JP2009144423A - 支持杭の構造 - Google Patents

Abstract

【課題】サイズの異なる形鋼を安価に連結して、大きな荷重支持力を得る効率的で経済的な支持杭とする。
【解決手段】地中に掘削した削孔５内に杭本体を挿入し、その周囲に砂６などの硬化材を注入して硬化させる支持杭の構造であって、杭本体１は、ウェブＷとフランジの幅方向のサイズが異なる二種以上の形鋼２・３を繋いで構成する。サイズの異なる形鋼２・３のうち、サイズの小さい方を上方２に、大きい方を下方３に配し、両者の間には連結板４を介在させ、その連結板の上面と下面に形鋼の端面を突合せ溶接によって連結する。下方の形鋼３のより広い表面積と砂６とに生じた大きな摩擦力によって荷重を支持し、効率的で経済的な支持杭Ａとする。添接板などを使用するよりも、部材点数を少なくし、安価な施工を可能とし、そして鉛直方向の荷重伝達も良好とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、形鋼を使用した、引き抜き可能な支持杭の構造に関するものである。

地中に埋設して、桟橋などの構造物を支持する支持杭としては、様々な構造のものが採用されている。
例えば、仮設の桟橋などにあっては、桟橋を撤去する場合、支持杭も地中から引き抜いて撤去することがある。
この支持杭を撤去し易くするために、形成した削孔に杭本体を挿入し、その周りに砂や礫などを埋設して、撤去の際に撤去作業を容易にした杭を採用することが考えられる。
このような砂などを削孔に充満する引き抜き容易な支持杭にあっては、砂との付着面の摩擦力で支持杭を支えるものであるため、出来る限り広い表面積が砂などと接触することが望ましい。
それも、荷重を支えるものである以上、杭の下部、つまりは根入れ部分の深度の深い部分で砂などと大きな摩擦力を得ることが望ましい。
この表面積を広くする手段として、形鋼を使用した支持杭にあっては、深度の深い位置に位置する下方の部分の型鋼のサイズを大きくして、それを上方のサイズの小さな形鋼の下に繋ぐことが考えられる。

しかしながら、Ｈ形鋼やＩ形鋼などの形鋼を杭本体として採用する場合は、形鋼が規格化されたものであるだけに、フランジやウェブの幅と同じく、それらの厚みも変化する。
このサイズが異なる形鋼を上下に繋ぐには、そのサイズの違いによって隙間が生じるフランジとウェブを接続しなければならないという課題が生じる。
しかしながら、形鋼の場合、通常の溶接継手のように、母材同士の突合せ溶接や添接板と母材の隅肉溶接が不可能であるため、通常仕様に準じた溶接継手は無理である。

上記したようなサイズの異なる形鋼を繋ぐためには、例えば図６に示すようなボルトを使用した継手とすることが考えられる。
母材であるサイズの小さい上部形鋼ａと、サイズの大きい下部形鋼ｂのフランジとウェブに添接板ｃを添わし、ボルトｄを貫通してナットｅによって固定するという手段である。
この場合、形鋼が１サイズ異なると、フランジに２５ｍｍの隙間が生じるので、支圧接合とすると隙間調整材ｆをフランジ同士の間に挟む必要が生じる。
これを単にボルトの耐力によって曲げモーメントに耐える支圧接合とすると、隙間調整材ｆを挟んだ部分のボルトに曲げモーメントが生じ、ボルト強度が極端に低下するため、これは現実的でなく、摩擦接合とする必要がある。
しかし、摩擦接合とするには、母材ａ・ｂ、添接板ｃ、隙間調整材ｆに対して、フランジとウェブ両者に摩擦接合面の処理（鋼材の黒皮撤去や良質な錆発生など）が必要になり、通常のボルト接合よりかなりコストアップする。
また、ウェブ部分では、板厚の差が１ｍｍ程度しかないため、隙間調整材ｆでの調整に無理が生じる。
特開平９−２９６４２７号公報

解決しようとする課題は、複数本のサイズの異なる形鋼からなる杭本体を安価に繋ぎ合わせ、大きな荷重支持力を得ることである。

本発明にかかる支持杭の構造は、地中に掘削した削孔内に杭本体を挿入し、その周囲に砂や礫などを充満する支持杭の構造であって、
杭本体は、ウェブとフランジの幅方向のサイズが異なる二種以上の形鋼を繋いで構成し、
サイズの小さな形鋼を上方に配し、サイズの大きな形鋼を下方に配し、
上下の形鋼の間には連結板を介在させ、その連結板の上面と下面に形鋼の端面を溶接によって固定して連結してなるものである。

本発明にかかる支持杭の構造は、以上のような構成よりなり、以下の効果を得ることができる。
＜ａ＞下方の形鋼を他よりもサイズの大きなものを使用するため、砂などとの接する面積が大きくなり、それらとの摩擦力によって大きな荷重支持力を得ることが可能となる。
＜ｂ＞下方の形鋼のみ大きなサイズとして荷重支持力を確保し、他の部分を小さなサイズを採用して安価にすることで経済的な設計と施工を可能とする。
＜ｃ＞上方の形鋼と下方の形鋼の間に連結板を介在させ、この連結板に形鋼の端部を溶接するため、サイズの異なる形鋼であっても、添接板や隙間調整板の必要なく連結することができ、大きな曲げモーメントがボルトに集中して、ボルトが破断するようなこともない。
＜ｄ＞サイズの異なる形鋼の間に連結板を介在させ、この連結板に形鋼を溶接するため、通常の溶接継手と比較すると、突合せ溶接が下方の形鋼分だけ多くなる一方、隅肉溶接がなくなるため、隅肉溶接と突合せ溶接の差分だけ溶接量が削減され、通常の溶接継手と変わらない安価なコストで支持杭が製造できる。
＜ｅ＞連結板を上下の形鋼の間に介在させて連結するため、添接板などを使用するよりも鉛直方向の荷重が効率よく伝達し、連結板に発生するモーメントは最小限となる。
＜ｆ＞添接板や隙間調整板を使用しないため、部材点数を少なくして、摩擦接合とする必要もなく、製造コストが極端に高くなることはない。

本発明の支持杭の構造では、サイズの異なる形鋼の間に連結板を介在させ、その連結板に、上下の形鋼の端面をそれぞれ突き合わせ溶接するものである。

図５に示すのは、本発明にかかる支持杭の構造を実施した桟橋の説明図である。

＜ａ＞杭本体
杭本体１は、異なるサイズの形鋼複数本を上下に連結したものである。
図１〜４に示すのは、上方のＨ形鋼２が、下方のＨ形鋼３よりも、そのウェブの幅のサイズＷ１・Ｗ２とフランジのサイズが共に小さくなっている。
またそれら厚みも、大きいサイズの形鋼３の方が、小さいサイズの形鋼２よりも数ミリ程度厚い。
上方のＨ形鋼２と下方のＨ形鋼３との間に連結板４を介在させ、この上下面に、それぞれ上方のＨ形鋼の下端面と、下方のＨ形鋼の上端面を突き合わせ、溶接によって固定する。
実際は、工場において、上方か下方のいずれかのＨ形鋼２・３のいずれかに連結板４を溶接固定しておき、現場において、他方のＨ型鋼を溶接固定するのが、運搬上、施工上のメリットがある。
以上のような上方のＨ形鋼２、連結板４、下方のＨ形鋼３によって杭本体１を構成するが、更に杭本体１の長さを長くする場合は、更に連結板４を介在させて、形鋼を溶接固定すればよい。

＜ｂ＞削孔への挿入
地盤に削孔５を掘削し、この中に杭本体１を挿入する。
まず連結板４を上端に固定した下方のＨ形鋼３を吊りおろして挿入し、ある程度挿入し終わった時点で、上方のＨ形鋼２を連結板４上に起立させ、その下端面を連結板４の上面に溶接固定して、連結する。
その後、杭本体１を所定の深さまで吊り降ろし、削孔５内に砂６を注入して支持杭Ａを完成する。

＜ｃ＞桟橋の構築
以上のように構築した複数本の支持杭Ａの上に桟橋を構築する。
杭本体１の下方の形鋼３は、サイズが大きいものを採用しているため、砂６との接触面積が広く、大きな摩擦抵抗力を得ることが出来、大きな荷重支持力を得ることが可能となる。

＜ｄ＞撤去
桟橋の撤去とともに、杭本体１を削孔５から引き抜く。
削孔５内には砂６が充満してあるため、撤去は容易に行える。

本発明の支持杭の説明図 杭本体の組み立て前の斜視図 杭本体の連結部分の側面 杭本体の平面図 本発明の支持杭の構造を実施した桟橋の説明図 添接板を使用した異なるサイズの形鋼の連結部分の側面図

符号の説明

Ａ：支持杭
１：杭本体
２：形鋼
３：形鋼
４：連結板
５：削孔
６：砂

Claims (1)

1. 地中に掘削した削孔内に杭本体を挿入し、その周囲に砂や礫などを充満する支持杭の構造であって、
   杭本体は、ウェブとフランジの幅方向のサイズが異なる二種以上の形鋼を繋いで構成し、
   サイズの小さな形鋼を上方に配し、サイズの大きな形鋼を下方に配し、
   上下の形鋼の間には連結板を介在させ、その連結板の上面と下面に形鋼の端面を溶接によって固定して連結してなる
   支持杭の構造。

Images