JP3169245U - 継手装置 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な継手強度を確保し、上・下部杭部材への係合が容易にでき、杭を回転貫入させるときの貫入抵抗を増加させず、杭を引き抜く際の逆回転トルクも伝達でき、杭に作用するせん断力にも十分抵抗でき、曲げ強度を向上させた改良継手装置を提供する。【解決手段】上部杭部材に接合される継手装置上部１０と、下部杭部材に接合される継手装置下部２０と、楔３０とによって構成する。継手装置上部は環状基部から下方に向かう一対以上の幅広の弧状係合片１２を有し、継手装置下部は環状基部から上方に向かう一対以上の幅広の弧状係合片２２を有し、これら係合片の一端は互いに非同一鉛直面で係合され、他端が楔を挿入可能な空間を形成する。さらに、空間に楔を挿入することによって、上部杭部材と下部杭部材とが環状に接合され、継手装置上下部の弧状係合片と楔とが接合された環状の接合部と、継手装置上下部の環状基部との各々を貫いて配される内挿部材３５を備える。【選択図】図１

Description

本考案は、杭部材の継手装置であり、詳しくは、地中に設置されて、構造物等に作用する荷重を支持する既製杭の継手装置に関するものである。

既製杭は、運搬する上での制約条件等によって、地表面下十数メートル以上の深さに設置する場合には、定尺ものの複数の杭部材を作業現場において接続する必要がある。特に最近では、鋼管杭の先端部に螺旋状の回転翼を接合して地中に回転貫入させ、構造物等に作用する荷重を支持する工法が用いられている。

この工法は、鋼管杭の頭部に回転力を与えて所定の地層に貫入させるもので、地表面に掘削残土が排出されず、しかも、セメントミルク等の注入固化材を用いないため、環境にやさしく、経済性・施工性に優れている。さらに、杭を撤去する場合においても、貫入時と反対方向に回転トルクを与えることにより、容易に杭を引き抜くことができる、という利点も有する。

このような鋼管杭の回転貫入工法においては、地盤のＮ値が大きいと貫入抵抗が高くなるため、杭材のねじり強さより小さな回転トルクで貫入させるような施工管理を必要とする。したがって、杭の継手部の強度は、少なくとも杭材のねじり強さより大きくしなければならない。また、杭に作用するせん断力や曲げモーメントにも十分抵抗できる継手強度が必要となる。

既製杭の継手については、現場溶接による杭の継手方法については、溶接作業の手間等により、コストアップにつながるため、機械式継手を用いる方法が主流となっている。十分な継手強度を確保し、かつ、上部杭部材の下部杭部材への係合が容易にできるとともに、杭を回転貫入させるときの貫入抵抗を増加させず、さらに、杭を引き抜く際の逆回転トルクも伝達できるとともに、杭に作用するせん断力や曲げモーメントにも十分抵抗できる継手装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４１１５４６３号公報

この特許文献１に開示の継手装置では、工事状況や杭の強度の設計に応じて、継手装置の装着部において、曲げ強度を向上させる状況が生じる場合があった。

本考案は、曲げ強度を向上させた改良継手装置を得ることを目的とする。

請求項１に記載された考案に係る継手装置は、上部杭部材の下端に接合される継手装置上部と、下部杭部材の上端に接合される継手装置下部と、挿入方向に断面が縮小するテーパーを有する楔とによって構成される継手装置であって、
継手装置上部と継手装置下部の環状基部が、所定の厚さを有する板状部材として構成され、
前記継手装置上部は、その環状基部から下方に向かう一対以上の幅広の弧状係合片を有し、
前記継手装置下部は、その環状基部から上方に向かう一対以上の幅広の弧状係合片を有し、
これら係合片の一端は互いに非同一鉛直面で係合されるとともに、他端が前記楔を挿入可能な空間を形成し、該空間に前記楔を挿入することによって、前記上部杭部材と前記下部杭部材とが環状に接合されている継手装置において、
前記継手装置上部の弧状係合片と、継手装置下部の弧状係合片と、楔とが接合された環状の接合部と、継手装置上部及び継手装置下部の環状基部との各々を貫いて配される内挿部材を更に備えたことを特徴とするものである。

請求項２に記載された考案に係る継手装置は、上部杭部材の下端に接合される継手装置上部と、下部杭部材の上端に接合される継手装置下部と、挿入方向に断面が縮小するテーパーを有する楔とによって構成される継手装置であって、
継手装置上部と継手装置下部の環状基部が、所定の厚さを有する板状部材として構成され、
前記継手装置上部は、その環状基部から下方に向かう一対以上の幅広の弧状係合片を有し、
前記継手装置下部は、その環状基部から上方に向かう一対以上の幅広の弧状係合片を有し、
これら係合片の一端は互いに非同一鉛直面で係合されるとともに、他端が前記楔を挿入可能な空間を形成し、該空間に前記楔を挿入することによって、前記上部杭部材と前記下部杭部材とが環状に接合されている継手装置において、
前記継手装置上部の弧状係合片と、継手装置下部の弧状係合片と、楔とが接合された環状の接合部と、継手装置上部及び継手装置下部の環状基部との各々を貫いて内接される内挿部材を更に備えたことを特徴とするものである。

本考案は、曲げ強度を向上させた改良継手装置を得ることができるという効果がある。

本考案の一実施例の継手装置の正面図である。 図１の継手装置のＡ−Ａ係合断面を示す図である。 図１の継手装置の各構成要素を分解した分解斜視図である。

本考案においては、上部杭部材の下端に接合される継手装置上部と、下部杭部材の上端に接合される継手装置下部と、挿入方向に断面が縮小するテーパーを有する楔とによって構成される継手装置であって、
継手装置上部と継手装置下部の環状基部が、所定の厚さを有する板状部材として構成され、
前記継手装置上部は、その環状基部から下方に向かう一対以上の幅広の弧状係合片を有し、
前記継手装置下部は、その環状基部から上方に向かう一対以上の幅広の弧状係合片を有し、
これら係合片の一端は互いに非同一鉛直面で係合されるとともに、他端が前記楔を挿入可能な空間を形成し、該空間に前記楔を挿入することによって、前記上部杭部材と前記下部杭部材とが環状に接合されている継手装置において、
前記継手装置上部の弧状係合片と、継手装置下部の弧状係合片と、楔とが接合された環状の接合部と、継手装置上部及び継手装置下部の環状基部との各々を貫いて配される内挿部材を更に備える。これにより、工事状況や杭の強度の設計に応じて、継手装置の装着部において、曲げ強度を向上させる状況が生じた場合であっても、曲げ強度を向上させることができる。

好ましい態様としては、内挿部材は、継手装置上部の弧状係合片と、継手装置下部の弧状係合片と、楔とが接合された環状の接合部と、継手装置上部及び継手装置下部の環状基部との各々に内接されるものである。これにより、曲げ強度をより向上させることができる。

図１は本考案の一実施例の継手装置の正面図である。図２は図１の継手装置のＡ−Ａ係合断面を示す図である。図３は図１の継手装置の各構成要素を分解した分解斜視図である。

本発明の継手装置Ａは、図１に示すように、継手装置下部２０をその上端部に接合した下部杭部材２０ａを所定深さの地盤に設置し、上部杭部材１０ａの下端部に接合した継手装置上部１０をこの継手装置下部２０に係合して、長尺の基礎杭Ｂを形成するために用いられる。継手装置Ａは、継手装置Ａの本体部を形成する継手装置上部１０及び継手装置下部２０と、２組の楔部３１及び楔部３２から形成される楔３０と、ボルト４０及びナット４１との構成要素からなる。

継手装置Ａ全体の形状は、中空断面でその外観がほぼ円筒形状に形成されている。継手装置Ａは、ボルト４０とナット４１との螺合を、ボルト４０の頭部の六角ボルトの逆回転（左方向への回転）により解除して、ボルト４０を引き抜き、さらに、楔部３１及び楔部３２を引き抜くことで、図３のように分解することができるようになっている。

図１及び図２に示す通り、継手装置上部１０は、破線で示された管状の上部杭部材１０ａに工場溶接により接合されている。継手装置下部２０は、同じく破線で示された管状の下部杭部材２０ａに工場溶接により接合されている。

具体的には、継手装置上部１０は、上部杭部材１０ａの下端部が溶接される基部１１と、その基部１１から下方へ対向して突出した２対の弧状係合片１２と、基部１１の上面外周の全周に亘って設けられたテーパー部１５と、このテーパー部１５の上方に上方内接部１３とが一体的に形成されている。上方内接部１３は、上部杭部材１０ａの下端部内に内挿・内接され、テーパー部１５で上部杭部材１０ａと溶接接合される。

同様に、継手装置下部２０は、下部杭部材２０ａの上端部が溶接される基部２１と、その基部２１から上方へ対向して突出した２対の弧状係合片２２と、基部２１の下面外周の全周に亘って設けられたテーパー部２５、このテーパー部２５の下方に下方内接部２３とがとが一体的に形成されている。下方内接部２３は、下部杭部材２０ａの上端部内に内挿・内接され、テーパー部２５で下部杭部材２０ａと溶接接合される。

継手装置上部１０の上端面は、円環状で比較的簡易な形状となっているが、下端面及び内周面は、かなり複雑な形状となっている。すなわち、図１に示すとおり、逆Ｚ字状の楔３０との係合面１４を有する段違い状の弧状係合片１２が基部１１から突出して形成されている。この弧状係合片１２を側面視でみると、図２の側面図に示すとおり、Ｚ字状に噛合う継手装置下部２０との係合面１４を有する段違い状の弧状係合片１２が基部１１から突出して形成されている。

同様に、前記継手装置下部２０の下端面は、円環状で比較的簡易な形状となっているが、上端面及び内周面は、かなり複雑な形状となっている。即ち、図１に示すとおり、正面視、背面視ともに逆Ｚ字状の楔３０との係合面２４を有する段違い状の弧状係合片２２が基部２１から突出して形成されている。この弧状係合片２２を側面視でみると、Ｚ字状に噛合う継手装置上部１０との係合面２４を有する段違い状の弧状係合片２２が基部２１から突出して形成されている。

継手装置上部１０及び継手装置下部２０の各々の弧状係合片１２，２２の側部には、互いに噛合する係合面１４，２４が各々形成されている。図に示す通り、継手装置上部１０の弧状係合片１２は、下方に向かって幅広の外形を備え、継手装置下部２０の弧状係合片２２は上方に向かって幅広の外形を備える。

詳しくは、継手装置上部１０の弧状係合片１２は、係合片１２の中間高さ位置から下方がハンマーヘッド状に幅広の弧状を形成しており、継手装置下部２０の弧状係合片２２は、係合片２２の中間高さ位置から上方がハンマーヘッド状に幅広の弧状を形成している。各々の弧状係合片１２、２２は２対の楔３０を装着することにより、１つの円周を構成するように噛合される。

継手装置上部１０の弧状係合片１２のハンマーヘッド状に突設した係合面１４は、同じく継手装置下部２０の弧状係合片２２の互いにハンマーヘッド状に突設した係合面２４と係合され、継手装置上部１０の弧状係合片１２の他端はＺ字状の楔３０が挿入可能な空間が形成されるため、その空間に楔３０を挿入することによって、上部杭部材１０ａと下部杭部材２０ａとが強固に接合されることとなる。

継手装置上部１０の基部１１の外径は、本発明の継手装置Ａによって接合される上部杭部材１０ａの外径にほぼ等しくなっており、テーパー部１５の外径は、上部杭部材１０ａの内径より若干小さめに形成されており、上方内接部１３の外径は上部杭部材１０ａの内径より若干小さめに形成され、テーパー部１５における段差（テーパー量）は、上部杭部材１０ａの板厚にほぼ等しくなっている。

継手装置上部１０の基部１１の内径には、内挿部材３５が簡易溶接部３８によって装着されている。内挿部材３５は対応する位置に４つの挿通孔３６が穿設された中空管である。この内挿部材３５に挿入により、継手装置上部１０及び継手装置下部２０の弧状係合片１２，２２の接合部分を内側から支えるため、杭Ｂの横方向から力に対する強度を大幅に向上させることができる。

この内挿部材３５は、継手装置上部１０及び継手装置下部２０の各々の基部１１，２１の内径に内接させている。例えば、内挿部材３５の外径が、基部１１，２１の内径にほぼ合致するか若干小さくしたり、上方内接部１３の全周に亘って上部杭部材１０ａの内径にほぼ合致する厚さとなるような突起部を均等に配すること等により、杭Ｂの横方向から力に対する強度を大幅に向上させることができる。

尚、内挿部材３５の簡易溶接部３８は、継手装置上部１０と継手装置下部２０とが結合して、内挿部材３５の挿通孔３６に楔３０に取付けられるボルト４０のボルト軸部４２が挿通して対向の楔３０のナット４１がボルトネジ部４３に螺合されるまで継手装置上部１０に係止されるものであれば良い。尚、簡易溶接部３８で固定するのではなく、楔３０等を装着する際に継手装置上部１０から落下しないような他の係止手段を備えても良い。例えば、内挿部材３５の頭頂部を拡径としたすることも含まれる。

また、内挿部材３５は４つの挿通孔３６が穿設された中実管であってもよく、向上する強度と軽量化とを考慮して選択されればよい。

前述の通り、段違い状に上方に突出した継手装置下部２０の弧状係合片２２は、図２の係合断面を示す図において、Ｘ方向及びＹ方向の中心軸の交点を原点とする座標でみると、第１象限及び第３象限に該当する部分に各一個ずつ形成されている。そして、その一端は、継手装置上部１０との係合面２１を形成し、他端は、図１に示すように、楔３０との係合面２４を形成している。なお、弧状係合片２２は、基部２１と一体化した部分の幅ａに比べて、先端部の幅ｂが大きくなるように、その先端方向に徐々に幅広となるよう形成されている。したがって、係合面２１及び２４は同一鉛直面で当接せず、鉛直面とある角度を有する平面で当接することになる。これによって、杭Ｂを引き抜くときの引き抜き抵抗を十分に期待することができる。

また、継手装置上部１０の内周面は、図３に示すように、半径ｒの均一な円形に形成したり、図１に示すように、前記弧状係合片１２の下端から外周面のテーパー部１５付近までの範囲に対して、継手装置上部１０の部材厚を他の部分より均一に大きくするような形状としたり、図２に示すように、外力の作用によって最も大きな応力度が発生する部位の部材厚を任意の形状で他の部分より大きくするように設定することもできる。

即ち、弧状係合片１２を含む厚肉部は、杭を回転貫入させるときや引き抜くときの回転トルク、杭に作用するせん断力・曲げモーメントを伝達するために十分な強度を有するよう、設計されている。なお、厚肉部は、平面視で円形となるような構成とすることも、矩形状を含めた多角形状やその他の形状に形成することも可能である。

また、継手装置下部２０の内周面も同様に、図３に示すように、半径ｒの均一な円形に形成したり、図１に示すように、前記弧状係合片２２の上端から外周面のテーパー部２５付近までの範囲に対して、継手装置下部２０の部材厚を他の部分より均一に大きくするような形状としたり、図２に示すように、外力の作用によって最も大きな応力度が発生する部位の部材厚を任意の形状で他の部分より大きくするように設定することもできる。

即ち、弧状係合片２２を含む厚肉部は、杭を回転貫入させるときや引き抜くときの回転トルク、杭に作用するせん断力・曲げモーメントを伝達するために十分な強度を有するよう、設計されている。なお、厚肉部は、平面視で円形となるような構成とすることも、図２に示すように、矩形状を含めた多角形状やその他の形状に形成することも可能である。

これら継手装置上部１０及び継手装置下部２０は、各々の弧状係合片１２，２２とを、各々の係合面１４，２４と楔３０とを介して噛合することにより、上部杭部材１０ａが下部杭部材２０ａに接合され、所要の杭長となるまでこの手順を繰り返すことによって、杭Ｂが形成される。前述の通り、上部杭部材１０ａと下部杭部材２０ａとが強固に接合されるため、杭Ｂを地中に回転貫入させるときの押し込み力はもとより、杭Ｂを逆回転させて引き抜く際にも、十分な引き抜き抵抗力を確保することができる。

なお、本実施例においては、主に鋼管杭を対象として説明したが、鋼管杭に限らず、既製コンクリート杭に対しても適用可能である。この場合、既製コンクリート杭の上下両端面に固着された鋼製継手部材に、継手装置上部１０または継手装置下部２０を工場溶接で接合すればよい。

本発明に係る継手装置を用いて接合した構造部材、例えば、鋼管杭は、本体を構成する鋼管の母材強度（圧縮強さ、引張強さ、せん断強さ、曲げ強さ、ねじり強さなど）を上回る継手強度が確保でき、杭基礎に作用する鉛直力（押し込み力および引き抜き力）や水平力によって生じる曲げモーメント・せん断力にも十分抵抗し得るものであり、気候条件に左右されずに施工できるだけでなく、工事状況や杭の強度の設計に応じて、継手装置の装着部において、曲げ強度を向上させる状況が生じた場合であっても、曲げ強度を向上させる継手装置を実現する。

１０…継手装置上部、
１０ａ…上部杭部材、
１１…基部、
１２…弧状係合片、
１３…上方内接部、
１４…係合面、
１５…テーパー部、
２０…継手装置下部、
２０ａ…下部杭部材、
２１…基部、
２２…弧状係合片、
２３…上方内接部、
２４…係合面、
２５…テーパー部、
３０…楔、
３１…楔部、
３２…楔部、
３５…内挿部材、
３６…挿通孔、
３８…簡易溶接部、
４０…ボルト、
４１…ナット、
４２…ボルト軸部、
４３…ボルトネジ部、

Claims (2)

1. 上部杭部材の下端に接合される継手装置上部と、下部杭部材の上端に接合される継手装置下部と、挿入方向に断面が縮小するテーパーを有する楔とによって構成される継手装置であって、
   継手装置上部と継手装置下部の環状基部が、所定の厚さを有する板状部材として構成され、
   前記継手装置上部は、その環状基部から下方に向かう一対以上の幅広の弧状係合片を有し、
   前記継手装置下部は、その環状基部から上方に向かう一対以上の幅広の弧状係合片を有し、
   
   これら係合片の一端は互いに非同一鉛直面で係合されるとともに、他端が前記楔を挿入可能な空間を形成し、該空間に前記楔を挿入することによって、前記上部杭部材と前記下部杭部材とが環状に接合されている継手装置において、
   前記継手装置上部の弧状係合片と、継手装置下部の弧状係合片と、楔とが接合された環状の接合部と、継手装置上部及び継手装置下部の環状基部との各々を貫いて配される内挿部材を更に備えたことを特徴とする継手装置。
2. 上部杭部材の下端に接合される継手装置上部と、下部杭部材の上端に接合される継手装置下部と、挿入方向に断面が縮小するテーパーを有する楔とによって構成される継手装置であって、
   継手装置上部と継手装置下部の環状基部が、所定の厚さを有する板状部材として構成され、
   前記継手装置上部は、その環状基部から下方に向かう一対以上の幅広の弧状係合片を有し、
   前記継手装置下部は、その環状基部から上方に向かう一対以上の幅広の弧状係合片を有し、
   これら係合片の一端は互いに非同一鉛直面で係合されるとともに、他端が前記楔を挿入可能な空間を形成し、該空間に前記楔を挿入することによって、前記上部杭部材と前記下部杭部材とが環状に接合されている継手装置において、
   前記継手装置上部の弧状係合片と、継手装置下部の弧状係合片と、楔とが接合された環状の接合部と、継手装置上部及び継手装置下部の環状基部との各々を貫いて内接される内挿部材を更に備えたことを特徴とする継手装置。

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