JPH05296217A - 中空球体を用いた管接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接合部の構造を複雑にすることなく多方向か
らの管接合が可能で、接合部における十分な耐力が得ら
れ、施工性やコストの面で優れた管接合構造を提供す
る。 【構成】 接合される鋼管１の端部にフランジ２を設
け、中空球体３に形成した管挿入孔４に鋼管１の端部を
挿入し、中空球体３内にコンクリート７を充填する。コ
ンクリート７の硬化により、中空球体３内に挿入した鋼
管１の端部が固定され、引抜力に対し鋼管１とコンクリ
ート７の付着力及びフランジ２の支圧力で抵抗する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管の接合構造に関する
もので、例えば建物架構や港湾、海洋構造物としての桟
橋、石油掘削用リグ等のパイプ構造物における構造部材
としての管どうしの接合、あるいは設備配管その他各種
の配管構造物における管どうしの接合等に利用される。
なお、構造部材として用いる場合、管内にはコンクリー
トを充填する等して複合構造とする場合もある。

【０００２】

【従来の技術】管の接合構造としては、管の種類，用途
等に応じて種々の形式があり、代表的なものとしては、
以下の方式がある。 突き合わせ溶接 接合すべき管１１どうしの端部を突き合わせて溶接１２
する方式（図１２参照）。 ボルト接合 接合すべき管１１の端部にフランジ１３を一体に設け、
フランジ１３どうしをボルト１４で接合する方式（図１
３参照）や、管１１の端部の内外に十字状断面の接合プ
レート１５を嵌込んで溶接しておき、接合プレート１５
どうしを継手板２１およびボルト１６で接合する方式
（図１４参照）等がある。 二重管構造 管１１の接合部に接合すべき管１１より内径が僅かに大
きい接合管１７を用い、接合管１７によって管１１どう
しを接合する方式（図１５参照）。管１１と接合管１７
はすみ肉溶接で固定したり、あるいは管１１と接合管１
７の間隙にグラウト材を充填する等の方式で固定する方
式もある。 ねじ方式 接合すべき管１１の端部にねじ１８を加工し、ねじ式に
接合する方式（図１６参照）。 いんろう方式 接合すべき管１１の端部に加工１９を施し、いんろう式
に接合する方式（図１７参照）。 テーパー方式 接合すべき一方の管１１ａの端部にテーパー２０を設け
て、接合すべき他方の管１１ｂに挿入して接合する方式
（図１８参照）。なお、二重管構造の具体例としては、
例えば特開平３−７６９１８号公報記載の透過性鋼製砂
防ダムに用いた接合構造があり、構造体ユニットを構成
する鋼管どうしを、該鋼管より径の大きい鋼管を加工し
てなる継手に挿入し、溶接する方式が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したの突き合わ
せ溶接で管を接合する場合、あるいはの二重管構造で
すみ肉溶接を施す場合には、現場溶接の信頼性の問題、
溶接部の劣化の問題、さらに熟練した溶接工を要すると
いった問題がある。また、及び〜の方式は、何れ
も管端部の加工を要し、加工コストの問題や十分な加工
精度を得るのが難しいといった問題がある。さらに、以
上の接合構造は、直列接合の場合、構造的にそれ程複雑
な形状とならないが、管を３次元的に接合するのには適
さず、可能であっても、接合部の構造が非常に複雑にな
る。また、建築物架構，桟橋，石油掘削用リグ，その他
のパイプ構造物を考えた場合、構造部材としての管表面
には、通常、耐候性を確保する等の目的で、厚膜型の重
防食塗装を施したり、あるいは亜鉛めっき，アルミニュ
ウムめっき等のめっきによる表面処理を行う必要があ
る。その場合、現場での塗装作業等を少なくするために
は、予め表面処理を施した状態の部材を搬入し、組み立
てることが望ましい。しかし、現場溶接やボルト接合が
必要な構造では、表面処理を施した管が使用できなかっ
たり、使用できても接合部が現場溶接やボルト接合部の
加工で損傷することにより、接合後、再度、塗装等の表
面処理部の補修が必要となるため、その部分の品質不良
から腐食が多発するといった問題がある。一方、流体等
を輸送する配管においては、管接合部における止水性も
重要となるが、従来の管接合構造では止水性を確保する
ためのシール材等が別途必要となる場合が多い。

【０００４】本発明は、上述のような従来の技術におけ
る問題点の解決を図ったもので、２方向の接合に限らず
多方向からの３次元的な接続においても、接合部の構造
を複雑にすることなく、容易に接合を行うことができ、
かつ接合部における十分な耐力が得られ、施工性やコス
トの面でも優れている中空球体を用いた管接合構造を提
供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の中空球体を用い
た管接合構造は、複数の管挿入孔を形成した中空球体を
継手として用い、接合すべき複数の管をこの中空球体の
管挿入孔に対して挿入し、中空球体の内部にコンクリー
ト等の不定形硬化材を充填したものであり、硬化材の硬
化により管を固定接続している。接合される管の端部に
はフランジ等の形で直径方向外側に突出する突起が形成
されており、中空球体の内部に充填された硬化材から受
ける支圧力によって、管に対し大きな引抜耐力を与えて
いる。また、硬化材自体、中空球体を構成する殻から直
径方向内側に向けて拘束力を受けているため、大きな耐
力を発揮する。また、硬化材に膨張性コンクリート等の
膨張性の硬化材を用いることで、さらに高い拘束力及び
管の引抜耐力が期待できる。中空球体の管挿入孔は管端
部の突起が通過できる大きさが必要であり、突起がフラ
ンジ状の場合にはその外径より大きい径の孔になる。た
だし、不連続なフランジの場合にはフランジ部分が挿入
できればよく、貫通孔を突起の形状に合わせて設け、回
転させることにより、抜け出さない構造とすることも可
能である。その他、突起としては、スタッドジベルその
他の突起物を溶植、あるいは溶接により取付けたり、縞
状の突起を管端部に一体成形または溶接等で設けたもの
であってもよい。接合すべき管は必要な引抜耐力が得ら
れる所定長挿入すればよいが、例えば直線的に接合され
る管どうしの場合には管端部を密着させて、必要に応じ
管端部のフランジどうしをボルト接合等で接合し、その
状態で中空球体内に硬化材を充填すれば、さらに引抜耐
力を向上させることができる。また、管端部を密着させ
た構造は、流体等を通す設備配管等にも適しており、さ
らに接合部が硬化材で完全に覆われるため、高い止水性
が確保できる。また、管の接続方向は中空球体に設ける
管挿入孔の方向で決まるが、球体であることから、どの
方向も略均質であり、２方向に限らず、特に３方向以上
の管接合に非常に適している。

【０００６】本発明の管接合構造をパイプ構造物に適用
する場合には、接合される管の内部にコンクリートを充
填することで、コンクリート充填鋼管構造等の複合構造
として、コンクリートに圧縮力を負担させることができ
る。なお、コンクリート充填鋼管構造等の複合構造とす
る場合、管の内面と、内部に充填されたコンクリートと
の間に、アスファルト，グリースその他によるアンボン
ド処理を施し、非付着状態としてもよい。すなわち、内
部のコンクリートは、外側を管で拘束されていることで
管軸方向について高い圧縮耐力を発揮するが、非付着状
態とすることで、管軸方向の圧縮力による管の降伏や局
部座屈が防止され、管によるコンクリート拘束効果が維
持されるため、断面の縮小が可能となる。

【０００７】さらに、パイプ構造物に適用する場合等に
おいては、接続すべき鋼管等の表面に予め厚膜型の重防
食塗装、あるいは亜鉛めっき，アルミニュウムめっき等
の表面処理を施した管を用いることができる。すなわ
ち、本発明では、管どうしの接合を、継手としての中空
球体への硬化材の充填によって行っているため、予め表
面処理を施した管をそのまま使用することができ、表面
処理効果を損なうことなく接合を行うことができ、溶接
やボルト接合の場合のような現場における表面処理損傷
部の補修作業を必要としない。

【０００８】

【実施例】次に、図示した実施例について説明する。な
お、本発明において接合される管は鋼管に限られるもの
ではないが、実施例においては鋼管として説明する。図
１は本発明の管接合構造の一実施例を示したもので、２
本の鋼管１を鋼製の中空球体３を用いて、直列に接合し
た場合である。両鋼管１の端部にはフランジ２が形成さ
れており、一方、中空球体３には直径方向に対向する位
置に一対の管挿入孔４が穿設されている。管挿入孔４は
鋼管１のフランジ２が挿入可能な径を有しており、従っ
て鋼管１の端部はルーズな状態で中空球体３の内部に挿
入されている。本実施例では両鋼管１のフランジ２どう
しを密着させた状態で、中空球体３の内部にコンクリー
ト７（図面上、表れないので、点線の引き出し線で示
す）を充填し、コンクリート７の硬化により、両鋼管１
どうしを固定している。また、コンクリート７は、中空
球体３の管挿入孔４と鋼管１の外面との隙間をシーリン
グ材８等で塞いだ状態で充填することが望ましい。構造
部材としての鋼管１を接合する場合、フランジ２を必ず
しも密着させる必要はなく、接合部において必ずしも厳
密な精度が要求されないが、本発明を流体等を送る配管
に適用する場合にはフランジ２どうしを密着させ、さら
に必要に応じシーリングの処理を施す場合もある。

【０００９】図２は本発明の管接合構造を３方向の鋼管
１の接合に用いた場合の実施例を示したものである。本
実施例は３方向の鋼管１を接合している以外、原理的に
は図１の実施例と同じである。ただし、３方向であるた
め、鋼管１どうしの端部を離した状態としている。ま
た、図１，図２の何れの場合も、鋼管１を構造部材とし
て用いる場合、鋼管１内にコンクリートを充填し、コン
クリート充填鋼管構造とすることもできる。

【００１０】図３は図１，図２の実施例における突起と
してのフランジ２の作用を説明するための図であり、中
空球体３内にコンクリート７を充填したことで、当然、
コンクリート７と鋼管１外面との管の付着力による引抜
耐力が得られるが、さらに、中空球体３によって拘束さ
れるコンクリート７とフランジ２間の支圧力により大き
な引抜耐力が期待でき、図３に示すように、フランジ２
部分での支圧力はコンクリート７を介して中空球体３の
外殻に伝えられる構造になっている。

【００１１】図４は本発明の管接合構造を構造物に適用
した場合の概要を示したもので、鋼管１が構造部材とし
て用いられ、中空球体３からなる継手がパイプ構造物の
格点を構成している。図４からも明らかなように、パイ
プ構造物では、１つの格点に対し、多方向から鋼管１が
接合されるが、本発明の接合構造を採用することによ
り、非常に簡略化された接合部が形成される。なお、各
鋼管１は予め現場溶接やボルト接合を必要としないた
め、予め厚膜型の重防食塗装、あるいは亜鉛めっき、ア
ルミニュウムめっき等の表面処理を施した管を用いるこ
とができる。

【００１２】図５〜図９は本発明により２方向の管を接
合する場合の施工手順の一例を示したもので、以下の手
順で接合作業を行うことができる。 予め、中空球体３の管挿入孔４を利用して、一方の
鋼管１ａに中空球体３を通しておく（図５参照）。 上記鋼管１ａと他方の鋼管１ｂのフランジ２どうし
を突き合わせ、ボルト９で仮留めする（図６参照）。 中空球体３を、両鋼管１ａ，１ｂの接合部を覆う位
置まで移動させ、管挿入孔４と鋼管１ａ，１ｂの外面と
の間にシーリング材８を詰める（図７参照）。 中空球体３内にコンクリート７を充填する（図８参
照）。なお、コンクリート７は管挿入孔４と鋼管１ａ，
１ｂとの隙間から充填することも可能であるが、管挿入
孔４と別個に設けた注入孔（図示せず）から充填するの
が望ましい。 コンクリート７の硬化により結合が完了する（図９
参照）。 以上述べた各実施例において、突起は鋼管１の端部に形
成したフランジであるが、突起付鋼板等で縞状の突起を
鋼管と一体的に形成したものや、図１０に示すように、
鋼管１に螺旋状または円環状に鉄筋５を溶接したもの、
図１１に示すように鋼管１にスタッドジベル６を溶植し
たもの等でもよい。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、下記の効果が得られ
る。 継手として中空球体３を用い、端部に突起を設けた
管をルーズな状態で挿入した後、コンクリート等の硬化
材を充填し、硬化材の硬化により固定接続する構造であ
るため、溶接やボルト接合等のような接合部における高
い精度が要求されず、施工が容易となる。 中空球体３を用いているため、管挿入孔を任意の方
向に形成し、３次元的にあらゆる方向の管を挿入するこ
とができる。特に、ジャケット等のパイプ構造物におい
ては、１０方向前後の接続管が格点に集中する場合があ
り、そのような場合にも何ら問題なく対処できる。ま
た、配管構造物の管接続に利用した場合にも、任意の方
向の分岐が可能となる。 継手としての中空球体３は、その形状から内部の充
填物を固定する力が極めて大きく、接続管に対する固定
力が大きい。また、接合部におけるダイヤフラム等も特
に必要としない。 接続される管の端部にフランジ状、その他の突起を
形成していることで、硬化材および中空球体から受ける
管軸方向の拘束力が大きく、大きな引張耐力が得られ
る。 現場における接合作業に、溶接やボルト接合を伴わ
ないので、省力化，急速施工が追求できる。 継手部が中空球体内でコンクリート等の不定形材料
の硬化材で覆われるので、特に腐食しやすい継手部の防
食が完全になる。 上記，と関連して、接続管として予め塗装やめ
っき等の表面処理を施した管を用いることができる。従
って、溶接やボルト接合部の加工に伴う表面処理損傷部
に対する現場補修作業を省略でき、現場作業の簡略化が
図れる。 流体を輸送する配管等に適用する場合、接合部が硬
化材で完全に覆われるため、高い止水性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における接合部の斜視図であ
る。

【図２】本発明による３方向の管の接合部を示す斜視図
である。

【図３】本発明の管接合構造の作用を説明するための断
面図である。

【図４】本発明の管接合構造をパイプ構造物へ適用した
場合の概要を示す斜視図である。

【図５】一方の鋼管に中空球体を挿通した状態を示す正
面図である。

【図６】両方の鋼管を突き合わせて仮留めした状態を示
す正面図である。

【図７】中空球体内に両方の鋼管の接合部を配置してシ
ーリング材を詰めた状態を示す正面図である。

【図８】中空球体内にコンクリートを充填した状態を示
す一部切断正面図である。

【図９】両方の鋼管の結合を完了した状態を示す一部切
断正面図である。

【図１０】接続管端部の変形例を示す正面図である。

【図１１】接続管端部の他の変形例を示す一部切断正面
図である。

【図１２】従来の管接合構造の一例を示す断面図であ
る。

【図１３】従来の管接合構造の他の例を示す断面図であ
る。

【図１４】従来の管接合構造のさらに他の例を示す断面
図である。

【図１５】従来の管接合構造のさらに他の例を示す断面
図である。

【図１６】従来の管接合構造のさらに他の例を示す断面
図である。

【図１７】従来の管接合構造のさらに他の例を示す断面
図である。

【図１８】従来の管接合構造のさらに他の例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 鋼管 ２ フランジ ３ 中空球体 ４ 管挿入孔 ５ 鉄筋 ６ スタッドジベル ７ コンクリート ８ シーリング材 ９ ボルト

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の管挿入孔を有する継手としての中
   空球体３に、端部に直径方向外側に突出する突起を形成
   した管を所定長挿入し、前記中空球体３内に硬化材を充
   填し、硬化させたことを特徴とする中空球体を用いた管
   接合構造。
2. 【請求項２】 前記突起はフランジ状の突起である請求
   項１の中空球体を用いた管接合構造。
3. 【請求項３】 前記中空球体３を介して接合される管ど
   うしの端部が密着している請求項１または２の中空球体
   を用いた管接合構造。
4. 【請求項４】 前記管の内部にはコンクリートが充填さ
   れている請求項１，２または３の中空球体を用いた管接
   合構造。
5. 【請求項５】 前記管はパイプ構造物を構成する構造部
   材である請求項１，２，３または４の中空球体を用いた
   管接合構造。
6. 【請求項６】 前記管は配管構造物を構成する管である
   請求項３の中空球体を用いた管接合構造。
7. 【請求項７】 前記硬化材は膨張性の硬化材である請求
   項１，２，３，４，５または６の中空球体を用いた管接
   合構造。
8. 【請求項８】 前記管の外面には、予め表面処理が施さ
   れている請求項１，２，３，４，５，６または７の中空
   球体を用いた管接合構造。