JP7214279B1 - 硬軟地質兼用型杭、架台、及び架台システム - Google Patents

Abstract

【課題】軟弱地盤だけでなく硬質地盤にも根入れし易く、且つ硬質地盤だけでなく軟弱地盤においても沈下抑制及び転倒抑制が可能な杭を提供する。【解決手段】地盤に構造物を固定するための硬軟地質兼用型杭であって先端から地中にねじ込まれる埋設部と、前記先端とは反対側の端部に配置される支柱を取付け可能な支柱取付部とを備え、前記埋設部はその外周面に前記地盤へねじ込む螺旋羽根を備え、前記螺旋羽根が、前記先端側に配置される第１の螺旋羽根、前記第１の螺旋羽根よりも前記取付部側に配置され前記第１の螺旋羽根よりも大きい直径を有する第２の螺旋羽根、及び前記第２の螺旋羽根よりも前記取付部側に配置され前記第２の螺旋羽根よりも大きい直径を有する第３の螺旋羽根を含む、硬軟地質兼用型杭。【選択図】図１

Description

本発明は、硬い地質及び柔らかい地質の両方に用いることができる硬軟地質兼用型杭、架台、及び架台システムに関する。

従来、地盤に構造物を固定するために杭が用いられ、鋼管の外周にスクリュー羽根をスパイラル状に巻き回したスクリュー杭（螺旋杭またはスパイラル杭ともいう）を利用した基礎杭方式が普及し始めている（特許文献１）。

また、軟弱地盤にソーラーパネルを設置するために、地盤に１．５ｍ以上打ち込んだ連続らせん構造のスクリュー抗を基礎部材として使用する工法が提案されている（特許文献２）。

特開２０１０－２３６３４４号公報 特開２０１５－１２７５０１号公報

しかしながら、杭を根入れする地盤は場所によって硬さが変わり、硬質と軟質が複雑に混在した地盤もある。軟弱地盤に用いるためには、杭の沈下対策と転倒対策が必要であり、硬質地盤に用いるためには杭の根入れし易さが重要である。そのため、硬質と軟質が複雑に混在した地盤では、根入れし易さと、沈下抑制及び転倒抑制とを両立することが難しかった。また、硬質地盤と軟質地盤とで杭を使い分けることは煩雑であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、軟弱地盤だけでなく硬質地盤にも根入れし易く、且つ硬質地盤だけでなく軟弱地盤においても沈下抑制及び転倒抑制が可能な杭を提供することを目的とする。

本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）地盤に構造物を固定するための硬軟地質兼用型杭であって
先端から地中にねじ込まれる埋設部と、前記先端とは反対側の端部に配置される支柱を取付け可能な支柱取付部とを備え、
前記埋設部はその外周面に前記地盤へねじ込む螺旋羽根を備え、
前記螺旋羽根が、
前記先端側に配置される第１の螺旋羽根、
前記第１の螺旋羽根よりも前記取付部側に配置され前記第１の螺旋羽根よりも大きい直径を有する第２の螺旋羽根、及び
前記第２の螺旋羽根よりも前記取付部側に配置され前記第２の螺旋羽根よりも大きい直径を有する第３の螺旋羽根
を含む、
硬軟地質兼用型杭。
（２）前記第１の螺旋羽根は、前記埋設部の本体部の直径の１倍超１．６倍以下の直径を有し、
前記第２の螺旋羽根は、前記埋設部の本体部の直径の１．７倍以上２．７倍以下の直径を有し、
前記第３の螺旋羽根は、前記埋設部の本体部の直径の２．８倍以上３．７倍以下の直径を有する、
上記（１）に記載の硬軟地質兼用型杭。
（３）前記第１の螺旋羽根は、前記先端を基点として前記埋設部の全長の０％以上６５％以下の範囲に配置され、
前記第２の螺旋羽根は、前記先端を基点として前記埋設部の全長の５４％以上７５％以下の範囲に配置され、
前記第３の螺旋羽根は、前記先端を基点として前記埋設部の全長の７０％以上９５％以下の範囲に配置される、
上記（１）または（２）に記載の硬軟地質兼用型杭。
（４）前記第１の螺旋羽根の螺旋数は１０～５０周であり、
前記第２の螺旋羽根の螺旋数は１周以上であり、
前記第３の螺旋羽根の螺旋数は１周以上である、
上記（１）～（３）のいずれかに記載の硬軟地質兼用型杭。
（５）前記支柱取付部が、
前記支柱取付部の中心から外周側に向かって細長い形状を有し前記支柱取付部の中心に対して放射状に配置される複数の孔を有するか、または
前記支柱取付部の中心に対して同心円の円弧形状を有する複数の孔を有する、
上記（１）～（４）のいずれかに記載の硬軟地質兼用型杭。
（６）上記（１）～（５）のいずれかに記載の硬軟地質兼用型杭と、
前記支柱取付部に接続される１本の支柱と
を備える架台であって、
前記支柱は、本体部と、前記本体部の端部の前記硬軟地質兼用型杭と接続可能な杭取付部とを有し、
前記硬軟地質兼用型杭と前記支柱とが、前記支柱取付部と前記杭取付部とが互いに固定されることによって接続され、
前記支柱取付部が、前記支柱取付部の中心から外周側に向かって細長い形状を有し前記支柱取付部の中心に対して放射状に配置される複数の孔を有し、前記杭取付部が、前記杭取付部の中心に対して同心円の円弧形状を有する複数の孔を有するか、または、
前記支柱取付部が、前記支柱取付部の中心に対して同心円の円弧形状を有する複数の孔を有し、前記杭取付部が、前記杭取付部の中心から外周側に向かって細長い形状を有し前記杭取付部の中心に対して放射状に配置される複数の孔を有する、
架台。
（７）前記支柱は、前記本体と前記杭取付部との間に１つまたは複数の補強板を備える、上記（６）に記載の架台。
（８）前部支持バー及び前記前部支持バーよりも長い後部支持バー、
前記支柱と前記前部支持バー及び前記後部支持バーとを接続する締結部材、
前記前部支持バー、前記支柱、及び前記後部支持バーに接続される縦材であって、前記支柱に平行方向においてより低い位置にある前記前部支持バーとの接続部からより高い位置にある前記後部支持バーとの接続部に向かって傾斜して配置される縦材、
前記縦材に接続される横材、並びに
前記横材に接続されるクランプ
をさらに備え、
前記支柱と前記後部支持バーとのなす角度θ_２が、前記支柱と前記前部支持バーとのなす角度θ_１と同じまたはθ_１よりも大きく、重心が前記支柱よりも前記後部支持バー側にある、上記（６）または（７）に記載の架台。
（９）前記締結部材が、前記支柱にボルトで接続するための２つ以上の孔であって、前記支柱の長手方向に垂直方向に細長い形状を有する孔、並びに前記前部支持バーを接続するための孔及び前記後部支持バーを接続するための孔であって、前記支柱の長手方向に平行方向に細長い形状を有する孔を備える、上記（８）に記載の架台。
（１０）前記支柱と前記前部支持バーとのなす角度θ_１が１０～４５度であり、前記支柱と前記後部支持バーとのなす角度θ_２が１５～５０度である、上記（８）または（９）に記載の架台。
（１１）水平方向に対する前記縦材の角度が０度より大きく２５度以下である、上記（８）～（１０）のいずれかに記載の架台。
（１２）上記（８）～（１１）のいずれかに記載の架台を複数含む架台システム。
（１３）前記複数の架台のうち隣接する架台の前記横材が延長用部材を介して接続されている、上記（１２）に記載の架台システム。
（１４）カーポートである、上記（１２）または（１３）に記載の架台システム。
（１５）前記カーポートの天井部に太陽光パネルが配置された、上記（１４）に記載の架台システム。

本発明により、軟弱地盤だけでなく硬質地盤にも根入れし易く、且つ硬質地盤だけでなく軟弱地盤においても沈下抑制及び転倒抑制が可能な杭を提供することができる。

図１は、硬軟地質兼用型杭の側面模式図である。 図２は、硬軟地質兼用型杭を先端部からみたときの支柱取付部の一例の正面模式図である。 図３は、支柱の一例の側面模式図である。 図４は、支柱を長手方向からみたときの杭取付部の一例の正面模式図である。 図５は、硬軟地質兼用型杭の支柱取付部と支柱の杭取付部とをボルトで締結する態様の一例を表す外観模式図である。 図６は、締結部材の一例の正面模式図である。 図７は、支柱の２つの孔と締結部材の２つの孔とを位置合わせして、支柱に締結部材をボルトで接続する態様の一例を表す外観模式図である。 図８は、硬軟地質兼用型杭を含む架台の一例の側面模式図である。 図９は、締結部材と前部支持バー及び後部支持バーとを接続、前部支持バーと縦材とを接続、並びに支柱と縦材とを接続する態様の一例を説明する外観模式図、並びに破線で囲んだ締結部材と前部支持バーとの接続態様の一例の拡大図（ａ）、破線で囲んだ前部支持バーと縦材の接続態様の一例の拡大図（ｂ）、及び破線で囲んだ支柱と縦材の接続態様の一例の拡大図である。 図１０は、図９は、２つの架台の縦材に接続された横材を含む架台システムの一例を表す外観模式図、並びに破線で囲んだ縦材と横材の接続態様の一例の拡大図である。 図１１は、図１０の２つの架台にまたがる横材にクランプで保持された太陽光パネルの一例を表す外観模式図、並びに２枚の太陽光パネルが横材に接続されたクランプに保持される態様の一例の拡大図（破線で囲んだ部分）、及び太陽光パネル端部が横材に接続されたクランプに保持される態様の一例の拡大図（破線で囲んだ部分）である。 図１２は、３つの架台を用いて５枚の太陽光パネルを保持する一例の正面模式図である。 図１３は、４つの架台１００を用いて構成したカーポートの正面模式図である。 図１４は、４つの架台１００を用いて構成したカーポートの側面模式図である。 図１５は、４つの架台１００を用いて構成したカーポートの上面模式図である。

本開示は、地盤に構造物を固定するための硬軟地質兼用型杭であって、先端から地中にねじ込まれる埋設部と、前記先端とは反対側の端部に配置される支柱を取付け可能な支柱取付部とを備え、前記埋設部はその外周面に前記地盤へねじ込む螺旋羽根を備え、前記螺旋羽根が、前記先端側に配置される第１の螺旋羽根、前記第１の螺旋羽根よりも前記取付部側に配置され前記第１の螺旋羽根よりも大きい直径を有する第２の螺旋羽根、及び前記第２の螺旋羽根よりも前記取付部側に配置され前記第２の螺旋羽根よりも大きい直径を有する第３の螺旋羽根を含む、硬軟地質兼用型杭を対象とする。

本開示の硬軟地質兼用型杭（本硬軟地質兼用型杭ともいう）は、先端側に配置される第１の螺旋羽根の直径が比較的細いため、軟弱地盤だけでなく硬質地盤に対しても根入れを容易に行うことができる。本硬軟地質兼用型杭はまた、第１の螺旋羽根よりも取付部側に配置され第１の螺旋羽根よりも大きい直径を有する第２の羽根と、第２の螺旋羽根よりも取付部側に配置され第２の螺旋羽根よりも大きい直径を有する第３の螺旋羽根とを備えるので、軟弱地盤における沈下抑制及び転倒抑制も可能である。本硬軟地質兼用型杭は、このように、先端側から支柱取付部の方向に三段階の直径が異なる螺旋羽根を直径が小さい方から大きい方に備えることにより、軟弱地盤だけでなく硬質地盤にも根入れしやすく、且つ硬質地盤だけでなく軟弱地盤においても、沈下抑制及び転倒抑制が可能である。

また、従来、軟弱地盤に杭を施工するために、比較的太く大きな螺旋羽根が設けられた杭が用いられるため、また、垂直保持のため、根入れする際に事前に穴掘りが必要且つ上からの比較的大きな圧力で押し込むことが必要であったが、本硬軟地質兼用型杭は、上記のように根入れを容易に行うことができるので、従来の杭の施工で行われている事前の穴掘りや上からの押し圧力が不要である。そのため、本硬軟地質兼用型杭の根入れには重機を使用する必要がなく、油圧ハンドオーガー等の小型の工具を用いて容易に施工が可能であり、従来は施工できなかった狭い土地にも根入れが可能である。

図１に、本硬軟地質兼用型杭の一例の側面模式図を示す。本硬軟地質兼用型杭１は埋設部１０の表面に、第１の螺旋羽根１１、第２の螺旋羽根１２、及び第３の螺旋羽根１３を備える。本硬軟地質兼用型杭１は、支柱との接続部である埋設部１０の端部に支柱取付部１４を備える。

埋設部１０は金属の円筒で構成され、直径が一定の本体部１０１と先細り形状を有する先端部１０２とを有する。埋設部１０の本体部１０１は、好ましくは４０～１５０ｍｍ、より好ましくは５０～１４０ｍｍ、さらに好ましくは６０～１３０ｍｍ、さらにより好ましくは７０～１２０ｍｍ、さらにより好ましくは８０～１１０ｍｍの直径を有する。

本体部１０１が、前記好ましい直径を有することにより、根入れをより容易に行うことができる。埋設部１０は、好ましくは１～３ｍ、より好ましくは１．２～２．６ｍ、さらに好ましくは、１．４～２．２ｍの長さを有する。埋設部１０が、前記好ましい長さを有することにより、根入れし易さを実質的に維持したまま沈下抑制効果及び転倒抑制効果をより向上することができる。

第１の螺旋羽根１１は、埋設部１０の本体部１０１の直径の好ましくは１倍超１．６倍以下、より好ましくは１．１倍以上１．５倍以下、さらに好ましくは１．２倍以上１．４倍以下の直径を有する。第１の螺旋羽根１１の幅は、例えば３～２５ｍｍ、４～２０ｍｍ、または１０～１５ｍｍである。

第２の螺旋羽根１２は、埋設部１０の本体部１０１の直径の好ましくは１．７倍以上２．７倍以下、より好ましくは１．８倍以上２．６倍以下、さらに好ましくは１．９倍以上２．５倍以下の直径を有する。第２の螺旋羽根１２の幅は、例えば３０～７４ｍｍ、４０～６７ｍｍ、または５０～６０ｍｍである。

第３の螺旋羽根１３は、埋設部１０の本体部１０１の直径の好ましくは２．８倍以上３．７倍以下、より好ましくは２．９倍以上３．６倍以下、さらに好ましくは３倍以上３．５倍以下の直径を有する。螺旋羽根の直径とは、埋設部１０の直径を含む螺旋羽根の最大直径である。第３の螺旋羽根１３の幅は、例えば８０～１２０ｍｍ、８５～１１０ｍｍ、または９０～１００ｍｍである。

第１の螺旋羽根１１、第１の螺旋羽根１１よりも大きい直径を有する第２の螺旋羽根１２、及び第２の螺旋羽根１２よりも大きい直径を有する第３の螺旋羽根１３が、埋設部１０の直径に対して上記好ましい直径を有することにより、本硬軟地質兼用型杭１の根入れし易さと、沈下抑制及び転倒抑制とをより良好に両立することができる。

第１の螺旋羽根１１は、先端を基点として埋設部１０の全長の好ましくは０％以上６５％以下、より好ましくは０％以上６３％以下、さらに好ましくは０％以上６１％以下の範囲に配置される。第１の螺旋羽根１１は、埋設部の先端から例えば１１６０ｍｍ、１１１０ｍｍ、または１０６０ｍｍの範囲に配置される。

第２の螺旋羽根は、先端を基点として埋設部１０の全長の好ましくは５４％以上７５％以下、より好ましくは５７％以上７０％以下、さらに好ましくは６０％以上６５％以下の範囲に配置される。第２の螺旋羽根１２は、埋設部の先端から例えば９８０～１３００ｍｍ、１０２０～１２３０ｍｍ、または１０８０～１１６０ｍｍの範囲に配置される。

第３の螺旋羽根は、先端を基点として埋設部１０の全長の好ましくは７０％以上９５％以下、より好ましくは７５％以上９２％以下、さらに好ましくは８０％以上８９％以下の範囲に配置される。第３の螺旋羽根１３は、埋設部の先端から例えば１３５０～１６５０ｍｍ、１３５０～１６００ｍｍ、または１４５０～１５５０ｍｍの範囲に配置される。

第１の螺旋羽根、第２の螺旋羽根、及び第３の螺旋羽根が、本硬軟地質兼用型杭１の埋設部１０の全長に対して上記好ましい範囲に配置されることにより、本硬軟地質兼用型杭の根入れし易さと、沈下抑制及び転倒抑制とをより良好に両立することができる。

第１の螺旋羽根のピッチは、好ましくは、第２の螺旋羽根及び第３の螺旋羽根のそれぞれの螺旋羽根のピッチよりも小さい。第１の螺旋羽根のピッチは、好ましくは３～２０ｍｍ、より好ましくは５～１６ｍｍ、さらに好ましくは７～１３ｍｍである。第２の螺旋羽根及び第３の螺旋羽根のそれぞれの螺旋羽根のピッチは、好ましくは２５～５５ｍｍ、より好ましくは３０～５０ｍｍ、さらに好ましくは３５～４５ｍｍである。螺旋羽根のピッチが上記好ましい範囲であることにより、本硬軟地質兼用型杭１の根入れし易さと、沈下抑制及び転倒抑制とをより良好に両立することができる。第２の螺旋羽根及び第３の螺旋羽根のそれぞれの螺旋羽根のピッチは互いに同じでもよく異なってもよいが、好ましくは同じである。

第１の螺旋羽根１１と第２の螺旋羽根１２との間隔は、好ましくは第１の螺旋羽根１１のピッチ以上、第１の螺旋羽根１１のピッチの３倍以下の距離である。第１の螺旋羽根１１と第２の螺旋羽根１２との間隔の上限は、より好ましくは第１の螺旋羽根１１のピッチの２倍以下、さらに好ましくは第１の螺旋羽根１１のピッチと実質的に同一である。第１の螺旋羽根１１と第２の螺旋羽根１２との間隔が、前記好ましい距離の範囲内であることにより、本硬軟地質兼用型杭１の根入れし易さと、沈下抑制及び転倒抑制とをより良好に両立することができる。

好ましくは、第１の螺旋羽根の螺旋数は１０～５０周であり、第２の螺旋羽根の螺旋数は１周以上であり、第３の螺旋羽根の螺旋数は１周以上である。第１の螺旋羽根は杭の全長に応じて１０～５０周の螺旋数を有することが好ましい。第２の螺旋羽根及び第３の螺旋羽根はそれぞれ１周以上の螺旋数を有してもよいが、それぞれ１周の螺旋数を有すれば軟弱地盤に対しても十分な沈下抑制及び転倒抑制を発揮することができるので、コスト低減の観点から、より好ましくは第２の螺旋羽根及び第３の螺旋羽根の螺旋数はそれぞれ１周である。

好ましくは、支柱取付部が、支柱取付部の中心から外周側に向かって細長い形状を有し前記支柱取付部の中心に対して放射状に配置される複数の孔を有するか、または支柱取付部の中心に対して同心円の円弧形状を有する複数の孔を有する。

図２に、本硬軟地質兼用型杭１を先端部からみたときの支柱取付部１４の一例の正面模式図を示す。支柱取付部１４は、図２に例示するように、本硬軟地質兼用型杭１と支柱とをボルトで締結するための複数の孔１５を備えた板状のプレート、好ましくは円盤状のプレートであることができる。複数の孔１５は、好ましくは、図２に例示するように、支柱取付部１４の中心から外周側に向かって細長い形状を有し、支柱取付部１４の中心に対して放射状に配置される。孔１５は、長手方向の長さが好ましくは１０～６０ｍｍ、より好ましくは１５～５０ｍｍであり、短手方向の長さが好ましくは１０～２０ｍｍ、より好ましくは１２～１８ｍｍである。

本硬軟地質兼用型杭１の埋設部１０、第１の螺旋羽根１１、第２の螺旋羽根１２、第３の螺旋羽根１３、及び支柱取付部１４、並びにその他の任意の構成は、従来、杭に用いられる材料、例えば金属製であることができ、一体成形されたものでもよく溶接されたものでもよい。

本開示はまた、上述の本硬軟地質兼用型杭と、前記支柱取付部に接続される１本の支柱とを備える架台であって、前記支柱は、本体部と、前記本体部の端部の前記硬軟地質兼用型杭と接続可能な杭取付部とを有し、前記硬軟地質兼用型杭と前記支柱とが、前記支柱取付部と前記杭取付部とが互いに固定されることによって接続され、前記支柱取付部が、前記支柱取付部の中心から外周側に向かって細長い形状を有し前記支柱取付部の中心に対して放射状に配置される複数の孔を有し、前記杭取付部が、前記杭取付部の中心に対して同心円の円弧形状を有する複数の孔を有するか、または、前記支柱取付部が、前記支柱取付部の中心に対して同心円の円弧形状を有する複数の孔を有し、前記杭取付部が、前記杭取付部の中心から外周側に向かって細長い形状を有し前記杭取付の中心に対して放射状に配置される複数の孔を有する架台を対象とする。

本硬軟地質兼用型杭１は、支柱と接続され得る。図３に支柱の一例の側面模式図を示す。支柱２０は、従来用いられている支柱であることができ、例えば長さ方向に垂直方向の断面がＣ型、四角型、またはオメガ型の支柱であることができる。支柱２０は、好ましくは５０～１５０ｍｍの直径を有し、好ましくは１０００～２５００ｍｍ、より好ましくは１５００～２０００ｍｍの長さを有する。支柱２０は、本硬軟地質兼用型杭１との接続部である本体２２の端部に杭取付部２４を備えてもよい。

図４に、支柱２０を長手方向からみたときの杭取付部２４の一例の正面模式図を示す。杭取付部２４は、図４に例示するように、支柱２０と硬軟地質兼用型杭１とをボルトで締結するための複数の孔２５を備えた板状のプレート、好ましくは円盤状のプレートであることができる。複数の孔２５は、好ましくは、図４に例示するように、杭取付部２４の中心に対して同心円の円弧形状を有する。円弧形状の孔のそれぞれは、杭取付部２４の中心に対して、好ましくは４５～８５度、より好ましくは５０～８０度、さらに好ましくは５５～７５度の角度にまたがる長さを有する。円弧形状の孔のそれぞれは、例えば５０～１５０ｍｍの長さを有する。円弧形状の孔のそれぞれの杭取付部２４の中心から外周方向（短手方向）の幅は、好ましくは１０～２０ｍｍ、より好ましくは１２～１８ｍｍである。円弧形状の孔のそれぞれは、杭取付部２４の中心に対して互いに同一の直径を有してもよく、異なる直径を有してもよい。

本硬軟地質兼用型杭１の支柱取付部１４と支柱２０の杭取付部２４とは、上述の構造が逆の関係でもよい。すなわち、本硬軟地質兼用型杭１の支柱取付部が図４に示す構造を有し、支柱２０の杭取付部が図２に示す構造を有してもよい。

支柱２０は、図３に例示するように、本体２２と杭取付部２４との間に１つまたは複数の補強板２６を備えてもよい。補強板２６は、図３に例示するように、三角形状を有することができる。支柱２０の本体２２、杭取付部２４及び補強板２６は一体成形されたものでもよく溶接されたものでもよい。補強板２６により、支柱２０の強度をより向上することができる。

好ましくは、架台は、前部支持バー及び前記前部支持バーよりも長い後部支持バー、前記支柱と前記前部支持バー及び前記後部支持バーとを接続する締結部材、前記前部支持バー、前記支柱、及び前記後部支持バーに接続される縦材であって、前記支柱に平行方向においてより低い位置にある前記前部支持バーとの接続部からより高い位置にある前記後部支持バーとの接続部に向かって傾斜して配置される縦材、前記縦材に接続される横材、並びに前記横材に接続されるクランプをさらに備え、前記支柱と前記後部支持バーとのなす角度θ_２が、前記支柱と前記前部支持バーとのなす角度θ_１と同じまたはθ_１よりも大きく、重心が前記支柱よりも前記後部支持バー側にある。

支柱２０は、本体２２の杭取付部２４の近傍端部に、締結部材をボルトで接続するための孔２８を備え得る。孔２８は好ましくは２つ以上である。締結部材は、支柱に前部支持バー及び後部支持バーを接続するための接続部材である。支柱２０はまた、本体２２の杭取付部２４とは反対側の端部に、縦材をボルトで接続するための１つまたは複数の孔２９を備え得る。

図５に、本硬軟地質兼用型杭１の支柱取付部１４と支柱２０の杭取付部２４とをボルトで締結する態様の一例を表す外観模式図を示す。図５の左側の図の破線で囲んだ部分を拡大したものが右側の図である。

好ましくは、締結部材は、支柱２０にボルトで接続するための２つ以上の孔であって、支柱２０の長手方向に垂直方向に細長い形状を有する孔、並びに前部支持バーを接続するための孔及び後部支持バーを接続するための孔であって、支柱２０の長手方向に平行方向に細長い形状を有する孔を備える。

図６に、締結部材の一例の正面模式図を示す。締結部材５０は、支柱や支持バーと同じ材質、例えば鋼であることができる。締結部材５０は、支柱にボルトで接続するための孔５０１、並びに前部支持バー及び後部支持バーを接続するための孔５０２及び孔５０３を備え得る。

孔５０１は好ましくは２つ以上である。孔５０１が２つ以上であることにより、支柱に締結部材５０をより安定して固定することができる。孔５０１は、好ましくは、図６に例示するように、支柱の長手方向に垂直方向に細長い形状を有する。孔５０１が支柱の長手方向に垂直方向に細長い形状を有することにより、支柱に接続する締結部材５０の位置調整を容易に行うことができる。２つ以上の孔５０１のうち少なくとも一部は、好ましくは、図６に例示するように、支柱の長手方向における位置が異なる。２つ以上の孔５０１のうち少なくとも一部が支柱の長手方向における位置が異なることにより、隣接する孔の距離を広げることができ、支柱に締結部材５０をより安定して固定することができる。

孔５０１は、長手方向の長さが好ましくは３０～４０ｍｍであり、短手方向の長さが好ましくは１０～２０ｍｍである。孔５０２及び孔５０３はそれぞれ１つまたは複数である。

孔５０２及び孔５０３は、好ましくは、図６に例示するように、支柱の長手方向に平行方向に細長い形状を有する。孔５０２及び孔５０３が支柱の長手方向に細長い形状を有することにより、締結部材５０に接続する前部支持バー及び後部支持バーの位置調整を容易に行うことができる。孔５０２及び孔５０３は、長手方向の長さが好ましくは３０～４０ｍｍであり、短手方向の長さが好ましくは１０～２０ｍｍである。

図７に、支柱２０の２つの孔２８と締結部材５０の２つの孔５０１とを位置合わせして、支柱２０に締結部材５０をボルトで接続する態様の一例を表す外観模式図を示す。

前部支持バー及び後部支持バー（以下、まとめて支持バーともいう）は、従来用いられている支持バーであることができる。好ましくは、図８に例示するように、前部支持バー３０は、締結部材５０に接続され支柱２０よりも前方に傾斜し、後部支持バー４０は前部支持バー３０よりも長く、締結部材５０に接続され支柱２０よりも後方に傾斜する。

前部支持バー３０は、例えば断面が一辺の長さが２５～７５ｍｍのＬ字形で、長さが１２００～１７００ｍｍの部材であることができる。後部支持バー４０も同様に、例えば断面が一辺の長さが２５～７５ｍｍのＬ字形で、長さが１７００～２２００ｍｍの部材であることができる。

前部支持バー３０及び後部支持バー４０は、支柱２０とともに縦材と接続され得る。図８に例示するように、前部支持バー３０の端部と後部支持バー４０の端部とその間の支柱２０の端部が縦材６０に接続され得る。

前部支持バー３０は、端部に締結部材５０とボルトで接続するための１つまたは複数の孔を備え得る。前部支持バー３０はまた、反対側の端部に、縦材とボルトで接続するための１つまたは複数の孔を備え得る。後部支持バー４０も同様に、両端部に締結部材５０とボルトで接続するための１つまたは複数の孔と、縦材とボルトで接続するための１つまたは複数の孔を備え得る。

図８に示す支柱２０と前部支持バー３０とのなす角度θ_１は、好ましくは１０～４５度、より好ましくは１５～４０度、さらに好ましくは２０～３５度である。角度θ_１が上記好ましい範囲であることにより、架台が保持する太陽光パネル等の構造物の地面との高さを確保すると共に架台の構造上の強度をより向上することができる。図８に示す支柱２０と後部支持バー４０とのなす角度θ_２は、好ましくは１５～５０度、より好ましくは２０～４５度、さらに好ましくは２５～４０度である。角度θ_２が上記好ましい範囲であることにより、架台が保持する太陽光パネル等の構造物の下の空間を確保すると共に架台の構造上の強度をより向上することができる。

縦材６０は、従来用いられている縦材であることができる。図８に例示するように、縦材６０は、前部支持バー３０、支柱２０、及び後部支持バー４０に接続され、前部支持バー３０と接続する前方が低く、後部支持バー４０と接続する後方が高くなるように水平方向に対する角度αの傾斜を有し得る。縦材６０はまた、横材と接続される。縦材６０は、前部支持バー３０、支柱２０、後部支持バー４０、及び横材７０とボルトで接続するための孔を備え得る。

縦材６０の角度αは、０度より大きく好ましくは２５度以下、より好ましくは５～２０度、さらに好ましくは１０～１５度である。角度αが上記好ましい範囲であることにより、架台が保持する太陽光パネル等の構造物上に降る雪や雨水による構造物の自然清掃効果が得られ、且つ架台の安定性のより好ましい両立ができ、構造物が太陽光パネルである場合は、太陽光発電効果の向上も図ることができる。

図９に、締結部材５０と前部支持バー３０及び後部支持バー４０とを接続、並びに縦材６０と前部支持バー３０、支柱２０及び後部支持バー４０とを接続する態様の一例を説明する外観模式図、並びに破線で囲んだ締結部材５０と前部支持バー３０及び後部支持バー４０との接続態様の一例の拡大図（ａ）、破線で囲んだ前部支持バー３０と縦材６０との接続態様の一例の拡大図（ｂ）、及び破線で囲んだ支柱２０と縦材６０との接続態様の一例の拡大図（ｃ）を示す。

横材７０は、従来用いられている横材であることができる。横材７０は、縦材６０に接続されて縦材６０に対して略垂直方向に配置され得る。横材７０は、縦材６０とボルトで接続するための孔を備え得る。横材７０は２本または３本以上の縦材にまたがって配置され得る。横材７０は１本または複数本であることができる。

本開示はまた、上述の架台を複数含む架台システムを対象とする。図１０に、２つの架台の縦材６０に接続された横材７０を含む架台システムの一例を表す外観模式図、並びに破線で囲んだ縦材６０と横材７０の接続態様の一例の拡大図を示す。図１０に示すように、縦材６０と横材７０とはＬ字金具を用いてボルトで接続してもよい。図１０において、２つの架台は共通の横材７０を備えてもよく、２つの架台それぞれが備える横材７０を接続してもよい。

架台システムは、任意の構造物を保持することができ、好ましくは太陽光パネルを保持することができる。図１１に、図１０の２つの架台にまたがる横材７０にクランプ８０で保持された太陽光パネル９０の一例を表す外観模式図、並びに２枚の太陽光パネル９０が横材７０に接続されたクランプ８０に保持される態様の一例の拡大図（破線で囲んだ部分）、及び太陽光パネル９０端部が横材７０に接続されたクランプ８０に保持される態様の一例の拡大図（破線で囲んだ部分）を示す。

横材７０は、横材７０同士を組み合わせ可能にする延長用部材を備えてもよい。延長用部材は、横材７０が端部に一体で有してもよく、横材７０の端部の孔にボルトで接続されてもよい。横材７０の端部の延長用部材を介して複数の横材７０を組み合わせることにより、横材７０を延長することができる。横材７０を延長することにより、より多数の太陽光パネルを保持することができる。

図１２に、３つの架台１００を用いて５枚の太陽光パネルを保持する一例の正面模式図を示す。図１２においては、左側の３枚の太陽光パネルを２つの架台１００にまたがる横材７０で保持し、右側の２枚の太陽光パネルを１つの架台１００の横材７０で保持し、横材７０の端部の延長用部材７１を介して横材７０同士を接続している。

図１３～１５に、４つの架台１００を用いて構成したカーポートの模式図を示す。カーポートの天井部には太陽光パネルを配置することができる。図１３～１５の例では、４つの架台１００が保持するカーポートの天井部に合計１２枚の太陽光パネルが保持されている。

図１３及び図１４に例示するように、本硬軟地質兼用型杭は、第３の螺旋羽根と支柱取付部との間において、コンクリート補強部１６を備え得る。コンクリート補強部１６を備えることにより、沈下抑制及び転倒抑制をより良好に行うことができるため、重量がより大きい構造物を支持することが可能となる。例えば、カーポート等の大型の架台の天井部に太陽光パネルを配置する場合等にコンクリート補強部を備えることで、架台の強度をさらに向上することができる。従来、コンクリート基礎用いる場合、大きなコンクリートブロックを施工してアンカー止めする必要があるため、材料費及び施工費が高額になり得たが、本硬軟地質兼用型杭１を打ち込んだ後に第３の螺旋羽根と支柱取付部との間にコンクリートを流し込んでコンクリート補強部１６を形成することより、少ないコンクリートで容易に施工できるため、材料費及び施工費を抑えることができる。

１ 硬軟地質兼用型杭
１０ 埋設部
１０１ 埋設部の本体部
１０２ 埋設部の先端部
１１ 第１の螺旋羽根
１２ 第２の螺旋羽根
１３ 第３の螺旋羽根
１４ 支柱取付部
１５ 支柱取付部の孔
１６ コンクリート補強部
２０ 支柱
２２ 支柱の本体
２４ 杭取付部
２５ 杭取付部の孔
２６ 補強板
２８ 支柱の締結部材と接続するための孔
２９ 支柱の縦材と接続するための孔
３０ 前部支持バー
４０ 後部支持バー
５０ 締結部材
５０１ 締結部材の支柱に接続するための孔
５０２ 締結部材の前部支持バーを接続するための孔
５０３ 締結部材の後部支持バーを接続するための孔
６０ 縦材
７０ 横材
７１ 延長用部材
８０ クランプ
９０ 太陽光パネル
１００ 架台

Claims (14)

1. 地盤に構造物を固定するための硬軟地質兼用型杭であって、
   先端から地中にねじ込まれる埋設部と、前記先端とは反対側の端部に配置される支柱を取付け可能な支柱取付部とを備え、
   前記埋設部はその外周面に前記地盤へねじ込む螺旋羽根を備え、
   前記螺旋羽根が、
   前記先端側に配置される第１の螺旋羽根、
   前記第１の螺旋羽根よりも前記支柱取付部側に配置され前記第１の螺旋羽根よりも大きい直径を有する第２の螺旋羽根、及び
   前記第２の螺旋羽根よりも前記支柱取付部側に配置され前記第２の螺旋羽根よりも大きい直径を有する第３の螺旋羽根
   を含み、
   前記第１の螺旋羽根の螺旋数は１０～５０周であり、
   前記第２の螺旋羽根の螺旋数は１周以上であり、
   前記第３の螺旋羽根の螺旋数は１周であり、
   前記第１の螺旋羽根と前記第２の螺旋羽根との間隔が、前記第１の螺旋羽根のピッチ以上、前記第１の螺旋羽根のピッチの３倍以下の距離である、
   硬軟地質兼用型杭。
2. 前記第１の螺旋羽根は、前記埋設部の本体部の直径の１倍超１．６倍以下の直径を有し、
   前記第２の螺旋羽根は、前記埋設部の本体部の直径の１．７倍以上２．７倍以下の直径を有し、
   前記第３の螺旋羽根は、前記埋設部の本体部の直径の２．８倍以上３．７倍以下の直径を有する、
   請求項１に記載の硬軟地質兼用型杭。
3. 前記第１の螺旋羽根は、前記先端を基点として前記埋設部の全長の０％以上６５％以下の範囲に配置され、
   前記第２の螺旋羽根は、前記先端を基点として前記埋設部の全長の５４％以上７５％以下の範囲に配置され、
   前記第３の螺旋羽根は、前記先端を基点として前記埋設部の全長の７０％以上９５％以下の範囲に配置される、
   請求項１に記載の硬軟地質兼用型杭。
4. 前記支柱取付部が、
   前記支柱取付部の中心から外周側に向かって細長い形状を有し前記支柱取付部の中心に対して放射状に配置される複数の孔を有するか、または
   前記支柱取付部の中心に対して同心円の円弧形状を有する複数の孔を有する、
   請求項１に記載の硬軟地質兼用型杭。
5. 請求項１～４のいずれか一項に記載の硬軟地質兼用型杭と、
   前記支柱取付部に接続される１本の支柱と
   を備える架台であって、
   前記支柱は、本体部と、前記本体部の端部の前記硬軟地質兼用型杭と接続可能な杭取付部とを有し、
   前記硬軟地質兼用型杭と前記支柱とが、前記支柱取付部と前記杭取付部とが互いに固定されることによって接続され、
   前記支柱取付部が、前記支柱取付部の中心から外周側に向かって細長い形状を有し前記支柱取付部の中心に対して放射状に配置される複数の孔を有し、前記杭取付部が、前記杭取付部の中心に対して同心円の円弧形状を有する複数の孔を有するか、または、
   前記支柱取付部が、前記支柱取付部の中心に対して同心円の円弧形状を有する複数の孔を有し、前記杭取付部が、前記杭取付部の中心から外周側に向かって細長い形状を有し前記杭取付部の中心に対して放射状に配置される複数の孔を有する、
   架台。
6. 前記支柱は、前記本体部と前記杭取付部との間に１つまたは複数の補強板を備える、請求項５に記載の架台。
7. 前部支持バー及び前記前部支持バーよりも長い後部支持バー、
   前記支柱と前記前部支持バー及び前記後部支持バーとを接続する締結部材、
   前記前部支持バー、前記支柱、及び前記後部支持バーに接続される縦材であって、前記支柱に平行方向においてより低い位置にある前記前部支持バーとの接続部からより高い位置にある前記後部支持バーとの接続部に向かって傾斜して配置される縦材、
   前記縦材に接続される横材、並びに
   前記横材に接続されるクランプ
   をさらに備え、
   前記支柱と前記後部支持バーとのなす角度θ_２が、前記支柱と前記前部支持バーとのなす角度θ_１と同じまたはθ_１よりも大きく、重心が前記支柱よりも前記後部支持バー側にある、請求項５に記載の架台。
8. 前記締結部材が、前記支柱にボルトで接続するための２つ以上の孔であって、前記支柱の長手方向に垂直方向に細長い形状を有する孔、並びに前記前部支持バーを接続するための孔及び前記後部支持バーを接続するための孔であって、前記支柱の長手方向に平行方向に細長い形状を有する孔を備える、請求項７に記載の架台。
9. 前記支柱と前記前部支持バーとのなす角度θ_１が１０～４５度であり、前記支柱と前記後部支持バーとのなす角度θ_２が１５～５０度である、請求項７に記載の架台。
10. 水平方向に対する前記縦材の角度が０度より大きく２５度以下である、請求項７に記載の架台。
11. 請求項７に記載の架台を複数含む架台システム。
12. 前記複数の架台のうち隣接する架台の前記横材が延長用部材を介して接続されている、請求項１１に記載の架台システム。
13. カーポートである、請求項１２に記載の架台システム。
14. 前記カーポートの天井部に太陽光パネルが配置された、請求項１３に記載の架台システム。
    

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