(57)【要約】  本発明は、外周面に複数の窪み部が鋼管軸方向に沿って列をなすように形成された窪み付き鋼管であって、前記各窪み部それぞれの内部に、これら窪み部の底面よりさらに深く凹むとともに前記鋼管軸方向に沿う柱状凹部が形成され、前記各窪み部内における平均ビッカース硬度ＨＡと、前記鋼管軸方向に互いに隣接するこれら窪み部の間部分におけるビッカース硬度ＨＢとの比が、０．９５≦ＨＡ／ＨＢ≦１．０５を満たし、前記外周面に熱間スケール肌が付与されている窪み付き鋼管を提供する。
2012115138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に複数の窪み部が鋼管軸方向に沿って列をなすように形成された窪み付き鋼管であって、
前記各窪み部それぞれの内部に、これら窪み部の底面よりさらに深く凹むとともに前記鋼管軸方向に沿う柱状凹部が形成され；
前記各窪み部内における平均ビッカース硬度ＨＡと、前記鋼管軸方向に互いに隣接するこれら窪み部の間部分におけるビッカース硬度ＨＢとの比が、０．９５≦ＨＡ／ＨＢ≦１．０５を満たし；
前記外周面に熱間スケール肌が付与されている；
ことを特徴とする窪み付き鋼管。
【請求項２】
前記鋼管軸に沿ったいずれの位置においても、この窪み付き鋼管の全周長に占める前記各窪み部の鋼管周方向長さの合計の割合が、５０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の窪み付き鋼管。
【請求項３】
前記窪み部の列が４列以上、並列して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の窪み付き鋼管。
【請求項４】
前記窪み部の列のうち、周方向に隣接する窪み部の列同士が互いに鋼管軸方向に位相差を有して形成され；
前記位相差が、前記鋼管軸方向に隣接する前記窪み部の中心間距離の１／８以上かつ１／２以下である；
ことを特徴とする請求項３に記載の窪み付き鋼管。
【請求項５】
前記窪み部の列が６列以上、並列して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の窪み付き鋼管。
【請求項６】
前記窪み部の列のうち、周方向に隣接する窪み部の列同士が互いに鋼管軸方向に位相差を有して形成され；
前記位相差が、前記鋼管軸方向に隣接する前記窪み部の中心間距離の１／８以上かつ１／２以下である；
ことを特徴とする請求項５に記載の窪み付き鋼管。
【請求項７】
前記各窪み部が、前記鋼管軸方向に平行な長軸を有する楕円形状を有することを特徴とする請求項１に記載の窪み付き鋼管。
【請求項８】
前記各窪み部が、表面に突起部を有する鋼管造形用ロールを用いた熱間ロール成形によって形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の窪み付き鋼管。
【請求項９】
前記熱間スケール肌の上に、めっき層及び樹脂層の少なくとも１種が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の窪み付き鋼管。
【請求項１０】
固化部材の中に、請求項１〜９のいずれか一項に記載の窪み付き鋼管を埋め込み一体化させたことを特徴とする複合杭。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木建築構造物を構築する場合に用いられる窪み付き鋼管及び複合杭に関する。
本願は、２０１１年２月２２日に、日本に出願された特願２０１１−０３５５３５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
土木建築構造物の基礎として用いられる杭の支持力は、先端支持力と周面摩擦力とにより発揮される。先端支持力は、強固な地盤に根入れすることで大きな支持力を発揮する杭先端部での支圧抵抗である。周面摩擦力は、杭と地盤との間に生じる摩擦力により発現される。一般に、鋼管杭と地盤との周面摩擦力は小さい。【０００３】
このため、高い支持力を発揮させるためには、強固な支持層まで支持杭を到達させる方法、もしくは長尺または大径の杭を用いることで周面の摩擦面積を増大させる方法が用いられる。従って、軟弱な地盤もしくは支持層が深い場合には杭が大型化するため不経済な設計となってしまう。【０００４】
そこで、強固な支持層まで到達させるような構成や、鋼管を必要以上に長尺または大径にせずに済む窪み付き鋼管および複合杭が、例えば特許文献１に開示されている。この窪み付き鋼管および複合杭は、鋼管に窪みを付けることで、地盤や固化部材（コンクリート、セメント、ソイルセメント等）に対する付着力を増大させて一体化し、大きな支持力を発揮させる。【０００５】
また、例えば特許文献２には、岩盤等を固結させるために、岩盤等に設けられた孔に、凹部が形成された鋼管を挿入し、鋼管を膨張させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】日本国特開２００８−１７５０５５号公報
【特許文献２】日本国特開２００３−２４５７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の鋼管および複合杭においては、窪みにより固化部材に対する十分な付着力が確保される。
しかしながら、鋼管周面に設けられた窪みによって、鋼管自身の圧縮強度が低下してしまう恐れがあった。即ち、複合杭の強度は鋼管の強度と固化部材などの地盤改良部の強度とを足し合わせて評価されるため、鋼管自身の圧縮強度の低下により、複合杭の支持力が十分に発揮されないことが懸念された。【０００８】
また、上記特許文献２に記載の技術は、岩盤等に挿入した鋼管を膨張させることでその岩盤と鋼管を密着させる技術であって、鋼管と地盤、固化部材等との摩擦力の増加は見込める。
しかしながら、最終的な鋼管の形状はコントロールできず、引き抜き荷重は増大するものの、杭で重要な圧縮荷重の増大を保証するものではない。【０００９】
そこで、上記事情に鑑み、本発明の目的は、固化部材等に対する付着力を増大させつつ鋼管自身の強度低下を抑制することにより、優れた付着力と圧縮強度とを発揮出来る窪み付き鋼管を提供すること、及び、この窪み付き鋼管を用いて、十分な支持力が確保される複合杭を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために成された本発明の態様は下記の通りである。
（１）本発明の第一の態様は、外周面に複数の窪み部が鋼管軸方向に沿って列をなすように形成された窪み付き鋼管であって、前記各窪み部それぞれの内部に、これら窪み部の底面よりさらに深く凹むとともに前記鋼管軸方向に沿う柱状凹部が形成され、前記各窪み部内における平均ビッカース硬度ＨＡと、前記鋼管軸方向に互いに隣接するこれら窪み部の間部分におけるビッカース硬度ＨＢとの比が、０．９５≦ＨＡ／ＨＢ≦１．０５を満たし；前記外周面に熱間スケール肌が付与されている、窪み付き鋼管である。
（２）上記（１）に記載の窪み付き鋼管では、前記鋼管軸に沿ったいずれの位置においても、この窪み付き鋼管の全周長に占める前記各窪み部の鋼管周方向長さの合計の割合が、５０％以下であってもよい。
（３）上記（１）又は（２）に記載の窪み付き鋼管では、前記窪み部の列が４列以上、並列して形成されてもよい。
（４）上記（３）に記載の窪み付き鋼管では、前記窪み部の列のうち、周方向に隣接する窪み部の列同士が互いに鋼管軸方向に位相差を有して形成され；前記位相差が、前記鋼管軸方向に隣接する前記窪み部の中心間距離の１／８以上かつ１／２以下であってもよい。
（５）上記（１）又は（２）に記載の窪み付き鋼管では、前記窪み部の列が６列以上、並列して形成されてもよい。
（６）上記（５）に記載の窪み付き鋼管では、前記窪み部の列のうち、周方向に隣接する窪み部の列同士が互いに鋼管軸方向に位相差を有して形成され；前記位相差が、前記鋼管軸方向に隣接する前記窪み部の中心間距離の１／８以上かつ１／２以下であってもよい。
（７）上記（１）〜（６）のいずれか一項に記載の窪み付き鋼管では、前記各窪み部が、前記鋼管軸方向に平行な長軸を有する楕円形状を有してもよい。
（８）上記（１）〜（７）のいずれか一項に記載の窪み付き鋼管では、前記各窪み部が、表面に突起部を有する鋼管造形用ロールを用いた熱間ロール成形によって形成されてもよい。
（９）上記（１）〜（８）のいずれか一項に記載の窪み付き鋼管では、前記熱間スケール肌の上に、めっき層及び樹脂層の少なくとも１種が形成されてもよい。
（１０）本発明の第二の態様は、固化部材の中に上記（１）〜（９）のいずれか一項に記載の窪み付き鋼管を埋め込み一体化させた複合杭である。
【発明の効果】
【００１１】
上記（１）に記載の発明によれば、鋼管の外周面に複数の窪み部が鋼管軸方向に沿って列をなすように形成されることにより、鋼管の外周面に付着する固化部材の付着面積が増加する。従って、固化部材に対する付着力を増大させることが出来る。更に、窪み部の内部には柱状凹部が形成されることにより、鋼管の外周面に付着する固化部材の付着面積が増加し、且つ、柱状凹部に入り込んだ固化部材と周囲の固化部材との間の界面での摩擦力あるいはせん断力が発揮され、柱状凹部がずれ止めとして機能するため、さらに付着力を向上させることができる。従って、鋼管自体の圧縮強度を高く保ちながら、固化部材に対する付着力を向上させることが出来る。更に、窪み付き鋼管において硬度が急激に上昇する箇所が存在する場合、靭性又は延性が劣化する当該箇所から発生するクラックを起点として破壊が進展しやすいことから圧縮強度を低下させてしまう虞があるが、０．９５≦ＨＡ／ＨＢ≦１．０５を満たすようにＨＡとＨＢが設定されることにより、このような圧縮強度の低下を回避することが出来る。即ち、鋼管全体における硬度が均一であることにより、優れた圧縮強度を実現することが出来る。更に、窪み部と柱状凹部とが付与された窪み付き鋼管の表面に熱間スケール肌を付与することにより、固化部材に対する付着力を相乗的に増大させることが出来る。
上記（２）に記載の構成によれば、鋼管軸に沿ったいずれの位置においても、窪み付き鋼管の全周長に占める窪み部の鋼管周方向長さの合計の割合が５０％以下となることにより、鋼管軸方向の特定位置において集中的に窪み部が形成されることを回避することができる。鋼管軸方向の特定位置において、鋼管周方向に多数の窪み部が集中的に形成される場合には、この部位からの座屈が発生しやすくなってしまうが、この構成によればこのような座屈の発生を回避することが出来る。従って、窪み部形成による圧縮強度の低減を確実に抑えることが出来るため、優れた付着力及び圧縮強度を発揮することが出来る。
上記（３）に記載の構成によれば、窪み部の列が４列以上、並列して形成されるため、優れた付着力及び圧縮強度を鋼管周方向において均等に得ることが出来る。
上記（４）に記載の構成によれば、鋼管周方向に隣接する窪み部の列が、互いに１／８以上１／２以下の位相差を有するように形成されるため、鋼管軸方向の特定位置において集中的に窪み部が形成されることを回避することが出来る。従って、優れた付着力及び圧縮強度を確実に得ることが出来る。
上記（５）に記載の構成によれば、窪み部の列が６列以上、並列して形成されるため、優れた付着力及び圧縮強度を鋼管周方向において均等に得ることが出来る。
上記（６）に記載の構成によれば、鋼管周方向に隣接する窪み部の列が、互いに１／８以上１／２以下の位相差を有するように形成されるため、鋼管軸方向の特定位置において集中的に窪み部が形成されることを回避することが出来る。従って、優れた付着力及び圧縮強度を確実に得ることが出来る。
上記（７）に記載の構成によれば、窪み部が、鋼管軸方向に平行な長軸を有する楕円形状を有するため、鉛直方向にかかる荷重に対する支持力を増大することが出来る。
上記（８）に記載の構成によれば、窪み部が、表面に突起部を有する鋼管造形用ロールを用いた熱間ロール成形によって形成されるため、鋼管軸方向に沿って所定の間隔で窪み部を形成することが出来る。また、鋼管の表面に均質な熱間スケール肌を付与することが出来る。従って、固化部材に対する付着力と圧縮強度の向上効果を確実に得ることが出来る。
尚、本発明の効果は、上記（９）に記載の構成のようにめっき層や樹脂層を付与した場合であっても損なわれない。
また、上記（１０）に記載の構成のように、固化部材の中に上記（１）〜（９）のいずれか一項に記載の窪み付き鋼管を埋め込み一体化させて複合杭とすることで、固化部材との付着力を増大させつつ、鋼管自身の強度低下を抑制することにより十分な支持力が確保される複合杭が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態にかかる窪み付き鋼管１の部分正面図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＡ１−Ａ１線に沿って得られる断面図である。
【図１Ｃ】図１ＡのＡ２−Ａ２線に沿って得られる断面図である。
【図１Ｄ】図１Ｂのａ部拡大図である。
【図２Ａ】本発明の第２実施形態に係る窪み付き鋼管２の部分正面図である。
【図２Ｂ】図２ＡのＢ−Ｂ線に沿って得られる断面図である。
【図３Ａ】本発明の第３実施形態に係る窪み付き鋼管３の部分正面図である。
【図３Ｂ】図３ＡのＣ−Ｃ線に沿って得られる断面図である。
【図４Ａ】本発明の第４実施形態に係る窪み付き鋼管４の部分正面図である。
【図４Ｂ】図４ＡのＤ−Ｄ線に沿って得られる断面図である。
【図５Ａ】本発明の第５実施形態に係る窪み付き鋼管５の部分正面図である。
【図５Ｂ】図５ＡのＥ−Ｅ線に沿って得られる断面図である。
【図６Ａ】本発明の第６実施形態に係る複合杭の断面図である。
【図６Ｂ】図６ＡのＦ−Ｆ線に沿って得られる断面図である。
【図７】鋼管の全周長に占める窪み部の鋼管周方向長さの合計の割合を変化させた場合の窪み付き鋼管の圧縮強度を示すグラフである。
【図８】３種類の複合杭の付着強度を計測した計測結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する場合がある。
【００１４】
（第１実施形態）
以下、図１Ａ〜図１Ｄを参照して、本発明の第１実施形態に係る窪み付き鋼管１について説明する。
【００１５】
図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る窪み付き鋼管１の部分正面図である。窪み付き鋼管１は鋼管軸方向に所定の長さだけ伸長しているが、図１Ａでは説明のためその一部を図示している。
【００１６】
図１Ａに示すように、本発明の第１実施形態に係る窪み付き鋼管１は、略円筒状の鋼管本体１０により構成される。この鋼管本体１０の外周面には、複数の窪み部１１が形成される。更に、それぞれの窪み部１１の中央には柱状凹部１２が形成されている。
【００１７】
図１Ａに示すように、複数の窪み部１１は、鋼管軸方向に沿って所定の間隔を有するように形成されることにより、窪み部の列を構成する。従って、窪み付き鋼管１は、図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、窪み部１１の鋼管周方向長さが最も大きい鋼管軸方向位置の断面と、窪み部１１が形成されていない鋼管軸方向位置の断面とを有する。尚、図１Ｂは図１ＡにおけるＡ１−Ａ１線に沿って得られる断面図であり、図１Ｃは図１ＡにおけるＡ２−Ａ２線に沿って得られる断面図である。
【００１８】
本実施形態に係る窪み付き鋼管１は、この窪み部の列を１列のみ有する。窪み部１１は、鋼管軸中心方向、即ち、鋼管内側に向けて突出するように形成される。これらの窪み部１１が形成されることにより、コンクリート、セメント、ソイルセメントなどの固化部材が窪み部１１内に入り込むため、付着力を増大させることが出来る。
【００１９】
窪み部１１は、図１Ａに示すように鋼管軸方向に平行な長径を有する楕円形に形成されることにより、窪み部１１の鋼管周方向長さを小さく保ちながら付着力を増大させる効果を得ることが出来る。楕円形の長径方向が鋼管軸方向に一致している場合には、窪み部１１の鋼管周方向長さを最小限に抑えることができることから、窪み部１１を形成することによる圧縮強度の低減を最小限に抑えることができる。従って、窪み部１１の形状は、鋼管軸方向に平行な長径を有する楕円形であることが望ましい。窪み部１１の形状は、円形又は略長方形であってもよい。
【００２０】
また、窪み部１１の鋼管周方向長さＬは、窪み付き鋼管１の全周長Ｒの５０％以下、好ましくは４０％以下、更に好ましくは３０％以下としてもよい。即ち、鋼管軸方向のいずれの位置においても、窪み付き鋼管１の全周長Ｒに占める窪み部１１の鋼管周方向長さＬの割合が５０％以下、好ましくは４０％以下、更に好ましくは３０％以下であればよい。この場合、窪み部形成に起因する鋼管自身の強度低下を抑えることが可能となる。
尚、「窪み付き鋼管の全周長Ｒに占める窪み部の鋼管周方向長さの割合」が最大となる鋼管軸方向位置における下限値は、０％超であれば良いが、必要とされる付着力に応じて、１０％以上、又は２０％以上としてもよい。
【００２１】
尚、図１Ｄは図１Ｂのａ部拡大図である。この図１Ｄに示すように、本明細書における「窪み部の鋼管周方向長さ」とは、窪み部の鋼管周方向の両端の共通接線の接点（Ｐ、Ｐ）間を結ぶ直線距離Ｌである。また、「窪み付き鋼管の全周長」とは、窪み部が形成されていない鋼管軸方向の位置（即ち、Ｂ−Ｂ線）、あるいは、窪み部の形成が最も少ない鋼管軸方向の位置における、鋼管外周面に沿った距離Ｒである。
【００２２】
以下、鋼管軸方向のいずれの位置においても、窪み付き鋼管１の全周長Ｒに占める窪み部１１の鋼管周方向長さＬ（実施形態２〜５に関しては、特定の鋼管軸方向位置における合計）の割合が５０％以下であることが好ましい理由について説明する。
【００２３】
本発明者らが鋭意検討したところ、たとえばソイルセメント柱の中心に窪み付き鋼管を配置した場合、（５％程度の強度低下であれば、）鋼管径の１０倍程度のソイルセメント柱と同等の強度を確保することができ、鋼管を配置しないソイルセメント柱（改良体）と比較して、同等の強度を確保する際に窪みつき鋼管を配置した効果により、ソイルセメント柱サイズを１／５まで削減できることが判明した。この柱サイズは、ソイルセメントと鋼管との付着強度から決定されることが多く、鋼管の強度低下が５％以下であっても、鋼管を含めたソイルセメント柱の全体強度への低下はほとんどなく影響は僅少である。強度を確保しつつ柱サイズが小さくなることによって、施工数量が大幅に減少する。柱径が１／５ということは、ソイルセメント柱の体積が１／２５に減少することから、資材が大幅に減少するとともに、１日に施工できるソイルセメント柱本数が大幅に増加する。逆に、鋼管の強度低下が５％を大きく超えてくると、柱サイズの増大を招き、この効果が減少していくことが判明した。逆に、鋼管の強度低下が５％を超えると、柱サイズの増大を招き、この効果が減少していくことが判明した。このことから、許容される鋼管強度（特に圧縮強度）の低下率は５％以下であることが分かった。従って、許容される鋼管強度の低下率である５％以下が実現される条件を考慮すると、Ｌ／Ｒ≦０．５であることが望ましいこととなる。なお、後述の実施例において、鋼管強度の低下率が５％以下となる条件についてグラフを用いて説明する。
【００２４】
また、本実施形態に係る窪み付き鋼管１においては、窪み付き鋼管１の鋼管軸方向の全長Ｍ１のうち、窪み部１１の鋼管軸方向長さの合計Ｍ２が占める割合を５０％以下としてもよい。窪み部１１の鋼管軸方向長さの合計Ｍ２が窪み付き鋼管１の鋼管軸方向の全長Ｍ１の５０％を超える場合、窪み付き鋼管１の圧縮強度が低下する傾向があるためである。
尚、「窪み部の鋼管軸方向長さ」とは、窪み部の鋼管軸方向の両端の共通接線の接点間の直線距離を意味する。
【００２５】
更に、それぞれの窪み部１１の中央には、窪み部１１の底面よりさらに深く凹むとともに鋼管軸方向に沿う柱状凹部１２が形成される。これらの柱状凹部１２に固化部材が更に入り込むことにより、柱状凹部１２に入り込んだ固化部材と周囲の固化部材との間の界面での摩擦力あるいはせん断力が発揮され、柱状凹部１２がずれ止めとして機能するため、窪み部１１における付着力に加えて、さらに付着力を向上させることができる。すなわち、固化部材と鋼管との軸方向への相対移動が制限されること（引っかかり効果）により、付着力を増大させることが出来る。
【００２６】
柱状凹部１２の深さＨは、窪み付き鋼管１の外径をＤとした場合に０．００５Ｄ以上０．２Ｄ以下の範囲であればよい。ここで、深さＨとは、図１Ｄに示すように、窪み部１１の鋼管周方向の両端における共通接線からの最深距離である。深さＨを０．００５Ｄ以上とすることにより、鋼管の周面と地盤あるいは固化部材との摩擦力を得ることが出来る。一方、深さＨを０．２Ｄ超としても、摩擦力向上の効果が飽和してしまう。
【００２７】
上述のように、窪み部１１の中央部において柱状凹部を形成することにより、優れた付着力と圧縮強度とを発揮することが可能である。しかしながら、窪み部１１及び柱状凹部１２を冷間加工などにより形成する場合、窪み部１１又は柱状凹部１２の硬度が、鋼管軸方向に隣接する窪み部１１、１１の中間位置（窪み部１１や柱状凹部１２が形成されていない部位）における硬度に対して著しく増加してしまう。この場合、窪み付き鋼管１が強い荷重を受けた際に、靭性又は延性が劣化する当該箇所から発生するクラックを起点として破壊が進展しやすいことから圧縮強度を低下させてしまう虞があった。そこで、本実施形態に係る窪み付き鋼管１は、熱間加工で窪み部１１及び柱状凹部１２を形成することにより、窪み部１１における平均ビッカース硬度ＨＡと、前記鋼管軸方向に隣接する前記窪み部１１、１１の中間位置におけるビッカース硬度ＨＢとが、０．９５≦ＨＡ／ＨＢ≦１．０５を満たすように製造される。
ＨＡ／ＨＢが上記の範囲を満たすことにより、鋼管全体において硬度が急激に変化する位置が存在しないため、このような圧縮強度の低下を回避することが出来る。
【００２８】
また、本実施形態に係る窪み付き鋼管１の表面には、熱間スケール肌が付与されている。熱間スケール肌が窪み部及び柱状凹部にも付与されることにより、窪み付き鋼管１の固化部材に対する付着力を更に向上させることが出来る。熱間スケール肌は、窪み付き鋼管１の外周面の９５％以上の面積に付与されていればよい。
【００２９】
また、上記熱間スケール肌の上には、めっき層及び樹脂層の少なくとも１種が形成されてもよい。
【００３０】
本実施形態に係る窪み付き鋼管１は、例えば、（１）成形鍛接ロールユニットにおいて、加熱された鋼板を丸めて管状に成形するとともに鋼板の端部同士を接合することにより鋼管を成形し、（２）続けて、６００℃〜１３５０℃程度の条件下で、窪み部１１及び柱状凹部１２に対応する形状の突起部を表面に有する鋼管造形用ロールを鋼管の外表面に押圧することにより窪み部１１及び柱状凹部１２を軸方向に均等に付与することにより製造される。
これにより、窪み部１１及び柱状凹部１２を鋼管軸方向に均一な間隔で形成することができ、硬度分布を均一に付与することができ、熱間スケール肌を付与することが出来る。
【００３１】
（第２実施形態）
以下、図２Ａ、図２Ｂを参照して、本発明の第２実施形態に係る窪み付き鋼管２について説明する。本実施形態に係る窪み付き鋼管２は、窪み部の列を４列有する点で上記第１実施形態に係る窪み付き鋼管１と相違する。
【００３２】
図２Ａは、本発明の第２実施形態に係る窪み付き鋼管２の部分正面図である。窪み付き鋼管２は鋼管軸方向に所定の長さだけ伸長しているが、図２Ａでは説明のためその一部を図示している。
【００３３】
図２Ａに示すように、本発明の第２実施形態に係る窪み付き鋼管２は、略円筒状の鋼管本体２０により構成される。この鋼管本体の外周面には、複数の窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）が形成される。更に、それぞれの窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）の中央には柱状凹部２２（２２Ａ〜２２Ｄ）がそれぞれ形成されている。
【００３４】
図２Ａに示すように、複数の窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）は鋼管軸方向に沿って所定の間隔を有するように形成されることにより、窪み部の列を４列構成する。従って、窪み付き鋼管２は、図２Ｂに示すように、窪み部２１の鋼管周方向長さの合計が最も大きい鋼管軸方向位置の断面と、窪み部が形成されていない鋼管軸方向位置の断面とを有する。尚、図２Ｂは図２ＡにおけるＢ−Ｂ線に沿って得られる断面図である。
【００３５】
窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）は、鋼管軸中心方向、即ち、鋼管内側に向けて突出するように形成される。これらの窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）が形成されることにより、コンクリート、セメント、ソイルセメントなどの固化部材が窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）内に入り込むため、付着力を増大させることが出来る。
【００３６】
更に、本実施形態に係る窪み付き鋼管２は、この窪み部の列を４列有することにより、優れた付着力及び圧縮強度を鋼管周方向に均等に得ることが出来る。この効果をより好適に得るためには、図２Ｂに示すように、鋼管周方向に均等に窪み部の列を設けることが好ましい。ただし、必ずしも均等に窪み部の列を設けなくてもよく、例えば、窪み付き鋼管２の設置場所に応じて４列の窪み部の列のうち隣接する２列の窪み部の列を近接させ、且つ、その鋼管軸対称位置において残りの隣接する２列の窪み部の列を近接させた構成としてもよい。
【００３７】
窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）は、図２Ａに示すように鋼管軸方向に平行な長径を有する楕円形に形成されることにより、窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）の鋼管周方向長さを小さく保ちながら付着力を増大させる効果を得ることが出来る。楕円形の長径方向が鋼管軸方向に一致している場合には、窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）の鋼管周方向長さの合計を最小限に抑えることができることから、窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）を形成することによる圧縮強度の低減を最小限に抑えることができる。従って、窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）の形状は、鋼管軸方向に平行な長径を有する楕円形であることが望ましい。窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）の形状は、円形又は略長方形であってもよい。
【００３８】
また、窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）の鋼管周方向長さは、鋼管軸方向のいずれの位置においても、窪み付き鋼管２の全周長Ｒに占める窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）の鋼管周方向長さＬ１〜Ｌ４の合計ＬＴｏｔａｌの割合が５０％以下、好ましくは４０％以下、更に好ましくは３０％以下となるように設定してもよい。即ち、ＬＴｏｔａｌ／Ｒの値が０．５０以下、好ましくは４０％、更に好ましくは３０％であればよい。「０．５０以下」が好ましい理由は、上述の実施形態１における説明と重複するため省略する。
【００３９】
本実施形態に係る窪み付き鋼管２の場合、窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）の鋼管周方向長さＬ１〜Ｌ４の合計ＬＴｏｔａｌが最も大きくなる位置は、図２ＡのＢ−Ｂ線、即ち、窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）の鋼管軸方向中心位置である。従って、本実施形態に係る窪み付き鋼管２の場合、図２Ｂに示すように、窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）の鋼管周方向長さＬ１〜Ｌ４の合計ＬＴｏｔａｌが、窪み付き鋼管２の全周長Ｒの５０％以下であればよい。鋼管周方向長さＬ１〜Ｌ４の合計ＬＴｏｔａｌが、窪み付き鋼管の全周長Ｒの５０％以下である場合には、窪み部形成に起因する鋼管自身の強度低下を抑えることが可能となる。
従って、鋼管軸方向のいずれの位置においても、窪み付き鋼管の全周長Ｒに占める窪み部の鋼管周方向長さＬ１〜Ｌ４の合計ＬＴｏｔａｌの割合が５０％以下であればよい。
尚、「窪み付き鋼管の全周長Ｒに占める窪み部の鋼管周方向長さＬ１〜Ｌ４の合計ＬＴｏｔａｌの割合」が最大となる鋼管軸方向位置における下限値は、０％超であれば良いが、必要とされる付着力に応じて、１０％以上、又は２０％以上としてもよい。
【００４０】
また、本実施形態に係る窪み付き鋼管２においては、窪み部の列のそれぞれに関して、窪み付き鋼管２の鋼管軸方向の全長Ｍ１のうち、窪み部２１の鋼管軸方向長さの合計Ｍ２が占める割合を５０％以下としてもよい。窪み部２１の鋼管軸方向長さの合計Ｍ２が窪み付き鋼管２の鋼管軸方向の全長Ｍ１の５０％を超える場合、窪み付き鋼管２の圧縮強度が低下する傾向があるためである。
【００４１】
更に、それぞれの窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）の中央には、窪み部２１の底面よりさらに深く凹むとともに鋼管軸方向に沿う柱状凹部２２（２２Ａ〜２２Ｄ）が形成される。これらの柱状凹部２２（２２Ａ〜２２Ｄ）内に固化部材が更に入り込むことにより、柱状凹部２２（２２Ａ〜２２Ｄ）に入り込んだ固化部材と周囲の固化部材との間の界面での摩擦力あるいはせん断力が発揮され、柱状凹部２２がずれ止めとして機能するため、窪み部２１における付着力に加えて、さらに付着力を向上させることができる。すなわち、固化部材と鋼管との軸方向への相対移動が制限されること（引っかかり効果）により、付着力を増大させることが出来る。
【００４２】
また、柱状凹部２２（２２Ａ〜２２Ｄ）の深さＨは、窪み付き鋼管２の外径をＤとした場合に０．００５Ｄ以上０．２Ｄ以下の範囲であればよい。深さＨを０．００５Ｄ以上とすることにより、鋼管の周面と地盤あるいは固化部材との摩擦力を得ることが出来る。一方、深さＨを０．２Ｄ超としても、摩擦力向上の効果が飽和してしまう。
【００４３】
本実施形態に係る窪み付き鋼管２においても、第１実施形態における説明と同様に、窪み部２１における平均ビッカース硬度ＨＡと、前記鋼管軸方向に隣接する前記窪み部２１、２１の中間位置におけるビッカース硬度ＨＢとが、０．９５≦ＨＡ／ＨＢ≦１．０５を満たすことにより、鋼管全体において硬度が急激に変化する位置が存在しないため、圧縮強度の低下を回避することが可能になる。
【００４４】
また、本実施形態に係る窪み付き鋼管２の表面には、熱間スケール肌が付与されている。熱間スケール肌が窪み部及び柱状凹部にも付与されることにより、窪み付き鋼管の固化部材に対する付着力を更に向上させることが出来る。熱間スケール肌は、窪み付き鋼管１の外周面の９５％以上の面積に付与されていればよい。
【００４５】
また、上記熱間スケール肌の上には、めっき層及び樹脂層の少なくとも１種が形成されてもよい。
【００４６】
本実施形態に係る窪み付き鋼管２は、例えば、（１）成形鍛接ロールユニットにおいて、加熱された鋼板を丸めて管状に成形するとともに鋼板の端部同士を接合することにより鋼管を成形し、（２）続けて、６００℃〜１３５０℃程度の条件下で、窪み部２１及び柱状凹部２２に対応する形状の突起部を表面に有する４本の鋼管造形用ロールを鋼管の外表面に押圧することにより窪み部２１及び柱状凹部２２を軸方向に均等に付与することにより製造される。
これにより、窪み部２１（２１Ａ〜２１Ｄ）及び柱状凹部２２（２２Ａ〜２２Ｄ）を鋼管軸方向に均一な間隔で形成することができ、硬度分布を均一に付与することができ、熱間スケール肌を付与することが出来る。
【００４７】
（第３実施形態）
以下、図３Ａ、図３Ｂを参照して、本発明の第３実施形態に係る窪み付き鋼管３について説明する。本実施形態に係る窪み付き鋼管３は、鋼管周方向に隣接する窪み部の列が鋼管軸方向に位相差を有する点で上記第２実施形態に係る窪み付き鋼管２と相違する。その他、重複する説明に関しては省略する。
【００４８】
図３Ａは、本発明の第３実施形態に係る窪み付き鋼管３の部分正面図である。窪み付き鋼管３は鋼管軸方向に所定の長さだけ伸長しているが、図３Ａでは説明のためその一部を図示している。
【００４９】
図３Ａに示すように、本発明の第３実施形態に係る窪み付き鋼管３は、複数の窪み部３１（３１Ａ〜３１Ｄ）と、その中央にそれぞれ形成された柱状凹部３２（３２Ａ〜３２Ｄ）とを有する略円筒状の鋼管本体３０により構成される。
【００５０】
図３Ａに示すように、複数の窪み部３１（３１Ａ〜３１Ｄ）は鋼管軸方向に沿って所定の間隔を有するように形成されることにより窪み部の列を４列構成する。そして更に、第３実施形態に係る窪み付き鋼管３は、第２実施形態に係る窪み付き鋼管２と異なり、鋼管周方向に隣接する窪み部の列が１／２の位相差を有するように窪み部３１（３１Ａ〜３１Ｄ）が形成される。従って、窪み付き鋼管３は、窪み部３１（３１Ａ〜３１Ｄ）の鋼管周方向長さの合計が最も大きい鋼管軸方向位置の断面（即ち、図３Ｂ）と、窪み部３１（３１Ａ〜３１Ｄ）の鋼管周方向長さの合計が最も小さい鋼管軸方向位置の断面とを有する。尚、図３Ｂは図３ＡにおけるＣ−Ｃ線に沿って得られる断面図である。
本明細書において、「窪み部の列が位相差を有する」とは、周方向に隣接する窪み部の列同士が、互いに鋼管軸方向にずれている状態を意味する。また、例えば「１／２の位相差」とは、鋼管軸方向に隣接する窪み部の中心間距離の１／２の距離分、周方向に隣接する窪み部の列同士が、鋼管軸方向にずれている状態を意味する。
【００５１】
このように位相差を設ける場合、図３Ｂに示すように、ＬＴｏｔａｌが最大となる鋼管軸方向位置におけるＬＴｏｔａｌを、Ｌ１とＬ３の合計のみに抑えることが出来る。従って、ＬＴｏｔａｌ／Ｒの値を５０％以下に抑えながら窪み部３１（３１Ａ〜３１Ｄ）の鋼管周方向長さや深さを大きくしやすいため、上述の第２実施形態に係る窪み付き鋼管２と同レベルの付着力を発揮しながらも、更に優れた圧縮強度を発揮することが出来る。
【００５２】
本実施形態に係る窪み付き鋼管３では、隣接する窪み部の列を１／２の位相差で配置しているが、１／２よりも小さい位相差、例えば１／４、１／６、１／８の位相差としても良い。ただし、１／８よりも小さな位相差を付与しても、位相差を付与する効果は小さい。このため、位相差を付与する場合には、１／８以上１／２以下の範囲で位相差を付与することが好ましい。また、４つの窪み部の列全てに位相差を付与せずに、１列のみを他の３列に対して位相差を有するように配置してもよい。
【００５３】
（第４実施形態）
以下、図４Ａ、図４Ｂを参照して、本発明の第４実施形態に係る窪み付き鋼管４について説明する。本実施形態に係る窪み付き鋼管４は、窪み部の列を６列有する点で上記第１実施形態に係る窪み付き鋼管１と相違する。
【００５４】
図４Ａは、本発明の第４実施形態に係る窪み付き鋼管４の部分正面図である。窪み付き鋼管４は鋼管軸方向に所定の長さだけ伸長しているが、図４Ａでは説明のためその一部を図示している。
【００５５】
図４Ａに示すように、本発明の第４実施形態に係る窪み付き鋼管４は、略円筒状の鋼管本体２０により構成される。この鋼管本体の外周面には、複数の窪み部４１（４１Ａ〜４１Ｆ）が形成される。さらに、それぞれの窪み部４１（４１Ａ〜４１Ｆ）の中央には柱状凹部４２（４２Ａ〜４２Ｆ）がそれぞれ形成されている。
【００５６】
図４Ａに示すように、複数の窪み部４１（４１Ａ〜４１Ｄ）は鋼管軸方向に沿って所定の間隔を有するように形成されることにより、窪み部の列を６列構成する。従って、窪み付き鋼管４は、図４Ｂに示すように、窪み部４１の鋼管周方向長さの合計が最も大きい鋼管軸方向位置の断面と、窪み部が形成されていない鋼管軸方向位置の断面とを有する。尚、図４Ｂは図４ＡにおけるＤ−Ｄ線に沿って得られる断面図である。
【００５７】
窪み部４１（４１Ａ〜４１Ｆ）は、鋼管軸中心方向、即ち、鋼管内側に向けて突出するように形成される。これらの窪み部４１（４１Ａ〜４１Ｆ）が形成されることにより、コンクリート、セメント、ソイルセメントなどの固化部材が窪み部４１（４１Ａ〜４１Ｆ）内に入り込むため、付着力を増大させることが出来る。
【００５８】
更に、本実施形態に係る窪み付き鋼管４は、この窪み部の列を６列有することにより、優れた付着力及び圧縮強度を鋼管周方向に均等に得ることが出来る。この効果をより好適に得るためには、図４Ｂに示すように、鋼管周方向に均等に窪み部の列を設けることが好ましい。ただし、必ずしも均等に窪み部の列を設けなくてもよく、例えば、窪み付き鋼管４の設置場所に応じて６列の窪み部の列のうち隣接する３列の窪み部の列を近接させ、且つ、その鋼管軸対称位置において残りの隣接する３列の窪み部の列を近接させた構成としてもよい。
【００５９】
窪み部４１（４１Ａ〜４１Ｆ）は、図４Ａに示すように鋼管軸方向に平行な長径を有する楕円形に形成されることにより、窪み部４１（４１Ａ〜４１Ｆ）の鋼管周方向長さを小さく保ちながら付着力を増大させる効果を得ることが出来る。楕円形の長径方向が鋼管軸方向に一致している場合には、窪み部４１（４１Ａ〜４１Ｆ）の鋼管周方向長さの合計を最小限に抑えることができることから、窪み部４１（４１Ａ〜４１Ｆ）を形成することによる圧縮強度の低減を最小限に抑えることができる。従って、窪み部４１（４１Ａ〜４１Ｆ）の形状は、鋼管軸方向に平行な長径を有する楕円形であることが望ましい。窪み部４１（４１Ａ〜４１Ｆ）の形状は、円形又は略長方形であってもよい。
【００６０】
また、窪み部４１（４１Ａ〜４１Ｆ）の鋼管周方向長さは、鋼管軸方向のいずれの位置においても、窪み付き鋼管４の全周長Ｒに占める窪み部４１（４１Ａ〜４１Ｆ）の鋼管周方向長さＬ１〜Ｌ６の合計ＬＴｏｔａｌの割合が５０％以下、好ましくは４０％以下、更に好ましくは３０％以下となるように設定してもよい。即ち、ＬＴｏｔａｌ／Ｒの値が０．５０以下、好ましくは４０％、更に好ましくは３０％であればよい。「０．５０以下」が好ましい理由は、上述の実施形態１における説明と重複するため省略する。
【００６１】
本実施形態に係る窪み付き鋼管４の場合、窪み部４１（４１Ａ〜４１Ｆ）の鋼管周方向長さＬ１〜Ｌ６の合計ＬＴｏｔａｌが最も大きくなる位置は、図４ＡのＤ−Ｄ線、即ち、窪み部４１（２１Ａ〜２１Ｆ）の鋼管軸方向中心位置である。従って、本実施形態に係る窪み付き鋼管４の場合、図４Ｂに示すように、窪み部４１（４１Ａ〜４１Ｆ）の鋼管周方向長さＬ１〜Ｌ６の合計ＬＴｏｔａｌが、窪み付き鋼管４の全周長Ｒの５０％以下であればよい。
鋼管周方向長さＬ１〜Ｌ６の合計ＬＴｏｔａｌが窪み付き鋼管の全周長Ｒの５０％以下である場合には、窪み部形成に起因する鋼管自身の強度低下を抑えることが可能となる。従って、鋼管軸方向のいずれの位置においても、窪み付き鋼管の全周長Ｒに占める窪み部の鋼管周方向長さＬ１〜Ｌ６の合計ＬＴｏｔａｌの割合が５０％以下であればよい。
尚、「窪み付き鋼管の全周長Ｒに占める窪み部の鋼管周方向長さＬ１〜Ｌ６の合計ＬＴｏｔａｌの割合」が最大となる鋼管軸方向位置における下限値は、０％超であれば良いが、必要とされる付着力に応じて、１０％以上、又は２０％以上としてもよい。
【００６２】
また、本実施形態に係る窪み付き鋼管４においては、窪み部の列のそれぞれに関して、窪み付き鋼管４の鋼管軸方向の全長Ｍ１のうち、窪み部４１の鋼管軸方向長さの合計Ｍ２が占める割合を５０％以下としてもよい。窪み部４１の鋼管軸方向長さの合計Ｍ２が窪み付き鋼管４の鋼管軸方向の全長Ｍ１の５０％を超える場合、窪み付き鋼管４の圧縮強度が低下する傾向があるためである。
【００６３】
更に、それぞれの窪み部４１（４１Ａ〜４１Ｆ）の中央には、窪み部４１の底面よりさらに深く凹むとともに鋼管軸方向に沿う柱状凹部４２（４２Ａ〜４２Ｆ）が形成される。これらの柱状凹部４２（４２Ａ〜４２Ｆ）内に固化部材が更に入り込むことにより、柱状凹部４２（４２Ａ〜４２Ｆ）に入り込んだ固化部材と周囲の固化部材との間の界面での摩擦力あるいはせん断力が発揮され、柱状凹部４２がずれ止めとして機能するため、窪み部４１における付着力に加えて、さらに付着力を向上させることができる。すなわち、固化部材と鋼管との軸方向への相対移動が制限されること（引っかかり効果）により、付着力を増大させることが出来る。
【００６４】
また、柱状凹部４２（４２Ａ〜４２Ｆ）の深さＨは、窪み付き鋼管４の外径をＤとした場合に０．００５Ｄ以上０．２Ｄ以下の範囲であればよい。深さＨを０．００５Ｄ以上とすることにより、鋼管の周面と地盤あるいは固化部材との摩擦力を得ることが出来る。一方、深さＨを０．２Ｄ超としても、摩擦力向上の効果が飽和してしまう。
【００６５】
本実施形態に係る窪み付き鋼管４においても、第１実施形態における説明と同様に、窪み部４１における平均ビッカース硬度ＨＡと、前記鋼管軸方向に隣接する前記窪み部４１、４１の中間位置におけるビッカース硬度ＨＢとが、０．９５≦ＨＡ／ＨＢ≦１．０５を満たすことにより、鋼管全体において硬度が急激に変化する位置が存在しないため、圧縮強度の低下を回避することが可能になる。
【００６６】
また、本実施形態に係る窪み付き鋼管４の表面には、熱間スケール肌が付与されている。熱間スケール肌が窪み部及び柱状凹部にも付与されることにより、窪み付き鋼管の固化部材に対する付着力を更に向上させることが出来る。熱間スケール肌は、窪み付き鋼管１の外周面の９５％以上の面積に付与されていればよい。
【００６７】
また、上記熱間スケール肌の上には、めっき層及び樹脂層の少なくとも１種が形成されてもよい。
【００６８】
本実施形態に係る窪み付き鋼管４は、例えば、
（１）成形鍛接ロールユニットにおいて、加熱された鋼板を丸めて管状に成形するとともに鋼板の端部同士を接合することにより鋼管を成形し、
（２）続けて、窪み部４１及び柱状凹部４２に対応する形状の突起部を表面に有する６本の鋼管造形用ロールを鋼管の外表面に押圧することにより窪み部４１及び柱状凹部４２を軸方向に均等に付与する
ことにより製造される。
これにより、窪み部４１（４１Ａ〜４１Ｆ）及び柱状凹部４２（４２Ａ〜４２Ｆ）を鋼管軸方向に均一な間隔で形成することができ、硬度分布を均一に付与することができ、熱間スケール肌を付与することが出来る。
【００６９】
（第５実施形態）
以下、図５Ａ、図５Ｂを参照して、本発明の第５実施形態に係る窪み付き鋼管５について説明する。本実施形態に係る窪み付き鋼管５は、鋼管周方向に隣接する窪み部の列が鋼管軸方向に位相差を有する点で上記第４実施形態に係る窪み付き鋼管４と相違する。その他、重複する説明に関しては省略する。
【００７０】
図５Ａは、本発明の第５実施形態に係る窪み付き鋼管５の部分正面図である。窪み付き鋼管５は鋼管軸方向に所定の長さだけ伸長しているが、図５Ａでは説明のためその一部を図示している。
【００７１】
図５Ａに示すように、本発明の第５実施形態に係る窪み付き鋼管５は、複数の窪み部５１（５１Ａ〜５１Ｆ）と、その中央にそれぞれ形成された柱状凹部５２（５２Ａ〜５２Ｄ）とを有する略円筒状の鋼管本体５０により構成される。
【００７２】
図５Ａに示すように、複数の窪み部５１（５１Ａ〜５１Ｆ）は鋼管軸方向に沿って所定の間隔を有するように形成されることにより窪み部の列を６列構成する。そして更に、第５実施形態に係る窪み付き鋼管５は、第４実施形態に係る窪み付き鋼管４と異なり、鋼管周方向に隣接する窪み部の列が１／６の位相差を有するように窪み部５１（５１Ａ〜５１Ｆ）が形成される。従って、窪み付き鋼管５は、窪み部５１（５１Ａ〜５１Ｆ）の鋼管周方向長さの合計が最も大きい鋼管軸方向位置の断面（即ち、図５Ｂ）と、窪み部５１（５１Ａ〜５１Ｆ）の鋼管周方向長さの合計が最も小さい鋼管軸方向位置の断面とを有する。尚、図５Ｂは図５ＡにおけるＥ−Ｅ線に沿って得られる断面図である。
【００７３】
このように位相差を設ける場合、図５Ｂに示すように、ＬＴｏｔａｌが最大となる鋼管軸方向位置におけるＬＴｏｔａｌを抑えることが出来る。従って、ＬＴｏｔａｌ／Ｒの値を５０％以下に抑えながら窪み部５１（５１Ａ〜５１Ｆ）の鋼管周方向長さや深さを大きくしやすいため、上述の第４実施形態に係る窪み付き鋼管４と同レベルの付着力を発揮しながらも、更に優れた圧縮強度を発揮することが出来る。
【００７４】
本実施形態に係る窪み付き鋼管５では、隣接する窪み部の列を１／６の位相差で配置しているが、例えば１／２、１／４、１／８の位相差としても良い。ただし、１／８よりも小さな位相差を付与しても、位相差を付与する効果は小さい。このため、位相差を付与する場合には、１／８以上１／２以下の範囲で位相差を付与することが好ましい。また、６列の窪み部の列全てに位相差を付与せずに、１列のみを他の５列に対して位相差を有するように配置してもよい。
【００７５】
（第６実施形態）
上述の第１実施形態〜第５実施形態に係る窪み付き鋼管１〜５は、コンクリート、セメント、ソイルセメントなどの固化部材中に埋め込み一体化させることで、主に土木建築構造物を構築する場合に使用される複合杭を構築することができる。以下、上記第１実施形態に係る窪み付き鋼管１を用いた場合の複合杭１００を例に挙げて説明する。
【００７６】
図６Ａ、図６Ｂは、第１実施形態に係る窪み付き鋼管１を固化部材としてのソイルセメントＳの中に埋め込み一体化させて得られた複合杭１００を示す。図６Ａは複合杭１００の概略側面断面図、図６Ｂは複合杭１００の概略平面断面図である。
【００７７】
図６Ａ、図６Ｂに示すように、複合杭１００は、地中Ｇに設けられた外枠１１０内のソイルセメントＳに窪み付き鋼管１を投入し、ソイルセメントＳを固めることで構成される。
なお、複合杭１００においては、十分な強度を得るために、窪み付き鋼管１と、ソイルセメントＳとの間の付着強度が十分に確保される必要がある。
複合杭１００における付着強度は同一のソイルセメントＳを用いた場合、投入する鋼管の形状によって左右されるが、本実施の形態にかかる窪み付き鋼管１を用いた場合、十分な大きさの付着強度が確保される。
【００７８】
以上図面を参照して説明した窪み付き鋼管１を用いることで、鋼管と固化部材との付着力を増大させると共に、鋼管自身の強度低下を抑制することが可能となる。
また、この窪み付き鋼管１を用いることで、鋼管自身の強度低下を抑制すると同時に付着強度が十分に確保された複合杭１００が実現される。
即ち、強度の確保された窪み付き鋼管１が得られることで、付着強度（付着力）を確保しつつ、強度低下を最小限に抑えた複合杭を構成可能となり、土木建築構造物の構築を経済的に行うことができる。
【００７９】
以上、本発明の実施の形態の例を説明したが、本発明は図示の形態に限定されない。例えば、上記説明においては窪み部の列が１列、４列、６列であるが、２列、３列、５列、又は７列以上であってもよい。
当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【実施例】
【００８０】
（実施例１）
４．５ｍｍ厚の鋼板から直径（外径）７６．３ｍｍ、鋼管軸方向長さ３００ｍｍの鋼管１〜１４を作成した。【００８１】
具体的には、本発明例である鋼管１は、成形鍛接ロールユニットにおいて、加熱された鋼板を丸めて管状に成形するとともに鋼板の端部同士を接合することにより鋼管を成形し、続けて、約８００℃の温度条件下で、窪み部及び柱状凹部に対応する形状の突起部を表面に有する鋼管造形用ロールを鋼管の外表面に押圧することにより窪み部及び柱状凹部を軸方向に均等に付与することにより製造した。
比較例である鋼管２は、成形鍛接ロールユニットにおいて、加熱された鋼板を丸めて管状に成形するとともに鋼板の端部同士を接合することにより鋼管を成形し、放冷後、冷間加工によって窪み部を形成することにより製造した。
比較例である鋼管３は、成形鍛接ロールユニットにおいて、加熱された鋼板を丸めて管状に成形するとともに鋼板の端部同士を接合することにより鋼管を成形することにより製造した。
比較例である鋼管４は、成形鍛接ロールユニットにおいて、加熱された鋼板を丸めて管状に成形するとともに鋼板の端部同士を接合することにより鋼管を成形し、続けて、約８００℃の温度条件下で、窪み部に対応する形状の突起物のみを有するロールを鋼管の外表面に押圧することにより窪み部のみを軸方向に均等に付与することにより製造した。
鋼管４〜１２は、鋼管１の製造条件を変更して製造した本発明例である。
鋼管１〜１４の具体的な製造条件を表１、表２に示す。【００８２】
【表１】
2012115138.tif 000003
【００８３】
【表２】
2012115138.tif 000004
【００８４】
鋼管１〜１４について、「窪み部の平均硬度ＨＡ」、「鋼管軸方向に隣接する窪み部の中間位置における硬度ＨＢ」、「ＨＡ／ＨＢ」、「熱間スケール肌の有無」、「圧縮強度」、及び「付着力」を測定した。その結果を表３に示す。【００８５】
【表３】
2012115138.tif 000005
【００８６】
「窪み部の平均硬度ＨＡ」及び「鋼管軸方向に隣接する窪み部の中間位置における硬度ＨＢ」は、対象鋼管の窪みを含む範囲を切り出し、サンプルを作成した後、板厚中心において硬度計を用いて測定した。測定データは５点の平均値をとり代表データとしている。判定データを１０点以上採取し、そのデータを用いて、平均硬度およびそのバラツキを判定した。【００８７】
「熱間スケール肌の有無」は、目視による観測結果である。【００８８】
「圧縮強度」の測定には、対象鋼管の外径の２倍の長さに切り取り、端面加工した供試体を準備した。試験は、圧縮試験機により鋼管断面に等しく荷重が作用するように注意しながら、静的荷重を作用させて行っている。各対象鋼管に対して３体の試験を実施し、その計測した荷重履歴における最大値の平均値により圧縮強度を判定した。
「付着力」の測定には、対象鋼管を中心として配置した周囲に、鋼管の鋼管径の約３倍径を有し、３．５倍の長さを有するソイルセメント柱を準備した。鋼管上部はソイルセメント柱より５０ｍｍ程度、突出しており、鋼管のみに押込み荷重を作用させることができる。ソイルセメント柱の下部は台座に支持しているが、鋼管下部は支持しておらず、鉛直下向き荷重が作用した場合、鋼管のみが変位可能な状態としている。鋼管、ソイルセメント柱を上記のような状態で準備した後、ソイルセメント固化に必要な日数として２８日の養生期間を確保した上で鋼管上部に下向きの静的押込み荷重を作用さえる載荷試験を実施した。計測した圧縮荷重を鋼管がソイルセメントに接していた外周面積で除することにより、付着力を算定している。試験は、ソイルセメント強度２水準に対して、各３体実施し、付着力の判定をおこなった。【００８９】
鋼管１では、本発明の必須の要件を全て満たすことにより、優れた圧縮強度と付着力とを発揮することが出来た。
鋼管２では、窪み部を冷間加工により形成したことにより、窪み部の平均硬度ＨＡが過大となる箇所が生じ、これに起因して、鋼管１に比べ圧縮強度が大幅に低下した。
鋼管３では、窪み部及び柱状凹部を形成しなかったことにより、鋼管１に比べ付着力が大幅に低下した。
鋼管４では、窪み部のみを形成し柱状凹部を形成しなかったことにより、鋼管１に比べ付着力が低下した。
また、鋼管１の種々の条件を変更して製造した鋼管５〜１２では、優れた圧縮強度と付着力とを発揮することが出来た。【００９０】
（実施例２）
本発明の実施例２として、窪み付き鋼管において、鋼管の全周長に占める窪み部の鋼管周方向長さの合計の割合を変化させた場合に、窪み付き鋼管の圧縮降伏強度がどの程度変化するのかを測定した。【００９１】
図７は、鋼管の全周長に占める窪み部の鋼管周方向長さの合計の割合を変化させた場合の窪み付き鋼管の圧縮強度を示すグラフである。縦軸は鋼管の圧縮降伏強度をストレート鋼管（直管）の保証降伏点荷重で無次元化した値を示し、横軸は鋼管の全周長に占める窪み凹部の鋼管周方向長さの合計の割合を示している。
図７から明らかなように、鋼管の全周長に占める窪み部の鋼管周方向長さの合計の割合が増加すると共に鋼管の圧縮降伏強度は低下する。
特に、鋼管の全周長に占める窪み部の鋼管周方向長さの合計の割合が０．５より大きくなる、即ち、鋼管の全周長の５０％より長い部分が窪み部となった場合、鋼管の圧縮降伏強度の低下が顕著となることが分かった。【００９２】
上記実施の形態においても述べたように、一般的な鋼管において、許容される鋼管強度（特に圧縮降伏強度）の低下率は５％以下である。
図７に示すグラフから、鋼管の全周長に占める窪み部の鋼管周方向長さの合計の割合が５０％より長くなると、鋼管の圧縮降伏強度が０．９５未満となってしまうことが明らかであるため、全周長に占める窪み部の鋼管周方向長さの合計が５０％以下であることが好ましいことが分かる。【００９３】
（実施例３）
また、実施例３として、窪み付き鋼管を用いて複合杭を構成した場合の付着強度の優位性を確認するため、
（１）ストレート鋼管、
（２）ストレート鋼管の表面を冷間加工により削り取って窪み部を設けることにより図２Ａ、図２Ｂに示す窪み付き鋼管の形状とした表面削り鋼管、
及び
（３）本発明に係る、図２Ａ、図２Ｂに示す窪み付き鋼管
の３種類の鋼管を用いて、それぞれソイルセメントとの複合杭を製作した。
なお、製作された複合杭の構成は、図６Ａ、図６Ｂに示すような構成である。【００９４】
図８は、上記３種類の鋼管（ストレート鋼管、表面削り鋼管、及び窪み付き鋼管）をそれぞれソイルセメント中に埋め込んで複合杭を製作し、それら複合杭の付着強度を計測した計測結果を示すグラフである。
なお、図８の縦軸は鋼管とソイルセメントとの付着力ｆｓ（ｋＮ／ｍ）を示し、横軸はソイルセメントの１軸圧縮強度ｑｕ（ＭＰａ）を示している。【００９５】
図８に示すように、上記３種類の鋼管（ストレート鋼管、表面削り鋼管、及び窪み付き鋼管）を用いて複合杭を製作し、付着強度を計測した場合、窪み付き鋼管（図８中ではロール窪み鋼管と表記）を用いて構成される複合杭の付着強度が最も大きいことが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明は、土木建築構造物を構築する場合に用いられる窪み付き鋼管及び複合杭に適用できる。
【符号の説明】
【００９７】
１、２、３、４、５  窪み付き鋼管
１０、２０、３０、４０、５０  鋼管本体
１１、２１、３１、４１、５１  窪み部
１２、２２、３２、４２、５２  柱状凹部
１００  複合杭
１１０  外枠
Ｒ  鋼管の全周長
Ｈ  柱状凹部の最深部深さ
Ｄ  鋼管の外径
Ｓ  ソイルセメント（固化部材）
Ｌ  窪み部の鋼管周方向長さ
ＬＴｏｔａｌ  窪み部の鋼管周方向長さの合計
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2012115138.tif 000007
【図１Ｃ】
2012115138.tif 000008
【図１Ｄ】
2012115138.tif 000009
【図２Ａ】
2012115138.tif 000010
【図２Ｂ】
2012115138.tif 000011
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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