JP2020143421A - 鋼管杭連結部材 - Google Patents

Abstract

【課題】軟弱地盤において建屋等の構造物を支持するために使用する鋼管杭を建築現場で容易に連結でき、かつ強固な構造を持つ鋼管杭連結部材を提供することを目的とする。【解決手段】鋼管杭連結部材１００は第一連結部材２０と第二連結部材３０から構成され、第一連結部材は第一突起部２１および第二突起部２２を、もう一方の第二連結部材には第三突起部３１を備えることで連結した状態では３つの垂直方向接触面５０を備えることが可能となる。これにより鋼管１０および鋼管１２に曲げ応力がかかった場合に係止ピン４０に係るせん断応力を３つの断面に分散させることとなり、強固な連結構造を持つ鋼管杭連結部材１００を提供することが可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、軟弱地盤において建屋等の構造物を支持するために使用される地盤中に回転貫入される鋼管杭に使用する鋼管杭連結部材に関するものである。

一般に軟弱地盤であって地盤の支持力が充分でない場所に建築物を建設する場合には、建設機械により地下に存在する硬質地盤中にコンクリート杭又は鋼管杭を貫入させ、支持力を確保する。

コンクリート杭は鋼管杭に比べて安価であり、かつ高い支持力を有するので従来、多くの建設現場で採用されてきた。

しかしコンクリート杭の場合は杭の長さが建設現場では容易には調整できない上に残土が発生するという難点がある。

一方、鋼管杭は切断又は溶接により容易に建設現場で長さの調節が可能であり、かつ残土も発生しないため特に市街地などの工事で用いられることが多い。

ここで鋼管杭に使用する鋼管の長さは通常は５〜６ｍであるため、鋼管杭の先端部分を到達させ、貫入させた状態で打ち止める地層（支持層という。）が６ｍ以上の深さにある場合には鋼管を繋いで使用することになる。

鋼管を繋ぐ際には鋼管を直接、溶接でつなぐ方法もあるが、工事現場での溶接作業は時間とコストがかかるので、一般的には鋼管杭用の連結部材を予め鋼管に取付けておき、工事現場にて連結部材を繋ぐことで鋼管を繋いでいく方法が取られることが多い。

ここで鋼管杭用の連結部材に求められる性能としては、鉛直方向支持力、鉛直方向引抜力、ねじり力に対する耐力、曲げ応力に対する耐力が要求される。

このうち、最も問題となりやすいのは、地震等で発生する曲げ応力であり、鋼管杭用の連結部材の設計では基本的にこの曲げ応力に対する耐力を確保することが主眼となる。

そのため例えば特許文献１のような鋼管杭施工用冶具および鋼管杭の施工方法が提案されている。

特開２０１０−１３８６８７号公報

特許文献１によれば、連結雌部材４と連結雄部材５を連結ピン６連結することとしており、この連結ピン６は図３のように６つ備えられている。

しかし、実際にもし特許文献１のような連結雌部材４と連結雄部材５を連結ピン６で連結し、鋼管杭に求められる曲げ応力に対する耐力を確保しようとすると連結ピン６は鋼管杭のほぼ全周で必要となり、その場合には鉛直方向引抜力やねじり力に対する耐力が不足する可能性があるという課題があった。

本発明はこの課題に鑑み、工事現場で迅速に連結作業ができながら、鋼管杭に求められる要求性能を満たす鋼管杭連結部材を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る鋼管杭連結部材は、地盤に回転貫入する円筒状の鋼管杭を連結する鋼管杭連結部材において、前記鋼管杭連結部材は、第一連結部材および第二連結部材から構成され、前記第一連結部材と前記第二連結部材はそれぞれを連結された状態での連結部に少なくとも３つの垂直方向接触面を備えることを特徴とする。

（２）また、本発明に係る鋼管杭連結部材は（１）に記載の鋼管杭連結部材において、前記垂直方向接触面は、前記鋼管杭の外側の前記垂直方向接触面より内側の前記垂直方向接触面が前記鋼管杭の長手方向に対して同じか、または長いことを特徴とする。

（３）また、本発明に係る鋼管杭連結部材は（１）または（２）に記載の鋼管杭先端部材において、前記鋼管杭連結部材は、前記第一連結部材と前記第二連結部材が連結された状態で、少なくとも２つの係止ピンで固定されていることを特徴とする。

（４）また、本発明に係る鋼管杭連結部材は（１）から（３）のいずれかに記載の鋼管杭連結部材において、前記垂直方向接触面は、溝部を備えることを特徴とする。

（５）また、本発明に係る鋼管杭連結部材は（４）に記載の鋼管杭連結部材において、前記第一連結部材と前記第二連結部材は、少なくとも一方の表面に環状係止材挿入孔を備えることを特徴とする。

（６）また、本発明に係る鋼管杭連結部材は、（５）に記載の鋼管杭連結部材において、前記第一連結部材または前記第二連結部材のいずれか一方の前記溝部の一部に環状係止材固定穴を備えることを特徴とする。

（１）に記載の鋼管杭連結部材によれば、３つの垂直方向接触面を備えることで、鋼管に曲げ応力が発生した場合の係止ピンにかかるせん断応力を３カ所に分散させることが可能となり、強固な連結構造を備えることが可能となる。

（２）に記載の鋼管杭連結部材によれば、鋼管の内側に向かって接触面が長い、すなわち突起部が長くなるので工事現場で第一連結部材と第二連結部材を連結させるときに外から容易に視認でき位置決めが容易になる。

（３）に記載の鋼管杭連結部材によれば、少なくとも２つの係止ピンを備えることで鋼管杭連結部材に係る応力の集中を防ぎ、より強固な連結構造が実現可能となる。

（４）に記載の鋼管杭連結部材によれば、溝部を備えることで第一連結部材と第二連結部材を環状係止材によって連結することが可能となり、更に強固な構造とすることが可能となる。

（５）に記載の鋼管杭連結部材によれば、環状係止材挿入孔を備えることで第一連結部材と第二連結部材を所定の位置で結合後に環状係止材を後から挿入することが可能となる。

（６）に記載の鋼管杭連結部材によれば、溝部に環状係止材固定穴を備えることで、鋼管杭を回転させることで環状係止材を巻き込みながら所定の位置に設置することが可能となる。

第一実施形態に係る鋼管杭連結部材の連結前の断面図である。 第一実施形態に係る鋼管杭連結部材の連結状態を示す断面図である。 第二実施形態に係る鋼管杭連結部材の連結前の断面図である。 第二実施形態に係る鋼管杭連結部材の連結状態を示す断面図である。 第三実施形態に係る鋼管杭連結部材の連結状態の外形概略図である。 第四実施形態に係る鋼管杭連結部材の連結状態の外形概略図である。 第五実施形態に係る鋼管杭連結部材の連結状態の外形概略図である。 第五実施形態に係る鋼管杭連結部材の連結状態の断面図である。

以下に添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。かかる実施形態は発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお本明細書及び図面において実質的に同一の機能、構成を有する要素については同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

＜第一実施形態＞

図１は第一実施形態に係る鋼管杭連結部材１００の連結前の状態の断面図を示している。

上部の図は鋼管１０に溶接で取り付けられた第一連結部材２０（溶接部は図示せず。）を示しており、第一連結部材２０は第一突起部２１および第二突起部２２を備えている。

第一突起部２１は外側から内側に向かってテーパーしており、第一突起部２１の外側には溝部２３が備えられている。

また第一連結部材２０は第一突起部２１および第二突起部２２を貫通するように連結孔部２４が備えられている。

下部の図は鋼管１２に溶接で取り付けられた第二連結部材３０（溶接部は図示せず。）を示しており、第二連結部材３０は第三突起部３１を備え、第三突起部３１の向かい側の第二連結部材３０の面には溝部２３が備えられている。

また第二連結部材３０には第三突起部３１および第二連結部材３０を貫通するように連結孔部３２が備えられている。

図２は第一連結部材２０と第二連結部材３０が連結された状態の鋼管杭連結部材１００の断面図を示している。

図２に示すように第一連結部材２０と第二連結部材３０は二本の係止ピン４０で固定され、更に溝部２３の中に環状係止材４１を備えることで連結されている。

また第一連結部材２０と第二連結部材３０を連結することで突起部それぞれがかみ合い、３つの垂直方向接触面５０を備えている。

なお、第一突起部２１よりも第二突起部２２の方が鋼管１０の長手方向に向かって長いが、これにより第一連結部材２０と第二連結部材３０を工事現場で連結する際に、外側から見て容易に位置決めをすることが可能となる。

鋼管杭連結部材１００はこの３つの垂直方向接触面５０を備えることで、鋼管１０および鋼管１２に曲げの力が加わった場合でも係止ピン４０ではせん断応力を３カ所に分散させることが可能となり、少ない係止ピン４０の数でも高い曲げ応力に対する耐力を備えることが可能となる。

また更に環状係止材４１を備えることで、鋼管１０および鋼管１２に係る曲げの応力で発生するせん断応力を係止ピン４０と環状係止材４１の両方で受け止めることが可能となり、鋼管杭連結部材１００は更に高い曲げ応力に対する耐力を備えることが可能となる。
＜第二実施形態＞

図３および図４は第二実施形態に係る鋼管杭連結部材２００の断面図を示しており、それぞれ第一実施形態の図１および図２に対応するものである。

第一実施形態との違いは第一突起部２１がテーパーしておらず、ほぼ鉛直方向となっている点である。他の点に第一実施形態との違いはない。

第二実施形態に係る鋼管杭連結部材２００は第一実施形態に係る鋼管杭連結部材１００ほどに曲げ応力が加わらない場合に採用することが可能であり、また製造コストの点でも第一実施形態に係る鋼管杭連結部材１００よりも有利である。
＜第三実施形態＞

図５は第一実施形態に係る鋼管杭連結部材１００の連結状態の外形概略図である。鋼管１０の先端に第一連結部材２０が溶接され、もう一方の鋼管１２の後端には第二連結部材３０が溶接されている。

第一連結部材２０と第二連結部材３０は２カ所の係止ピン４０で接続されており、第二連結部材３０の表面には環状係止材挿入孔４２が備えられ、第一連結部材２０と第二連結部材３０が連結された後、環状係止材４１が環状係止材挿入孔４２から挿入される。

この環状係止材４１が鋼管杭連結部材１００のほぼ全周にわたって挿入されることで、第一連結部材２０と第二連結部材３０は強固に固定され、係止ピン４０と相まってせん断応力に対して強い耐力を発揮することが可能となる。
＜第四実施形態＞

図６は第四実施形態に係る鋼管杭連結部材１００の連結状態の外形概略図である。

図５に係る第三実施形態との違いは係止ピン４０の数であり、第四実施形態では係止ピン４０が４カ所設けられている。

なお、この係止ピン４０の数は要求される曲げ応力に対する耐力により決定されるので、４カ所以上であってもよい。
＜第五実施形態＞

図７は第五実施形態に係る鋼管杭連結部材１００の連結状態の外形概略図であり、図８はその断面図である。

図７ではまず、鋼管１０の先端に溶接された第一連結部材２０を鋼管１２の後端に溶接された第二連結部材３０に差し込み、その後、先端が少し折り曲げられた環状係止材４１（通常は金属製の丸棒）を図８の環状係止材固定穴４３に引っ掛けた状態で環状係止材挿入孔４２に挿入する。

その状態で鋼管１０を図７で図示した回転方向に回転させると、環状係止材４１は第二連結部材３０の内部に巻き込まれていき、第一連結部材２０と第二連結部材３０の溝部２３に引き込まれる。

環状係止材４１が鋼管杭連結部材１００のほぼ全周にまで引き込まれた後、係止ピン４０を所定の位置に挿入することで第一連結部材２０と第二連結部材３０の連結は完了する。

このように図７および図８の構成では、鋼管１０を回転させることで環状係止材４１を容易に所定の位置に設置することが可能となり、曲げ応力に対する高い耐力をもつ鋼管杭連結部材１００を建設現場で迅速に設置することが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明した。

当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範囲内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、軟弱地盤であって地盤の支持力が充分でない場所に建築物を建設する場合に、地下に存在する硬質地盤中に貫入させ、支持力を確保する鋼管杭に使用する鋼管杭連結部材として利用することができる。

１０：鋼管、１２：鋼管、２０：第一連結部材、２１：第一突起部、２２：第二突起部、２３：溝部、２４：連結孔部、３０：第二連結部材、３１：第三突起部、３２：連結孔部、４０：係止ピン、４１：環状係止材、４２：環状係止材挿入孔、４３：環状係止材固定穴、５０：垂直方向接触面、１００：鋼管杭連結部材、２００：鋼管杭連結部材

Claims (6)

1. 地盤に回転貫入する円筒状の鋼管杭を連結する鋼管杭連結部材において、
   前記鋼管杭連結部材は、第一連結部材および第二連結部材から構成され、
   前記第一連結部材と前記第二連結部材はそれぞれを連結された状態での連結部に少なくとも３つの垂直方向接触面を備えることを特徴とする鋼管杭連結部材。
2. 前記垂直方向接触面は、前記鋼管杭の外側の前記垂直方向接触面より内側の前記垂直方向接触面が前記鋼管杭の長手方向に対して同じか、または長いことを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭連結部材。
3. 前記鋼管杭連結部材は、前記第一連結部材と前記第二連結部材が連結された状態で、少なくとも２つの係止ピンで固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鋼管杭連結部材。
4. 前記垂直方向接触面は、溝部を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の鋼管杭連結部材。
5. 前記第一連結部材と前記第二連結部材は、少なくとも一方の表面に環状係止材挿入孔を備えることを特徴とする請求項４に記載の鋼管杭連結部材。
6. 前記第一連結部材または前記第二連結部材のいずれか一方の前記溝部の一部に環状係止材固定穴を備えることを特徴とする請求項５に記載の鋼管杭連結部材。

Images