JP5416208B2 - 鋼管連結構造、鋼管連結方法及び継手部材 - Google Patents

Description

この発明は鋼管の連結構造、鋼管の連結方法又は継手部材に関する。

建物の基礎を施工したり、軟弱な地盤を改良したりするために地中に鋼管を施工することが広く行われている。また、既設の建物に対して、地盤の不同沈下等による建物の傾きを修正するために、建物の基礎をジャッキで持ち上げて鋼管で支持するアンダーピニングも広く行われている。通常、鋼管を所定の長さにするために、複数の鋼管を溶接や連結部材等で連結している。このような連結部材が特許文献１、２に開示されている。特許文献１に開示の連結部材は、鋼管の端部に挿入される筒状部と、連結される鋼管の間隔を規定する金属線を備え、当該鋼管の間隔を溶接材で埋めることにより、鋼管を連結するものである。特許文献２に開示の連結部材は、連結する鋼管の端部にそれぞれ螺合して鋼管を連結するものである。

特開２００５−２８２０１５号公報 特開平４−７０４１４号公報

特許文献１に開示の連結部材では、溶接姿勢が横向きの突き合わせ溶接で鋼管を溶接することとなるため、作業性が悪い。特許文献２に開示の連結部材では、鋼管の端部に螺合する際に、土等が螺合部に入り込んで螺合が困難になったり、螺合できなくなったりして作業性が悪い。特にアンダーピニングは、既設の建物の基礎に対して行うため、作業スペースが非常に限られており溶接環境が悪く、高い作業性が求められる。一方、鋼管を連結する際に、連結する鋼管の軸線がずれたり、連結部の溶接が不十分である場合には、軸力の伝達性が低下する。特に、比較的短い鋼管を多数連結するアンダーピニングにおいて、このような部材強度の低下が顕著となる。
そこで本発明は、高い作業性を奏する鋼管連結構造、鋼管連結方法、又は継手部材を提供することを目的の一つとする。また、連結された鋼管群の軸力の伝達性の低下が防止される鋼管連結構造、鋼管連結方法、又は継手部材を提供することを目的の一つとする。

以上の目的を達成するため、本発明の第１の局面である鋼管連結構造は次の構成からなる。即ち、
第１鋼管と第２鋼管とを継手部材により連結してなる鋼管連結構造であって、
前記継手部材は、
前記第１鋼管の端部に挿入される第１接続部と、
前記第２鋼管の端部に挿入される第２接続部と、
前記第１接続部と前記第２接続部との間に位置し、前記第１鋼管の外周面及び前記第２鋼管の外周面よりも外側に突出する鍔部と、
を備え、
前記第１鋼管の端部に前記第１接続部を挿入した状態において、前記第１鋼管の端部の外周縁と前記鍔部の前記第１鋼管側平面とが溶接され、
前記第２鋼管の端部に前記第２接続部を挿入した状態において、前記第２鋼管の端部の外周縁と前記鍔部の前記第２鋼管側平面とが溶接される、
鋼管連結構造である。

本発明の鋼管連結構造によれば、第１鋼管の端部の外周縁と鍔部の第１鋼管側平面とが溶接されて、第１鋼管と継手部材が連結される。鍔部は第１鋼管の外周面よりも突出するため、第１鋼管の外周縁と鍔部の第１鋼管側平面との溶接はいわゆるすみ肉溶接となる。同様に第１鋼管と反対側の第２鋼管においても第２鋼管の外周縁と鍔部の第２鋼管側平面とはいわゆるすみ肉溶接となる。これにより、第１鋼管と第２鋼管の溶接を突き合わせ溶接ではなく、溶接姿勢が下向きのすみ肉溶接とできるため、溶接が容易となり、高い作業性が得られる。

本発明の実施例である鋼管連結構造１の分解斜視図である。 継手部材４の下面図である。 鋼管連結構造１における連結方法を説明する図である。 切り欠き４４１、４４２及び４４３を示す図である。

本発明の鋼管連結構造では、第１鋼管と第２鋼管とを継手部材により連結してなる。第１鋼管及び第２鋼管の材質、径、肉厚等は特に限定されず、所望の材質、径、肉厚の鋼管を使用することができる。また、第１鋼管と第２鋼管とが異なる材質、径又は肉厚であってもよい。第１鋼管及び第２鋼管は概ね円筒形である。第１鋼管及び第２鋼管の長さも限定されず、所望の長さの鋼管を第１鋼管及び第２鋼管として利用することができる。

本発明の鋼管連結構造において、継手部材は第１鋼管の端部に挿入される第１接続部と、第２鋼管の端部に挿入される第２接続部と、第１接続部と第２接続部との間に位置し、第１鋼管の外周面及び第２鋼管の外周面よりも外側に突出する鍔部とを備える。第１接続部及び第２接続部は溶接時の裏当てとして機能する。例えば、第１接続部の形状は、第１鋼管の端部の内径よりも若干小さい外径を有する筒状や、当該筒状の一部とすることができる。

第２接続部は第１接続部と同様に形成することができる。第２接続部を第１接続部と同一の形状とすれば、継手部材は第１接続部と第２接続部とを区別することなく使用できるため取り扱いが容易となり、作業性がさらに高まる。

継手部材は第１接続部と第２接続部との間に、第１鋼管の外周面及び第２鋼管の外周面よりも外側に突出する鍔部を備える。第１鋼管の端部に第１接続部を挿入した状態において、第１鋼管の端部の外周縁と鍔部の第１鋼管側平面とが溶接され、第２鋼管の端部に第２接続部を挿入した状態において、第２鋼管の端部の外周縁と鍔部の第２鋼管側平面とが溶接される。これにより、第１鋼管及び第２鋼管は継手部材にすみ肉溶接により溶接されて連結されることとなる。鍔部の形状は特に限定されず、例えば第１鋼管の外周面よりも一回り大きい略円盤状とすることができる。鍔部の大きさは、第１鋼管の端部の外周縁と溶接する第１鋼管側平面及び第２鋼管の端部の外周縁と溶接する第２鋼管側平面が確保される形状であれば特に限定されない。鍔部は第１鋼管の外周面及び第２鋼管の外周面に対して垂直に突出していることが好ましい。第１鋼管の端部の外周縁と第１鋼管側平面との溶接及び第２鋼管の端部の外周縁と第２鋼管側平面との溶接が容易となるからである。

継手部材の鍔部は切り欠きを備えることが好ましい。切り欠きは第１鋼管の端部に第１接続部を挿入した状態において、当該切り欠きの壁面が第１鋼管の外周面と同一面上又は第１鋼管の外周面よりも内側に位置する。切り欠きは鍔部の外周から内側に向かって形成される。平面部を有する当て部材の該平面部を切り欠きを跨いで第１鋼管の外周面に当接させることにより、第１鋼管と第２鋼管との軸線が一致して直線性が高まる。これにより、連結される鋼管群における軸力の伝達性の低下が防止される。比較的短い鋼管を多数連結するアンダーピニングでは、各連結部における軸線のズレが小さくとも、連結された鋼管群全体としては大きなズレとなりうる。本発明の構成はアンダーピニングに限定するものではないが、アンダーピニングに利用することにより当該ズレを特に有効に防止することができる。

切り欠きの形状は特に限定されないが、平面視形状が半円形、部分楕円形、矩形、三角形、又はこれらを組み合わせた形状とすることができる。鍔部は複数の切り欠きを備えることとしても良い。複数の切り欠きは同一形状であっても良いことはもちろん、複数種類の形状を含んでいても良い。該複数の切り欠きは鍔部の中心を基準として対称に配置することが好ましい。

本発明の第２の局面は、第１鋼管の端部に挿入される第１接続部と、第２鋼管の端部に挿入される第２接続部と、第１接続部と第２接続部との間に位置し、第１鋼管の外周面及び第２鋼管の外周面よりも外側に突出する鍔部と、を備える継手部材の第１接続部を、予め第１鋼管に挿入してなる継手部材連結鋼管を準備し、施工現場において該継手部材連結鋼管の第２接続部を第２鋼管に挿入する接続工程と、第２鋼管の端部の外周縁と鍔部の第２鋼管側平面とを溶接する溶接工程と、を含む鋼管連結方法である。この鋼管連結方法によれば、第１鋼管に予め連結された継手部材が連結されているため、施工現場では第２鋼管の端部を第２接続部に接続し、第２鋼管の端部の外周縁と鍔部の第２鋼管側平面とを溶接する。即ち、施工現場での溶接工程は、溶接姿勢が下向きのすみ肉溶接となるため、溶接が容易となり、高い作業性を得られる。

本発明の第２の局面である鋼管連結方法において、鍔部は切り欠きを備え、該切り欠きの壁面が第１鋼管の外周面と同一面上又は前記第１鋼管の外周面よりも内側に位置し、切り欠きを跨いで第１鋼管の外周面と第２鋼管の外周面とに当て部材を当接させて第１鋼管の周面と第２鋼管の周面とが面一となるように配列する配列工程を更に含むことが好ましい。これにより、第１鋼管と第２鋼管との直線性が高まるため、連結される鋼管群における軸力の伝達性の低下が防止される。

本発明の第３の局面は、第１鋼管と第２鋼管とを連結する継手部材であって、第１鋼管の端部に挿入される第１接続部と、第２鋼管の端部に挿入される第２接続部と、第１接続部と第２接続部との間に位置し、第１鋼管の外周面及び第２鋼管の外周面よりも外側に突出する鍔部と、を備える継手部材である。
以下本発明の実施例について、より詳細に説明する。

本発明の実施例である鋼管連結構造１の分解斜視図を図１に示す。鋼管連結構造１はアンダーピニングに使用される。図１に示すように鋼管連結構造１は、第１鋼管２、第２鋼管３、継手部材４からなる。第１鋼管２及び第２鋼管３の形状は、外径が約１１４ｍｍ、内径が約１０２ｍｍ、高さが約５００ｍｍの円筒形である。継手部材４は第１接続部４１、第２接続部４２、鍔部４３を備える。第１接続部４１及び第２接続部４２は外径が約１００ｍｍ、高さが約５０ｍｍの円筒であって、第１接続部４１と第２接続部４２は軸線Ｌを軸線として配置される。鍔部４３は第１接続部４１と第２接続部４２との間に設けられる。鍔部４３の形状は平面視で直径約１３０ｍｍの略円盤状である。鍔部４３の外縁部には４つの切り欠き４４が形成されている。

継手部材４の下面図を図２に示す。なお、第１鋼管２が接続された状態を破線で示した。図２に示すように、鍔部４３の外縁部には４つの切り欠き４４が形成されている。切り欠き４４は軸線Ｌを中心として９０度間隔で配置されている。切り欠き４４の形状は平面視で略半円形状であって、その壁面４４ａの一部は第１鋼管２の外周面２１よりも内側（即ち、軸線Ｌ側）に位置している。また、鍔部４３は第１鋼管２よりも外側に突出しており、鍔部４３の外周面４３ａは第１鋼管２の外周面２１よりも外側に位置している。

次に、鋼管連結構造１における連結方法を説明する。図２のＡ−Ａ線位置における断面図により連結方法を説明する図を図３Ａに示す。まず、図３Ａに示すように、第１鋼管２の端部に継手部材４の第１接続部４１を挿入し、第１鋼管２の端部の端面２２が鍔部４３の第１接続部４１側の平板部４５に当接させる。その後、図３Ｂにおいて、符号Ｐで示すように、第１鋼管２の端部の外周面２１と、鍔部４３の第１鋼管２側平面４５とを溶接材５１により溶接する。これにより継手部材連結鋼管１０が形成される。

次に、図３Ｃに示すように第２接続部４２を第２鋼管３の端部に挿入し、第２鋼管３の端部の端面３２が鍔部４３の第２接続部４２側の平板部４６に当接させる。その後、図３Ｃに示す鋼管連結構造１の下面図のように、当て部材６を切り欠き４４を跨ぐように第１鋼管２の外周面２１及び第２鋼管３の外周面３１に当接させる。当て部材６は棒状であって、平面視形状は切り欠き４４の外形よりも小さく、第１鋼管２の外周面２１との当接面６１は平面となっている。これにより、第１鋼管２の外周面２１及び第２鋼管３の外周面３１とが面一となって、第１鋼管２との軸線Ｌ１と第２鋼管３との軸線Ｌ２が一致し、第１鋼管２と第２鋼管３が直線状に配列することとなる。そして当て部材６を取り除き、図３Ｆにおいて、符号Ｑで示すように、第２鋼管３の端部の外周面３１と、鍔部４３の第２鋼管３側平面４６とを溶接材５２によりすみ肉溶接する。これにより、第１鋼管２と第２鋼管３とが連結される。

本実施例の鋼管連結構造１は、上述の方法により予め工場等で継手部材連結鋼管１０を形成しておき、当該鋼管連結構造１を使用する施工現場において、第２鋼管３を上述の方法により継手部材連結鋼管１０に連結する。これにより、施工現場では第２鋼管３を第２接続部４２に取り付けて、外周面３１と第２鋼管３側平面４６と溶接すればよい。図３Ｆに示すように、外周面３１と第２鋼管３側平面４６との溶接は溶接姿勢が下向きのすみ肉溶接となるため、溶接が容易となり、高い作業性を得られる。

さらに、第１鋼管２と第２鋼管３は当て部材６により直線性が高い状態で連結されため、軸力の伝達性の低下が防止される。また、本実施例の鋼管連結構造１によれば比較的短い鋼管を多数連結する場合においても、高い直線性を有する鋼管群を形成することができ、連結される鋼管群における軸力の伝達性の低下が防止される。また、本実施例の鋼管連結構造１は第１鋼管２及び第２鋼管３と継手部材４とを螺合して連結するものではないため、接続部へ土等が侵入して連結が困難になることがない。一方、本実施例の鋼管連結構造１で使用される継手部材４は、円盤状の鍔部４３と、円筒形の第１接続部４１及び第２接続部４２とからなるものであって、簡易な構成からなるため、製造コスト面で有利である。

本実施例の鋼管連結構造１において、第２鋼管３についても、第１鋼管２と連結する側と反対側に、第１鋼管２と同様に予め継手部材４を連結した第２の継手部材連結鋼管とすることにより、第３鋼管を連結可能としてよい。同様にして第３鋼管、第４鋼管…、と順次連結可能としてよい。これにより、形成された鋼管群を所望の深さまで圧入することができる。

本実施例の鋼管連結構造１では継手部材４の第２接続部４２を第２鋼管３に挿入した後に当て部材６を当接したが、第２接続部４２を第２鋼管３に挿入する前に当て部材６を当接し、第２鋼管３の外周面３１が当て部材６の当接面６１に沿うように継手部材４の第２接続部４２を第２鋼管３に挿入してもよい。また、本実施例の鋼管連結構造１では、第２鋼管３の端部の外周面３１と、鍔部４３の第２鋼管３側平面４６とを溶接する前に当て部材６を取り除いたが、当該溶接後に当て部材６を取り除くこととしてもよい。

本実施例の鋼管連結構造１では、鍔部４３に設けられる切り欠き４４の形状を平面視で略半円形状としたがこれに限定されない。他の例として、鍔部４３に設けられる切り欠き４４１、４４２及び４４３を図４Ａ〜Ｃにそれぞれ示す。図４Ａに示す切り欠き４４１では、その平面視形状は扇形であり、切り欠き４４１の壁面４４１ａの一部は第１鋼管２の外周面２１よりも内側に位置している。図４Ｂに示す切り欠き４４２では、その平面視形状は略三角形であり、切り欠き４４２の壁面４４２ａの一部は第１鋼管２の外周面２１よりも内側に位置している。図４Ｃに示す切り欠き４４３では、その平面視形状は略半円形であって、さらに鍔部４３の外周部４３ａ近傍の領域（外周部近傍領域４４３ｂ）が外周部４３ａに近づくにつれて狭まっている。また、切り欠き４４３の壁面４４３ａの一部は第１鋼管２の外周面２１よりも内側に位置している。切り欠き４４３によれば、当て部材６を当接した状態において、外周部近傍領域４４３ｂが当て部材６に引っかかり、当て部材６が不用意に脱落することを防止できる。
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

本発明の鋼管連結構造、鋼管連結方法及び継手部材は、鋼管を連結する場合に利用される。

１ 鋼管連結構造
１０ 継手部材連結鋼管
２ 第１鋼管
２１ 外周面
３ 第２鋼管
３１ 外周面
４ 継手部材
４１ 第１接続部
４２ 第２接続部
４３ 鍔部
４４、４４１、４４２、４４３ 切り欠き
６ 当て部材

Claims (7)

1. 第１鋼管と第２鋼管とを継手部材により連結してなる鋼管連結構造であって、
   前記継手部材は、
   前記第１鋼管の端部に挿入される第１接続部と、
   前記第２鋼管の端部に挿入される第２接続部と、
   前記第１接続部と前記第２接続部との間に位置し、前記第１鋼管の外周面及び前記第２鋼管の外周面よりも外側に突出する鍔部と、
   を備え、
   前記第１鋼管の端部に前記第１接続部を挿入した状態において、前記第１鋼管の端部の外周縁と前記鍔部の前記第１鋼管側平面とが溶接され、
   前記第２鋼管の端部に前記第２接続部を挿入した状態において、前記第２鋼管の端部の外周縁と前記鍔部の前記第２鋼管側平面とが溶接される、
   鋼管連結構造。
2. 前記鍔部は切り欠きを備え、前記第１鋼管の端部に前記第１接続部を挿入した状態において、該切り欠きの壁面が前記第１鋼管の外周面と同一面上又は前記第１鋼管の外周面よりも内側に位置する、ことを特徴とする請求項１に記載の鋼管連結構造。
3. 第１鋼管の端部に挿入される第１接続部と、第２鋼管の端部に挿入される第２接続部と、前記第１接続部と前記第２接続部との間に位置し、前記第１鋼管の外周面及び前記第２鋼管の外周面よりも外側に突出する鍔部と、を備える継手部材の前記第１接続部を、予め前記第１鋼管の端部に挿入した状態において、前記第１鋼管の端部の外周縁と前記鍔部の前記第１鋼管側平面とを溶接してなる継手部材連結鋼管を準備し、施工現場において該継手部材連結鋼管の前記第２接続部を前記第２鋼管に挿入する接続工程と、
   前記第２鋼管の端部の外周縁と前記鍔部の前記第２鋼管側平面とを溶接する溶接工程と、
   を含む鋼管連結方法。
4. 前記鍔部は切り欠きを備え、該切り欠きの壁面が前記第１鋼管の外周面と同一面上又は前記第１鋼管の外周面よりも内側に位置し、
   前記切り欠きを跨いで前記第１鋼管の外周面と前記第２鋼管の外周面とに当て部材を当接させて前記第１鋼管の周面と前記第２鋼管の周面とが面一となるように配列する配列工程を更に含む請求項３に記載の鋼管連結方法。
5. 第１鋼管と第２鋼管とを連結する継手部材であって、
   前記第１鋼管の端部に挿入される第１接続部と、
   前記第２鋼管の端部に挿入される第２接続部と、
   前記第１接続部と前記第２接続部との間に位置し、前記第１鋼管の外周面及び前記第２鋼管の外周面よりも外側に突出する鍔部と、
   を備える継手部材であって、
   前記鍔部は切り欠きを備え、前記第１鋼管の端部に前記第１接続部を挿入した状態において、該切り欠きの壁面が前記第１鋼管の外周面と同一面上又は前記第１鋼管の外周面よりも内側に位置する、継手部材。
6. 前記鍔部は前記切り欠きを複数備え、該複数の切り欠きは前記鍔部の中心を基準として対称に配置される、ことを特徴とする請求項５に記載の継手部材。
7. 第１鋼管と第２鋼管とを連結する継手部材であって、
   前記第１鋼管の端部に挿入される第１接続部と、
   前記第２鋼管の端部に挿入される第２接続部と、
   前記第１接続部と前記第２接続部との間に位置し、前記第１鋼管の外周面及び前記第２鋼管の外周面よりも外側に突出する鍔部と、
   を備える継手部材であって、
   前記鍔部は前記切り欠きを複数備え、該複数の切り欠きは前記鍔部の中心を基準として対称に配置される、継手部材。

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