JP2004092291A - 鋼管杭接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】雄円筒２０を雌円筒１０中に挿入して上下鋼管杭を接続する接続部に作用する曲げに対して、接続部の曲げ強度を十分に高めるように改善する。
【解決手段】雌円筒１０と雄円筒２０とをそれぞれ下杭４０と上杭３０の端部に備え、上下鋼管杭３０、４０を接続固定する接続構造において、雄円筒２０の杭軸方向圧着端面２１に円周溝２４を設け、雌円筒１０にこの円周溝に嵌入する先端部突起１４を設けて印籠構造とした。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋼管杭同士を接続する接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼管杭は、通常、ねじ継手その他の機械的な継手、又は現場溶接によって上下杭を接続し、長尺の基礎支持材等として供用されている。ねじ継手は鋼管杭端部にテーパねじなどからなる雄ねじを形成し、雌ねじを有するソケット等を用いて接続する。ねじ継手は加工が面倒で高価である。現場溶接は天候に支配される影響が大きく溶接資格者の確保の点でも難点がある。
【０００３】
また、土木用の基礎杭では、杭外径より突設する厚さは、９ｍｍ以内に制限されているので、スリーブ継手等は構造上不可となる場合もある。
【０００４】
このような要求に合致する技術として、簡易な構造で施工も容易な、現場溶接を必要としない継手であって、外径が鋼管杭の外径と同等の寸法であり、継手部の圧縮、引張、曲げ、ねじり強度が大きく、鋼管杭を地中に沈設するとき、杭に正回転又は逆回転の何れをも付与することができる、優れた鋼管杭の接続構造が開示されている。その技術手段は、杭軸方向圧着端面を有し互いに挿脱可能な雌円筒と雄円筒とからなり、雌円筒は、入り口側内面に、相互間隔を開けて円周方向に配設され内径が雄円筒の外周面に遊嵌する複数の内面突起を備え、雄円筒は、装入端側外面に、前記内面突起と交互に配設され外径が雌円筒の内周面に遊合する複数の外面突起を備え、内面突起及び外面突起はそれぞれ奥側端面にテーパを有し、このテーパは雄円筒を雌円筒中に挿入して回動したとき互いに接触し雄雌円筒を接続固定するテーパである鋼管杭の接続構造である（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−６１７４号公報（第２頁左欄４２〜４８行、同頁右欄１〜１１行目）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記技術は、優れた接続技術であるが、継手部に上下杭のセンターラインが湾曲するような曲げが作用したときに、これに抵抗する部分が雄雌円筒の嵌入部の長さに依存することとなり、この部分の長さを長くとる必要がある。本発明は嵌入部の長さを格別な長さとすることなく、継手部の曲げ強度を十分に高めるように改善を施した技術を提供することを目的とする。また、杭を捻回したときに接続部に緩みが生ずるのを防止する簡易な手段を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために開発されたもので、その技術手段は、互いに挿脱可能な雌円筒と雄円筒とをそれぞれ端部に備えた上下鋼管杭からなり、雄円筒を雌円筒中に挿入して回動したとき雄雌円筒杭軸方向圧着端面と雄雌円筒嵌合面に備えた断続凹凸とにより上下杭を接続固定する接続構造において、前記雄雌円筒杭軸方向圧着端面に印籠構造を設けたことを特徴とする鋼管杭接続構造である。印籠構造は、一般に、接合する部材の一方の端部の一部を突出させ、他方の端部にこれと嵌合する凹部を設けた構造である。本発明では、円筒同士の圧着端面の一方に円周溝を設け、他方の端面にこの円周溝に嵌入する突起を設け、円筒同士を接続したとき、上記端面に設けた円周溝と相手側の面の突起とが嵌入係止する構造である。このような印籠構造を雄雌円筒の圧着端面に設けることにより、鋼管杭の雄雌嵌合接続構造が曲げに対して抵抗する抵抗力が格段に向上する。
【０００８】
また、この接続構造において、前記雌円筒の先端部外周の一部と、該雌円筒の先端部に当接する雄円筒の端面外周の対応する部分に、上下杭の接続固定後に上下杭の相対回転を防止するキーが嵌入するキー溝を備えた接続構造を提供する。このキー溝にキーを外面から施すことにより、杭を逆転方向に捻回させても、接続固定構造がゆるむことなく、強固な接続状体を保持する。このキーの大きさ、数、配置等は、設計によって適正に定めることができる。また、このキーの固定は、ねじボルト等によって、脱落しないように設けることが可能である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は上鋼管杭３０と下鋼管杭４０の接続部に装着された実施例の接続構造の片側の肉のみを示す縦断面図で、接続前の状態を示している。適用される鋼管杭は外径４００〜１５００ｍｍ程度のものである。この接続構造は、下鋼管杭４０の頭部に取付られた雌円筒１０内に、上鋼管杭３０の底部に取付られた雄円筒２０を挿入するように構成されている。雌円筒１０は、下側の鋼管杭４０内に裏当て板４１を当てて基部１５を円周溶接４２で取り付けられている。雄円筒２０は、上側の鋼管杭３０内に裏当て板３１を当てて基部２５を円周溶接３２で取り付けられている。雌円筒１０と雄円筒２０は、それぞれ杭軸方向圧着端面１１、２１を有し、後に説明する内面突起１３と外面突起２３の接触面のテーパと協働して、この杭軸方向圧着端面１１（又は２１）で上下杭が強固に圧着される。図２は雌円筒１０内に雄円筒２０が嵌入されて上下杭が結合された状態を示している。
【００１０】
図１のＡ−Ａ矢視図を図３に示した。図３のＢ−Ｂ矢視断面を図４の下半分に、図３のＣ−Ｃ矢視断面を図４の上半分に示した。図３に示した例では、雌円筒１０は、入り口側内面に、多数個の内面突起１３を突出している。この内面突起１３は、雌円筒内面の湾曲面に沿う円弧面を有し、雌円筒内面から等厚さで突出した円弧板状で、隣接する突起１３同士が相互間隔を開けて円周方向に配設されている。相互間隔（弧状間隔）は内面突起１３の幅（弧状幅）より僅かに広い寸法に設定されている。内面突起１３の内径は雄円筒２０の外周面２２に遊嵌する寸法となっている。遊嵌とは僅かな隙間をもって嵌合する態様を言う。内面突起１３の杭軸方向寸法は、雌円筒１０と雄円筒２０の挿入長さ寸法の半分より僅か小さく、また、内面突起１３の奥側の面（入口側と反対の面）は、杭軸に直角な面に対して傾いたテーパ面１８を形成している。内面突起１３の頭部は先端部突起１４となっており、軸方向圧着端面１１より上方に突出している。また、円周上の一部に、雌円筒１０の一部と合致するキー溝となる切欠１９が設けられている。
【００１１】
雄円筒２０は、挿入端２６側の外周面２２に、上記雌円筒１０の内面突起１３と交互に多数個の外面突起２３を突出している。この外面突起２３は、雄円筒２０の外周面から等厚さで突出する円弧板状をなしており、上記雌円筒１０の内面突起１３と幅寸法（弧状幅）が等しく、隣接突起２３同士は相互間隔を開けて円周方向に配設されている。相互間隔（弧状間隔）は外面突起２３の幅（弧状幅）より僅かに広い寸法に設定されている。外面突起２３の外径は雌円筒１０の内周面１２に遊合する寸法となっている。遊合とは僅かな隙間をもって嵌合する態様を言う。外面突起２３の杭軸方向寸法は、雌円筒１０の内面突起１３とほぼ等しい。すなわち、雄円筒２０の挿入長さ寸法の半分より僅か小さく、また、外面突起２３の奥側の面（挿入端２７側と反対の面）は、雄円筒２０を雌円筒１０に挿入して外面突起２３の幅（円弧幅）の分だけ回動したとき雌円筒１０の内面突起１３の奥側の面のテーパと密着するテーパ面２８を有している。
【００１２】
雄円筒２０の外周面は雌円筒１０の内面突起１３の内径に遊合する寸法となっている。雌円筒１０と雄円筒２０とは、内面突起１３と外面突起２３とがスプライン継手のように軸方向に挿入可能になっており、雌円筒１０内に雄円筒２０を挿入した後、上杭を回動させると、内面突起１３の奥側のテーパ面１８と外面突起２３の奥側のテーパ面１８、２８とがテーパによって圧着し、雌円筒１０と雄円筒２０が強固に結合される。雌円筒１０、雄円筒２０、内面突起１３、外面突起２３の寸法を適切に設計することによって、本発明の鋼管杭接続構造は強度の高いものとすることができる。
【００１３】
本発明の雄雌円筒の結合について説明する。図１、図２は下側の鋼管杭に雌円筒を取付け、上側の鋼管杭に雄円筒を取り付けた態様となっているが、勿論、逆でもよい。図７に示すように、下杭上端の雌円筒１０の内面突起１３の相互間隔（弧状間隔）の部分に、上杭下端に取り付けた雄円筒２０の外面突起２３の円周方向位置を合わせて、つまり、内面突起１３と外面突起２３とが互い違いになるように位置させて、雄円筒２０を雌円筒１０内に上方方向から矢印６１で示すように杭軸に沿って挿入する。図８に示すように、挿入長さ分を十分に挿入した後、図９に示すように、雄円筒２０つまり、上鋼管杭３０を、矢印６２で示すように回動する。この回動によって、外面突起２３の奥側のテーパ面２８が内面突起１３の奥側のテーパ面１８に密着し、雄円筒２０の杭軸方向圧着端面２１とテーパ面１８、２８の密着面との間に雌円筒１０の内面突起１３を締め付ける。
【００１４】
このとき、図２に示すように、雌円筒１０の内面突起１３の先端部突起１４は雄円筒２０の端面に設けた円周溝２４内に嵌入し、突起１３の頭部（突起）１４と円周溝２４は印籠構造となっている。一方、雄円筒２０の外面突起２３の先端部突起２７も雌円筒１０の当接面１６に設けた円周溝１７内に嵌入する。この部分も先端部突起２７と円周溝１７とは印籠構造を形成している。
【００１５】
これらの印籠形式の嵌入により雄雌円筒１０、２０相互にかかる曲げに対して非常に大きな曲げ抵抗力が発生する。従って、この雄雌円筒による接続部が曲げに対して強固な接続構造となる。この締付力により、鋼管杭４０の接続部は引っ張り、圧縮、曲げに対して強固な継手を形成する。
【００１６】
次に本発明の逆転防止材について説明する。図３に示す雌円筒１０と雄円筒２０が図９に示すように結合されたときの状態を図５に示した。図５（ａ）は雌円筒１０と雄円筒２０の外面を示すもので、内面突起１３のテーパ面１８と外面突起２３のテーパ面２８とが強固に上下円筒を結合したとき、雄円筒２０のキー溝形成部（切欠）２９と雌円筒１０のキー溝形成部（切欠）１９とが軸方向に一致する。この一致したキー溝形成部（切欠）１９、２９に、円筒の外面から図５（ｂ）に示すキー部材５１を嵌め込む。雄円筒２０側のキー溝形成部２９にタップ孔５３が形成されており、キー部材５１にボルト孔５２が設けられている。図６はキー部材５１を取付けた状態を示す断面図である。
【００１７】
鋼管杭は、回転させながら地中に沈設する場合が多く、また、回転方向を変更することもある。本発明の逆転防止材は、鋼管杭を逆転させる場合に、継手がゆるんだり、外れたりするのを好適に防止することができる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は簡易な構造で施工も容易で、現場溶接を必要とせず、継手部が鋼管杭の外径と同等の寸法で強度が大きく、杭に正回転又は逆回転を付与することができ、安価な鋼管杭の接続構造について、さらに改善を加え、曲げに対して抵抗力の大きい杭の接続構造を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の接続構造の接続前の縦断面図である。
【図２】実施例の接続構造の接続後の縦断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視図及びＣ−Ｃ矢視図である。
【図５】実施例の接続後の外面図及びキー部材の正面図である。
【図６】実施例の接続後の縦断面図である。
【図７】接続工程を示す説明図である。
【図８】接続工程を示す説明図である。
【図９】接続工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１０　　雌円筒
１１　　軸方向圧着端面
１２　　内周面
１３　　内面突起
１４　　先端部突起
１５　　基部
１６　　当接面
１７　　円周溝
１８　　テーパ面
１９　　キー溝形成部（切欠）
２０　　雄円筒
２１　　軸方向圧着端面
２２　　外周面
２３　　外面突起
２５　　基部
２６　　当接面
２７　　先端部突起
２８　　テーパ面
２９　　キー溝形成部（切欠）
３０　　上鋼管杭
３１　　裏当て板
３２　　溶接
４０　　下鋼管杭
４１　　裏当て板
４２　　溶接
５１　　キー部材
５２　　ボルト孔
５３　　タップ孔
５４　　ボルト
６１、６２　　矢印

Claims (2)

1. 互いに挿脱可能な雌円筒と雄円筒とをそれぞれ端部に備えた上下鋼管杭からなり、雄円筒を雌円筒中に挿入して回動したとき雄雌円筒杭軸方向圧着端面と雄雌円筒嵌合面に備えた断続凹凸とにより上下杭を接続固定する接続構造において、前記雄雌円筒杭軸方向圧着端面に印籠構造を設けたことを特徴とする鋼管杭接続構造。
2. 前記雌円筒の先端部外周の一部と、該雌円筒の先端部に当接する雄円筒の端面外周の対応する部分に、上下杭の接続固定後に上下杭の相対回転を防止するキーが嵌入するキー溝を備えたことを特徴とする請求項１記載の鋼管杭接続構造。

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