構造形式としては、コンクリート充填鋼管構造、鉄骨構造に適用できる。杭1としては、鋼管巻き補強の耐震場所打ち杭や鋼管杭にも適用可能である。
Further, the joining of the
図4は、図1の実施形態の変形例として、杭1の頭部にテーパ1aを設けた場合である。鋼製基礎梁3と杭1との隙間が小さく、地震時に鋼製基礎梁3と杭1とが接触する恐れがある場合にはこのようにして対応することができる。
FIG. 4 shows a case where a taper 1a is provided on the head of the
なお、背景技術の項に挙げた特許文献4記載の発明は直接基礎を想定しており、本願発明のように杭基礎を想定したものではなく、金属製棒状部材5の抜け出し等により回転剛性が低下する効果としての杭頭曲げモーメントの低減は考慮されていない。
The invention described in
また、特許文献4記載の発明の構造では、せん断力に対しては実質的にコンクリート部のせん断抵抗しか期待できないため、杭頭接合部で問題となるせん断力が大きな場合には対応できない。
Moreover, in the structure of invention of
以下に、10階建ての鉄骨造建物の杭頭部について、本願発明による杭頭接合部の寸法形状を検討した場合の接合部寸法例を説明する。 Below, the dimension example of a junction part at the time of examining the dimension shape of the pile head junction part by this invention is demonstrated about the pile head of a 10-story steel-frame building.
杭頭接合部は、図5の寸法形状を想定する。鋼製基礎梁はH形鋼であり、基礎梁と柱は十分な補剛がなされているものとする。 The pile head joint is assumed to have the dimensions shown in FIG. The steel foundation beams are H-shaped steel, and the foundation beams and columns are sufficiently stiffened.
杭頭部のモーメント・回転角関係は、図6のように最外縁コンクリート部の圧縮応力が0の時点の耐力Mcrまでは剛性が無限大、それ以降は中央部の金属製の丸棒の抜け出しにより回転が生じるものとする。 As shown in Fig. 6, the pile head moment / rotation angle is infinitely rigid up to the proof stress M cr when the compressive stress of the outermost edge concrete part is 0, and after that, the metal round bar in the center is It is assumed that rotation is caused by pulling out.
Mcr以降の回転剛性は、中央部の丸棒の引張降伏時耐力My と回転角θy より求める。My はベースプレート部をRC断面として算定する。θy は図7に示した丸棒降伏時の丸棒の材軸方向軸ひずみ分布を積分し、抜け出し部の変形を断面中立軸までの距離xn で除した値とする。 Rotational stiffness after the M cr is determined and the tensile at yield strength M y of round bar of the central portion than the rotation angle θ y. M y is calculated base plate as an RC section. θ y is a value obtained by integrating the axial strain distribution in the axial direction of the round bar at the yield of the round bar shown in FIG. 7 and dividing the deformation of the protruding portion by the distance x n to the neutral axis of the cross section.
図8は、このように算定した杭頭部のモーメントMと回転角の関係を示したものである。図中には、水平方向の施工誤差eを100mmとした場合についても示している。 FIG. 8 shows the relationship between the pile head moment M calculated in this way and the rotation angle. In the figure, the case where the horizontal construction error e is 100 mm is also shown.
解析モデルは、図9に示すように、無限均等ラーメン骨組を想定し、上下部一体で計算する。杭頭部の回転変形は杭頭部に回転バネを設けることで評価する。 As shown in FIG. 9, the analysis model is assumed to be an infinite uniform frame, and is calculated for the upper and lower parts integrally. The rotation deformation of the pile head is evaluated by providing a rotation spring on the pile head.
地盤条件は、GLから−12mまではN値=5の粘土層、−12mから−16mまでは、N値=20の細砂層、以深はN値=50の砂礫層とする。 The ground conditions are a clay layer with N value = 5 from GL to −12 m, a fine sand layer with N value = 20 from −12 m to −16 m, and a gravel layer with N value = 50 from the depth.
このようなモデルに地震時(短期)の水平力を加える。この場合、杭頭部に加わるせん断力は7.03×105 Nである。 Apply horizontal force during an earthquake (short term) to such a model. In this case, the shear force applied to the pile head is 7.03 × 10 5 N.
図10は、解析モデルを用いた結果の、地震時(短期)の杭モーメント分布である。杭頭部を剛接合とした場合に比べ、杭頭部を半固定とした場合の杭頭モーメントは6割程度に低減している。 FIG. 10 shows the pile moment distribution during the earthquake (short term) as a result of using the analysis model. Compared with the case where the pile head is rigidly connected, the pile head moment when the pile head is semi-fixed is reduced to about 60%.
図11は、杭頭部の短期許容軸力Nと曲げモーメントMの関係で、発生したモーメントは短期許容内に収まっており、構造的に問題のないことが分かる。 FIG. 11 shows the relationship between the short-term allowable axial force N of the pile head and the bending moment M, and the generated moment is within the short-term tolerance, and it can be seen that there is no structural problem.
この時、丸棒に生じる軸応力は7.64×103 N/cm2 である。丸棒が杭頭のせん断力を全て負担すると仮定すると、丸棒に生じるせん断応力は、杭頭せん断力/丸棒断面積=(7.03×105 N)/(78.5cm2 )=8.92×103 N/cm2 となる。 At this time, the axial stress generated in the round bar is 7.64 × 10 3 N / cm 2 . Assuming that the round bar bears all the pile head shear force, the shear stress generated in the round bar is: pile head shear force / round bar cross-sectional area = (7.03 × 10 5 N) / (78.5 cm 2 ) = It becomes 8.92 × 10 3 N / cm 2 .
丸棒の降伏条件として、下記のものを考える。 Consider the following as yield conditions for round bars.
(κ・τmean/τy )2 +(σ/σy )2
ここで、
κ:形状係数(円形なので、1.3)
τmean:平均せん断応力
τy :降伏せん断応力(=σy /√3)
σ:軸応力
σy :降伏応力(2.35×104 N/cm2 )
上式に諸元を代入すると下記のようになり、丸棒は軸力とせん断力を負担しても降伏しない。
(Κ · τ mean / τ y ) 2 + (σ / σ y ) 2
here,
κ: Shape factor (since it is circular, 1.3)
τ mean : Average shear stress τ y : Yield shear stress (= σ y / √3)
σ: axial stress σ y : yield stress (2.35 × 10 4 N / cm 2 )
Substituting the specifications into the above equation gives the following, and the round bar does not yield even if it bears axial and shear forces.
(κ・τmean/τy )2 +(σ/σy )2 =0.83<1.0
仮に丸棒がなく、柱内部のコンクリート部だけでせん断力を負担することを考えると、コンクリートFc =2.35×103 N/cm2 として、短期許容せん断力は2.94×105 程度で、必要値7.03×103 N/cm2 の半分程度しかなく、コンクリート部のせん断抵抗だけでは負担することが困難なことは明らかである。
(Κ · τ mean / τ y ) 2 + (σ / σ y ) 2 = 0.83 <1.0
Considering that there is no round bar and that the shear force is borne only by the concrete part inside the column, it is assumed that concrete F c = 2.35 × 10 3 N / cm 2 and the short-term allowable shear force is 2.94 × 10 5. It is clear that there is only about half of the required value 7.03 × 10 3 N / cm 2 , and it is obvious that it is difficult to bear with only the shear resistance of the concrete part.
このように、本願発明では杭頭部モーメントの低減が可能で、モーメントおよびせん断力に対して十分な抵抗力がある。 Thus, in the present invention, the pile head moment can be reduced, and there is sufficient resistance against the moment and the shearing force.
次に、水平方向の施工誤差が生じた場合について検討する。 Next, consider the case where horizontal construction errors occur.
図12は、図8のe=100mmとした杭頭部のモーメントMと回転角の関係を用いた場合の地震時(短期)の杭モーメント分布である。図に示すように、杭頭モーメントは、e=0mmとe=100mmの場合でほとんど変化しない。 FIG. 12 is a pile moment distribution at the time of earthquake (short term) when the relationship between the moment M of the pile head and the rotation angle with e = 100 mm in FIG. 8 is used. As shown in the figure, the pile head moment hardly changes between e = 0 mm and e = 100 mm.
図13は施工誤差を考慮した杭頭部の短期許容軸力Nと曲げモーメントMの関係を示したもので、100mmの施工誤差の場合でも、短期許容内に収まっており、水平方向の誤差が生じた場合でも構造的に問題のないことが分かる。 FIG. 13 shows the relationship between the short-term allowable axial force N and bending moment M of the pile head in consideration of the construction error. Even in the case of a construction error of 100 mm, it is within the short-term tolerance, and the horizontal error is It can be seen that there is no structural problem even if it occurs.
図14は、本願発明の杭頭接合構造の他の実施形態として、柱がH形鋼柱の場合の一実施形態を示したものである。上部構造は鉄骨造で柱12はH形鋼柱で、基礎梁3はH形鋼である。杭1は場所打ち杭である。
FIG. 14 shows an embodiment in which the column is an H-shaped steel column as another embodiment of the pile head joint structure of the present invention. The superstructure is steel, the
鋼製基礎梁3の断面形状はH形鋼のほか、角形鋼管、あるいはダブルウェブHのいずれでも良い。杭1は場所打ち杭の他、鋼管巻き補強の耐震場所打ち杭や鋼管杭にも適用可能である。
The cross-sectional shape of the
H形鋼柱12の柱脚部には、フランジ12b先端部にふさぎ板14が溶接接合されている。このふさぎ板14は基礎梁3とH形鋼柱12の柱脚部の接合部全体にわたり設置され、H形鋼柱12の弱軸方向に取り付く基礎梁3の上フランジは、ふさぎ板14に直接溶接接合されている。
A
H形鋼柱12の柱脚部のウェブ12aは、棒状金物5を通すための開口部13を有している。H形鋼柱12の下部には孔あきのベースプレート4が溶接接合され、この孔部4aの中心部を棒状金物5としての金属性の丸棒が杭1から柱脚部の内部まで貫通している。
The
柱脚部のふさぎ板14とH形鋼柱12で囲まれた部分にはコンクリート7が打設され、コンクリート7と棒状金棒5を一体化させている。H形鋼柱12の柱脚部と充填コンクリート7との付着・定着を向上させるために、H形鋼のフランジ12b内面またはウェブ12a、あるいはふさぎ板14の内面に複数の突起を設けても良い。
鋼製基礎梁3の下側フランジと柱脚部とは、ダイアフラムを兼用するベースプレート4を介して溶接接合されている。一方、鋼製基礎梁3の上側フランジは、この図では、ノンダイヤフラム形式で直接柱脚部に溶接されている。
The lower flange of the
ベースプレート4を下側梁フランジ用のダイアフラムと兼用することで、接合加工工数の削減が可能となる。同時に、柱脚部の最も低い位置に基礎梁3を設置することで、杭端上面から基礎梁3の上側フランジまでの高さを小さく抑えることが可能となるため、掘削土量の低減の効果が期待できる。
By using the
図15は、柱がH形鋼柱の場合の他の実施形態における水平断面図である。図14の例と異なり、この場合にはH形鋼柱12の柱脚部のウェブ12aに開口部は設けられない。従って、棒状金物5は、ふさぎ板14、フランジ12bおよびウェブ12aで囲まれ、ウェブ12aを挟んで形成された2つの空間のそれぞれに、少なくとも1個づつ設置する必要がある。
FIG. 15 is a horizontal cross-sectional view of another embodiment when the column is an H-shaped steel column. Unlike the example of FIG. 14, in this case, an opening is not provided in the
図16は、図14の実施形態に対するふさぎ板の他の形態例を示す鉛直断面図である。図14の例では、ふさぎ板14は基礎梁3が取り付く接合部全体にわたり、柱脚部の1面あたり1枚の板で構成されていたが、この例のように、ふさぎ板15a,15bを複数枚設置してもよい。
FIG. 16 is a vertical cross-sectional view showing another example of the cover plate for the embodiment of FIG. In the example of FIG. 14, the
ただし、図16のように弱軸方向に鋼製基礎梁3が取り付く場合には、基礎梁3の上側フランジが取り付く位置には、必ずふさぎ板15aを設置する。
However, when the
また、図16の実施形態の場合、コンクリート7を柱脚部に充填する際には、ふさぎ板が欠落している部分には型枠を設置して、コンクリート7が流出しないような工夫が必要となる。
In the case of the embodiment of FIG. 16, when filling the column base with the
図17は、図14の実施形態に対し、鋼製基礎梁の上側フランジがダイアフラムに取り付く場合のバリエーションを示したものである。 FIG. 17 shows a variation when the upper flange of the steel foundation beam is attached to the diaphragm with respect to the embodiment of FIG.
図14のようにノンダイアフラムとする他に、鋼製基礎梁3の上側フランジの局部変形に対する剛性を向上させる目的で、図14(a) の外ダイアフラム形式、図14(b) の通しダイアフラム形式、図14(c) の内ダイアフラム形式の何れを用いてもよい。
Besides the non-diaphragm as shown in FIG. 14, the outer diaphragm type shown in FIG. 14 (a) and the through-diaphragm type shown in FIG. 14 (b) are used for the purpose of improving the rigidity against local deformation of the upper flange of the
ダイアフラムの溶接施工の手順は、例えば、以下のようである。
(1) 外ダイアフラム形式はふさぎ板を予めH形鋼柱12に取り付けた後、ボックス断面となった柱脚部に当該ダイアフラム21を設置し、H形鋼柱12およびふさぎ板と当該ダイアフラム21とを溶接接合する。
(2) 通しダイアフラム形式では、当該ダイアフラム22の位置でH形鋼柱12を一旦切断し、柱脚部分のH形鋼柱とそれより上側のH形鋼柱とを当該ダイアフラム22を挟むように溶接接合した後に、ふさぎ板をH形鋼柱12およびダイアフラム22に溶接接合する。
(3) 内ダイアフラム形式は、当該ダイアフラム23をH形鋼柱12の内壁に溶接接合して固着した後に、ふさぎ板をH形鋼柱12およびダイアフラム23に溶接接合する。
The procedure for diaphragm welding is, for example, as follows.
(1) In the outer diaphragm type, after attaching the cover plate to the H-shaped
(2) In the through-diaphragm type, the H-shaped
(3) In the inner diaphragm type, after the
1…杭、1a…テーパ、2…柱、3…基礎梁、4…ベースプレート、4a…孔部、5…棒状金物、6…スタッド、7…コンクリート、8…突起、
12…H形鋼柱、12a…ウェブ、12b…フランジ、13…ウェブ開口部、14…ふさぎ板、15a,15b…ふさぎ板、
21…外ダイアフラム、22…通しダイアフラム、23…内ダイアフラム、
w…溶接箇所
DESCRIPTION OF
12 ... H-shaped steel column, 12a ... Web, 12b ... Flange, 13 ... Web opening, 14 ... Fuzzer plate, 15a, 15b ... Fuzzer plate,
21 ... Outer diaphragm, 22 ... Through diaphragm, 23 ... Inner diaphragm,
w ... Welding point
Claims (4)
The pile head joint structure according to claim 1, 2 or 3, wherein the column has a structure in which at least a column base is filled with concrete in a steel shell.
Priority Applications (1)
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JP2004068215A JP2005256368A (en) | 2004-03-10 | 2004-03-10 | Pile head joint structure |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101827846B1 (en) | 2012-02-23 | 2018-02-09 | 히다치 조센 가부시키가이샤 | Joint structure for steel bridge pier and concrete pile foundation |
JP2021080800A (en) * | 2019-11-22 | 2021-05-27 | 清水建設株式会社 | Pile head joint structure and pile head joint method |
-
2004
- 2004-03-10 JP JP2004068215A patent/JP2005256368A/en active Pending
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JP7409834B2 (en) | 2019-11-22 | 2024-01-09 | 清水建設株式会社 | Pile cap joint structure and pile cap joint method |
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