JP2022021910A - 接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼管杭の杭頭裏の所定位置にナットを溶接するという手間を省略して作業効率を向上させうる接合構造を提供する。【解決手段】鋼管杭１００に接合金物１０を介して梁などの構造物２００を接合するための接合構造１であって、接合部分の片側からナットを用いることなく接合可能な接合手段３０を用いて接合金物１０が鋼管杭１００の頭部１０１に接合されている接合構造である。鋼管杭１００の頭部１０１に設けられた透孔１０２は予め穿設された透孔であってもよいし、既設の鋼管杭１００に接合金物１０を接合する現場にて穿設されたものであってもよい。【選択図】図６

Description

本発明は、鋼管杭に接合金物を介して梁などの構造物を接合する等の際に用いられる接合構造に関する。

従来、既設の鋼管杭の杭頭に構造物（一例として、ソーラーカーポートの梁を構成するＨ形鋼）をボルトやナットを使って接合するための接合構造が利用されている。かかる接合構造としては、例えば、鋼管杭の杭頭に連結用のプレートを接合し、続いて、このプレートに構造物を接合するように構成されたものなどがある（例えば、特許文献１参照）。杭頭上方から鋼管杭にプレートを接合するにあたっては、杭頭の透孔の裏側の所定位置にあらかじめナットを溶接しておき、このナットにボルトを螺合させ、締結することによって鋼管杭とプレートとを接合することが行われている。

特許５６９９０１５号公報

しかし、上記のごとくナットを杭頭裏の所定位置に一つひとつ溶接する作業は手間を要するものであり、しかも精度が求められるものでもあるため相当の時間を要してしまい、作業効率が劣りがちである。

そこで、本発明は、鋼管杭の杭頭裏の所定位置にナットを溶接するという手間を省略して作業効率を向上させうる接合構造を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、鋼管杭に接合金物を介して梁などの構造物を接合するための接合構造であって、
接合部分の片側からナットを用いることなく接合可能な接合手段を用いて接合金物が鋼管杭の頭部に接合されている、接合構造である。

かかる接合構造によれば、鋼管杭の頭部に接合金物を接合する際、ナットを用いることなく、接合部分の片側から接合することができる。このため、ナットを杭頭裏の所定位置に一つひとつ溶接する場合のような手間や時間を要することがない。

上記のごとき態様の接合構造において、鋼管杭の頭部に設けられた透孔に接合手段が差し込まれていてもよい。

上記のごとき態様の接合構造において、鋼管杭の頭部に設けられた透孔は、鋼管杭の頭部に予め穿設された透孔であってもよい。

上記のごとき態様の接合構造において、接合金物は、位置調整用の長孔からなる長ボルト孔を備えていてもよい。

上記のごとき態様の接合構造において、接合金物は、鋼管杭に接合される底部と、構造物が接合されるフランジ部とを有する接合プレートからなるものであってもよい。

上記のごとき態様の接合構造において、接合金物は、底部とフランジ部との間に段差が形成されるように折り曲げられた形状であってもよい。

上記のごとき態様の接合構造において、凹部に設けられた長孔からなる長ボルト孔の孔長手方向と、フランジ部に設けられた長孔からなる複数の長ボルト孔の孔長手方向とが平行ではないように構成されていてもよい。

上記のごとき態様の接合構造は、接合金物のフランジ部と構造物との間に介在する板状金物をさらに備えていてもよい。

上記のごとき態様の接合構造において、板状金物に、接合金物と構造物とを接合する複数の接合ボルトの相対位置を画定するボルト孔が設けられていてもよい。

上記のごとき態様の接合構造において、鋼管杭の頭部に設けられた透孔は、既設の鋼管杭に接合金物を接合する現場にて穿設されたものであってもよい。

上記のごとき態様の接合構造において、透孔は、現場における鋼管杭の芯ずれを解消させるように杭芯からずれた位置に穿設されていてもよい。

上記のごとき態様の接合構造においては、接合金物として、鋼管杭に接合ボルトを使って接合される底部と、構造物が接合ボルトで接合されるフランジ部とを有する接合プレートが用いられていてもよい。

上記のごとき態様の接合構造において、接合プレートの底部に設けられた接合ボルト用のボルト孔は、位置調整用の遊びを有しない透孔で構成されていてもよい。

上記のごとき態様の接合構造において、接合プレートの底部に設けられた接合ボルト用のボルト孔は、位置調整用の遊びを有しない透孔で構成されていてもよい。

上記のごとき態様の接合構造において、接合手段はワンサイドボルトであってもよい。

本発明によれば、鋼管杭の杭頭裏の所定位置にナットを溶接するという手間を省略して作業効率を向上させることができる。

本発明に係る接合構造の主要部の一例を示す、Ｈ鋼の長手方向に垂直な方向からみた図である。 Ｈ鋼の長手方向に沿った方向からみた接合構造を示す図である。 本発明の第１の実施形態における（Ａ）介在プレートの平面図、（Ｂ）介在プレートと接合プレートの正面図、（Ｃ）接合プレートの底面図である。 本発明の第２の実施形態における（Ａ）介在プレートの平面図、（Ｂ）介在プレートと接合プレートの正面図、（Ｃ）接合プレートの底面図である。 従前の（Ａ）介在プレートの平面図、（Ｂ）介在プレートと接合プレートの正面図、（Ｃ）接合プレートの底面図を参考として示したものである。 鋼管杭の杭芯が所定位置ＰからＸ方向にずれている場合に、Ｈ鋼の位置をボルト孔に沿ってＸ方向にずらして位置調整することについて説明する図である。 本発明の第２の実施形態について説明する、建設現場において芯ずれが解消するように透孔を穿設した鋼管杭を説明する図である。 建設現場において鋼管杭に穿設した透孔を利用して接合プレートを接合し、さらに介在プレートを介してＨ鋼を接合した接合構造を示す図である。 接合手段の他の例(1)について説明する、（Ａ）蓋部材を鋼管杭の杭頭に溶接した状態、（Ｂ）蓋部材に接合プレートを接合した状態を示す図である。 接合手段の他の例(2) について説明する、（Ａ）ボルト等を鋼管杭の頭部の裏側に引っ掛けた状態、（Ｂ）該ボルト等を用いて蓋部材に接合プレートを接合した状態を示す図である。 接合手段の他の例(3)について説明する、（Ａ）蓋部材の透孔に頭部を差し込む前の状態の接合部材と鋼管杭、（Ｂ）底面から見た蓋部材の構造、を示す図である。 接合手段の他の例(3)について説明する、（Ａ）蓋部材の透孔に頭部を差し込んだ後の状態の接合部材と鋼管杭、（Ｂ）底面から見た蓋部材の構造、を示す図である。 接合手段の他の例(3)について説明する、接合部材を用いて蓋部材に接合プレートを接合した状態を示す図である。 接合手段の他の例(4)について説明する、（Ａ）蓋部材を上方から見た構造、（Ｂ）頭部に透孔を設けた鋼管杭、を示す図である。 接合手段の他の例(4)について説明する、（Ａ）上方から見た接合プレート、（Ｂ）透孔を設けた鋼管杭および接合プレート、を示す図である。 接合手段の他の例(4)について説明する、ワイヤー部材を用いて接合プレートを鋼管杭に接合した状態を示す図である。 接合手段の他の例(5)について説明する、（Ａ）鋼管杭の頭部の透孔に傘状構造体を差し込んだ状態、（Ｂ）傘状構造体の一部が開いた状態、（Ｃ）傘状構造体を用いて接合プレートを接合した状態を示す図である。 接合手段の他の例(6)について説明する、（Ａ）頭部の外周に雄ネジが設けられた鋼管杭、（Ｂ）底部に雌ネジが設けられた接合プレート、（Ｃ）雄ネジと雌ネジを螺合させて接合された接合プレートと鋼管杭を示す図である。 接合手段の他の例(6)について説明する、（Ａ）頭部の外周に雄ネジが設けられた鋼管杭、（Ｂ）底部に雌ネジが設けられた接合プレート、（Ｃ）雄ネジと雌ネジを螺合させて接合された接合プレートと鋼管杭を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る接合構造を示す（図１～図３等参照）。本実施形態に係る接合構造１は、鋼管杭１００に接合プレート（接合金物）１０、介在プレート（板状金物）２０を介して構造物（一例としてソーラーカーポートの梁を構成するＨ鋼２００）を接合するための構造である。なお、以下では、便宜的に、Ｈ鋼２００の長手方向をＸ方向、幅方向をＹ方向として説明する（図１、図２参照）。

鋼管杭１００は、構造物の施工現場の地盤に埋設され、基礎を構成する杭である。本実施形態では、頭部１０１の例えば中央に予め透孔１０２が穿設された鋼管杭１００を採用している（図１等参照）。

接合プレート１０は、鋼管杭１００とＨ鋼２００とを接合するための接合金物の一種である。本実施形態では、鋼管杭に接合される底部１１と、Ｈ鋼２００が接合されるフランジ部１２，１３とを有するように折り曲げられた形状の部材を接合プレート１０として採用している（図３等参照）。底部１１とフランジ部１２，１３は互いが平行な平坦面で構成されている。フランジ部１２と底部１１の間、底部１１とフランジ部１３の間にはそれぞれ段部１４，１５が設けられて段差が形成されている。また、接合プレート１０には接合用のボルト孔１１Ａ，１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂが設けられている（図３等参照）。

ボルト孔１１Ａは底部１１に設けられた接合用の孔で、ボルト等で接合プレート１０を鋼管杭１００の頭部１０１に接合する際に用いられる。ボルト孔１２Ａ，１２Ｂはフランジ部１２に、ボルト孔１３Ａ，１３Ｂはフランジ部１３にそれぞれ設けられた接合用の孔で、Ｈ鋼２００と接合プレート１０とを接合ボルト４１と接合ナット４２で接合する際に用いられる（図３等参照）。

これらボルト孔１１Ａ，１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂは長孔（ルーズホール）で形成されている。例えば本実施形態では、ボルト孔１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３ＢをＸ方向に長い互いに平行な長孔、ボルト孔１１ＡをＹ方向に長い長孔としている（図３等参照）。このように、底部１１に設けた長孔からなるボルト孔１１Ａと、このボルト孔１１Ａとは平行でない向きに延びる長孔からなるボルト孔２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂとによれば、鋼管杭１００の杭芯１００Ｃが所定位置Ｐからどの方向にずれているとしても当該ずれを調整することができる。すなわち、杭芯１００Ｃが所定位置ＰからＸ方向にずれている（ずれ量Ｘ１）場合、Ｈ鋼２００の相対位置をボルト孔１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂに沿ってＸ方向に同量（ずれ量Ｘ１ぶん）ずらすことによって、当該Ｘ方向の杭芯ずれがなくなるように位置調整することができる（図６参照）。また、鋼管杭１００の杭芯１００Ｃが所定位置ＰからＹ方向にずれている場合、接合プレート１０ごとＨ鋼２００をボルト孔１１Ａに沿ってＹ方向にずらすことによって、当該Ｙ方向の杭芯ずれがなくなるように位置調整することができる（図２参照）。

介在プレート２０は、接合プレート１０のフランジ部１２，１３とＨ鋼２００との間に介在する板状の金物である。一例として、本実施形態では、接合ボルト４１を通すためのボルト孔２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄが四隅に設けられた矩形の介在プレート２０を採用している（図３等参照）。また、本実施形態では、これらボルト孔２２Ａ，２２Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄを、従前の構造（図５参照。図５においては符号にダッシュを付して「１０’」等と示す）とは異なり、接合プレート１０とＨ鋼２００とを接合する際の各接合ボルト４１の相対位置を画定する位置に設けた例えば正円孔で形成している（図３等参照）。本実施形態の接合構造１のようにボルト孔１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂを長孔（ルーズホール）とした場合、杭芯ずれがなくなるように位置調整することができる一方で、各ボルト孔１２Ａ，１２Ｂ，１３Ａ，１３Ｂの中での接合ボルト４１の最適位置を探りつつ幾度かの位置調整を経ながら接合ボルト４１と接合ナット４２を締結していく作業は手間と時間を要する煩雑なものになりがちである。この点、上記のごとき介在プレート２０を用いた場合、正円孔で形成された各ボルト孔２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄに各接合ボルト４１を仮留めする等して相対位置を画定しながら締結作業をすることができるため、細かな調整作業を不要として手間と時間を削減することが可能となる。なお、接合ボルト４１の相対位置を画定するように隙間（遊び）が少ないものであればボルト孔２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄの形状は特に限定されることはなく、例示した正円孔の他、矩形や多角形などとすることができる。

また、本実施形態の接合構造１では、鋼管杭１００の頭部１０１に接合プレート１０を接合するにあたり、当該接合部分の片側からナットを用いることなく接合可能な接合手段を用いる。従前の構造であれば鋼管杭１００の既設の杭頭１０２に合わせて頭部１０１の裏側にナットを溶接で接合し、そこにボルトを螺合させて接合金物を接合するという作業を要していたが、本実施形態のごとき接合手段を採用すればナットを溶接するという作業と手間を省くことが可能となる。

上記のごとく接合部分の片側からナットを用いることなく接合可能な接合手段の具体例は種々あり特に限定されないが、一例として、本実施形態ではワンサイドボルト３０をこのような接合手段として用いている（図６等参照）。ここでは詳細な説明を省き概要のみ説明すると、鋼管杭１００の透孔１０２にワンサイドボルト３０のピンを挿入し、ピンを固定してナット部を回転させることで杭頭裏にバルブ頭が形成され、さらにナット部を回転させるとシャーワッシャーがせん断され、部材への軸力導入が始まり、ピンテールが破断して締め付けが完了する。このようなワンサイドボルト３０としては、従前の高力ワンサイドボルトなど公知の装置を用いることができる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係る接合工法とそれによる構造を示す（図７、図８等参照）。本実施形態では、既設の鋼管杭１００に対し、当該建設現場においてその頭部１０１に透孔１０２を穿設し、その後、当該鋼管杭１００に接合プレート１０を接合する。

現場で鋼管杭１００に透孔１０２を穿設するにあたっては、現場における既設の鋼管杭１００の芯ずれを解消させるように杭芯１００Ｃからずれた位置に穿設することが好適である。すなわち、鋼管杭１００にずれが生じ、杭芯１００Ｃの位置が本来あるべき所定位置Ｐからずれている（芯ずれが生じている）場合、本来あるべき所定位置Ｐに透孔１０２を穿設することで（図７参照）、鋼管杭１００に生じている個々の芯ずれを個別に吸収し、Ｈ鋼２００の基礎となる接合プレート（接合金物）１０を当初予定されていたとおりの位置に配置することが可能となる（図８参照）。

なお、本実施形態において対象とする、透孔がまだ設けられていない状態の既設の鋼管杭とは、頭部１０１に透孔がまだ設けられていない状態で現場に埋設施工された鋼管杭１００はもちろんのこと、杭頭のない既設の鋼管杭１００に対し現場において蓋部材が取り付けられた鋼管や蓋状の頭部１０１を後から溶接して取り付けた構造の鋼管杭１００も含まれる。

また、本実施形態における接合プレート１０、介在プレート２０の構成は基本的には第１の実施形態のものと共通であるが、本実施形態では、接合プレート１０の各ボルト孔１１Ａ，１２Ａ，１２Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄをルーズホールではない孔（一例として、正円孔）としている点が異なる（図４参照）。すなわち、現場にて透孔１０２を穿設して芯ずれを吸収する本実施形態においては、接合プレート１０が本来あるべき所定位置Ｐに透孔１０２を穿設した時点で位置ずれ修正が完了するので、その後の位置調整作業は基本的に不要である。したがって、ボルト孔１１Ａ，１２Ａ，１２Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄをルーズホールにする必要はなく、位置調整用の遊びを有しない正円孔あるいはその他の形（矩形、多角形など）とすることができる。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では、ワンサイドボルト３０を用いて接合プレート１０を鋼管杭１００の頭部１０１に接合する例を説明したが、ここで説明したワンサイドボルト３０は、鋼管杭１００の杭頭裏の所定位置にナットを溶接するという手間を経ることなく接合可能な接合手段の具体的な一例にすぎない。このようなワンサイドボルト３０の他、以下に例(1)～(7)として示す各手段を用いて接合プレート１０を鋼管杭１００の頭部１０１に接合することができる。

(1)スタッドボルト等
蓋部材１０３にスタッドボルトや棒状部材（ネジ鉄筋、ネジ、丸鋼等を含む）などの接合部材３１を溶接したものを後から鋼管杭１００に溶接し、これらスタッドボルトなどを接合手段３０として用いる（図９参照）。スタッドボルトや棒状部材などの接合部材３１と接合プレート１０とを溶接することで、鋼管杭１００に接合プレート１０を接合することができる。

(2)引っ掛け構造
ボルト等の接合部材３１の頭部を、鋼管杭１００の頭部１０１の片端（蓋部材１０３の裏側の位置）に、透孔１０２の孔径より大きな端部形状構造で引っ掛けたものを接合手段３０として用いる（図１０参照）。接合部材３１の頭部を鋼管杭１００の内周面に引っ掛けておくための引っ掛け手段１０４としては、鉄筋継手構造やネジ継手構造、圧接などを利用することができる。接合部材３１と接合プレート１０とを溶接することで、鋼管杭１００に接合プレート１０を接合することができる。

(3)かぎ状構造
鋼管杭１００の蓋部材１０３に丸孔ではない透孔（例えば十字孔）１０２を設けておき（図１１参照）、頭部が非円形（例えば十字のボルトや棒など）の接合部材３１の当該頭部を透孔１２に差し込み、例えば４５°回転させて抜けないようにした構造を接合手段３０として用いる（図１２、図１３参照）。蓋部材１０３の裏側に、接合部材３１の頭部が係止し逆回転するのを抑止する係止部材１０５を設けておくことが好ましい（図１１、図１２参照）。接合部材３１と接合プレート１０とを溶接することで、鋼管杭１００に接合プレート１０を接合することができる（図１３参照）。

(4)ワイヤー
鋼管杭１００の蓋部材１０３にワイヤー部材３２を通すための透孔１０６を設けておき（図１４参照）、かつ、接合プレート１０にも同様にワイヤー部材３２を通すための透孔１６を設けておく（図１５参照）。これらの透孔１０６および透孔１６にワイヤー部材３２を通し、巻きまわすことによって接合プレート１０を鋼管杭１００の頭部に１０１に接合プレート１０を接合することができる（図１６参照）。

(5)笠状構造体
鋼管杭１００の頭部１０１に透孔１０２に差し込んだ後に一部が笠状に開いて透孔１０２から抜け出なくなる笠状構造体３３を利用して接合プレート１０を鋼管杭１００に接合する（図１７参照）。接合プレート１０を接合するにあたっては、溶接を利用することができる（図１７（Ｃ）参照）。

(6)雄ネジ構造
鋼管杭１００の頭部１０１の外周に雄ネジ１０７が設けられた雄ネジ構造を用いる（図１８（Ａ）参照）。接合プレート１０の底部１１には、雄ネジ１０７が螺合するように雌ネジ１７を設けておく（図１８（Ｂ）参照）。雄ネジ１０７に雌ネジ１７を螺合させることによって、接合プレート１０を鋼管杭１００に接合することができる（図１８（Ｃ）参照）

(7)雌ネジ構造
鋼管杭１００の頭部１０１の内周に雌ネジ１０８が設けられた雌ネジ構造を用いる（図１９（Ａ）参照）。接合プレート１０の底部１１には、下方に突出する形状の円板部１８を設け、該円板部１８の周面に雄ネジ１９を設けておく（図１９（Ｂ）参照）。雄ネジ１９と雌ネジ１０８を螺合させることによって、接合プレート１０を鋼管杭１００に接合することができる（図１９（Ｃ）参照）

本発明は、鋼管杭に接合金物を介して梁などの構造物を接合する等の際に用いられる接合構造に適用して好適である。

１…接合構造
１０…接合プレート（接合金物）
１１…底部
１１Ａ…ボルト孔
１２，１３…フランジ部
１２Ａ，１２Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ…ボルト孔
１４，１５…段部
１６…透孔
１７…雌ネジ
１８…円板部
１９…雄ネジ
２０…介在プレート（板状金物）
２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ…（相対位置を画定する）ボルト孔
３０…ワンサイドボルト（接合手段）
３１…接合部材（接合手段）
３２…ワイヤー部材（接合手段）
３３…笠状構造体（接合手段）
４１…接合ボルト（接合手段）
４２…接合ナット（接合手段）
１００…鋼管杭
１００Ｃ…杭芯
１０１…頭部
１０２…透孔
１０３…蓋部材
１０４…引っ掛け手段
１０５…係止部材
１０６…透孔
１０７…雄ネジ
１０８…雌ネジ
２００…Ｈ鋼（構造物）
Ｐ…所定位置
Ｘ１…杭芯の所定位置ＰからのＸ方向へのずれ量

Claims (15)

1. 鋼管杭に接合金物を介して梁などの構造物を接合するための接合構造であって、
   接合部分の片側からナットを用いることなく接合可能な接合手段を用いて前記接合金物が前記鋼管杭の頭部に接合されている、接合構造。
2. 前記鋼管杭の頭部に設けられた透孔に前記接合手段が差し込まれている、請求項１に記載の接合構造。
3. 前記鋼管杭の頭部に設けられた前記透孔は、前記鋼管杭の前記頭部に予め穿設された透孔である、請求項２に記載の接合構造。
4. 前記接合金物は、位置調整用の長孔からなる長ボルト孔を備えている、請求項３に記載の接合構造。
5. 前記接合金物は、前記鋼管杭に接合される底部と、前記構造物が接合されるフランジ部とを有する接合プレートからなる、請求項４に記載の接合構造。
6. 前記接合金物は、前記底部と前記フランジ部との間に段差が形成されるように折り曲げられた形状である、請求項５に記載の接合構造。
7. 前記底部に設けられた長孔からなるボルト孔の孔長手方向と、前記フランジ部に設けられた長孔からなる複数のボルト孔の孔長手方向とが平行ではない、請求項６に記載の接合構造。
8. 前記接合金物の前記フランジ部と前記構造物との間に介在する板状金物をさらに備える、請求項４から７のいずれか一項に記載の接合構造。
9. 前記板状金物に、前記接合金物と前記構造物とを接合する複数の接合ボルトの相対位置を画定するボルト孔が設けられている、請求項８に記載の接合構造。
10. 前記鋼管杭の頭部に設けられた前記透孔は、既設の前記鋼管杭に前記接合金物を接合する現場にて穿設されたものである、請求項２に記載の接合構造。
11. 前記透孔は、現場における前記鋼管杭の芯ずれを解消させるように杭芯からずれた位置に穿設されている、請求項１０に記載の接合構造。
12. 前記接合金物として、前記鋼管杭に接合ボルトを使って接合される底部と、前記構造物が接合ボルトで接合されるフランジ部とを有する接合プレートが用いられている、請求項１１に記載の接合構造。
13. 前記接合プレートの前記底部に設けられた前記接合ボルト用のボルト孔は、位置調整用の遊びを有しない透孔で構成されている、請求項１２に記載の接合構造。
14. 前記接合プレートの前記底部に設けられた前記接合ボルト用のボルト孔は、位置調整用の遊びを有しない透孔で構成されている、請求項１２または１３に記載の接合構造。
15. 前記接合手段はワンサイドボルトである、請求項１から１４のいずれか一項に記載の接合構造。

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