特許 6585146 杭頭接合部の設計方法、及び、施工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6585146

(24)【登録日】2019年9月13日

(45)【発行日】2019年10月2日

(54)【発明の名称】杭頭接合部の設計方法、及び、施工方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/12 20060101AFI20190919BHJP

【ＦＩ】

   E02D27/12 Z

【請求項の数】11

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2017-225210(P2017-225210)

(22)【出願日】2017年11月22日

(65)【公開番号】特開2018-162653(P2018-162653A)

(43)【公開日】2018年10月18日

【審査請求日】2018年8月3日

(31)【優先権主張番号】特願2017-59430(P2017-59430)

(32)【優先日】2017年3月24日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】515277300

【氏名又は名称】ジャパンパイル株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】316001674

【氏名又は名称】センクシア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100193286

【弁理士】

【氏名又は名称】圷 正夫

(72)【発明者】

【氏名】本間 裕介

(72)【発明者】

【氏名】石川 一真

(72)【発明者】

【氏名】田中 佑二郎

(72)【発明者】

【氏名】板東 真平

(72)【発明者】

【氏名】大庭 秀治

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 倫夫

(72)【発明者】

【氏名】藤田 知子

【審査官】 中村 圭伸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２０８５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２２０１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２０３２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０３４４５８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ２７／０１−２７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

杭頭部と、前記杭頭部の周りに等間隔で配置されるべき複数の定着筋と、前記杭頭部及び前記複数の定着筋を囲むコンクリートによって構成された基礎コンクリート部とを備える杭頭接合部の設計方法において、
前記杭頭接合部の許容曲げモーメントに対応する許容曲げモーメントデータを用意する許容曲げモーメントデータ用意工程と、
前記杭頭部に発生する発生曲げモーメントを算定する発生曲げモーメント算定工程と、
前記発生曲げモーメントが前記許容曲げモーメントデータ以下になるように、前記杭頭接合部の仕様を決定する仕様決定工程と、
を備え、
前記許容曲げモーメントデータ用意工程において、前記複数の定着筋以外の他の配筋を回避するために前記杭頭部の周方向での前記複数の定着筋の取付間隔が施工現場で不均一になる場合を考慮した許容曲げモーメントデータを用意し、
前記仕様決定工程において、前記複数の定着筋以外の他の配筋を回避するために許容される前記複数の定着筋の取付条件として、
前記杭頭部の軸線を中心として、前記杭頭部の軸線の周りの領域を中心角が９０度の４つの領域に区画したときに、前記４つの領域の各々に配置される前記定着筋の数を、前記複数の定着筋の総数を前記領域の区画数で割り算したときの商以上とすることを決定するとともに、前記杭頭部の周方向にて隣り合う前記定着筋の前記杭頭部に対する取付位置を直線で結んだ距離のうち最も長い距離である最大取付間隔を決定する
ことを特徴とする杭頭接合部の設計方法。

【請求項2】

前記仕様決定工程において、前記複数の定着筋の総数及び前記杭頭部の周方向にて隣り合う前記定着筋の前記杭頭部に対する取付位置を直線で結んだ距離のうち最も短い距離である最小取付間隔を決定するとともに、前記複数の定着筋のうち可及的に多くの定着筋の間隔が前記最小取付間隔となるように前記許容される複数の定着筋の取付条件を決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の杭頭接合部の設計方法。

【請求項3】

前記仕様決定工程において、前記４つの領域は、前記４つの領域の境界が前記杭頭接合部に接続される梁の延在方向に沿うように区画されることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭頭接合部の設計方法。

【請求項4】

前記仕様決定工程において、前記複数の定着筋の取付間隔が施工現場にて不均一になる場合を考慮した許容曲げモーメントデータが、前記複数の定着筋の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントに比べ所定の比率以上になるように、前記杭頭接合部の仕様を決定する
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の杭頭接合部の設計方法。

【請求項5】

前記許容曲げモーメントデータ用意工程は、前記複数の定着筋の取付間隔と前記杭頭接合部の許容曲げモーメントとを対応付けて格納したデータベースにアクセスするデータベースアクセス工程を含み、
前記許容曲げモーメントデータ用意工程において、前記データベースの中から前記許容曲げモーメントデータを選択する
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の杭頭接合部の設計方法。

【請求項6】

所定の軸力下における、前記複数の定着筋の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントに対する前記複数の定着筋の取付間隔が施工現場で不均一になる場合を考慮した許容曲げモーメントの比率を用意する比率用意工程を更に備え、
前記許容曲げモーメントデータ用意工程において、前記複数の定着筋の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントに前記比率を乗じることにより前記許容曲げモーメントデータを用意する
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の杭頭接合部の設計方法。

【請求項7】

前記許容曲げモーメントデータ用意工程において、前記許容曲げモーメントデータとして、前記杭頭部の側面抵抗を考慮した許容曲げモーメントデータを用意する
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の杭頭接合部の設計方法。

【請求項8】

前記仕様決定工程において、前記許容曲げモーメントデータが、前記複数の定着筋の取付間隔が等間隔であって前記杭頭部の側面抵抗を考慮しない場合の許容曲げモーメント以上になるように、前記杭頭接合部の仕様を決定する
ことを特徴とする請求項７に記載の杭頭接合部の設計方法。

【請求項9】

杭頭部と、前記杭頭部の周りに等間隔で配置されるべき複数の定着筋と、前記杭頭部及び前記複数の定着筋を囲むコンクリートによって構成された基礎コンクリート部とを備える杭頭接合部の施工方法において、
前記杭頭部に対し前記複数の定着筋以外の他の配筋を回避するために前記複数の定着筋を前記杭頭部の周方向にて不均一な間隔で取り付ける定着筋取付工程を備え、
前記定着筋取付工程において、
前記杭頭部の軸線を中心として、前記杭頭部の軸線の周りの領域を中心角が９０度の４つの領域に区画したときに、前記４つの領域の各々に配置される前記定着筋の数が、前記複数の定着筋の総数を前記領域の区画数で割り算したときの商以上になり、且つ、前記杭頭部の周方向での前記複数の定着筋の取付間隔が、前記複数の定着筋以外の他の配筋を回避するために許容される予め指定された最大取付間隔以下になるように前記複数の定着筋を取り付ける
ことを特徴とする杭頭接合部の施工方法。

【請求項10】

前記定着筋取付工程において、前記杭頭部の周方向での前記複数の定着筋の取付間隔が、予め指定された最小取付間隔以上になるように前記複数の定着筋を取り付ける
ことを特徴とする請求項９に記載の杭頭接合部の施工方法。

【請求項11】

前記定着筋取付工程において、前記４つの領域は、前記４つの領域の境界が前記杭頭接合部に接続される梁の延在方向に沿うように区画されることを特徴とする請求項１０に記載の杭頭接合部の施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、杭頭接合部の設計方法、製造方法、設計図及び杭頭用定着筋の仕様書に関する。

【背景技術】

【0002】

上部構造を支持する杭基礎は、一般的に、複数の杭と、杭の上端部（杭頭部）を囲むように設けられるパイルキャップやフーチングのような基礎コンクリート部とを有している。杭頭部と基礎コンクリート部との接続を強化するために、例えば、特許文献１が開示するように、接合部材及び補強筋（定着筋）が用いられる。杭頭部、接合部材、補強筋及び基礎コンクリート部は、杭頭接合部を構成する。

【0003】

より詳しくは、特許文献１が開示する杭頭接合部では、杭頭部の外周面に複数の接合部材が周方向に間隔をあけて取り付けられる。接合部材は、杭頭部の軸線方向に相互に離間した下板部及び上板部を有し、接合部材の下板部に補強筋の螺子部が結合される。補強筋の軸部は接合部材の上板部の挿通部を通過して延び、杭頭部の端面から上方に突出している。
特許文献１が開示する杭頭接合部では、基礎コンクリート部が上板部を上方へ押し上げ力にて押すことにより、補強筋に螺子部が螺子加工によって形成されていても、杭頭部と基礎コンクリート部の接合を効果的に補強することができる。

【0004】

なお、杭頭接合部の構成は、特許文献１に記載されたものに限定されることはなく、杭頭部に補強筋が直接溶接されているもの等もある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５−３４４５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来、杭頭接合部の設計及び施工は、杭頭部の周方向における複数の定着筋の取付間隔（配置間隔）が等間隔であること（施工時の誤差を除く）を前提として行われてきた。
しかしながら、杭基礎の施工現場では、杭頭接合部の上方に配置される上部構造の鉄筋や、杭頭接合部に対し水平方向に配置される基礎梁の鉄筋との兼ね合いより、杭頭接合部内において過密配筋が生じ、定着筋を等間隔で取り付けることが困難になる場合がある。また、設計段階では、等間隔で配置できた場合でも、杭施工後の杭心精度にはばらつきがあり、杭心がややずれた場合、定着筋を等間隔で配置できない場合も考えられる。

【0007】

上記したように、定着筋の取付間隔が不均一となった場合、杭頭接合部の曲げ耐力に異方性が生じ、杭頭接合部の曲げ耐力が設計値と異なってしまう。そこで、このような場合でも、杭頭接合部の設計時に、定着筋の取付間隔を等間隔に限定せずに不均一な場合も考慮して許容曲げモーメントを算定しておき、杭頭部に発生する曲げモーメントが定着筋の取付間隔を考慮した杭頭接合部の許容曲げモーメント以下になるようにすることが望ましい。

【0008】

一方、杭頭接合部の施工の際、定着筋を取り付ける作業者は、杭伏図や仕様特記書等の書類（以下、単に設計図ともいう）に基づいて作業を行うが、設計図には、定着筋の取付間隔についての記載はない。このため、作業者は、等間隔を前提に定着筋の取付作業を進める。このような状況下において、定着筋を等間隔に取り付けることが不可能である場合、作業者は現場責任者等の指示を仰がねばならず、定着筋の取付作業が煩雑になってしまう。

【0009】

また、杭頭接合部に関する技術資料として、杭径及び定着筋の数が記載された杭頭用定着筋の仕様書がパンプレットやインターネット等によって公開されているが、定着筋の最大取付間隔まで記載されているものはない。定着筋の最大取付間隔が杭頭用定着筋の仕様書に記載されていれば、杭頭接合部の設計者や施工者は、定着筋の間隔が不均一な場合についても容易に設計や施工を行うことができる。

【0010】

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、杭頭部の周方向にて定着筋の間隔が不均一であっても、杭頭部の発生曲げモーメントを定着筋の間隔を考慮に入れた杭頭接合部の許容曲げモーメント以下にすることができる杭頭接合部の設計方法を提供することにある。
また、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、杭頭部の周方向にて定着筋の間隔が不均一であっても、杭頭部の発生曲げモーメントを定着筋の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部の許容曲げモーメント以下にすることができる杭頭接合部の施工方法を提供することにある。
また、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、杭頭部の周方向にて定着筋の間隔が不均一であっても、杭頭部の発生曲げモーメントを定着筋の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部の許容曲げモーメント以下にすることができる杭頭接合部の設計図を提供することにある。
また、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、杭頭部の周方向にて定着筋の間隔が不均一であっても、杭頭部の発生曲げモーメントを定着筋の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部の許容曲げモーメント以下にすることができる杭頭用定着筋の仕様書を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る杭頭接合部の設計方法は、
杭頭部と、前記杭頭部の周りに配置される複数の定着筋と、前記杭頭部及び前記複数の定着筋を囲むコンクリートによって構成された基礎コンクリート部とを備える杭頭接合部の設計方法において、
前記杭頭接合部の許容曲げモーメントに対応する許容曲げモーメントデータを用意する許容曲げモーメントデータ用意工程と、
前記杭頭部に発生する発生曲げモーメントを算定する発生曲げモーメント算定工程と、
前記発生曲げモーメントが前記許容曲げモーメントデータ以下になるように、前記杭頭接合部の仕様を決定する仕様決定工程と、
を備え、
前記許容曲げモーメントデータ用意工程において、前記杭頭部の周方向での前記複数の定着筋の取付間隔が不均一である場合の許容曲げモーメントデータを用意する。

【0012】

上記構成（１）によれば、杭頭部の周方向での複数の定着筋の取付間隔が不均一である場合の許容曲げモーメントに対応する許容曲げモーメントデータを用意することで、定着筋の取付間隔が不均一であっても、杭頭部に発生する曲げモーメントが定着筋の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部の許容曲げモーメント以下になるように、杭頭接合部の仕様を決定することができる。

【0013】

（２）幾つかの実施形態では、上記構成（１）において、
前記仕様決定工程において、前記複数の定着筋の取付条件として、
前記杭頭部の軸線を中心として、前記杭頭部の軸線の周りの領域を中心角が９０度の４つの領域に区画したときに、前記４つの領域の各々に配置される前記定着筋の数を、前記複数の定着筋の総数を前記領域の区画数で割り算したときの商以上とすることを決定するとともに、前記杭頭部の周方向にて隣り合う前記定着筋の前記杭頭部に対する取付位置を直線で結んだ距離のうち最も長い距離である最大取付間隔を決定する。

【0014】

上記構成（２）によれば、仕様決定工程において、定着筋の取付条件として、４つの領域の各々に配置される定着筋の数を、複数の定着筋の総数を領域の区画数である４で割り算したときの商以上とすること、及び、複数の定着筋の最大取付間隔が決定される。定着筋の配置の際、仕様決定工程で決定された定着筋の取付条件を守れば、杭頭部に発生する曲げモーメントを定着筋の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部の許容曲げモーメント以下に確実にすることができる。

【0015】

（３）幾つかの実施形態では、上記構成（２）において、
前記仕様決定工程において、前記４つの領域は、前記杭頭接合部に接続される梁の方向に沿って区画される。

【0016】

上記構成（３）によれば、４つの領域を杭頭接合部に接合される梁の方向に沿って区画することで、４つの領域の境界が明確になり、４つの領域の各々に配置される定着筋の数が複数の定着筋の総数を領域の区画数である４で割り算したときの商以上となるように、複数の定着筋を確実に取り付けることができる。

【0017】

（４）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（３）の何れか１つにおいて、
前記仕様決定工程において、前記複数の定着筋の取付間隔が不均一である場合の前記杭頭接合部の許容曲げモーメントが、前記複数の定着筋の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントに比べ所定の比率以上になるように、前記杭頭接合部の仕様を決定する。

【0018】

上記構成（４）によれば、仕様決定工程において、複数の定着筋の取付間隔が不均一である場合の杭頭接合部の許容曲げモーメントデータが、複数の定着筋の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントに比べ所定の比率以上になるように、杭頭接合部の仕様を決定するので、定着筋の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部の許容曲げモーメントが過度に小さくなることを防止することができる。

【0019】

（５）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（４）の何れか１つにおいて、
前記許容曲げモーメントデータ用意工程は、前記複数の定着筋の取付間隔と前記杭頭接合部の許容曲げモーメントとを対応付けて格納したデータベースにアクセスするデータベースアクセス工程を含み、
前記許容曲げモーメントデータ用意工程において、前記データベースの中から前記許容曲げモーメントデータを選択する。

【0020】

上記構成（５）によれば、複数の定着筋の取付間隔と杭頭接合部の許容曲げモーメントとを対応付けて格納したデータベースを予め用意しておくことで、複数の定着筋の取付間隔が不均一な場合であっても、定着筋の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部の許容曲げモーメントデータを容易に用意することができる。

【0021】

（６）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（４）の何れか１つにおいて、
所定の軸力下における、前記複数の定着筋の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントに対する前記複数の定着筋の取付間隔が不均一である場合の許容曲げモーメントの比率を用意する比率用意工程を更に備え、
前記許容曲げモーメントデータ用意工程において、前記複数の定着筋の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントに前記比率を乗じることにより前記許容曲げモーメントデータを用意する。

【0022】

上記構成（６）によれば、予め用意しておいた比率を杭頭接合部の許容曲げモーメントに乗じることで、許容曲げモーメントデータを容易に用意することができる。

【0023】

（７）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（６）の何れか１つにおいて、
前記許容曲げモーメントデータ用意工程において、前記許容曲げモーメントデータとして、前記杭頭部の側面抵抗を考慮した許容曲げモーメントデータを用意する。
通常、許容曲げモーメントデータを算定する際、杭頭部の側面抵抗を考慮に入れない。特に、主筋定着方式（定着筋で主に定着させる方式）を用いる場合、杭頭部の側面抵抗を考慮に入れない。しかしながら、杭頭部に曲げモーメントが作用したときに、杭頭部の側面抵抗は現に発生し、杭頭部の曲げモーメントに対して抵抗として機能する。このため、許容曲げモーメントの一部として杭頭部の側面抵抗を考慮することは妥当である。
そこで、上記構成（７）によれば、定着筋の取付間隔が不均一な場合に、杭頭部の側面抵抗を考慮した許容曲げモーメントデータを用意することで、妥当な大きさの許容曲げモーメントデータを用意することができる。

【0024】

（８）幾つかの実施形態では、上記構成（７）において、
前記仕様決定工程において、前記許容曲げモーメントデータが、前記複数の定着筋の取付間隔が等間隔であって前記杭頭部の側面抵抗を考慮しない場合の許容曲げモーメント以上になるように、前記杭頭接合部の仕様を決定する。
上記構成（８）によれば、許容曲げモーメントデータが複数の定着筋の取付間隔が等間隔であって杭頭部の側面抵抗を考慮しない場合の許容曲げモーメント以上になるように杭頭接合部の仕様が決定されるので、複数の定着筋の取付間隔が不均一であっても、所望の大きさの許容曲げモーメントを実現することができる。
なお杭頭部の側面抵抗は、例えば、基礎コンクリート部に対する杭頭部の埋込み長に依存し、埋込み長を長くすることで、大きくすることができる。

【0025】

（９）本発明の少なくとも一実施形態に係る杭頭接合部の施工方法は、
杭頭部と、前記杭頭部の周りに配置される複数の定着筋と、前記杭頭部及び前記複数の定着筋を囲むコンクリートによって構成された基礎コンクリート部とを備える杭頭接合部の施工方法において、
前記杭頭部に対し前記複数の定着筋を取り付ける定着筋取付工程を備え、
前記定着筋取付工程において、
前記杭頭部の軸線を中心として、前記杭頭部の軸線の周りの領域を中心角が９０度の４つの領域に区画したときに、前記４つの領域の各々に配置される前記定着筋の数が、前記複数の定着筋の総数を前記領域の区画数で割り算したときの商以上になり、且つ、前記複数の定着筋の取付間隔が予め指定された最大取付間隔以下になるように前記複数の定着筋を取り付ける。

【0026】

上記構成（９）によれば、４つの領域の各々に配置される定着筋の数が、複数の定着筋の総数を領域の区画数である４で割り算したときの商以上になり、且つ、複数の定着筋の最大取付間隔が予め指定された最大取付間隔以下になるように複数の定着筋を取り付けることにより、杭頭部にて発生する曲げモーメントが定着筋の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部の許容曲げモーメント以下になるように、複数の定着筋を容易に取り付けることができる。この結果として、杭頭接合部を容易に施工することができる。

【0027】

（１０）幾つかの実施形態では、上記構成（９）において、
前記定着筋取付工程において、前記４つの領域は、前記杭頭接合部に接続される梁の方向に沿って区画される。

【0028】

上記構成（１０）によれば、４つの領域を杭頭接合部に接合される梁の方向に沿って区画することで、４つの領域の境界が明確になり、４つの領域の各々に配置される定着筋の数が複数の定着筋の総数を領域の区画数である４で割り算したときの商以上になるように、複数の定着筋を確実に取り付けることができる。

【0029】

（１１）本発明の少なくとも一実施形態に係る杭頭接合部の設計図は、
杭頭部と、前記杭頭部の周りに配置される複数の定着筋と、前記杭頭部及び前記複数の定着筋を囲むコンクリートによって構成された基礎コンクリート部とを備える杭頭接合部の設計図であって、前記複数の定着筋の配置を実施する作業者が参照する杭頭接合部の設計図において、
前記複数の定着筋の最大取付間隔を含んでいる。

【0030】

上記構成（１１）によれば、杭頭接合部の設計図が複数の定着筋の最大取付間隔を含んでいるので、定着筋の取付作業を行う作業者は、取付作業を円滑に進めることができる。

【0031】

（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係る杭頭用定着筋の仕様書は、
杭頭部の周りに配置される複数の定着筋の仕様が記載された杭頭用定着筋の仕様書において、
前記複数の定着筋の最大取付間隔が記載されている。

【0032】

上記構成（１２）によれば、杭頭用定着筋の仕様書が複数の定着筋の最大取付間隔を含んでいるので、杭頭接合部の設計者や施工者は、杭頭接合部の設計や施工を円滑に進めることができる。

【発明の効果】

【0033】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、杭頭部の周方向にて定着筋の間隔が不均一であっても、杭頭部の発生曲げモーメントを定着筋の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部の許容曲げモーメント以下にすることができる杭頭接合部の設計方法が提供される。
また、本発明の少なくとも一実施形態によれば杭頭部の周方向にて定着筋の間隔が不均一であっても、杭頭部の発生曲げモーメントを定着筋の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部の許容曲げモーメント以下にすることができる杭頭接合部の施工方法が提供される。
また、本発明の少なくとも一実施形態によれば、杭頭部の周方向にて定着筋の間隔が不均一であっても、杭頭部の発生曲げモーメントを定着筋の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部の許容曲げモーメント以下にすることができる杭頭接合部の設計図が提供される。
また、本発明の少なくとも一実施形態によれば、杭頭部の周方向にて定着筋の間隔が不均一であっても、杭頭部の発生曲げモーメントを定着筋の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部の許容曲げモーメント以下にすることができる杭頭用定着筋の仕様書が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】構造体の概略的な構成を示す図である。

【図2】杭頭接合部を説明するための図である。

【図3】図２中の杭頭部、接合部材、定着筋及び定着体を概略的に示す図であり、左半分は側面図、右半分は断面図である。

【図4】杭頭接合部の設計図の一例を示しており、杭頭部及び接合部材を概略的に示す上面図である。

【図5】接合部材を概略的に示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面図、そして、（ｄ）は下面図である。

【図6】定着筋を概略的に示す側面図である。

【図7】杭頭部、接合部材及び定着筋の一部を概略的に示す断面図である。

【図8】杭頭部の一部及び接合部材を概略的に示す上面図である。

【図9】本発明の一実施形態に係る杭頭接合部の設計方法の手順を概略的に示すフローチャートである。

【図10】許容曲げモーメントを算定するための抵抗機構モデルを説明するための図である。

【図11】状態Ｂにおいて、定着筋の軸部の引張降伏強さを考慮することができる理由を説明するための図である。

【図12】杭頭接合部における支圧効果による基礎コンクリート部の耐力増加を説明するための図である。

【図13】杭頭接合部における偏心圧縮状態での支圧効果による基礎コンクリート部の耐力増加を説明するための図である。

【図14】幾つかの実施形態における定着筋の取付間隔が不均一な場合を示す図である。

【図15】［数１］の式中の記号の詳細を示す図である。

【図16】定着筋の取付間隔が等間隔である場合のＮＭ曲線とともに、許容曲げモーメントデータとして、定着筋の取付間隔が不均一である場合のＮＭ曲線を示す図である。

【図17】幾つかの実施形態における、仕様決定工程での複数の定着筋の取付条件を説明するための図である。

【図18】仕様決定工程で決定された定着筋の仕様の例を示す表である。

【図19】許容曲げモーメントデータ用意工程の概略的な手順を説明するためのフローチャートである。

【図20】他の実施形態に係る杭頭接合部の設計方法の概略的な手順を説明するためのフローチャートである。

【図21】杭頭接合部の設計方法で用意される許容曲げモーメントデータを説明するための図である。

【図22】本発明の一実施形態に係る杭頭接合部の施工方法の概略的な手順を説明するためのフローチャートである。

【図23】本発明の一実施形態に係る杭頭用定着筋の仕様書を概略的に示す図である。

【図24】本発明の他の一実施形態に係る杭頭接合部の設計方法を説明するための表の一部（杭径４００ｍｍ〜８００ｍｍ）である。

【図25】本発明の他の一実施形態に係る杭頭接合部の設計方法を説明するための表の一部（杭径９００ｍｍ〜１２００ｍｍ）である。

【発明を実施するための形態】

【0035】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0036】

以下、本発明の実施形態に係る杭頭接合部の設計方法及び製造方法について説明するが、その前提として、設計対象の杭頭接合部の一例についてまず説明する。

【0037】

〔杭頭接合部の構成〕
図１は、構造体１の概略的な構成を示す図である。構造体１は、複数の杭２と、複数の杭２の杭頭部の各々に接合されたパイルキャップ４ａと、パイルキャップ４ａ同士を連結する梁５と、パイルキャップ４ａを介して杭２によって支持された上部構造６と有する。杭２、パイルキャップ４ａ及び梁５は、上部構造６を支持するための杭基礎８を構成している。
なお、杭基礎８は、パイルキャップ４ａに代えて、フーチングを有していてもよい。以下では、パイルキャップ４ａやフーチングを基礎コンクリート部４とも称する。

【0038】

図２は、杭頭接合部１０を説明するための図である。図３は、図２中の杭頭部、接合部材、定着筋及び定着体を概略的に示す図であり、左半分は側面図、右半分は断面図である。図４は、杭頭部及び接合部材を概略的に示す上面図である。図５は、接合部材を概略的に示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面図、そして、（ｄ）は下面図である。図６は、定着筋を概略的に示す側面図である。図７は、杭頭部、接合部材及び定着筋の一部を概略的に示す断面図である。図８は、杭頭部の一部及び接合部材を概略的に示す上面図である。

【0039】

図１〜図８に示したように、杭頭接合部１０は、杭２の上端部（杭頭部）１２と、複数の接合部材１４と、複数の定着筋１６と、基礎コンクリート部４とを備えている。
杭２は、場所打ち杭であっても既製杭であってもよい。また、本実施形態では、定着筋１６が接合部材１４を介して杭頭部１２に固定されるが、接合部材１４を省略して、定着筋１６を溶接等により杭頭部１２に直接固定してもよい。

【0040】

接合部材１４又は定着筋１６を杭頭部１２の外周面に溶接することを考慮すると、場所打ち杭の場合には、杭２は鋼管コンクリート杭である。また、既製杭の場合には、杭２は、鋼管杭（ＳＰＰ杭）若しくは外殻鋼管付きコンクリート杭（ＳＣ杭）であるか、又は、上端部に鋼製の補強バンドが取り付けられているコンクリート杭、例えば、鉄筋コンクリート杭（ＲＣ杭）、プレストレストコンクリート杭（ＰＣ杭，ＰＲＣ杭）、若しくは、高強度プレストレストコンクリート杭（ＰＨＣ杭）等である。
なお、接合部材１４又は定着筋１６の固定方法は溶接に限定されることはなく、杭２として、他の種類のものを用いることも可能である。

【0041】

本実施形態では、杭２は、ＳＣ杭であり、コンクリートによって構成された円筒形状のコンクリート部１７と、コンクリート部１７の両端を覆う金属製の端板１８と、コンクリート部１７の外周面を覆う外殻鋼管１９とを有する。端板１８は環形状を有し、外殻鋼管１９に対して溶接されている。

【0042】

複数の接合部材（ジョイントカプラ）１４は、金属製であり、杭頭部１２の周方向に間隔をおいて、杭頭部１２の外周面に溶接によって固定されている。
複数の定着筋１６は、金属製であり、杭頭部１２に対し接合部材１４を介してそれぞれ取り付けられている。
基礎コンクリート部４は、コンクリートによって構成され、杭頭部１２、複数の接合部材１４、及び、複数の定着筋１６を囲んでいる。基礎コンクリート部４のコンクリートは、例えば、２４Ｎ／ｍｍ^２の設計基準強度Ｆｃを有している。
なお図示しないけれども、基礎コンクリート部４内には、定着筋１６以外の鉄筋として、割裂防止筋や、水平方向に延びる梁５の主筋、上下方向に延びる上部構造６の柱の主筋等が配置されていてもよい。

【0043】

本実施形態では、定着筋１６は、軸部２０と、軸部２０の一端側に連なり軸部２０よりも小さい断面積を有する螺子部２１と、を有する。なお、定着筋１６は、軸部２０の両側に螺子部２１を有していてもよい。この場合、定着筋１６の上端側の螺子部２１に定着体２２としてのナットが螺合されていてもよく、定着筋１６としては、異形鉄筋やアンボンド（丸鋼）を用いることができる。
例えば、定着筋１６として、図６に示したような異形鉄筋を用いることができるが、定着筋１６の形状は、図６に示したものに限定されることはない。

【0044】

接合部材１４は、下側突起部２３と上側突起部２４とを有する。下側突起部２３及び上側突起部２４は、杭頭部１２の外周面に溶接によって固定され、杭頭部１２の外周面から側方に突出している。そして、上側突起部２４は、杭頭部１２の軸線方向にて下側突起部２３の上方に配置されている。例えば、杭頭部１２の軸線方向にて、上側突起部２４の上面の位置が、杭頭部１２の上端面の位置に一致するように、接合部材１４は杭頭部１２の外周面に溶接される。

【0045】

定着筋１６の螺子部２１は下側突起部２３に結合されている。例えば、図５に示したように、下側突起部２３に螺子孔２６が形成され、螺子部２１は螺子孔２６に螺合される。或いは、図示しないけれども、下側突起部２３には貫通孔が形成され、下側突起部２３の下側に、貫通孔と同軸にてナットが溶接される。この場合、ナットを下側突起部２３の一部と見なすことができ、ナットに螺子部２１を螺合することにより、下側突起部２３に螺子部２１が螺合されていると見なすことができる。

【0046】

定着筋１６の軸部２０は、杭頭部１２の軸線方向にて下側突起部２３と上側突起部２４との間を延びるとともに、上側突起部２４及び杭頭部１２の端面から上方に突出して延在している。
従って、上側突起部２４は、定着筋１６の通過を許容するような形状を有している。一方で、上側突起部２４は、下側突起部２３と上側突起部２４との間を延びる定着筋１６の軸部２０の部分に付着した基礎コンクリート部４の部分と、杭頭部１２の軸線方向にて係合するように構成されている。
例えば、図５に示したように、上側突起部２４は、定着筋１６の通過を許容する切り欠き２８が形成されたフォーク部２９を有し、フォーク部２９は、軸部２０に付着したコンクリート部４の一部と杭頭部１２の軸線方向にて係合するように構成されている。

【0047】

好ましくは、接合部材１４は、下側突起部２３及び上側突起部２４と一体に形成された連結部３０と、２つの補強ビーム部３２と、２つの補強リブ部３４とを更に有する。
連結部３０は、杭頭部１２の軸線方向及び周方向に延びる板形状を有し、下側突起部２３と上側突起部２４を相互に連結している。連結部３０は、杭頭部１２側に、杭頭部１２の外周面に沿って配置可能な湾曲面３５を有する。
補強ビーム部３２は、杭頭部１２の軸線方向に延び、角柱形状を有している。補強ビーム部３２は、杭頭部１２の周方向にて連結部３０の両側に一体に形成されている。補強ビーム部３２は、下側突起部２３と上側突起部２４との間を延びている。
補強リブ部３４は、補強ビーム部３２と下側突起部２３との間に形成される隅に一体に形成されている。

【0048】

好ましくは、図８に示したように、杭頭部１２の周方向にて連結部３０の両側が、杭頭部１２の外周面に溶接される。そのために、杭頭部１２の周方向にて連結部３０の両側には、杭頭部１２の外周面に対し傾斜した開先面３６が設けられ、開先面３６と杭頭部１２の外周面との間に溶接ビード３８が形成される。好ましくは、開先面３６及び溶接ビード３８は、杭頭部１２の軸線方向にて、下側突起部２３から上側突起部２４まで延びている。
なお、接合部材１４の形状は上述したものに限定されることはなく、例えば、特開２０１５−３４４５８号公報に記載された接合部材を用いることができる。

【0049】

〔杭頭接合部の設計方法〕
図９は、本発明の一実施形態に係る杭頭接合部の設計方法の手順を概略的に示すフローチャートである。図１０は、許容曲げモーメントを算定するための抵抗機構モデルを説明するための図である。
図９に示したように、杭頭接合部の設計方法は、許容曲げモーメントデータ用意工程Ｓ１と、発生曲げモーメント算定工程Ｓ２と、仕様決定工程Ｓ３とを備えている。

【0050】

許容曲げモーメントデータ用意工程Ｓ１では、杭頭接合部１０の仕様、すなわち、杭頭部１２、接合部材１４、定着筋１６及び基礎コンクリート部４の仕様を仮定し、杭頭接合部１０の許容曲げモーメント（短期許容曲げモーメント）ｓＭａに対応する許容曲げモーメントデータが用意される。許容曲げモーメントデータは、杭頭接合部１０の仕様に基づいて直接算定される許容曲げモーメントｓＭａそのものであってもよいし、許容曲げモーメントに所定の余力を見込んだものであってもよい。

【0051】

杭頭部１２の仕様とは、杭２の仕様であり、杭径、杭種、壁厚、板厚及び材質等である。接合部材１４の仕様とは、接合部材１４の形状、寸法及び材質等である。定着筋１６の仕様とは、定着筋１６の形状、寸法、数、配置及び材質等である。基礎コンクリート部４の仕様とは、基礎コンクリート部４の形状、寸法及び強度等である。また、基礎コンクリート部４の仕様には、杭頭部１２と基礎コンクリート部４との相対的な配置関係、すなわち、杭頭部１２の埋込み長ｈｐや、へりあきｈ’も含まれる。
なお、接合部材１４を用いない場合には、接合部材１４の仕様を考慮する必要はない。

【0052】

発生曲げモーメント算定工程Ｓ２では、杭頭接合部１０に水平力が加わったときに、杭頭部１２に発生する発生曲げモーメントＭ_０を算定する。

【0053】

仕様決定工程Ｓ３では、許容曲げモーメントデータ及び発生曲げモーメントＭ_０に基づいて、許容曲げモーメントデータ用意工程Ｓ１にて仮定された杭頭接合部１０の仕様の適否が判定される。例えば仕様決定工程Ｓ３では、許容曲げモーメントデータと杭頭部１２の発生曲げモーメントＭ_０とを比較し、発生曲げモーメントＭ_０が許容曲げモーメントデータよりも小さければ、仮定された仕様が適当であると判定され、仮定された仕様が採用される。

【0054】

例えば、許容曲げモーメントデータ用意工程Ｓ１では、図１０に示した抵抗機構モデルに基づいて、許容曲げモーメントｓＭａを算定する。杭頭接合部１０に剪断力Ｑが作用し、曲げモーメントＭが発生した場合、以下の機構Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩが適宜組み合わさり、曲げモーメントＭに抵抗すると考えられる。

【0055】

機構Ｉは、図１０（ａ）に示したように、定着筋１６を主筋とみなす仮想ＲＣ断面としての抵抗であり、定着筋１６及び杭頭部１２に作用する圧縮力Ｃ、並びに、定着筋１６に作用する引張力Ｔに対する抵抗である。機構Ｉによる許容曲げモーメントｓＭａの成分を、以下では第１許容曲げモーメント成分ｓＭａ１とも称する。
機構ＩＩは、図１０（ｂ）に示したように、基礎コンクリート部４から杭頭部１２の外周面に作用する圧縮力Ｃに対する抵抗である。機構ＩＩによる許容曲げモーメントｓＭａの成分を、以下では第２許容曲げモーメント成分ｓＭａ２とも称する。
機構ＩＩＩは、図１０（ｃ）に示したように、基礎コンクリート部４から接合部材１４の凹凸に作用する圧縮力Ｃに対する抵抗である。機構ＩＩＩによる許容曲げモーメントｓＭａの成分を、以下では第３許容曲げモーメント成分ｓＭａ３とも称する。

【0056】

そして、本実施形態の許容曲げモーメントデータ用意工程Ｓ１では、杭頭部１２の端面から上方に突出する定着筋１６の軸部２０の部分を囲む基礎コンクリート部４の上側部分４０と、下側突起部２３と上側突起部２４との間を延びる定着筋の軸部２０の部分を囲む基礎コンクリート部４の下側部分４２との間に、ひび割れ４４が生じていると仮定する（図１０（ａ）参照）。ひび割れ４４は、典型的には、上側突起部２４から斜め４５度下方に向かって延びる。このため、ひび割れ４４を斜めひび割れ４４とも称する。
なお以下の説明では、ひび割れ４４が生じていない状態を「状態Ａ」とも称し、ひび割れ４４が生じている状態を「状態Ｂ」とも称する。本実施形態では、状態Ｂであると仮定する。

【0057】

状態Ｂの場合、ひび割れ４４の存在によって、抵抗機構モデル中の機構ＩＩＩに期待することはできず、機構ＩＩＩに基づく抵抗を無視する必要がある。
一方、ひび割れ４４の有無にかかわらずに、機構Ｉとして、定着筋１６の引張降伏強さを考慮する必要があるが、ひび割れ４４が存在する場合には、定着筋１６の引張降伏強さとして、定着筋１６の軸部２０の引張降伏強さを考慮することができる。軸部２０の断面積は螺子部２１の断面積よりも大きく、軸部２０の引張降伏強さは螺子部２１の引張降伏強さよりも大きい。このため、定着筋１６の軸部２０の引張降伏強さを考慮することができることは、許容曲げモーメントｓＭａの算定にあたり有利に働く。

【0058】

図１１は、状態Ｂにおいて、定着筋１６の軸部２０の引張降伏強さＴｂｙを考慮することができる理由を説明するための図である。ひび割れ４４が発生した場合、ひび割れ４４より下方にて定着筋１６に基礎コンクリート部４の下側部分４２が付着していることから、付着による抵抗力Ｆｓｂの発生を見込むことができる。そして、通常、抵抗力Ｆｓｂと螺子部２１の引張降伏強さＴｓｙの和（Ｆｓｂ＋Ｔｓｙ）が、軸部２０の引張降伏強さＴｂｙ以上になるように設計されるので、軸部２０の引張降伏強さＴｂｙまで、定着筋１６が耐えることができる。

【0059】

このため、本実施形態の許容曲げモーメントデータ用意工程Ｓ１では、杭頭部１２の端部から上方に突出する定着筋１６と定着筋１６を囲む基礎コンクリート部４の抵抗を算定する際には、定着筋１６の軸部２０の引張降伏強さＴｂｙを考慮する一方、接合部材１４から基礎コンクリート部４に作用する抵抗を無視して許容曲げモーメントｓＭａを算定する。つまり、許容曲げモーメントｓＭａとして、第１許容曲げモーメント成分ｓＭａ１を算定する。
なお、引張降伏強さＴｂｙを考慮して許容曲げモーメントｓＭａを算定するとは、具体的には、引張降伏強さＴｂｙを変数として直接又は間接的に含む関数を用いて許容曲げモーメントｓＭａを算定することを意味する。

【0060】

上述した抵抗機構モデルを用いた許容曲げモーメントデータ用意工程Ｓ１によれば、基礎コンクリート部４にひび割れ４４が生じると仮定した場合、即ち状態Ｂの場合に、定着筋１６の軸部２０の引張降伏強さＴｂｙを考慮する一方、接合部材１４から基礎コンクリート部４に作用する抵抗を無視して許容曲げモーメントｓＭａを算定することで、許容曲げモーメントｓＭａを的確に算定することができる。

【0061】

なお、上記した許容曲げモーメントデータ用意工程Ｓ１においては、機構ＩＩに基づく抵抗、すなわち杭頭部１２の側面抵抗を考慮してもしなくてもよい。機構ＩＩに基づく抵抗を考慮する場合、許容曲げモーメントｓＭａとして、第１許容曲げモーメント成分ｓＭａ１と第２許容曲げモーメント成分ｓＭａ２の和（ｓＭａ１＋ｓＭａ２）を算定すればよい。このように、機構ＩＩに基づく抵抗を考慮すれば、許容曲げモーメントｓＭａが大きくなり、杭頭部１２、接合部材１４、定着筋１６及び基礎コンクリート部４の仕様を抑制することができる。一方、機構ＩＩに基づく抵抗を考慮しなければ、許容曲げモーメントｓＭａが小さくなり、安全率を見込むことができる。

【0062】

以下、図１０（ａ）〜（ｃ）に示した機構Ｉ〜ＩＩＩについて詳細に説明する。
〔機構Ｉ〕
機構Ｉに基づく抵抗は、杭頭部１２に生じる圧縮力Ｃと定着筋１６の引張力Ｔによる抵抗である。ここで、図１２に示したように、杭頭接合部１０は、杭断面積Ａｃよりも大きな基礎コンクリート部４（パイルキャップ４ａ）のコンクリートを圧縮する。このため、局部支圧効果により、杭頭接合部１０が接するコンクリートの圧縮耐力ｆｃが上昇する。パイルキャップ断面積（支承面積）Ａ_０と杭断面積（支圧面積）Ａｃの比は５倍以上であり、純圧縮状態で２倍以上の支圧効果が見込める。なお、支圧効果により、コンクリートの圧縮耐力ｆｃは、（Ａ_０／Ａｃ）^０．５倍となる。

【0063】

そして、図１３に示したように、曲げによる偏心圧縮状態を考慮すると、支圧面積Ａｃ’は杭断面積Ａｃよりも小さくなり、更に支圧効果が大きくなる。
機構Ｉに基づく抵抗、即ち第１許容曲げモーメント成分ｓＭａ１の算出に際し、支圧効果による耐力上昇を、本実施形態では、仮想ＲＣ断面径Ｄを拡大することによって取り入れる。
本実施形態のように、杭頭接合部１０の許容曲げモーメントｓＭａの算定の際、定着筋１６が引張力Ｔに抵抗し、仮想のＲＣ断面を有する円柱体が基礎コンクリート部４内に発生する圧縮力Ｃを負担すると考えることは一般的である。

【0064】

本実施形態のような主筋定着方式による杭頭接合工法の場合、日本建築学会「建築基礎構造設計指針（１９８８）」や社団法人 道路協会「杭基礎設計便覧 平成１８年度改訂版」に記載のある、杭径に２００ｍｍを加えた直径Ｄを有する仮想ＲＣ断面として杭頭接合部の断面照査を行う方法が一般的である。最近では、平成２４年３月に改訂された社団法人 道路協会「道路橋示方書・同解説 ＩＶ下部構造編」において、仮想ＲＣ断面の直径Ｄを杭径Ｄｐに０．２５Ｄｐ＋１００ｍｍ（加算径は最大４００ｍｍ）を加えた径として照査する方法が示されている。社団法人道路協会では仮想ＲＣ断面の直径Ｄの見直し改訂がなされている。そこで、本実施形態において許容曲げモーメントｓＭａを算出する際にも、仮想ＲＣ断面を仮定した杭頭接合部１０の断面照査方法を採用することができる。

【0065】

そこで、下側突起部２３から上側突起部２４の上端までの間で、基礎コンクリート部４が定着筋１６の軸部２０に付着している長さ（以下、有効付着長さとも称する）をＬｅとしたときに、仮想ＲＣ断面の直径Ｄの最大値として、杭径Ｄｐに２Ｌｅを足した値を設定することとした。つまり、定着筋１６が引張力に抵抗し、基礎コンクリート部４内に発生する圧縮力は仮想ＲＣ断面径Ｄ（ただしＤ＝Ｄｐ＋２Ｌｅ）を有する円柱体が負担するものとした。

【0066】

好ましくは、仮想ＲＣ断面の直径Ｄと杭径Ｄｐとの間において、次式：
Ｄｐ＋Ｌｅ≦Ｄ≦Ｄｐ＋２Ｌｅ
で示される関係が成立するよう、直径Ｄが選択される。
より好ましくは、仮想ＲＣ断面の直径Ｄと杭径Ｄｐとの間において、次式：
Ｄｐ＋１．５Ｌｅ≦Ｄ≦Ｄｐ＋２Ｌｅ
で示される関係が成立するよう、直径Ｄが選択される。
なお例えば、有効付着長さＬｅは、１４０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。

【0067】

仮想ＲＣ断面の直径Ｄをこのように選択することで、仮想ＲＣ断面径Ｄの大きさを従来よりも大きく設定可能である。仮想ＲＣ断面径Ｄが大きいほど、基礎コンクリート部４や杭頭部１２に作用する応力を小さくすることができ、許容曲げモーメントｓＭａを大きく算定することができる。この結果として、上記構成によれば、十分な大きさの許容曲げモーメントｓＭａを有する杭頭接合部１０を低コストな仕様で実現可能である。

【0068】

そして、機構Ｉによる第１許容曲げモーメント成分ｓＭａ１は、公知の手順によって、適宜算出すればよい。例えば、日本建築学会「鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説（２０１０）」を参考に算出する方法や、断面の平面保持を仮定した曲げ解析を用いて算出する方法がある。

【0069】

図１４は、幾つかの実施形態における定着筋１６の取付間隔が不均一な場合を示している。ひび割れ４４が発生している状態Ｂでは、定着筋１本の公称断面積ａ_ｂとして、定着筋１６の軸部２０の公称断面積が用いられる。なお、図１４中の記号は以下のものをそれぞれ表している。
Ｄ ：仮想ＲＣ断面の直径（ｍｍ）
Ｄ_ｂ ：定着筋の配置直径（ｍｍ）
ｄ_ｃ：圧縮縁から圧縮側定着筋の重心までの距離（ｍｍ）
ｄ_ｔ：引張縁から引張側定着筋の重心までの距離（ｍｍ）
Ｒ ：仮想ＲＣ断面の半径（ｍｍ）
Ｒ_ｂ ：定着筋の配置半径（ｍｍ）
Ｘ_０：仮想ＲＣ断面の図心から中立軸までの距離（ｍｍ）
θ：円形断面において中立軸位置を定める角度（ｒａｄ）
θ_ｊ：定着筋位置の配置角度（ｒａｄ）

【0070】

〔機構ＩＩ〕
機構ＩＩによる第２許容曲げモーメント成分ｓＭａ２は、杭頭部１２の側面抵抗（杭側面抵抗）であって、基礎コンクリート部４の支圧抵抗によるものであり、以下の［数１］に示す式により算出可能である。機構ＩＩの支圧強度σ_ｃとしては、ＲＣ構造の許容圧縮応力度である２／３・Ｆ_ｃを用いることができる。
ただし、支圧強度σ_ｃに対し、杭２が埋め込まれているパイルキャップ４ａの拘束効果による圧縮強度の上昇を加味してもよい。
また、許容曲げモーメントデータ用意工程Ｓ１においては、第２許容曲げモーメント成分ｓＭａ２を考慮してもしなくてもよい。
なお、図１５は、式中の記号の詳細を示している。

【0071】

【数1】

【0072】

〔機構ＩＩＩ〕
機構ＩＩＩによる第３許容曲げモーメント成分ｓＭａ３は、定着筋１６の許容引張耐力を接合部材１４の凹凸による圧縮強度Ｃ_ｃに置き換えて機構Ｉによる第１許容曲げモーメント成分ｓＭａ１を求める際と同じ算定方法を用いて算出することができる（ＲＣでは、短期許容時にコンクリートの局部的な塑性化を許容している）。接合部材１４の凹凸の圧縮反力の強度は、コンクリートの支圧破壊によって決まると考えられる（この場合、接合部材１４からの斜めひび割れ４４は発生しない。定着筋１６の降伏ひずみは、コンクリート圧縮降伏ひずみよりも大きい）。
ただし、第３許容曲げモーメント成分ｓＭａ３は、杭頭接合部１０に斜めひび割れ４が発生していると仮定される場合、許容曲げモーメントデータ用意工程Ｓ１において無視される。
また、機構ＩＩＩによる抵抗を見込む場合、接合部材１４は圧縮力Ｃ_ｃに対して降伏しないよう設計される。
なお、接合部材１４を省略して、定着筋１６を溶接等により杭頭部１２に直接固定している場合には、機構ＩＩＩを考慮する必要はない。

【0073】

一方、発生曲げモーメント算定工程Ｓ２においては、水平力Ｈが作用したときに杭頭部１２に発生する発生曲げモーメントＭ_０が、例えば、以下の〔数２〕に示される式によって求められる。

【0074】

【数2】

【0075】

ここで、本実施形態では、図４及び図１４に示したように、許容曲げモーメントデータ用意工程Ｓ１において、杭頭部１２の周方向での複数の定着筋１６の取付間隔（配置間隔）が不均一である場合の許容曲げモーメントデータを用意する。

【0076】

図１６は、定着筋１６の取付間隔が等間隔である場合のＮＭ曲線とともに、許容曲げモーメントデータとして、定着筋１６の取付間隔が不均一である場合のＮＭ曲線を示している。定着筋１６の取付間隔が不均一な場合、許容曲げモーメントｓＭａ（曲げ耐力）に異方性が生じるため、曲げ耐力が大きい方向（強軸方向）と、曲げ耐力が小さい方向（弱軸方向）とが現れる。図１６に示した例では、定着筋１６の取付間隔が不均一な場合の弱軸方向での許容曲げモーメントｓＭａが、軸力Ｎが０ｋＮのときに、定着筋１６の取付間隔が均一な場合の許容曲げモーメントｓＭａに対し８０％まで減少している。

【0077】

図２においては図示を省略したが、杭頭接合部１０では、梁５の主筋や上部構造６の柱の主筋等により過密配筋が生じ、定着筋１６を等間隔に配置できない場合がある。このような事態を想定し、杭頭接合部１０の設計者は、定着筋１６の取付間隔が不均一になる場合であっても、杭頭部１２の発生曲げモーメントＭ_０が、定着筋１６の取付間隔を考慮に入れた許容曲げモーメントｓＭａ以下、即ち許容曲げモーメントデータ以下になるように、杭頭接合部１０を設計すればよい。

【0078】

上記構成によれば、杭頭接合部１０の設計者は、杭頭部１２の周方向での複数の定着筋１６の取付間隔が不均一である場合の許容曲げモーメントｓＭａに対応する許容曲げモーメントデータを用意することで、定着筋１６の取付間隔が不均一であっても、杭頭部１２に発生する曲げモーメントＭ_０が定着筋１６の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部１０の許容曲げモーメントｓＭａ以下になるように、杭頭接合部１０の仕様、すなわち定着筋１６の取付間隔を決定することができる。

【0079】

図１７は、幾つかの実施形態における、仕様決定工程Ｓ３での複数の定着筋１６の取付条件を説明するための図である。図１８は、仕様決定工程Ｓ３で決定された定着筋１６の仕様の例を示す表である。
幾つかの実施形態では、図１７及び図１８に示したように、仕様決定工程Ｓ３において、複数の定着筋１６の取付条件として、杭頭部１２の軸線を中心として、杭頭部１２の軸線の周りの領域を、中心角が９０度の４つの領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶに区画したときに、４つの領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶの各々に配置される定着筋１６の数Ｎｑを、複数の定着筋１６の取付総数を領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶの区画数である４で割り算したときの商以上とすることを決定するとともに、複数の定着筋１６の最大取付間隔Ｐｊｍａｘを決定する。

【0080】

上記構成によれば、仕様決定工程Ｓ３において、定着筋１６の取付条件として、４つの領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶの各々に配置される定着筋１６の数を、複数の定着筋１６の総数を領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶの区画数である４で割り算したときの商以上とすること、及び、複数の定着筋１６の最大取付間隔Ｐｊｍａｘが決定される。定着筋１６の配置の際、仕様決定工程Ｓ３で決定された定着筋１６の取付条件を守れば、杭頭部１２に発生する曲げモーメントＭ_０を定着筋１６の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部１０の許容曲げモーメントｓＭａ以下に確実にすることができる。上記割り算の商は正の整数であり、割り算の余り（小数点以下の値）は切り捨てられる。
定着筋１６は、各領域の境界線上に配置してもよい。係る場合には、一方の領域にカウントして他方の領域にはカウントしない。具体的に、領域Ｉと領域ＩＩの境界線上に定着筋１６を取り付ける場合には、例えば領域Ｉに当該定着筋１６の数をカウントし、領域ＩＩにはカウントしない。

【0081】

なお、定着筋１６の取付間隔は、図１７に示したように、杭頭部１２の周方向にて隣り合う２つの定着筋１６の杭頭部１２に対する取付位置を直線で結んだ距離であり、杭頭部１２との接続位置を基準として決定されるが、杭径が明らかであれば、中心角（例えば図４、図１７中のθｍａｘ）によって表すこともできる。なお、定着筋１６が接合部材１４のような部材を介して杭頭部１２の周りに配置・固定されている場合に、定着筋１６の杭頭部１２に対する取付位置とは、杭頭部１２の中心と定着筋１６の中心とを結ぶ線が杭頭部１２の外周面と交差する位置であるものとする。このように定義しておくことにより、取付間隔を直線距離で表す場合に、接合部材１４のような部材を用いることで定着筋１６を杭頭部１２に対し直接取り付けない場合でも、定着筋１６の杭頭部１２に対する取付位置が変化せず、定着筋１６の取付間隔の表示が変わることを防止することができる。

【0082】

幾つかの実施形態では、４つの領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶは、杭頭接合部１０に接続される梁５の方向に沿って区画される。
上記構成によれば、４つの領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶを杭頭接合部１０に接合される梁５の方向に沿って区画することで、４つの領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶの境界が明確になり、４つの領域の各々に配置される複数の定着筋の数が複数の定着筋の総数を領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶの区画数である４で割り算したときの商以上になるように、複数の定着筋を確実に取り付けることができる。

【0083】

幾つかの実施形態では、仕様決定工程Ｓ３において、所定の軸力下、例えば０ｋＮにおいて、複数の定着筋１６の取付間隔が不均一である場合の杭頭接合部１０の許容曲げモーメントｓＭａが、複数の定着筋１６の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントｓＭａに比べ所定の比率以上になるように、杭頭接合部１０の仕様を決定する。
なお、軸力０ｋＮにおける、複数の定着筋１６の取付間隔が等間隔である場合の杭頭接合部の許容曲げモーメントｓＭａに対する、複数の定着筋１６の取付間隔が不均一である場合の杭頭接合部１０の許容曲げモーメントｓＭａの比率を軸力０ｋＮＭ低減率とも称する。また、軸力０ｋＮＭ低減率の算出に用いられる許容曲げモーメントｓＭａは、不均一配置及び等間隔配置の場合のいずれも機構ＩＩによる第２許容曲げモーメント成分ｓＭａ２（杭頭部１２の側面抵抗）及び機構ＩＩＩによる第３許容曲げモーメント成分ｓＭａ３を考慮に入れていないものである。

【0084】

上記構成によれば仕様決定工程Ｓ３において、複数の定着筋１６の取付間隔が不均一である場合の杭頭接合部１０の許容曲げモーメントｓＭａが、複数の定着筋１６の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントｓＭａに比べ所定の比率以上になるように、杭頭接合部１０の仕様を決定するので定着筋１６の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部１０の許容曲げモーメントｓＭａが過度に小さくなることを防止することができる。
なお、比率は特に限定されることはなく、例えば７０％以上９５％以下、好ましくは８０％以上９０％以下に設定される。当該比率が高いほど、定着筋１６の取付間隔を考慮した場合の許容曲げモーメントは大きくなる。この一方で、施工時に守らなくてはならない定着筋１６の取付条件が厳しくなる。

【0085】

幾つかの実施形態では、定着筋１６の最小取付間隔Ｐｊｍｉｎは、所定の軸力下、例えば０ｋＮにおいて、定着筋１６の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部１０の許容曲げモーメントｓＭａが、複数の定着筋１６の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントｓＭａに比べ、予め設定した比率を下回らないように設定される。このため定着筋１６の最小取付間隔Ｐｊｍｉｎは、施工方法や施工条件（溶接条件等）によって適宜変更されてもよい。

【0086】

例えば、図２３の軸力０ｋＮＭ低減率の欄に示すように、定着筋１６の取付間隔を考慮に入れた許容曲げモーメントを、定着筋１６の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントの８０％以上とした場合において、杭径が１２００ｍｍの杭での定着筋１６の総数（取付総数）を１２本にすると最小取付間隔Ｐｊｍｉｎは１４５ｍｍとなり、杭径が１２００ｍｍの杭での定着筋１６の取付総数を８本にすると最小取付間隔Ｐｊｍｉｎは１３２ｍｍとなる。
かくして幾つかの実施形態では、定着筋１６の取付間隔は、最小取付間隔Ｐｊｍｉｎ以上最大取付間隔Ｐｊｍａｘ以下となる。
なお、最小取付間隔Ｐｊｍｉｎについても、最大取付間隔Ｐｊｍａｘの場合と同様、杭径が明らかであれば、中心角（例えば図４、図１７中のθｍｉｎ）によって表すこともできる。

【0087】

幾つかの実施形態では、図１７に示したように、杭頭部１２の径方向において、一つの方向（弱軸方向）にて許容曲げモーメントが最小となり、弱軸方向と直交する方向（強軸方向）にて許容曲げモーメントが最大となるように複数の定着筋１６が配置される。そして、定着筋１６の配置パターンが弱軸を挟んで対称となり、可及的に多くの定着筋１６の取付間隔が最小取付間隔Ｐｊｍｉｎとなり、弱軸を挟んで隣り合う２つの定着筋１６の取付間隔が最大取付間隔Ｐｊｍａｘとなるように定着筋１６が配置される。

【0088】

上述した図１７のような定着筋１６の配置パターンは、強軸方向両側での定着筋１６の配置密度が高く、弱軸方向で最も小さい許容曲げモーメントをもたらす厳しい条件のものである。このような厳しい条件の配置パターンを想定し、当該配置パターンを考慮した弱軸方向の許容曲げモーメントが杭頭部１２の発生曲げモーメント以下になるように最大取付間隔Ｐｊｍａｘを設定しておけば、定着筋１６のほぼあらゆる配置パターンについて、定着筋１６の取付間隔を考慮した杭頭接合部１０の許容曲げモーメントを杭頭部１２の発生曲げモーメント以下にすることができる。例えば、複数の定着筋１６の取付間隔を最小取付間隔１３２ｍｍで設計していたときに、現実の最小取付間隔が１５０ｍｍになれば、それだけで許容曲げモーメントの増加を見込むことができ、安全率を見込むことができる。

【0089】

図１９は、許容曲げモーメントデータ用意工程Ｓ１の概略的な手順を説明するためのフローチャートである。幾つかの実施形態では、図１９に示したように、許容曲げモーメントデータ用意工程Ｓ１は、複数の定着筋１６の取付間隔と杭頭接合部１０の許容曲げモーメントｓＭａとを対応付けて格納したデータベースにアクセスするデータベースアクセス工程Ｓ１０を含んでいる。そして、許容曲げモーメントデータ用意工程Ｓ１において、データベースの中から許容曲げモーメントデータを選択する。

【0090】

上記構成によれば、複数の定着筋１６の取付間隔と杭頭接合部１０の許容曲げモーメントｓＭａとを対応付けて格納したデータベースを予め用意しておくことで、複数の定着筋１６の取付間隔が不均一な場合であっても、杭頭接合部１０の許容曲げモーメントデータを容易に用意することができる。
つまり、許容曲げモーメントデータは、杭頭接合部１０を設計する際にその都度算定してもよいし、予め用意されたデータベースの中から取得してもよい。
なおデータベースは、例えばサーバに格納され、インターネットを通じてアクセス可能である。

【0091】

図２０は、他の実施形態に係る杭頭接合部の設計方法の概略的な手順を説明するためのフローチャートである。図２１は、当該杭頭接合部の設計方法で用意される許容曲げモーメントデータを説明するための図である。
幾つかの実施形態では、図２０に示したように、杭頭接合部の設計方法は、比率用意工程Ｓ４を更に備えている。
比率用意工程Ｓ４では、所定の軸力Ｎ下での、複数の定着筋１６の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントｓＭａに対する複数の定着筋１６の取付間隔が不均一である場合の許容曲げモーメントｓＭａの比率を用意する。軸力Ｎは杭頭部１２に対し軸線方向に作用するものであり、所定の軸力Ｎは例えば０ｋＮである。

【0092】

そして、許容曲げモーメントデータ用意工程Ｓ１において、複数の定着筋１６の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントｓＭａに比率用意工程Ｓ４で用意された比率を乗じることにより、許容曲げモーメントデータを用意する。図２１では、定着筋１６の間隔が等間隔である場合のＮＭ曲線に比率を乗じることによって、許容曲げモーメントデータとしてのＮＭ曲線を求めている。

【0093】

上記構成によれば、予め用意しておいた比率を、複数の定着筋１６の取付間隔が等間隔である場合の杭頭接合部１０の許容曲げモーメントｓＭａに乗じることで、複数の定着筋１６の取付間隔が不均一である場合の許容曲げモーメントデータを容易に用意することができる。こうして求められたＮＭ曲線は、定着筋１６の取付間隔に基づいて直接算定されたＮＭ曲線よりも小さく、安全率を見込むことができる。
例えば、比率は、複数の定着筋１６の取付間隔と対応付けてサーバに格納され、インターネットを通じてアクセス可能である。

【0094】

〔杭頭接合部の施工方法〕
以下、本発明の一実施形態に係る杭頭接合部の施工方法について説明する。
図２２は、本発明の一実施形態に係る杭頭接合部の施工方法の概略的な手順を説明するためのフローチャートである。
杭頭接合部の施工方法は、図２に例示したように、杭頭部１２と、杭頭部１２の周りに配置される複数の定着筋１６と、杭頭部１２及び複数の定着筋１６を囲むコンクリートによって構成された基礎コンクリート部４とを備える杭頭接合部１０の施工方法である。

【0095】

杭頭接合部の施工方法は、杭頭部１２の周方向にて所定の間隔で複数の定着筋１６を杭頭部１２に取り付ける定着筋取付工程Ｓ５と、コンクリート打設工程Ｓ６とを備える。
定着筋取付工程Ｓ５では、図１７及び図１８に示したように、杭頭部１２の軸線を中心として、杭頭部１２の軸線の周りの領域を、杭頭接合部１０に接続される梁５の方向に沿って中心角が９０度の４つの領域Ｉ,ＩＩ,ＩＩＩ,ＩＶに区画したときに、４つの領域Ｉ,ＩＩ,ＩＩＩ,ＩＶの各々に配置される定着筋１６の数Ｎｑが、複数の定着筋１６の総数を領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶの区画数である４で割り算したときの商以上になり、且つ、複数の定着筋１６の取付間隔が予め指定された最大取付間隔Ｐｊｍａｘ以下になるように複数の定着筋１６を杭頭部１２に対し取り付ける。なお、杭頭部１２に対し定着筋１６を取り付けるという表現は、杭頭部１２に対し定着筋１６を直接取り付けることのみならず、接合部材１４のような部材を介して杭頭部１２の周りに定着筋１６を配置して固定することも含む。
コンクリート打設工程Ｓ６では、杭頭部１２及び定着筋１６を囲むようにコンクリートが打設される。

【0096】

上記構成によれば、現場で不均一な配置になった場合でも、４つの領域Ｉ,ＩＩ,ＩＩＩ,ＩＶの各々に配置される定着筋１６の数が、複数の定着筋の総数を領域Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶの区画数である４で割り算したときの商以上になり、且つ、複数の定着筋１６の取付間隔が予め指定された最大取付間隔Ｐｊｍａｘ以下になるように複数の定着筋１６を取り付けることにより、杭頭部１２にて発生する曲げモーメントＭ_０が定着筋１６の取付間隔を考慮に入れた杭頭接合部１０の許容曲げモーメントｓＭａ以下になるように、複数の定着筋１６を容易に取り付けることができる。この結果として、杭頭接合部１０を容易に施工することができる。

【0097】

〔杭頭接合部の設計図〕
以下、本発明の一実施形態に係る杭頭接合部の設計図について説明する。
杭頭接合部の設計図は、杭頭部１２と、杭頭部１２の周りに配置される複数の定着筋１６と、杭頭部１２及び複数の定着筋１６を囲むコンクリートによって構成された基礎コンクリート部４とを備える杭頭接合部１０の設計図であって、複数の定着筋１６の取付作業を実施する作業者が参照するものである。
本実施形態に係る杭頭接合部の設計図は、図４に例示するように、複数の定着筋１６の最大取付間隔Ｐｊｍａｘを情報として含んでいる。

【0098】

上記構成によれば、杭頭接合部の設計図が複数の定着筋１６の最大取付間隔Ｐｊｍａｘを含んでいるので、定着筋１６の取付作業を行う作業者は、取付作業を円滑に進めることができる。
なお、本明細書における設計図は、定着筋１６の取付作業を行う作業者が参照するものであればよく、杭伏図の他に、仕様特記書等のようなものも含む。また、設計図の媒体は、書面に限定されず、液晶モニタ等の表示装置に表示されるものであってもよい。

【0099】

幾つかの実施形態では、図４に例示するように、杭頭接合部の設計図は、複数の定着筋１６の最小取付間隔Ｐｊｍｉｎを、最大取付間隔Ｐｊｍａｘとともに情報として含んでいる。
上記構成によれば、杭頭接合部の設計図が複数の定着筋１６の最小取付間隔Ｐｊｍｉｎを更に含んでいるので、定着筋１６の取付作業を行う作業者は、取付作業を更に円滑に進めることができる。

【0100】

〔杭頭用定着筋の仕様書〕
以下、本発明の一実施形態に係る杭頭用定着筋の仕様書について説明する。
図２３は、本発明の一実施形態に係る杭頭用定着筋の仕様書を概略的に示している。杭頭用定着筋の仕様書は、図２３に示したように、杭頭部１２の周りに配置される複数の定着筋１６の仕様が記載されており、複数の定着筋１６の最大取付間隔Ｐｊｍａｘが杭径と対応付けて記載されている。

【0101】

上記構成によれば、杭頭用定着筋の仕様書が複数の定着筋１６の最大取付間隔Ｐｊｍａｘを含んでいるので、杭頭接合部１０の設計者や施工者は、杭頭接合部１０の設計や施工を円滑に進めることができる。
好ましくは、杭頭用定着筋の仕様書は、定着筋１６の最大取付間隔Ｐｊｍａｘと対応付けて、定着筋１６の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントに対する、定着筋１６の取付間隔が不均一である場合の許容曲げモーメントの比率（軸力０ｋＮＭ低減率）が記載されている。杭頭接合部１０の設計者や施工者は、当該比率を参照することで、杭頭接合部１０の設計や施工をより一層円滑に進めることができる。
なお、杭頭用定着筋の仕様書についても、媒体は書面に限定されず、液晶モニタ等の表示装置に表示されるものであってもよい。

【0102】

幾つかの実施形態では、図２３に例示するように、杭頭用定着筋の仕様書には、複数の定着筋１６の最小取付間隔Ｐｊｍｉｎが、杭径、定着筋１６の総数、杭頭部１２の軸線を中心とする中心角９０度の範囲（１／４範囲）に配置される定着筋１６の数Ｎｑ、及び、定着筋１６の最大取付間隔Ｐｊｍａｘと対応付けて記載されている。上記構成によれば、杭頭用定着筋の仕様書が複数の定着筋１６の最小取付間隔Ｐｊｍｉｎを更に含んでいるので、杭頭接合部１０の設計者や施工者は、杭頭接合部１０の設計や施工を更に円滑に進めることができる。

【0103】

〔杭頭部の側面抵抗〕
図２４及び図２５は、本発明の他の一実施形態に係る杭頭接合部の設計方法を説明するための表であり、杭頭接合部１０の仕様として、定着筋１６の取付間隔以外に、杭頭部１２の側面抵抗に関するパラメータを示している。なお、図２４及び図２５中のΔＭは、等間隔配置での第１許容曲げモーメント成分ｓＭａ１と不均一配置での第１許容曲げモーメント成分ｓＭａ１との差である。

【0104】

幾つかの実施形態では、許容曲げモーメントデータ用意工程Ｓ１において、杭頭部１２の周方向にて複数の定着筋１６の取付間隔が不均一である場合の許容曲げモーメントデータとして、杭頭部１２の側面抵抗（杭側面抵抗）を考慮した許容曲げモーメントデータを用意する。杭頭部１２の側面抵抗は、上述した機構ＩＩによる第２許容曲げモーメント成分ｓＭａ２であり、上記［数１］に示した式によって求められる。図２４及び図２５には、杭側面抵抗の値が示されている。
通常、杭頭部の周方向にて複数の定着筋の取付間隔が等間隔である場合、許容曲げモーメントを算定する際、杭頭部の側面抵抗を考慮に入れない。特に、定着筋を用いる場合、杭頭部の側面抵抗を考慮に入れない。しかしながら、杭頭部に曲げモーメントが作用したときに、杭頭部の側面抵抗は現に発生し、杭頭部の曲げモーメントに対して抵抗として機能する。このため、許容曲げモーメントｓＭａの一部として杭頭部１２の側面抵抗を考慮することは妥当である。
そこで、上記構成では、杭頭部１２の周方向にて定着筋１６の取付間隔が不均一な場合に、杭頭部１２の側面抵抗を考慮した許容曲げモーメントデータを用意することで、妥当な大きさの許容曲げモーメントデータを用意することができる。杭頭部１２の側面抵抗を考慮した許容曲げモーメントデータは、第１許容曲げモーメント成分ｓＭａ１と第２許容曲げモーメント成分ｓＭａ２との和であり、若しくは、第３許容曲げモーメント成分ｓＭａ３を更に考慮に入れる場合には第１許容曲げモーメント成分ｓＭａ１と第２許容曲げモーメント成分ｓＭａ２と第３許容曲げモーメント成分ｓＭａ３との和であってもよい。なお、前述したように、許容曲げモーメントデータは、許容曲げモーメントに対応していればよく、許容曲げモーメントに所定の余力を見込んだものであってもよい。

【0105】

幾つかの実施形態では、仕様決定工程Ｓ３において、杭頭部１２の周方向にて定着筋１６の取付間隔が不均一な場合に杭頭部１２の側面抵抗を考慮した許容曲げモーメントデータが、杭頭部の周方向にて複数の定着筋の取付間隔が等間隔であって杭頭部の側面抵抗を考慮しない場合の許容曲げモーメント以上になるように、杭頭接合部１０の仕様を決定する。つまり、図２４及び図２５に示したΔＭに対する杭側面抵抗ｓＭａ２の比ｓＭａ２／ΔＭが１以上になるように、杭頭接合部１０の仕様（例えば埋込み長ｈｐ等）を決定する。
上記構成によれば、許容曲げモーメントデータが、複数の定着筋の取付間隔が等間隔であって杭頭部の側面抵抗を考慮しない場合の許容曲げモーメント以上になるように杭頭接合部１０の仕様が決定されるので、複数の定着筋１６の取付間隔が不均一であっても、所望の大きさの許容曲げモーメントｓＭａを実現することができる。
なお、複数の定着筋の取付間隔が等間隔であって杭頭部の側面抵抗を考慮しない場合の許容曲げモーメントとは、複数の定着筋の取付間隔が等間隔である場合の第１許容曲げモーメント成分ｓＭａ１、若しくは第３許容曲げモーメント成分ｓＭａ３を更に考慮に入れる場合には複数の定着筋の取付間隔が等間隔であるときの第１許容曲げモーメント成分ｓＭａ１と第３許容曲げモーメント成分ｓＭａ３との和である。

【0106】

ここで、［数１］に示した式から明らかなように、杭頭部１２の側面抵抗は、基礎コンクリート部４に対する杭頭部１２の埋込み長ｈｐに依存する。埋込み長ｈｐは、図１５に示したように、基礎コンクリート部４内を延びる杭頭部１２の軸線方向長さである。例えば、図２４に示した杭径Ｄｐ６００ｍｍの例から、埋込み長ｈｐを長くすることで、杭頭部１２の側面抵抗が大きくなることがわかる。
その反面、埋込み長ｈｐを長くした場合、杭頭部１２周辺の掘削量が増大したり基礎コンクリート部４が大きくなってしまうので、埋込み長ｈｐは短い方がよい。このため、杭２の外径である杭径Ｄｐに対する埋込み長ｈｐの比ｈｐ／Ｄｐは、例えば、０．５以下であるのが望ましい。

【0107】

幾つかの実施形態では、ｓＭａ２／ΔＭが１以上である場合、１を超える部分については、許容曲げモーメントデータとして考慮しない。つまり、許容曲げモーメントデータの算定にあたり、杭頭部１２の側面抵抗は、最大でも、複数の定着筋の取付間隔が等間隔である場合の許容曲げモーメントからの減少分であるΔＭの分までしか考慮しない。このようにすることで、杭頭部１２の側面抵抗を考慮することにより、許容曲げモーメントデータを過度に大きく算定することを防止することができる。

【0108】

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した実施形態では、基礎コンクリート部４にひび割れ４４が発生している状態Ｂを前提として許容曲げモーメントｓＭａを算定したが、ひび割れ４４が発生していない状態Ａを前提として許容曲げモーメントを算定してもよい。つまり、定着筋１６の取付間隔が不均一であることが考慮されてさえいれば、許容曲げモーメントｓＭａの算定方法は特に限定されることはない。
なお、従来の設計図等にも、定着筋の配置位置の許容誤差が記載されていることがあったが、当該記載はあくまでも取付作業によって生じる目標位置からの施工時の誤差の許容範囲を示すものであり、従来の設計図等の目標位置によって定まる定着筋の取付間隔は等間隔であった。上述した本実施形態の杭頭接合部の設計方法は、目標位置からの施工時の誤差によって生じる定着筋１６の間隔の最大値を制限するものではなく、定着筋１６を配置すべき目標位置の間隔の最大値として最大取付間隔Ｐｊｍａｘを規定している。つまり、最大取付間隔Ｐｊｍａｘは、定着筋１６以外の他の配筋を回避するために許容される定着筋１６同士の最大取付間隔である。
なお、本実施形態の杭頭接合部の設計方法によって設計された杭頭接合部１０であっても、目標位置から±３ｍｍ程度の定着筋１６の配置誤差が生じてもよい。

【0109】

最後に、上述した実施形態に係る杭頭接合部の設計方法は、方法に係る発明であったが、本発明によれば、物の発明として、当該方法をコンピュータに実行させるためのプログラムも提供可能であるのは勿論である。

【符号の説明】

【0110】

１ 構造体
２ 杭
４ 基礎コンクリート部
４ａ パイルキャップ
５ 梁
６ 上部構造
８ 杭基礎
１０ 杭頭接合部
１２ 杭頭部
１４ 接合部材（ジョイントカプラ）
１６ 定着筋
１７ コンクリート部
１８ 端板
１９ 外殻鋼管
２０ 軸部
２１ 螺子部
２２ 定着体
２３ 下側突起部
２４ 上側突起部
２６ 螺子孔
２８ 切り欠き
２９ フォーク部
３０ 連結部
３２ 補強ビーム部
３４ 補強リブ部
３５ 湾曲面
３６ 開先面
３８ 溶接ビード
４０ 上側部分
４２ 下側部分
４４ ひび割れ
Ｓ１ 許容曲げモーメントデータ用意工程
Ｓ２ 発生曲げモーメント算定工程
Ｓ３ 仕様決定工程
Ｓ４ 比率用意工程
Ｓ５ 定着筋取付工程
Ｓ６ コンクリート打設工程
Ｓ１０ データベースアクセス工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】