JP2004183378A - Blades for steel pipe pile, and the steel pipe pile employing the same - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば建設物の基礎として使用されるねじ込み式の鋼管杭用羽根及びそれを使用した鋼管杭に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、次のような鋼管杭が知られている。即ち、図9(a)に示すように、鋼管杭51は鋼管52及び当該鋼管52の先端部付近の外周面に所定の角度で傾斜するように固定された一対の羽根53a,53bを備えている。そして、地上に設置した施工装置(図示略)により鋼管杭51に回転力及びねじ込み方向への押圧力を与えると、当該鋼管杭51は羽根53a,53bのねじ作用により地中にねじ込まれる(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−292370号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記従来の鋼管杭には次のような問題があった。即ち、図9(b)に示すように、鋼管杭51の地盤へのねじ込みに伴って、羽根53a,53bは地盤からの反力(地盤反力)を受け、当該羽根53a,53bには上方への曲げモーメントが作用する。この結果、羽根53a,53bは上向きに反り返り、当該鋼管杭51の地盤支持力が低下する。
【0005】
この問題を解決するために羽根53a,53bの肉厚tを大きくすることが考えられる。このようにすれば羽根53a,53bの剛性が高められて変形しにくくなるものの、図10に示すように、肉厚tを大きくするほど鋼管52と羽根53a,53bの内周縁(特に上部)との間の隙間gが拡大する。このため、羽根53a,53bの内周縁と鋼管52の外周面との間にはがたつきが発生し、当該羽根53a,53bの内周縁と鋼管52の外周面との間を仮に溶接により強引に固着したとしても当該羽根53a,53bの鋼管52に対する接合強度が確保できないおそれがあった。
【0006】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、鋼管に対する接合強度を確保することができる鋼管杭用羽根及びそれを使用した鋼管杭を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、鋼管の下部外周面に当該鋼管の中心軸に直交する平面に対して所定の取付角度をなすように且つ地盤へのねじ込みの際の鋼管の回転方向へ下方傾斜するように取付けるようにした鋼管杭用羽根において、鋼管杭用羽根の内周縁には当該内周縁を鋼管の外周面に密接させる密接構造を設けるようにしたことを要旨とする。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記密接構造は、鋼管杭用羽根の内周縁が鋼管の外周面に密接するように当該内周縁に形成された傾斜面であることを要旨とする。
【0009】
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の発明において、前記鋼管の外周面に対する鋼管杭用羽根の取付角度をθ(θ<90度)としたとき、鋼管杭用羽根の表面及び裏面に平行をなす仮想平面に対して所定の傾斜角度(90度−θ)をなすように前記傾斜面を形成したことを要旨とする。
【0010】
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の発明において、鋼管杭用羽根の始端縁及び終端縁のうち少なくとも始端縁には当該鋼管杭用羽根の表面及び裏面に平行をなす仮想平面に対して所定の傾斜角度をなす傾斜面を形成するようにしたことを要旨とする。
【0011】
請求項5に記載の発明は、鋼管の下部に取付けた複数の羽根を利用して地盤にねじ込むようにした鋼管杭において、請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の鋼管杭用羽根を使用したことを要旨とする。
【0012】
(作用)
請求項1に記載の発明によれば、鋼管の外周面に所定の取付角度で鋼管杭用羽根を取付けたとき、当該鋼管杭用羽根の内周縁は鋼管の外周面に密接する。このため、鋼管杭用羽根の内周縁と鋼管の外周面との間のがたつきの発生が抑制される。
【0013】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明の作用に加えて、鋼管杭用羽根はその内周縁に形成された傾斜面を介して鋼管の外周面に密接する。
請求項3に記載の発明によれば、請求項2に記載の発明の作用に加えて、鋼管杭用羽根の内周縁に形成された傾斜面は鋼管杭用羽根の表面及び裏面に平行をなす仮想平面に対して所定の傾斜角度(90度−θ)をなす。このため、鋼管杭用羽根を鋼管杭の外周面に対して取付角度がθで取付けたとき、当該鋼管杭用羽根の内周縁に形成された傾斜面は鋼管杭の外周面に密接する。
【0014】
請求項4に記載の発明は、請求項1〜請求項3のうちいずれか一項に記載の発明の作用に加えて、鋼管杭用羽根の始端縁及び終端縁のうち少なくとも始端縁には当該鋼管杭用羽根の表面及び裏面に平行をなす仮想平面に対して所定の傾斜角度をなす傾斜面が形成される。このため、鋼管杭用羽根に加わる地盤の抵抗が軽減される。
【0015】
請求項5に記載の発明によれば、鋼管杭には請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の鋼管杭用羽根が使用される。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を例えば建設物の基礎として使用されるねじ込み式の鋼管杭に具体化した一実施形態を図1〜図7に従って説明する。
【0017】
(全体の構成)
図1、図2及び図7に示すように、鋼管杭11は両端が開口した筒状の鋼管12、この鋼管12の下端開口部を閉塞する板状の閉塞部材13、この閉塞部材13の下面、即ち鋼管12の先端面に設けられた先端ビット14、及び同じく鋼管12の下部外周面に設けられた一対の羽根21,31を備えている。
【0018】
(閉塞部材)
前記閉塞部材13は鋼管12の下端開口部に溶接により固定されている。この閉塞部材13は鋼管杭11を地中にねじ込む際には当該鋼管杭11の下端側の土砂や砂礫を当該鋼管杭11の外周側に押し出し、ねじ込み完了後には地盤からの反力(以下、「地盤反力」という。)を受けて地盤支持力を発揮する。
【0019】
(先端ビット)
前記先端ビット14(掘削刃)は板材により五角形状に形成されている。この先端ビット14は、閉塞部材13下面の中心に向かうほど当該閉塞部材13下面からの突出高さが高くなり、同じく外周縁に向かうほど当該閉塞部材13下面からの突出高さが低くなるように当該閉塞部材13の下面に直交するように固定されている。鋼管杭11を地盤にねじ込む際、先端ビット14は当該鋼管杭11の下端側(先端側)の土砂や砂礫を掘削軟化すると共に当該鋼管杭11の地盤へのねじ込みを案内する掘削ガイドとして機能する。
【0020】
(羽根)
次に、羽根21,31について図4に従って詳細に説明する。図4は後述するレーザ光Lにより1枚の板材から切り出した状態の羽根21,31を示すものであり、鋼管12へ取付けた状態を示すものではない。図4において、羽根21は紙面手前側が下面となり、羽根31は紙面手前側が上面となっている。本実施形態において、上面及び下面とは羽根21,31を鋼管12の外周面に取付けた状態における上側の面及び下側の面をいう。
【0021】
図4に示すように、羽根21,31は、外径が鋼管12の外径よりも大きく且つ内径が鋼管12の外径とほぼ同じとされたドーナツ形の板材を中心で2分割することにより扇形に形成されている。そして、羽根21,31はそれぞれの内周縁において鋼管12の先端外周面に溶接により固定されている。羽根21,31はそれぞれ鋼管12の中心軸に直交する平面S1(図1参照)に対して同一の取付角度θで且つ地盤へのねじ込みの際の鋼管12の回転方向(図1及び図2に示す矢印A方向)へ下方傾斜するように鋼管12の外周面に取付けられている。
【0022】
羽根21,31の取付角度θの採り得る範囲は0度を超え、かつ15度以下とされており、本実施形態では15度に設定されている。取付角度θが15度を超えると羽根21,31による地盤支持力が確保できず、鋼管杭11が沈下するおそれがある。また、取付角度θを0度とした場合には、鋼管杭11の地盤へのねじ込みが円滑に行われないおそれがある。
【0023】
羽根21,31の始端部22a,32aは同じく終端部22b,32bよりも鋼管12の下端側(図1における下方)に位置している。羽根21,31の始端部22a,32aとは当該羽根21,31における鋼管杭51の回転方向A側の端部をいい、同じく終端部22b,32bとは当該羽根21,31における鋼管杭51の回転方向Aとは反対側の端部をいう。
【0024】
(外周縁)
(羽根21の外周縁)
図3、図4及び図5(c)に示すように、羽根21の外周縁において、始端部22a側の半分にはその上面側が鋭角にカットされることにより傾斜面23aが形成され、同じく終端部22b側の半分にはその下面側が鋭角にカットされることにより傾斜面23bが形成されている。傾斜面23aと傾斜面23bとは羽根21の外周縁中央を境に相互に連続している。
【0025】
即ち、図4に示すように、羽根21を下面側又は上面側から見たとき、傾斜面23aの幅は羽根21の始端縁24aにおいて最大となっており、当該羽根21の外周縁中央へ向かうにつれて傾斜面23aの幅は徐々に小さくなり当該外周縁中央において傾斜面23aの幅は0(ゼロ)となっている。そして、当該外周縁中央から羽根21の終端部22bへ向かうにつれて傾斜面23bの幅が徐々に大きくなり当該羽根21の終端縁24bにおいて最大となっている。
【0026】
(羽根31の外周縁)
図3、図4及び図5(d)に示すように、羽根31の外周縁において、始端部32a側の半分にはその上面側が鋭角にカットされることにより傾斜面33aが形成され、同じく終端部32b側の半分にはその下面側が鋭角にカットされることにより傾斜面33bが形成されている。傾斜面33aと傾斜面33bとは羽根21の外周縁中央を境に相互に連続している。
【0027】
即ち、図4に示すように、羽根31を下面側又は上面側から見たとき、傾斜面33aの幅は羽根31の始端縁24aにおいて最大となっており、当該羽根31の外周縁中央へ向かうにつれて傾斜面33aの幅は徐々に小さくなり当該外周縁中央において傾斜面33aの幅は0(ゼロ)となっている。そして、当該外周縁中央から羽根31の終端部32bへ向かうにつれて傾斜面33bの幅が徐々に大きくなり当該羽根31の終端縁34bにおいて最大となっている。
【0028】
図3及び図5(c)に示すように、傾斜面23a,23bはそれぞれ羽根21の外周縁において当該羽根21の表面及び裏面に平行をなす仮想平面S2に対して所定の傾斜角度θ2をなすように形成されている。また、図3及び図5(d)に示すように、傾斜面33a,33bはそれぞれ羽根31の外周縁において当該羽根31の表面及び裏面に平行をなす仮想平面S2に対して所定の傾斜角度θ2をなすように形成されている。傾斜角度θ2は羽根21,31の取付角度θに応じて設定されており、当該傾斜角度θ2は(90−θ)度とされている。本実施形態では、取付角度θ=15度としているので、θ2=75度とされている。
【0029】
従って、羽根21,31を鋼管12の外周面に所定の取付角度θで取付けた状態において、羽根21,31の外周縁、即ち傾斜面23a,33bを含む平面及び傾斜面33a,23bを含む平面はそれぞれ鋼管12の中心軸に直交する平面S1に直交する。
【0030】
(始端縁・終端縁)
図4及び図5(a)に示すように、羽根21の始端縁24aにはその上面側が鋭角にカットされることにより傾斜面25aが形成されている。図4及び図5(b)に示すように、羽根21の終端縁24bにはその上面が鋭角にカットされることにより傾斜面25bが形成されている。また、図4及び図5(a)に示すように、羽根31の終端縁34bにはその上面側が鋭角にカットされることにより傾斜面35bが形成されている。図4及び図5(b)に示すように、羽根31の始端縁34aにはその上面側が鋭角にカットされることにより傾斜面35aが形成されている。
【0031】
傾斜面25a,25bはそれぞれ羽根21の表面及び裏面に平行をなす仮想平面S2に対して所定の傾斜角度θ3をなすように形成されている。また、傾斜面35a,35bはそれぞれ羽根31の表面及び裏面に平行をなす仮想平面S2に対して所定の傾斜角度θ3をなすように形成されている。 傾斜角度θ3の採り得る範囲は20度以上90度未満、望ましい範囲は30〜60度、最適な範囲は35〜90度であり、本実実施形態では45度とされている。この範囲を超えると、傾斜面25a,25b,35a,35bの加工が困難となる。これは、後述するレーザ加工装置41のテーブル42の傾斜可能範囲を超えるためである。この範囲を下回ると、羽根21,31の強度不足となる。
【0032】
(内周縁)
(羽根21の内周縁)
図4及び図5(c)に示すように、羽根21の内周縁における始端部22a側の半分にはその下面側が鋭角にカットされることにより傾斜面26aが形成され、同じく終端部22b側の半分にはその上面側が鋭角にカットされることにより傾斜面26bが形成されている。傾斜面26aと傾斜面26bとは羽根21の内周縁中央を境に相互に連続している。
【0033】
即ち、図4に示すように、羽根21を下面側又は上面側から見たとき、傾斜面26aの幅は羽根21の始端縁24aにおいて最大となっており、当該羽根21の内周縁中央へ向かうにつれて傾斜面26aの幅は徐々に小さくなり当該外周縁中央において傾斜面26aの幅は0(ゼロ)となっている。そして、当該内周縁中央から羽根21の終端部22bへ向かうにつれて傾斜面26bの幅が徐々に大きくなり当該羽根21の終端縁24bにおいて最大となっている。
【0034】
(羽根31の内周縁)
図4及び図5(c)に示すように、羽根31の内周縁における始端部32a側の半分にはその下面側が鋭角にカットされることにより傾斜面36aが形成され、同じく終端部32b側の半分にはその上面側が鋭角にカットされることにより傾斜面36bが形成されている。傾斜面36aと傾斜面36bとは羽根31の内周縁中央を境に相互に連続している。
【0035】
即ち、図4に示すように、羽根31を下面側又は上面側から見たとき、傾斜面36aの幅は羽根31の終端縁34bにおいて最大となっており、当該羽根31の内周縁中央へ向かうにつれて傾斜面36aの幅は徐々に小さくなり当該外周縁中央において傾斜面36aの幅は0(ゼロ)となっている。そして、当該内周縁中央から羽根31の始端部22aへ向かうにつれて傾斜面36bの幅が徐々に大きくなり当該羽根31の始端縁24aにおいて最大となっている。
【0036】
傾斜面26a,26bはそれぞれ羽根21の表面及び裏面に平行をなす仮想平面S2に対して所定の傾斜角度θ4をなすように形成されている。また、傾斜面36a,36bはそれぞれ羽根31の表面及び裏面に平行をなす仮想平面S2に対して所定の傾斜角度θ4をなすように形成されている。傾斜角度θ4は羽根21,31の取付角度θに応じて設定されており、当該傾斜角度θ4は(90−θ)度とされている。本実施形態では、取付角度θ=15度としているので、θ4=75度とされている。
【0037】
従って、羽根21,31を鋼管12の外周面に所定の取付角度θで取付けた状態において、羽根21,31の内周縁、即ち傾斜面26a,26b及び傾斜面36a,36bはそれぞれ鋼管12の外周面に密接する。
【0038】
さて、鋼管杭11を地盤にねじ込む際、鋼管杭11の回転により羽根21,31は当該鋼管杭11の外周側の未掘削地盤(土砂や砂礫)に食込み、この羽根21,31の上部には土砂や砂礫の耐力が反力として作用する。このため、鋼管杭11にはねじ込み方向の推進力が作用する。鋼管杭11のねじ込み完了後は前記閉塞部材13と共に地盤反力を受けて地盤支持力を発揮する。
【0039】
(羽根の製造方法)
次に、羽根21,31の製造方法について説明する。本実施形態では、平板状のワークをレーザ加工装置のノズルから照射されたレーザ光により所定形状(例えばドーナツ形)に切り抜き、この所定形状の板部材をその中心で半分に切断することにより羽根21,31を形成する。
【0040】
即ち、図6に示すように、まず平板状のワークWをレーザ加工装置41のテーブル42に載置し、ワーク固定治具( 図示略) によりワークWをテーブル42に対して移動不能に固定する。
【0041】
ここで、テーブル42はテーブル駆動機構( 図示略) の作動により軸43を中心に図6における左右方向に揺動可能とされている。また、レーザ加工装置41は移動自在とされた加工ヘッド44を備えており、この加工ヘッド44にはレーザ光Lを照射するノズル45が設けられている。このノズル45から照射されたレーザ光Lが水平面Shに直交するように当該ノズル45は加工ヘッド44に設けられている。
【0042】
次に、前記テーブル駆動機構を作動させ、テーブル42を水平面Shに対して所定のテーブル傾斜角度θtだけ傾斜させる。このとき、テーブル傾斜角度θtは所望の切り口の傾斜角度(例えば傾斜角度θ2,θ3,θ4)に応じて設定される。この状態でレーザ加工装置41のノズル45からレーザ光LをワークWに照射しながら、当該ノズル45を加工形状に合わせて移動させる(例えば円運動や直線運動をさせる)。この結果、ワークWの切り口の傾斜角度は前記仮想平面S2に対して(90−θt)度となる。
【0043】
具体的に説明すると、羽根21,31の外周縁を形成する際には、テーブル傾斜角度θt=15度とする。この状態で前記水平面Shに対して直交するようにレーザ光LをワークWに照射しながらノズル45を円を描くように移動させる。すると、図4に示すように、ワークWから円形の板部材が切り出され、その外周縁(羽根21,31の外周縁に相当する。)には、前記仮想平面S2に対して75度をなす傾斜面が形成される。即ち、傾斜角度θ2=75度の傾斜面23a,23b及び傾斜面33a,33bがそれぞれ一括して形成される(第1工程)。
【0044】
次に、羽根21,31の内周縁を形成する際には、前述した外周縁を形成する場合とは反対側にテーブル42を傾斜させ、テーブル傾斜角度θt=15度とする。この状態で前記水平面Shに対して直交するようにレーザ光LをワークWに照射しながらノズル45を円を描くように移動させる。すると、図4に示すように、ドーナツ形の板部材が切り出され、その内周縁(羽根21,31の内周縁に相当する。)には、前記仮想平面S2に対して75度をなす傾斜面が形成される。即ち、傾斜角度θ4=75度の傾斜面26a,26b及び傾斜面36a,36bがそれぞれ一括して形成される(第2工程)。
【0045】
最後に、羽根21,31の始端縁及び終端縁を形成する際には、テーブル傾斜角度θt=45度とする。この状態で前記水平面Shに対して直交するようにドーナツ形の板部材をその中心で半分に切断する。すると、図4に示すように、その切断縁(始端縁24a,34a及び終端縁24b,34bに相当する。)には、前記仮想平面S2に対して45度をなす傾斜面が形成される。即ち、傾斜角度θ3=45度の傾斜面25a,25b及び傾斜面35a,35bがそれぞれ一括して形成される(第3工程)。
【0046】
以上で羽根21,31の製造が完了となる。このように、羽根21,31の形成と共に各傾斜面が形成されるので、各傾斜面を別々に形成するようにした場合や鋼管12に羽根21,31を固定した後に各傾斜面を形成するようにした場合に比べて、羽根21,31の製造が簡単になる。また、羽根21,31の製造工数を低減可能となる。
【0047】
(実施形態の作用)
次に、前述のように構成した鋼管杭の施工時の作用について説明する。
鋼管杭11を地中に埋設する際には、地上に設置した施工装置(図示略)により鋼管杭11を埋設しようとする地面に起立させ、この状態で鋼管杭11に回転力及びねじ込み方向への押圧力を与える。すると、鋼管杭11は先端ビット14により地盤を掘削軟化しながら羽根21,31のねじ作用により地盤(地中)にねじ込まれる。即ち、羽根21,31は鋼管杭11の外周側の地盤に食い込み、当該羽根21,31の上面に作用する土砂や砂礫の耐力を反力として鋼管杭11を地中に回転推進させる。鋼管杭11の下端側の土砂や砂礫は鋼管杭11のねじ込みに伴って当該鋼管杭11の外周側に押し出される。鋼管杭11の下端(先端)が所定の支持層( 図示略) に達すると、鋼管杭11の地盤へのねじ込み作業は完了となる。
【0048】
(実施形態の効果)
従って、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)羽根21,31の内周縁には当該内周縁を鋼管12の外周面に密接させる密接構造を設けるようにした。具体的には、羽根21の内周縁には傾斜面26a,26bを連続して形成し、羽根31の内周縁には傾斜面36a,36bを連続して形成するようにした。そして、羽根21,31を鋼管12の外周面にとりつけたとき、当該外周面に傾斜面26a,26b及び傾斜面36a,36bがそれぞれ密接するように傾斜面26a,26b及び傾斜面36a,36bの傾斜角度θ4を設定するようにした。
【0049】
このため、鋼管杭11の地盤へのねじ込みに伴う羽根21,31の変形を抑制するために当該羽根21,31の肉厚tを大きくしても、当該羽根21,31の内周縁は鋼管12の外周面に密接し、羽根21,31の内周縁と鋼管12の外周面との間にがたつきが発生することは無い。従って、羽根21,31の鋼管12の外周面に対する接合強度(溶接強度)を確保することができる。また、肉厚tを厚くするほど羽根21,31の剛性が高められ、鋼管杭11の地盤へのねじ込みに伴う羽根21,31の上方への反り返りが抑制される。ひいては、羽根21,31による地盤支持力を確保することができ、当該羽根21,31の外径d(図2参照)を小さくすることができる。
【0050】
(2)鋼管12の外周面に対する羽根21,31の取付角度をθ(θ<90度)としたとき、傾斜面26a,26b及び傾斜面36a,36bは、羽根21,31の表面及び裏面に平行をなす仮想平面S2に対して所定の傾斜角度(90度−θ)をなすように形成した。このため、羽根21,31の鋼管12の外周面に対する取付角度θに応じて、当該羽根21,31の内周縁を鋼管12の外周縁に密接させることができる。
【0051】
(3)羽根21の始端縁24a及び終端縁24bにはそれぞれ当該羽根21の表面及び裏面に平行をなす仮想平面S2に対して所定の傾斜角度θ3をなす傾斜面25a及び傾斜面25bを形成するようにした。また、羽根31の始端縁34a及び終端縁34bにはそれぞれ当該羽根21の表面及び裏面に平行をなす仮想平面S2に対して所定の傾斜角度θ3をなす傾斜面35a及び傾斜面35bを形成するようにした。このため、鋼管杭11を地盤にねじ込む際、羽根21の始端縁24a,終端縁24b及び羽根31の始端縁34a,終端縁34bに加わる地盤の抵抗が軽減される。従って、鋼管杭11を地盤にねじ込む際に必要なトルクが低減し、当該鋼管杭11を地盤にねじ込みやすくすることができる。
【0052】
(4)羽根21の外周縁には当該羽根21の表面及び裏面に平行をなす仮想平面S2に対して所定の傾斜角度θ2をなす傾斜面23a,23bを連続して形成するようにした。また、羽根31の外周縁には当該羽根31の表面及び裏面に平行をなす仮想平面S2に対して所定の傾斜角度θ2をなす傾斜面33a,33bを連続して形成するようにした。このため、鋼管杭11の外周側の地盤からの抵抗が軽減され、当該地盤に羽根21,31が食い込みやすくなる。従って、鋼管杭11の地盤へのねじ込み時、当該鋼管杭11の回転をより円滑にすることができる。
【0053】
(5)レーザ光Lにより板状のワークWからドーナツ形の板部材を切り出し、この板部材をその中心で半分に切断することにより羽根21,31を形成するようにした。この際、ワークWを水平面Shに対して所定のテーブル傾斜角度θtだけ傾斜させた状態で当該ワークWにレーザ光Lを水平面Shに直交するように照射して加工するようにした。テーブル傾斜角度θtは羽根21,31における加工部位に応じて変更するようにした。
【0054】
このため、羽根21,31の形成と同時に各傾斜面23a,23b,33a,33b,25a,25b,35a,35b,26a,26b,36a,36bがそれぞれ形成される。従って、羽根21,31の製造が簡単になる。また、羽根21,31の製造工数を低減させ、当該羽根21,31の製造効率を向上させることができる。ひいては、鋼管杭11の製造工数を低減させ、当該鋼管杭11の製造効率を向上させることができる。
【0055】
(別例)
尚、前記実施形態は以下のような別例に変更して実施してもよい。
・本実施形態では、羽根21の始端縁24a及び終端縁24bにはそれぞれ傾斜面25a及び傾斜面25bを形成し、羽根31の始端縁34a及び終端縁34bにはそれぞれ傾斜面35a及び傾斜面35bを形成するようにしたが次のようにしてもよい。即ち、羽根21,31の始端縁24a,34aにのみ傾斜面25a,35aを形成するようにしてもよい。換言すれば、終端縁24b,34bの傾斜面25b,35bを形成しないようにする。
【0056】
・本実施形態では、羽根21の始端縁24a及び終端縁24bにはそれぞれ傾斜面25a及び傾斜面25bを形成し、羽根31の始端縁34a及び終端縁34bにはそれぞれ傾斜面35a及び傾斜面35bを形成するようにしたが次のようにしてもよい。即ち、各傾斜面25a,25b,35a,35bを形成しないようにする。
【0057】
・本実施形態では、羽根21の外周縁には傾斜面23a,23bを形成し、羽根31の外周縁には傾斜面33a,33bを形成するようにしたが、各傾斜面23a,23b,33a,33bを形成しないようにしてもよい。この場合、例えば羽根21,31の外周縁をそれぞれ前記仮想平面S2に対して直交するように形成する。
【0058】
・本実施形態では、羽根21,31の外周縁を形成してから、当該羽根21,31の内周縁を形成するようにしたが、逆の順番で形成するようにしてもよい。即ち、羽根21,31の内周縁を形成してから、当該羽根21,31の外周縁を形成する。
【0059】
・本実施形態では、羽根21,31の製造時、ワークWを水平面Shに対して所定のテーブル傾斜角度θtだけ傾斜させ、この状態でレーザ光Lを前記水平面Shに対して直交するように照射して前記ワークWを加工するようにしたが、次のようにしてもよい。即ち、図8に示すように、ノズル45を水平面Shに対して所定角度だけ傾斜させた状態でワークWを加工するようにしてもよい。
【0060】
(付記)
次に前記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
(イ)鋼管の下部外周面に対して当該鋼管の中心軸に直交する平面に対して所定の取付角度で且つ地盤へのねじ込みの際の鋼管の回転方向へ下方傾斜するように取付けるようにした鋼管杭用羽根の製造方法において、板状のワークを水平面に対して所定角度だけ傾斜させ、この状態でレーザ光を前記水平面に対して直交するように照射して前記ワークを加工するようにした鋼管杭用羽根の製造方法。この構成によれば、鋼管杭用羽根の形成と共に傾斜面が形成される。
【0061】
(ロ)前記レーザ光によりワークから所定形状の板部材を切り出し、この板部材をその中心で半分に切断することにより鋼管杭用羽根を形成するようにし、前記所定形状はドーナツ形とし、その外周縁及び内周縁のうち少なくとも内周縁を形成する際には前記ワークを前記水平面に対して所定の傾斜角度(θt)だけ傾斜させるようにした前記(イ)項に記載の鋼管杭用羽根の製造方法。この構成によれば、鋼管杭用羽根の形成と共に少なくとも内周縁には傾斜面が形成される。
【0062】
(ハ)前記ドーナツ形の板部材をその中心で半分に切断する際にも前記ワークを水平面に対して所定の傾斜角度(θt)だけ傾斜させるようにした鋼管杭用羽根の製造方法。この構成によれば、複数の鋼管杭用羽根の形成と共に各鋼管杭用羽根の始端縁及び終端縁にはそれぞれ傾斜面が形成される。
【0063】
(ニ)前記ワークから所定形状の板部材を切り出す際にも当該ワークを前記水平面に対して所定の傾斜角度(θt)だけ傾斜させるようにした前記(イ)〜)(ハ)項のうちいずれか一項に記載の鋼管杭用羽根の製造方法。この構成によれば、鋼管杭用羽根の形成と共に当該鋼管杭用羽根の外周縁には傾斜面が形成される。
【0064】
(ホ)前記始端縁における傾斜面の傾斜角度は20度以上90度未満の範囲において設定するようにした請求項4に記載の鋼管杭用羽根。
(ヘ)鋼管杭用羽根の外周縁には鋼管杭用羽根の表面及び裏面に平行をなす仮想平面に対して所定の傾斜角度をなす傾斜面を連続して形成するようにした請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の鋼管杭用羽根。この構成によれば、鋼管杭の外周側の地盤の抵抗が軽減され、当該地盤に鋼管杭用羽根が食い込みやすくなる。
【0065】
【発明の効果】
本発明によれば、鋼管杭用羽根の内周縁が鋼管の外周面に密接することにより、当該鋼管杭用羽根の鋼管に対する接合強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態における鋼管杭の正面図。
【図2】本実施形態における鋼管杭の下面図。
【図3】本実施形態における鋼管杭の要部正断面図。
【図4】本実施形態における鋼管杭用羽根の加工時の正面図。
【図5】(a)は図4における1−1線断面図、
(b)は図4における2−2線断面図、
(c)は図4における3−3線断面図、
(d)は図4における4−4線断面図。
【図6】本実施形態における鋼管杭用羽根の加工状態を示すレーザ加工装置の概略構成図。
【図7】本実施形態における鋼管杭の側面図。
【図8】本実施形態における鋼管杭用羽根の加工状態を示す別のレーザ加工装置の概略構成図。
【図9】(a)は、従来の鋼管杭の要部正面図、
(b)は、従来の鋼管杭用羽根の反り返りを示す要部正面図。
【図10】従来の鋼管杭の要部拡大正断面図。
【符号の説明】
11…鋼管杭、12…鋼管、21,31…羽根(鋼管杭用羽根)、
23a,23b…鋼管杭用羽根の外周縁に形成された傾斜面、
24a,34a…鋼管杭用羽根の始端縁、
24b,34b…鋼管杭用羽根の終端縁、
25a,35a…羽根の始端縁に形成された傾斜面、
25b,35b…羽根の終端縁に形成された傾斜面、
26a,26b…密接構造を構成する傾斜面、
33a,33b…鋼管杭用羽根の外周縁に形成された傾斜面、
36a,36b…密接構造を構成する傾斜面、
A…鋼管の回転方向、L…レーザ光、S1…鋼管の中心軸に直交する平面、
S2…羽根の表面及び裏面に平行をなす仮想平面、
Sh…水平面、W…ワーク、θ…鋼管杭用羽根の取付角度、
θ2…鋼管杭用羽根の外周縁に形成された傾斜面の傾斜角度、
θ3…羽根の始端縁に形成された傾斜面の傾斜角度、
θ4…羽根の内周縁に形成された傾斜面の傾斜角度、
θt…テーブル傾斜角度。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a screw-type blade for a steel pipe pile used as a foundation of a building and a steel pipe pile using the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the following steel pipe piles are known. That is, as shown in FIG. 9A, the
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-10-292370
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional steel pipe pile has the following problems. That is, as shown in FIG. 9 (b), the
[0005]
To solve this problem, it is conceivable to increase the thickness t of the
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a steel pipe pile blade capable of securing joint strength to a steel pipe and a steel pipe pile using the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the lower outer peripheral surface of the steel pipe is inclined downward at a predetermined mounting angle with respect to a plane perpendicular to the central axis of the steel pipe and in the rotation direction of the steel pipe when screwed into the ground. The gist of the present invention is to provide a blade for a steel pipe pile which is mounted so as to be provided with a close-contact structure on an inner peripheral edge of the blade for a steel pipe pile so as to closely contact the inner peripheral edge with an outer peripheral surface of the steel pipe.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the close structure includes an inclined surface formed on the inner peripheral edge of the steel pipe pile so that an inner peripheral edge of the blade is closely contacted with an outer peripheral surface of the steel pipe. The gist is that there is.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, when the mounting angle of the steel pipe pile blade to the outer peripheral surface of the steel pipe is θ (θ <90 degrees), the surface of the steel pipe pile blade and The gist is that the inclined surface is formed so as to form a predetermined inclination angle (90 degrees-θ) with respect to an imaginary plane parallel to the back surface.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, at least the starting end edge of the steel pipe pile blade is provided at the starting end edge and the steel pipe pile blade. The gist is that an inclined plane having a predetermined inclination angle with respect to a virtual plane parallel to the front surface and the back surface is formed.
[0011]
The invention according to claim 5 is a steel pipe pile according to any one of
[0012]
(Action)
According to the first aspect of the invention, when the steel pipe pile blade is attached to the outer peripheral surface of the steel pipe at a predetermined mounting angle, the inner peripheral edge of the steel pipe pile blade comes into close contact with the outer peripheral surface of the steel pipe. For this reason, rattling between the inner peripheral edge of the steel pipe pile blade and the outer peripheral surface of the steel pipe is suppressed.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in addition to the operation of the first aspect, the blade for a steel pipe pile comes into close contact with the outer peripheral surface of the steel pipe via an inclined surface formed on an inner peripheral edge thereof.
According to the invention described in
[0014]
The invention according to
[0015]
According to the invention as set forth in claim 5, the blade for steel pipe pile according to any one of
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a screw-in type steel pipe pile used as a foundation of a building, for example, will be described with reference to FIGS.
[0017]
(Overall configuration)
As shown in FIGS. 1, 2 and 7, the
[0018]
(Occlusion member)
The closing
[0019]
(Tip bit)
The tip bit 14 (digging blade) is formed in a pentagonal shape by a plate material. The height of the
[0020]
(Feather)
Next, the
[0021]
As shown in FIG. 4, the
[0022]
The range in which the mounting angle θ of the
[0023]
The start ends 22a and 32a of the
[0024]
(Outer edge)
(Outer peripheral edge of the blade 21)
As shown in FIG. 3, FIG. 4 and FIG. 5 (c), on the outer peripheral edge of the
[0025]
That is, as shown in FIG. 4, when the
[0026]
(Outer peripheral edge of the blade 31)
As shown in FIG. 3, FIG. 4 and FIG. 5 (d), on the outer peripheral edge of the
[0027]
That is, as shown in FIG. 4, when the
[0028]
As shown in FIGS. 3 and 5C, the
[0029]
Therefore, when the
[0030]
(Starting edge / ending edge)
As shown in FIG. 4 and FIG. 5A, an
[0031]
The
[0032]
(Inner periphery)
(Inner periphery of the blade 21)
As shown in FIG. 4 and FIG. 5 (c), an
[0033]
That is, as shown in FIG. 4, when the
[0034]
(Inner edge of blade 31)
As shown in FIGS. 4 and 5 (c), an
[0035]
That is, as shown in FIG. 4, when the
[0036]
The
[0037]
Therefore, when the
[0038]
Now, when screwing the
[0039]
(Production method of feather)
Next, a method of manufacturing the
[0040]
That is, as shown in FIG. 6, first, a flat work W is placed on a table 42 of a
[0041]
Here, the table 42 is swingable in the left-right direction in FIG. 6 around the
[0042]
Next, the table drive mechanism is operated to tilt the table 42 by a predetermined table tilt angle θt with respect to the horizontal plane Sh. At this time, the table inclination angle θt is set according to the desired inclination angle of the cut edge (for example, the inclination angles θ2, θ3, θ4). In this state, while irradiating the workpiece W with the laser beam L from the
[0043]
More specifically, when forming the outer peripheral edges of the
[0044]
Next, when forming the inner peripheral edges of the
[0045]
Finally, when forming the start edge and the end edge of the
[0046]
Thus, the manufacture of the
[0047]
(Operation of the embodiment)
Next, an operation at the time of construction of the steel pipe pile configured as described above will be described.
When the
[0048]
(Effects of the embodiment)
Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) The inner peripheral edges of the
[0049]
For this reason, even if the thickness t of the
[0050]
(2) Assuming that the angle of attachment of the
[0051]
(3) On the
[0052]
(4) On the outer peripheral edge of the
[0053]
(5) The doughnut-shaped plate member is cut out from the plate-shaped work W by the laser beam L, and the plate member is cut in half at the center thereof to form the
[0054]
Therefore, simultaneously with the formation of the
[0055]
(Another example)
The above-described embodiment may be modified and implemented as follows.
In the present embodiment, the
[0056]
In the present embodiment, the
[0057]
In the present embodiment, the
[0058]
In the present embodiment, the outer peripheral edges of the
[0059]
In the present embodiment, at the time of manufacturing the
[0060]
(Note)
Next, technical ideas that can be grasped from the embodiment and other examples will be additionally described below.
(A) The steel pipe is mounted so as to be inclined downward at a predetermined mounting angle with respect to a plane perpendicular to the central axis of the steel pipe with respect to a lower outer peripheral surface of the steel pipe in a rotation direction of the steel pipe when screwed into the ground. In the method of manufacturing a blade for a steel pipe pile, a plate-shaped work is inclined by a predetermined angle with respect to a horizontal plane, and in this state, the work is processed by irradiating a laser beam orthogonally to the horizontal plane. A method for manufacturing blades for steel pipe piles. According to this configuration, the inclined surface is formed together with the formation of the blade for the steel pipe pile.
[0061]
(B) A plate member having a predetermined shape is cut out from the work by the laser beam, and the plate member is cut in half at the center thereof to form a blade for a steel pipe pile. The predetermined shape is a donut shape. The manufacturing of the steel pipe pile blade according to the above item (a), wherein the work is inclined by a predetermined inclination angle (θt) with respect to the horizontal plane when forming at least the inner peripheral edge of the peripheral edge and the inner peripheral edge. Method. According to this configuration, an inclined surface is formed at least on the inner peripheral edge together with the formation of the steel pipe pile blade.
[0062]
(C) A method of manufacturing a blade for steel pipe piles, wherein the work is inclined at a predetermined inclination angle (θt) with respect to a horizontal plane even when the donut-shaped plate member is cut in half at its center. According to this configuration, together with the formation of the plurality of blades for steel pipe piles, the inclined surfaces are respectively formed at the start edge and the end edge of each blade for steel pipe piles.
[0063]
(D) any one of the above (a) to (c), wherein the work is inclined by a predetermined inclination angle (θt) with respect to the horizontal plane even when cutting a plate member of a predetermined shape from the work. The method for producing a blade for a steel pipe pile according to any one of the preceding claims. According to this configuration, the inclined surface is formed on the outer peripheral edge of the steel pipe pile blade together with the formation of the steel pipe pile blade.
[0064]
(E) The blade for a steel pipe pile according to
(F) An inclined surface having a predetermined inclination angle with respect to an imaginary plane parallel to the front surface and the back surface of the steel pipe pile blade is continuously formed on the outer peripheral edge of the steel pipe pile blade. The blade for a steel pipe pile according to
[0065]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the joining intensity | strength with respect to a steel pipe of the said blade for steel pipe piles can be ensured by the inner peripheral edge of the blade for steel pipe piles being close to the outer peripheral surface of a steel pipe.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a steel pipe pile according to an embodiment.
FIG. 2 is a bottom view of the steel pipe pile according to the embodiment.
FIG. 3 is a front sectional view of a main part of the steel pipe pile according to the embodiment.
FIG. 4 is a front view at the time of processing the blade for the steel pipe pile according to the embodiment.
FIG. 5A is a sectional view taken along line 1-1 in FIG. 4;
(B) is a sectional view taken along line 2-2 in FIG.
(C) is a sectional view taken along line 3-3 in FIG.
(D) is a sectional view taken along line 4-4 in FIG.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a laser processing apparatus showing a processing state of a blade for a steel pipe pile according to the present embodiment.
FIG. 7 is a side view of the steel pipe pile according to the embodiment.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of another laser processing apparatus showing a processing state of a steel pipe pile blade in the present embodiment.
FIG. 9A is a front view of a main part of a conventional steel pipe pile,
(B) is a principal part front view which shows the curvature of the conventional blade for steel pipe piles.
FIG. 10 is an enlarged front sectional view of a main part of a conventional steel pipe pile.
[Explanation of symbols]
11 ... steel pipe pile, 12 ... steel pipe, 21, 31 ... blade (blade for steel pipe pile),
23a, 23b: inclined surfaces formed on the outer peripheral edge of the steel pipe pile blade,
24a, 34a: Starting edge of blade for steel pipe pile,
24b, 34b: terminal edge of blade for steel pipe pile,
25a, 35a: inclined surface formed at the starting edge of the blade;
25b, 35b ... inclined surface formed at the terminal edge of the blade,
26a, 26b: inclined surfaces forming a close structure,
33a, 33b: inclined surfaces formed on the outer peripheral edge of the steel pipe pile blade,
36a, 36b: inclined surfaces forming a close structure;
A: rotating direction of steel pipe, L: laser beam, S1: plane perpendicular to the central axis of steel pipe,
S2: an imaginary plane parallel to the front and back surfaces of the blade,
Sh: horizontal plane, W: workpiece, θ: mounting angle of blade for steel pipe pile,
θ2: the inclination angle of the inclined surface formed on the outer peripheral edge of the steel pipe pile blade,
θ3: the inclination angle of the inclined surface formed at the starting edge of the blade,
θ4: the inclination angle of the inclined surface formed on the inner peripheral edge of the blade,
θt: Table tilt angle.
Claims (5)
鋼管杭用羽根の内周縁には当該内周縁を鋼管の外周面に密接させる密接構造を設けるようにした鋼管杭用羽根。A steel pipe pile mounted on a lower outer peripheral surface of a steel pipe so as to form a predetermined mounting angle with respect to a plane orthogonal to a central axis of the steel pipe and to incline downward in a rotation direction of the steel pipe when screwed into the ground. In the wings,
A blade for a steel pipe pile, wherein an inner peripheral edge of the blade for a steel pipe pile is provided with a close structure for closely contacting the inner peripheral edge with an outer peripheral surface of the steel pipe.
請求項1〜請求項4のうちいずれか一項に記載の鋼管杭用羽根を使用した鋼管杭。In a steel pipe pile that was screwed into the ground using multiple blades attached to the bottom of the steel pipe,
A steel pipe pile using the steel pipe pile blade according to any one of claims 1 to 4.
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WO2016063910A1 (en) * | 2014-10-21 | 2016-04-28 | 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 | Rotary press-in steel pipe pile |
-
2002
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