JP5391941B2

JP5391941B2 - 鋼管コンクリート複合杭及び該鋼管コンクリート複合杭の継手構造

Info

Publication number: JP5391941B2
Application number: JP2009205239A
Authority: JP
Inventors: 夕一辰見; 邦彦恩田; 謙治河野
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2029-09-04
Also published as: JP2011058163A

Description

本発明は、遠心成形したＳＣ杭や中実の鋼管コンクリート複合杭及び該鋼管コンクリート複合杭の継手構造に関する。

近年、基礎杭の耐震性向上を図る手段の一つとして、鋼管内にコンクリートが中空状に充填された鋼管コンクリート複合杭の適用機会が増えている。鋼管コンクリート複合杭は、曲げ耐力に優れた鋼管と圧縮耐力に優れたコンクリート杭を組み合わせた杭構造であり、軟弱地盤や液状化地盤など大きな曲げモーメントが作用する条件で用いられることが多い。

この鋼管コンクリート複合杭では、特許文献１にも示されるように、鋼管の端部に内在するコンクリートの成形および鋼管との一体化の目的で鋼管の端部に端板が取り付けられている。一般に、鋼管コンクリート複合杭２１に設置される端板２３は、図７に示すように、ドーナツ状の円形鋼板からなり、該円形鋼板を鋼管２５の端部に突き合わせ溶接により取り付けられている。
このような端板を有する鋼管コンクリート複合杭同士を現場で接合する際には、図７、図８に示すように、端板同士を突き合わせて溶接で接合するのが一般的である。

特開昭58-131220号公報

端板同士を突き合わせて溶接で接合すると、継手部２６には、図８に示すように、端板２３同士を接合する溶接部２７、端板２３、端板２３と鋼管２５を接合する溶接部２９が存在する。
そのため、継手部２６が杭本体部である鋼管２５と同等の曲げ強度を有するためには、以下の要件が必要とされる。第一に、端板２３に用いる鋼材が鋼管２５と同等以上の強度を有する必要がある。第二に、端板２３と鋼管２５を溶接する溶接材料及び端板同士を溶接する溶接材料が鋼管２５と同等以上の強度を有する必要がある。
このため、継手部２６に杭本体部と同等の曲げ強度を持たせようとすると、鋼管コンクリート複合杭２１に用いる鋼管強度にあわせて端板２３や溶接材料の強度も変更する必要があり、製造時の手間や端板２３の材質や種類管理の煩雑さを招いていた。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、継ぎ側の端部に端板を有する鋼管コンクリート複合杭であって、継手部の強度が端板の材料強度に影響を受けない鋼管コンクリート複合杭、該鋼管コンクリート複合杭を用いた継手構造を提供することを目的としている。

（１）本発明に係る鋼管コンクリート複合杭は、現場継ぎ杭を行う杭端部を有する鋼管コンクリート複合杭であって、継ぎ側の端部に端板を有し、該端板の全部または一部が鋼管部内に挿入配置され、継ぎ杭の際に前記鋼管部を溶接可能になっていることを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記端板強度が鋼管部の強度より小さく設定されていることを特徴とするものである。

（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、鋼管内面に鋼管径内方向に突出するように固定された凸部材を有し、前記端板は前記凸部材に固定されていることを特徴とするものである。

（４）また、上記（１）乃至（３）の何れかに記載のものにおいて、前記端板はその端面が鋼管端部よりも突出していることを特徴とするものである。

（５）本発明に係る鋼管コンクリート複合杭の継手構造は、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の鋼管コンクリート複合杭と、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の鋼管コンクリート複合杭とを溶接によって鋼管部同士を接合してなることを特徴とするものである。

（６）また、本発明に係る鋼管コンクリート複合杭の継手構造は、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の鋼管コンクリート複合杭と、鋼管杭とを溶接によって鋼管部同士を接合してなることを特徴とするものである。

本発明においては、現場継ぎ杭を行う杭端部を有する鋼管コンクリート複合杭であって、継ぎ側の端部に端板を有し、該端板の全部または一部が鋼管部内に挿入配置され、継ぎ杭の際に前記鋼管部を溶接可能になっているので、鋼管部同士を溶接で接合することができ、継手部の強度が端板の材料強度に影響を受けない。そのため、鋼管の強度に応じて端板の材質を変更しなくても、継手部の強度を鋼管強度と同等に確保することができる。

本発明の一実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭同士を接合した状態の斜視図である。本発明の一実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭同士の接合部の断面を示す図である。本発明の他の実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭の継ぎ杭を行う端部の断面図である。本発明の他の実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭の継ぎ杭を行う端部の断面図である。本発明の他の実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭の継ぎ杭を行う端部の断面図である。本発明の他の実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭の継ぎ杭を行う端部の断面図である。従来の鋼管コンクリート複合杭の接合方法の説明図である。従来の鋼管コンクリート複合杭の継ぎ杭部の断面図である。

［実施の形態１］
本発明の一実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭１は、継ぎ側の端部に端板３を有し、該端板３を鋼管内部に挿入配置することにより、継ぎ杭の際に前記鋼管部５を溶接可能にしたものである。
継ぎ側の端部を上記のような構造にすることで、図１、図２に示すように、鋼管部５同士を溶接で接合することができ、継手部７の強度が端板３の材料強度に影響を受けない。そのため、鋼管部５の強度に応じて端板３の材質を変更しなくても、溶接部９を形成する溶接材料の強度を鋼管の強度と同等以上にすれば継手部７の強度を鋼管強度と同等に確保することができる。
なお、本実施の形態の端板３は継手部７において構造部材として機能しないので、従来例のように端板３同士を接合する場合よりも薄くしたり、端板３の材質を低強度のものにしたりして端板３の強度を鋼管部５の強度より小さくすることができる。

［実施の形態２］
鋼管コンクリート複合杭に使用する鋼管の板厚は、適用時の設計条件に応じて定まる。そのため、端板３を鋼管内に挿入配置して端板３を鋼管に溶接する方式では、端板３の外径と鋼管の内径とを略一致させる必要があり、設計条件によって定まる鋼管板厚に応じて端板３の寸法を変更する必要があり、煩雑になる。
そこで、本実施の形態のコンクリート複合杭１０においては、図３に示すように、鋼管内面に鋼管径内方向に突出する（出っ張る）リング状の凸部材１１を設置し、端板３を凸部材１１に固定するようにしたものである。

端板３を凸部材１１に固定するようにすれば、ある外径の鋼管に対しては想定される最小の鋼管内径よりも端板３の径を小径に設定しておけば、設計条件で鋼管の板厚が変化しても端板３の径を変更することなく設置することができ、汎用性を高めることができる。

例えば、鋼管コンクリート複合杭１０に用いる鋼管の板厚が、設計条件によって6mm〜16mmの範囲で変化する場合、想定される最小の鋼管内径は板厚が16mmのときであり、このとき挿入可能な端板３の外径は［鋼管外径−(16mm×2)］となる。このような端板３を、板厚が最小である6mmの場合でも支持できるようにするには、凸部材１１の鋼管径内方向突出高さを10mm超に設定すればよい。つまり、凸部材１１の鋼管径内方向突出高さは、設計条件によって変化する板厚の差よりも大きな高さに設定すればよい。

なお、凸部材１１はリング状に連続するものでなくても、鋼管内周面に沿うように湾曲する複数の部材から構成してもよい。

［実施の形態３］
本実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭１２は、図４に示すように、端板３の端面を鋼管端部よりも鋼管軸方向に突出させ、接合の相手方の端板３同士を接触できるようにすると共に鋼管同士の隙間Ｓが1mm〜4mmの範囲になるように設定したものである。
上記のように端板３を設置し、鋼管同士の隙間Ｓが1mm〜4mmになるようにすることで、適切な溶接溶け込みが得られる。
鋼管同士の隙間が小さ過ぎると溶接溶け込み不良の原因になる恐れがある。一方、隙間を大きくし過ぎると溶接量が増え、溶接材料費および溶接作業時間の増大につながる。そのため、上述の隙間になるよう設定することが望ましい。
また、本実施の形態によれば、端板３が鋼管端部よりも突出していることにより、継手部７の現地溶接時において、端板３の側面が溶接時の裏当て金の役割も兼ねる。

［実施の形態４］
本実施の形態に係る鋼管コンクリート複合杭１３においては、図５に示すように、継ぎ杭時に下側に配置される杭の鋼管部５の端部は開先をとらずにフラットにしておくと共に、上側の杭の鋼管端部には、30°〜60°開先１４を設けるようにしたものである。
下側の鋼管の端部をフラットにしておくことで溶接たれを防ぐことができる。また、上側の鋼管の端部に30°〜60°開先１４を設けることで、十分な溶接溶け込みを確保することができる。

［実施の形態５］
本実施の形態に係る鋼管コンクリート複合の継手構造は、図６に示すように、下端部に端板３を少なくとも1mm突出させた鋼管コンクリート複合杭１５を上側に配置し、下側に配置した鋼管杭１６と接合するようにしたものである。
ここで、本実施形態において下側に配置した鋼管杭１６は、コンクリートを充填していない鋼管杭である。
端板３を少なくとも1mm突出させることで、現場で鋼管杭１６を縦継ぎする際、端板３をガイドとして鋼管杭１６の内側に挿入することで、継ぎ杭時の杭の位置合わせが容易になるとともに、溶接時の裏当て金としても有効である。

本発明の一実施例を示す。
鋼管コンクリート複合杭（杭径φ800mm、鋼管板厚t=12mm、鋼管強度として、TS=490N/mm²鋼（降伏耐力YS=325N/mm²、引張強さTS=490N/mm²）、端板部材質TS=400N/mm²級（降伏耐力YS=235N/mm²、引張強さTS=400N/mm²）とする。
鋼管コンクリート複合杭同士を現地で溶接接合した場合、従来の継手構造では端板同士を溶接接合することになるため、継手部の曲げ耐力は、端板に用いた鋼材の鋼管よりも低い強度に支配される。
一方、本発明によれば、端板を鋼管内に挿入して鋼管部分同士を直接溶接接合することから、継手部は端板の強度に支配されることなく、鋼管と同等の曲げ耐力を有することができる。

１、１０、１２、１３、１５鋼管コンクリート複合杭
３端板
５鋼管部
７継手部
９溶接部
１１凸部材
１４開先
１６鋼管杭
２１鋼管コンクリート複合杭（従来例）
２３端板
２５鋼管
２６継手部
２７、２９溶接部

Claims

現場継ぎ杭を行う杭端部を有する鋼管コンクリート複合杭であって、
継ぎ側の端部の鋼管内面に鋼管径内方向に突出するように固定された凸部材と、該凸部材に固定された端板を有し、該端板がその全部または一部が鋼管部内に挿入配置され、継ぎ杭の際に前記鋼管部を溶接可能になっていることを特徴とする鋼管コンクリート複合杭。
前記端板強度が鋼管部の強度より小さく設定されていることを特徴とする請求項１記載の鋼管コンクリート複合杭。
前記端板はその端面が鋼管端部よりも突出していることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼管コンクリート複合杭。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の鋼管コンクリート複合杭と、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の鋼管コンクリート複合杭とを溶接によって鋼管部同士を接合してなることを特徴とする鋼管コンクリート複合杭の継手構造。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の鋼管コンクリート複合杭と、鋼管杭とを溶接によって鋼管部同士を接合してなることを特徴とする鋼管コンクリート複合杭の継手構造。