特許 7469645 杭頭接合構造、既設構造物の耐震補強方法、及び既設構造物の杭頭接合部の補修方法

(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】

(24)【登録日】2024-04-09

(45)【発行日】2024-04-17

(54)【発明の名称】杭頭接合構造、既設構造物の耐震補強方法、及び既設構造物の杭頭接合部の補修方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/34 20060101AFI20240410BHJP

   E02D 27/12 20060101ALI20240410BHJP

【ＦＩ】

E02D27/34 A

E02D27/12 Z

【請求項の数】 32

(21)【出願番号】P 2020096884

(22)【出願日】2020-06-03

(65)【公開番号】P2021188443

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-02-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100134359

【弁理士】

【氏名又は名称】勝俣 智夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188592

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 洋

(72)【発明者】

【氏名】小林 拓

(72)【発明者】

【氏名】石濱 吉郎

(72)【発明者】

【氏名】妙中 真治

(72)【発明者】

【氏名】柳 悦孝

(72)【発明者】

【氏名】日下 裕貴

(72)【発明者】

【氏名】澤石 正道

(72)【発明者】

【氏名】内藤 彩乃

【審査官】柿原 巧弥

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１０４８８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０２５７４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１５５２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３２８６５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１３９７３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ ２７／３４

Ｅ０２Ｄ ２７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上部構造物の基礎と本杭を接続するための杭頭接合構造であって、
前記基礎と前記本杭の接続部は、前記基礎の回転を一部許容する半剛接合、または前記回転を完全に許容するピン接合により接合され、
前記本杭の径方向外側に接続されたエネルギー吸収部材と、
前記基礎に定着され、前記エネルギー吸収部材を前記基礎に接続するエネルギー吸収部材受けと、
を備え、
前記本杭の周囲を取り囲むように前記本杭と同軸に配置された外管杭が設けられ、
前記エネルギー吸収部材は、前記外管杭の径方向外側に接続されていることを特徴とする杭頭接合構造。

【請求項2】

前記エネルギー吸収部材は、前記基礎および前記外管杭、または前記基礎および前記本杭に対してボルト締結により接続されていることを特徴とする請求項１に記載の杭頭接合構造。

【請求項3】

前記エネルギー吸収部材は、面内方向を鉛直方向に向けた平板状のプレート部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭頭接合構造。

【請求項4】

前記エネルギー吸収部材は、前記プレート部材と、Ｕ字状に湾曲した湾曲部を有するＵ型部材と、を備え、
前記Ｕ型部材は、前記湾曲部によって左右方向に湾曲するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の杭頭接合構造。

【請求項5】

前記エネルギー吸収部材は、前記プレート部材と、Ｕ字状に湾曲した湾曲部を有するＵ型部材と、を備え、
前記Ｕ型部材は、前記湾曲部によって上下方向に湾曲するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の杭頭接合構造。

【請求項6】

前記プレート部材には、バーリング孔が形成されていることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の杭頭接合構造。

【請求項7】

前記エネルギー吸収部材は、Ｕ字状に湾曲した湾曲部を有するＵ型部材であり、
前記Ｕ型部材は、前記湾曲部によって左右方向に湾曲するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭頭接合構造。

【請求項8】

前記エネルギー吸収部材は、Ｕ字状に湾曲した湾曲部を有するＵ型部材であり、
前記Ｕ型部材は、前記湾曲部によって上下方向に湾曲するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭頭接合構造。

【請求項9】

前記エネルギー吸収部材が付加する前記基礎と前記本杭との回転剛性は、前記基礎と前記本杭との接続部が付加する前記基礎と前記本杭との回転剛性以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の杭頭接合構造。

【請求項10】

前記外管杭と前記本杭との間には、充填材が充填されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭頭接合構造。

【請求項11】

前記外管杭の径方向内側の管内周面、前記本杭の径方向外側の杭外周面、または前記管内周面及び前記杭外周面の両者に突起が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭頭接合構造。

【請求項12】

上部構造物の基礎と本杭を接続するための杭頭接合構造であって、
前記基礎と前記本杭の接続部は、前記基礎の回転を一部許容する半剛接合、または前記回転を完全に許容するピン接合により接合され、
前記本杭の径方向外側に接続されたエネルギー吸収部材と、
前記基礎に定着され、前記エネルギー吸収部材を前記基礎に接続するエネルギー吸収部材受けと、
を備え、
前記エネルギー吸収部材は、面内方向を鉛直方向に向けた平板状のプレート部材であることを特徴とする杭頭接合構造。

【請求項13】

前記本杭の周囲を取り囲むように前記本杭と同軸に配置された外管杭が設けられ、
前記エネルギー吸収部材は、前記外管杭の径方向外側に接続されていることを特徴とする請求項１２に記載の杭頭接合構造。

【請求項14】

前記エネルギー吸収部材は、前記基礎および前記外管杭、または前記基礎および前記本杭に対してボルト締結により接続されていることを特徴とする請求項１３に記載の杭頭接合構造。

【請求項15】

前記エネルギー吸収部材は、前記プレート部材と、Ｕ字状に湾曲した湾曲部を有するＵ型部材と、を備え、
前記Ｕ型部材は、前記湾曲部によって左右方向に湾曲するように配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の杭頭接合構造。

【請求項16】

前記エネルギー吸収部材は、前記プレート部材と、Ｕ字状に湾曲した湾曲部を有するＵ型部材と、を備え、
前記Ｕ型部材は、前記湾曲部によって上下方向に湾曲するように配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の杭頭接合構造。

【請求項17】

前記エネルギー吸収部材は、Ｕ字状に湾曲した湾曲部を有するＵ型部材であり、
前記Ｕ型部材は、前記湾曲部によって左右方向に湾曲するように配置されていることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の杭頭接合構造。

【請求項18】

前記エネルギー吸収部材は、Ｕ字状に湾曲した湾曲部を有するＵ型部材であり、
前記Ｕ型部材は、前記湾曲部によって上下方向に湾曲するように配置されていることを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の杭頭接合構造。

【請求項19】

前記外管杭と前記本杭との間には、充填材が充填されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の杭頭接合構造。

【請求項20】

前記外管杭の径方向内側の管内周面、前記本杭の径方向外側の杭外周面、または前記管内周面及び前記杭外周面の両者に突起が設けられていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の杭頭接合構造。

【請求項21】

上部構造物の基礎と本杭を接続するための杭頭接合構造であって、
前記基礎と前記本杭の接続部は、前記基礎の回転を一部許容する半剛接合、または前記回転を完全に許容するピン接合により接合され、
前記本杭の径方向外側に接続されたエネルギー吸収部材と、
前記基礎に定着され、前記エネルギー吸収部材を前記基礎に接続するエネルギー吸収部材受けと、
を備え、
前記エネルギー吸収部材は、Ｕ字状に湾曲した湾曲部を有するＵ型部材であり、
前記Ｕ型部材は、前記湾曲部によって上下方向に湾曲するように配置されていることを特徴とする杭頭接合構造。

【請求項22】

前記本杭の周囲を取り囲むように前記本杭と同軸に配置された外管杭が設けられ、
前記エネルギー吸収部材は、前記外管杭の径方向外側に接続されていることを特徴とする請求項２１に記載の杭頭接合構造。

【請求項23】

前記エネルギー吸収部材は、前記基礎および前記外管杭、または前記基礎および前記本杭に対してボルト締結により接続されていることを特徴とする請求項２２に記載の杭頭接合構造。

【請求項24】

前記外管杭と前記本杭との間には、充填材が充填されていることを特徴とする請求項２２又は２３に記載の杭頭接合構造。

【請求項25】

前記外管杭の径方向内側の管内周面、前記本杭の径方向外側の杭外周面、または前記管内周面及び前記杭外周面の両者に突起が設けられていることを特徴とする請求項２２又は２３に記載の杭頭接合構造。

【請求項26】

上部構造物の基礎と本杭を接続するための杭頭接合構造であって、
前記基礎と前記本杭の接続部は、前記基礎の回転を一部許容する半剛接合、または前記回転を完全に許容するピン接合により接合され、
前記本杭の径方向外側に接続されたエネルギー吸収部材と、
前記基礎に定着され、前記エネルギー吸収部材を前記基礎に接続するエネルギー吸収部材受けと、
を備え、
前記エネルギー吸収部材が付加する前記基礎と前記本杭との回転剛性は、前記基礎と前記本杭との接続部が付加する前記基礎と前記本杭との回転剛性以上であることを特徴とする杭頭接合構造。

【請求項27】

前記本杭の周囲を取り囲むように前記本杭と同軸に配置された外管杭が設けられ、
前記エネルギー吸収部材は、前記外管杭の径方向外側に接続されていることを特徴とする請求項２６に記載の杭頭接合構造。

【請求項28】

前記エネルギー吸収部材は、前記基礎および前記外管杭、または前記基礎および前記本杭に対してボルト締結により接続されていることを特徴とする請求項２７に記載の杭頭接合構造。

【請求項29】

前記外管杭と前記本杭との間には、充填材が充填されていることを特徴とする請求項２７又は２８に記載の杭頭接合構造。

【請求項30】

前記外管杭の径方向内側の管内周面、前記本杭の径方向外側の杭外周面、または前記管内周面及び前記杭外周面の両者に突起が設けられていることを特徴とする請求項２７又は２８に記載の杭頭接合構造。

【請求項31】

請求項１乃至３０のいずれか１項に記載の杭頭接合構造を用いて既設構造物を耐震補強する既設構造物の耐震補強方法であって、
前記既設構造物の基礎と前記本杭の接続部を、前記半剛接合または前記ピン接合により接合する工程と、
前記本杭の径方向外側に前記エネルギー吸収部材を接続する工程と、
前記エネルギー吸収部材を前記基礎に接続するエネルギー吸収部材受けを前記基礎に定着する工程と、
を有することを特徴とする既設構造物の耐震補強方法。

【請求項32】

請求項１乃至３０のいずれか１項に記載の杭頭接合構造の前記エネルギー吸収部材を交換することを特徴とする既設構造物の杭頭接合部の補修方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、杭頭接合構造、既設構造物の耐震補強方法、及び既設構造物の杭頭接合部の補修方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、事務所ビルや集合住宅などの上部構造物と杭の接合部は、回転を許容しない剛結合、すなわち完全固定が採用されていた。このため、大地震が発生した場合においては、杭頭部や基礎梁に大きな応力が発生して損傷してしまい、結果的に杭は軸力保持機能を失い、事務所ビルや集合住宅などの上部構造物が傾斜、沈下する場合があった。これを防ぐためには、一般に、杭頭部や基礎梁を大断面化するなどして高耐力化を図ることが一般的に行われているが、高コストとなっていた。
そこで、近年は、杭頭部や基礎梁に発生する応力を低減することを目的に、上部構造物と杭の接合部に、回転を一部許容する半剛接合、あるいは回転を完全に許容するピン接合が採用されることが増えている。

【0003】

このような杭頭部のエネルギー吸収構造として、例えば特許文献１、２、３に示されるような構造が知られている。
特許文献１には、半剛接合あるいはピン接合とした杭頭部を、本杭、外管杭、本杭およびフーチングの内部に設ける棒状のエネルギー吸収部材などで構成し、地震エネルギーの大部分を外管杭およびエネルギー吸収部材の変形により吸収することで、本杭に入力されるエネルギーを低減する構造について記載されている。

【0004】

特許文献２、３には、杭頭部のフーチング内部に粘弾性体あるいは鉛と棒状の鋼材からなるエネルギー吸収部材を設け、粘弾性体あるいは鉛と棒状の鋼材との間の相対変位に伴う流動あるいはせん断変形により地震エネルギーを吸収し、本杭に入力されるエネルギーを低減する構造が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００４－２１８１９６号公報

【文献】特開２００１－３２２９５号公報

【文献】特開２００４－３２４１５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、従来の杭頭接合構造では、以下のような問題があった。
エネルギー吸収部材は一度損傷した後には、新たな地震に対応するために取り替える必要がある。特許文献１～３で記載されるエネルギー吸収部材は本杭やフーチングの内部に設けられているため、取り替えに係る作業が困難であるという問題があり、その点で改善の余地があった。

【0007】

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、エネルギー吸収部材の交換を容易に行うことができる杭頭接合構造、既設構造物の耐震補強方法、及び既設構造物の杭頭接合部の補修方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達成するため、本発明に係る杭頭接合構造では、上部構造物の基礎と本杭を接続するための杭頭接合構造であって、前記基礎と前記本杭の接続部は、前記基礎の回転を一部許容する半剛接合、または前記回転を完全に許容するピン接合により接合され、前記本杭の径方向外側に接続されたエネルギー吸収部材と、前記基礎に定着され、前記エネルギー吸収部材を前記基礎に接続するエネルギー吸収部材受けと、を備え、前記本杭の周囲を取り囲むように前記本杭と同軸に配置された外管杭が設けられ、前記エネルギー吸収部材は、前記外管杭の径方向外側に接続されていることを特徴としている。
また、本発明に係る杭頭接合構造は、上部構造物の基礎と本杭を接続するための杭頭接合構造であって、前記基礎と前記本杭の接続部は、前記基礎の回転を一部許容する半剛接合、または前記回転を完全に許容するピン接合により接合され、前記本杭の径方向外側に接続されたエネルギー吸収部材と、前記基礎に定着され、前記エネルギー吸収部材を前記基礎に接続するエネルギー吸収部材受けと、を備え、前記エネルギー吸収部材は、面内方向を鉛直方向に向けた平板状のプレート部材であることを特徴としている。
また、本発明に係る杭頭接合構造は、上部構造物の基礎と本杭を接続するための杭頭接合構造であって、前記基礎と前記本杭の接続部は、前記基礎の回転を一部許容する半剛接合、または前記回転を完全に許容するピン接合により接合され、前記本杭の径方向外側に接続されたエネルギー吸収部材と、前記基礎に定着され、前記エネルギー吸収部材を前記基礎に接続するエネルギー吸収部材受けと、を備え、前記エネルギー吸収部材は、Ｕ字状に湾曲した湾曲部を有するＵ型部材であり、前記Ｕ型部材は、前記湾曲部によって上下方向に湾曲するように配置されていることを特徴としている。
また、本発明に係る杭頭接合構造は、上部構造物の基礎と本杭を接続するための杭頭接合構造であって、前記基礎と前記本杭の接続部は、前記基礎の回転を一部許容する半剛接合、または前記回転を完全に許容するピン接合により接合され、前記本杭の径方向外側に接続されたエネルギー吸収部材と、前記基礎に定着され、前記エネルギー吸収部材を前記基礎に接続するエネルギー吸収部材受けと、を備え、前記エネルギー吸収部材が付加する前記基礎と前記本杭との回転剛性は、前記基礎と前記本杭との接続部が付加する前記基礎と前記本杭との回転剛性以上であることを特徴としている。

【0009】

また、本発明に係る既設構造物の耐震補強方法は、上述した杭頭接合構造を用いて既設構造物を耐震補強する既設構造物の耐震補強方法であって、前記既設構造物の基礎と前記本杭の接続部を、前記半剛接合または前記ピン接合により接合する工程と、前記本杭の径方向外側に前記エネルギー吸収部材を接続する工程と、前記エネルギー吸収部材を前記基礎に接続するエネルギー吸収部材受けを前記基礎に定着する工程と、を有することを特徴としている。

【0010】

また、本発明に係る既設構造物の杭頭接合部の補修方法は、上述した杭頭接合構造の前記エネルギー吸収部材を交換することを特徴としている。

【0011】

本発明では、地震が発生した際には、半剛接合の場合において本杭と基礎との接続部の回転が一部許容され、あるいはピン接合の場合には本杭と基礎との接続部の回転が完全に許容される。そして、上部構造物に働く慣性力に起因して杭頭部に作用するせん断力および曲げモーメントは、エネルギー吸収部材がせん断変形することでその大部分が吸収されるため、エネルギー吸収量を大きくすることが可能となり、一部のみが本杭によって負担される。したがって、本杭は断面を小さくすることが可能となり、施工にかかるコストを低減できる。
また、本発明では、本杭は上部構造物に働く慣性力に起因して杭頭部分に作用するせん断力および曲げモーメントによる損傷をほとんど受けることがないため、軸力保持機能を担保することができる。そのため、上部構造物の傾斜や沈下を発生させず、過大な変位の発生を防ぐことができることから、大地震後においても安定的に上部構造物を支持することができる。

【0012】

また、本発明では、従来のようなエネルギー吸収部材を本杭や基礎の内部に設ける構造ではなく、本杭の外方に設けることで、一度損傷したエネルギー吸収部材の交換作業を容易に行うことができる。したがって、損傷したエネルギー吸収部材を新たなものに取り替えることで、新たな地震に備えることができる。とくに、地震時に損傷しやすい上部構造物の外周の本杭に対しては、上部構造物の外周側から地盤を掘削することにより容易に取り替えることができる。

【0013】

しかも、本発明では、杭頭部分にエネルギー吸収部材として鋼材を使用することにより、メンテナンス不要で安定した履歴を得ることができる。そのため、通常、制振ダンパーや免震ダンパーを使用する際に必要なメンテナンス用の地下空間、地下階が不要となり、上部構造物の建設コストの低減を図ることが可能となる。

【0014】

また、本発明に係る杭頭接合構造では、前記本杭の周囲を取り囲むように前記本杭と同軸に配置された外管杭が設けられ、前記エネルギー吸収部材は、前記外管杭の径方向外側に接続されていることを特徴としてもよい。

【0015】

本発明では、外管杭、エネルギー吸収部材、およびエネルギー吸収部材受けを一部またはすべて一体化した後に、本杭と同心軸上に設置することができ、施工性を高めることができる。また、地震時にエネルギー吸収部材から本杭に作用する押圧力による本杭の損傷を、外管杭によって防ぐことができる。

【0016】

また、本発明に係る杭頭接合構造では、前記エネルギー吸収部材は、前記基礎および前記外管杭、または前記基礎および前記本杭に対してボルト締結により接続されていることを特徴としてもよい。

【0017】

この場合には、外管杭とエネルギー吸収部材の接続、およびエネルギー吸収部材受けとエネルギー吸収部材の接続をボルト締結によって機械的に行うことができ、取り替え作業を効率的に行うことができる。
具体的には、杭頭接合構造を新設する際には、本杭に対してボルト締結する作業のみで施工することができる。また、既設の杭頭接合構造を補強する際には、例えば半割の鋼管を本杭の外側に配置し溶接することで外管杭を形成し、その外管杭にエネルギー吸収部材をボルトで取り付ける作業となり、容易に施工することができる。

【0018】

また、本発明に係る杭頭接合構造では、前記エネルギー吸収部材は、面内方向を鉛直方向に向けた平板状のプレート部材であることを特徴としてもよい。

【0019】

本発明によれば、エネルギー吸収部材を使用することで、プレート面方向を鉛直方向に向けた簡単な部材により杭頭接合構造を施工することができる。
また、本発明によれば、地盤の掘削範囲はプレートの幅に合わせればよいので、より小さくすることができる。

【0020】

また、本発明に係る杭頭接合構造では、前記エネルギー吸収部材は、前記プレート部材と、Ｕ字状に湾曲した湾曲部を有するＵ型部材と、を備え、前記Ｕ型部材は、前記湾曲部によって左右方向に湾曲するように配置されていることを特徴としてもよい。

【0021】

このような構成によれば、エネルギー吸収部材としてプレート部材に加えてＵ型部材を組みわせた構成となる。このようにエネルギー吸収部材の一部にＵ字状の湾曲面の変形を利用するＵ型部材を設けることで、上部構造物に働く慣性力に起因して杭頭部に作用するせん断力および曲げモーメントを効果的にＵ型部材で吸収することができる。

【0022】

また、本発明に係る杭頭接合構造では、前記エネルギー吸収部材は、前記プレート部材と、Ｕ字状に湾曲した湾曲部を有するＵ型部材と、を備え、前記Ｕ型部材は、前記湾曲部によって上下方向に湾曲するように配置されていることを特徴としてもよい。

【0023】

このような構成によれば、エネルギー吸収部材としてプレート部材に加えてＵ型部材を組みわせた構成となる。このようにエネルギー吸収部材の一部にＵ字状の湾曲面の変形を利用するＵ型部材を設けることで、上部構造物に働く慣性力に起因して杭頭部に作用するせん断力および曲げモーメントを効果的にＵ型部材で吸収することができる。

【0024】

また、本発明に係る杭頭接合構造では、前記プレート部材には、バーリング孔が形成されていることを特徴としてもよい。

【0025】

このような構成によれば、エネルギー吸収部材にバーリング加工が施されているので、大きく変形しても安定したせん断耐力を保持することが可能となるため、鋼材重量当たりのエネルギー吸収が大きくなり、効率よくせん断抵抗を発揮することができる。

【0026】

また、本発明に係る杭頭接合構造では、前記エネルギー吸収部材は、Ｕ字状に湾曲した湾曲部を有するＵ型部材であり、前記Ｕ型部材は、前記湾曲部によって左右方向に湾曲するように配置されていることを特徴としてもよい。

【0027】

このような構成によれば、エネルギー吸収部材をＵ型部材とすることで、Ｕ字状の湾曲面の変形を利用することで、上部構造物に働く慣性力に起因して杭頭部に作用するせん断力および曲げモーメントを効果的にＵ型部材で吸収することができる。

【0028】

また、本発明に係る杭頭接合構造では、前記エネルギー吸収部材は、Ｕ字状に湾曲した湾曲部を有するＵ型部材であり、前記Ｕ型部材は、前記湾曲部によって上下方向に湾曲するように配置されていることを特徴としてもよい。

【0029】

このような構成によれば、エネルギー吸収部材をＵ型部材とすることで、Ｕ字状の湾曲面の変形を利用することで、上部構造物に働く慣性力に起因して杭頭部に作用するせん断力および曲げモーメントを効果的にＵ型部材で吸収することができる。

【0030】

また、本発明に係る杭頭接合構造では、前記エネルギー吸収部材が付加する前記基礎と前記本杭との回転剛性は、前記基礎と前記本杭との接続部が付加する前記基礎と前記本杭との回転剛性以上であることを特徴としてもよい。

【0031】

このような構成によれば、地震時に基礎に作用する回転が基礎と本杭との接続部で許容されるので、その回転よる基礎の荷重がエネルギー吸収部材に流れやすくなる。これにより、力の伝達効率がより向上するので、より確実に本杭の断面を小さくすることが可能となり、施工にかかるコストを低減できる。

【0032】

また、本発明に係る杭頭接合構造では、前記外管杭と前記本杭との間には、充填材が充填されていることが好ましい。

【0033】

この場合には、本杭と外管杭の間にモルタルやコンクリート等の充填材が充填されているので、地震時においてエネルギー吸収部材から受ける押圧力によって外管杭が変形して損傷することを抑制できる。

【0034】

また、本発明に係る杭頭接合構造では、前記外管杭の径方向内側の管内周面、前記本杭の径方向外側の杭外周面、または前記管内周面及び前記杭外周面の両者に突起が設けられていることを特徴としてもよい。

【0035】

このような構成によれば、本杭と外管杭の間に充填されるモルタルやコンクリート等の充填材における外管杭あるいは本杭に対する付着強度を高めることができ、一体化することが可能となる。

【発明の効果】

【0036】

本発明の杭頭接合構造、既設構造物の耐震補強方法、及び既設構造物の杭頭接合部の補修方法によれば、杭頭部を半剛接合やピン接合とした場合に、低コストで本杭の軸力保持機能を担保し、上部構造物の傾斜や沈下および過大な変位を防ぐことができ、一度損傷した後には容易に取り替えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明の第１実施形態による杭頭接合構造を示す縦断面図である。

【図2】図１に示すＡ－Ａ線矢視図であって、杭頭接合構造を上方から見た平面図である。

【図3】（ａ）、（ｂ）は、変形例による平板エネルギー吸収部材の配置構成を示す図であって、図２に対応する図である。

【図4】平板エネルギー吸収部材を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ－Ｂ線断面図である。

【図5】（ａ）～（ｃ）は、変形例による平板エネルギー吸収部材を示す側面図である。

【図6】第１実施形態による地震時における杭頭接合構造を示す縦断面図である。

【図7】第２実施形態による杭頭接合構造を示す縦断面図である。

【図8】第２実施形態による地震時における杭頭接合構造を示す縦断面図である。

【図9】第３実施形態による杭頭接合構造を示す縦断面図である。

【図10】図９に示すＣ－Ｃ線矢視図であって、第３実施形態による杭頭接合構造を上方から見た平面図である。

【図11】第３実施形態による地震時における杭頭接合構造を示す縦断面図である。

【図12】第４実施形態による杭頭接合構造を示す縦断面図である。

【図13】第４実施形態による地震時における杭頭接合構造を示す縦断面図である。

【図14】第５実施形態による杭頭接合構造を示す縦断面図である。

【図15】図１４に示すＤ－Ｄ線矢視図であって、第５実施形態による杭頭接合構造を上方から見た平面図である。

【図16】第５実施形態による地震時における杭頭接合構造を示す縦断面図である。

【図17】（ａ）、（ｂ）は、第１変形例による杭頭接合構造の配置構成を示す平面図であって、図３に対応する図である。

【図18】（ａ）、（ｂ）は、第２変形例による杭頭接合構造の配置構成を示す平面図であって、図３に対応する図である。

【図19】第３変形例による杭頭接合構造を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0038】

以下、本発明の実施形態による杭頭接合構造、既設構造物の耐震補強方法、及び既設構造物の杭頭接合部の補修方法について、図面に基づいて説明する。

【0039】

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態による杭頭接合構造１は、本杭２の杭頭部２Ａを上部構造物（図示省略）の基礎３に接合するための接合構造である。本実施形態による基礎３と本杭２の接続部は、回転を一部許容する半剛接合により接合されている。

【0040】

杭頭接合構造１は、本杭２の径方向外側に本杭２と同軸に配置された円筒状の外管杭４と、外管杭４の径方向の外側に接続された複数（本実施形態では図２に示すように４枚）の平板エネルギー吸収部材５（エネルギー吸収部材）と、基礎３に定着され、平板エネルギー吸収部材５を基礎３に接続するリング状受け部材６（エネルギー吸収部材受け）と、を備えている。

【0041】

本杭２の構成材料は、例えば鋼材やコンクリートが挙げられる。具体的に本杭２としては、例えば鋼管杭、場所打ち鋼管コンクリート杭、外殻鋼管付きコンクリート杭（ＳＣ杭）、遠心プレストレスト鉄筋コンクリート杭（ＰＲＣ杭）、プレテンション方式遠心力高強度プレストレスコンクリート杭（ＰＨＣ杭）を採用することができる。本杭２は、全体が地中に埋設され、杭頭部２Ａの内側にはコンクリートが充填されている。

【0042】

本杭２の外周面２ｂには、外管杭４によって囲まれる杭頭部２Ａの領域に径方向の外側に凸となる本杭突起２２が形成されている。本杭突起２２の形状は、限定されることはなく、例えば部分的に設けられるものであってもよいし、周方向に延びる突条であってもよい。このような本杭突起２２を設けることにより、本杭２と外管杭４の外鋼管４１との間に充填されるコンクリート４３（充填材）との付着強度を増大させることができる。

【0043】

杭頭部２Ａの上端２ａには、上開口を覆う杭頭キャップ２１が外嵌されている。杭頭キャップ２１は、鋼製で有頂筒状に形成され、杭頭部２Ａの上端２ａに上方から被せるようにして固定手段により装着されている。杭頭キャップ２１の天面２１ａは、後述する杭受け盤３１が接地される水平面を形成した接地面となっている。

【0044】

基礎３は、上部構造物の柱を下方から支持するコンクリート造のフーチングである。本実施形態では、下半部分が地中に埋設されている。基礎３の下面３ａのうち杭頭部２Ａの直上の位置には、本杭２と同軸に杭受け盤３１が設けられている。杭受け盤３１は、基礎３に埋設され、下面３１ａに杭頭部２Ａに装着された杭頭キャップ２１の天面２１ａに面接触する状態で設けられる。基礎３が受ける鉛直荷重は、杭受け盤３１及び杭頭キャップ２１を介して本杭２に伝達される。基礎３の下面３ａには、受け部材６が埋設されている。

【0045】

リング状受け部材６は、図１及び図２に示すように、鋼製の部材からなるリング状に形成され、リング状受け部材６の下面６ａを基礎３の下面３ａと面一に配置して基礎３のコンクリートに埋設されて一体的に設けられている。リング状受け部材６の外径寸法及び内径寸法は、４つの平板エネルギー吸収部材５のすべての第１接続部５ａが接続するように決められている。リング状受け部材６には、上方に向けて延びて基礎３のコンクリートに定着される複数の定着筋６１が突合せ溶接やスタッド溶接により溶着されている。

【0046】

リング状受け部材６の下面６ａには、平板エネルギー吸収部材５の一端（第１接続部５ａ）を接続する第１取付フランジ６２が設けられている。第１取付フランジ６２は、板状で長さ方向を水平方向に向けてリング状受け部材６に溶着されている。第１取付フランジ６２には厚さ方向に貫通するボルト孔（図示省略）が形成されている。

【0047】

外管杭４は、本杭２より外径が大きく設定されている。外管杭４は、杭頭部２Ａの周囲から取り囲む円筒形状の鋼管円筒状の外鋼管４１と、外鋼管４１と杭頭部２Ａとの間に充填されるコンクリート４３（充填材）と、を備えている。外管杭４は、例えば予め本杭２の所定位置に固着されている受け部材（図示省略）上に載置させることにより位置決めされ、杭頭部２Ａの杭軸と同軸となるように杭頭部２Ａに接合される。

【0048】

外鋼管４１の内周面４１ａには、径方向の内側に凸となる外鋼管突起４４が形成されている。外鋼管突起４４の形状は、限定されることはなく、例えば部分的に設けられるものであってもよいし、周方向に延びる突条であってもよい。このような外鋼管突起４４を設けることにより、本杭２と外管杭４の外鋼管４１との間に充填されるコンクリート４３との付着強度を増大させることができる。

【0049】

また、外鋼管４１の外周面４１ｂには、平板エネルギー吸収部材５の他端（第２接続部５ｂ）を接続する第２取付フランジ４５が設けられている。第２取付フランジ４５は、板状で長さ方向を上下方向に向けて外鋼管４１に溶着されている。第２取付フランジ４５には厚さ方向に貫通するボルト孔（図示省略）が形成されている。

【0050】

外鋼管４１の内側に充填される充填材は、本実施形態のようなコンクリート４３に限定されず、モルタルや他の材料であってもよい。このように、本杭２と外管杭４との間にコンクリート４３が充填されることで、平板エネルギー吸収部材５の押圧力により外管杭４の外鋼管４１の損傷を防止できる。

【0051】

平板エネルギー吸収部材５は、面内方向で長手方向の中間部で折れた形状である。平板エネルギー吸収部材５は、普通の鋼材、あるいは低降伏点鋼のようなエネルギー吸収性能が大きな部材が採用される。平板エネルギー吸収部材５は、一端の第１接続部５ａが基礎３に設けられるリング状受け部材６に第１取付フランジ６２を介して接続され、他端の第２接続部５ｂが外管杭４に設けられる第２取付フランジ４５を介して接続されている。第１接続部５ａと第２接続部５ｂは、それぞれ第１取付フランジ６２、第２取付フランジ４５に対してボルト締結により固定されている。このように平板エネルギー吸収部材５がボルトで接続されるので、損傷時に取り替えやすい。

【0052】

４つの平板エネルギー吸収部材５は、図２に示すように、本杭２の周囲に周方向に一定の間隔（ここでは４５度ピッチ）をあけて配置されている。平板エネルギー吸収部材５の設置数は、本杭２（外管杭４）の径寸法、基礎３から受ける回転剛性、平板エネルギー吸収部材５自体の材質、形状、厚さ寸法等の条件に応じて適宜変更することが可能である。例えば、図３（ａ）に示すように６つの平板エネルギー吸収部材５を周方向に所定間隔をあけて配置してもよく、あるいは図３（ｂ）に示すように８つの平板エネルギー吸収部材５を周方向に所定間隔をあけて配置してもよい。
なお、図３（ａ）、（ｂ）は、平板エネルギー吸収部材５と外管杭４との接続が溶接ではなく、外管杭４の外周面４１ｂに設けられたスリット部材４７に対して、平板エネルギー吸収部材５の第１接続部５ａに設けられた断面Ｔ型の係止突片５３が上下方向から差し込まれている。これにより平板エネルギー吸収部材５は横方向（左右方向）への移動が規制された状態で連結されている。

【0053】

平板エネルギー吸収部材５には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、適宜な位置に厚さ方向に貫通する複数（ここでは２つ）のバーリング孔５１が形成されている。バーリング孔５１は、孔縁に板面から立ち上がるフランジ部５１ａを有する孔であり、大変形時においても安定したせん断耐力を保持することを可能とした形状となっている。

【0054】

なお、バーリング孔５１の数量、配置、孔径等の構成は、設計により求められる平板エネルギー吸収部材５の剛性に応じて適宜設定することができる。例えば、図５（ａ）は１つのみのバーリング孔５１が設けられケースであり、図５（ｂ）は３つのバーリング孔５１が設けられたケースであり、図５（ｃ）はバーリング孔５１が多数設けられたケースである。

【0055】

図６に示すように、平板エネルギー吸収部材５とリング状受け部材６との接続部の回転剛性は、平板エネルギー吸収部材５に荷重が流れやすいように、本杭２と基礎３との接続部が付加する基礎３と本杭２との回転剛性以上となるように設定されている。すなわち、リング状受け部材６には、ひげ筋などの定着筋６１により完全固定とすることが好ましい。

【0056】

ここで、上述した構成の杭頭接合構造１の施工方法（杭頭接合方法）について、説明する。
先ず、図１に示すように、例えば回転圧入工法により地盤に本杭２を打設する。このとき杭頭部２Ａは、地中になる位置とする。
次に、本杭２の径方向外側に本杭２と同軸に円筒状の外管杭４を配置する。具体的には、地盤中に打設した本杭２の杭頭部２Ａの周囲の地盤を掘削して施工スペースを確保する。本杭２の上端２ａには、杭頭キャップ２１を外嵌させる。

【0057】

続いて、外管杭４の外鋼管４１を杭頭部２Ａの径方向の外側に被せるようにして配置する。なお、外鋼管４１の外周面４１ｂには予め第２取付フランジ４５が溶着されている。

【0058】

次に、本杭２の上方に基礎３を設ける。基礎３は、所定領域に型枠を設け、基礎３の下面３ａに杭受け盤３１とリング状受け部材６を配置してから型枠内にコンクリートを打設する。このとき、杭受け盤３１の下面３１ａは本杭２の上端２ａに設けた杭頭キャップ２１の天面２１ａに対して接地した状態となる。なお、リング状受け部材６の下面６ａには予め第１取付フランジ６２を溶着しておく。

【0059】

次に、外管杭４の第２取付フランジ４５とリング状受け部材６の第１取付フランジ６２とを平板エネルギー吸収部材５でボルト締結により接続する。なお、基礎３の型枠内のコンクリート打設は、外管杭４の第２取付フランジ４５とリング状受け部材６の第１取付フランジ６２とを平板エネルギー吸収部材５でボルト締結した後に実施してもよい。
また、外管杭４、平板エネルギー吸収部材５及びリング状受け部材６は予め工場で組み立て、現場に持ち込んでもよいし、杭頭部２Ａに設置する前に現場で組み立ててもよい。そして、外鋼管４１と杭頭部２Ａとの間の隙間からコンクリート流出しないようせき止め処理を設置した後、外鋼管４１と杭頭部２Ａとの間にコンクリート４３を充填して硬化させる。その後、杭頭部２Ａの周囲で掘削した領域を土砂で埋め戻す。これにより、杭頭接合構造１の施工が完了となる。
さらに、基礎３の上方には上部構造物を施工する。

【0060】

次に、上述した杭頭接合構造、既設構造物の耐震補強方法、及び既設構造物の杭頭接合部の補修方法の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態による杭頭接合構造１では、図６に示すように、地震が発生した際には、本実施形態のように半剛接合の場合において本杭２と基礎３との接続部の回転（図６の符号Ｆ）が一部許容される。そして、上部構造物に働く慣性力に起因して杭頭部２Ａに作用するせん断力および曲げモーメントは、平板エネルギー吸収部材５がせん断変形することでその大部分が吸収されるため、エネルギー吸収量を大きくすることが可能となり、一部のみが本杭２によって負担される。したがって、本杭２は断面を小さくすることが可能となり、施工にかかるコストを低減できる。

【0061】

また、本実施形態では、本杭２は上部構造物に働く慣性力に起因して杭頭部分に作用するせん断力および曲げモーメントによる損傷を受けることがないため、軸力保持機能を担保することができる。そのため、上部構造物の傾斜や沈下を発生させず、過大な変位の発生を防ぐことができることから、大地震後においても安定的に上部構造物を支持することができる。

【0062】

また、本実施形態では、従来のようなエネルギー吸収部材を本杭２や基礎３の内部に設ける構造ではなく、平板エネルギー吸収部材５を本杭２の外方に設けることで、一度損傷した平板エネルギー吸収部材５の交換作業を容易に行うことができる。
したがって、損傷した平板エネルギー吸収部材５を新たなものに取り替えることで、新たな地震に備えることができる。とくに、地震時に損傷しやすい上部構造物の外周の本杭２に対しては、上部構造物の外周側から地盤を掘削することにより容易に取り替えることができる。

【0063】

しかも、本実施形態では、杭頭部分に平板エネルギー吸収部材５として鋼材を使用することにより、メンテナンス不要で安定した履歴を得ることができる。そのため、通常、制振ダンパーや免震ダンパーを使用する際に必要なメンテナンス用の地下空間、地下階が不要となり、上部構造物の建設コストの低減を図ることが可能となる。

【0064】

また、本実施形態では、外管杭４と平板エネルギー吸収部材５の接続、およびリング状受け部材６と平板エネルギー吸収部材５の接続をボルト締結によって機械的に行うことができ、取り替え作業を効率的に行うことができる。
具体的には、杭頭接合構造１を新設する際には、本杭２の上方から外管杭４を被せた後にボルト締結する作業のみで施工することができる。また、既設の杭頭接合構造１を補強する際には、例えば半割の鋼管を本杭２の外側に配置し溶接することで外管杭４を形成し、その外管杭４に平板エネルギー吸収部材５をボルトで取り付ける作業となり、容易に施工することができる。

【0065】

また、本実施形態では、平板エネルギー吸収部材５を使用することで、プレート面方向を鉛直方向に向けた簡単な部材により杭頭接合構造１を施工することができる。

【0066】

さらに、本実施形態による杭頭接合構造１の場合には、平板エネルギー吸収部材５にバーリング加工により施されたバーリング孔５１が形成されているので、鋼材重量当たりのエネルギー吸収が大きくなり、効率よくせん断抵抗を発揮することができる。

【0067】

また、本実施形態では、基礎３と平板エネルギー吸収部材５との接続部の回転剛性は、基礎３と本杭２との接続部が付加する基礎３と本杭２との回転剛性以上となるように設定されているので、地震時に基礎３に作用する回転が基礎３と本杭２との接続部で完全に許容され、その回転よる基礎３の荷重が平板エネルギー吸収部材５に流れやすくなる。これにより、力の伝達効率がより向上するので、より確実に本杭２の断面を小さくすることが可能となり、施工にかかるコストを低減できる。

【0068】

さらに、本実施形態では、本杭２と外管杭４の間にコンクリート４３が充填されているので、地震時において平板エネルギー吸収部材５から受ける押圧力によって外管杭４が変形して損傷することを抑制できる。

【0069】

さらにまた、本実施形態では、外管杭４の径方向の内側の管内周面、及び本杭２の径方向外側の杭外周面の両者に突起が設けられているので、本杭２と外管杭４の間に充填されるコンクリート４３における外管杭４あるいは本杭２に対する付着強度を高めることができ、一体化することが可能となる。

【0070】

上述した本実施形態による杭頭接合構造、既設構造物の耐震補強方法、及び既設構造物の杭頭接合部の補修方法では、杭頭部２Ａを半剛接合とした場合において、低コストで本杭２の軸力保持機能を担保し、上部構造物の傾斜や沈下および過大な変位を防ぐことができ、一度損傷した後には容易に取り替えることができる。

【0071】

次に、本発明の杭頭接合構造、既設構造物の耐震補強方法、及び既設構造物の杭頭接合部の補修方法の他の実施形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、実施形態と異なる構成について説明する。

【0072】

（第２実施形態）
図７に示すように、第２実施形態による杭頭接合構造１Ａは、回転を完全に許容するピン接合により接合された構造となっている。第２実施形態の杭頭接合構造１Ａでは、本杭２、外管杭４、平板エネルギー吸収部材５、リング状受け部材６の構成については、上述した第１実施形態と同様の構成である。

【0073】

本杭２の上端２ａには、上向きに凸となる球面状の凸曲面２３ａが形成された第２杭頭キャップ２３が外嵌されている。基礎３には、第２杭頭キャップ２３の凸曲面２３ａに摺動可能な第２杭受け盤３３が埋設されている。第２受け盤３３の下面には、凸曲面２３ａと同等の曲面を有する凹曲面３３ａが形成されている。第２杭頭キャップ２３と第２受け盤３３とは、凸曲面２３ａと凹曲面３３ａが面接触した状態で設けられ、接触面に沿って摺動可能となっている。そのため、本杭２と基礎３とは、凸曲面２３ａと凹曲面３３ａとの接触部を中心にして円滑に回転可能で、基礎３の鉛直方向の荷重が本杭２に伝達されるピン接合による支持構造となっている。

【0074】

第２実施形態による杭頭接合構造１Ａでは、図８に示すように、地震が発生した際には、ピン接合であるので、本杭２と基礎３との接続部の回転（図８の符号Ｆ）が完全に許容される。そして、上部構造物に働く慣性力に起因して杭頭部２Ａに作用するせん断力および曲げモーメントは、平板エネルギー吸収部材５がせん断変形することでその大部分が吸収され、一部のみが本杭２によって負担される。したがって、本杭２は断面を小さくすることが可能となり、施工にかかるコストを低減できる。

【0075】

また、第２実施形態では、本杭２は上部構造物に働く慣性力に起因して杭頭部分に作用するせん断力および曲げモーメントによる損傷を受けることがないため、軸力保持機能を担保することができる。そのため、上部構造物の傾斜や沈下を発生させず、過大な変位の発生を防ぐことができることから、大地震後においても安定的に上部構造物を支持することができる。

【0076】

さらに、第２実施形態では、従来のようなエネルギー吸収部材を本杭２や基礎３の内部に設ける構造ではなく、平板エネルギー吸収部材５を本杭２の外方に設けることで、一度損傷した平板エネルギー吸収部材５の交換作業を容易に行うことができる。したがって、損傷した平板エネルギー吸収部材５を新たなものに取り替えることで、新たな地震に備えることができる。とくに、地震時に損傷しやすい上部構造物の外周の本杭２に対しては、上部構造物の外周側から地盤を掘削することにより容易に取り替えることができる。

【0077】

（第３実施形態）
次に、図９及び図１０に示す第３実施形態による杭頭接合構造１Ｂは、上述した第１実施形態において平板エネルギー吸収部材５（図１参照）に代えて第１Ｕ型エネルギー吸収部材７（エネルギー吸収部材、Ｕ型部材）を設けた構成のものである。

【0078】

第１Ｕ型エネルギー吸収部材７は、中間部にＵ字状に湾曲する湾曲部７１を有する板状部材である。第１Ｕ型エネルギー吸収部材７は、湾曲部７１が両端（後述する第１板面７２の端部７２ａ、第２板面７３の端部７３ａ）よりも径方向の外側に位置するように配置されている。湾曲部７１を挟んだ一方の第１板面７２は、基礎３の下面３ａに対向させて配置され、基礎３に埋設されているリング状受け部材６にボルト締結により固定されている。他方の第２板面７３は、外管杭４の外周面４１ｂから径方向の外側に突出する第２取付けフランジ４６上に載置させた状態でボルト締結により固定されている。第２取付けフランジ４６は、フランジ面が基礎３の下面３ａを向くように配置されている。
第１Ｕ型エネルギー吸収部材７は、図１０に示すように、周方向に一定間隔（ここでは４５度ピッチの間隔）をあけて４つ配置されている。

【0079】

このような構成によれば、図１１に示すように、エネルギー吸収部材を第１Ｕ型エネルギー吸収部材７とすることで、Ｕ字状の湾曲部７１の変形を利用することで、上部構造物に働く慣性力に起因して杭頭部２Ａに作用するせん断力および曲げモーメントを効果的に第１Ｕ型エネルギー吸収部材７で吸収することができる。
しかも、第１Ｕ型エネルギー吸収部材７の場合には、Ｕ字状の湾曲部７１による変形量を大きく取れるので、第１Ｕ型エネルギー吸収部材７自体の損傷も小さく抑えることが可能となる。

【0080】

（第４実施形態）
次に、図１２に示す第４実施形態による杭頭接合構造１Ｃは、上述した第３実施形態の杭頭接合構造１Ｂ（図９参照）において、回転を完全に許容するピン接合により接合された構造となっている。第４実施形態の杭頭接合構造１Ｃでは、本杭２、外管杭４、第１Ｕ型エネルギー吸収部材７、リング状受け部材６の構成については、上述した第１実施形態と同様の構成である。

【0081】

本杭２の上端２ａには、上向きに凸となる球面状の凸曲面２３ａが形成された第２杭頭キャップ２３が外嵌されている。基礎３には、第２杭頭キャップ２３の凸曲面２３ａに摺動可能な第２杭受け盤３３が埋設されている。第２受け盤３３の下面には、凸曲面２３ａと同等の曲面を有する凹曲面３３ａが形成されている。第２杭頭キャップ２３と第２受け盤３３とは、凸曲面２３ａと凹曲面３３ａが面接触した状態で設けられ、接触面に沿って摺動可能となっている。そのため、本杭２と基礎３とは、凸曲面２３ａと凹曲面３３ａとの接触部を中心にして円滑に回転可能で、基礎３の鉛直方向の荷重が本杭２に伝達されるピン接合による支持構造となっている。

【0082】

第４実施形態による杭頭接合構造１Ｃでは、図１３に示すように、地震が発生した際には、ピン接合であるので、本杭２と基礎３との接続部の回転Ｆが完全に許容される。そして、上部構造物に働く慣性力に起因して杭頭部２Ａに作用するせん断力および曲げモーメントは、第１Ｕ型エネルギー吸収部材７がせん断変形することでその大部分が吸収され、一部のみが本杭２によって負担される。したがって、本杭２は断面を小さくすることが可能となり、施工にかかるコストを低減できる。

【0083】

また、第４実施形態では、本杭２は上部構造物に働く慣性力に起因して杭頭部分に作用するせん断力および曲げモーメントによる損傷を受けることがないため、軸力保持機能を担保することができる。そのため、上部構造物の傾斜や沈下を発生させず、過大な変位の発生を防ぐことができることから、大地震後においても安定的に上部構造物を支持することができる。

【0084】

さらに、第４実施形態では、従来のようになエネルギー吸収部材を本杭２や基礎３の内部に設ける構造ではなく、平板エネルギー吸収部材５を本杭２の外方に設けることで、一度損傷した第１Ｕ型エネルギー吸収部材７の交換作業を容易に行うことができる。したがって、損傷した第１Ｕ型エネルギー吸収部材７を新たなものに取り替えることで、新たな地震に備えることができる。とくに、地震時に損傷しやすい上部構造物の外周の本杭２に対しては、上部構造物の外周側から地盤を掘削することにより容易に取り替えることができる。

【0085】

（第５実施形態）
次に、図１４に示す第５実施形態による杭頭接合構造１Ｄは、上述した第３実施形態による第１Ｕ型エネルギー吸収部材７の取り付け向きを代えた第２Ｕ型エネルギー吸収部材７Ａ（エネルギー吸収部材）を使用した構成である。
第２Ｕ型エネルギー吸収部材７Ａは、湾曲部７１を上側に向け、第１板面７２の端部７２ａ及び第２板面７３の端部７３ａを下側に向けて配置されている。湾曲部７１を挟んだ一方の第１板面７２と他方の第２板面７３は、それぞれ径方向に直交する方向に向けて配置される。第１板面７２は、基礎３に埋設されているリング状受け部材６の下面６ａから下方に延びる板状の支持ブラケット６３にボルト締結により固定されている。第２板面７３は、外管杭４の外周面４１ｂに対してボルト締結により固定されている。支持ブラケット６３の板面６３ａは、第１板面７２に対して面同士が平行となるように配置されている。

【0086】

第２Ｕ型エネルギー吸収部材７は、図１５に示すように、周方向に一定間隔（ここでは４５度ピッチの間隔）をあけて４つ配置されている。

【0087】

図１６に示すように、第５実施形態では、エネルギー吸収部材を第２Ｕ型エネルギー吸収部材７Ａとすることで、Ｕ字状の湾曲面の変形を利用することで、上部構造物に働く慣性力に起因して杭頭部２Ａに作用するせん断力および曲げモーメントを効果的に第２Ｕ型エネルギー吸収部材７Ａで吸収することができる。
しかも、第２Ｕ型エネルギー吸収部材７Ａの場合には、Ｕ字状の湾曲面による変形量を大きく取れるので、第２Ｕ型エネルギー吸収部材７Ａ自体の損傷も小さく抑えることが可能となる。

【0088】

以上、本発明による杭頭接合構造、既設構造物の耐震補強方法、及び既設構造物の杭頭接合部の補修方法の実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

【0089】

例えば、図１７（ａ）、（ｂ）に示す第１変形例のように、１本の本杭２に対して、上述した実施形態で記載した平板エネルギー吸収部材５と第１Ｕ型エネルギー吸収部材７を組み合わせた構成あってもかまわない。また、平板エネルギー吸収部材５と第１Ｕ型エネルギー吸収部材７を周方向に交互に配置することに限定されることもない。

【0090】

また、上述した実施形態では、周方向に延在するリング状のリング状受け部材６をエネルギー吸収部材の接続部として基礎３に埋設した構成としているが、リング状であることに限定されることない。例えば、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、受け部材６Ａ（エネルギー吸収部材受け）は、周方向に分割されていてもよい。つまり、エネルギー吸収部材（平板エネルギー吸収部材５）毎に個別に受け部材６Ａが設けられるような構成とすることも可能である。

【0091】

また、本実施形態では、外管杭４と本杭２の杭頭部２Ａとの間にコンクリート４３が充填された構成としているが、溶融鉛、樹脂等の充填可能な材料としてもよく、このコンクリート４３等の充填材を省略することも可能である。

【0092】

さらに、本実施形態では、平板エネルギー吸収部材５にバーリング孔５１を１又は複数設けた構成としているが、バーリング孔５１は省略してもよい。すなわち、バーリング孔５１を有さない平板エネルギー吸収部材５であってもかまわない。

【0093】

さらにまた、本実施形態では、エネルギー吸収部材５、７、７Ａがボルト締結により外管杭４やエネルギー吸収部材受けに接続した構成としているが、接続手段としてボルト締結に限定されることはなく、溶接など他の方法により接続されていてもよい。

【0094】

また、図１９に示す第３変形例における杭頭接合構造１Ｅは、上述した実施形態の外管杭４（図１など参照）を省略して、本杭２の杭頭部２Ａに対して直接、平板エネルギー吸収部材５を接続した構成となっている。すなわち、第３変形例では、平板エネルギー吸収部材５の一端の第１接続部５ａがリング状受け部材６を介して基礎３に接続され、他端の第２接続部５ｂが本杭２の外周面２ｂに接続された接続プレート２４を介してボルト締結により接続されている。この場合には、外管杭を設けることによるコストや作業にかかる手間を低減することができる。
このように、平板エネルギー吸収部材５を外管杭を介在させることなく直接、本杭２に接続する構成であっても、外管杭を設ける場合と同様に、杭頭部２Ａを半剛接合とした場合において、低コストで本杭２の軸力保持機能を担保し、上部構造物の傾斜や沈下および過大な変位を防ぐことができ、一度損傷した後には容易に取り替えることができる利点がある。

【0095】

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

【符号の説明】

【0096】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 杭頭接合構造
２ 本杭
２Ａ 杭頭部
３ 基礎
４ 外管杭
５ 平板エネルギー吸収部材（エネルギー吸収部材）
６ リング状受け部材（エネルギー吸収受け部材）
６Ａ 受け部材（エネルギー吸収受け部材）
７ 第１Ｕ型エネルギー吸収部材（エネルギー吸収部材、Ｕ型部材）
７Ａ 第２Ｕ型エネルギー吸収部材（エネルギー吸収部材、Ｕ型部材）
２１、２３ 杭頭キャップ
２２ 本杭突起
３１、３３ 杭受け盤
４１ 外鋼管
４３ コンクリート（充填材）
４４ 外鋼管突起
４５ 第２取付フランジ
５１ バーリング孔
６１ 定着筋
６２ 第１取付フランジ

【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】