JP5840434B2 - 杭頭鉄筋用接続部材およびそれを用いた杭頭接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管コンクリート杭または鋼管杭における杭頭部の鋼管外周面に杭頭鉄筋を接続するための杭頭鉄筋用接続部材（以下、単に「接続部材」と略す場合もある。）およびそれを用いた杭頭接合構造に関する。

一般に鋼管杭または鋼管コンクリート杭とフーチング（基礎コンクリート）とは、杭頭部に設けた複数の杭頭鉄筋をフーチング内に定着することで接合される。また、近年、需要が増えつつある鋼管杭または鋼管コンクリート杭は、杭体の耐力が高いことから、他の杭よりも杭頭部に作用する曲げモーメントが大きくなるとともに、各杭頭鉄筋に生じる引張力も大きくなる。これら鋼管コンクリート杭などの杭頭接合構造としては、杭頭部の鋼管外周面に沿って等間隔で複数本の杭頭鉄筋を直接溶接したものがある。しかしながら、所定の長さを有する杭頭鉄筋を現場で溶接するため、作業性や施工精度、溶接管理などの面で問題があるとともに、溶接性の点から高強度材の鉄筋を杭頭鉄筋に採用することが難しい。そこで、このような問題点を解決する杭頭接合構造として、杭頭部の鋼管外周面に、杭頭鉄筋の下端部が螺着される接続部材を溶着したものが数多く提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。

特開平０３−２６７４２２号公報 特開２００２−０１３１３７号公報

しかし、前述の杭頭接合構造は、接続部材を介して杭頭部と杭頭鉄筋との応力伝達がなされるため、特に、接続部材と杭頭部との溶着部において、大きな引張力に対抗し得るだけの十分な強度が必要になる。よって、十分な溶接量を確保するため、接続部材については、その全長が一般的なナットなどよりも長いものが用いられる。なお、杭の鋼管厚が薄い場合には、溶接部の断面サイズを大きくすることができないため、鋼管外周面への溶接長さをより長く、すなわち接続部材の全長を長くして対応する。

これらのことから接続部材は、杭頭部との接合強度の関係上、その全長が杭頭鉄筋に対して十分に応力伝達可能な必要螺合長さよりも長くなるため、重量が増大するとともに、それに応じて溶接の作業性が悪いという問題がある。しかも、筒状体の内部に雌ネジ部が全長に亘って形成されているような接続部材の場合には、杭頭鉄筋の一端部に形成される雄ネジ部も全長に亘って螺合させることになるため、雄ネジ部の形成範囲が必要以上に長くなり、製造コストが嵩むという問題がある。

また、前以て、杭頭鉄筋の雄ネジ部や接続部材の雌ネジ部を必要螺合長さよりも若干長く形成したものを用いることもあるが、この場合には、施工検査を行う際に、杭頭鉄筋が適切な長さでねじ込まれているか否かを一目で確認判断することができないという問題がある。これについては、実際、接続後の杭頭鉄筋の長さを１本ずつ計測して必要螺合長さが確保されていることを確認するため、その作業は非常に手間がかかる。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、杭頭部に対する接合強度を確保しつつ、重量の低減が図れるとともに、杭頭鉄筋の端部に形成される雄ネジ部の長さを必要以上に長くしなくても、容易に螺合長さの確認ができる杭頭鉄筋用接続部材およびそれを用いた杭頭接合構造を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に係る発明の杭頭鉄筋用接続部材は、鋼管コンクリート杭または鋼管杭における杭頭部の鋼管外周面に沿って直接、適宜間隔で複数設けられ、内部に形成された雌ネジ部に杭頭鉄筋の一端部が螺着される筒状体の杭頭鉄筋用接続部材であって、鋼管外周面に当接する側の部位の長さが必要溶接長さ以上である一方、軸線を挟んでその反対側の部位の長さが必要螺合長さ以上で、且つ、鋼管外周面に当接する側の部位の長さより短く設定されるように、当該杭頭鉄筋用接続部材の下端面を鋼管側から反対側の上方に向けて傾斜する傾斜面に形成して、杭頭鉄筋の雄ネジ部が当該杭頭鉄筋用接続部材の雌ネジ部に完全に螺入した場合には、雄ネジ部の先端部が鋼管外周面に当接した側の部位の下端を越えなくても、当該杭頭鉄筋用接続部材の傾斜面から突出するようにしたことを特徴とする。このような構成により、杭頭部に対する溶接量を確保しつつ重量の低減が図れるため、溶接作業性が向上する。さらに、杭頭鉄筋の端部に形成される雄ネジ部の長さを必要以上に長くしなくても良いため、製造コストを低減させることが可能になるとともに、杭頭鉄筋の雄ネジ部が当該杭頭鉄筋用接続部材の雌ネジ部に完全に螺入した場合には、雄ネジ部の先端部が鋼管外周面に当接した側の部位の下端を越えなくても、当該杭頭鉄筋用接続部材の傾斜面から突出するので、傾斜面から突出する雄ネジ部１の先端部を横方向や斜め上方から目視することにより、施工検査時において螺合長さの確認を容易に行うことができる。
また、請求項２に係る発明の杭頭鉄筋用接続部材は、請求項１記載の杭頭鉄筋用接続部材において、前記傾斜面が、凹状曲面であることを特徴とする。このような構成により、接続部材の重量をさらに軽減できるだけでなく、杭頭鉄筋と接続部材とのネジ部の螺合範囲の長さを最低限短くすることができるため、製造コストを低減させることが可能になる。
また、請求項３に係る発明の杭頭鉄筋用接続部材は、請求項１または請求項２に記載の杭頭鉄筋用接続部材において、前記傾斜面が形成される範囲にあって、鋼管外周面に当接する側の部位にスリットが形成されていることを特徴とする。このような構成により、接続部材の重量をさらに低減できるとともに、そのスリットの内周縁も鋼管外周面に溶接することにより杭頭部への溶接長さが増えるため、接続部材の全長を短くすることができる。
さらに、杭の鋼管厚が薄い場合であっても、接続部材の全長を長くして必要溶接長さを確保する必要がないため、製造コストを低減させることが可能になる。
また、請求項４に係る発明の杭頭鉄筋用接続部材を用いた杭頭接合構造は、請求項１〜請求項３のいずれか一の請求項に記載された杭頭鉄筋用接続部材を、鋼管コンクリート杭または鋼管杭における杭頭部の鋼管外周面に沿って適宜間隔で複数設け、その杭頭鉄筋用接続部材の内部に形成された雌ネジ部に杭頭鉄筋の一端部を螺着したことを特徴とする。

本発明の杭頭鉄筋用接続部材およびそれを用いた杭頭接合構造では、杭頭部に対する溶接量を確保しつつ重量の低減が図れるため、溶接作業性が向上する。さらに、杭頭鉄筋の端部に形成される雄ネジ部の長さを必要以上に長くしなくても良いため、製造コストを低減させることが可能になるとともに、杭頭鉄筋の雄ネジ部が当該杭頭鉄筋用接続部材の雌ネジ部に完全に螺入した場合には、雄ネジ部の先端部が鋼管外周面に当接した側の部位の下端を越えなくても、当該杭頭鉄筋用接続部材の傾斜面から突出するので、傾斜面から突出する雄ネジ部１の先端部を横方向や斜め上方から目視することにより、施工検査時において螺合長さの確認を容易に行うことができる。

本発明に係る実施形態１の杭頭接合構造を示す図である。 実施形態１の接続部材の構成を示す図である。 実施形態２の接続部材の構成を示す図である。 実施形態２の接続部材の他の構成を示す図である。 実施形態３の接続部材の構成を示す図である。 実施形態３の接続部材の他の構成を示す図である。

次に、本発明に係る接続部材およびそれを用いた杭頭接合構造の実施形態１〜３について説明する。
実施形態１．
図１は、実施形態１の杭頭接続構造における接続部材１と鋼管２との接続部分を示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）はＡ−Ａ線部分断面図である。図２は、実施形態１の接続部材１の構成を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＢ−Ｂ線断面図である。接続部材１は、鋼管コンクリート杭または鋼管杭における杭頭部の鋼管２の外周面に沿って適宜間隔で溶着して複数設けられ、筒状体の内部に形成された雌ネジ部１１に杭頭鉄筋３の一端部に形成された雄ネジ部３１が螺着される。接続部材１は、鋼管２の外周面に当接して溶接されることから、その当接部位（溶接部位）１２の長さは、接続部材１の最大長さｈ１となり、これを必要溶接長さ以上としている。ここで「必要溶接長さ」とは、予め想定される最大応力が杭頭部に生じた場合でも、接続部材１と鋼管２との溶接部分が破壊することなく、杭頭鉄筋３と鋼管２との間で応力伝達が可能な溶接長さのことである。また、接続部材１は、その軸線を挟んだ当接部位１２の反対側の対向部位１３の長さ、即ち、接続部材の最小長さｈ２を必要螺合長さ以上としている。ここで「必要螺合長さ」とは、接続部材１に螺着された杭頭鉄筋３が抜けることなく、杭頭鉄筋３にかかる最大応力を接続部材１に伝達可能な螺合長さのことである。尚、「必要溶接長さ」および「必要螺合長さ」は、杭頭部に作用する力に応じて適宜、設定される。また、接続部材１の下端面は、鋼管２側の当接部位１２から反対側の対向部位１３に向けて上方に傾斜する傾斜面１４としている。

従って、本実施形態の接続部材１によれば、鋼管２の外周面に溶接される当接部位１２の長さを必要溶接長さ以上にしても、その下端面が鋼管２側から反対側の上方に向けて傾斜する傾斜面１４になっているので、杭頭部に対する溶接量を確保しつつも接続部材１の重量を低減することでき、溶接作業性が向上する。また、杭頭鉄筋３の雄ネジ部３１が接続部材１の雌ネジ部１１に完全に螺入した場合には、図１（ａ），（ｃ）に示すように、雄ネジ部３１の先端部が当接部位１２の下端を越えなくても、接続部材１の傾斜面１４から突出するので、傾斜面１４から突出する雄ネジ部３１の先端部を横方向や斜め上方から目視することにより、施工検査時における螺合長さの確認を容易に行うことができる。また、かかる目視が可能なことにより、杭頭鉄筋３の一端部に形成される雄ネジ部３１の長さを、接続部材１の最大長さｈ１以上に長くする必要もないため、製造コストを低減させることが可能になる。

実施形態２．
図３は、実施形態２の接続部材１’を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＣ−Ｃ断面図である。実施形態１の接続部材１は、図１および図２に示すようにその下端面を平面状の傾斜面１４に形成したが、実施形態２の接続部材１’は、その傾斜面１４’を鋼管２の外周面に当接する部位１２’側に向けて凹状の曲面に形成したことを特徴とする。なお、この下端面の傾斜面１４’以外の特徴は、実施形態１の接続部材１と同様である。

従って、本実施形態の接続部材１’によれば、実施形態１の接続部材１と同様の効果が得られると共に、その下端面の傾斜面１４’を凹状曲面に形成したので、必要溶接長さ、および必要螺合長さを確保しつつ、実施形態１の接続部材１よりも重量を軽減することができる。これにより、接続部材１’の製造コストを低減できるともに、溶接作業性などが向上する。また、図３（ｃ）から明らかなように、接続部材１’の傾斜面１４’を、当接部位１２’側に向けた凹状曲面に形成したことにより、その雌ネジ部１１’と杭頭鉄筋３の雄ネジ部３１との螺合範囲の長さｈ３が実施形態１の接続部材１よりも短くなり、必要螺合長さ（接続部材１’の最小長さｈ２）に近付く。これにより、杭頭鉄筋３の雄ネジ部３１の形成範囲もさらに短くすることが可能になるため、杭頭鉄筋３の製造コストを低減できる。

図４は、実施形態２の接続部材１’の他の例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＤ−Ｄ線断面図である。図４に示す接続部材１’は、その雌ネジ部１１’の形成範囲が、上端面から必要螺合長さｈ２を超えた位置までとしたものであって、その先端にネジ止め部１１ａ’が形成される点以外は図３に示す接続部材１’の構成と同じである。この接続部材１’によれば、杭頭鉄筋３を接続部材１’に螺入する際、杭頭鉄筋３の雄ネジ部３１の先端がネジ止め部１１ａ’に当って止まることになる。そのため、施工時には雄ネジ部３１の先端がネジ止め部１１ａ’に当るまで杭頭鉄筋３をねじ込めば良いので、図３に示す接続部材１’よりも施工性が向上する。また、雌ネジ部１１’の下方は開口しているので、雌ネジ部の下端部が閉塞された従来の接続部材と比べ、泥などの異物が雌ネジ部１１’に混入しても排出しやすい。なお、実施形態１の接続部材１に同様のネジ止め部１１ａ’を設けることもできる。

実施形態３．
実施形態３の接続部材１”は、実施形態１，２の接続部材１，１’に対しさらにスリットを設けたことを特徴とする。なお、以下では、実施形態２の接続部材１’に対しスリットを設けて説明するが、実施形態１の接続部材１に対しスリットを設けても勿論良い。図５は、実施形態３の接続部材１”を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＥ−Ｅ線断面図である。図５（ａ）から明らかなように、接続部材１”では、その下端面に傾斜面１４”が形成される範囲にあって、鋼管２の外周面に当接する当接部位１２”にスリット１５を形成している。これにより、鋼管２の外周面に当接する側の部位の長さは、接続部材１”の最大長さｈ１とスリット１５の長さの合計になる。そして、スリット１５の内周縁部分も溶接することが可能になるため、その分だけ鋼管２に対する接続部材１”の溶接長さが増える。その結果、スリット１５の分だけ接続部材１”の重量をさらに軽減できるだけでなく、接続部材１”の最大長さｈ１と、スリット１５の長さとの合計が必要溶接長さ以上となれば良いので、接続部材１”の最大長さｈ１を短くすることができる。さらに、鋼管２の厚さが薄い場合であっても、接続部材１”の最大長さｈ１を長くして必要溶接長さを確保する必要がないため、製造コストを低減させることが可能になる。

図６は、実施形態３の接続部材１”の他の例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）はＦ−Ｆ線断面図である。図６に示す他の例の接続部材１”では、下端面に傾斜面１４”を設けるだけでなく、上端面にも傾斜面１６”を設け、それら傾斜面１４”，１６”が形成される範囲にそれぞれスリット１５を設けたものである。この接続部材１”では、上下２箇所のスリット１５の内周縁部分を溶接することができるため、図５に示す場合よりも、接続部材１”の最大長さｈ１は長くなるものの、必要溶接長さ未満で済む。その結果、従来の接続部材よりも重量が軽減するため、製造コストを低減できるとともに、作業性を向上させることが可能となる。

なお、本発明では、鋼管２の外周面に当接する接続部材１，１’，１”の当接部位１２，１２’，１２”の厚さｔ１は、応力伝達上、全長に亘って一定であることが好ましいが、傾斜面の形成によって当接部位１２，１２’，１２”の下端部も斜めに加工され、その厚みが変化しても構わない。さらに、接続部材１，１’，１”に杭頭鉄筋３を螺着するにあたり、別途、弛み止めを目的とするナットなどを用いて固定させても良い。また、杭頭鉄筋３は、端部にネジ加工を施す必要がないネジ節鉄筋も適用可能であり、異形鉄筋に限らず、丸鋼を用いても良い。さらに、本発明に係る接続部材１，１’，１”の外形は円形に限らず、六角形など特に限定されない。また、例えば、図１（ｂ）に示すような外形が円形でスリットを設けない接続部材１の場合、その当接部位１２が鋼管２の外周面に１点で当ることになり、鋼管２に対して鉛直方向に接続部材１を溶接させるのが難しい。そこで、溶接作業性を向上させるために、前以て、接続部材１の当接部位１２にＶ字状の切欠きを形成しておいても良い。

１，１’，１”…接続部材、１１，１１’，１１”…雌ネジ部、１２，１２’，１２”…当接部位、１３…対向部位、１４，１４’，１４”，１６”…傾斜面、１５…スリット、２…鋼管、３…杭頭鉄筋、３１…雄ネジ部。

Claims (4)

1. 鋼管コンクリート杭または鋼管杭における杭頭部の鋼管外周面に沿って直接、適宜間隔で複数設けられ、内部に形成された雌ネジ部に杭頭鉄筋の一端部が螺着される筒状体の杭頭鉄筋用接続部材であって、
   鋼管外周面に当接する側の部位の長さが必要溶接長さ以上である一方、軸線を挟んでその反対側の部位の長さが必要螺合長さ以上で、且つ、鋼管外周面に当接する側の部位の長さより短く設定されるように、当該杭頭鉄筋用接続部材の下端面を鋼管側から反対側の上方に向けて傾斜する傾斜面に形成して、杭頭鉄筋の雄ネジ部が当該杭頭鉄筋用接続部材の雌ネジ部に完全に螺入した場合には、雄ネジ部の先端部が鋼管外周面に当接した側の部位の下端を越えなくても、当該杭頭鉄筋用接続部材の傾斜面から突出するようにしたことを特徴とする杭頭鉄筋用接続部材。
2. 請求項１記載の杭頭鉄筋用接続部材において、前記傾斜面が、凹状曲面であることを特徴とする杭頭鉄筋用接続部材。
3. 請求項１または請求項２に記載の杭頭鉄筋用接続部材において、前記傾斜面が形成される範囲にあって、鋼管外周面に当接する側の部位にスリットが形成されていることを特徴とする杭頭鉄筋用接続部材。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一の請求項に記載された杭頭鉄筋用接続部材を、鋼管コンクリート杭または鋼管杭における杭頭部の鋼管外周面に沿って適宜間隔で複数設け、その杭頭鉄筋用接続部材の内部に形成された雌ネジ部に杭頭鉄筋の一端部を螺着したことを特徴とする杭頭鉄筋用接続部材を用いた杭頭接合構造。

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