KR101879964B1

KR101879964B1 - 강관 말뚝의 조인트 구조

Info

Publication number: KR101879964B1
Application number: KR1020167010198A
Authority: KR
Inventors: 히로노부 마츠미야; 마사시 기타하마; 신지 다에나카; 에이지 츠루; 다다치카 이토; 요시노리 고바야시; 도시히코 사카모토
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2014-12-04
Publication date: 2018-07-18
Also published as: JP6202102B2; CN105658876A; JPWO2015083807A1; SG11201601933PA; PH12016500755B1; MY180215A; AU2014358146A1; PH12016500755A1; AU2014358146B2; TW201533299A; KR20160058165A; WO2015083807A1; HK1223992A1; TWI623670B

Abstract

이 강관 말뚝의 조인트 구조는, 제1 강관 말뚝과 제2 강관 말뚝을 동축에 연결하는, 강관 말뚝의 조인트 구조이며, 상기 제1 강관 말뚝에 가까운 외부 끼움 단차부일수록 외부 끼움 골부의 판 두께가 크게 형성되고, 상기 제2 강관 말뚝에 가까운 내부 끼움 단차부일수록 내부 끼움 골부의 판 두께가 크게 형성되고, 내부 끼움 단부가 외부 끼움 단부에 삽입되어 상대 회전시켜 끼워 맞춘 상태에서, 내부 끼움 선단부면과, 이 내부 끼움 선단부면의 대향면이, 소정의 이격 거리(D)로 이격되고, 인장력을 부담시키는 인장측 접촉면의 총 면적이, 압축력을 부담하는 외부 끼움 선단부면의 면적과, 압축력을 부담하는 압축측 접촉면의 총 면적의 합계 면적 이하이다.

Description

강관 말뚝의 조인트 구조 {JOINT STRUCTURE FOR STEEL PIPE PILE}

본 발명은 제1 강관 말뚝과 제2 강관 말뚝을 축심 방향으로 연결시키기 위한 강관 말뚝의 조인트 구조에 관한 것이다.

본원은, 2013년 12월 6일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2013-252957호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래부터 제1 강관 말뚝과 제2 강관 말뚝을 축심 방향으로 연결시키는 조인트 구조로서, 용접 조인트 및 기계식 조인트가 이용되고 있다.

용접 조인트는, 제1 강관 말뚝과 제2 강관 말뚝을 단부끼리 맞대어 용접함으로써 얻어진다. 그러나, 용접 조인트에 의한 조인트 구조는 시공성에 난점이 있고, 용접부의 품질 및 작업 시간은 현장 환경이나 작업자의 숙련도에 의해 크게 좌우된다.

따라서, 시공성이 우수한 강관 말뚝의 조인트 구조로서, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 바와 같은, 기계식 조인트에 의한 강관 말뚝의 조인트 구조가 제안되어 있다.

특허문헌 1에 개시된 강관 말뚝의 조인트 구조에서는, 축심 방향으로 인접하는 제1 말뚝 및 제2 말뚝에, 서로 끼워 맞춤 가능한 한 쌍의 외부 끼움 단부와 내부 끼움 단부가 각각 별도로 형성된다. 그리고, 외부 끼움 단부에 내부 끼움 단부를 삽입시킨 상태에서 축심 주위로 상대 회전시킴으로써 서로 결합되는 결합부와 피결합부가, 외부 끼움 단부 및 내부 끼움 단부에 형성된다.

이 특허문헌 1에 개시된 강관 말뚝의 조인트 구조는, 결합된 결합부와 피결합부가 제1 말뚝 또는 제2 말뚝의 직경 방향으로 이격되는 것을 저지하기 위한 이격 저지 수단이, 결합부와 피결합부에 설치된다.

특허문헌 2에 개시된 강관 말뚝의 조인트 구조에서는, 축심 방향으로 인접하는 제1 말뚝 및 제2 말뚝에, 서로 끼워 맞춤 가능한 한 쌍의 외부 끼움 단부와 내부 끼움 단부가 각각 별도로 형성된다. 그리고, 외부 끼움 단부에 내부 끼움 단부를 삽입시킨 상태에서, 축심 주위로 회전시킴으로써 서로 결합되는 결합 볼록부와 피결합 볼록부가 외부 끼움 단부와 내부 끼움 단부에 축심 방향에서 복수 형성된다.

이 특허문헌 2에 개시된 강관 말뚝의 조인트 구조는, 외부 끼움 단부가 선단부측에 형성된 결합 볼록부의 형성 개소만큼 기단부측에 형성된 결합 볼록부의 형성 개소보다도 대경으로 형성되고, 내부 끼움 단부가 선단부측에 형성된 피결합 볼록부의 형성 개소만큼 기단부측에 형성된 피결합 볼록부의 형성 개소보다도 소경으로 형성된다.

일본 특허 공개 평 11-43937호 공보 일본 특허 공개 평 11-43936호 공보

강관 말뚝의 조인트 구조에서는, 외부 끼움 단부 및 내부 끼움 단부의 기단부측으로부터 선단부측을 향해, 결합부, 결합 볼록부로부터 피결합부, 피결합 볼록부에 전달되는 인장력이 저하된다.

그러나, 특허문헌 1에 개시된 강관 말뚝의 조인트 구조에서는, 외부 끼움 단부 및 내부 끼움 단부의 기단부측으로부터 선단부측을 향해, 피결합부에 전달되는 인장력이 저하되는 것에도 불구하고, 피결합부의 판 두께가 축심 방향에서 동일하게 이루어져 있다. 이로 인해, 특허문헌 1에 개시된 강관 말뚝의 조인트 구조는, 특히 외부 끼움 단부 및 내부 끼움 단부의 선단부측의 판 두께에 낭비되는 부분이 많아지고, 필요 이상으로 판 두께가 증가하여 비용 상승을 초래한다고 하는 문제점이 있었다.

한편, 특허문헌 2에 개시된 강관 말뚝의 조인트 구조에서는, 외부 끼움 단부 및 내부 끼움 단부의 기단부측으로부터 선단부측을 향해, 피결합 볼록부에 전달되는 인장력이 저하되는 것에 대응시켜, 피결합 볼록부의 판 두께가 기단부측으로부터 선단부측을 향해 서서히 작게 이루어져 있다. 그러나, 이 특허문헌 2에 개시된 강관 말뚝의 조인트 구조에서는, 외부 끼움 단부 및 내부 끼움 단부의 선단부측에서 피결합 볼록부의 판 두께가 작아짐으로써, 외부 끼움 단부 및 내부 끼움 단부의 선단부측에서 피결합 볼록부의 압축 내력이 저하되어, 피결합 볼록부가 좌굴 변형된다고 하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 감안하여 안출된 것이며, 그 목적으로 하는 바는, 외부 끼움 단부 및 내부 끼움 단부의 선단부측의 판 두께를 작게 하여, 재료 비용의 상승을 억제함과 동시에, 선단부측의 최박부의 좌굴 변형을 방지할 수 있는 강관 말뚝의 조인트 구조를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 형태는 하기하는 바와 같다.

(1) 본 발명의 제1 형태는, 제1 강관 말뚝과 제2 강관 말뚝을 동축에 연결하는, 강관 말뚝의 조인트 구조이다. 이 강관 말뚝의 조인트 구조는, 상기 제1 강관 말뚝에 설치되고, 상기 제1 강관 말뚝의 제1 축심의 연장 방향을 따라 복수의 외부 끼움 단차부가 형성된 외부 끼움 단부와, 상기 제2 강관 말뚝에 설치되고, 상기 제2 강관 말뚝의 제2 축심의 연장 방향을 따라 복수의 내부 끼움 단차부가 형성된 내부 끼움 단부를 구비하고, 상기 복수의 외부 끼움 단차부의 각각이, 상기 제1 축심을 향하는 방향으로 돌출됨과 함께 상기 제1 축심을 중심으로 하는 주위 방향으로 복수 형성된 외부 끼움 산부와, 서로 인접하는 상기 각 외부 끼움 산부의 사이에 형성된 외부 끼움 홈부와, 상기 각 외부 끼움 산부에 인접하고 또한 상기 제1 강관 말뚝에 가까운 기단부측에 형성된 외부 끼움 골부를 구비하고, 상기 복수의 내부 끼움 단차부의 각각이, 상기 제2 축심으로부터 이격되는 방향으로 돌출됨과 함께 상기 제2 축심을 중심으로 하는 주위 방향으로 복수 형성된 내부 끼움 산부와, 서로 인접하는 상기 각 내부 끼움 산부의 사이에 형성된 내부 끼움 홈부와, 상기 각 내부 끼움 산부에 인접하고 또한 상기 제2 강관 말뚝에 가까운 기단부측에 형성된 내부 끼움 골부를 구비하고, 상기 복수의 외부 끼움 단차부에서는, 상기 제1 강관 말뚝에 가까운 외부 끼움 단차부일수록 상기 외부 끼움 골부의 판 두께가 크게 형성되고, 상기 복수의 내부 끼움 단차부에서는, 상기 제2 강관 말뚝에 가까운 내부 끼움 단차부일수록 상기 내부 끼움 골부의 판 두께가 크게 형성되고, 상기 내부 끼움 단부가 상기 외부 끼움 단부에 삽입되어 상대 회전시켜 끼워 맞춘 상태에서, 상기 내부 끼움 단부의 선단부측의 내부 끼움 선단부면과, 이 내부 끼움 선단부면의 대향면이, 소정의 이격 거리 D로 이격되고, 상기 복수의 외부 끼움 단차부와 상기 복수의 내부 끼움 단차부 사이에서 서로 접촉하는 접촉면 중, 인장력을 부담시키는 인장측 접촉면의 총 면적이, 압축력을 부담하는 상기 외부 끼움 단부의 선단부측의 외부 끼움 선단부면의 면적과, 압축력을 부담하는 압축측 접촉면의 총 면적의 합계 면적 이하이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 강관 말뚝의 조인트 구조에서는, 상기 인장측 접촉면의 총 면적이, 상기 압축측 접촉면의 총 면적 이하이어도 된다.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 강관 말뚝의 조인트 구조에서는, 상기 내부 끼움 단부의 선단부측에 가장 가까운 내부 끼움 단차부의 상기 내부 끼움 산부에 있어서, 상기 제2 축심 방향을 향하는 방향의 돌출 높이를 h, 상기 제2 축심의 연장 방향의 길이를 l로 정의한 때, 상기 소정의 이격 거리 D가 다음의 식 (A)를 만족시켜도 된다.

(4) 상기 (1)∼(3) 중 어느 한 항에 기재된 강관 말뚝의 조인트 구조에서는, 상기 복수의 내부 끼움 단차부에 있어서의 상기 내부 끼움 산부의 돌출 높이끼리 및 상기 복수의 외부 끼움 단차부에 있어서의 상기 외부 끼움 산부의 돌출 높이끼리 중 적어도 한쪽이, 대략 동일해도 된다.

(5) 상기 (1)∼(4) 중 어느 한 항에 기재된 강관 말뚝의 조인트 구조에서는, 상기 내부 끼움 선단부면의 상기 대향면이, 상기 외부 끼움 단부의 상기 기단부측의 외부 끼움 기단부면이어도 된다.

(6) 상기 (1)∼(4) 중 어느 한 항에 기재된 강관 말뚝의 조인트 구조에서는, 상기 내부 끼움 선단부면의 상기 대향면이, 상기 제1 강관 말뚝의 단부면이어도 된다.

상기 (1)에 기재된 강관 말뚝의 조인트 구조에 의하면, 복수의 외부 끼움 단차부에서는, 제1 강관 말뚝에 가까운 외부 끼움 단차부일수록 외부 끼움 골부의 판 두께가 크게 형성됨과 함께, 복수의 내부 끼움 단차부에서는, 제2 강관 말뚝에 가까운 내부 끼움 단차부일수록 내부 끼움 골부의 판 두께가 크게 형성되는 구성을 갖는다. 따라서, 기단부측에 비해 전달되는 인장력 및 압축력이 작은 선단부측의 부위에 있어서의 판 두께가 합리적으로 작게 이루어져 있기 때문에, 재료 비용의 상승을 억제함과 동시에, 외부 끼움 최박부 및 내부 끼움 최박부의 좌굴 변형을 방지할 수 있다.

또한, 상기 (1)에 기재된 강관 말뚝의 조인트 구조에 의하면, 내부 끼움 단부가 외부 끼움 단부에 삽입되어 동축으로 상대 회전시켜 끼워 맞춘 상태에서, 내부 끼움 단부의 선단부측의 내부 끼움 선단부면과, 이 내부 끼움 선단부면의 대향면이, 소정의 이격 거리 D로 이격된다. 따라서, 내부 끼움 선단부면에 그 대향면으로부터의 압축력이 전달되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 압축력 작용 시에 변형되기 쉬운 내부 끼움 최박부의 좌굴 변형을 방지할 수 있다.

또한, 상기 (1)에 기재된 강관 말뚝의 조인트 구조에 의하면, 복수의 외부 끼움 단차부와 복수의 내부 끼움 단차부 사이에서 서로 접촉하는 접촉면 중, 인장력을 부담시키는 인장측 접촉면의 총 면적이, 압축력을 부담하는 외부 끼움 단부의 선단부측의 외부 끼움 선단부면의 면적과, 압축력을 부담하는 압축측 접촉면의 총 면적의 합계 면적 이하이다. 따라서, 외부 끼움 최박부가 만일 좌굴 변형되어 외부 끼움 선단부면에서 부담할 수 있는 압축력이 작아진 경우에도, 나머지의 단차부의 압축측 접촉면에서 압축력에 저항할 수 있다. 이로 인해, 외부 끼움 단부 전체 및 내부 끼움 단부 전체에서 소정의 압축 내력을 유지하는 것이 가능하게 된다.

상기 (2)에 기재된 강관 말뚝의 조인트 구조에 의하면, 인장측 접촉면의 총 면적이, 압축측 접촉면의 총 면적 이하로 이루어진다. 따라서, 외부 끼움 최박부가 만일 좌굴 변형되어 외부 끼움 선단부면에서 압축력을 부담할 수 없게 된 경우에도, 나머지의 단차부의 압축측 접촉면에서 압축력에 저항할 수 있다. 이로 인해, 외부 끼움 단부 전체 및 내부 끼움 단부 전체에서 소정의 압축 내력을 보다 확실하게 유지하는 것이 가능하게 된다.

상기 (3)에 기재된 강관 말뚝의 조인트 구조에 의하면, 이격 거리 D가 상기 식 (A)를 만족시키도록 설정된다. 따라서, 강관 말뚝의 조인트 구조가 굽힘 변형된 경우에도, 내부 끼움 선단부면에는 그 대향면으로부터의 압축력이 전달되지 않기 때문에, 압축력 작용 시에 변형되기 쉬운 내부 끼움 최박부의 좌굴 변형을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

상기 (4)에 기재된 강관 말뚝의 조인트 구조에 의하면, 복수의 내부 끼움 단차부에 있어서의 내부 끼움 산부의 돌출 높이끼리 및 복수의 외부 끼움 단차부에 있어서의 외부 끼움 산부의 돌출 높이끼리 중 적어도 한쪽이, 대략 동일하다. 따라서, 내부 끼움 단차부 및／또는 외부 끼움 단차부의 절삭 가공성이 향상된다.

상기 (5) 또는 (6)에 기재된 강관 말뚝의 조인트 구조에 의하면, 내부 끼움 선단부면의 대향면을, 외부 끼움 단부의 기단부측의 외부 끼움 기단부면 또는 제1 강관 말뚝의 단부면으로 하는 구조 설계를 채용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 강관 말뚝의 조인트 구조를 도시하는 사시도이다.
도 2는 상기 조인트 구조의 외부 끼움 단부를 도시하는 도면이며, 축심을 포함하는 단면에서 본 경우의 단면도이다.
도 3은 상기 조인트 구조의 외부 끼움 단부를 도시하는 도면이며, 주요부의 단면 사시도이다.
도 4는 상기 조인트 구조의 내부 끼움 단부를 도시하는 정면도이다.
도 5는 상기 조인트 구조의 내부 끼움 단부를 도시하는 도면이며, 주요부의 단면 사시도이다.
도 6은 상기 조인트 구조의 외부 끼움 단부에 내부 끼움 단부를 삽입하는 상태를 도시하는 사시도이다.
도 7은 상기 조인트 구조의 외부 끼움 단부에 내부 끼움 단부를 삽입하여 상대 회전시킨 후의 상태를 도시하는 도면이며, 일부를 단면에서 볼 때의 사시도이다.
도 8은 상기 조인트 구조의 주요부를 도시하는 부분 단면도이다.
도 9는 상기 조인트 구조의 제1 변형예를 도시하는 부분 단면도이다.
도 10은 상기 조인트 구조의 이격 거리 D의 바람직한 하한값을 설명하기 위한 부분 단면도이다.
도 11은 상기 조인트 구조의 제2 변형예를 도시하는 부분 단면도이다.
도 12a는 상기 조인트 구조의 외부 끼움 단부를 도시하는 저면도이다.
도 12b는 상기 조인트 구조의 내부 끼움 단부를 도시하는 평면도이다.
도 13a는 상기 조인트 구조의 외부 끼움 단부를 도시하는 평면도이다.
도 13b는 상기 조인트 구조의 내부 끼움 단부를 도시하는 저면도이다.
도 14는 상기 조인트 구조의 외부 끼움 단부에 작용하는 인장력을 도시하는 주요부 단면도이다.
도 15는 상기 조인트 구조의 외부 끼움 단부에 작용하는 압축력을 도시하는 주요부 단면도이다.
도 16은 상기 조인트 구조의 내부 끼움 단부에 작용하는 인장력을 도시하는 주요부 단면도이다.
도 17은 상기 조인트 구조의 내부 끼움 단부에 작용하는 압축력을 도시하는 주요부 단면도이다.
도 18a는 상기 조인트 구조의 제3 변형예를 도시하는 주요부 단면도이다.
도 18b는 상기 조인트 구조의 제4 변형예를 도시하는 주요부 단면도이다.
도 19는 상기 조인트 구조의 외부 끼움 단부의 접촉면을 도시하는 주요부 단면도이다.
도 20은 상기 조인트 구조의 내부 끼움 단부의 접촉면을 도시하는 주요부 단면도이다.

이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 강관 말뚝의 조인트 구조(7)(이하, 본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7), 또는, 간단히 조인트 구조(7)라고 칭하는 경우가 있음)에 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

또한, 이하의 설명에 있어서는, 강관 말뚝의 축심 연장 방향을 축심 방향 Y, 축심 방향 Y에 직교하는 방향을 축심 직교 방향 X, 강관 말뚝의 축심 주위의 방향을 주위 방향 W라고 호칭하는 경우가 있다.

본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)는 지반 상에 구축되는 구조물의 기초 말뚝 등에 있어서, 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 축심을 갖고 단면 대략 원 형상의 제1 강관 말뚝(1)과, 제2 축심을 갖고 단면 대략 원 형상의 제2 강관 말뚝(2)을 동축(축심 방향 Y)으로 연결하는 기계식 조인트로서 설치된다.

제1 강관 말뚝(1)의 상단부에는, 축심 방향 Y를 따라 복수의 외부 끼움 단차부(4)가 형성된 외부 끼움 단부(3)가 용접 등으로 접합된다. 제2 강관 말뚝(2)의 하단부에는, 축심 방향 Y를 따라 복수의 내부 끼움 단차부(6)가 형성된 내부 끼움 단부(5)가 용접 등으로 접합된다. 외부 끼움 단부(3)와 내부 끼움 단부(5)는 서로 끼워 맞춤 가능한 구조를 갖는다.

외부 끼움 단부(3)에 형성된 복수의 외부 끼움 단차부(4)의 각각은, 그 축심을 향하는 방향으로 돌출됨과 함께 주위 방향 W로 복수 형성된 외부 끼움 산부(31)와, 주위 방향 W로 서로 인접하는 각각의 외부 끼움 산부(31)의 사이에 형성된 외부 끼움 홈부(32)와, 각각의 외부 끼움 산부(31)에 인접하고 또한 제1 강관 말뚝에 가까운 기단부측에 형성된 외부 끼움 골부(33)를 갖는다.

각각의 외부 끼움 단차부(4)에 있어서, 외부 끼움 홈부(32) 및 외부 끼움 골부(33)는 도 1에 도시한 바와 같이, 서로 동일한 높이로 되도록 동일한 판 두께로 형성되는 것이 끼워 맞춤성 및 가공성의 관점에서 바람직하다.

본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 도 1에 도시한 바와 같이 복수의 외부 끼움 단차부(4)의 각각에 대해, 4개의 외부 끼움 산부(31)가 주위 방향 W로 소정 간격을 두고 형성되어 있으나, 본 발명은 이 구조만으로 한정되지 않는다.

내부 끼움 단부(5)에 형성된 복수의 내부 끼움 단차부(6)의 각각은, 그 축심으로부터 이격되는 방향으로 돌출됨과 함께 주위 방향 W로 복수 형성된 내부 끼움 산부(51)와, 주위 방향 W로 서로 인접하는 각각의 내부 끼움 산부(51)의 사이에 형성된 내부 끼움 홈부(52)와, 각각의 내부 끼움 산부(51)에 인접하고 또한 제2 강관 말뚝에 가까운 기단부측에 형성된 내부 끼움 골부(53)를 갖는다.

각각의 내부 끼움 단차부(6)에 있어서, 내부 끼움 홈부(52) 및 내부 끼움 골부(53)는 도 1에 도시한 바와 같이, 서로 동일한 높이로 되도록 동일한 판 두께로 형성되는 것이 끼워 맞춤성 및 가공성이 관점에서 바람직하다.

본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 도 1에 도시한 바와 같이 복수의 내부 끼움 단차부(6)의 각각에 대해, 4개의 내부 끼움 산부(51)가 주위 방향 W로 소정 간격을 두고 형성되어 있으나, 본 발명은 이 구조만으로 한정되지 않는다.

또한, 본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 외부 끼움 단부(3)와 내부 끼움 단부(5)의 끼워 맞춤 후의 상대 회전을 억제하기 위한 회전 억제 키를 삽입하기 위한 키 홈(P)이 주위 방향 W로 4개소 형성되어 있지만, 키 홈은 형성되지 않아도 된다.

본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에 있어서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 외부 끼움 단부(3)의 축심 방향 Y로 4단의 외부 끼움 단차부(4)가 형성된다. 즉, 외부 끼움 단부(3)는 외부 끼움 단부(3)의 축심 방향 Y에서 선단부측으로부터 기단부측까지, 순서대로 제1 외부 끼움 단차부(41), 제2 외부 끼움 단차부(42), 제3 외부 끼움 단차부(43) 및 제4 외부 끼움 단차부(44)를 갖는다.

각각의 외부 끼움 단차부(4)에서는, 외부 끼움 산부(31)의 판 두께보다도 외부 끼움 홈부(32)의 판 두께가 작게 되고, 외부 끼움 산부(31)와 외부 끼움 홈부(32)가 주위 방향 W에서 교대로 형성된다. 그리고, 복수의 외부 끼움 단차부(4)의 외부 끼움 산부(31)가 축심 방향 Y에서 대략 일렬로 배치된다.

마찬가지로, 각각의 외부 끼움 단차부(4)에서는, 외부 끼움 산부(31)의 판 두께보다도 외부 끼움 골부(33)의 판 두께가 작게 되고, 외부 끼움 산부(31)와 외부 끼움 골부(33)가 축심 방향 Y에서 교대로 형성된다.

도 3에 도시한 바와 같이, 외부 끼움 골부(33)의 판 두께는, 외부 끼움 단부(3)의 기단부측에 가까운 외부 끼움 단차부(4)일수록 크게 형성된다.

즉, 제1 외부 끼움 단차부(41)의 외부 끼움 골부(33)의 판 두께는, 제2 외부 끼움 단차부(42)의 외부 끼움 골부(33)의 판 두께보다도 작고, 제2 외부 끼움 단차부(42)의 외부 끼움 골부(33)의 판 두께는, 제3 외부 끼움 단차부(43)의 외부 끼움 골부(33)의 판 두께보다도 작고, 제3 외부 끼움 단차부(43)의 외부 끼움 골부(33)의 판 두께는, 제4 외부 끼움 단차부(44)의 외부 끼움 골부(33)의 판 두께보다도 작게 형성된다.

제1 외부 끼움 단차부(41)의 외부 끼움 골부(33)는 외부 끼움 단부(3) 중에서 판 두께가 가장 작은 외부 끼움 최박부(30)로서 형성되고, 제1 외부 끼움 단차부(41)의 외부 끼움 산부(31)의 축심 방향 Y의 선단부측에는 외부 끼움 선단부면(34)이 대략 평면 형상으로 형성된다.

또한, 제4 외부 끼움 단차부(44)의 외부 끼움 골부(33)의 축심 방향 Y의 기단부측에는 외부 끼움 여분 길이부(45)가 형성된다. 이 외부 끼움 여분 길이부(45)의 선단부측에는, 외부 끼움 기단부면(35)이 전체 주위에 걸쳐 형성된다.

본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에 있어서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 내부 끼움 단부(5)의 축심 방향 Y에 4단의 내부 끼움 단차부(6)가 형성된다. 즉, 내부 끼움 단부(5)는 내부 끼움 단부(5)의 축심 방향 Y에서 선단부측으로부터 기단부측까지, 순서대로 제1 내부 끼움 단차부(61), 제2 내부 끼움 단차부(62), 제3 내부 끼움 단차부(63) 및 제4 내부 끼움 단차부(64)를 갖는다.

각각의 내부 끼움 단차부(6)에서는, 내부 끼움 산부(51)의 판 두께보다도 내부 끼움 홈부(52)의 판 두께가 작게 되고, 내부 끼움 산부(51)와 내부 끼움 홈부(52)가 주위 방향 W에서 교대로 형성된다. 그리고, 복수의 내부 끼움 단차부(6)의 내부 끼움 산부(51)가 축심 방향 Y에서 대략 일렬로 배치된다.

마찬가지로, 각각의 내부 끼움 단차부(6)에서는, 내부 끼움 산부(51)의 판 두께보다도 내부 끼움 골부(53)의 판 두께가 작게 되고, 내부 끼움 산부(51)와 내부 끼움 골부(53)가 축심 방향 Y에서 교대로 형성된다.

도 5에 도시한 바와 같이, 내부 끼움 골부(53)의 판 두께는, 내부 끼움 단부(5)의 기단부측에 가까운 내부 끼움 단차부일수록 크게 형성된다.

즉, 제1 내부 끼움 단차부(61)의 내부 끼움 골부(53)의 판 두께는, 제2 내부 끼움 단차부(62)의 내부 끼움 골부(53)의 판 두께보다도 작고, 제2 내부 끼움 단차부(62)의 내부 끼움 골부(53)의 판 두께는, 제3 내부 끼움 단차부(63)의 내부 끼움 골부(53)의 판 두께보다도 작고, 제3 내부 끼움 단차부(63)의 내부 끼움 골부(53)의 판 두께는, 제4 내부 끼움 단차부(64)의 내부 끼움 골부(53)의 판 두께보다도 작게 형성된다.

제1 내부 끼움 단차부(61)의 내부 끼움 골부(53)는 내부 끼움 단부(5) 중에서 판 두께가 가장 작은 내부 끼움 최박부(50)로서 형성되고, 제1 내부 끼움 단차부(61)의 내부 끼움 산부(51)의 축심 방향 Y의 선단부측에는 내부 끼움 선단부면(54)이 대략 평면 형상으로 형성된다.

또한, 제4 내부 끼움 단차부(64)의 내부 끼움 골부(53)의 축심 방향 Y의 기단부측에는 내부 끼움 여분 길이부(65)가 형성된다. 이 내부 끼움 여분 길이부(65)의 선단부측에는, 내부 끼움 기단부면(55)이 전체 주위에 걸쳐 형성된다.

본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 제1 강관 말뚝(1)과 제2 강관 말뚝(2)을 동축에 연결하기 위해, 도 6, 도 7에 도시한 바와 같이, 외부 끼움 단부(3)와 내부 끼움 단부(5)를 서로 끼워 맞춘다. 또한, 도 7은 외부 끼움 단부(3)의 일부를 절단한 상태를 도시하는 사시도이다.

구체적으로는, 먼저, 도 6에 도시한 바와 같이, 제2 강관 말뚝(2)에 설치된 내부 끼움 단부(5)를 제1 강관 말뚝(1)에 설치된 외부 끼움 단부(3)에 삽입한다. 각각의 내부 끼움 단차부(6)에 있어서, 내부 끼움 산부(51)의 축심 직교 방향 X의 높이는, 끼워 맞춤 시에 대응하는 외부 끼움 홈부(32)의 축심 직교 방향 X의 깊이 이하로 설정된다. 이에 의해, 내부 끼움 산부(51)를 외부 끼움 홈부(32)에 통과 가능한 구조로 된다.

이어서, 도 7에 도시한 바와 같이, 내부 끼움 단부(5)를 외부 끼움 단부(3)에 삽입한 상태에서, 제1 강관 말뚝(1)과 제2 강관 말뚝(2)을 축심 주위의 주위 방향 W로 상대 회전시킨다. 각각의 내부 끼움 단차부(6)에 있어서, 내부 끼움 골부(53)의 축심 직교 방향 X의 깊이는, 끼워 맞춤 시에 대응하는 외부 끼움 산부(31)의 축심 직교 방향 X의 높이 이상으로 설계된다. 이에 의해, 외부 끼움 산부(31)를 내부 끼움 골부(53)에 끼워 맞춤 가능한 구조로 된다.

도 8은 본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)의 내부 끼움 단부(5)를 외부 끼움 단부(3)에 삽입하여 상대 회전시킨 상태의 개략 단면도이다. 이 도 8에 도시한 바와 같이, 조인트 구조(7)는 외부 끼움 단부(3)의 선단부측의 외부 끼움 선단부면(34)과, 내부 끼움 단부(5)의 기단부측의 내부 끼움 기단부면(55)이 대향하는 외부 끼움 대향부(36)와, 내부 끼움 단부(5)의 선단부측의 내부 끼움 선단부면(54)과, 외부 끼움 단부(3)의 기단부측의 외부 끼움 기단부면(35)이 대향하는 내부 끼움 대향부(56)를 갖는다.

도 8에 도시한 바와 같이, 제4 외부 끼움 단차부(44)를 제외한 외부 끼움 단차부(4)(제1 외부 끼움 단차부(41), 제2 외부 끼움 단차부(42), 제3 외부 끼움 단차부(43)) 및 제1 내부 끼움 단차부(61)를 제외한 내부 끼움 단차부(6)(제4 내부 끼움 단차부(64), 제3 내부 끼움 단차부(63), 제2 내부 끼움 단차부(62))에 있어서, 내부 끼움 산부(51)의 축심 방향 Y의 길이는, 끼워 맞춤 시에 대응하는 외부 끼움 골부(33)의 축심 방향 Y의 길이와 대략 동등하게 설계됨과 함께, 외부 끼움 산부(31)의 축심 방향 Y의 길이는, 끼워 맞춤 시에 대응하는 내부 끼움 골부(53)의 축심 방향 Y의 길이와 대략 동등하게 설계된다. 이에 의해, 축심 방향 Y에서 외부 끼움 산부(31)와 내부 끼움 산부(51)를 결합시키는 것이 가능하게 된다.

한편, 제4 외부 끼움 단차부(44)와 제1 내부 끼움 단차부(61)에 있어서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 내부 끼움 산부(51)의 축심 방향 Y의 길이는, 외부 끼움 골부(33)의 축심 방향 Y의 길이보다도 작게 설계된다. 이에 의해, 내부 끼움 대향부(56)에서 내부 끼움 선단부면(54)과, 그 대향면인 외부 끼움 기단부면(35)이 소정의 이격 거리 D(㎜)로 이격됨으로써, 내부 끼움 대향부(56)에 내부 끼움 간극(57)이 형성된다.

도 9는 본 발명의 제1 변형예에 관한 강관 말뚝의 조인트 구조(107)를 도시하는 개략 단면도이다. 이 조인트 구조(107)에서는, 외부 끼움 여분 길이부(45)의 판 두께가 제4 외부 끼움 단차부(44)의 외부 끼움 골부(33)의 판 두께와 동등해지도록 설정되어 있다. 이 구조에 의하면, 외부 끼움 단부(3)의 재료 비용을 저감시킴과 함께, 외부 끼움 골부(33)의 절삭 가공성을 향상시켜, 외부 끼움 단부(3)의 제조 비용을 저감시키는 것이 가능하게 된다.

이 조인트 구조(107)의 경우, 내부 끼움 선단부면(54)의 대향면은 제1 강관 말뚝(1)의 단부면이다. 따라서, 내부 끼움 대향부(56)에서 내부 끼움 선단부면(54)과, 그 대향면인 제1 강관 말뚝(1)의 단부면이 소정의 이격 거리 D(㎜)로 이격됨으로써, 내부 끼움 대향부(56)에 내부 끼움 간극(157)이 형성된다.

내부 끼움 간극(57, 157)이 형성됨으로써, 내부 끼움 선단부면(54)에 축심 방향 Y의 압축력이 전달되는 것을 회피하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 내부 끼움 최박부(50)의 좌굴 변형을 방지하는 것이 가능하게 된다.

내부 끼움 간극(57, 157)의 이격 거리 D(㎜)는 0㎜ 초과이면 된다. 단, 강관 말뚝이 굽힘 변형된 경우이어도 내부 끼움 선단부면(54)에 축심 방향 Y의 압축력이 전달되는 것을 회피하기 위해, 이격 거리 D(㎜)를 하기 식 (1)을 만족시키도록 설정하는 것이 바람직하다.

h(㎜):내부 끼움 단부의 선단부측에 가장 가까운 내부 끼움 단차부에 있어서의 내부 끼움 산부의, 축심을 향하는 방향의 돌출 높이

l(㎜):내부 끼움 단부의 선단부측에 가장 가까운 내부 끼움 단차부에 있어서의 내부 끼움 산부의, 축심의 연장 방향의 길이

상기 식 (1)은 도 10에 도시한 바와 같이, 내부 끼움 최박부(50)와 내부 끼움 산부(51)의 접속점을 굽힘 중심점 C로 하는 굽힘 변형을 상정하여 도출한 식이다.

즉, 상기 식 (1)을 만족시키도록 이격 거리 D(㎜)를 설정함으로써, 강관 말뚝이 굽힘 변형된 경우이어도 내부 끼움 선단부면(54)이 그 대향면에 접촉하는 것을 확실하게 회피하는 것이 가능하게 된다.

도 11은, 본 발명의 제2 변형예에 관한 조인트 구조(207)를 도시하는 주요부 단면도이다. 이 조인트 구조(207)에서는, 외부 끼움 대향부(36)에 있어서도 내부 끼움 대향부(56)와 마찬가지로, 외부 끼움 간극(37)이 형성되어 있다. 이 구조에 의하면, 외부 끼움 선단부면(34)에 축심 방향 Y의 압축력이 전달되는 것을 회피하는 것이 가능하게 되고, 외부 끼움 최박부(30)의 좌굴 변형을 방지하는 것이 가능하게 된다. 도시는 생략하지만, 내부 끼움 여분 길이부(65)의 판 두께가 제4 내부 끼움 단차부(64)의 내부 끼움 골부(53)의 판 두께와 동등해지도록 설정되어 있어도 된다. 그 경우, 외부 끼움 선단부면(34)의 대향면은 제2 강관 말뚝(2)의 단부면이다. 또한, 외부 끼움 간극(37)의 이격 거리 D'(㎜)는 0㎜ 초과이면 되고, 하기 식 (2)를 만족시키도록 설정해도 된다.

ｈ'(㎜):외부 끼움 단부의 선단부측에 가장 가까운 외부 끼움 단차부에 있어서의 외부 끼움 산부의, 축심을 향하는 방향의 돌출 높이

ｌ'(㎜):외부 끼움 단부의 선단부측에 가장 가까운 외부 끼움 단차부에 있어서의 외부 끼움 산부의, 축심의 연장 방향의 길이

단, 내부 끼움 대향부(56)측 쪽이, 외부 끼움 대향부(36)측보다도 강관부로부터의 편심에 의해, 압축력 작용 시에 좌굴 변형이 발생하기 쉽다. 따라서, 외부 끼움 간극(37)을 형성함으로써 얻어지는 좌굴 변형 방지 효과는, 내부 끼움 간극(57)을 형성함으로써 얻어지는 좌굴 변형 방지 효과보다도 작다.

이어서, 본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)의 접촉면(8)에 대해 설명한다.

본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 내부 끼움 단부(5)를 외부 끼움 단부(3)에 삽입하여 상대 회전시킴으로써, 각각의 외부 끼움 단차부(4) 및 내부 끼움 단차부(6)에 있어서, 외부 끼움 산부(31)와 내부 끼움 산부(51)가 축심 방향 Y에서 서로 접촉되는 접촉면(8)이 형성된다.

제1 강관 말뚝(1)과 제2 강관 말뚝(2)이 연결된 상태에서는, 제1 강관 말뚝(1) 및 제2 강관 말뚝(2)으로부터 외부 끼움 단부(3) 및 내부 끼움 단부(5)에, 축심 방향 Y에서 인장력 및 압축력이 작용할 때, 축심 방향 Y에 작용하는 인장력 및 압축력에 대해, 외부 끼움 산부(31)와 내부 끼움 산부(51)가 축심 방향 Y의 접촉면(8)에서 저항한다.

본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 도 12a, 도 12b에 도시한 바와 같이, 각각의 외부 끼움 단차부(4) 및 내부 끼움 단차부(6)에 있어서 외부 끼움 산부(31)와 내부 끼움 산부(51)가 서로 접촉되는 접촉면(8) 중, 외부 끼움 단부(3)의 기단부측 및 내부 끼움 단부(5)의 기단부측이, 인장력을 부담시키는 인장측 접촉면(81)이다.

그리고, 도 12a, 도 12b에 도시한 바와 같이, 제1 외부 끼움 단차부(41)의 외부 끼움 산부(31)와 제4 내부 끼움 단차부(64)의 내부 끼움 산부(51)가 인장측 접촉면(81)에서 인장 면적 At1을 갖고, 제2 외부 끼움 단차부(42)의 외부 끼움 산부(31)와 제3 내부 끼움 단차부(63)의 내부 끼움 산부(51)가 인장측 접촉면(81)에서 인장 면적 At2를 갖고, 제3 외부 끼움 단차부(43)의 외부 끼움 산부(31)와 제2 내부 끼움 단차부(62)의 내부 끼움 산부(51)가 인장측 접촉면(81)에서 인장 면적 At3을 갖고, 제4 외부 끼움 단차부(44)의 외부 끼움 산부(31)와 제1 내부 끼움 단차부(61)의 내부 끼움 산부(51)가 인장측 접촉면(81)에서 인장 면적 At4를 갖는다.

또한, 본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 도 13a, 도 13b에 도시한 바와 같이, 각각의 외부 끼움 단차부(4) 및 내부 끼움 단차부(6)에 있어서 외부 끼움 산부(31)와 내부 끼움 산부(51)가 서로 접촉되는 접촉면(8) 중, 외부 끼움 단부(3)의 선단부측 및 내부 끼움 단부(5)의 선단부측이, 압축력을 부담시키는 압축측 접촉면(86)이다.

그리고, 도 13a, 도 13b에 도시한 바와 같이, 제2 외부 끼움 단차부(42)의 외부 끼움 산부(31)와 제4 내부 끼움 단차부(64)의 내부 끼움 산부(51)가 압축측 접촉면(86)에서 압축 면적 Ac1을 갖고, 제3 외부 끼움 단차부(43)의 외부 끼움 산부(31)와 제3 내부 끼움 단차부(63)의 내부 끼움 산부(51)가 압축측 접촉면(86)에서 압축 면적 Ac2를 갖고, 제4 외부 끼움 단차부(44)의 외부 끼움 산부(31)와 제2 내부 끼움 단차부(62)의 내부 끼움 산부(51)가 압축측 접촉면(86)에서 압축 면적 Ac3을 갖는다.

본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 외부 끼움 대향부(36)에서 외부 끼움 선단부면(34)과 내부 끼움 기단부면(55)이 접촉되고, 한편, 내부 끼움 대향부(56)에서는 내부 끼움 선단부면(54)과 외부 끼움 기단부면(35)이 접촉되지 않는 구조를 갖는다.

따라서, 본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에 있어서는,

(A) 축심 방향 Y에 작용하는 인장력에 대해서는, 외부 끼움 산부(31)와 내부 끼움 산부(51)가 서로 접촉되는 4개소의 인장측 접촉면(81)만에서 저항하고,

(B) 축심 방향 Y에 작용하는 압축력에 대해서는, 외부 끼움 단부(3)의 선단부측의 외부 끼움 선단부면(34) 및 외부 끼움 산부(31)와 내부 끼움 산부(51)가 서로 접촉되는 3개소의 압축측 접촉면(86)만에서 저항한다.

또한, 상술한 제2 변형예에 관한 조인트 구조(207)(도 11)와 같이, 외부 끼움 대향부(36)에 있어서도 내부 끼움 대향부(56)와 마찬가지로, 외부 끼움 간극(37)이 형성되어 있는 구조를 갖는 경우, 조인트 구조(207)에 있어서는,

(A') 축심 방향 Y에 작용하는 인장력에 대해서는, 외부 끼움 산부(31)와 내부 끼움 산부(51)가 서로 접촉되는 4개소의 인장측 접촉면(81)만에서 저항하고,

(B') 축심 방향 Y에 작용하는 압축력에 대해서는, 외부 끼움 산부(31)와 내부 끼움 산부(51)가 서로 접촉되는 3개소의 압축측 접촉면(86)만에서 저항한다.

외부 끼움 단차부(4)와 내부 끼움 단차부(6)에서 서로 접촉되는 접촉면(8) 중, 인장력을 부담시키는 인장측 접촉면(81)의 총 면적(At1＋At2＋At3＋At4)은 압축력을 부담시키는 외부 끼움 선단부면(34)의 면적(제2 변형예에 관한 조인트 구조(207)의 경우에는 0)과, 압축력을 부담시키는 압축측 접촉면(86)의 총 면적(Ac1＋Ac2＋Ac3)의 합계 면적 이하로 되도록 형성된다.

또한, 외부 끼움 단차부(4)와 내부 끼움 단차부(6)에서 서로 접촉되는 접촉면(8) 중, 인장력을 부담시키는 인장측 접촉면(81)의 총 면적(At1＋At2＋At3＋At4)이 압축력을 부담시키는 압축측 접촉면(86)의 총 면적(Ac1＋Ac2＋Ac3) 이하로 되도록 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 인장측 접촉면(81)이 형성되는 단수보다도, 압축측 접촉면(86)이 형성되는 단수 쪽이 적음에도 불구하고, 인장측 접촉면(81)의 총 면적을, 압축력을 부담시키는 외부 끼움 선단부면(34)의 면적과, 압축측 접촉면(86)의 총 면적의 합계 면적 이하로 하도록, 각각의 외부 끼움 산부(31) 및 내부 끼움 산부(51)가 서로 접촉되는 접촉면(8)이 형성된다.

또한, 외부 끼움 선단부면(34)에, 외부 끼움 단부(3)와 내부 끼움 단부(5)의 끼워 맞춤 후의 상대 회전을 억제하기 위한 회전 억제 키를 삽입하기 위한 키 홈(P)이 형성되는 경우, 「압축력을 부담시키는 외부 끼움 선단부면(34)의 면적」은, 키 홈이 형성되어 있는 개소의 면적을 포함하지 않는다. 회전 억제 키는 기본적으로 압축력을 부담하지 않기 위함이다.

본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 압축력을 부담시키는 외부 끼움 선단부면(34)의 면적과, 압축측 접촉면(86)의 총 면적의 합계 면적을, 인장측 접촉면(81)의 총 면적 이상으로 함으로써, 축심 방향 Y에서 인장력과 동등 이상의 크기로 작용하는 압축력에 대해, 외부 끼움 선단부면 및 각각의 외부 끼움 산부(31) 및 내부 끼움 산부(51)의 압축측 접촉면(86)만에서 저항할 수 있다.

또한, 압축측 접촉면(86)의 총 면적을, 인장측 접촉면(81)의 총 면적 이상으로 하는 경우에는, 축심 방향 Y에서 인장력과 동등 이상의 크기로 작용하는 압축력에 대해 각각의 외부 끼움 산부(31) 및 내부 끼움 산부(51)의 압축측 접촉면(86)만에서 저항할 수 있다.

본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 외부 끼움 선단부면(34)과 내부 끼움 기단부면(55)이 외부 끼움 대향부(36)에서 접촉된 경우에도, 제1 외부 끼움 단차부(41)의 외부 끼움 산부(31)에 압축력이 실질적으로 작용하지 않기 때문에, 제1 외부 끼움 단차부(41)의 외부 끼움 산부(31)에 작용하는 압축력을 설계상에서 고려하는 것을 필요로 하지 않는다.

도 14에, 본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)의 외부 끼움 단부(3)에 있어서 전달되는 인장력을 도시한다.

제1 외부 끼움 단차부(41)의 외부 끼움 골부(33)에는, 제1 외부 끼움 단차부(41)의 외부 끼움 산부(31)에 작용하는 인장력이 전달된다. 제2 외부 끼움 단차부(42)의 외부 끼움 골부(33)에는, 제1 외부 끼움 단차부(41) 및 제2 외부 끼움 단차부(42)의 외부 끼움 산부(31)에 작용하는 인장력이 합쳐져 전달된다. 제3 외부 끼움 단차부(43)의 외부 끼움 골부(33)에는, 제1 외부 끼움 단차부(41), 제2 외부 끼움 단차부(42) 및 제3 외부 끼움 단차부(43)의 외부 끼움 산부(31)에 작용하는 인장력이 합쳐져 전달된다. 제4 외부 끼움 단차부(44)의 외부 끼움 골부(33)에는, 제1 외부 끼움 단차부(41), 제2 외부 끼움 단차부(42), 제3 외부 끼움 단차부(43) 및 제4 외부 끼움 단차부(44)의 외부 끼움 산부(31)에 작용하는 인장력이 합쳐져 전달된다.

마찬가지로, 도 15에, 본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)의 외부 끼움 단부(3)에 있어서 전달되는 압축력을 도시한다.

제2 외부 끼움 단차부(42)의 외부 끼움 골부(33)에는, 제2 외부 끼움 단차부(42)의 외부 끼움 산부(31)에 작용하는 압축력이 전달된다. 제3 외부 끼움 단차부(43)의 외부 끼움 골부(33)에는, 제2 외부 끼움 단차부(42) 및 제3 외부 끼움 단차부(43)의 외부 끼움 산부(31)에 작용하는 압축력이 합쳐져 전달된다. 제4 외부 끼움 단차부(44)의 외부 끼움 골부(33)에는, 제2 외부 끼움 단차부(42), 제3 외부 끼움 단차부(43) 및 제4 외부 끼움 단차부(44)의 외부 끼움 산부(31)에 작용하는 압축력이 합쳐져 전달된다.

이와 같이, 본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 외부 끼움 단부(3)의 기단부측으로부터 선단부측을 향해, 외부 끼움 산부(31)로부터 외부 끼움 골부(33)로 전달되는 인장력 및 압축력이 저하되는 점에서, 외부 끼움 단부(3)의 선단부측에서 외부 끼움 골부(33)의 판 두께를 작게 해도, 이들 인장력 및 압축력에 저항할 수 있다. 이에 의해, 외부 끼움 단부(3)의 기단부측으로부터 선단부측을 향해, 외부 끼움 골부(33)의 판 두께를 작게 하여, 외부 끼움 단부(3) 전체의 판 두께의 증대를 억제함으로써, 재료 비용의 상승을 억제하는 것이 가능하게 된다.

본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 외부 끼움 단부(3)의 선단부측의 제1 외부 끼움 단차부(41)에서 외부 끼움 골부(33)의 판 두께를 작게 하여, 외부 끼움 단부(3)의 재료 비용의 상승을 억제함과 동시에, 제1 외부 끼움 단차부(41)의 외부 끼움 산부(31)에 압축력이 최대한 작용하지 않는 것으로 함으로써, 제1 외부 끼움 단차부(41)에서 외부 끼움 골부(33)에 압축력이 실질적으로 전달되지 않는 것이 되고, 외부 끼움 최박부(30)의 좌굴 변형을 방지하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 제1 외부 끼움 단차부(41)의 외부 끼움 산부(31)에 압축력이 작용해도, 제1 외부 끼움 단차부(41)의 외부 끼움 골부(33)에 압축 내력을 기대하지 않는다. 이로 인해, 조인트 구조(7)는 제1 외부 끼움 단차부(41)의 외부 끼움 골부(33)에 전달된 압축력에 의해 외부 끼움 최박부(30)가 좌굴 변형된 경우에도, 제2 외부 끼움 단차부(42), 제3 외부 끼움 단차부(43) 및 제4 외부 끼움 단차부(44)의 외부 끼움 골부(33)에서 압축력에 저항할 수 있기 때문에, 외부 끼움 단부(3) 전체에서 소정의 압축 내력을 유지하는 것이 가능하게 된다.

도 16에, 본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)의 내부 끼움 단부(5)에 있어서 전달되는 인장력을 도시한다.

제1 내부 끼움 단차부(61)의 내부 끼움 골부(53)에는, 제1 내부 끼움 단차부(61)의 내부 끼움 산부(51)에 작용하는 인장력이 전달된다. 제2 내부 끼움 단차부(62)의 내부 끼움 골부(53)에는, 제1 내부 끼움 단차부(61) 및 제2 내부 끼움 단차부(62)의 내부 끼움 산부(51)에 작용하는 인장력이 합쳐져 전달된다. 제3 내부 끼움 단차부(63)의 내부 끼움 골부(53)에는, 제1 내부 끼움 단차부(61), 제2 내부 끼움 단차부(62) 및 제3 내부 끼움 단차부(63)의 내부 끼움 산부(51)에 작용하는 인장력이 합쳐져 전달된다. 제4 내부 끼움 단차부(64)의 내부 끼움 골부(53)에는, 제1 내부 끼움 단차부(61), 제2 내부 끼움 단차부(62), 제3 내부 끼움 단차부(63) 및 제4 내부 끼움 단차부(64)의 내부 끼움 산부(51)에 작용하는 인장력이 합쳐져 전달된다.

마찬가지로, 도 17에, 본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)의 내부 끼움 단부(5)에 있어서 전달되는 압축력을 도시한다.

제2 내부 끼움 단차부(62)의 내부 끼움 골부(53)에는, 제2 내부 끼움 단차부(62)의 내부 끼움 산부(51)에 작용하는 압축력이 전달된다. 제3 내부 끼움 단차부(63)의 내부 끼움 골부(53)에는, 제2 내부 끼움 단차부(62) 및 제3 내부 끼움 단차부(63)의 내부 끼움 산부(51)에 작용하는 압축력이 합쳐져 전달된다. 제4 내부 끼움 단차부(64)의 내부 끼움 골부(53)에는, 제2 내부 끼움 단차부(62), 제3 내부 끼움 단차부(63) 및 제4 내부 끼움 단차부(64)의 내부 끼움 산부(51)에 작용하는 압축력이 합쳐져 전달된다.

이와 같이, 본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 내부 끼움 단부(5)의 기단부측으로부터 선단부측을 향해, 내부 끼움 산부(51)로부터 내부 끼움 골부(53)로 전달되는 인장력 및 압축력이 저하되는 점에서, 내부 끼움 단부(5)의 선단부측에서 내부 끼움 골부(53)의 판 두께를 작게 해도, 이들 인장력 및 압축력에 저항할 수 있다. 이에 의해, 조인트 구조(7)는 내부 끼움 단부(5)의 기단부측으로부터 선단부측을 향해, 내부 끼움 골부(53)의 판 두께를 작게 하고, 내부 끼움 단부(5) 전체의 판 두께의 증대를 억제함으로써, 재료 비용의 상승을 억제하는 것이 가능하게 된다.

조인트 구조(7)는 내부 끼움 단부(5)의 선단부측의 제1 내부 끼움 단차부(61)에서 내부 끼움 골부(53)의 판 두께를 작게 하여, 내부 끼움 단부(5)의 재료 비용의 상승을 억제함과 동시에, 내부 끼움 간극(57)에 의해 제1 내부 끼움 단차부(61)의 내부 끼움 산부(51)에 압축력이 작용하지 않는 것으로 함으로써, 제1 내부 끼움 단차부(61)에서 내부 끼움 골부(53)에 압축력이 전달되지 않는 것이 되고, 내부 끼움 최박부(50)의 좌굴 변형을 방지하는 것이 가능하게 된다.

도 18a는 본 발명의 제3 변형예에 관한 조인트 구조(307)를 도시한다. 이 조인트 구조(307)와 같이, 복수의 외부 끼움 단차부(4) 및 내부 끼움 단차부(6)의 일부 또는 전부에서, 외부 끼움 골부(33) 및 내부 끼움 산부(51)의 축심 직교 방향 X의 측면에 테이퍼를 형성해도 된다.

도 18b는 본 발명의 제4 변형예에 관한 조인트 구조(407)를 도시한다. 이 조인트 구조(407)와 같이, 복수의 외부 끼움 단차부(4) 및 내부 끼움 단차부(6)의 일부 또는 전부에서, 내부 끼움 골부(53) 및 외부 끼움 산부(31)의 축심 직교 방향 X의 측면에 테이퍼를 형성해도 된다.

본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 도 19에 도시한 바와 같이, 외부 끼움 단부(3)의 선단부측으로부터 기단부측을 향해, 각각의 외부 끼움 단차부(4)의 외부 끼움 산부(31)가 축심 직교 방향 X의 내측에 배치된다.

본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 중심축으로부터 제1 외부 끼움 단차부(41)의 외부 끼움 산부(31)까지의 반경 r41, 중심축으로부터 제2 외부 끼움 단차부(42)의 외부 끼움 산부(31)까지의 반경 r42, 중심축으로부터 제3 외부 끼움 단차부(43)의 외부 끼움 산부(31)까지의 반경 r43, 중심축으로부터 제4 외부 끼움 단차부(44)의 외부 끼움 산부(31)까지의 반경 r44로 정의한 경우에, r41＞r42＞r43＞r44의 관계가 만족된다.

또한, 본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 도 19에 도시한 바와 같이, 제1 외부 끼움 단차부(41)의 외부 끼움 산부(31)에서 외부 끼움 단부(3)의 기단부측의 높이를 ht1, 제2 외부 끼움 단차부(42)의 외부 끼움 산부(31)에서 외부 끼움 단부(3)의 기단부측의 높이를 ht2, 제3 외부 끼움 단차부(43)의 외부 끼움 산부(31)에서 외부 끼움 단부(3)의 기단부측의 높이를 ht3, 제4 외부 끼움 단차부(44)의 외부 끼움 산부(31)에서 외부 끼움 단부(3)의 기단부측의 높이를 ht4로 정의한 경우에, ht1≤ht2≤ht3≤ht4의 관계가 만족된다.

여기서, ht1＝ht2＝ht3＝ht4의 관계가 만족되도록, 외부 끼움 산부(31)의 높이가 대략 동일하게 설정되어도 된다. 이 경우, 외부 끼움 산부(31)의 절삭 가공성의 관점에서 바람직하다.

또한, r41＞r42＞r43＞r44의 관계에 추종하여, ht1＜ht2＜ht3＜ht4의 관계가 만족되도록, 외부 끼움 산부(31)의 높이를 설정함으로써, 각각의 외부 끼움 단차부(4)의 외부 끼움 산부(31)에 있어서, 인장 면적 At1, 인장 면적 At2, 인장 면적 At3 및 인장 면적 At4를 대략 동일하게 해도 된다.

마찬가지로, 본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 도 19에 도시한 바와 같이, 제2 외부 끼움 단차부(42)의 외부 끼움 산부(31)에서 외부 끼움 단부(3)의 선단부측의 높이를 hc1, 제3 외부 끼움 단차부(43)의 외부 끼움 산부(31)에서 외부 끼움 단부(3)의 기단부측의 높이를 hc2, 제4 외부 끼움 단차부(44)의 외부 끼움 산부(31)에서 외부 끼움 단부(3)의 기단부측의 높이를 hc3으로 정의한 경우에, hc1≤hc2≤hc3의 관계가 만족된다.

여기서, hc1＝hc2＝hc3의 관계가 만족되도록, 외부 끼움 산부(31)의 높이가 대략 동일하게 설정되어도 된다. 이 경우, 외부 끼움 산부(31)의 절삭 가공성의 관점에서 바람직하다.

또한, r41＞r42＞r43＞r44의 관계에 추종하여, hc1＜hc2＜hc3의 관계가 만족되도록, 외부 끼움 산부(31)의 높이를 설정함으로써, 각각의 외부 끼움 단차부(4)의 외부 끼움 산부(31)에 있어서, 압축 면적 Ac1, 압축 면적 Ac2 및 압축 면적 Ac3을 대략 동일하게 해도 된다.

본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 도 20에 도시한 바와 같이, 내부 끼움 단부(5)의 선단부측으로부터 기단부측을 향해, 각각의 내부 끼움 단차부(6)의 내부 끼움 산부(51)가 축심 직교 방향 X의 외측에 배치된다.

본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 중심축으로부터 제1 내부 끼움 단차부(61)의 내부 끼움 산부(51)까지의 반경 r61, 중심축으로부터 제2 내부 끼움 단차부(62)의 내부 끼움 산부(51)까지의 반경 r62, 중심축으로부터 제3 내부 끼움 단차부(63)의 내부 끼움 산부(51)까지의 반경 r63, 중심축으로부터 제4 내부 끼움 단차부(64)의 내부 끼움 산부(51)까지의 반경 r64로 정의한 경우에, r61＜r62＜r63＜r64의 관계가 만족된다.

또한, 본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 도 20에 도시한 바와 같이, 제4 내부 끼움 단차부(64)의 내부 끼움 산부(51)에서 내부 끼움 단부(5)의 기단부측의 높이를 ht1, 제3 내부 끼움 단차부(63)의 내부 끼움 산부(51)에서 내부 끼움 단부(5)의 기단부측의 높이를 ht2, 제2 내부 끼움 단차부(62)의 내부 끼움 산부(51)에서 내부 끼움 단부(5)의 기단부측의 높이를 ht3, 제1 내부 끼움 단차부(61)의 내부 끼움 산부(51)에서 내부 끼움 단부(5)의 기단부측의 높이를 ht4로 정의한 경우에, ht1≥ht2≥ht3≥ht4의 관계가 만족된다.

여기서, ht1＝ht2＝ht3＝ht4의 관계가 만족되도록 내부 끼움 산부(51)의 높이가 대략 동일하게 설정되어도 된다. 이 경우, 내부 끼움 산부(51)의 절삭 가공성의 관점에서 바람직하다.

또한, r61＜r62＜r63＜r64의 관계에 추종하여, ht1＜ht2＜ht3＜ht4의 관계가 만족되도록, 내부 끼움 산부(51)의 높이를 설정함으로써, 각각의 내부 끼움 단차부(6)의 내부 끼움 산부(51)에 있어서, 인장 면적 At1, 인장 면적 At2, 인장 면적 At3 및 인장 면적 At4를 대략 동일하게 해도 된다.

마찬가지로, 본 실시 형태에 관한 조인트 구조(7)에서는, 도 20에 도시한 바와 같이, 제4 내부 끼움 단차부(64)의 내부 끼움 산부(51)에서 내부 끼움 단부(5)의 선단부측의 높이를 hc1, 제3 내부 끼움 단차부(63)의 내부 끼움 산부(51)에서 내부 끼움 단부(5)의 기단부측의 높이를 hc2, 제2 내부 끼움 단차부(62)의 내부 끼움 산부(51)에서 내부 끼움 단부(5)의 기단부측의 높이를 hc3으로 정의한 경우에, hc1≥hc2≥hc3의 관계가 만족된다.

여기서, hc1＝hc2＝hc3의 관계가 만족되도록, 내부 끼움 산부(51)의 높이가 대략 동일하게 설정되어도 된다. 이 경우, 내부 끼움 산부(51)의 절삭 가공성의 관점에서 바람직하다.

또한, r61＜r62＜r63＜r64의 관계에 추종하여, hc1＜hc2＜hc3의 관계가 만족되도록, 내부 끼움 산부(51)의 높이를 설정함으로써, 각각의 내부 끼움 단차부(6)의 내부 끼움 산부(51)에 있어서, 압축 면적 Ac1, 압축 면적 Ac2 및 압축 면적 Ac3을 대략 동일하게 해도 된다.

또한, 인장 면적 At1, 인장 면적 At2, 인장 면적 At3 및 인장 면적 At4가 대략 동일하게 설정되는 경우, 축심 방향 Y에 작용하는 인장력에 대해, 각각의 외부 끼움 단차부(4) 및 내부 끼움 단차부(6)의 외부 끼움 산부(31) 및 내부 끼움 산부(51)에 있어서, 대략 균등하게 저항할 수 있다.

또한, 압축 면적 Ac1, 압축 면적 Ac2 및 압축 면적 Ac3이 대략 동일하게 설정됨으로써, 축심 방향 Y에 작용하는 압축력에 대해, 각각의 외부 끼움 단차부(4) 및 내부 끼움 단차부(6)의 외부 끼움 산부(31) 및 내부 끼움 산부(51)에 있어서, 대략 균등하게 저항할 수 있다.

이에 의해, 조인트 구조(7)는 축심 방향 Y에 작용하는 인장력 및 압축력에 대해, 각각의 외부 끼움 단차부(4) 및 내부 끼움 단차부(6)의 외부 끼움 산부(31) 및 내부 끼움 산부(51)에서, 대략 균등하게 저항할 수 있기 때문에, 외부 끼움 단부(3) 및 내부 끼움 단부(5)의 구조 내력상의 낭비를 저감시켜, 인장력 및 압축력에 대한 구조 계산을 용이하게 하는 것이 가능하게 된다.

본원 발명에 관한 조인트 구조(7)는 상술한 바와 같이, 복수의 내부 끼움 단차부에 있어서의 내부 끼움 산부의 돌출 높이끼리 및 복수의 외부 끼움 단차부에 있어서의 외부 끼움 산부의 돌출 높이끼리 중 적어도 한쪽이, 대략 동일해도 된다.

본원 발명에 있어서의 「대략 동일」이라 함은, 20％ 정도의 제조 오차 등을 허용하는 것이며, 외부 끼움 산부(31) 및 내부 끼움 산부(51)에 이들 제조 오차 등이 발생한 경우에도, 이들의 면적은 대략 동일하게 설정된 것으로 한다.

이상, 본 발명의 실시 형태의 예에 대해 상세하게 설명했지만, 상술한 실시 형태는, 모두 본 발명을 실시하는 것에 있어서의 구체화의 예를 나타낸 것에 지나지 않고, 이들에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정적으로 해석되어서는 안된다.

예를 들어, 제1 강관 말뚝(1)에 내부 끼움 단부(5)가 설치됨과 함께, 제2 강관 말뚝(2)에 외부 끼움 단부(3)가 설치되어도 된다.

또한, 외부 끼움 단부(3) 및 내부 끼움 단부(5)의 축심 방향 Y에서 외부 끼움 단차부(4) 및 내부 끼움 단차부(6)가 어떤 단수로 형성되어도 된다.

또한, 각각의 외부 끼움 단차부(4)나 내부 끼움 단차부(6)에 있어서, 각각의 외부 끼움 산부(31) 및 내부 끼움 산부(51)가 축심 방향 Y의 위치를 어긋나게 하여 대략 지그재그 형상으로 배치되는 것이어도 된다.

또한, 제1 강관 말뚝(1) 또는 제2 강관 말뚝(2)의 단부를 절삭함으로써, 제1 강관 말뚝(1) 또는 제2 강관 말뚝(2) 그 자체에 외부 끼움 단부(3) 또는 내부 끼움 단부(5)가 설치되어도 된다.

본 발명에 따르면, 외부 끼움 단부 및 내부 끼움 단부의 선단부측의 판 두께를 작게 하여, 재료 비용의 상승을 억제함과 동시에, 선단부측의 최박부의 좌굴 변형을 방지할 수 있는 강관 말뚝의 조인트 구조를 제공할 수 있다.

1 : 제1 강관 말뚝
2 : 제2 강관 말뚝
3 : 외부 끼움 단부
30 : 외부 끼움 최박부
31 : 외부 끼움 산부
32 : 외부 끼움 홈부
33 : 외부 끼움 골부
34 : 외부 끼움 선단부면
35 : 외부 끼움 기단부면
36 : 외부 끼움 대향부
37 : 외부 끼움 간극
4 : 외부 끼움 단차부
41 : 제1 외부 끼움 단차부
42 : 제2 외부 끼움 단차부
43 : 제3 외부 끼움 단차부
44 : 제4 외부 끼움 단차부
45 : 외부 끼움 여분 길이부
5 : 내부 끼움 단부
50 : 내부 끼움 최박부
51 : 내부 끼움 산부
52 : 내부 끼움 홈부
53 : 내부 끼움 골부
54 : 내부 끼움 선단부면
55 : 내부 끼움 기단부면
56 : 내부 끼움 대향부
57, 157 : 내부 끼움 간극
6 : 내부 끼움 단차부
61 : 제1 내부 끼움 단차부
62 : 제2 내부 끼움 단차부
63 : 제3 내부 끼움 단차부
64 : 제4 내부 끼움 단차부
65 : 내부 끼움 여분 길이부
7, 107, 207, 307, 407 : 강관 말뚝의 조인트 구조
8 : 접촉면
81 : 인장측 접촉면
86 : 압축측 접촉면
P : 키 홈
W : 주위 방향
X : 축심 직교 방향
Y : 축심 방향

Claims

제1 강관 말뚝과 제2 강관 말뚝을 동축에 연결하는, 강관 말뚝의 조인트 구조이며,
상기 제1 강관 말뚝에 설치되고, 상기 제1 강관 말뚝의 제1 축심의 연장 방향을 따라 복수의 외부 끼움 단차부가 형성된 외부 끼움 단부와,
상기 제2 강관 말뚝에 설치되고, 상기 제2 강관 말뚝의 제2 축심의 연장 방향을 따라 복수의 내부 끼움 단차부가 형성된 내부 끼움 단부를 구비하고,
상기 복수의 외부 끼움 단차부의 각각이,
상기 제1 축심을 향하는 방향으로 돌출됨과 함께 상기 제1 축심을 중심으로 하는 주위 방향으로 복수 형성된 외부 끼움 산부와,
서로 인접하는 상기 각 외부 끼움 산부의 사이에 형성된 외부 끼움 홈부와,
상기 각 외부 끼움 산부에 인접하고 또한 상기 제1 강관 말뚝에 가까운 기단부측에 형성된 외부 끼움 골부를 구비하고,
상기 복수의 내부 끼움 단차부의 각각이,
상기 제2 축심으로부터 이격되는 방향으로 돌출됨과 함께 상기 제2 축심을 중심으로 하는 주위 방향으로 복수 형성된 내부 끼움 산부와,
서로 인접하는 상기 각 내부 끼움 산부의 사이에 형성된 내부 끼움 홈부와,
상기 각 내부 끼움 산부에 인접하고 또한 상기 제2 강관 말뚝에 가까운 기단부측에 형성된 내부 끼움 골부를 구비하고,
상기 복수의 외부 끼움 단차부에서는, 상기 제1 강관 말뚝에 가까운 외부 끼움 단차부일수록 상기 외부 끼움 골부의 판 두께가 크게 형성되고,
상기 복수의 내부 끼움 단차부에서는, 상기 제2 강관 말뚝에 가까운 내부 끼움 단차부일수록 상기 내부 끼움 골부의 판 두께가 크게 형성되고,
상기 내부 끼움 단부가 상기 외부 끼움 단부에 삽입되어 상대 회전시켜 끼워 맞춘 상태에서, 상기 내부 끼움 단부의 선단부측의 내부 끼움 선단부면과, 이 내부 끼움 선단부면의 대향면이, 소정의 이격 거리 D로 이격되고,
상기 복수의 외부 끼움 단차부와 상기 복수의 내부 끼움 단차부 사이에서 서로 접촉하는 접촉면 중, 인장력을 부담시키는 인장측 접촉면의 총 면적이, 압축력을 부담하는 상기 외부 끼움 단부의 선단부측의 외부 끼움 선단부면의 면적과, 압축력을 부담하는 압축측 접촉면의 총 면적의 합계 면적 이하이며,
상기 내부 끼움 단부의 선단부측에 가장 가까운 내부 끼움 단차부의 상기 내부 끼움 산부에 있어서, 상기 제2 축심을 향하는 방향의 돌출 높이를 h, 상기 제2 축심의 연장 방향의 길이를 l로 정의했을 때, 상기 소정의 이격 거리 D가 다음의 식 (1)을 만족시키도록 설정되는 것을 특징으로 하는, 강관 말뚝의 조인트 구조.
제1항에 있어서,
상기 인장측 접촉면의 총 면적이, 상기 압축측 접촉면의 총 면적 이하인 것을 특징으로 하는, 강관 말뚝의 조인트 구조.
제1항에 있어서,
상기 복수의 내부 끼움 단차부에 있어서의 상기 내부 끼움 산부의 돌출 높이끼리 및 상기 복수의 외부 끼움 단차부에 있어서의 상기 외부 끼움 산부의 돌출 높이끼리 중 적어도 한쪽이, 20% 이내의 제조 오차를 허용하는 것을 특징으로 하는, 강관 말뚝의 조인트 구조.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내부 끼움 선단부면의 상기 대향면이, 상기 외부 끼움 단부의 상기 기단부측의 외부 끼움 기단부면인 것을 특징으로 하는, 강관 말뚝의 조인트 구조.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내부 끼움 선단부면의 상기 대향면이, 상기 제1 강관 말뚝의 단부면인 것을 특징으로 하는, 강관 말뚝의 조인트 구조.
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