JP6492886B2

JP6492886B2 - 杭継手装置

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Publication number: JP6492886B2
Application number: JP2015071958A
Authority: JP
Inventors: 一真石川
Original assignee: Japan Pile Corp
Current assignee: Japan Pile Corp
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2019-04-03
Anticipated expiration: 2035-03-31
Also published as: JP2016191262A

Description

本開示は杭継手装置に関する。

特許文献１が開示する杭継手構造は、２つの杭の端部にそれぞれ固定された２つの端板と、２つの端板に当接する当接部を有する内リングと、内リングを囲繞する外リングとを有する。内リングと端板との間には隙間が設けられ、２つの杭は相対的に屈曲可能である。
一方、特許文献２が開示する杭頭結合構造は、既製杭の上端板に固定される基板と、基板から突設された補強鉄筋とを有する。

特開平７−１８９２４６号公報特開２００４−１６２３４６号公報

特許文献１が開示する杭の継手構造は、内リング及び外リングを有している。内リングの周囲に更に外リングを配置した場合、継手構造の外径が大きくなる。
また、特許文献１が開示する杭の継手構造では、内リングの凹部は周方向に連続的に延在しており、２つの杭が相対回転可能である。このため、連結された杭を地中に回転させながら押し込むには他の部材が必要になる。
一方、特許文献２が開示する杭頭結合構造では、基板及び補強鉄筋によって、上部構造体と杭との間の接合強度が増大されており、地震時には杭に大きな曲げモーメントが作用する。
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、例えば地震時に、杭に作用する曲げモーメントを低減可能な新規な杭継手装置を提供することにある。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る杭継手装置は、
環形状を有し、杭の端部に固定可能な第１固定部材と、
環形状を有し、前記第１固定部材と同軸に配置可能な第２固定部材と、
前記第１固定部材及び前記第２固定部材の外周に沿って配置可能な少なくとも１つの連結部材と、
前記第１固定部材及び前記少なくとも１つの連結部材のうち一方から突出し、他方に設けられた複数の第１凹部にそれぞれ挿入可能な複数の第１凸部と、
前記第２固定部材及び前記少なくとも１つの連結部材のうち一方から突出し、他方に設けられた複数の第２凹部にそれぞれ挿入可能な複数の第２凸部と、
を備え、
前記複数の第１凸部が前記複数の第１凹部に挿入され且つ前記複数の第２凸部が前記複数の第２凹部に挿入された組み立て状態で前記第１固定部材と前記第２固定部材との間の距離又は角度が変化することを許容するように、前記複数の第１凹部又は前記複数の第２凹部の形状、寸法又は配置が決定されている。

上記構成（１）によれば、組み立て状態で、第１固定部材と第２固定部材との間の距離又は角度が変化することを許容するように、複数の第１凹部又は複数の第２凹部の形状、寸法又は配置が決定されているので、例えば地震時に、杭に作用する曲げモーメントを低減することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記構成（１）において、
前記複数の第１凸部は、前記第１固定部材に螺合可能な複数のボルトによって構成され、
前記複数の第２凸部は、前記第２固定部材に螺合可能な複数のボルトによって構成され、
前記複数の第１凹部及び複数の第２凹部のうち一方又は両方は、前記第１固定部材又は前記第２固定部材の軸線方向に沿ってそれぞれ延在する複数の長孔によって構成されている。

上記構成（２）によれば、第１凸部及び第２凸部がボルトによって構成され、第１凹部又は第２凹部が長孔によって構成されているので、簡単な構成にて確実に、杭に作用する曲げモーメントを低減することができる。
一方、第１凹部又は第２凹部が長孔によって構成されているので、簡単な構成にて確実に、第１固定部材と第２固定部材との間の距離又は角度を適当な大きさに規制することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記構成（２）において、
前記組み立て状態において、前記第１固定部材及び前記第２固定部材の周方向にて前記複数の第１凹部の位置と前記複数の第２凹部の位置が相互に異なるように、前記連結部材での前記複数の第１凹部及び前記複数の第２凹部の位置が決定されている。

上記構成（３）によれば、第１凹部の位置と第２凹部の位置が周方向にて異なっているので、第１凸部を構成するボルトと第２凸部を構成するボルトが相互に干渉することを防止することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記構成（１）において、
前記複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部のうち一方は、前記第１固定部材又は前記第２固定部材に螺合可能な複数のボルトによって構成され、
前記複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部のうち他方は、前記第１固定部材、前記第２固定部材又は前記連結部材と一体に形成された突起によって構成されている。

上記構成（４）によれば、第１凸部及び第２凸部のうち一方がボルトによって構成されているので、簡単な構成にて確実に、第１固定部材又は第２固定部材に連結部材を固定しながら、杭に作用する曲げモーメントを低減することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記構成（１）において、
環形状を有し、前記第１固定部材と前記第２固定部材の間に同軸に配置可能な中間部材と、
前記少なくとも１つの連結部材を前記中間部材に固定するための複数のボルトと、
を更に備え、
前記少なくとも１つの連結部材は複数の前記連結部材によって構成され、
前記複数の第１凸部は、前記第１固定部材又は前記複数の連結部材とそれぞれ一体に形成された複数の突起によって構成され、
前記複数の第２凸部は、前記第２固定部材又は前記複数の連結部材とそれぞれ一体に形成された複数の突起によって構成されている。

上記構成（５）によれば、第１固定部材と第２固定部材の間に配置された中間部材に連結部材を固定しながら、杭に作用する曲げモーメントを低減することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記構成（５）において、
前記複数の突起は、前記複数のボルトよりも大きな横断面積を有し、
前記複数の突起は、前記第１固定部材又は前記第２固定部材の軸線方向にて相対変位可能に前記複数の第１凹部又は前記複数の第２凹部に挿入されている。

上記構成（６）によれば、突起は第１凹部又は第２凹部に対し相対変位可能であるので、第１固定部材と第２固定部材との間隔又は角度が変化し、突起が第１凹部又は第２凹部の周縁に衝突したとき、突起に剪断荷重が作用する。このような使用状況でも、突起は中間部材に連結部材を固定するためのボルトよりも大きな横断面積を有し高強度であるので、突起は高い信頼性を有する。この結果として、上記構成（６）の杭継手装置は高い信頼性を有する。

（７）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（６）の何れか１つにおいて、
前記第１固定部材と前記第２固定部材との間の距離又は角度が大きくなるほど、前記複数の第１凸部又は前記複数の第２凸部に作用する摩擦力が大きくなるように、前記複数の第１凸部、前記複数の第１凹部、前記複数の第２凸部又は前記複数の第２凹部の形状が決定されている。

上記構成（７）によれば、第１固定部材に対し第２固定部材が傾斜したときに、傾斜が大きくなるほど、第１凸部又は第２凸部に作用する摩擦力が大きくなる。このため、第１固定部材に対し第２固定部材が傾斜する過程で、第１固定部材と第２固定部材との間で伝達される曲げモーメントを徐々に増大させることができる。この結果、杭継手装置や杭に作用する曲げモーメントの急激な上昇を抑制することができ、杭継手装置や杭の耐久性を確保することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記構成（７）において、
前記複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部のうち一方又は両方は複数のボルトによって構成され、
前記組み立て状態において、前記複数のボルトの頭部と対向する前記少なくとも１つの連結部材の各々の外面は、前記第１固定部材及び前記第２固定部材の軸線方向に対し傾斜している。

上記構成（８）によれば、簡単な構成にて、第１固定部材と前記第２固定部材との間の距離又は角度が大きくなるほど、第１凸部又は第２凸部に作用する摩擦力を増大させることができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記構成（７）において、
前記複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部のうち一方又は両方は複数の突起によって構成され、
前記組み立て状態において、前記複数の突起と対向する前記複数の第１凹部又は前記複数の第２凹部の底面は、前記第１固定部材及び前記第２固定部材の軸線方向に対し傾斜している。

上記構成（９）によれば、簡単な構成にて、第１固定部材と前記第２固定部材との間の距離又は角度が大きくなるほど、第１凸部又は第２凸部に作用する摩擦力を増大させることができる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記構成（１）乃至（９）の何れか１つにおいて、
前記第１凹部又は前記第２凹部の内部に配置され、前記第１固定部材と前記第２固定部材との間の距離又は角度が大きくなるほど大きな反力を発生させる弾性部材を更に備える。

上記構成（１０）によれば、第１固定部材に対し第２固定部材が傾斜したときに、傾斜が大きくなるほど弾性部材が圧縮される。このため、第１固定部材に対し第２固定部材が傾斜する過程で、弾性部材を介して、第１固定部材と第２固定部材との間で伝達される曲げモーメントを徐々に増大させることができる。この結果、杭継手装置や杭に作用する曲げモーメントの急激な上昇を抑制することができ、杭継手装置や杭の耐久性を確保することができる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記構成（１０）において、
前記弾性部材はエラストマによって構成されている。
上記構成（１１）によれば、エラストマによって構成された弾性部材を第１凹部又は第２凹部の内部に配置することで、第１凹部又は第２凹部の内部に異物が進入することが防止される。これによって、第１凹部又は第２凹部に対する第１凸部又は第２凸部の相対的な変位が、異物によって阻害されることが防止される。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、例えば地震時に、杭に作用する曲げモーメントを低減可能な新規な杭継手装置が提供される。

本発明の一実施形態に係る構造体の概略的な構成を示す図である。杭の端部とともに一実施形態に係る杭継手装置を概略的に示す側面図である。図２中の領域ＩＩＩの概略的な部分断面図である。図２の杭継手装置に用いられる連結部材の概略的な上面図及び側面図である。本発明の実施形態に係る杭継手装置の作用効果を説明するための図である。杭の端部とともに他の一実施形態に係る杭継手装置を概略的に示す側面図である。図６中の領域ＶＩＩの概略的な部分断面図である。杭の端部とともに他の一実施形態に係る杭継手装置を概略的に示す側面図である。図８の杭継手装置に用いられる連結部材の概略的な側面図である。他の一実施形態に係る杭継手装置の図３に対応する部分断面図である。他の一実施形態に係る杭継手装置の図３に対応する部分断面図である。他の一実施形態に係る杭継手装置の図３に対応する部分断面図である。他の一実施形態に係る杭継手装置の図３に対応する部分断面図である。図１０、図１３及び図２０の杭継手装置に用いられる第１凸部又は第２凸部と第１凹部又は第２凹部の概略的な部分斜視図である。図１１、図１２及び図２０の杭継手装置に用いられる第１凸部又は第２凸部と第１凹部又は第２凹部の概略的な部分斜視図である。図１１中のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う概略的な断面図である。他の一実施形態に係る杭継手装置の図３に対応する部分断面図である。他の一実施形態に係る杭継手装置の図３に対応する部分断面図である。他の一実施形態に係る杭継手装置の図３に対応する部分断面図である。他の一実施形態に係る杭継手装置の図３に対応する部分断面図である。杭の端部とともに他の一実施形態に係る杭継手装置を概略的に示す側面図である。図２１中の領域ＸＸＩの概略的な部分断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、構造体１の概略的な構成を示す図である。構造体１は、複数の杭（既製杭）２と、杭２によって支持された上部構造体３と、杭２と上部構造体３とを接続するパイルキャップ４ａ及び基礎梁４ｂとを有する。
複数の杭２は、例えば、鉛直方向に配列されて列をなし、複数の杭２によって構成される列が水平方向に離間して並列に配置されている。

そして各列において、杭２同士は、本発明の実施形態に係る杭継手装置１０によって相互に連結されている。また、各列において最も上側に位置する杭２は、杭継手装置１０を介して基礎４に連結されている。

図２、図６、図８及び図２１は、杭２の端部とともに杭継手装置１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｌ）を概略的に示す側面図である。図３、図７、図１０〜図１３、図１７〜図２０及び図２２は、杭継手装置１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｄ〜１０ｋ，１０ｌ）の概略的な部分断面図である。なお、図３、図７及び図２２は、それぞれ、図２中の領域ＩＩＩ、図６中の領域ＶＩＩ及び図２１中の領域ＸＸＩＩの概略的な部分断面図である。図４は、杭継手装置１０ａに用いられる連結部材の概略的な上面図及び側面図である。図５は、杭継手装置１０の作用効果を説明するための図である。図９は、杭継手装置１０ｃに用いられる連結部材の概略的な側面図である。図１４は杭継手装置１０ｄ，１０ｇ，１０ｋに用いられる第１凸部又は第２凸部と第１凹部又は第２凹部の概略的な部分斜視図である。図１５は杭継手装置１０ｅ，１０ｆに用いられる第１凸部又は第２凸部と第１凹部又は第２凹部の概略的な部分斜視図である。図１６は、図１１中のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う概略的な断面図である。
なお本明細書において、括弧の前の符号は、括弧内の符号のうち１つ以上を指すときに用いられる。

図２〜図２２に示したように、杭継手装置１０は、第１固定部材１２と、第２固定部材１４と、少なくとも１つの連結部材１６と、複数の第１凸部１８と、複数の第２凸部２０とを有する。
第１固定部材１２は、例えば鋼製であり、環形状を有し、杭２の端部に固定可能である。なお、第１固定部材１２が杭２の端部に固定可能であるとは、第１固定部材１２が杭２の端部を構成している場合も含むものとする。
第２固定部材１４は、例えば鋼製であり、環形状を有し、第１固定部材１２と同軸に配置可能である。なお、第２固定部材１４も、杭２の端部を構成していてもよい。

連結部材１６は、例えば鋼製であり、第１固定部材１２及び第２固定部材１４の外周に沿って配置可能である。従って、連結部材１６は、全体として環形状を有し、第１固定部材１２及び第２固定部材１４を囲むように配置可能である。連結部材１６の数は特には限定されないが、例えば１〜１０個である。なお、連結部材１６の数が１つの場合、第１固定部材１２及び第２固定部材１４のうち一方に連結部材１６を取り付けた後、他方が連結部材１６に挿入される。

複数の第１凸部１８は、第１固定部材１２の径方向に沿って、第１固定部材１２及び連結部材１６のうち一方から突出し、他方に設けられた複数の第１凹部２２にそれぞれ挿入可能である。
複数の第２凸部２０は、第２固定部材１４の径方向に沿って、第２固定部材１４及び連結部材１６のうち一方から突出し、他方に設けられた複数の第２凹部２４にそれぞれ挿入可能である。

そして、杭継手装置１０では、複数の第１凸部１８が複数の第１凹部２２に挿入され且つ複数の第２凸部２０が複数の第２凹部２４に挿入された組み立て状態で、第１固定部材１２と第２固定部材１４との間の距離又は角度が変化することを許容するように、複数の第１凹部２２又は複数の第２凹部２４の形状、寸法又は配置が決定されている。

上記構成の杭継手装置１０によれば、組み立て状態で、第１固定部材１２と第２固定部材１４との間の距離又は角度が変化することを許容するように、複数の第１凹部２２又は複数の第２凹部２４の形状、寸法又は配置が決定されているので、第１固定部材１２に対して第２固定部材１４が離れることができ、又は、図５に例示したように、第１固定部材１２に対し第２固定部材１４が傾くことができる。このため、例えば地震時に、第１固定部材１２が固定された杭２に作用する引き抜き力又は曲げモーメントを低減することができる。
なお引き抜き力は、上部構造体３が倒れようとするときに一部の列の杭２に作用し、曲げモーメントは、上部構造体３が水平方向に変位するときに全ての列の杭２に作用する。

幾つかの実施形態では、第１固定部材１２に対する第２固定部材１４の傾きの最大値が５．７度以下になるように、複数の第１凹部２２又は複数の第２凹部２４の形状、寸法又は配置が決定される。なお、５．７度は、１／１０の勾配に相当する（５．７°≒ｔａｎ^−１１／１０）。

幾つかの実施形態では、杭継手装置１０ａ〜１０ｋは、２つの杭（第１杭及び第２杭）２を相互に同軸に連結し、第２固定部材１４は杭２の端部に固定可能である。なお、第２固定部材１４が杭２の端部に固定可能であるとは、第２固定部材１４が杭２の端部を構成している場合も含むものとする。
この場合、図５に例示したように、杭継手装置１０ａ〜１０ｋによって相互に連結された２つの杭２が相互に離れたり又は傾くことができ、例えば地震時に、第１固定部材１２及び第２固定部材１４が固定された２つの杭２に作用する引き抜き力や曲げモーメントを低減することができる。
また、第１凹部２２に第１凸部１８がそれぞれ挿入され、第２凹部２４に第２凸部２０がそれぞれ挿入されているので、例えば杭打機を用いて、杭継手装置１０ａ〜１０ｋによって連結された複数の杭２を回転させながら地中に押し込むことができる。

幾つかの実施形態では、図２１及び図２２に示したように、杭継手装置１０ｌは、杭２とパイルキャップ４ａとを相互に連結しており、杭頭結合装置を構成している。この場合、第２固定部材１４は、例えば鋼管４９によって構成され、第２固定部材１４には、杭ではなく、上部構造体３の一部をなす複数の鉄筋２６が、例えば溶接により固定される。
この構成では、例えば地震時に、上部構造体３が倒れようとしても第２固定部材１４に対し第１固定部材１２が離れることができ、第１固定部材１２が固定された杭２に作用する引き抜き力を低減することができる。
またこの構成では、例えば地震時に、上部構造体３が水平方向に揺れても第２固定部材１４に対し第１固定部材１２が傾くことができ、第１固定部材１２が固定された杭２、第２固定部材１４が固定されたパイルキャップ４ａ、及び、パイルキャップ４ａに接合された基礎梁４ｂに作用する曲げモーメントを低減することができる。

なお、杭継手装置１０が組み立てられた状態では、複数の第１凸部１８は、第１固定部材１２の周方向に相互に離間して配列され、複数の第１凹部２２も、第１固定部材１２の周方向に相互に離間して配列される。また、杭継手装置１０が組み立てられた状態では、複数の第２凸部２０は、第２固定部材１４の周方向に相互に離間して配列され、複数の第２凹部２４も、第２固定部材１４の周方向に相互に離間して配列される。

幾つかの実施形態では、図２、図３、図６、図８、図１７、図２０、図２１及び図２２に示したように、複数の第１凸部１８は、第１固定部材１２に形成されたねじ孔に螺合可能な複数のボルト１８ａによって構成され、複数の第２凸部２０は、第２固定部材１４に形成されたねじ孔に螺合可能な複数のボルト２０ａによって構成されている。そして、複数の第１凹部２２及び複数の第２凹部２４のうち一方又は両方は、第１固定部材１２又は第２固定部材１４の軸線方向に沿ってそれぞれ延在する複数の長孔２２ａ，２４ａによって構成されている。

上記構成によれば、第１凸部１８及び第２凸部２０がボルト１８ａ，２０ａによって構成され、第１凹部２２又は第２凹部２４が長孔２２ａ，２４ａによって構成されているので、簡単な構成にて確実に、杭２に作用する引き抜き力又は曲げモーメントを低減することができる。
幾つかの実施形態では、図８及び図９に示したように、複数の第１凹部２２及び複数の第２凹部２４のうち一方は長孔２２ａ，２４ａによって構成され、他方は丸孔によって構成される。
上記構成によれば、複数の第１凹部２２及び複数の第２凹部２４のうち一方を丸孔によって構成したことで、杭２の軸線方向での連結部材１６の長さを短くすることができ、連結部材１６の加工が容易になる。

幾つかの実施形態では、図６、図７、図８、図９及び図１８に示したように、組み立て状態において、第１固定部材１２及び第２固定部材１４の周方向にて複数の第１凹部２２の位置と複数の第２凹部２４の位置が異なるように、連結部材１６での複数の第１凹部２２及び複数の第２凹部２４の位置が決定されている。
上記構成によれば、第１凹部２２の位置と第２凹部２４の位置が周方向にて異なっているので、第１凸部１８を構成するボルト１８ａと第２凸部２０を構成するボルト２０ａが相互に干渉することを防止することができる。また、第１固定部材１２又は第２固定部材としての端板４２の厚さを薄くすることができ、軽量化による作業効率の向上及び材料費削減を図ることができる。

幾つかの実施形態では、図６、図８及び図９に示したように、第１固定部材１２及び第２固定部材１４の周方向にて、第１凹部２２と第２凹部２４は１つずつ交互に配置され、千鳥状に配置されている。

幾つかの実施形態では、図１０、図１１及び図２０に示したように、複数の第１凸部１８及び複数の第２凸部２０のうち一方は、第１固定部材１２又は第２固定部材１４に螺合可能な複数のボルト１８ａ，２０ａによって構成されている。そして、複数の第１凸部１８及び複数の第２凸部２０のうち他方は、第１固定部材１２、第２固定部材１４又は連結部材１６と一体に形成された突起２０ｂ，２０ｃによって構成されている。
上記構成によれば、複数の第１凸部１８又は複数の第２凸部２０が複数のボルト１８ａ，２０ａによって構成されているので、簡単な構成にて確実に、連結部材１６を第１固定部材１２又は第２固定部材１４に固定することができる。
また、図１０、図１１及び図２０に示したように、複数の第１凹部２２及び複数の第２凹部２４のうち一方を丸孔によって構成することで、図８及び図９の場合と同様に、杭２の軸線方向での連結部材１６の長さを短くすることができ、連結部材１６の加工が容易になる。

幾つかの実施形態では、図１２及び図１３に示したように、杭継手装置１０ｆ，１０ｇは中間部材２８を更に備える。中間部材２８は環形状を有し、第１固定部材１２と第２固定部材１４の間に同軸に配置可能である。中間部材２８には、複数のボルト３０によって、複数の連結部材１６が固定される。
そして、複数の第１凸部１８は、第１固定部材１２又は複数の連結部材１６とそれぞれ一体に形成された複数の突起１８ｂ，１８ｃによって構成され、複数の第２凸部２０は、第２固定部材１４又は複数の連結部材１６とそれぞれ一体に形成された複数の突起２０ｂ，２０ｃによって構成される。

更に、複数の第１凹部２２及び複数の第２凹部２４のうち一方又は両方は、第１固定部材１２又は第２固定部材１４の軸線方向に沿う第１凸部１８又は第２凸部２０の相対変位をそれぞれ許容するように構成される。例えば、第１凹部２２及び第２凹部２４は、第１固定部材１２若しくは第２固定部材１４の外面に開口した溝２２ｃ，２４ｃ、又は、連結部材１６の内面に開口した溝２２ｂ，２４ｂによって構成される。溝２２ｂ，２２ｃ，２４ｃ，２４ｃは、組み立てられた状態で、杭２の軸線方向に沿って延在している。

上記構成によれば、第１固定部材１２と第２固定部材１４の間に配置された中間部材２８に連結部材１６を固定しながら、２つの杭２に作用する引き抜き力又は曲げモーメントを低減することができる。
また上記構成によれば、２つの杭２に引き抜き力又は曲げモーメントが作用するとき、突起１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃは第１凹部２２ｂ，２２ｃ又は第２凹部２４ｂ，２４ｃに対し相対変位可能であるので、第１固定部材１２と第２固定部材１４との間の距離又は角度が変化し、突起１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃが第１凹部２２ｂ，２２ｃ又は第２凹部２４ｂ，２４ｃの周縁に衝突したとき、突起１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃに剪断荷重が作用する。このとき、２つの突起１８ｂ，１８ｃから連結部材１６に作用する荷重は互いに逆方向であり、又は、２つの突起２０ｂ，２０ｃに作用する荷重は互いに逆方向であるため、２つの突起１８ｂ，１８ｃの間、又は、２つの突起２０ｂ，２０ｃの間に位置する複数のボルト３０には剪断荷重が作用しない。このため、中間部材２８を固定するための複数のボルト３０として、第１凸部１８又は第２凸部２０を構成するボルト１８ａ，２０ａに比べて低強度のボルトを用いることができる。また、ボルト３０に剪断力が作用しないので、杭継手装置１０ｆ，１０ｇは高い信頼性を有する。

幾つかの実施形態では、図１２及び図１３に示したように、複数の突起１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃは、中間部材２８に対し連結部材１６を固定するための複数のボルト３０よりも大きな横断面積を有し、複数の突起１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃは、第１固定部材１２又は第２固定部材１４の軸線方向にて相対変位可能に複数の第１凹部２２ｂ，２２ｃ又は複数の第２凹部２４ｂ，２４ｃに挿入されている。

上記構成では、突起１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃに剪断荷重が作用しても、突起１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃは、中間部材２８に対し連結部材１６を固定するためのボルト３０よりも大きな横断面積を有し高強度であるので、高い信頼性を有する。この結果として、上記構成の杭継手装置１０ｆ，１０ｇは高い信頼性を有する。

幾つかの実施形態では、図１４及び図１５に示したように、突起１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃは角柱形状を有し、第１固定部材１２、第２固定部材１４又は連結部材１６から一体に突出する。

幾つかの実施形態では、図１６に示したように、突起１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃは、先端に近付くほど横断面積が小さくなっている。例えば、突起１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃは、裁頭四角錐形状（四角錐台形状）を有する。この構成によれば、突起１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃを第１凹部２２ｂ，２２ｃ又は第２凹部２４ｂ，２４ｃに容易に挿入することができる。
なお本明細書では、裁頭四角錐形状は角柱形状に含まれるものとする。

幾つかの実施形態では、図１４及び図１５に示したように、第１凹部２２ｂ，２２ｃ又は第２凹部２４ｂ，２４ｃは直方体形状の空間を形成し、第１固定部材１２若しくは第２固定部材１４の外面、又は、連結部材１６の内面に開口する。
幾つかの実施形態では、図１０に示したように、連結部材１６に形成された第１凹部２２ｂ又は第２凹部２４ｂは、連結部材１６を貫通し、連結部材１６の内面及び外面に開口する。

幾つかの実施形態では、図１３及び図２０に示したように、連結部材１６に形成された第１凹部２２ｂ又は第２凹部２４ｂは、連結部材１６を貫通しておらず底面２５を有する。
この構成によれば、第１凹部２２ｂ又は第２凹部２４ｂが連結部材１６の外面に開口していないので、第１凹部２２ｂ又は第２凹部２４ｂの内部に異物が進入することが防止される。これによって、第１凹部２２ｂ又は第２凹部２４ｂに対する突起１８ｂ，２０ｂの相対的な変位が、異物によって阻害されることが防止される。

同様に、図１１及び図１２に示したように、第１凹部２２ｃ又は第２凹部２４ｃが連結部材１６によって覆われている場合も、第１凹部２２ｃ又は第２凹部２４ｃの内部に異物が進入することが防止される。これによって、第１凹部２２ｃ又は第２凹部２４ｃに対する突起１８ｃ，２０ｃの相対的な変位が、異物によって阻害されることが防止される。

幾つかの実施形態では、図１１及び図１２に示したように、第１固定部材１２又は第２固定部材１４に形成された第１凹部２２ｃ又は第２凹部２４ｃは、第１固定部材１２又は第２固定部材１４を貫通しておらず、底面２７を有する。

幾つかの実施形態では、図１８、図１９及び図２０に示したように、第１固定部材１２と第２固定部材１４との間の距離（隙間）又は角度が大きくなるほど、複数の第１凸部１８及び複数の第２凸部２０のうち一方又は両方に作用する摩擦力が大きくなるように、複数の第１凸部１８、複数の第１凹部２２、複数の第２凸部２０又は複数の第２凹部２４の形状が決定されている。

上記構成によれば、第１固定部材１２に対し第２固定部材１４が離れたり又は傾斜したときに、これらの間の距離（隙間）又は角度が大きくなるほど第１凸部１８又は第２凸部２０に作用する摩擦力が大きくなる。このため、第１固定部材１２に対し第２固定部材１４が離れたり傾斜する過程で、第１凸部１８又は第２凸部２０に働く剪断力を徐々に増大させることができ、第１固定部材１２と第２固定部材１４との間で伝達される引き抜き力又は曲げモーメントを徐々に増大させることができる。この結果、杭継手装置１０ｉ，１０ｊに作用する力や杭２に作用する引き抜き力又は曲げモーメントの急激な上昇を抑制することができ、杭継手装置１０ｉ，１０ｊや杭２の耐久性を確保することができる。

幾つかの実施形態では、図１８及び図１９に示したように、複数の第１凸部１８及び複数の第２凸部２０のうち一方又は両方は複数のボルト１８ａ，２０ａによって構成され、組み立て状態において、複数のボルト１８ａ，２０ａの頭部と対向する連結部材１６の各々の外面は、第１固定部材１２及び第２固定部材１４の軸線方向に対し傾斜している。

上記構成によれば、簡単な構成にて、第１固定部材１２と第２固定部材１４との間の距離又は角度が大きくなるほど、第１凸部１８又は第２凸部２０に作用する摩擦力を増大させることができる。

幾つかの実施形態では、図２０に示したように、複数の第１凸部１８及び複数の第２凸部２０のうち一方又は両方は複数の突起１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃによって構成され、組み立て状態において、複数の突起１８ｂ，１８ｃ，２０ｂ，２０ｃと対向する複数の第１凹部２２ｂ，２２ｃ又は複数の第２凹部２４ｂ，２４ｃの底面２５，２７は、第１固定部材１２及び第２固定部材１４の軸線方向に対し傾斜している。

幾つかの実施形態では、図１７に示したように、杭継手装置１０ｈは、複数の弾性部材３２を更に備える。複数の弾性部材３２は、第１凹部２２又は第２凹部２４の内部に配置され、第１固定部材１２と第２固定部材１４との間の距離又は角度が大きくなるほど大きな反力を発生させる。

上記構成によれば、第１固定部材１２に対し第２固定部材１４が離れたり又は傾斜したときに、距離又は傾斜角度が大きくなるほど弾性部材３２が大きな反力を発生させる。このため、第１固定部材１２に対し第２固定部材１４が離れたり傾斜する過程で、弾性部材３２を介して、第１凸部１８又は第２凸部２０に働く剪断力を徐々に増大させることができ、第１固定部材１２と第２固定部材１４との間で伝達される引き抜き力又は曲げモーメントを徐々に増大させることができる。この結果、杭継手装置１０ｈに作用する力や杭２に作用する引き抜き力又は曲げモーメントの急激な上昇を抑制することができ、杭継手装置１０ｈや杭２の耐久性を確保することができる。

幾つかの実施形態では、弾性部材３２は、図１７に示したように、エラストマによって構成され、例えばクロロプレンゴムによって構成される。
この構成によれば、エラストマによって構成された弾性部材３２を第１凹部２２又は第２凹部２４の内部に配置することで、第１凹部２２又は第２凹部２４の内部に異物が進入することが防止される。これによって、第１凹部２２又は第２凹部２４に対する第１凸部１８又は第２凸部２０の相対的な変位が、異物によって阻害されることが防止される。

幾つかの実施形態では、複数の杭２によって構成される列において、図１に示したように、上側の杭２はＳＣ杭（外殻鋼管付きコンクリート杭）２ａによって構成され、中間の杭２はＰＲＣ杭（高強度プレストレスト鉄筋コンクリート杭）２ｂによって構成され、下側の杭２はＰＨＣ杭（高強度プレストレストコンクリート杭）２ｃによって構成される。曲げモーメントに対する強度は、ＳＣ杭２ａ＞ＰＲＣ杭２ｂ＞ＰＨＣ杭２ｃの順である。

幾つかの実施形態では、杭２は、図３、図７、図１０〜図１３及び図１７〜図２０に示したように、いわゆる既製コンクリート杭であり、円筒形状のコンクリート４０と、コンクリート４０の両端に配置された端板４２と、コンクリート４０を貫通して端板４２間を延びる複数のＰＣ鋼棒４４と、コンクリート４０の端部を囲む補強バンド４６とを有する。ＰＣ鋼棒４４及び端板４２によってコンクリート４０に圧縮応力が与えられている。そして、端板４２が、第１固定部材１２又は第２固定部材１４を構成している。
幾つかの実施形態では、図２２に示したように、杭２がＳＣ杭２ａの場合、補強バンド４６に代えて、コンクリート４０の全体が外殻鋼管４８によって覆われ、端板４２が外殻鋼管４８に溶接される。
なお、既製杭２の構成は上記構成に限定されることはない。

幾つかの実施形態では、図２、図３、図６〜図８、図１０〜図１３及び図１７〜図２０に示したように、第１固定部材１２、第２固定部材１４、及び、必要に応じて第１固定部材１２又は第２固定部材１４に隣接する杭２の端部５０の部分は、杭２の中間部５２よりも小さい外径を有し、連結部材１６は、杭２の径方向にて杭２の中間部５２の外周よりも内側に配置可能である。
上記構成によれば、連結部材１６が杭２の径方向にて杭２の中間部５２の外周よりも内側に配置されるので、杭２を孔に挿入するときに、孔の壁面と連結部材１６が摺動することが防止され、孔に対し杭２を容易に挿入することができる。

幾つかの実施形態では、第１固定部材１２及び第２固定部材１４と連結部材１６との間には、第１固定部材１２と第２固定部材１４との間の距離又は角度の変化を許容するように隙間が設けられる。
幾つかの実施形態では、第１固定部材１２と第２固定部材１４との間の距離又は角度の変化を許容するように、複数のボルト１８ａ，２０ａ，３０の締め付けトルクが設定される。

最後に、本発明は上述した幾つかの実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

１構造体
２杭（既製杭）
２ａＳＣ杭
２ｂＰＲＣ杭
２ｃＰＨＣ杭
３上部構造体
４ａパイルキャップ
４ｂ基礎梁
５上部構造体
１０（１０ａ〜１０ｌ）杭継手装置
１２第１固定部材
１４第２固定部材
１６連結部材
１８第１凸部
１８ａボルト
１８ｂ，１８ｃ突起
２０第２凸部
２０ａボルト
２０ｂ，２０ｃ突起
２２第１凹部
２２ａ長孔
２２ｂ，２２ｃ溝
２４第２凹部
２４ａ長孔
２４ｂ，２４ｃ溝
２５底面
２６鉄筋
２７底面
２８中間部材
３０ボルト
３２弾性部材
４０コンクリート
４２端板
４４ＰＣ鋼棒
４６補強バンド
４８外殻鋼管
４９鋼管
５０杭の端部
５２杭の中間部

Claims

環形状を有し、杭の端部に固定可能な第１固定部材と、
環形状を有し、前記第１固定部材と同軸に配置可能な第２固定部材と、
前記第１固定部材及び前記第２固定部材の外周に沿って配置可能な少なくとも１つの連結部材と、
前記第１固定部材及び前記少なくとも１つの連結部材のうち一方から突出し、他方に設けられた複数の第１凹部にそれぞれ挿入可能な複数の第１凸部と、
前記第２固定部材及び前記少なくとも１つの連結部材のうち一方から突出し、他方に設けられた複数の第２凹部にそれぞれ挿入可能な複数の第２凸部と、
を備え、
前記複数の第１凸部が前記複数の第１凹部に挿入され且つ前記複数の第２凸部が前記複数の第２凹部に挿入された組み立て状態で前記第１固定部材と前記第２固定部材との間の距離又は角度が変化することを許容するように、前記複数の第１凹部又は前記複数の第２凹部の形状、寸法又は配置が決定され、
前記複数の第１凸部は、前記第１固定部材に螺合可能な複数のボルトによって構成され、
前記複数の第２凸部は、前記第２固定部材に螺合可能な複数のボルトによって構成され、
前記複数の第１凹部及び複数の第２凹部のうち一方又は両方は、前記第１固定部材又は前記第２固定部材の軸線方向に沿ってそれぞれ延在する複数の長孔によって構成されていることを特徴とする杭継手装置。
前記組み立て状態において、前記第１固定部材及び前記第２固定部材の周方向にて前記複数の第１凹部の位置と前記複数の第２凹部の位置が相互に異なるように、前記連結部材での前記複数の第１凹部及び前記複数の第２凹部の位置が決定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の杭継手装置。
環形状を有し、杭の端部に固定可能な第１固定部材と、
環形状を有し、前記第１固定部材と同軸に配置可能な第２固定部材と、
前記第１固定部材及び前記第２固定部材の外周に沿って配置可能な少なくとも１つの連結部材と、
前記第１固定部材及び前記少なくとも１つの連結部材のうち一方から突出し、他方に設けられた複数の第１凹部にそれぞれ挿入可能な複数の第１凸部と、
前記第２固定部材及び前記少なくとも１つの連結部材のうち一方から突出し、他方に設けられた複数の第２凹部にそれぞれ挿入可能な複数の第２凸部と、
を備え、
前記複数の第１凸部が前記複数の第１凹部に挿入され且つ前記複数の第２凸部が前記複数の第２凹部に挿入された組み立て状態で前記第１固定部材と前記第２固定部材との間の距離又は角度が変化することを許容するように、前記複数の第１凹部又は前記複数の第２凹部の形状、寸法又は配置が決定され、
前記複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部のうち一方は、前記第１固定部材又は前記第２固定部材に螺合可能な複数のボルトによって構成され、
前記複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部のうち他方は、前記第１固定部材、前記第２固定部材又は前記連結部材と一体に形成された突起によって構成されている
ことを特徴とする杭継手装置。
環形状を有し、杭の端部に固定可能な第１固定部材と、
環形状を有し、前記第１固定部材と同軸に配置可能な第２固定部材と、
前記第１固定部材及び前記第２固定部材の外周に沿って配置可能な少なくとも１つの連結部材と、
前記第１固定部材及び前記少なくとも１つの連結部材のうち一方から突出し、他方に設けられた複数の第１凹部にそれぞれ挿入可能な複数の第１凸部と、
前記第２固定部材及び前記少なくとも１つの連結部材のうち一方から突出し、他方に設けられた複数の第２凹部にそれぞれ挿入可能な複数の第２凸部と、
環形状を有し、前記第１固定部材と前記第２固定部材の間に同軸に配置可能な中間部材と、
前記少なくとも１つの連結部材を前記中間部材に固定するための複数のボルトと、
を備え、
前記複数の第１凸部が前記複数の第１凹部に挿入され且つ前記複数の第２凸部が前記複数の第２凹部に挿入された組み立て状態で前記第１固定部材と前記第２固定部材との間の距離又は角度が変化することを許容するように、前記複数の第１凹部又は前記複数の第２凹部の形状、寸法又は配置が決定され、
前記少なくとも１つの連結部材は複数の前記連結部材によって構成され、
前記複数の第１凸部は、前記第１固定部材又は前記複数の連結部材とそれぞれ一体に形成された複数の突起によって構成され、
前記複数の第２凸部は、前記第２固定部材又は前記複数の連結部材とそれぞれ一体に形成された複数の突起によって構成されている
ことを特徴とする杭継手装置。
前記複数の突起は、前記複数のボルトよりも大きな横断面積を有し、
前記複数の突起は、前記第１固定部材又は前記第２固定部材の軸線方向にて相対変位可能に前記複数の第１凹部又は前記複数の第２凹部に挿入されている
ことを特徴とする請求項４に記載の杭継手装置。
環形状を有し、杭の端部に固定可能な第１固定部材と、
環形状を有し、前記第１固定部材と同軸に配置可能な第２固定部材と、
前記第１固定部材及び前記第２固定部材の外周に沿って配置可能な少なくとも１つの連結部材と、
前記第１固定部材及び前記少なくとも１つの連結部材のうち一方から突出し、他方に設けられた複数の第１凹部にそれぞれ挿入可能な複数の第１凸部と、
前記第２固定部材及び前記少なくとも１つの連結部材のうち一方から突出し、他方に設けられた複数の第２凹部にそれぞれ挿入可能な複数の第２凸部と、
を備え、
前記複数の第１凸部が前記複数の第１凹部に挿入され且つ前記複数の第２凸部が前記複数の第２凹部に挿入された組み立て状態で前記第１固定部材と前記第２固定部材との間の距離又は角度が変化することを許容するように、前記複数の第１凹部又は前記複数の第２凹部の形状、寸法又は配置が決定され、
前記第１固定部材と前記第２固定部材との間の距離又は角度が大きくなるほど、前記複数の第１凸部又は前記複数の第２凸部に作用する摩擦力が大きくなるように、前記複数の第１凸部、前記複数の第１凹部、前記複数の第２凸部又は前記複数の第２凹部の形状が決定されている
ことを特徴とする杭継手装置。
前記複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部のうち一方又は両方は複数のボルトによって構成され、
前記組み立て状態において、前記複数のボルトの頭部と対向する前記少なくとも１つの連結部材の各々の外面は、前記第１固定部材及び前記第２固定部材の軸線方向に対し傾斜している
ことを特徴とする請求項６に記載の杭継手装置。
前記複数の第１凸部及び前記複数の第２凸部のうち一方又は両方は複数の突起によって構成され、
前記組み立て状態において、前記複数の突起と対向する前記複数の第１凹部又は前記複数の第２凹部の底面は、前記第１固定部材及び前記第２固定部材の軸線方向に対し傾斜している
ことを特徴とする請求項６に記載の杭継手装置。
環形状を有し、杭の端部に固定可能な第１固定部材と、
環形状を有し、前記第１固定部材と同軸に配置可能な第２固定部材と、
前記第１固定部材及び前記第２固定部材の外周に沿って配置可能な少なくとも１つの連結部材と、
前記第１固定部材及び前記少なくとも１つの連結部材のうち一方から突出し、他方に設けられた複数の第１凹部にそれぞれ挿入可能な複数の第１凸部と、
前記第２固定部材及び前記少なくとも１つの連結部材のうち一方から突出し、他方に設けられた複数の第２凹部にそれぞれ挿入可能な複数の第２凸部と、
を備え、
前記複数の第１凸部が前記複数の第１凹部に挿入され且つ前記複数の第２凸部が前記複数の第２凹部に挿入された組み立て状態で前記第１固定部材と前記第２固定部材との間の距離又は角度が変化することを許容するように、前記複数の第１凹部又は前記複数の第２凹部の形状、寸法又は配置が決定され、
前記第１凹部又は前記第２凹部の内部に配置され、前記第１固定部材と前記第２固定部材との間の距離又は角度が大きくなるほど大きな反力を発生させる弾性部材を更に備える
ことを特徴とする杭継手装置。
前記弾性部材はエラストマによって構成されている
ことを特徴とする請求項９に記載の杭継手装置。
環形状を有し、杭の端部に固定可能な第１固定部材と、
環形状を有し、前記第１固定部材と同軸に配置可能な第２固定部材と、
前記第１固定部材及び前記第２固定部材の外周に沿って配置可能な少なくとも１つの連結部材と、
前記第１固定部材及び前記少なくとも１つの連結部材のうち一方から突出し、他方に設けられた複数の第１凹部にそれぞれ挿入可能な複数の第１凸部と、
前記第２固定部材及び前記少なくとも１つの連結部材のうち一方から突出し、他方に設けられた複数の第２凹部にそれぞれ挿入可能な複数の第２凸部と、
を備え、
前記複数の第１凸部が前記複数の第１凹部に挿入され且つ前記複数の第２凸部が前記複数の第２凹部に挿入された組み立て状態で前記第１固定部材と前記第２固定部材との間の距離又は角度が変化することを許容するように、前記複数の第１凹部又は前記複数の第２凹部の形状、寸法又は配置が決定され、
前記第１固定部材と前記第２固定部材との間の距離又は角度が大きくなるほど、前記複数の第１凸部又は前記複数の第２凸部に作用する摩擦力が大きくなるように、前記複数の第１凸部、前記複数の第１凹部、前記複数の第２凸部又は前記複数の第２凹部の形状が決定されている
ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、７、８、９又は１０に記載の杭継手装置。