JP2017025669A

JP2017025669A - 鋼管の継手構造

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Publication number: JP2017025669A
Application number: JP2015148281A
Authority: JP
Inventors: 和臣市川; Kazuomi Ichikawa
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2017-02-02
Anticipated expiration: 2035-07-28
Also published as: JP6330746B2

Abstract

【課題】継手部に圧縮力及び引張力のいずれの荷重にも耐力的に問題がなく、かつ施工性にも優れた鋼管の継手構造を提供する。
【解決手段】本発明に係る鋼管の継手構造は、内側添接板９と外側添接板７によって鋼管を挟んでボルト１１によって接合する鋼管の継手構造１であて、外側添接板７は、鋼管の周方向に２分割以上に分割した複数枚の分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃからなり、分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃは周方向に２個以上のボルト孔１３が並ぶように形成されると共に分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃによって鋼管の外周の周長の８０パーセント以上を覆うように設定し、内側添接板９は、短冊状に形成されると共に周方向で単一のボルト孔１５を有し、ボルト孔１５が形成された部位の内面側にナット１９が取り付けられており、内側添接板９を分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃにボルト接合したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼管の端部同士を接合する鋼管の継手構造に関する。

鋼管の端部同士を接合する継手構造とし、例えば特許文献１の図３に示されたものがある（従来例１）。従来例１は、短冊状の添え板を、２枚を一組として杭を構成する鋼管の内周側と外周側に配置してボルト接合するというものである。２枚一組の添え板は、鋼管の周方向に所定の間隔を離して複数枚設置されている。短冊状の添え板は、一枚につき周方向で１個のボルト孔が設けられている。

また、他の例として特許文献１の図１０〜図１４に示されたものがある（従来例２）。
従来例２は、杭を構成する上下の鋼管の端部を凹凸にして嵌合させると共に、両鋼管の端部の内周側面に添え板を周方向にほぼ全周を覆うように４枚接合したものである。

従来例１のものでは、短冊状の添え板が所定の間隔を離して周方向に配置されているため、鋼管の接合部に圧縮力が作用した際には、添え板の設けられていない箇所がはらみ出すような局部変形するという問題がある。
他方、従来例２のものは、添え板が内周面のほぼ全周を覆うように設けられているため上記のような圧縮力が作用した際の局部変形の問題は少ない。

しかしながら、杭には圧縮力だけでなく、特にその上端部では曲げ変形を受ける。その際、接合部には引張力が作用するが、この引張力に対しては接合しているボルトによって抵抗する。この点、従来例２のものは、添え板を内周面のみに設けてボルト接合しているので、引張力が作用した際にはボルトは一面せん断で抵抗することになり、耐力的に十分とは言えない。

このように、特許文献１に開示された従来例１、２は、圧縮力と引張力の両方に対して十分な耐力を有しているとは言えない。
この点、特許文献２に開示された「鋼管同士の連結方法」は、鋼管の外周側に「外接側の接合用鋼板」（以下、「外接側接合用鋼板」という）を配置し、鋼管の内周側に「内接側の接合用鋼板」（以下、「内接側接合用鋼板」という）を配置し、これら外接側接合用鋼板と内接側接合用鋼板で鋼管のほぼ全周に亘って覆うようにして接合するものである。そため、圧縮力が作用した際の局部変形の問題や、引張力が作用した際の耐力的な問題はない。

特開２００１―２７９６６５号公報特開２００６―１５２７９６号公報

特許文献２のものは、内周側に配置する内接側接合用鋼板は、外接側接合用鋼板と同様に周方向で例えば４分割されており、内接側接合用鋼板及び外接側接合用鋼板は複数本の接合ボルトで締結される構造である。
このため、施工性が悪いという問題がある。

この点を、図４に基づいて説明する。
特許文献２の「鋼管同士の連結方法」によって鋼管を接合する場合、例えば、上側鋼管３ａに外接側接合用鋼板２１と内接側接合用鋼板２３をボルト１１で仮止めした状態にする。そして、仮止めされている外接側接合用鋼板２１と内接側接合用鋼板２３の隙間に下側鋼管３ｂの端部を挿入して、下側鋼管３ｂ、外接側接合用鋼板２１及び内接側接合用鋼板２３の３つの部材に設けられたボルト孔の位置合わせをして、ボルト止めをすることになる。

しかしながら、鋼管杭を構成する上側鋼管３ａ及び下側鋼管３ｂの真円度はそれほど良くないため、全てのボルト孔を合わせるのは難しい。
例えば、図４に示すように、下側鋼管３ｂの図中右側のボルト孔の位置を合わせてボルト１１を挿入すると、下側鋼管３ｂの図中左側のボルト孔１２と内接側接合用鋼板２３のボルト孔２５の位置がずれてボルト１１の挿入ができない場合がある。
なお、図４の拡大図では、外接側接合用鋼板２１のボルト孔と下側鋼管３ｂのボルト孔１２が一致している状態を示しており、外接側接合用鋼板２１のボルト孔については符号を付していない。
外接側接合用鋼板２１のボルト孔の位置合わせは、その作業自体は比較的容易であるが、内接側接合用鋼板２３のボルト孔は外側から見えず位置合わせの作業自体が難しいうえに、複数（３本）のボルト１１で仮止めされているので、ボルト孔１２、１５を合わせるための調整幅がほとんどなく、ボルト１１の挿入ができない場合がある。その場合には、ボルト１１を何本か外して、位置調整をすることになるが、作業が煩雑であり、その作業をしてもボルト１１を挿入できるとは限らない。

なお、鋼管３のボルト孔１２を大きくすることで調整しやすくすることも考えられるが、ボルト孔１２を大きくするとボルト孔１２を設けた部位の水平方向の断面積が小さくなるため、特に圧縮力に対する耐力不足となるという問題がある。また、曲げが作用した際には、ボルト孔１２の縁にボルト１１が当接するまで継手部が回転するため、継手部の回転変形が大きくなり鋼管杭の剛性が低下するという問題もある。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、継手部に圧縮力及び引張力のいずれの荷重にも耐力的に問題がなく、かつ施工性にも優れた鋼管の継手構造を提供することを目的としている。

（１）本発明に係る鋼管の継手構造は、鋼管同士の端部を連結するに際して、外周面において各鋼管に跨るように配置した外側添接板と、内周面において各鋼管に跨るように配置した内側添接板を有し、該内側添接板と前記外側添接板によって前記鋼管を挟んでボルトによって接合する鋼管の継手構造であって、
前記外側添接板は、前記鋼管の周方向に２分割以上に分割した複数枚の分割添接板からなり、かつ前記分割添接板は周方向に２個以上のボルト孔が並ぶように形成されると共に全ての分割添接板によって鋼管の外周の周長の８０パーセント以上を覆うように設定し、
前記内側添接板は、短冊状に形成されると共に周方向で単一のボルト孔を有し、該ボルト孔が形成された部位の内面側にナットが取り付けられており、
前記各分割添接板に対して少なくとも２枚の前記内側添接板をボルト接合したことを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記ナットと内側添接板の内周面との間にワッシャを取り付けたことを特徴とするものである。

本発明においては、鋼管同士の端部を連結するに際して、外周面において各鋼管に跨るように配置した外側添接板と、内周面において各鋼管に跨るように配置した内側添接板を有し、該内側添接板と前記外側添接板によって前記鋼管を挟んでボルトによって接合する鋼管の継手構造であって、前記外側添接板は、前記鋼管の周方向に２分割以上に分割した複数枚の分割添接板からなり、かつ前記分割添接板は周方向に２個以上のボルト孔が並ぶように形成されると共に全ての分割添接板によって鋼管の外周の周長の８０パーセント以上を覆うように設定し、前記内側添接板は、短冊状に形成されると共に周方向で単一のボルト孔を有し、該ボルト孔が形成された部位の内面側にナットが取り付けられており、前記各分割添接板に対して少なくとも２枚の前記内側添接板をボルト接合したことにより、継手部に圧縮力及び引張力のいずれの荷重に対しても耐力が低下することがなく、かつ施工性にも優れている。

本発明の実施の形態に係る鋼管の継手構造の説明図であり、接合状態に加えて接合前の状態の一部を合わせて図示している。本発明の実施の形態に係る鋼管の継手構造の説明図であり、継手部の縦断面を示している。本発明の実施の形態に係る鋼管の継手構造の施工手順の説明図である。従来例の課題の説明図である。

本発明に係る鋼管の継手構造１は、図１〜図３に示すように、上側鋼管３ａと下側鋼管３ｂの端部を連結するに際して、外周面において上側鋼管３ａと下側鋼管３ｂに跨るように配置した外側添接板７と、内周面において上側鋼管３ａと下側鋼管３ｂに跨るように配置した内側添接板９を有し、内側添接板９と外側添接板７によって鋼管３を挟んでボルト１１によって締結する鋼管３の継手構造である。
以下、各構成を詳細に説明する。

＜鋼管＞
接合対象となる上側鋼管３ａと下側鋼管３ｂの接合端部には、それぞれボルト孔１２が設けられている。
鋼管３の使用態様は特に限定されず、例えば鋼管杭として使用されたり、あるいは鋼管柱等とし使用される。

＜外側添接板＞
外側添接板７は、鋼管３の周方向に３分割した３枚の分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃから構成されている。そして、分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃには、周方向に２個のボルト孔１３が並ぶように形成され、上下２段で各分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃには合計４個のボルト孔１３が形成されている。
分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃは鋼管３の外周形状に当接する湾曲面となるように曲げ加工がされている。

また、３枚の分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃを設置した状態では、鋼管３の外周の周長の８０パーセント以上を覆うようになっている。
なお、本実施の形態では、隣接する分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃの隙間は３カ所あるが、これら隙間を連結した円弧の中心角は１２°であり、鋼管３の外周の周長の96.7%を覆っている。

＜内側添接板＞
内側添接板９は、短冊状に形成されると共に周方向で単一のボルト孔１５を有し、該ボルト孔１５が形成された部位の内面側にワッシャ１７とナット１９が取り付けられている。
内側添接板９は、鋼管３の内周面に沿って当接する湾曲面を有するように曲げ加工がされている。
内側添接板９は、各分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃに２個づつ対応するように設置されており、全体で６枚設置されている。
ワッシャ１７を設けた理由は、ボルト１１の形状と関係するので、下記のボルト１１の説明の項で説明する。

＜ボルト＞
ボルト１１は、先端部のみにネジ部１１ａが形成されており、ボルト１１を挿入して固定した状態では、外側添接板７、鋼管３及び内側添接板９に挿通されている部位はねじのない軸部となっている。このようにしたのは、継手構造１に引張力が作用した場合、外側添接板７、鋼管３及び内側添接板９のそれぞれのボルト孔の縁に当接する部位にネジが形成されていない方が強度が高く、耐力が向上するからである。

ボルト１１の先端部のみにネジ部１１ａを設けた場合、仮に内側添接板９にナット１９を直接取り付けてワッシャ１７を設けない場合、ネジ部１１ａの長さを精度よく決める必要があり、ネジ部１１ａの位置がずれると締付を確実に行うことができない場合がある。
これに対して、本実施の形態では、ワッシャ１７を設けることで、ボルト１１のネジ部１１ａはワッシャ１７の位置にあってもよく、ネジ部１１ａの位置を精度よく決める必要がなく、市販のボルトを使用したとしても確実に締付ができ、コストダウンと締結力を確実にするという効果がある。
なお、ワッシャ１７を設けることは必須ではない。

上記のように構成された本実施の形態の鋼管３の継手構造によって鋼管３を接合する方法を説明する。
上側鋼管３ａの下端部に分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃ及び内側添接板９をボルト１１によって仮固定する。そして、仮固定されている分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃと内側添接板９の隙間に下側鋼管３ｂの端部を挿入する。次に、分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃのボルト孔１３、下側鋼管３ｂのボルト孔１２及び内側添接板９のボルト孔１５の位置合わせをする。このとき、分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃは外側に配置されており、位置合わせは容易である。また、内側添接板９は単一のボルト１１で上側鋼管３ａに仮固定されているだけなので、図３の矢印で示すように、ボルト１１を軸として回転は自由であり、その位置調整が容易である。したがって、内側添接板９のボルト孔１５の位置がずれていたとしても、分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃのボルト孔及び下側鋼管３ｂのボルト孔１２から細い棒を突っ込んで内側添接板９の位置調整をすることもできる。
なお、図３においては、分割添接板７ａのボルト孔と下側鋼管３ｂのボルト孔１２が一致している状態を示しており、図３の拡大図において、分割添接板７ａのボルト孔については符号を付していない。

位置調整ができると、ボルト１１を挿入して内側添接板９のナット１９に螺入することでボルトによる締結をする。そして、上側のボルト１１についても本締めして固定する。

接合状態では、鋼管３の外周側には、その周長の８０％以上を外側添接板７が覆っており、鋼管３の接合部に圧縮力が作用した場合でも局部変形することがない。
また、接合部に引張り力が作用しても、ボルト１１は内側添接板９と外側添接板７の２面せん断で抵抗するので、十分な耐力を有している。
このように、本実施の接合構造によれば、継手部に圧縮力及び引張力のいずれの荷重にも耐力的に問題がなく、かつ施工性にも優れている。

また、内側添接板９の位置調整が容易であるため、鋼管３のボルト孔１２を大きくする必要がなく、圧縮耐力の低下や、曲げ応力が作用した際の接合部の回転の問題もない。

なお、上記の実施の形態では、外側添接板７を３枚の分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃによって構成したが、２枚以上であればよく、好ましくは、２〜６枚がよい。なお、分割数が増えると、ボルト数が増えて施工の手間が増えるので、分割添接板の数は３枚又は４枚がより好ましい。
また、各分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃに設ける周方向に並ぶボルト孔１３の数は２個に限定されない。

さらに、上記の実施の形態では、各分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃに周方向に並ぶ２個のボルト孔１３を形成し、このボルト孔と同数、すなわち２枚の内側添接板９を各分割添接板７ａ、７ｂ、７ｃにボルト接合するようにしているが、本発明においては各分割添接板にボルト接合する内側添接板の数は、必ずしも各分割添接板に周方向に並ぶように設けるボルト孔の数と同数である必要はなく、各分割添接板に少なくとも２枚あればよい。
もっとも、各分割添接板にボルト接合する内側添接板の数を各分割添接板に周方向に並ぶように設けたボルト孔の数と同数にして、全てのボルト孔にボルトを挿入するようにすれば圧縮力に対する耐力を向上させることができるので、より好ましい。

１継手構造
３鋼管
３ａ上側鋼管
３ｂ下側鋼管
７外側添接板
７ａ、７ｂ、７ｃ分割添接板
９内側添接板
１１ボルト
１２ボルト孔（上側鋼管、下側鋼管）
１１ａネジ部
１３ボルト孔（外側添接板、分割添接板）
１５ボルト孔（内側添接板）
１７ワッシャ
１９ナット
２１外接側接合用鋼板
２３内接側接合用鋼板
２５ボルト孔（内接側接合用鋼板）

Claims

鋼管同士の端部を連結するに際して、外周面において各鋼管に跨るように配置した外側添接板と、内周面において各鋼管に跨るように配置した内側添接板を有し、該内側添接板と前記外側添接板によって前記鋼管を挟んでボルトによって接合する鋼管の継手構造であって、
前記外側添接板は、前記鋼管の周方向に２分割以上に分割した複数枚の分割添接板からなり、かつ前記分割添接板は周方向に２個以上のボルト孔が並ぶように形成されると共に全ての分割添接板によって鋼管の外周の周長の８０パーセント以上を覆うように設定し、
前記内側添接板は、短冊状に形成されると共に周方向で単一のボルト孔を有し、該ボルト孔が形成された部位の内面側にナットが取り付けられており、
前記各分割添接板に対して少なくとも２枚の前記内側添接板をボルト接合したことを特徴とする鋼管の継手構造。
前記ナットと内側添接板の内周面との間にワッシャを取り付けたことを特徴とする請求項１記載の鋼管の継手構造。