JP4632723B2 - 柱状体 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、支持杭、地滑り抑止杭、土留め柱列杭、構造体の柱等に使われる柱状体に関し、詳しくは、一方の柱状体に筒部を設けると共に、他方の柱状体端部に軸部を設けて、柱状体軸芯方向で隣り合う柱状体の前記筒部と前記軸部とを嵌合自在に構成し、互いに嵌合した隣り合う柱状体の前記筒部と前記軸部とを抜け止め状態で接続自在に構成してある連結部を備えた柱状体に関する。

従来、この種の柱状体としては、図８に示すように、互いに嵌合した柱状体Ａ１，Ａ２に対して縦断面上で作用する軸方向力の作用線Ｓ上よりも柱状体Ａ１，Ａ２の径方向内側にキー連結部Ｒが配置形成されたものがあった。

上述した従来の柱状体によれば、キー連結部Ｒを、互いに嵌合した柱状体Ａ１，Ａ２に対する縦断面上で作用する引き抜き力の作用線Ｓ上よりも柱状体の半径方向内側に配置形成されてあるため、例えば、柱状体Ａ１，Ａ２に引き抜き力が作用したときには、図６ （ロ）の作用説明図に示すように、キー連結部Ｒに対して引き抜き力がズレた位置で作用するため、キー１８に回転モーメントが作用して外れ易くなり、筒部端部１ＴではＢ方向に曲げモーメントが働いて筒部端部１Ｔが外側に変形し易くなると共に、軸部端部２ＴではＡ方向に曲げモーメントが働いて軸部端部２Ｔが内側に変形し易くなる。このとき、引き抜き力が強く作用して上記両モーメントが大きく働いた場合には、内向き溝部６と外向き溝部１２とに跨って嵌め込んであるキー部材Ｋの係合が外れて、筒部１と軸部２との接続が解除される虞があった。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、柱状体に引き抜き力が強く作用したとしても、筒部端部及び軸部端部が変形するのを防止して、内向き溝部と外向き溝部とに跨って嵌め込んであるキー部材の係合が外れるのを防止し、筒部と軸部との接続が解除される虞のない柱状体を提供するところにある。

請求項１の発明の特徴構成は、一方の柱状体に筒部を設けると共に、他方の柱状体端部に軸部を設けて、柱状体軸芯方向で隣り合う柱状体の前記筒部と前記軸部とを嵌合自在に構成し、互いに嵌合した隣り合う柱状体の前記筒部と前記軸部とを抜け止め状態で接続自在に構成してある連結部を備えた柱状体において、互いに嵌合した隣り合う柱状体に対して縦断面上で柱状体壁部に作用する軸方向力の作用線上に、前記連結部を配置形成すると共に、前記筒部と前記軸部との嵌合部分は、外径が前記柱状体の他部より大径に、且つ、厚肉に形成してあり、前記一方の柱状体の他部と前記嵌合部分との間、及び、前記他方の柱状体の他部と前記嵌合部分との間は、外径が連続的に変化するテーパ状に形成してあるところにある。
本発明の第２の特徴構成は、前記筒部と前記軸部の嵌合部における一方の柱状体と他方の柱状体との外周部の合わせ部分どうしは、前記柱状体軸芯方向に面一に形成してあるところにある。
本発明の第３の特徴構成は、前記筒部と前記軸部の嵌合部に、両柱状体どうしの結合に用いる結合操作用ボルトを、前記柱状体の径方向に沿って外周側から螺進操作自在に設け、前記結合操作用ボルトは、取付状態においてその頭部が前記嵌合部表面より外方へ突出しないように設けられているところにある。

請求項１の発明により、互いに嵌合した隣り合う柱状体に対して縦断面上で柱状体壁部に作用する軸方向力の作用線上に、前記連結部を配置形成してあるから、柱状体に引き抜き力が作用したとしても、筒部端部及び軸部端部が変形するのを防止することができるようになった。
つまり、本件だと、例えば、柱状体に引き抜き力が作用したときには、図６（イ）の作用説明図に示すように、連結部Ｒに対して引き抜き力が真っ直ぐに作用し、従来例のごとく、筒部端部１Ｔが外側へ変形するモーメントや、軸部端部２Ｔが内側へ変形するモーメントが働き難くなるから、内向き溝部６と外向き溝部１２とに跨って嵌め込んであるキー部材Ｋの係合が外れるといった心配がない。
その結果、引き抜き力が強く作用したとしても、筒部と軸部との接続が解除される虞のない柱状体を提供することができるようになった。
また、前記筒部と前記軸部との嵌合部分は、外径が前記柱状体の他部より大径に、且つ、厚肉に形成してあるから、連結部での各材料の有効断面積を充分に確保することができる。
本発明の第２の特徴構成によれば、本発明の第１の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、柱状体どうしの外周部の合わせ部分が柱状体軸芯方向に面一に形成してあるから、両者間に段差ができ難い。
本発明の第３の特徴構成によれば、本発明の第１又は２の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、結合操作用ボルトが柱状体の嵌合部外周面上に突出しないから、例えば、嵌合部外周面に結合操作用ボルトが突出して障害となることを防止できることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について柱状体の一例である鋼管製の支持杭について図面を参照して説明する。尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示している。

図1 、４に示すように、Ａ１は上支持杭（一方の柱状体に相当）、Ａ２は下支持杭（他方の柱状体に相当）である。上支持杭Ａ１には、下支持杭Ａ２と結合される下端に雌形の筒部１が溶接３により下方に突出して設けられ、また、下支持杭Ａ２には、上支持杭Ａ１と結合される上端に、上記筒部１に貫入、嵌合する軸部２が溶接３により上方に突出して設けられている。

前記筒部１は、内径が上支持杭Ａ１、下支持杭Ａ２の管厚中心径と略同径とした筒状をなしており、その内面は後述する軸部２が嵌合する筒部内周面部４に形成されているとともに、その筒部内周面部４における筒部１の基端側に形成の段部１Ｄには、周溝５が設けられている。そして、前記筒部内周面部４には、上下に間隔をおいて断面方向に複数の内向き溝部６が周設されている。また、筒部１の下端には、周方向に間隔をおいて複数の切欠部７が設けられている。

前記軸部２は、外径が上支持杭Ａ１、下支持杭Ａ２の外径と同径な部分と前記外径よりも径方向外方に膨出させた部分とで形成された基軸部８に続き、外周が上支持杭Ａ１、下支持杭Ａ２の管厚中心径と略同径とした前記筒部１の筒部内周面部４と係接する軸部外周面部１０に形成した嵌挿部９により形成され、軸部先端部２Ｓには筒部１の周溝５と嵌合する突条１１が設けられている。そして、嵌挿部９外周の軸部外周面部１０には、筒部１の内向き溝部６と対応する位置に外向き溝部１２が周設されている。また、基軸部８の上部には、筒部１の筒部先端部１Ｓと接合する接合凹部１３が周設されているとともに、その周方向に間隔をおいて、筒部１の切欠部７と対応する位置に、切欠部７と同じ厚さで上下に所要の深さを有する切欠凹部１４が設けられ、各切欠凹部１４の奥壁部には複数のネジ孔１５が設けられている。

そして、図１，２，４に示すように、上記の各内向き溝部６には、筒部１の外周より、周方向に間隔をおいて複数設けられたネジ孔１６が連通されているとともに、その内向き溝部６内には、ネジ孔１６に螺合させた、セットボルト（結合操作用ボルトに相当）１７の操作によって、内向き溝部６内から、嵌挿部９の外向き溝部１２内と内向き溝溝６内に跨る位置まで移動可能な円弧キー１８（キー部材Ｋの一例）が収容されている。この円弧キー１８を移動させる構造は、例えば図５に示すように、セットボルト１７により行う。セットボルト１７は、その基端部にネジ孔１６と螺合する右ネジの頭部１７ａを有し、先端部に円弧キー１８に設けた左ネジ（逆ネジ）と螺合する尾部１７ｂを有しており、セットボルト１７を正（右）回転させてネジ込めば円弧キー１８が前進し、逆（左）回転させれば円弧キー１８が後退するようになっている。なお、円弧キー１８を移動させる構造はこれに限定されるものではない。

また、支持杭を埋設する際に、中堀工法、ソイルセメント合成杭工法、回転埋設杭工法等の支持杭を回転圧入により沈設する工法や沈設にあたって支持杭に回転を与えるその他の工法においては、図１，３，４に示すように、上支持杭Ａ１の筒部１と下支持杭Ａ２の軸部２との相対回転を防止するための回転抑止キー２０を設ける。
前記回転抑止キー２０は、図７に示すように、筒部１の切欠部７と軸部２の切欠凹部１４とにわたって嵌合する形状に形成するとともに、切欠凹部１４に設けられたネジ孔１５と対応する位置にボルト挿通孔２１を設ける。

上支持杭Ａ１と下支持杭Ａ２とを縦継ぎするには、上支持杭Ａ１をクレーンで吊り上げ、下支持杭Ａ２の直上に運んで吊り降ろし、筒部１の中に軸部２を挿入して行けば、筒部１の周溝５と軸部２の軸部先端部２Ｓの突溝１１とが接合すると共に、筒部１の筒部先端部１Ｓと接合凹部１３とが接合し、上支持杭Ａ１と下支持杭Ａ２とが嵌合されることになる。そして、上支持杭Ａ１の回転調整により、筒部1 の切欠部７を軸部２の切欠凹部１４に合致させる。

その後は、切欠部７と切欠凹部１４にわたって回転抑止キー２０を嵌め込み、取付ボルト（結合操作用ボルトに相当）２２をネジ孔１５にネジ込んで固定する。それにより上下両支持杭Ａ１、Ａ２は相対回転不能に結合されることになる。続いて、セットボルト１７を螺進させて、内向き溝部６に収まっている円弧キー１８を外向き溝部１２に向けて押し入れてやる。それによって、円弧キー１８は図５の鎖線で示すように両溝部６，１２に跨って係合することになり、両柱状体Ａ１、Ａ２は円弧キー１８を介して軸芯Ｘ方向への抜き差しが不能に結合されることになる。

この円弧キー１８を介しての結合では、引き抜き力は内向き溝部６にある両溝側壁のうち、軸芯Ｘ方向における筒部先端側の溝側壁から円弧キー１８を介した剪断力として外向き溝部１２の軸芯Ｘ方向における軸部先端側の溝側壁に伝達される。また、圧縮力は内向き溝部６にある両溝側壁のうち、軸芯Ｘ方向における筒部基端側の溝側壁から円弧キー１８を介した剪断力として外向き溝部１２の軸芯Ｘ方向における軸部基端側の溝側壁に伝達される。
このとき、図１に示すように、内向き溝部６と外向き溝部１２とに跨って円弧キー１８を嵌め込んだキー連結部（連結部に相当）Ｒが、互いに嵌合した隣り合う支持杭Ａ１，Ａ２に対して縦断面上で作用する軸方向力の作用線Ｓ上に配置形成されているため、支持杭Ａ１，Ａ２に引き抜き力が作用したときには、図６（イ）の作用説明図に示すごとく、キー連結部Ｒに対して引き抜き力が真っ直ぐに作用し、図８、及び図６（ロ）に示す作用説明図に示す従来例のごとく、筒部端部１Ｔが外側へ変形するモーメントや、軸部端部２Ｔが内側へ変形するモーメントが働き難くなるから、内向き溝部６と外向き溝部１２とに跨って嵌め込んである円弧キー１８にも回転モーメントが発生しないので、係合が外れるといった心配がなくなる。
尚、軸方向力が作用する方向を、便宜上作用線Ｓと記載したが、互いに嵌合した隣り合う支持杭Ａ１，Ａ２に対する縦断面上において線状に見えるだけであって、柱状体の横断面上において、柱状体の肉厚内の略中央に、ある程度の巾を有した支持杭の形状に沿った連なりとして存在するものである。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉 キー部材Ｋは先の実施形態で説明した円弧キー１８に限るものではなく、例えば、Ｃ形状の弾性リングキーを、内向き溝部もしくは外向き溝部内に収容しておき、筒部と軸部との嵌合操作に伴って、内向き溝部と外向き溝部に跨る状態に嵌入する構成のものにおいても本発明は適用可能である。
〈２〉 キー部材の数、及び、そのキー部材に対応する内向き溝部と外向き溝部の数は先の実施形態で説明した夫々２つづつ設けた構成のものに限るものではなく、１つ以上であればその数は任意である。
〈３〉 上記実施形態では柱状体を回転圧入により沈設する工法や、沈設にあたって柱状体に回転を与えるその他の工法において、上下両柱状体の相対回転を抑止する回転抑止キーを設けた例について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、地中に形成した縦穴に落とし込む地滑り抑止杭や、建て込みに使用する構造体の柱等のように回転抑止キーを設ける必要のないものにも適用できる。つまり、キー部材で連結した柱状体において、引き抜き力が作用するものに対して本発明は適用可能であり、その他の構成は任意である。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

本発明の第1 実施例を示す半部截断側面図 図１イ−イ線の半部平断面図 図１ロ−ロ線の半部平断面図 上柱状体と下柱状体の端部を離して示した半部側断面図 円弧キーによる係合部分の拡大側断面図 キー連結部における作用説明図 回転抑止キーによる係合部分を示す斜視図 従来例を示す半部截断側面図

符号の説明

１ 筒部
２ 軸部
１７ セットボルト（結合操作用ボルトに相当）
２２ 取付ボルト（結合操作用ボルトに相当）
Ａ１ 上支持杭（一方の柱状体に相当）
Ａ２ 下支持杭（他方の柱状体に相当）
Ｒ キー連結部（連結部に相当）
Ｓ 作用線
Ｘ 軸芯

Claims (3)

1. 一方の柱状体に筒部を設けると共に、他方の柱状体端部に軸部を設けて、柱状体軸芯方向で隣り合う柱状体の前記筒部と前記軸部とを嵌合自在に構成し、互いに嵌合した隣り合う柱状体の前記筒部と前記軸部とを抜け止め状態で接続自在に構成してある連結部を備えた柱状体であって、
   互いに嵌合した隣り合う柱状体に対して縦断面上で柱状体壁部に作用する軸方向力の作用線上に、前記連結部を配置形成すると共に、前記筒部と前記軸部との嵌合部分は、外径が前記柱状体の他部より大径に、且つ、厚肉に形成してあり、前記一方の柱状体の他部と前記嵌合部分との間、及び、前記他方の柱状体の他部と前記嵌合部分との間は、外径が連続的に変化するテーパ状に形成してある柱状体。
2. 前記筒部と前記軸部の嵌合部における一方の柱状体と他方の柱状体との外周部の合わせ部分どうしは、前記柱状体軸芯方向に面一に形成してある請求項１に記載の柱状体。
3. 前記筒部と前記軸部の嵌合部に、両柱状体どうしの結合に用いる結合操作用ボルトを、前記柱状体の径方向に沿って外周側から螺進操作自在に設け、前記結合操作用ボルトは、取付状態においてその頭部が前記嵌合部表面より外方へ突出しないように設けられている請求項１又は２に記載の柱状体。

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