JP7433073B2

JP7433073B2 - 鋼管で被覆したコンクリート杭

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Publication number: JP7433073B2
Application number: JP2020024607A
Authority: JP
Inventors: 好伸木谷
Original assignee: Mitani Sekisan Co Ltd
Current assignee: Mitani Sekisan Co Ltd
Priority date: 2020-02-17
Filing date: 2020-02-17
Publication date: 2024-02-19
Anticipated expiration: 2040-02-17
Also published as: JP2021127667A

Description

本発明は、杭穴に埋設して使用する杭であって、コンクリート杭の外周に鋼管を配置した鋼管で被覆したコンクリート杭、いわゆるＳＣ杭に関する。

従来、杭穴にコンクリート杭を埋設して、基礎杭を構成する場合、地上付近では、水平力が作用して、基礎杭の上端部で引張力が作用する場合があった。この場合、コンクリート杭が圧縮力は十分に負担できるが、引張力には弱い性質があるので、コンクリート杭の外周を鋼管で覆って、引張力を鋼管で負担する「鋼管で被覆したコンクリート杭（いわゆるＳＣ杭）」を使用していた。

この場合、「鋼管で被覆したコンクリート杭（いわゆるＳＣ杭）」に圧縮力が作用した場合、鋼管が座屈で外側に膨らみ、コンクリート杭の圧縮力の負担に悪影響が生じることがあった。

これを防止するために、例えば、鋼管の外側にさらにコンクリート層と外殻鋼管を設けて座屈に対応する提案がなされていた（特許文献１）。

特開２０１６－２２３２０７号公報

上記従来の技術では、鋼管の座屈対策はできるが、断面（径）が大きくなり、施工時に下方に位置するコンクリート杭との連結が煩雑となり、さらに、外殻鋼管と鋼管の間にコンクリート層が必要となり、製造も煩雑となる問題点があった。

本発明は、通常の鋼管で被覆したコンクリート杭で、鋼管とコンクリート杭部分との付着を軽減してかつ、鋼管に切り欠き部を設けて緩衝部を形成したので、前記問題点を解決した。

すなわちこの発明は、コンクリート杭本体の上下に鋼製の端板を設け、全長に渡って外側面を鋼管で被覆し、以下のように構成したことを特徴とする鋼管で被覆したコンクリート杭。
(1) 前記鋼管の内面と、前記コンクリート杭本体の外面との付着を軽減した。
(2) 前記鋼管に緩衝部を形成し、前記緩衝部は周方向で所定幅の切り欠き部を形成し、前記切り欠き部に、前記切り欠き部の間隔が広がることを規制し、かつ間隔が狭まることを許容する連結プレートを係止して構成した。

また、前記において、以下のように形成したことを特徴とする鋼管で被覆したコンクリート杭である。
(1) 切り欠き部の上側を上部鋼管とし、切り欠き部の下側を下部鋼管とし、前記上部鋼管の下縁部の外面に上プレート係止部を形成し、前記下部鋼管の上縁部に下プレート係止部を形成した。
(2) 連結プレートの内周側で上端部に、前記上プレート係止部に係止する上押え突起を形成し、前記連結プレートの内周側で下端部に、前記下プレート係止部に係止する下押え突起を形成した。

さらに、前記において、以下のように形成したことを特徴とする請求項２に記載の鋼管で被覆したコンクリート杭である。
(1) 鋼管の内面に、切り欠き部を上下方向に塞ぐプレート固定板を設けた。t
(2) 連結プレートと前記プレート固定板とを、その間隔を保つように、保持具で連結した。

この発明は、コンクリート杭本体の外側面を、付着を軽減して鋼管で被覆し、鋼管の中間高さに環状の切り欠き部を設けたので、引張力は鋼管で負担し、圧縮力は付着を軽減した鋼管に切り欠き部を設けたので、座屈を防止して、圧縮力をコンクリート杭本体で負担できる。

この発明の鋼管で被覆したコンクリート杭の実施形態で、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ－Ａ断面図、（ｃ）は正面図を表し、（ｄ）～（ｆ）は連結プレートを取り外した状態で、（ｄ）は平面図、（ｅ）はＢ－Ｂ断面図、（ｆ）は正面図を表す。（ａ）は拡大Ａ－Ａ断面図、（ｂ）は拡大Ｂ－Ｂ断面図、を表す。Ｃ－Ｃ断面図を表す。Ｃ－Ｃ断面図で、緩衝部の一部拡大図で、（ａ）は連結プレートを取り付ける前,（ｂ）は連結プレートを取り付けた後を表す。

図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。

１．鋼管で被覆したコンクリート杭５０

（１）中空部２を有するドーナツ状で長さＬ０のコンクリート杭本体１の上下端面に、鋼製の上端板７、下端板８が固定されている。コンクリート杭本体１の上端板７の近傍に、円周方向の環状凹入部５が形成されている。環状凹入部５に鋼製で帯状のプレート固定板１１を嵌挿して、嵌挿した状態で、プレート固定板１１の外周面１２が、コンクリート杭本体１の外周面３とほぼ面一になるように形成されている。プレート固定板１１の外周面１２に、周方向所定間隔に、ネジ孔１７を有するボルト固定具（ナット）１５を固定し、ボルト固定具１５のネジ孔１７が放射状に配置されている（図３、図４（ａ））。

（２）鋼管２０は、上下方向でコンクリート杭本体１とほぼ同一長さＬ０で形成され、上端近傍に（前記コンクリート杭本体１の環状凹入部５と同一上下位置に）、部材を削除した切り欠き部２６を形成し、切り欠き部２６の上方を上部鋼管２１、下方を下部鋼管２３とする。切り欠き部の上下方向の長さをＬ１とする（図４（ａ））。
上部鋼管２１の下端２１ｂから若干上方に、周方向に環状の上プレート係止部２８を形成する。下部鋼管２３の上端２３ａから若干下方に、前記上プレート係止部２８と同一形状で環状の下プレート係止部２９を形成する（図３、図４（ａ））。

（３）コンクリート杭本体１の外周面３に、鋼管２０（上部鋼管２１および下部鋼管２３）を配置する。この際、コンクリート杭本体１の外周面３と鋼管２０の内周面（上部鋼管２１の内周面２２および下部鋼管２３の内周面２４）とは付着されず、両面（外周面３と内周面２２、２４）の間に応力が伝達されないように形成される。この状態で、ボルト固定具１５の放射方向の先端面１６は、「上プレート係止部２８の放射方向の先端面２８ａと下プレート係止部２９の放射方向の先端面２９ａ」より放射方向に突出しないように（または同一に位置するように）形成される（図３、図４（ａ））。
この状態で、上鋼管２１の上端２１ａは上端板７の下面に溶接固定され、下鋼管２３の下端２３ｂは下端板８の上面に溶接固定される。

（４）上下方向で、鋼管２０の切り欠き部２６、上プレート係止部２８および下プレート係止部２９を、外周側から塞ぐことができる平面円弧状の連結プレート４０を形成する。連結プレート４０は、円を三分割した平面形状で、３枚の連結プレート４０、４０により平面視で円を構成する（図１（ｂ）、図２（ａ））。
各連結プレート４０の内面４２（鋼管２０側）に、上下方向で上端に、上プレート係止部２８に上側から係止できる上押え突起を形成し、上下方向で下端に、下プレート係止部２９に下側から係止できる下押え突起４４を形成する。また、各連結プレート４０の上下方向で、略中央で、プレート固定板１１のボルト固定具１５（ねじ穴１７）に対応した位置に、貫通孔４５、４５を形成する（図２（ｂ））。

（５）各連結プレート４０の上押え突起４３を、鋼管２０の上鋼管２１の上プレート係止部２８の上側に係止し、各連結プレート４０の下押え突起４４を、鋼管２０の下鋼管２３の下プレート係止部２９の下側に係止して、各連結プレート４０、４０を鋼管２０に取り付ける。続いて、各連結プレート４０の貫通孔４５に外側からボルト４７を挿入して、ボルト４７の軸部をボルト固定具１５のねじ穴１７に螺合緊結して、ボルト４７の頭部を連結プレート４０の外面に４１に定着緊結して、上鋼管２１と下鋼管２３とを一体に連結する（図３、図４（ｂ））この状態で、鋼管２０の切り欠き部２６の長さＬ０は維持される（図４（ｂ）。

（６）以上のようにして、この発明の鋼管被覆コンクリート杭（ＳＣ杭）５０を構成する（図１（ａ）～（ｃ）、図２（ａ）、図３）。前記において、プレート固定板１１の外周面１２の上端部は上鋼管２１の内面２２とは固定されず、またプレート固定板１１の外周面１２の下端部は下鋼管２３の内面２２とは固定されず、いずれもボルト４７による押圧された状態になっている。
なお、前記においてコンクリート杭本体１の径、上記鋼管２０（上鋼管２１および下鋼管２３）の径は、通常の設計で採用される径をそのまま維持した径としてある。

２．鋼管で被覆したコンクリート杭５０の製造

鋼管２０が、上鋼管２１と下鋼管２３とが、プレート固定板１１と連結プレート４０で挟まれ、ボルト４７で緊結された状態で、かつ連結プレート４０の上押え突起４３と上鋼管２１の上プレート係止部２８との係止、連結プレート４０の下押え突起４４と下鋼管２３の下プレート係止部２９との係止は維持された状態で、通常の鋼管と同様に取り扱う。
すなわち、以上の状態の鋼管２０に上端板７および下端板８を溶接固定した状態で、鋼管２０（上鋼管２１および下鋼管２３の内面の全部（または一部）にコンクリートとの付着を無くしあるいは軽減させる材料（一般に油性溶剤類）を塗布して、あるいは、そのようなシートを添付する。また、プレート固定板１１の内周面にも同様のコンクリートとの付着の軽減または付着を無くす処理を施す。この状態で、鋼管２０を遠心成形機に備えた成形金型に取り付けて、通常と同様に、コンクリートを投入して、遠心成形して、所定の養生をすれば、この発明の鋼管で被覆したコンクリート杭５０を完成できる（図１（ａ）～（ｃ）、図３）。
また、通常のコンクリートの遠心成型で、プレート固定板１１によりコンクリート杭本体１と環状凹入部５も形成される。

３．鋼管で被覆したコンクリート杭５０の使用

（１）以上のように形成した鋼管で被覆したコンクリート杭５０は、通常の鋼管で被覆したコンクリート杭（いわゆるＳＣ杭）と同様に、主に杭穴内に埋設したコンクリート杭の上端に連結して、連結杭の地上付近に配置される。埋設作業も通常の鋼管で被覆したコンクリート杭と同様に行うことができる（図示していない）。

（２）鋼管で被覆したコンクリート杭５０に引張力が作用した場合には、連結プレート４０はボルト４７でプレート固定板１１と一体となっているので、連結プレート４０の上押え突起４３と上鋼管２１の上プレート係止部２８との係止、連結プレート４０の下押え突起４４と下鋼管２３の下プレート係止部２９との係止は維持される。したがって、上鋼管２１、下鋼管２３および連結プレート４０により一体に挙動して、引張力を負担する。この際、鋼管２０（上鋼管２１および下鋼管２３）とコンクリート杭本体１との縁が切れているので、鋼管２０（上鋼管２１および下鋼管２３）が伸びても、コンクリート杭本体１に影響がない。

（３）また、鋼管で被覆したコンクリート杭５０に圧縮力が作用した場合には、圧縮力は主にコンクリート杭本体１が負担することになる。また、鋼管２０（上鋼管２１および下鋼管２３）とコンクリート杭本体１との縁が切れているので、さらに、連結プレート４０はボルト４７でプレート固定板１１と一体となっているので、連結プレート４０は、放射方向で、上鋼管２１および下鋼管２３と一体となる。しかし、作用する圧縮力により鋼管２０（上鋼管２１および下鋼管２３）の全体が縮むことになるが、切り欠き部２６（上鋼管２１のぁ端２１ｂと下鋼管２３の上端２１ａの距離）が上下方向で短くなることで吸収できる。すなわち、連結プレート４０の上押え突起４３と上鋼管２１の上プレート係止部２８との係止、および／または、連結プレート４０の下押え突起４４と下鋼管２３の下プレート係止部２９との係止、が解除される場合があるが、鋼管２０（上鋼管２１および下鋼管２３）に座屈が生じることを防止できる。

（４）また、また、鋼管で被覆したコンクリート杭５０に曲げが作用した場合には、一側で圧縮力、他側では引張力が作用するので、１つの鋼管で被覆したコンクリート杭５０で、上記の圧縮力が作用した場合と引張力が作用した場合の両方が生じることになる。

４．他の実施形態

（１）前記実施形態で、上プレート係止部、下プレート係止部は環状としたが、部分的に削除した部分を形成した環状（断続的な環状）の構造とすることもできる（図示していない）。

（２）また、前記実施形態において、プレート固定板１１の外周面１２の上端部は上鋼管２１の内面２２とは固定されず、またプレート固定板１１の外周面１２の下端部は下鋼管２３の内面２２とは固定されず、いずれもボルト４７による押圧された状態に形成したが、それぞれ緩く、部分的に溶接して位置を保持することもできる（図示していない）。

１コンクリート杭本体
２コンクリート杭本体の中空部
３コンクリート杭本体の外側面
４コンクリート杭本体の環状凹入部
７上端板
８下端板
１１プレート固定板
１２プレート固定板の外周面
１５ボルト固定具
１６ボルト固定具の先端
１７ボルト固定具のねじ穴
２０鋼管
２１鋼管の上鋼管
２１ａ上鋼管の上端
２１ｂ上鋼管の下端
２２上鋼管の内面
２３下鋼管
２３ａ下鋼管の上端
２３ｂ下鋼管の下端
２４下鋼管の内面
２６鋼管の切り欠き部
２８上鋼管の上プレート係止部
２９下鋼管の下プレート係止部
４０連結プレート
４１連結プレートの外面
４２連結プレートの内面
４３連結プレートの上押え突起
４４連結プレートの下押え突起
４５連結プレートの貫通孔
４７ボルト（保持具）
５０鋼管被覆コンクリート

Claims

コンクリート杭本体の上下に鋼製の端板を設け、全長に渡って外側面を鋼管で被覆し、以下のように構成したことを特徴とする鋼管で被覆したコンクリート杭。
(1) 前記鋼管の内面と、前記コンクリート杭本体の外面との付着を軽減した。
(2) 前記鋼管に緩衝部を形成し、前記緩衝部は周方向で所定幅の切り欠き部を形成し、前記切り欠き部に、前記切り欠き部の間隔が広がることを規制し、かつ間隔が狭まることを許容する連結プレートを係止して構成した。
以下のように形成したことを特徴とする請求項１に記載の鋼管で被覆したコンクリート杭。
(1) 切り欠き部の上側を上部鋼管とし、切り欠き部の下側を下部鋼管とし、前記上部鋼管の下縁部の外面に上プレート係止部を形成し、前記下部鋼管の上縁部に下プレート係止部を形成した。
(2) 連結プレートの内周側で上端部に、前記上プレート係止部に係止する上押え突起を形成し、前記連結プレートの内周側で下端部に、前記下プレート係止部に係止する下押え突起を形成した。
以下のように形成したことを特徴とする請求項１に記載の鋼管で被覆したコンクリート杭。
(1) 鋼管の内面に、切り欠き部を上下方向に塞ぐプレート固定板を設けた。
(2) 連結プレートと前記プレート固定板とを、その間隔を保つように、保持具で連結した。