JP2017180072A - 鋼管杭用継手 - Google Patents

Abstract

【課題】従前の溶接式やねじ式の継手に比べて、継手のねじり方向の力（トルク）に対する剛性を強固なものとすることができ、また鋼管杭同士の連結状態を強固なものとすることができる鋼管杭用継手が望まれていた。【解決手段】本発明に係る鋼管杭用継手は、多角形の雄部を端部に有する第一筒型部材と、雄部と嵌合する多角形の雌部を端部に有する第二筒型部材を備え、雄部の外壁面および雌部の内壁面が、軸方向に直交する断面視において筒型部材の軸心に向かって円弧状に形成されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は鋼管杭用継手に関するものである。詳しくは曲面構造を有する多角形状の嵌合構造とすることによって、従前の溶接式やねじ式の継手に比べて、継手のねじり方向の力（トルク）に対する剛性を強固なものとすることができ、また鋼管杭同士の連結状態を強固なものとすることができる鋼管杭用継手に関するものである。
さらに、第一筒型部材と第二筒型部材とを連結するためのピンと、ピンを挿通することができるテーパー状の孔を設けた構造を併用することによって、連結状態をより強固なものとすることができる鋼管杭用継手に関するものである。

従前から鋼管杭を接続するための継手が各種開発されており、本願出願人においても特許文献１〜３に記載の継手を開発している。

特許第４１０１７２６号公報 特許第４１３７６８３号公報 特許第４３９１８６８号公報

今般、本発明者らは鋭意検討を行った結果、曲面構造を有する多角形状の嵌合構造とすることによって、従前の溶接式やねじ式の継手に比べて、継手のねじり方向の力（トルク）に対する剛性を強固なものとすることができ、また鋼管杭同士の連結状態を強固なものとすることができる鋼管杭用継手を開発するに至った。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る鋼管杭用継手は、多角形の雄部を端部に有する第一筒型部材と、雄部と嵌合する多角形の雌部を端部に有する第二筒型部材を備え、雄部の外壁面および雌部の内壁面が、軸方向に直交する断面視において筒型部材の軸心に向かって円弧状に形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項２に係る鋼管杭用継手は、さらに第一筒型部材と第二筒型部材とを連結するためのピンを備え、雄部および雌部にピンを挿通することができる孔が少なくとも１つ設けられているとともに、雄部に設けた孔または雌部に設けた孔の内面の一部または全部が筒型部材の軸心に向かってテーパー状に形成されていることを特徴とする。

本発明の請求項３に係る鋼管杭用継手は、ピンが、ねじ部と進行方向に向かって縮径するテーパー部とを備えるとともに、雄部に設けた孔または雌部に設けた孔の内面が、ねじ部と螺合するように形成されていることを特徴とする。

本発明に係る鋼管杭用継手によれば、曲面構造を有する多角形状の嵌合構造とすることによって、従前の溶接式やねじ式の継手に比べて、継手のねじり方向の力（トルク）に対する剛性を強固なものとすることができ、また鋼管杭同士の連結状態を強固なものとすることができる。

本発明の請求項２に係る鋼管杭用継手によれば、さらに第一筒型部材と第二筒型部材とを連結するためのピンと、ピンを挿通することができるテーパー状の孔を設けた構造を併用することによって、連結状態をより強固なものとすることができる。

本発明の請求項３に係る鋼管杭用継手によれば、ピンおよび孔を特定の形態とすることによって、連結状態をさらに強固なものとすることができる。また、請求項２に係る鋼管杭用継手ではピンの挿通時にピンをハンマー等で叩いて打込む必要があるが、本請求項に係る鋼管杭用継手によればそのようなことをせずに済むことから、ハンマー等で叩いて打込む際における指詰めなどの事故を防止することができる。

本発明に係る鋼管杭用継手の一の実施形態を示す模式図である。 図１に用いられている第一筒形部材の模式図（図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は平面図）である。 図１に用いられている第二筒形部材の模式図（図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は平面図）である。 本発明に係る鋼管杭用継手の別の実施形態を示す模式図である。 ピンおよび孔の別の実施形態を示す断面模式図である。 ピンおよび孔の別の実施形態を示す断面模式図である。 ピンおよび孔の別の実施形態を示す断面模式図である。 ピンおよび孔の別の実施形態を示す断面模式図である。 ピンおよび孔の別の実施形態を示す断面模式図である。 ピンおよび孔の別の実施形態を示す断面模式図である。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施形態は本発明を具体化した一例に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものでない。
図１は本発明に係る鋼管杭用継手の一の実施形態を示す模式図であり、図２は図１に用いられている第一筒形部材の模式図（図２（ａ）は斜視図、図２（ｂ）は平面図）であり、図３は図１に用いられている第二筒形部材の模式図（図３（ａ）は斜視図、図３（ｂ）は平面図）である。

（基本構造）
まず、本発明に係る鋼管杭用継手の基本構成を図１〜３に基づいて説明する。
本発明に係る鋼管杭用継手１（１ａ）は、図１に示すように、第一筒型部材２と第二筒型部材３を主要部品として構成されている。また、第一筒型部材２の一方の端部４には多角形の雄部５が形成されており、第二筒型部材３の一方の端部６には雄部５と嵌合する多角形の雌部７が形成されている構造となっている。そして、第一筒型部材２の雄部５を第二筒型部材３の雌部７に嵌合することによって連結状態を形成する構造となっているものである。
また、第一筒型部材２および第二筒型部材３の他方の端部８、９については、図１〜３に示すように、溶接などによって使用する鋼管杭に連結することができるように連結部１０、１１が形成されている構造となっている。なお、第一筒型部材２と第二筒型部材３（特に、第一筒型部材２の他方の端部８の外径と第二筒型部材３の外径）については、杭打ち時に鋼管杭の外周と地盤との間に生じる摩擦力を損なわないように、使用する鋼管杭の外径よりも大きくならないように（好ましくは外径を等しく）することが好ましい。

次に、各構成要件について説明する。

（第一筒型部材、第二筒型部材）
本発明に係る鋼管杭用継手１（１ａ）に用いられる第一筒型部材２および第二筒型部材３は、上記のとおり、一方の端部４、６に多角形の雄部５および多角形の雌部７が形成されているとともに、雄部５の外壁面および雌部７の内壁面が、図２、図３に示すように、軸方向に直交する断面視において筒型部材の軸心に向かって円弧状に形成されていることを必要とする。

このように、雄部５の外壁面および雌部７の内壁面が単純な（直線状の）多角形ではなく軸心に向かって円弧状となる曲線を形成していることによって、嵌合した際に多角形を構成する各面がより密着状態になることから、ねじり方向の力（トルク）が加わった際においても加わった力をより各面（特に、各頂点の近傍部分の面）で受け止めることができ、継手のねじり方向の力（トルク）に対する剛性および継手の連結状態を強固なものとすることができるのである。

さらに、軸心に向かって円弧状となる曲線を形成していることによって、ねじり方向の力（トルク）が加わった際に多角形の各頂点に加わる力が係る円弧状の面に加わることから、単純な（直線状の）多角形の場合に発生するいわゆるねじ孔（雌部）が潰れる（なめる）ような現象を防止することができ、この点からも継手のねじり方向の力（トルク）に対する剛性および継手の連結状態を強固なものとすることができるのである。

なお、円弧状の具体的な形態については、軸方向に直交する断面視において筒型部材の軸心に向かって形成されているものであれば特に限定されるものではないが、あまり円弧の曲率が大きくなりすぎる（多角形の頂点が尖り過ぎる）と上記した各技術的効果が発現しにくくなることから、各円弧状部分の曲率を以下の関係式を満たすように形成することが好ましく、その中でも各円弧状部分の曲率をＲ＝１．００３ｒ〜１．００５ｒの関係式を満たすように形成することが好ましく、さらにその中でも各円弧状部分の曲率をＲ＝１．００４ｒの関係式を満たすように形成することが好ましい。
Ｒ＝１．００１ｒ〜１．０１０ｒ（Ｒ：多角形の各円弧状部分の距離、ｒ：多角形を正多角形と仮定した場合の重心と各頂点とを結ぶ距離）

また、雄部５および雌部７の形状については多角形となっていれば特に限定されるものではないが、その中でも上記のとおり正多角形に基づくものとし、さらにその中でも図１に示すように正六角形に基づくものとすれば、鋼管杭に加わるねじり方向の力（トルク）を均等に分散することができ、継手のねじり方向の力（トルク）に対する剛性および継手の連結状態を強固なものとすることができるので好適である。

さらに、雄部５および雌部７の長さ方向における形状についても特に限定されるものではなく雄部５を先細錐状とし雌部７を奥細錐状とするなど各種の形状とすることもできるが、嵌合した際に多角形を構成する各面をより密着状態とすることができ、また加わった力をより各面（特に、各頂点の近傍部分の面）で受け止めることができることから、寸胴形状にすることが好ましい。

次に、上記のように構成された鋼管杭用継手１（１ａ）の動作および作用を次に説明する。
まず、図１（ｂ）に示すように、第一筒型部材２と第二筒型部材３のそれぞれの連結部１０、１１を使用する鋼管杭１２、１３に溶接などによって連結する。
そして、図１（ｃ）に示すように、雄部５を雌部７に嵌合することによって鋼管杭１２、１３の連結を行う。なお、必要に応じて溶接を行うことによって連結状態を補強することもできる。

従って、本発明に係る鋼管杭用継手によれば、雄部５の外壁面および雌部７の内壁面を軸方向に直交する断面視において筒型部材の軸心に向かって円弧状に形成していることによって、嵌合した際に多角形を構成する各面がより密着状態になることから、ねじり方向の力（トルク）が加わった際においても加わった力をより各面（特に、各頂点の近傍部分の面）で受け止めることができ、継手のねじり方向の力（トルク）に対する剛性および継手の連結状態を強固なものとすることができることになる。
また、軸心に向かって円弧状となる曲線を形成していることによって、多角形の各頂点が係る円弧状部分（多角形を構成する各面部分）に当接することから、単純な（直線状の）多角形の場合に発生するいわゆるねじ孔（雌部）が潰れる（なめる）ような現象を防止することができ、この点からも継手のねじり方向の力（トルク）に対する剛性および継手の連結状態を強固なものとすることができることになる。

（ピン、孔）
本発明に係る鋼管杭用継手においては、さらに第一筒型部材と第二筒型部材とを連結するためのピンと、雄部および雌部に係るピンを挿通することができる孔を設けることができる。
図４は本発明に係る鋼管杭用継手の別の実施形態を示す模式図である。

具体的には、図４に示す鋼管杭用継手１（１ｂ）のとおり、雄部５および雌部７を構成する多角形の任意の面に雄部５と雌部７を嵌合した際に連通するように設けた孔１４ａ、１４ｂと、係る孔１４ａ、１４ｂに挿通することができるピン１５（１５ａ）を設けた構造となっている。

なお、孔１４の形状については雄部５と雌部７嵌合した際に連通することができ、ピン１５（１５ａ）の形状については孔１４に挿通することができるものであれば、特に限定されるものではなく各種の形状とすることができる。そしてその中でも、図４に示すように、ピン１５（１５ａ）の頭部１６を進行方向（挿通する方向）に向かって縮径するテーパー形状とするとともに、雌部７に設けた孔１４ｂの内面の一部を、係るテーパー形状の頭部１６が収まるテーパー形状１７とすれば、テーパー形状１７部分がピン１５（１５ａ）を孔１４へ誘導することから使用時にピン１５を挿通し易くなり、またピン１５（１５ａ）を挿通した後に頭部１６が突出せずに済むことから杭打ち時に鋼管杭の外周と地盤との間に生じる摩擦力を損なわずに済むことになるので好適である。

また、孔１４およびピン１５の数についても少なくとも１つあればよいが、より強固な連結状態を形成するためには、図４に示すように孔１４およびピン１５を一対（より好ましくは対称位置に一対）以上設けることが好ましい。

次に、上記のように構成された鋼管杭用継手１（１ｂ）の動作および作用を次に説明する。

まず、第一筒型部材２と第二筒型部材３のそれぞれの連結部１０、１１を使用する鋼管杭１２、１３に溶接などによって連結する。
次に、雄部５を雌部７に嵌合する。なおこの際、孔１４ａ、１４ｂが連通するように雄部５と雌部７とを嵌合する。
最後に、孔１４にピン１５（１５ａ）を挿通することによって鋼管１２、１３の連結を行う。なお、必要に応じて溶接を行うことによって連結状態を補強することもできる。

従って、係る鋼管杭用継手によれば、円弧状に形成した多角形の嵌合構造に加えてピン１５と係るピン１５を挿通することができる孔１４を設けることによって、継手のねじり方向の力（トルク）に対する剛性および継手の連結状態をより強固なものとすることができることになる。

（ピンおよび孔の各種形態）
さらに、本発明に係る鋼管杭用継手においては、上記のピンおよび孔を各種の形態とすることもできる。
図５はピンおよび孔の別の実施形態を示す断面模式図であり、図６はピンおよび孔の別の実施形態を示す断面模式図であり、図７はピンおよび孔の別の実施形態を示す断面模式図であり、図８はピンおよび孔の別の実施形態を示す断面模式図であり、図９はピンおよび孔の別の実施形態を示す断面模式図であり、図１０はピンおよび孔の別の実施形態を示す断面模式図である。

以下、各実施形態について説明する。

図５に示す実施形態は、ピン１５（１５ｂ）については、ねじ部１８と進行方向に向かって縮径するテーパー部１９を備えるもの、いわゆる皿ねじの構造としたものである。また、孔１４については、雄部５の孔１４ｃの内面をねじ部１８と螺合する雌ねじ２０としたものであり、雌部７の孔１４ｄの内面の一部をテーパー形状１７としたものである。
動作としては、図５（ａ）に示すように雄部５と雌部７嵌合した後、図５（ｂ）に示すようにピン１５（１５ｂ）を孔１４ｃ、１４ｄに挿通するとともに、ねじ部１８を雌ねじ２０に螺合することによってピン１５を固定することになる。

従って、図５に示す実施形態においては、上記した鋼管杭用継手１（１ｂ）に加えて、ピン１５（１５ｂ）が雄部５の孔１４ｃに固定されることになることから、鋼管杭用継手１（１ｂ）に比べて継手のねじり方向の力（トルク）に対する剛性および継手の連結状態をより強固なものとすることができることになる。
また、ピン１５（１５ｂ）を孔１４に挿通する際、ピン１５（１５ｂ）によって雄部５または雌部７（図５（ｂ）においては雌部７）が引き寄せられる（図５（ｂ）においては矢印方向に引き寄せられる）ことになるので、鋼管杭の上下方向におけるがたつきをより効果的に防止することができることになる。
さらに、ピン１５の挿通時にピン１５をハンマー等で叩いて打込むことをせずに済むことから指詰めなどの事故を防止することができる。

図６に示す実施形態は、雌部７の孔１４ｅの孔径が図５の孔１４ｄの孔径よりも大きくなっていること以外は図５と同じ形態としたものであり、動作についても図５と同様の動作を行うものである。
従って、図６に示す実施形態においては、雌部７の孔１４ｅの孔径がテーパー部１９の直径よりも大きくなっており、螺合した後においても隙間２１が生じることになるが、ピン１５（１５ｂ）が雄部５の孔１４ｃに固定されることになることから、雌部７の孔の孔径の精度を高くしなくても連結状態を確保することができることになる。
また、図５と同様にピン１５（１５ｂ）を孔１４に挿通する際、ピン１５（１５ｂ）によって雌部７が引き寄せられることになるので、鋼管杭の上下方向におけるがたつきについても防止することができることになる。
さらに、ピン１５の挿通時にピン１５をハンマー等で叩いて打込むことをせずに済むことから指詰めなどの事故を防止することができる。

図７に示す実施形態は、雌部７の孔１４ｆの内面に特別な加工をしていない（単に孔を開けただけであり、テーパー状の加工をしていない）こと以外は図５と同じ形態としたものであり、動作についても図５と同様の動作を行うものである。
従って、図７に示す実施形態においては、雌部７の孔にテーパー状などの加工をしなくても連結状態を確保することができることになる。
また、図５と同様にピン１５（１５ｂ）を孔１４に挿通する際、ピン１５（１５ｂ）によって雌部７が引き寄せられることになるので、鋼管杭の上下方向におけるがたつきについても防止することができることになる。
さらに、ピン１５の挿通時にピン１５をハンマー等で叩いて打込むことをせずに済むことから指詰めなどの事故を防止することができる。

図８に示す実施形態は、テーパー部１９の形状を変更した（テーパー加工をねじ部１８との付け根部分にのみに行った）ピン１５（１５ｃ）を用いること以外は図６と同じ形態としたものであり、動作についても図６（図５）と同様の動作を行うものである。
従って、図８に示す実施形態においても、図６と同様に雌部７の孔１４ｅの孔径がテーパー部１９の直径よりも大きくなっており、螺合した後においても隙間２１が生じることになるが、ピン１５（１５ｃ）が雄部５の孔１４ｃに固定されることになることから、雌部７の孔の孔径の精度を高くしなくても連結状態を確保することができることになる。
また、図６（図５）と同様にピン１５（１５ｃ）を孔１４に挿通する際、ピン１５（１５ｃ）によって雌部７が引き寄せられることになるので、鋼管杭の上下方向におけるがたつきについても防止することができることになる。
さらに、ピン１５の挿通時にピン１５をハンマー等で叩いて打込むことをせずに済むことから指詰めなどの事故を防止することができる。

図９に示す実施形態は、ピン１５（１５ｄ）については、ピン１５の前方（進行方向（挿通する方向）に向かって前方）にテーパー部１９を、後方にねじ部１８を形成したものとするとともに、ピン１５の頭部１６を六角レンチによって回転する構造（図示せず）としたものである。また、孔１４については、雄部５の孔１４ｇの内面の全部をテーパー形状１７としたものであり、雌部７の孔１４ｈの内面をねじ部１８と螺合する雌ねじ２０としたものである。また、動作についても図５と同様の動作を行うものである。
従って、図９に示す実施形態においても、図５と同様に鋼管杭用継手１（１ｂ）に比べて継手のねじり方向の力（トルク）に対する剛性および継手の連結状態をより強固なものとすることができることになる。
また、図５と同様にピン１５（１５ｄ）を孔１４に挿通する際、ピン１５（１５ｄ）によって雄部５が引き寄せられることになるので、鋼管杭の上下方向におけるがたつきについても防止することができることになる。
さらに、ピン１５の挿通時にピン１５をハンマー等で叩いて打込むことをせずに済むことから指詰めなどの事故を防止することができる。

図１０に示す実施形態は、雄部５の孔１４iの内面の一部をテーパー形状１７とした以外は図１０と同じ形態としたものであり、動作についても図９と同様の動作を行うものである。
従って、図１０に示す実施形態においても、図９と同様に継手のねじり方向の力（トルク）に対する剛性および継手の連結状態をより強固なものとすることができることになる。
また、図９と同様にピン１５（１５ｄ）を孔１４に挿通する際、ピン１５（１５ｄ）によって雄部５が引き寄せられることになるので、鋼管杭の上下方向におけるがたつきについても防止することができることになる。
さらに、ピン１５の挿通時にピン１５をハンマー等で叩いて打込むことをせずに済むことから指詰めなどの事故を防止することができる。

本発明は鋼管杭の継手に用いることができる。

１ 鋼管杭用継手
２ 第一筒型部材
３ 第二筒型部材
４ 一方の端部
５ 雄部
６ 一方の端部
７ 雌部
８ 他方の端部
９ 他方の端部
１０ 連結部
１１ 連結部
１２ 鋼管杭
１３ 鋼管杭
１４ 孔
１５ ピン
１６ 頭部
１７ テーパー形状
１８ ねじ部
１９ テーパー部
２０ 雌ねじ
２１ 隙間

Claims (3)

1. 多角形の雄部を端部に有する第一筒型部材と、
   前記雄部と嵌合する多角形の雌部を端部に有する第二筒型部材を備え、
   前記雄部の外壁面および前記雌部の内壁面が、
   軸方向に直交する断面視において筒型部材の軸心に向かって円弧状に形成されていることを特徴とする鋼管杭用継手。
   
2. さらに前記第一筒型部材と前記第二筒型部材とを連結するためのピンを備え、
   前記雄部および前記雌部に前記ピンを挿通することができる孔が少なくとも１つ設けられているとともに、
   前記雄部に設けた孔の内面または前記雌部に設けた孔の内面の一部または全部が筒型部材の軸心に向かってテーパー状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭用継手。
   
3. 前記ピンが、
   ねじ部と進行方向に向かって縮径するテーパー部とを備えるとともに、
   前記雄部に設けた孔の内面または前記雌部に設けた孔の内面が、
   前記ねじ部と螺合するように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋼管杭用継手。