JP6893614B2 - 鋼管継手構造 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管杭や杭状地盤補強体の上側鋼管杭と下側鋼管杭を接合する鋼管杭継手構造に関するものである。

軟弱地盤を補強するため、鋼管杭を地中深く打込む場合が増えてきている。鋼管杭の継ぎ足しは、鋼管端部同士の溶接による連結や現場溶接を必要とせずより簡単に鋼管杭の継ぎ足しのできる機械式継手を用いて接合されている。

現場での溶接連結は手間が掛かる上、現場環境や天候に左右され品質が安定しないなどの問題がある。また、従来の機械式継手では施工時に発生する圧縮、ねじり、引抜きおよび曲げ方向の応力荷重など全てに対応している製品が少なく、現場での組み立て時間も掛かっている上に価格も高かった。

特許文献１（特開２０１６−０５０６０６号公報）は、下側鋼管杭と上側鋼管杭を連通する円錐台形状のロック穴を６カ所持つ、ロック穴に対応した円錐台形状のテーパロックを通し、このテーパロックをボルトとワッシャおよびナットで固定する方式の鋼管杭継手構造を開示している。

特許文献２（特開２００６−１４４４１５号公報）は、従来よりも曲げ力と共にひねり力に対しても強い抗力を発揮することを課題とし、第１の鋼管杭の後端と第２の鋼管杭の前端とを繋ぐ鋼管杭継手において、第１の鋼管杭継手が第２の鋼管杭継手に挿入され、径方向に互いに直交する２方向の各対向する位置に設けられた２対の貫通孔があり、この貫通孔に座金部材を取り付け、それぞれ対向する座金部材同士を１本以上の通しボルトで十字状に固定される方式の鋼管杭継手を開示する。

特許文献３（特開２００５−１０５６１８号公報）は、上杭と下杭とを容易にジョイントでき、上杭への打込み正回転と引抜き逆回転のいずれをも下杭に確実に伝えることができ、加えて、曲げに対する上杭と下杭のジョイント部の剛性をしっかりとしたものを課題とし、雌継ぎ手に円形ガイド孔部と太鼓状断面の回転係合雌孔部を備え、雄継ぎ手に太鼓状断面の回転係合雄部と外周円形雄部を備え、回転係合雄部と回転係合雌孔部及び円形ガイド孔部と外周円形雄部が嵌合され、その嵌合状態でピンが差し込まれるようになされている回転圧入杭における上杭と下杭のジョイント構造を開示している。

特開２０１６−０５０６０６号公報 特開２００６−１４４４１５号公報 特開２００５−１０５６１８号公報

上述した継手機構では、現場溶接を必要としないため接合部の品質管理も容易でその施工時間を短縮することができるという効果も有しているが、施工における圧縮、ねじり、引抜きおよび曲げ応力など全ての負荷荷重に対して十分対応していると言いがたい点があり、特に正逆の繰返しねじり回転の耐久性には弱点がある。

このため本発明は、短時間での着脱が可能で、上側鋼管杭の圧入荷重や正逆回転トルクを下側鋼管杭に、確実に伝達可能な構造を有する上、施工時などに発生する曲げ応力や引抜き応力に十分対応した鋼管杭継手機構を提供することを課題の一つとする。

上記の課題を解決するため、上側鋼管杭の下端用の内面継手（内周側継手）を下側鋼管杭の外面継手（外周側継手）に挿入されたときにストッパの役割と上下の接触面が密着接触出来る場所として内面継手につば部を作り、このつば部が平行キーの差し込み位置を気にすることなく外面継手の上部端面に被さるまで差し込むことが出来る上に上側鋼管杭の圧入荷重が下側鋼管杭にロス無く伝達されるようになっている。

内面継手の外側と外面継手の内側には、凹凸溝が付けられている。この凹凸溝は内面継手を外面継手に差し込むときにガイドの役割となり継手同士の差込みも容易に行うことができ、施工時間も大幅に短縮可能となった。また、正・逆回転トルクの伝達では凹凸溝の端面が正・逆回転時に確実に接触してせん断面と支圧面となり上側鋼管杭の正・逆回転トルク荷重が下側鋼管杭に確実に伝達される。

また、内外面継手の凹凸溝端面が正逆回転時に確実に接触してせん断面と支圧面となる様に下側鋼管杭下端の外面継手に周方向が凹凸境界面となるような平行キー差し込み孔を開けてある。

内面継手の広幅凸部に平行キー溝と雌ねじ孔を、外面継手の広幅凹部に長方形の平行キー差し込み孔を加工し、平行キーを差し込み、六角穴付きボルトで内面継手に固定できるようにした。

本発明により、上側鋼管杭に溶接された内面継手が下側鋼管杭に溶接された外面面継手のつば部や凹凸溝により短時間で取り付け、取り外しが出来る様になり、また上側鋼管杭から伝達される回転圧入荷重や回転トルク荷重をロスなく確実に下側鋼管杭の外面継手に伝達出来る様になった。

また、内面継手にボルトで固定された平行キーにより引抜き耐力や曲げ耐力が大幅に向上し、鋼管杭で使用する鋼管性能と同等程度の性能を有することができた。

また、内面継手と外面継手が密着固定された構造でないため、地震振動などを吸収することができ、耐震性能の大幅な向上も期待できる

実施形態を示すもので、内面継手、外面継手、平行キーおよびボルトを分離状態にして示す斜視図である。 継手を構成する部品と組み立てイメージを示す。 内面継手と外面継手のねじりトルクが伝達されるイメージ図である。

図を用いて本発明に係る鋼管杭継手構造を説明する。

図１の右図は、上側鋼管杭の内面継手と下側鋼管杭の外面継手が工場溶接され現場で組み立てられるときのイメージである。

右図は、内面継手（イ）、外面継手（ロ）を分離状態にした斜視図である。

内面継手（イ）の上部には、外面継手の上部端面３に載せるつば部１が付いており、このつば部と外面継手の上部端面３の接触により、上側鋼管杭の圧入荷重が下側鋼管杭に伝達されるとともに差し込みときのストッパの役割も果たしている。

内面継手の外側には幅の異なる６本の凹溝（凹部）６と凸溝（凸部）７が付いており、この凹溝６は外面継手の凸溝７に、凸溝７は外面継手の凹溝８に差し込まれ、両継手の溝端面５，９が接触して上側継手の回転トルクを下側鋼管杭に伝達する。

内面継手の広幅凸溝４には平行キー（ロ）１を差し込むキー溝があり、この溝の中心には平行キーをボルト固定するためのネジ孔２が加工されている。外面継手の広幅凹溝には平行キーを挿入する平行キー差込み孔４があり、内面継手を外面継手に差し込むと外面継手の平行キー差込み孔が内面継手のキー溝孔に重なる仕組みとなっている。

外面継手の差し込み孔に挿入された平行キー（ロ）１は、内面継手のキー溝３に差し込まれ六角穴付きボルト２で内面継手に加工されている雌ねじ部２に締め付け固定される。外面継手に挿入された平行キーは外面継手の表面に飛び出さない長さとなっている。また平行キーに差し込まれた六角穴付きボルト２の頭部も平行キーのボルト頭部収納孔５に収まる構造となっている。これは鋼管杭の周辺摩擦係数を阻害しない構造としているためである。

外面継手のキー孔（開口）は内面継手のキー溝よりも周方向に広く開けられた長方形の開口部である。これは、上側鋼管杭に溶接された内面継手にボルトで固定された平行キーが鋼管杭の回転に合わせて左右に動き、内面継手と外面継手の凹凸溝の端面が確実に接触して平行キーに回転トルク荷重が負荷しない様にするためである。

内面継手の端面には溶接開先８が外面継手の端面には溶接開先６が加工されている。

図２は内面および外面継手を構成する部品イメージと継手を組み合わせた時の継手外面と内部の概念を模式化した図である。この継手の組み立てでは、未経験の作業者でも３０〜６０秒ほどで組み立てを完了出来る。また引き抜いた後でも平行キーが外面継手を締め付けていないため簡単に取り外すことができる。

図３は内面継手から伝わるねじりトルク荷重が外面継手に伝達されるイメージ図である。内面継手の溶接された上側鋼管杭の回転トルク荷重が内面および外面継手の凹凸溝の端面接触により伝達されるイメージである。また、写真の様に外面継手の平行キー差し込み孔は内面継手のキー溝より広く加工されており内面継手と外面継手の端面が確実に接触出来る様になっている。

（イ）１内面継手のつばリング部
（イ）２内面継手の雌ねじ部
（イ）３内面継手の平行キー溝孔
（イ）４内面継手の広幅凸溝
（イ）５内面継手の凹凸溝端面
（イ）６内面継手の凹溝
（イ）７内面継手の凸溝
（イ）８内面継手の溶接開先加工部
（ロ）１平行キー
（ロ）２六角穴付きボルト
（ロ）５ボルト頭部収納孔
（ロ）３外面継手の頭部端面
（ロ）４外面継手の平行キー差込み孔
（ロ）６外面継手の溶接開先加工部
（ロ）７外面継手の凸溝
（ロ）８外面継手の凹溝

Claims (4)

1. 上側鋼管と下側鋼管とを軸方向に繋ぐための鋼管継手構造において、
   上側鋼管の下端部に取り付けられて使用される環状の内周側継手であって、該内周側継手の外周面から径方向外側へ突出した複数の凸部が該内周側継手の軸方向に延びるように形成されており、該複数の凸部のうちの少なくとも１つにキー溝が形成されているとともに、該キー溝内において該内周側継手を径方向に貫く第１のボルト受け孔が形成されており、該内周側継手の上面の周縁に沿ってリング状のつば部が形成されている、内周側継手と、
   下側鋼管の上端部に取り付けられて使用される環状の外周側継手であって、該外周側継手の内周面において上記複数の凸部と噛合し得る複数の凹部が該外周側継手の軸方向に延びるように形成されており、該複数の凹部のうちの少なくとも１つにおいて該外周側継手を径方向に貫く開口が形成されている、外周側継手と、
   上記キー溝に嵌合し得る形状に形成された１つ又は複数の平行キーであって、該平行キー内を貫く第２のボルト受け孔が形成されている、１つ又は複数の平行キーと、
   上記開口を通された上記平行キーの先端部分が上記キー溝内に嵌合している状態で、第２のボルト受け孔を通して第１のボルト受け孔に固定することができるように構成されたボルトであって、第２のボルト受け孔の深さ寸法よりも大きな長さ寸法を有するボルトと、
   を備え、
   内周側継手が外周側継手に対して軸方向に動かされて内周側に挿入されたときに、上記複数の凸部と上記複数の凹部とが噛合するとともに、上記キー溝と上記開口とがこれらの継手の径方向に整列するように構成されていることを特徴とする、鋼管継手構造。
2. 上側鋼管が回転圧入されたときに下側鋼管が圧入荷重を受けることができるように、上記内周側継手のつば部が上記外周側継手の上面に支持され得るように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の鋼管継手構造。
3. 上側鋼管が回転圧入されたときに下側鋼管が上側鋼管の回転荷重を受けることができるように、上記内周側継手の上記凸部と上記外周側継手の上記凹部が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の鋼管継手構造。
4. 上記キー溝は概ね四角形の開口を有する形状に形成された溝であり、上記平行キーは概ね長方体の形状に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の鋼管継手構造。

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