(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストで鋼製円柱体の抜け出しが出来る低コストながら信頼性の高い鋼管杭の機械式継手を提供する。【解決手段】円筒状で接合対象の鋼管杭１，２と略同径で、周壁に複数の孔６，７を有する外継手管３と、円筒状で外継手管内径より若干小さい外径で、外継手管の孔と連通する同径の孔を有する内継手管４と、鋼管杭とほぼ同じ外径で、内径が内継手管の外径より若干大きい鋼製外リング９と、外径が孔より若干小さい鋼製円柱体８とで構成し、外継手管を一方の鋼管杭２の端面に固着し、鋼製外リングを内継手管外周に挿入し、鋼管杭、鋼製外リング、内継手管で囲われた空間内を溶接し、この鋼製外リングを介して内継手管をもう一方の鋼管杭１に溶接し、内外継手管の孔が連通する様に外継手管に内継手管を挿入し、鋼製外リングの端面と外継手管の端面とを対向させ、これらの孔に鋼製円柱体を差し込んで内継手管と外継手管とを結合する。【選択図】図２
2010168789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
短尺円筒状をなし、接合対象である一対の鋼管杭の外径とほぼ同じ外径を有し、周壁には軸心から直角の方向に向かって放射状に、周壁を貫通した孔が複数個穿かれている外継手管；  同じく短尺円筒状をなし、前記外継手管の内径よりわずかに小さい外径を有し、前記外継手管の孔が形成されている位置と対応する位置の周壁に、軸心から直角の方向に向かって放射状に外継手管の孔と同径の孔が穿かれている内継手管；  外径が前記鋼管杭の外径とほぼ同じで、内径が前記内継手管の外径よりわずかに大きい鋼製外リング；  外径が前記孔よりわずかに小さい鋼製円柱体；  とからなり、外継手管を一方の鋼管杭の端面に軸心が一致する様に溶接固着すると共に、鋼製リングを内継手管の一方の端部寄りの外周に挿入し、鋼管杭の端面、鋼製外リングの端面、内継手管の周面にそれぞれ囲われた帯状空間内を溶接金属で満たすことにより、鋼製外リングを介して、内継手管をもう一方の鋼管杭に溶接固着し、外継手管の孔が内継手管の孔と連通する様に外継手管の内径側に内継手管を挿入し、鋼製外リングの端面と外継手管の端面とを対向させた状態で、これら両孔に鋼製円柱体を差し込むことにより、内継手管と外継手管とを結合する様にしたことを特徴とする鋼管杭の機械式継手。
【請求項２】
短尺円筒状をなし、接合対象である一対の鋼管杭の外径とほぼ同じ外径を有し、周壁には軸心から直角の方向に向かって放射状に、周壁を貫通した孔が複数個穿かれている外継手管；  同じく短尺円筒状をなし、前記外継手管の内径よりわずかに小さい外径を有し、一方の端部の内径側には、逆階段状あるいは逆テーパ状に削り取られた係合面が形成されており、更に、前記外継手管の孔が形成されている位置と対応する位置の周壁に、軸心から直角の方向に向かって放射状に外継手管の孔と同径の孔が穿かれている内継手管；  外径が前記鋼管杭の外径とほぼ同じで、内径が前記内継手管の外径よりわずかに大きい鋼製外リング；  鋼管杭の内径よりわずかに小さい外径を有し、一方の端部には、前記内継手管の係合面に対応する様に、階段状あるいはテーパ状の係合面が形成された鋼製内リング；  外径が前記孔よりわずかに小さい鋼製円柱体；  とからなり、外継手管を一方の鋼管杭の端面に、軸心が一致する様に溶接固着すると共に、鋼製外リングを内継手管の一方の端部寄りの外周に挿入し、鋼管杭の端面、鋼製外リングの端面、内継手管の周面にそれぞれ囲われた帯状空間内を溶接金属で満たすことにより、この鋼製外リングを介して、内継手管をもう一方の鋼管杭に溶接固着すると共に、外継手管の内径側に内継手管を挿入した際に、内継手管端部の係合面と鋼製内リングの係合面とがわずかな隙間を保って対向する様に鋼製内リングを鋼管杭の内径側端部に溶接固定し、外継手管の孔が内継手管の孔と連通する様に、外継手管の内径側に内継手管を挿入し、鋼製外リングの端面と外継手管の端面、内継手管の係合面と鋼製内リングの係合面とがそれぞれ対向した状態で、これら両孔に鋼製円柱体を差し込むことにより、内継手管と外継手管とを結合する様にしたことを特徴とする鋼管杭の機械式継手。
【請求項３】
短尺円筒状をなし、接合対象である一対の鋼管杭の外径とほぼ同じ外径を有し、周壁には軸心から直角の方向に向かって放射状に、周壁を貫通した孔が複数個穿かれている外継手管；  同じく短尺円筒状をなし、前記外継手管の内径よりわずかに小さい外径を有し、前記外継手管の孔が形成されている位置と対応する位置の周壁に、軸心から直角の方向に向かって放射状に外継手管の孔と同径の孔が穿かれている内継手管；  前記孔よりわずかに小さい外径を有する本体の周面に一個又は複数個の突起が溶接により形成された鋼製円柱体；  とからなり、外継手管を一方の鋼管杭の端面に軸心が一致する様に溶接固着すると共に、内継手管をもう一方の鋼管杭に溶接固着し、外継手管の孔が内継手管の孔と連通する様に、外継手管の内径側に内継手管を挿入し、これら孔に鋼製円柱体を打ち込み、突起がこれら孔の内周面に変形圧接した状態で、内継手管と外継手管とを結合する様にしたことを特徴とする鋼管杭の機械式継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼管杭の機械的継手、詳しくは現場溶接が不要かつ低コストな鋼管杭の機械式継手に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼管杭はコンクリート杭と共に、各種建築土木工事において広く用いられており、現場条件に応じて施工現場で接合する場合も多い。一般に、現場でのこれら杭の接合には溶接が用いられているが、溶接品質の確保が難しいこと、溶接作業が天候に左右されやすいこと、作業時間が長いことなどの問題がある。このため、最近では、現場溶接が不要な機械式継手が多く用いられており、特に、既成コンクリート杭分野では広く普及している。一方、鋼管杭分野においては、その使用はごく限られた範囲に止まっているのが現状である。
【０００３】
既成コンクリート杭分野で機械式継手が普及した背景としては、コンクリートよりも強度が数倍大きい鋼材を継手材料として使用できること、および既成コンクリート杭には両端に鋼製端板があり、これを継手材の一部として利用できることが挙げられる。その結果、継手コストを低く抑えることも容易である。一方、鋼管杭分野においては、多様な形式の機械式継手が提案あるいは既に実施されているものの、継手材料として鋼管本体と同じ鋼材を使用せざるを得ないので、いずれの形式のものも厚肉あるいは高強度の鋼材を使用している。また、継手構造が複雑で、加工費が高いものが多かった。その結果、継手の製造コストが高くなり、普及が進んでいないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２００７−１９０４７０
【特許文献２】特願２００８−１５２４０１
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】なし
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明者らは、十分な継手強度を有し、構造が単純で安価に提供できる鋼管杭の機械式継手を、特願2007-190470及び特願2008-152401としてに提案した。両者は、外継手と内継手を繋ぐ鋼製円柱体としてピンを使用するかボルトを使用するかの違いはあるものの、基礎杭に作用する外力条件の特性を巧みに利用して、非常に簡易な構造でありながら鋼管杭の継手として十分な耐力を有するという特徴を持つ。また、機械加工が容易であるため、他のタイプの継手に比べ経済性の面でも優れている。
【０００７】
しかしながら、前述したコンクリート杭の継手に比べれば、製造コストはまだ高く、広く普及するまでの経済性を備えているとは言い難い。その理由として３つ挙げられる。第１の理由は、近年鋼材の価格が高騰したため、継手材の素材費が高いこと、第２の理由は、内継手材の素材は非常に厚くなるため、安価な電気抵抗溶接管は使用できず、高価な継目無し鋼管や鍛造鋼管を使用せざるを得ないこと、第３の理由は、これが最大の理由であるが、機械加工量が多いことである。本発明者の試算によると、L字状断面の内継手材の製作において、旋盤やボール盤などにより機械切削される重量は、素材（短尺厚肉鋼管）重量の5〜6割にも達し、半分以上の鋼材を削り捨てていることになる。その結果、高い鋼材を無駄に使用しているとともに、機械加工費が高くなるといった問題点が存在していた。
【０００８】
又、内継手と外継手とを繋ぐ鋼製円柱体としてピンを使用する場合は、施工時に挿入孔から抜け出すことを防止する手段を設ける必要があった。特に、施工時に正回転と逆回転の大きなトルクをかける回転貫入工法の場合、抜け出し防止は大きな課題であり、その防止手段として様々な方法が提案されてはいるが、抜け出し防止策は余分なコストに当たり、いずれの手段の場合でもコスト面で問題があった。
【０００９】
以上の課題に鑑み、継手の素材費と機械加工費を大幅に低減して製造コストの削減を図るとともに、低コストで鋼製円柱体の抜け出しを出来る様にした低コストながら信頼性の高い鋼管杭の機械式継手の提供を本発明の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
短尺円筒状をなし、接合対象である一対の鋼管杭の外径とほぼ同じ外径を有し、周壁には軸心から直角の方向に向かって放射状に、周壁を貫通した孔が複数個穿かれている外継手管；同じく短尺円筒状をなし、前記外継手管の内径よりわずかに小さい外径を有し、前記外継手管の孔が形成されている位置と対応する位置の周壁に、軸心から直角の方向に向かって放射状に外継手管の孔と同径の孔が穿かれている内継手管；  外径が前記鋼管杭の外径とほぼ同じで、内径が前記内継手管の外径よりわずかに大きい鋼製外リング；  外径が前記孔よりわずかに小さい鋼製円柱体；  とから鋼管杭の機械式継手を構成し、外継手管を一方の鋼管杭の端面に軸心が一致する様に溶接固着すると共に、鋼製リングを内継手管の一方の端部寄りの外周に挿入し、鋼管杭の端面、鋼製外リングの端面、内継手管の周面にそれぞれ囲われた帯状空間内を溶接金属で満たすことにより、この鋼製外リングを介して、内継手管をもう一方の鋼管杭に溶接固着し、外継手管の孔が内継手管の孔と連通する様に外継手管の内径側に内継手管を挿入し、鋼製外リングの端面と外継手管の端面とを対向させた状態で、これら孔に鋼製円柱体を差し込み、内継手管と外継手管とを結合する様にして上記課題を解決した。
【発明の効果】
【００１１】
図２に示す様に、上鋼管杭１の下端に鋼製外リング９を介して内継手管４の上面をその軸心が一致した状態で溶接固着すると共に、下鋼管杭２の上面に外継手管３の下端面をその軸心が一致した状態で溶接固着し、下鋼管杭２の上面に固定されている外継手管３の内径側に内継手管４を挿入し、前記鋼製外リング９の端面と外継手管３の端面とを当接させ、それぞれに穿かれている孔６、７の位置を合わせ、ここに鋼製円柱体８を差し込むことにより、下鋼管杭２と上鋼管杭１との結合を行う。
【００１２】
この状態における荷重の伝達特性について図９〜図１１を用いて説明すると、鋼管杭に作用する主たる荷重は鉛直方向の圧縮力であり、この圧縮力が作用すると鋼製外リング９の下面と外継手管３上端とは当接し、杭頭からの圧縮力は上鋼管杭１の下端から溶接金属１３及び鋼製外リング９を介して下鋼管杭１の上端まで直線的に伝達される。このため、外継手管３の圧縮耐力を上鋼管杭１の圧縮耐力と同等以上に設定しておけば、圧縮力は安全確実に下鋼管杭２に伝達される。
一方、鋼管杭に引張力が作用する場合、その引張力は上鋼管杭１の下端から溶接金属１３を介して内継手管４に伝わり、次に鋼製円柱体８にせん断力として伝わる。そのせん断力はすぐに外継手管３に伝わり、再度引張力に変換され、最後に溶接部２８を介して下鋼管杭２に伝わる。この様な両継手管３，４と鋼製円柱体８との相互の力の伝達に際し、その接触部には支圧応力が発生するが、この支圧応力は均一な分布ではなく、その最大値は平均応力度の数倍もの値になるので、両継手管３，４は局部的に降伏して塑性化しやすく、鋼製円柱体８を介するこの様な部材間の力の伝達構造はコストが低い反面、やや確実性に欠ける点があるが、幸いなことに、鋼管杭に引張力が発生するのは通常は地震の際の短時間だけであり、かつ、その値は圧縮力に比べて数分の１と小さいので鋼製円柱体８を介して引張力を伝達させる本発明の構造でも、十分に安全性は保たれる。
【００１３】
次に、鋼管杭に曲げモーメントが作用する場合について説明する。両継手管３，４での曲げモーメントの伝達は二つの作用で行われ、一つは、内継手管４と外継手管３がそれぞれ反対方向に回転しようとして生じる”押し合い”によるモーメント伝達であり、その様子を模式的に表したものを図１０に示す。両継手管３，４に曲げモーメントが作用したとき、両継手管３，４の重なり部分の上半分の右側と、下半分の左側がそれぞれ押し合う。内継手管４が押される力の分布を図中に矢印の三角形で表す。この二つの三角形の力は偶力となり、外力のモーメントに抵抗する共に、両継手管３，４間でモーメントが伝達される。この押し合いによるモーメント抵抗力の大きさは両継手管３，４の重なり長さＬによって大きく変わる。両継手管３，４の厚さによっても異なるが、すべてのモーメントを負担するためには、長さＬは鋼管径の１．５倍程度必要となり、その結果、両継手管３，４の全体長さは鋼管杭の径の２倍程度必要であり、両継手管３，４の製作コストが非常に高くなるが、実際には、両継手管３，４の長さを短く抑え、他の作用によるモーメントの負担と併せて外力モーメントに抵抗することになる。
【００１４】
もう一つのモーメント伝達は、鋼製円柱体８及び両継手管３，４の当接によって行われる。両継手管３，４を円環状断面でみると、その半円周には引張力が、残り半円周には圧縮力が発生するが、引張力発生部分では、モーメントは、前述の引張力伝達と同様の機構により鋼製円柱体８によって伝達される。一方、圧縮力発生部分ではやや複雑となり、前述の圧縮力伝達と同じく鋼製外リング９と外継手管３上端の当接によって伝達する場合と、引張力と同じく鋼製円柱体８で伝達される二通りがある。多くの場合、荷重として曲げモーメントだけでなく同時に圧縮力も作用しているため、鋼製外リング９と外継手管３の上端は当接しており、ここで圧縮力が伝達される。しかし、外力として曲げと同時に引張力が作用している場合、鋼製外リング９と外継手管３の端部は当接していないため、力の伝達は行われず、鋼製円柱体８を介して圧縮力が伝達される。
以上のように、曲げモーメントの伝達はやや複雑になるが、通常鋼管杭に作用する曲げモーメントは、地震時の短時間に限られること、および、大きな曲げモーメントは杭頭付近の極限られた範囲であり、両継手管３，４に大きな曲げモーメントは作用しないことから、鋼製円柱体８で曲げモーメントを負担する構造にしても、実用上安全性が損なわれることはない。
以上述べたように、本発明による鋼管杭の機械式継手は、単純な構造でありながら、継手に作用する外力に対して十分な耐力を確保することができる。
【００１５】
又、上鋼管杭１と内継手管４との間に介在している鋼製外リング９は、内継手管４とは別体であり、削り出し加工により内継手管４を製作する場合の様に、鋼材の一部が切削屑として無駄に捨てられてしまうことがなく、高価な肉厚鋼管を用いる必要もなく、内継手管４自体は電気抵抗溶接鋼管などの安価な鋼管で足り、鋼材重量の軽量化及び切削量の大幅な削減が可能で、加工コストの大幅低下及び貴重な金属資材の有効利用が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に係る鋼管杭の機械式継手の実施例１の斜視図。
【図２】同じく、その半裁断面図。
【図３】同じく、図２における矢視Ａ−Ａ線断面図。
【図４】同じく、外継手管と下鋼管杭との溶接要領を示した拡大部分断面図。
【図５】同じく、内継手管の外径と上鋼管杭の内径とが異なる場合の接続要領を示した拡大部分断面図。
【図６】同じく、内継手管と上鋼管杭とを溶接固着する為の要領を示した拡大部分断面図。
【図７】同じく、鋼製円柱体を挿入する孔を二段に設けた場合の内継手管の斜視図。
【図８】同じく、内継手管と外継手管をボトル／ナットで結合した場合の縦断面図。
【図９】同じく、荷重の伝達特性を説明する為、外継手管と内継手管の結合状態を示した縦断面図。
【図１０】同じく、この機械式継手に曲げモーメントが作用した場合の説明図。
【図１１】同じく、曲げモーメントが作用し、結合箇所が「く」字形に変形した状態を示した縦断面図。
【図１２】同じく、曲げモーメントが作用した際、結合箇所が「く字形」に変形することを抑制した実施例の拡大部分断面図。
【図１３】同じく、曲げモーメントが作用した際、結合箇所が「く字形」に変形することを抑制した実施例の拡大部分断面図。
【図１４】この発明に係る鋼管杭の機械式継手の実施例２の半裁縦断面図。
【図１５】同じく、鋼製内リングの他の例の拡大部分断面図。
【図１６】同じく、鋼製内リングの他の例の拡大部分断面図。
【図１７】同じく、曲げモーメントへの耐力を更に強化した実施例の縦断面図。
【図１８】この発明に係る鋼管杭の機械式継手の実施例３の縦断面図。
【図１９】同じく、その要部である鋼製円柱体の斜視図。
【図２０】同じく、鋼製円柱体の突起部分の拡大断面図。
【図２１】同じく、鋼製円柱体を孔に挿入する要領を示した説明図。
【図２２】同じく、鋼製円柱体が孔に挿入された状態の説明図。
【図２３】内継手管に形成されている孔がめくら孔になっている実施例を示し部分断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
短尺円筒状をなし、接合対象である一対の鋼管杭の外径とほぼ同じ外径を有し、周壁には軸心から直角の方向に向かって放射状に、周壁を貫通した孔が複数個穿かれている外継手管；  同じく短尺円筒状をなし、前記外継手管の内径よりわずかに小さい外径を有し、前記外継手管の孔が形成されている位置と対応する位置の周壁に、軸心から直角の方向に向かって放射状に外継手管の孔と同径の孔が穿かれている内継手管；  外径が前記鋼管杭の外径とほぼ同じで、内径が前記内継手管の外径よりわずかに大きい鋼製外リング；  外径が前記孔よりわずかに小さい鋼製円柱体；  とからなり、外継手管を一方の鋼管杭の端面に軸心が一致する様に溶接固着すると共に、鋼製リングを内継手管の一方の端部寄りの外周に挿入し、鋼管杭の端面、鋼製外リングの端面、内継手管の周面にそれぞれ囲われた帯状空間内を溶接金属で満たすことにより、この鋼製外リングを介して、内継手管をもう一方の鋼管杭に溶接固着し、外継手管の孔が内継手管の孔と連通する様に外継手管の内径側に内継手管を挿入し、鋼製外リングの端面と外継手管の端面とを対向させた状態で、これら孔に鋼製円柱体を差し込むことにより、内継手管と外継手管とを結合する様にした。
【実施例１】
【００１８】
図１はこの発明に係る鋼管杭の機械式継手の実施例１の斜視図、図２はその半裁縦断面図、図３は図２における矢視Ａ−Ａ線横断面図である。
【００１９】
図中１は接合対象である上鋼管杭、２は下鋼管杭であり、この発明に係る鋼管杭の機械式継手は、この上鋼管杭１の下端と下鋼管杭２の上端とを外継手管３と内継手管４とを介在させて直列状に連結するものである。
【００２０】
外継手管３は短尺円筒状をなした鋼管であり、接合対象である下鋼管杭２の外径とほぼ同じ外径を有し、その軸心が下鋼管杭２の軸心と一致する様に、下鋼管杭２の端面に溶接することにより、下鋼管杭２に強固に固着される。なお、図中２８は両者を結合する溶接金属である。又、その周壁５には、軸心から直角の方向に向かって放射状に複数の孔６が間隔をあけ、周壁５を貫通する様に穿がれている。
【００２１】
一方、内継手管４は、外継手管３と同様に、短尺円筒状をなした鋼管製で、外継手管３の内径によりわずかに小さい外径を有し、外継手管３の孔６に対応した位置には、同様に軸心から直角の方向に向かって放射状に複数の孔７が等間隔で形成されており、外継手管３の孔６と内継手管４の孔７に鋼製円柱体８を差し込むことにより、外継手管３と内継手管４とを結合出来る様になっている。なお、図２に示す実施例においては、内継手管３に形成された孔７は、その周壁を貫通した透孔となっているが、図２３に示すものの様に、内周面側が閉塞されためくら孔としても良く、この場合にはこれに挿入する鋼製円柱体８の内周側への脱落を防ぐことが出来る。
【００２２】
又、図中９は内継手管４を上鋼管杭１に固着する際に介在させる鋼製外リングであり、内継手管４の外径よりわずかに大きい内径、上鋼管杭１の外径とほぼ同じ外径を有し、その断面は角形状を呈している。更に、図中８は、外径が孔６及び鋼７よりわずかに小さく形成されたピン形状をなした鋼製円柱体であり、長尺円柱鋼棒を短尺に切断することにより、容易に製作することが出来る。
【００２３】
そして、図２及び図６に示す様に、内継手管４の一方の端部寄りの外周に鋼製外リング９を挿入し、上鋼管杭１の下端面１０，鋼製外リング９の上端面１１、内継手管４の外周面１２によって三方が囲われた帯状空間内を溶接金属１３で満たすことにより、内継手管４は上鋼管杭１の下端に固着されている。
【００２４】
なお、この実施例１においては、上鋼管杭１に内継手管４を、下鋼管杭２に外継手管３をそれぞれ固着する様にしているが、これとは逆に、上鋼管杭１に外継手管３を、下鋼管杭２に内継手管４を固着する様にしても良い。外継手管３及び内継手管４は、いずれも既製の鋼管を短尺切断したものであり、本件出願人が先に提案した特願２００７−１９０４７０及び特願２００８−１５２４０１における内継手管に比べ十分に薄い鋼管で足り、安価な電気抵抗溶接管なども使用することが出来る。
【００２５】
又、この実施例においては、外継手管３を下鋼管杭２に溶接固着する際には、図４に示す様に、内周面側に裏当てリング１４を当接させて外面側から溶接する様にしたが、裏当てリング１４を用いず、内外両面から溶接する様にしても良い。又、図４に示す様に、外継手管３の下端面を斜めに面取り、開先溶接用斜面１５と形成しても良く、こうすることにより、より確実に溶け込みが行われ、固着が確実となる。
【００２６】
なお、上鋼管杭１の内径と内継手管４の外径とはほぼ同じであることが好ましいが、実際には設計上の理由などから、内継手管４の外径が上鋼管杭１の内径より小さい場合もあるが、その様な場合には、図５に示す様に、上鋼管杭１の内周壁面と内継手管４の外周壁との間に鋼製フィラー１６を介在させて両者間のすき間を埋め、この状態において溶接を施せば良い。
【００２７】
この実施例１においては、上鋼管杭１、内継手管４、鋼製外リング９の三者を一度に溶接しており、溶接箇所の幅を適度に確保することにより、溶接金属１３を介して三者を完全に一体化させることが出来る。このときの溶接方法としては、上鋼管杭１、内継手管４、鋼製円柱体９の三者及び鋼製フィラー１６を相互に仮溶接した状態で、ターニングローラに載せ、一定速度で回転させながら、三者で囲われた帯状空間を下から順に下向きで溶接する手段が用いられる。
図６は、このときの溶接順序と溶接トーチの狙い位置・角度を示したものであり、図中の矢印に付された番号は溶接順序、矢印は溶接トーチの狙い位置・角度を表わす。なお、この様な多層盛りの溶接には長時間を要するので、必要な溶接品質を維持する為には、溶接ロボットを使用することが望ましい。
【００２８】
又、外継手管３と内継手管４とを結合する為の孔６及び孔７は、一列に配列するだけではなく、二段に配列しても良い。ただし、この様に、孔６及び孔７を上下二段に配置する場合は、図７に示す様に、上段及び下段をそれぞれ千鳥配置にして、両継手管３，４内部の応力集中を避けるのが望ましい。
【００２９】
更に、上記実施例においては、外継手管３と内継手管４との結合はピン形状を呈した鋼製円柱体８によって行ったが、図８に示す様に、孔６と孔７にボルト１７を挿通し、ナット１８で締め付けることによって両者の結合を行っても良く、この場合には、曲げモーメント作用時に外継手管３と内継手管４とが離間して「く」の字形に変形する現象が発生しにくくなる。
【００３０】
又、図１２に示す様に、鋼製外リング９の下端面に逆階段状の係合面３１を、外継手管３の上端面にこれに対応する階段状の係合面３２をそれぞれ形成しても良く、こうすることにより、曲げモーメント作用時に、これら係合面３１，３２が係合し、外継手管３と内継手管４とが離間することが阻止され、曲げモーメント作用時の剛性低下を一層効果的に抑制することが出来る。
更に、図１３に示す様に、鋼製外リング９の下端面に逆テーパ状の係合面３１を、外継手管３の上端面にテーパ状の係合面３２をそれぞれ形成しても良く、この場合も、同様に曲げモーメント作用時の剛性低下を抑制することが出来る。
【００３１】
この実施例１は上記の通りの構成を有するものであり、図９に示す様に、上鋼管杭１の下端に鋼製外リング９を介して内継手管４をその軸心が一致した状態で溶接固着すると共に、下鋼管杭２の上面に外継手管３の下端面をその軸心が一致した状態で溶接固着し、下鋼管杭２の上面に固定されている外継手管３の内径側に内継手管４を挿入し、前記鋼製外リング９の下端面と外継手管３の上端面とを当接させ、孔６と孔７の位置を合わせ、ここに鋼製円柱体８を差し込んで、下鋼管杭２と上鋼管杭１との結合を行うものであり、内継手管４の上部と上鋼管杭１の下端との間に鋼製外リング９が介在しているので、従来のものの様に内継手管４の上端にＬ字状の張り出し部を別途形成しなくとも内継手管４の上部に上鋼管杭１との当接部が形成出来、上鋼管杭１から下鋼管杭２に圧縮力を安全確実に伝達することが可能となる。又、従来のものの様に、内継手管４の上部へＬ字形の張り出し部を形成する為の切削加工が全く必要ないので、高い鋼材の無駄な浪費がなくなると共に、加工コストも極めて低くすることが可能である。
【実施例２】
【００３２】
図１４はこの発明に係る鋼管杭の機械式継手の実施例２の半裁断面図である。
【００３３】
図中１９は鋼製内リングであり、下鋼管杭２の内径よりわずかに小さい外径を有し、上面側には階段状の係合面２０が形成されており、下鋼管杭２の上端面寄りの内周面に溶接金属２８を介して溶接固着されている。
【００３４】
一方、内継手管４の下端には前記鋼製内リング１９の係合面２０に対応する様に逆階段状の係合面２１が形成されており、両係合面２０，２１はわずかな隙間を保って対向せしめられている。他の部分は実施例１と同じであり、同一符号を付して説明を省略する。なお、内継手管３に形成される孔７は、図２３に示すものの様に、めくら孔でも良いことはもちろんである。
【００３５】
この実施例２においては、両継手管３，４の結合箇所に曲げモーメントが作用し、図１１に示す様に、結合箇所が「く」字形に変形しそうになったときは、鋼製内リング１９の係合面２０と内継手管４の係合面２１とが係合して、外継手管３と内継手管４とが離間するの阻止し、曲げ剛性の低下を抑制することになる。
【００３６】
なお、継手付き鋼管と鋼管単体に対し曲げ試験を行うと、継手付き鋼管の曲げ変形量は、鋼管単体よりも大きくなるという現象が発生しやすい。
図１１は、この曲げを受けた継手の変形状態を誇張して描いたものであり、この変形は、図１０に示す様に、両継手管３，４の結合箇所に偏圧が作用し、両者の接触部の一部に離間が生じる為に起こる。実施例２においては、上述の通り、鋼製内リング１９によって外継手管３の根元部と内継手管４の下端部が離間することを阻止しており、それによって曲げ剛性の低下を抑制している。
【００３７】
この実施例２においては両係合面２０，２１の間にわずかな隙間を設けることが肝要であり、この隙間を設けないと、鋼製外リング９と鋼製内リング１９の取付け位置精度にわずかな狂いが生じても、鋼製外リング９と外継手管３の上端部とが当接しなくなり、上鋼管杭１と外継手管３との間で、圧縮力が伝達出来なくなってしまう。
【００３８】
なお、外継手管３の下端及び下鋼管杭２の上端とにそれぞれ接合される鋼製内リング１９の外周面の溶接箇所２２は、図１５に示す様に、斜面に形成しても良く、こうすることにより、外継手管３と下鋼管杭２のそれぞれの肉厚の違いを補うことが出来る。又、係合面２０，２１は必ずしも階段状ではなく、図１６に示す様に、テーパ状に形成しても良い。
【００３９】
更に、図１７に示す様に、鋼管外リング９の下端に逆階段状の係合面２３を形成すると共に、これに対向した外継手管３の上端に階段状の係合面２４を形成しても良く、この様にした場合には、結合箇所が「く」字形に変形することを拘束する偶力の関係にある一対の力Ｐ1，Ｐ2が発生して抵抗モーメントとなり、曲げ耐力は更に増強される。
【実施例３】
【００４０】
図１８はこの発明に係る鋼管杭の機械式継手の実施例３の縦断面図である。
【００４１】
この実施例３は、短尺円筒状をなし、接合対象である一対の鋼管杭１，２の外径とほぼ同じ外径を有し、周壁には軸心から直角の方向に向かって放射状に、周壁を貫通した孔６が複数個穿かれている外継手管３’、同じく短尺円筒状をなし、前記外継手管３’の孔６が形成されている位置と対応する位置の周壁に、軸心から垂直の方向に向かって放射状に複数の孔７が形成されている内継手管４’及びこれら孔６，７に挿通されるピン状をなした鋼製円柱体８’からなるものであり、鋼製円柱体８’の本体２６は、孔６，７の内径よりわずかに小さい外径を有し、図１９（ａ）（ｂ）に示す様に、その外周面には突起２５が一個又は複数個溶接により形成されている。この突起２５の高さ及び大きさはこれを設けた鋼製円柱体８’をこれら孔６，７内にハンマー３０等でたたいて打ち込める程度の寸法であり、高さが低すぎると施工中に抜け出るおそれがあり、高すぎると打ち込みが困難となり、共に好ましくないので、溶接によって本体２６にこの突起２５を形成した後、図２０に示す様にグラインダで過剰部分２９を切削して高さを調節すれば、最適な寸法の突起２５を形成できる。又、打ち込む方向を考慮してこの突起２５に斜面２７を形成すると、打込み挿入が容易となる。更に、内継手管４は図１８に示したＬ字形状を有するのものに限らず、図２及び図１４に示すものなどでもよく、同様に、外継手管も、図２及び図１７に示すものなどでも良い。又、内継手管３に形成される孔７は、図２に示すめくら孔でもよい。
【００４２】
この実施例３においては、鋼製円柱体８’には突起２５が形成されているので、連通した孔６と孔７に、図２１に示す様にハンマー３０等で打ち込むと、図２２に示す様に、突起２５及びこれが当たるこれら孔６，７の内径側壁面は適度に変形し、鋼製円柱体８’は孔６及び孔７に強固に固定され、大きな回転トルクを受ける施工時においても、鋼製円柱体８’は孔６，７から抜け出ることはなく、抜け止め手段を別途設ける必要が全くなくなり、その分の製造コスト及び加工コストを大幅に低下させることが出来る。
【００４３】
又、鋼製円柱体８’は長尺円柱鋼棒を短尺に切断して簡単に作ることが出来、材質強度の高い素材も安価に入手可能な為、非常に低コストで調達することが出来る。又、突起２５は溶接によって形成されるので、その為の加工コストは極めて低くてすむ。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
基本杭を用いる各種建築土木工事において利用可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１    上鋼管杭
２    下鋼管杭
３    外継手管
４    内継手管
５    周壁
６    孔
７    孔
８    鋼製円柱体
９    鋼製外リング
１０    下端面
１１    上端面
１２    外周面
１３    溶接金属
１４    裏当りリング
１５    開先溶接用斜面
１６    鋼製フィラー
１７    ボルト
１８    ナット
１９    鋼製内リング
２０    係合面
２１    係合面
２２    溶接箇所
２３    係合面
２４    係合面
２５    突起
２６    本体
２７    斜面
２８    溶接金属
２９    過剰部分
３０    ハンマー
３１    係合面
３２    係合面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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