(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続すべき鋼管の長手方向端部に多数の波形断面の環状凹溝を有する継足部を備え、該環状凹溝に密着する環状突条を内周面に有し軸方向円錐テーパを外周面に有し前記継足部に外嵌し円周の一部を軸方向スリット状に欠損したスリーブを備え、該スリーブに外嵌し前記円錐テーパと係合する内周円錐テーパを有する締付リングを備え、前記継足部内面に嵌合する補強リングを備え、該補強リングは、一方の継足部の内周に溶接され他方の継足部に嵌合して、上下の継足部の軸芯を合わせて接合し、上下鋼管の締めつけ接合による継足部の座屈防止の作用と上下鋼管杭の芯合わせの作用とを兼用していることを特徴とする鋼管の継手構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は鋼管杭、建築物・構築物の構造材、長柱などとして用いる鋼管の継手構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人らは実開平５−８１３２６号公報において円柱体の継手構造として、地中に貫入する基礎杭の無溶接継手構造を開示している。このような継手構造の鋼管杭１ａ，１ｂの継手構造を図６に例示した。その継手構造はそれぞれの接合すべき円柱体の端部近傍外周に環状凹溝３又は環状突条を設け、これに噛みあう環状突条５又は環状凹溝を内径に有し外径にテーパを付した複数分割の円筒形の内リング５０を円柱体の継手部に外嵌し、同じテーパを内面に付した外リング６０をこの内リングの外径に外嵌し、この外リング６０を円柱体長手方向に押圧して、上記テーパにより内リング５０を締付けて円柱体を接続する構造である。図６では鋼管杭１ａ，１ｂの端部に剛性の大きい継足部２ａ，２ｂを設けたものを例示している。
【０００３】
このような継手構造は、内リング５０と外リング６０の組合わせによる接合であって溶接を不要とした、いわゆる無溶接継手構造である。このような継手構造の開発により、従来、天候に支配され溶接技術者を必要とし信頼性の点で必ずしも満足できなかった現場溶接接合を排除することができ、杭施工工事の合理化に優れた効果を奏するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記技術は地中に貫入する基礎杭（コンクリート杭、鋼管杭）を対象とするものである。コンクリート杭では、肉厚が厚いので深い凹溝を形成することが可能であるが、深い凹溝を設けた構造では、これに係合する突条を設けた内リング５０は曲げ剛性が高く、円周を２以上の複数の円弧に分割せざるを得なかった。一方、鋼管杭では、鋼管は肉が薄いので深い凹溝３を設けることが困難であり、内リング５０の係止が浅くなる問題があり、また、強い締め付けにより鋼管の接合部が座屈を生じる問題がある。このため、鋼管では厚肉で剛性の高い格別な継足部を製作取付ける必要が生じ、コストの増大を招く問題もあった。
【０００５】
本発明は、上記従来の技術と同様に、現場における溶接接合作業を排除したテーパ締め付けを利用する技術であって、鋼管を対象とし、鋼管の特性に合致した改善を施した無溶接継手構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたもので、接続すべき鋼管の長手方向端部に多数の波形断面の環状凹溝を有する継足部を備え、該環状凹溝に密着する環状突条を内周面に有し軸方向円錐テーパを外周面に有し前記継足部に外嵌し円周の一部を軸方向スリット状に欠損したスリーブを備え、該スリーブに外嵌し前記円錐テーパと係合する内周円錐テーパを有する締付リングを備え、前記継足部内面に嵌合する補強リングを備え、該補強リングは、一方の継足部の内周に溶接され他方の継足部に嵌合して、上下の継足部の軸芯を合わせて接合し、上下鋼管の締めつけ接合による継足部の座屈防止の作用と上下鋼管杭の芯合わせの作用とを兼用していることを特徴とする鋼管の継手構造を提供する。
【０００７】
前記鋼管としては鋼管杭、建築物・構築物の構造材、及び長柱からなる群から選ばれたいずれの部材にも適用される。ここで構造材とは、柱、梁、桁、ブレス、スラブ、屋根又はこれらを構成する部材を言い、長柱とはポール、電柱、マスト等を言う。構造材と円柱には通常流体の管路の配管は含まない。
【０００８】
上記鋼管の継手構造は、次のように施工することができる。すなわち、接続すべき鋼管の管端に多数の波形断面の環状凹溝を形成した継足部を取付け、この環状凹溝に密着する突条を内周面に備え円錐テーパを外周面に備え円周の一部を軸方向スリット状に欠損したスリーブ及びこのスリーブの外周を締め付ける円錐テーパを内周に備えた締付リングを前記鋼管に嵌めておき、接続すべき鋼管の継足部を突き合わせ接触させ、前記スリーブを軸方向に移動して前記両方の環状凹溝に跨がる位置に移動し、次いで該スリーブ外周位置に締付リングを移動しテーパにより該スリーブを締付けて前記継足部に圧着させ、鋼管を接続することができる。この場合、スリーブ及び締付リングはそれぞれ鋼管に外嵌させておいてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図２は実施例の鋼管の縦断面図、図３はそのＡ−Ａ矢視図、図１は図２の部分拡大詳細図である。この例は鋼管として鋼管杭１ａ、１ｂの接続部を示している。
【００１０】
上下鋼管杭１ａ、１ｂは、杭端部にそれぞれ継足部２ａ、２ｂを備え、この継足部２ａ、２ｂが上下鋼管杭１ａ、１ｂにそれぞれ予め溶接によって取付けられている例を示している。
鋼管杭１ａ、１ｂの長手方向端部（この例では継足部２ａ、２ｂ）の外周面に多数の環状凹溝３を備える。この環状凹溝３は、継足部２ａ、２ｂの外周を取り巻く多数の環状凹溝３である。この環状凹溝３は、図１に示すように、鋼管杭１ａ、１ｂの長手方向の縦断面で見た時、滑らかな多数の山と谷とからなる形状をしており、その谷の部分が環状凹溝３を形成している。この多数の環状凹溝３は鋼管杭の肉厚がコンクリート杭等に比べ薄いために、凹溝の深さを比較的浅い形状にする必要があり、また、滑らかな断面形状にして局部集中応力を防止する。このような環状凹溝３を有する継足部２ａ、２ｂは片面に多数の山と凹溝との列を形成した圧延鋼板を円筒状に曲げ加工することによって、安価に容易に製作することができる。
【００１１】
この例では、継足部２ａ、２ｂを元の鋼管杭１ａ、１ｂと別途の材料を用いて溶接取り付けしているが、鋼管杭１ａ、１ｂ自身の端部外周面に環状凹溝３を形成したものでもよい。鋼管杭１ａ、１ｂは、外周面に環状凹溝３を直接形成すると、肉厚が薄いので、所要強度を確保することが困難になったり、座屈を起こし易くなったりするので、図１のような継足部２ａ、２ｂを取付ける構造が推奨されることが多い。
【００１２】
上記上下鋼管杭１ａ、１ｂの端部（継足部２ａ、２ｂ）にまたがってスリーブ１０が外嵌されている。このスリーブ１０は、上記環状凹溝３に密着する環状突条１１を内周面に有している。また、このスリーブ１０は軸方向円錐テーパ１２を外周面に有している。そして図３に示すように、円周の一部を軸方向スリット状に欠損した欠損部１５を有する。このスリーブ１０は、外周の円錐テーパ１２と係合する円錐テーパを内面に有する締付リング２０によって外周面を締めつけられることにより、内周面の環状突条１１が、上記環状凹溝３に密着し、環状凹溝３と環状突条１１とが密着係合する。このスリーブ１０は鋼管杭に装着する前は、その内径が継足部２ａ，２ｂの外径より大きく、鋼管杭１ａ、１ｂの外周に遊嵌する。そして、締めつけられた時欠損部１５が狭くなって環状凹溝と環状突条とが密着する。欠損部１５は、この作用をなすために設けられているもので、スリーブ１０の自由径及び欠損部１５の寸法はこの作用を達成するように設計によって決定される。
【００１３】
スリーブ１０は、環状突条１１の高さが環状凹溝３に密着する高さなので、高さがが低く、スリーブ１０の曲げ剛性は比較的小さくすることができるから、円周を複数分割する必要がなく、スリット状の欠損部１５を設けた円筒状のスリーブでよい。環状突条１１の高さを高くすることができないので、これを補って係合を確実にするため、多数の環状突条１１を備えることが必要である。このスリーブ１０も片面に突条を列設した鋼板を曲げ加工することによって、容易に製作することができる。そして、山と谷の形状を同一にすることによって、前記継足部とスリーブとを同じ圧延鋼板から製造することができ、製作が容易でコストダウンが可能である。
【００１４】
締付リング２０は、上記スリーブ１０に外嵌し、前記円錐テーパ１２と係合する内周円錐テーパ２１を有する。この締付リング２０は、一体のリングであって軸方向に押圧することによって、鋼管杭１ａ、１ｂの端部（継足部２ａ、２ｂ）にスリーブ１０を楔の原理によって大きな力で圧着する。この圧着によって、鋼管杭１ａ、１ｂを溶接することなく強固に結合することができる。締付リング２０の軸方向円錐内面テーパは勾配１／１０〜１／３０とするとよく、さらに、締付リング２０とスリーブ１０との嵌合面に互いに噛みあう鋸歯状の円周突条１３、２２を設けると、締付リング２０とスリーブ１０の締付けを確実にし緩みを防止するので好適である。この円周突条は環状凹溝３より高さも低くピッチも細かくする。例えば、歯の高さ０．５〜１．０ｍｍ程度ピッチ２〜５ｍｍ程度とするとよい。
【００１５】
継足部２ａ、２ｂの内周には、補強リング３０が設けられている。この補強リング３０は、一方の継足部２ａの内周に溶接されており、この補強リング３０を他方の杭の継足部２ｂにはめることによって、上下の鋼管杭１ａ、１ｂを軸芯を合わせて接合することができる。つまり、補強リング３０は、上下鋼管杭１ａ、１ｂの締めつけ接合による継足部の座屈防止の作用と上下鋼管杭の芯合わせの作用とを兼用している。
【００１６】
図４は、上下鋼管杭１ａ、１ｂの当接端面（この例では継足部２ａ、２ｂの当接端面）に補強リング４０ａ、４０ｂを設けた例である。この補強リング４０ａ、４０ｂは、鋼管端部を締付リング２０で締めつけ結合した時、管端部が座屈するのをを防止するものである。この補強リング４０ａ、４０ｂは、図４に示すように、管端部の内周に設けてもよく、管端面に内向きフランジのように設けてもよい、また、互いに当接する面を設けたり、互いに嵌込部を形成しておくことによって、上下鋼管杭１ａ，１ｂの端部位置合わせ、軸心合わせの作用を付与しておくとさらに有効である。なお、図４ではスリーブ１０の外周面と締付リング２０の内周面に凹凸を付していない円筒テーパ嵌合の例を示している。
【００１７】
次に、本発明の継手構造の施工方法について図５（ａ）〜図５（ｃ）を参照して説明する。図５（ａ）〜（ｃ）では説明のためにスリーブ１０、締付リング２０の直径を誇張拡大して示してある。接続すべき上下鋼管杭１ａ，１ｂにスリーブ１０及び締付リング２０を嵌めておき、上下鋼管杭１ａ，１ｂの端面を突き合わせる。図５（ａ）では、スリーブ１０を上鋼管杭１ａに、締付リング２０を下鋼管杭１ｂに嵌めているが、何れか一方にスリーブ１０と締付リング２０を嵌めておいてもよい。スリーブ１０は、自由な状態ではその内径が鋼管杭１ａ，１ｂの外形より大きいので遊嵌している。
【００１８】
図５（ｂ）に示すようにスリーブ１０を矢印１６方向に移動させて、上下鋼管杭１ａ，１ｂの突合わせ部に位置させる。次いで図５（ｃ）に示すように矢印２５方向に締付リング２０を移動させる。次いで加圧力を加えて、締付リング２０を矢印２５方向に押圧し、スリーブ２５を縮径させる。このように矢印１６と矢印２５方向に挟みこんで締めつけ、内径の環状突状を上下鋼管杭１ａ，１ｂの外周の環状凹溝に密着させる。
【００１９】
以上の説明では鋼管杭の場合を主として説明したが、本願は杭以外の構造材、例えば建築物、橋その他の構築物の柱、梁、桁、斜材、支柱などあるいは電柱、ポール、マスト等の長柱などに適用されるものである。また、本発明の継手構造の凹凸嵌合の態様はコンクリート杭などの継手に応用することもできる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、改善された合理的な鋼管の無溶接継手であって、杭構造材、長柱などに用いられる安価で高性能、省力的な継手構造を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例の鋼管の継手構造を示す部分拡大縦断面図である。
【図２】  本発明の実施例の鋼管の継手構造を示す縦断面図である。
【図３】  図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】  別の実施例の部分拡大縦断面図である。
【図５】  実施例の施工工程図である。
【図６】  従来例の部分拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  鋼管
２ａ，２ｂ  継足部
３  環状凹溝
４ａ，４ｂ  溶接
１０  スリーブ
１１  環状突条
１２  円錐テーパ
１３  突条
１５  欠陥部
１６  矢印
２０  締付リング
２１  円錐テーパ
２２  突条
２５  矢印
３０  補強リング
３１  溶接
４０ａ，４０ｂ  補強リング
５０  内リング
６０  外リング
【図１】
0003701063.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003701063.tif 000006
【図６】
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