JPH1122880A

JPH1122880A - 耐震用管継手および耐震継手付管

Info

Publication number: JPH1122880A
Application number: JP9176954A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Ono; 芳美小野; Nobuhisa Suzuki; 信久鈴木; Akihiko Kato; 昭彦加藤; Masaki Yoshikawa; 正樹吉川
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 1999-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】現地施工が容易であり、圧縮荷重や繰り返し
荷重に対して強い耐震用管継手および耐震継手付管を提
供することを目的とするものである。【解決手段】一方の被接合管の管端を厚肉部１３ａと
した管端内面に、軸対称状の凹凸付テーパ面１４ａが形
成され、他方の被接合管の管端を厚肉部１３ｂとした管
端外面に、上記凹凸付テーパ面１４ａと噛み合う軸対称
状の凹凸付テーパ面１４ｂが形成されている耐震用管継
手であり、厚肉部に軸対称状の凹凸付テーパ面を形成す
ることで、被接合管の有効肉厚を低減することなく、耐
震性を有する耐震用管継手とすることができる。また、
両被接合管が凹凸付テーパ面で噛み合っており、圧縮荷
重に対しての支持機能を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐震用管継手およ
び耐震継手付管に関し、詳しくは、金属管、樹脂管、複
合材料管、複合構造管などの配管用管継手における管口
径、管内流体、内圧および敷設環境などの配管条件によ
らず、円筒または円筒状構造物や部品の接合、並びに鋼
管杭の接合やパイプ構造物の継手など、広く一般に適用
可能な差込管継手による耐震用管継手および耐震継手付
管に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】図５〜図７は、従来の耐震性を有する管
継手構造を示し、図面を参照して説明する。図５は、従
来の突起付差込管継手を示し、同図（ａ）はその半裁断
面図であり、同図（ｂ）はその要部断面図である。同図
（ａ）は、突起付差込管１ａと１ｂとが接合した継手部
を示す図であり、図（ｂ）に示したように、この突起付
差込管継手は、一方の管１ａの管端２ａの内面に多数の
突起３を有する軸対称状の凹凸付テーパ面が形成され、
他方の管１ｂの管端２ｂの外面に多数の突起３が形成さ
れた軸対称状の凹凸付テーパ面が形成されている。これ
らの管１ａ、１ｂの先端部が互いに圧入されて接合され
ている。突起付差込管１ａ、１ｂを互いに圧入すること
により、軸方向の相対変位あるいは荷重によって一体化
される。

【０００３】図６は、従来の鋼管用耐震メカニカル継手
であり、特開平８−４０７９号公報に開示したものであ
り、同図（ａ）はその半裁断面図であり、同図（ｂ）は
正面図である。同図において、管１には、その先端に先
端部に向かうに従って肉厚化した軸対称状のテーパ面を
有する管端部６ａが溶接されて一体化されている。そし
て、その一方の管端面に環状溝８が形成され、その環状
溝８にＯリング９が挿入されて、両管端面同士を当接さ
せている。両管端部６ａの管端肉厚部６ｂが、カップリ
ング７のテーパ状溝７ａ内に収納されて、カップリング
７をボルト１０で緊締して両管１を接合している。

【０００４】図７は、従来の鋼管用耐震メカニカル継手
であり、特開平８−７２７５１号公報に開示したもので
あり、同図（ａ）はその半裁断面図であり、同図（ｂ）
は正面図である。同図において、管１の先端に軸対称状
のテーパ面４ａを形成して肉厚部４ｂが形成され、その
肉厚部４ｂに溝４ｃが形成されている。これら肉厚部４
ｂの溝４ｃと突部４ｄが断面コ字状のカップリング１０
の溝１０ａに嵌合されて、管が接合している。断面がコ
字状のカップリング１０は、周方向に分割可能であり、
肉厚部４ｂが嵌合する溝１０ｃが形成され、その端面は
テーパ状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】地中に埋設する埋設用
配管は、大規模な地震に耐え得る配管等の継手構造とす
る必要があり、先ず、継手に適用する管材料が延性に富
む材料であることが前提である。その上で、引張・圧縮
の軸変位や曲げ変位に対する延性強度、座屈強度および
疲労強度が本管と同等以上であることが不可欠な条件と
なる。さらに、管継手の現地での施工に当たって、溶接
等の熟練を要することなく、施工能率が良好であり、施
工品質が安定していることが重要である。

【０００６】図５の突起付差込管継手では、管端部２ａ
の内面あるいは管端部２ｂの外面に多数のテーパ状の突
起３が形成されており、継手部が本管肉厚より薄くなっ
ており、有効管厚が減少する欠点がある。この継手部に
は応力集中などが生じて、継手部の強度を本管同等以上
とするのは極めて困難であり、この継手部が大規模地盤
変位に対する管体延性強度の低下を招く欠点がある。ま
た、地震の繰り返し荷重に対する十分な疲労強度も得ら
れず、通常のねじ継手並の継手性能しか確保できない欠
点がある。

【０００７】図６の鋼管用耐震メカニカル継手では、現
地施工性が良好である特徴を有するが、管端肉厚部６ｂ
を、外側からカップリング７の溝７ａ内に嵌合させてお
り、カップリング本体が管端肉厚部６ｂの外側に配置さ
れている。従って、継手分部の最大口径が相対的に大き
くなる欠点があり、継手施工後、継手部を防食施工する
のが困難になる欠点がある。また、せん断荷重に対して
管体レベルの強度を確保することが難しく、使用条件が
規制を受ける。

【０００８】図７の鋼管用耐震メカニカル継手では、防
食施工が比較的良好である利点があるが、軸に対して周
方向に分割したカップリング１０ａ、１０ｂを継手部に
嵌合させて締め付けて接合しており、継手部品が多く、
現地施工性が劣る欠点がある。また、施工場所によって
は、圧縮荷重に対するカップリング摩擦面の接触力が低
下するおそれがある。また、図６、図７の鋼管用耐震メ
カニカル継手では、現地施工時に矢印Ｙで示したよう
に、カップリング部材を軸中心に向かって圧力を加え
て、管端部に嵌合させて両被接合管を接合しており、延
性強度に対しては優れた特性を示すが、この種の継手で
は場所によっては施工が困難になる場合がある。

【０００９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、現地施工が容易であり、圧縮荷重や繰
り返し荷重に対して強い耐震用管継手および耐震継手付
管を提供することを目的するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するためになされ、請求項１の発明は、一方の被接合
管の管端を厚肉部とした管端内面に、軸対称状の凹凸付
テーパ面が形成され、他方の被接合管の管端を厚肉部と
した管端外面に、上記凹凸付テーパ面と噛み合う軸対称
状の凹凸付テーパ面が形成されていることを特徴とする
耐震用管継手である。

【００１１】この発明は、一方の継手部の厚肉部の外面
と、他方の継手部の厚肉部の内面に、軸対称状の凹凸付
テーパ面が形成され、互いの凹凸付テーパ面が噛み合う
ことで、被接合管が接合され、被接合管の有効肉厚を低
減することなく、耐震性を有する耐震用管継手とするこ
とができる。また、両被接合管が凹凸付テーパ面で噛み
合っており、圧縮荷重に対しての支持機能を高めること
ができる。また、被接合管の先端部に厚肉部を形成する
ことで、その先端部に軸方向の圧縮と直角に当接する部
分を形成して、両被接合管が凹凸付テーパ面で噛み合っ
ており、圧縮荷重に対しての支持機能を高めており、互
いに噛み合った凹凸付テーパ面で管軸方向の押圧力を吸
収する継手構造である。

【００１２】また、請求項２の発明は、一方の被接合管
の管端を厚肉部とした管端内面に軸対称状の凹凸突起部
が形成され、その山部が管軸方向に平行であり、かつ他
方の被接合管の管端を厚肉部とした管端外面に、上記凹
凸突起部と噛み合う軸対称状の凹凸突起部が形成され、
その山部が管軸方向に平行であることを特徴とする耐震
用管継手である。

【００１３】また、請求項３の発明は、前記厚肉部にシ
ール部材が設けられていることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の耐震用管継手である。この発明では、請求
項１または２の発明を前提として、さらに高機密性を高
めることができる。

【００１４】また、請求項４の発明は、被接合管の一方
の管端の厚肉部および他方の管端の厚肉部に、他の被接
合管の管端の厚肉部に形成された軸対称状の凹凸付テー
パ面と噛み合う軸対称状の凹凸付テーパ面を有すること
を特徴とする耐震継手付管である。また、請求項５の発
明は、被接合管の一方の管端の厚肉部および他方の管端
の厚肉部に、他の被接合管の管端の厚肉部に形成された
軸対称状の凹凸付突起部と噛み合う軸対称状の凹凸突起
部を有することを特徴とする耐震継手付管である。

【００１５】これら請求項４、５の発明では、被接合管
の両端に厚肉部を形成して、この両端の厚肉部に軸対称
状の凹凸付テーパ面あるいは凹凸突起部を形成すること
で、他の被接合管との軸対称状の凹凸付テーパ面あるい
は凹凸突起部で接合される耐震性を有する耐震継手用配
管とすることができる。また、被接合管の先端部に厚肉
部を形成することで、その先端部に軸方向の圧縮と直角
に当接する部分が形成できるので、圧縮荷重に対して支
持機能を高めることができる耐震継手付管である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る耐震用管継手
および耐震継手付管の実施形態について、図面を参照し
て説明する。図１は、本発明に係る耐震用管継手の一実
施形態を示す半裁断面図であり、同図（ａ）、（ｂ）
は、耐震継手付管同士が接合された差込管継手型の耐震
用管継手を示す図である。同図（ａ）は、継手部の最小
内径が被接合管と同一である内径一定型の耐震継手付管
であり、この被接合管の本管１１はその管端と溶接部Ｍ
で継手部１２が接続され、環状厚肉部１３が形成されて
いる。一方の継手部１２ａには管内面に鋸刃状の凹凸付
テーパ面１４ａを有する環状厚肉部１３ａが形成され、
他方の継手部１２ｂには管外面に鋸刃状の凹凸付テーパ
面１４ｂを有する環状厚肉部１３ｂが形成されている。
環状厚肉部（受口）１３ａに、環状厚肉部（差込口）１
３ｂが差し込まれて、互いの凹凸付テーパ面１３ａと１
３ｂとが噛み合った継手構造である。

【００１７】同図（ｂ）は、継手部の最大内径が被接合
管と同一である外径一定型の耐震継手付管であり、この
被接合管は本管１１の管端に溶接部Ｍで継手部１５が接
続されている。一方の継手部１５ａには、管内面に鋸刃
状の凹凸付テーパ面１４ａを有する環状厚肉部１６ａが
形成され、他方の継手部１５ｂには、管外面に鋸刃状の
凹凸付テーパ面１４ｂを有する環状厚肉部１６ｂが形成
されている。環状厚肉部（受口）１６ａに、環状厚肉部
（差込口）１６ｂが差し込まれて、互いの凹凸付テーパ
面が噛み合った継手構造である。

【００１８】続いて、図１の耐震用管継手について、図
２（ａ）を参照して詳細に説明する。図２（ｂ）は、本
発明の耐震継手付管の実施形態を示す半裁断面図であ
り、同図は、図１（ａ）の耐震用管継手を備える耐震継
手付管である。図２（ａ）の耐震用管継手の継手部１２
ａは、溶接部Ｍから本管１１と同一直径で延在して管部
に環状厚肉部１３ａが形成されている。環状厚肉部１３
ａは、その管部から次第に軸対称方向に拡大するテーパ
状部１７を形成して、軸にほぼ直角に立ち上がる環状縁
面１８を有する環状受部１９が形成されている。環状厚
肉部１３ａ、すなわち環状受部１９の管内面には、先端
に向かう連れて軸対称方向に広がるテーパ状面であり、
そのテーパ面には谷部２０〜２２と山部２３〜２５とに
よる鋸刃状の凹凸付テーパ面１４ａが形成されている。
環状受部１９内面の根本部分は、一方の環状厚肉部（差
口）１３ｂが差し込まれて、軸方向の押圧力に対して、
斜面で当接する環状テーパ面２７が形成されており、環
状受部１９の先端面２６は軸とほぼ直角である。

【００１９】一方、耐震用管継手の継手部１２ｂは、被
接合管の本管１１と同一直径で延在して管部に環状厚肉
部１３ｂが形成されている。環状厚肉部１３ｂは、管部
から先端に向かうに連れて軸対称方向に拡大するテーパ
状部１７を形成して、軸にほぼ直角に立ち上がる環状縁
面１８を有する環状受部２８が形成されている。環状受
部２８の管内面には、先端に向かう連れて軸対称方向に
縮小するテーパ状であり、その環状テーパ面には谷部２
９〜３１と山部３２〜３４とによる鋸刃状の凹凸付テー
パ面１４ｂが形成されている。環状受部２８には、他方
の環状厚肉部１３ａの先端部２６が当接する環状段差面
３５が形成され、その先端部は環状受部１９の環状テー
パ面２７と斜面で接する環状テーパ面３６が形成されて
いる。

【００２０】そして、凹凸付テーパ面１４ａ、１４ｂは
全体として穏やかなテーパである。凹凸付テーパ面１４
ａと１４ｂの鋸刃状突起は、その勾配αが管軸方向で１
／２（約３０度）〜１／２０（約３度）であり、接合し
た継手部の厚みは、被接合管１１の厚さの２〜５倍であ
る。凹凸付テーパ面１４ａ、１４ｂの谷部までの厚さは
被接合管１１の厚さの１〜３倍である。

【００２１】また、テーパ角度は、半径方向に対して摩
擦角度以上、例えば３〜５度に設定することにより、差
込み時の摺動抵抗を少なくすることができる。一方、一
体構造の場合で繰り返し荷重に対する信頼性を向上させ
るには、テーパ角を摩擦角以下に設定する。さらに、鋸
刃の山数は、一組以上とするが、そのピッチは山の高さ
や被接合管と継手部の材料強度比などから設定される。

【００２２】これらの継手部１２ａ、１２ｂは、例え
ば、厚肉円筒状鋼材の切削、継目無管造管、形鍛造、鋳
造の何れかの方法によって製作し、溶接して本管１１に
接続されている。また、被接合の端部を肉厚して、この
肉厚部を加工して形成してもよい。

【００２３】図２（ｂ）は、本発明の耐震継手付管の一
実施形態を示している。同図（ｂ）に示したように、被
接合管の本管１１の一端には管内面に凹凸状テーパ面１
４ａを有する継手部１２ａが接続され、他端に管外面に
凹凸状テーパ面１４ｂを有する継手部１２ｂが接続され
ている。無論、同一本管に同種の継手部（１２ａ，１２
ａ）または（１２ｂ，１２ｂ）が接続された耐震継手付
管であってもよい。

【００２４】本実施形態の耐震継手付管の組立は、被接
合管１１の継手部１２ａの受口と、他の被接合管１１の
継手部１２ｂの差口とを、同軸上に配置して、両被接合
管１１を軸方向に圧入して、それらの相対的変位によっ
て接合するか、或いは一方に荷重を加えて差し込むこと
によって接合する。軸方向に圧入によって、継手部１２
ａの受口内面の凹凸状テーパ面１４ａと、差口外面の凹
凸状テーパ面１４ｂとが接触後、相対すべりにより、継
手部１２ａ、１２ｂの凹凸部が順次乗り上げて、噛み合
いが深くなり、被接合管端面が管軸方向に近接して、最
終的に所定の位置で密着し、図１（ａ）、図（ｂ）に示
したように嵌合して接合されている。

【００２５】次に、本発明に係る耐震用管継手他の実施
形態について、図３の半裁断面図を参照して説明する。
同図（ａ）は被接合管の継手部を示し、その受口と差口
とを示している。同図（ｂ）は継手部の受口に差口が接
合した図である。同図（ｃ）は環状溝５４にＯリング等
によるシール部材５５を備えた耐震用管継手であり、シ
ール性を高めた耐震用管継手である。

【００２６】同図（ａ）は、被接合管の本管１１の一方
に継手部（受口）４０が溶接部Ｍで接続され、他方の被
接合管の本管１１に継手部（差口）４１が溶接部Ｍで接
続されている。継手部４０は、環状厚肉部であり、管内
面に山部４２〜４４と谷部４５、４６からなる波状の環
状凹凸部が形成され、山部４２〜４４の先端側が曲面で
あり、山部４２〜４４は管軸に対して平行であり、谷部
４５、４６も同様に管軸に対して平行である。継手部４
０の内管面には、底部が谷部４５、４６とほぼ平行であ
る環状溝４５が形成されている。継手部（差口）４１
は、環状厚肉部であり、管外面に山部４８〜５０と谷部
５１、５２が形成され、山部４８〜５０は管軸に対して
平行であり、谷部５１、５２も同様に管軸に対して平行
であり、その先端部に突起部４７が形成されている。継
手部４１の外管面には、底部が谷部５１、５２とほぼ平
行である環状溝５３が形成されている。

【００２７】同図（ｂ）は、接合した継手部を示し、受
口である継手部４０に、差口である継手部４１が接合さ
れた継手構造である。継手部４０の先端面５６と継手部
４１の段差面５７および継手部４１の先端面５８と継手
部４０の段差面５９のそれぞれに距離Ｌが設けられてい
る。このような耐震継手付管の継手構造とすることで、
軸方向変位を吸収することができる。例え、引く抜く力
が加わったとしても容易に抜けることがなく、耐震性を
有する継手構造とすることができる。

【００２８】同図（ｃ）は、継手部（差口）４１に環状
溝５４が形成され、この環状溝５４に機密性を高めるた
めにＯリング等のシール部材５５が設けられ、図３
（ｂ）と同等の形状である。図３の継手構造では、継手
部の内面に形成された波状の環状凹凸部は、噛み合った
状態で谷部に隙間が形成され、地盤変位等による軸方向
に変位を受けた場合にこの隙間で吸収することができ
る。最大距離Ｌの範囲で軸方向の圧縮を吸収することが
できる。この継手部４０、４１の接合部は、比較的長く
形成されており、引き抜き方向の変位に対しては特に効
果的である。図４は、図３で示した耐震継手付管の実施
形態を示しており、本管１１の端部にそれぞれ継手部４
０、４１が接続されている。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下のような効果を有する。（１）厚肉部を形成することで、管継手部の強度が管体
同等以上であるために、大規模な地震に伴う断層変位あ
るいは液状化による地盤の側方流動や浮力によって管路
に作用する変位負荷に対し、管路全体として、管体が有
する延性強度を十分発揮することができる効果を有す
る。（２）継手部の部品数が少なく施工性、コスト、品質管
理、維持管理の面で有利である。（３）継手部の外面形状が滑らかであり、本管外面から
の張り出し量も小さいので、埋設管などにおいては現地
防食の施工性がよい利点がある。（４）一体化構造では、管軸方向の地盤変位を、管体の
一様なひずみで吸収し、変位吸収構造では継手部で地盤
変位を積極的に吸収するので、管路全体として高い耐震
性が確保される。（５）現地で管体を接合する際に、溶接作業が不要であ
るために、溶接施工に伴う次のような課題が解決され
る。すなわち、熟練作業者が不要であり、溶接用機材や
その付帯設備が不要である。しかも施工能率が高く、溶
接熱による管材料および塗覆装材への影響がない利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明に係るの耐震用管継手
の一実施形態を示す半裁断面図である。

【図２】（ａ）は図１の耐震用管継手の詳細を示す半裁
断面図、（ｃ）は耐震継手付管の一実施形態を示す半裁
断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るの耐震用管継手
の他の実施形態を示す半裁断面図である。

【図４】本発明の耐震継手付管の一実施形態を示す半裁
断面図である。

【図５】従来の耐震継手付管の一例を示す半裁断面図で
ある。

【図６】（ａ）は従来の耐震継手付管の他の例を示す半
裁断面図、（ｂ）はその正面図である。

【図７】（ａ）は従来の耐震継手付管の他の例を示す半
裁断面図、（ｂ）はその正面図である。

【符号の説明】

１１本管１２、１５継手部１２ａ、１２ｂ継手部１３環状厚肉部１４ａ、１４ｂ凹凸付テーパ面１５ａ、１５ｂ継手部１６環状厚肉部１６ａ、１６ｂ環状厚肉部４０、４１継手部

フロントページの続き (72)発明者吉川正樹東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方の被接合管の管端を厚肉部とした管
端内面に、軸対称状の凹凸付テーパ面が形成され、他方
の被接合管の管端を厚肉部とした管端外面に、上記凹凸
付テーパ面と噛み合う軸対称状の凹凸付テーパ面が形成
されていることを特徴とする耐震用管継手。
【請求項２】一方の被接合管の管端を厚肉部とした管
端内面に軸対称状の凹凸突起部が形成され、その山部が
管軸方向に平行であり、かつ他方の被接合管の管端を厚
肉部とした管端外面に、上記凹凸突起部と噛み合う軸対
称状の凹凸突起部が形成され、その山部が管軸方向に平
行であることを特徴とする耐震用管継手。
【請求項３】前記厚肉部にシール部材が設けられてい
ることを特徴とする請求項１または２記載の耐震用管継
手。
【請求項４】被接合管の一方の管端の厚肉部および他
方の管端の厚肉部に、他の被接合管の管端の厚肉部に形
成された軸対称状の凹凸付テーパ面と噛み合う軸対称状
の凹凸付テーパ面を有することを特徴とする耐震継手付
管。
【請求項５】被接合管の一方の管端の厚肉部および他
方の管端の厚肉部に、他の被接合管の管端の厚肉部に形
成された軸対称状の凹凸付突起部と噛み合う軸対称状の
凹凸突起部を有することを特徴とする耐震継手付管。