(57)【要約】外嵌端部を有する第１鋼管杭と内嵌端部を有する第２鋼管杭とが、前記外嵌端部と前記内嵌端部とにおいて同一の軸芯線を共有した状態で連結された鋼管杭の継手構造であって、前記軸芯線に沿って断面視した場合に、前記外嵌端部（又は前記内嵌端部）の内側（又は外側）の、前記軸芯線に沿った複数位置に、前記第２鋼管杭（又は前記第１鋼管杭）に向かって段階的に拡径（又は縮径）するように外嵌段部（又は内嵌段部）が設けられ、各々の前記外嵌段部（又は前記内嵌段部）が、相対的に前記第２鋼管杭（又は前記第１鋼管杭）に近い外嵌山部（又は内嵌山部）と、当該外嵌山部（又は当該内嵌山部）に隣接する外嵌谷部（又は内嵌谷部）とを有し、前記第１鋼管杭に最も近い前記内嵌谷部の板厚によって、前記第２鋼管杭に最も近い前記外嵌谷部の板厚を除算した比率が、０．８４以上である。
2017090503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外嵌端部を有する第１鋼管杭と内嵌端部を有する第２鋼管杭とが、前記外嵌端部と前記内嵌端部とにおいて同一の軸芯線を共有した状態で連結された鋼管杭の継手構造であって、
前記軸芯線に沿って断面視した場合に：
前記外嵌端部の内側の、前記軸芯線に沿った複数位置に、前記第２鋼管杭に向かって段階的に拡径するように外嵌段部が設けられ、
各々の前記外嵌段部が、相対的に前記第２鋼管杭に近い外嵌山部と、当該外嵌山部に隣接する外嵌谷部とを有し；
前記内嵌端部の外側の、前記軸芯線に沿った複数位置に、前記第１鋼管杭に向かって段階的に縮径するように内嵌段部が設けられ、
各々の前記内嵌段部が、相対的に前記第１鋼管杭に近い内嵌山部と、当該内嵌山部に隣接する内嵌谷部とを有し、
各々の前記内嵌山部が、前記外嵌端部内に前記内嵌端部を挿入して前記軸芯線回りに相対回転させた状態で、各々の前記外嵌山部に対して係止され；
各々の前記外嵌山部において、相対的に前記第２鋼管杭に近い前記外嵌山部の突出高さにより、当該外嵌山部の隣にある前記外嵌山部の突出高さを除算した比率が、０．５以上、０．９以下であり、
各々の前記内嵌山部において、相対的に前記第１鋼管杭に近い前記内嵌山部の突出高さにより、当該内嵌山部の隣にある前記内嵌山部の突出高さを除算した比率が、０．５以上、０．９以下であり、
前記第１鋼管杭に最も近い前記内嵌谷部の板厚よりも、前記第２鋼管杭に最も近い前記外嵌谷部の板厚の方が小さく、かつ、前記第１鋼管杭に最も近い前記内嵌谷部の板厚によって、前記第２鋼管杭に最も近い前記外嵌谷部の板厚を除算した比率が、０．８４以上である；
ことを特徴とする鋼管杭の継手構造。
【請求項２】
前記第１鋼管杭に最も近い前記内嵌谷部の板厚によって、前記第２鋼管杭に最も近い前記外嵌谷部の板厚を除算した比率が、０．８４以上、０．９４以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭の継手構造。
【請求項３】
各々の前記外嵌山部において、相対的に前記第２鋼管杭に近い前記外嵌山部の突出高さにより、当該外嵌山部の隣にある前記外嵌山部の突出高さを除算した比率が、０．６以上、０．８以下であり、
各々の前記内嵌山部において、相対的に前記第１鋼管杭に近い前記内嵌山部の突出高さにより、当該内嵌山部の隣にある前記内嵌山部の突出高さを除算した比率が、０．６以上、０．８以下であり、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼管杭の継手構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管杭の継手構造に関する。
本願は、２０１５年１１月２７日に日本に出願された特願２０１５−２３１４００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】
従来、狭隘地での容易な施工や工期短縮を実現させるために無溶接の機械式継手が要求されることがあった。例えば、複数の鋼管杭を機械式継手で軸芯方向に連結させることを目的として、特許文献１、２に開示される鋼管杭の継手構造が提案されている。【０００３】
特許文献１に開示された鋼管杭の継手構造では、軸芯方向に隣接する第１杭と第２杭とに、互いに嵌合自在な一対の外嵌端部と内嵌端部とが各別に形成される。この継手構造では、外嵌端部と内嵌端部とを嵌合させた状態で、軸芯周りの相対回転によって互いに係合し合う係合部と被係合部とが形成される。特許文献１に開示された鋼管杭の継手構造では、係合した係合部と被係合部とが第１杭又は第２杭の径方向に離間するのを阻止するための離間阻止手段が、係合部及び被係合部に設けられる。【０００４】
特許文献２に開示された鋼管杭の継手構造では、軸芯方向に隣接する第１杭と第２杭とに、互いに嵌合自在な一対の外嵌端部と内嵌端部とが各別に形成される。この継手構造では、外嵌端部と内嵌端部とを嵌合させた状態で、軸芯周りの相対回転によって互いに係合し合う係合凸部と被係合凸部とが軸芯方向で複数形成される。特許文献２に開示された鋼管杭の継手構造では、外嵌端部が先端部側に設けた係合凸部の形成箇所ほど、基端部側に設けた係合凸部の形成箇所よりも大径に形成される。また、内嵌端部が先端部側に設けた被係合凸部の形成箇所ほど、基端部側に設けた被係合凸部の形成箇所よりも小径に形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特開平１１−４３９３７号公報
【特許文献２】日本国特開平１１−４３９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、鋼管杭の継手構造は、複数の鋼管杭を軸芯方向に連結させた状態で、圧縮と引張と曲げの力が継手部に作用する。特許文献１に開示された鋼管杭の継手構造は、外嵌端部及び内嵌端部の基端側から先端側まで、圧縮と引張と曲げの力の負担率が異なるにもかかわらず、被係合部の板厚が軸芯方向で全て同一である。このため、特許文献１に開示された鋼管杭の継手構造では、特に、外嵌端部及び内嵌端部の先端側の板厚に無駄な部分が多くなるため、必要以上に板厚が増加してコスト上昇を招くという問題点があった。【０００７】
これに対して、特許文献２に開示された鋼管杭の継手構造では、外嵌端部及び内嵌端部の基端側から先端側に向けて、被係合凸部の板厚を次第に小さくすることで、圧縮と引張と曲げの力の負担率が考慮されている。しかし、特許文献２に開示された鋼管杭の継手構造では、外嵌端部と内嵌端部とで被係合凸部の板厚が同一であるため、継手全体の鋼材重量が必要以上に増加してコスト上昇を招くという問題点があった。【０００８】
そして、特許文献２に開示された鋼管杭の継手構造は、外嵌端部及び内嵌端部の基端側から先端側に向けて、被係合凸部の板厚を次第に小さくすることで、軸芯方向で、テーパ状に形成されている。しかし特許文献２に開示された鋼管杭の継手構造では、圧縮面の突出高さと引張面の突出高さとの比率が、０．５０未満となる。このため、圧縮と引張と曲げの耐力を同等に確保するための継手全体の鋼材重量を最小とすることができず、材料コストの上昇を招くという問題点があった。【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、重量軽減により施工性が向上した鋼管杭の継手構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明の一態様に係る鋼管杭の継手構造は、外嵌端部を有する第１鋼管杭と内嵌端部を有する第２鋼管杭とが、前記外嵌端部と前記内嵌端部とにおいて同一の軸芯線を共有した状態で連結された鋼管杭の継手構造であって、前記軸芯線に沿って断面視した場合に：前記外嵌端部の内側の、前記軸芯線に沿った複数位置に、前記第２鋼管杭に向かって段階的に拡径するように外嵌段部が設けられ、各々の前記外嵌段部が、相対的に前記第２鋼管杭に近い外嵌山部と、当該外嵌山部に隣接する外嵌谷部とを有し；前記内嵌端部の外側の、前記軸芯線に沿った複数位置に、前記第１鋼管杭に向かって段階的に縮径するように内嵌段部が設けられ、各々の前記内嵌段部が、相対的に前記第１鋼管杭に近い内嵌山部と、当該内嵌山部に隣接する内嵌谷部とを有し、各々の前記内嵌山部が、前記外嵌端部内に前記内嵌端部を挿入して前記軸芯線回りに相対回転させた状態で、各々の前記外嵌山部に対して係止され；各々の前記外嵌山部において、相対的に前記第２鋼管杭に近い前記外嵌山部の突出高さにより、当該外嵌山部の隣にある前記外嵌山部の突出高さを除算した比率が、０．５以上、０．９以下であり、各々の前記内嵌山部において、相対的に前記第１鋼管杭に近い前記内嵌山部の突出高さにより、当該内嵌山部の隣にある前記内嵌山部の突出高さを除算した比率が、０．５以上、０．９以下であり、前記第１鋼管杭に最も近い前記内嵌谷部の板厚よりも、前記第２鋼管杭に最も近い前記外嵌谷部の板厚の方が小さく、かつ、前記第１鋼管杭に最も近い前記内嵌谷部の板厚によって、前記第２鋼管杭に最も近い前記外嵌谷部の板厚を除算した比率が、０．８４以上である；ことを特徴とする。【００１１】
上記構成からなる鋼管杭の継手構造によれば、鋼管杭の継手重量の軽減が可能となり、施工性が向上する。【００１２】
（２）上記（１）に記載の鋼管杭の継手構造において、前記第１鋼管杭に最も近い前記内嵌谷部の板厚によって、前記第２鋼管杭に最も近い前記外嵌谷部の板厚を除算した比率が、０．８４以上、０．９４以下であってもよい。【００１３】
この場合、鋼管杭の継手における重量をさらに軽減させることが可能となる。【００１４】
（３）上記（１）又は（２）に記載の鋼管杭の継手構造では、各々の前記外嵌山部において、相対的に前記第２鋼管杭に近い前記外嵌山部の突出高さにより、当該外嵌山部の隣にある前記外嵌山部の突出高さを除算した比率が、０．６以上、０．８以下であり、各々の前記内嵌山部において、相対的に前記第１鋼管杭に近い前記内嵌山部の突出高さにより、当該内嵌山部の隣にある前記内嵌山部の突出高さを除算した比率が、０．６以上、０．８以下であってもよい。【００１５】
この場合、鋼管杭の継手としての強度を維持しながらも、鋼管杭の継手における重量の軽減が可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の上記態様に係る鋼管杭の継手構造によれば、継手重量の軽減により施工性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る鋼管杭の継手構造を示す斜視図である。
【図２】同鋼管杭の継手構造の外嵌端部を示す図であって、軸芯線を含む断面で見た場合の断面図である。
【図３】同鋼管杭の継手構造の外嵌端部を示す図であって、図２のＡ部の部分断面図である。
【図４】同鋼管杭の継手構造の内嵌端部を示す側面図である。
【図５】同鋼管杭の継手構造の内嵌端部を示す図であって、図４のＢ部の部分断面図である。
【図６】同鋼管杭の継手構造で、外嵌端部に挿入される内嵌端部を示す斜視図である。
【図７】同鋼管杭の継手構造で、外嵌端部に対して内嵌端部を回転させた状態を示す斜視図であり、外嵌端部の一部が断面視されている。
【図８】図７のＣ部の部分断面図であって、同鋼管杭の継手構造の引張面に作用する引張力を示す図である。
【図９】図７のＣ部の部分断面図であって、同鋼管杭の継手構造の圧縮面に作用する圧縮力を示す図である。
【図１０】同鋼管杭の継手構造で、各々の外嵌段部及び内嵌段部の板厚を示す部分断面図である。
【図１１】従来の鋼管杭の継手構造を示す図であって、外嵌段部及び内嵌段部の板厚を示す部分断面図である。
【図１２】同鋼管杭の継手構造で、外嵌余長部および内嵌余長部の変形例を示す部分断面図である。
【図１３】鋼管杭の継手構造を示す部分断面図であって、（ａ）が、上記実施形態に係る継手構造の外嵌段部及び内嵌段部の板厚を示し、（ｂ）が、従来の継手構造の外嵌段部及び内嵌段部の板厚を示し、（ｃ）が、（ａ）と（ｂ）とにおける板厚の比較を示す。
【図１４】上記実施形態に係る鋼管杭の継手構造の、鋼管杭の外径及び外嵌端部の板厚の径厚比と、最大曲げモーメント及び鋼管杭の全塑性曲げモーメントの比率との関係を示すグラフである。
【図１５Ａ】上記実施形態に係る鋼管杭の継手構造における内嵌端部の径厚比と耐力比との関係を示すグラフであり、内嵌端部の径厚比と耐力比との関係を示すグラフである。
【図１５Ｂ】上記実施形態に係る鋼管杭の継手構造における内嵌端部の径厚比と耐力比との関係を示すグラフであり、外嵌端部の径厚比と耐力比との関係を示すグラフである。
【図１６】同鋼管杭の継手構造における、圧縮面の突出高さ及び引張面の突出高さの比率と、鋼管杭と同等の引張耐力及び圧縮耐力が得られる継手厚比との関係を示すグラフである。
【図１７】同鋼管杭の継手構造におけるクリアランスを考慮した突出高さの関係を説明するための部分断面図である。
【図１８】同鋼管杭の継手構造で引張面の突出高さを変化させた曲げ試験結果を示すグラフである。
【図１９】本発明の第２実施形態に係る鋼管杭の継手構造について、径厚比と板厚比との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれらの実施形態のみに限られない。
【００１９】
＜第１実施形態＞
本実施形態に係る鋼管杭の継手構造７は、地滑り杭、支持杭又は摩擦杭等に利用されるものであり、図１に示すように、断面略円形状等の第１鋼管杭１と第２鋼管杭２とを軸芯方向Ｙに連結する。
【００２０】
鋼管杭の継手構造７は、互いに嵌合自在な外嵌端部３と内嵌端部５とを備える。第１鋼管杭１の端部に外嵌端部３が溶接等で取り付けられるとともに、第２鋼管杭２の端部に内嵌端部５が溶接等で取り付けられる。外嵌端部３と内嵌端部５とにおいて同一の軸芯線Ｌを共有した状態で、外嵌端部３と内嵌端部５とが当該軸芯線Ｌに平行な軸芯方向Ｙで互いに対向して一対のものとなる。
【００２１】
鋼管杭の継手構造７は、主として、外嵌溝部３２が外嵌端部３の内部に形成されるとともに、内嵌溝部５２が内嵌端部５の外部に形成される。鋼管杭の継手構造７は、周方向Ｗにおいて、複数の外嵌山部３１及び複数の内嵌山部５１が、略同一円周上に形成されたギア式継手に適用される。ここで、第１鋼管杭１及び第２鋼管杭２の各々は、例えば、鋼管杭の外径Ｄｐを３１８．５ｍｍ〜１６２５．６ｍｍ程度、鋼管杭の板厚ｔを６．０ｍｍ〜３０．０ｍｍ程度としたものを対象とする。
【００２２】
外嵌端部３は、軸芯直交方向Ｘで内側に向けて突出させて形成された複数の外嵌山部３１と、周方向Ｗで外嵌山部３１に隣り合って形成された複数の外嵌溝部３２と、軸芯方向Ｙで外嵌山部３１より基端側Ｂに形成された外嵌谷部３３とを有する。外嵌端部３は、外嵌山部３１と外嵌谷部３３とが、軸芯方向Ｙで交互に隣り合って形成される。
【００２３】
外嵌端部３は、外嵌山部３１と外嵌溝部３２とが周方向Ｗで交互に形成されて、複数の外嵌山部３１が、軸芯方向Ｙ及び周方向Ｗで略一列に配置されるとともに、複数の外嵌溝部３２が、軸芯方向Ｙ及び周方向Ｗで略一列に配置される。外嵌端部３は、第１鋼管杭１の端部に溶接等で取り付けられる部位として、外嵌余長部３８を有するものとなる。
【００２４】
内嵌端部５は、軸芯直交方向Ｘで外側に向けて突出させて形成された複数の内嵌山部５１と、周方向Ｗで内嵌山部５１に隣り合って形成された複数の内嵌溝部５２と、軸芯方向Ｙで内嵌山部５１より基端側Ｂに形成された内嵌谷部５３とを有する。内嵌端部５は、内嵌山部５１と内嵌谷部５３とが、軸芯方向Ｙで交互に隣り合って形成される。
【００２５】
内嵌端部５は、内嵌山部５１と内嵌溝部５２とが周方向Ｗで交互に形成されて、複数の内嵌山部５１が、軸芯方向Ｙ及び周方向Ｗで略一列に配置されるとともに、複数の内嵌溝部５２が、軸芯方向Ｙ及び周方向Ｗで略一列に配置される。内嵌端部５は、第２鋼管杭２の端部に溶接等で取り付けられる部位として、内嵌余長部５８を有するものとなる。
【００２６】
外嵌山部３１は、図２に示すように、周方向Ｗに隣り合う外嵌構部３２、及び、軸芯方向Ｙに隣り合う外嵌谷部３３よりも、第１鋼管杭１の軸芯方向Ｙの中心軸に向けて、略矩形状等に突出させて形成される。このとき、外嵌山部３１は、図３に示すように、軸芯方向Ｙの先端側Ａ又は基端側Ｂに隣り合う外嵌谷部３３から、軸芯直交方向Ｘで所定の突出高さＨｃ、Ｈｔとなるように形成される。
【００２７】
外嵌谷部３３は、軸芯方向Ｙの先端側Ａから基端側Ｂまで、複数の外嵌段部４が設けられるものであり、各々の外嵌段部４において、軸芯直交方向Ｘで所定の板厚を有するように形成される。外嵌谷部３３は、軸芯方向Ｙで最も基端側Ｂの外嵌段部４が、軸芯直交方向Ｘで所定の板厚Ｄを有する外嵌余長部３８に、軸芯方向Ｙで隣り合って形成される。
【００２８】
外嵌谷部３３は、特に、軸芯方向Ｙで最も先端側Ａの外嵌段部４が、第１外嵌段部４１となる。外嵌谷部３３は、例えば、軸芯方向Ｙで４段に亘って外嵌段部４が設けられるときに、軸芯方向Ｙで先端側Ａから基端側Ｂまで、順番に第１外嵌段部４１、第２外嵌段部４２、第３外嵌段部４３及び第４外嵌段部４４を有するものとなる。
【００２９】
即ち、外嵌端部３には、軸芯線Ｌを含む断面で見た場合に、外嵌端部３の内側の、軸芯線Ｌに沿った複数位置に、第２鋼管杭２に向かって段階的に拡径するように外嵌段部４が設けられる。各々の外嵌段部４が、相対的に第２鋼管杭２に近い外嵌山部３１と、当該外嵌山部３１に隣接する外嵌谷部３３とを有する。
なお、図３、図５、図８から図１３、図１６の断面図については、図を見やすくするために、ハッチングを省略している。
【００３０】
内嵌山部５１は、図４に示すように、周方向Ｗに隣り合う内嵌溝部５２、及び、軸芯方向Ｙに隣り合う内嵌谷部５３よりも、第２鋼管杭２の軸芯方向Ｙの中心軸と反対側に向けて、略矩形状等に突出させて形成される。このとき、内嵌山部５１は、図５に示すように、軸芯方向Ｙの先端側Ａ又は基端側Ｂに隣り合う内嵌谷部５３から、軸芯直交方向Ｘで所定の突出高さＨｃ、Ｈｔとなるように形成される。
【００３１】
内嵌谷部５３は、軸芯方向Ｙの先端側Ａから基端側Ｂまで、複数の内嵌段部６が設けられるものであり、各々の内嵌段部６において、軸芯直交方向Ｘで所定の板厚を有するように形成される。内嵌谷部５３は、軸芯方向Ｙで最も基端側Ｂの内嵌段部６が、軸芯直交方向Ｘで所定の板厚Ｄを有する内嵌余長部５８に、軸芯方向Ｙで隣り合って形成される。なお、内嵌余長部５８の板厚Ｄは、外嵌余長部３８の板厚Ｄと必ずしも一致しなくてよい。
【００３２】
内嵌谷部５３は、特に、軸芯方向Ｙで最も先端側Ａの内嵌段部６が、第１内嵌段部６１となる。内嵌谷部５３は、例えば、軸芯方向Ｙで４段に亘って内嵌段部６が設けられるときに、軸芯方向Ｙで先端側Ａから基端側Ｂまで、順番に第１内嵌段部６１、第２内嵌段部６２、第３内嵌段部６３及び第４内般段部６４を有するものとなる。
【００３３】
即ち、内嵌端部５には、軸芯線Ｌに沿って断面視した場合に、内嵌端部５の外側の、軸芯線Ｌに沿った複数位置に、第１鋼管杭１に向かって段階的に縮径するように内嵌段部６が設けられる。各々の内嵌段部６が、相対的に第１鋼管杭１に近い内嵌山部５１と、当該内嵌山部５１に隣接する内嵌谷部５３とを有する。
【００３４】
鋼管杭の継手構造７は、図６、図７に示すように、外嵌端部３と内嵌端部５とを互いに嵌合させることで、第１鋼管杭１と第２鋼管杭２とが軸芯方向Ｙに連結されるものとなる。
【００３５】
鋼管杭の継手構造７は、最初に、図６に示すように、第２鋼管杭２に取り付けられた内嵌端部５を、第１鋼管杭１に取り付けられた外嵌端部３に挿入する。このとき、鋼管杭の継手構造７は、外嵌山部３１及び内嵌山部５１の突出高さが、内嵌溝部５２及び外嵌溝部３２の軸芯直交方向Ｘの深さ以下となることで、外嵌山部３１及び内嵌山部５１が内嵌溝部５２及び外嵌構部３２を通過するものとなる。
【００３６】
鋼管杭の継手構造７は、次に、図７に示すように、外嵌端部３に内嵌端部５を挿入した状態で、第１鋼管杭１と第２鋼管杭２とを軸芯線Ｌ周りの周方向Ｗに相対回転させる。このとき、鋼管杭の継手構造７は、外嵌山部３１及び内嵌山部５１の突出高さが、内嵌谷部５３及び外嵌谷部３３の軸芯直交方向Ｘの深さ以下となることで、外嵌山部３１及び内嵌山部５１が内嵌谷部５３及び外嵌谷部３３に嵌め込まれるものとなる。
【００３７】
鋼管杭の継手構造７は、外嵌山部３１の軸芯方向Ｙの長さを、内嵌谷部５３の軸芯方向Ｙの長さ以下とするとともに、内嵌山部５１の軸芯方向Ｙの長さを、外嵌谷部３３の軸芯方向Ｙの長さ以下とする。このとき、鋼管杭の継手構造７は、外嵌端部３に挿入された内嵌端部５を周方向Ｗに相対回転させた状態で、外嵌山部３１と内嵌山部５１とが軸芯方向Ｙで互いに係止されるものとなる。なお、外嵌端部３又は内嵌端部５について、周方向Ｗにおける外嵌山部３１又は内嵌山部５１の数は、４、１６、３２などが好ましい。
【００３８】
鋼管杭の継手構造７は、図８に示すように、外嵌山部３１と内嵌山部５１とが互いに係止された状態で、第１鋼管杭１と第２鋼管杭２とを軸芯方向Ｙで互いに離間させる方向に引張力Ｐｔが作用する。このとき、外嵌山部３１は、軸芯方向Ｙの基端側Ｂとなる引張面３１ａで、内嵌山部５１から引張力Ｐｔが伝達される。また、これと同時に、内嵌山部５１は、軸芯方向Ｙの基端側Ｂとなる引張面５１ａで、外嵌山部３１の引張面３１ａから引張力Ｐｔが伝達される。
【００３９】
鋼管杭の継手構造７は、外嵌山部３１の引張面３１ａ及び内嵌山部５１の引張面５１ａが、軸芯直交方向Ｘで所定の突出高さＨｔとなる。また、外嵌山部３１の引張面３１ａと内嵌山部５１の引張面５１ａとで、同程度の大きさの引張力Ｐｔが伝達される。このとき、各々の外嵌段部４及び内嵌段部６では、軸芯方向Ｙの先端側Ａから基端側Ｂに向けて、各々の外嵌山部３１及び内嵌山部５１に伝達される引張力Ｐｔの負担率が次第に大きくなる。この結果、最も基端側Ｂとなる第４外嵌段部４４及び第４内嵌段部６４での引張力ｐｔの負担率が最大となる。
【００４０】
また、鋼管杭の継手構造７は、図９に示すように、外嵌山部３１と内嵌山部５１とが互いに係止された状態で、第１鋼管杭１と第２鋼管杭２とを軸芯方向Ｙで互いに接近させる方向に圧縮力Ｐｃが作用する。このとき、外嵌山部３１は、軸芯方向Ｙの先端側Ａとなる圧縮面３１ｂで、内嵌山部５１から圧縮力Ｐｃが伝達される。また、これと同時に、内嵌山部５１は、軸芯方向Ｙの先端側Ａとなる圧縮面５１ｂで、外嵌山部３１の圧縮面３１ｂから圧縮力Ｐｃが伝達される。
【００４１】
鋼管杭の継手構造７は、外嵌山部３１の圧縮面３１ｂ及び内嵌山部５１の圧縮面５１ｂが、軸芯直交方向Ｘで所定の突出高さＨｃとなる。また、外嵌山部３１の圧縮面３１ｂと内嵌山部５１の圧縮面５１ｂとで、同程度の大きさの圧縮力Ｐｃが伝達される。このとき、各々の外嵌段部４及び内嵌段部６では、軸芯方向Ｙの先端側Ａから基端側Ｂに向けて、各々の外嵌山部３１及び内嵌山部５１に伝達される圧縮力Ｐｃの負担率が次第に大きくなる。この結果、最も基端側Ｂとなる第４外嵌段部４４及び第４内嵌段部６４での圧縮力Ｐｃの負担率が最大となる。
【００４２】
本実施形態に係る鋼管杭の継手構造７は、図１０に示すように、外嵌谷部３３及び内嵌谷部５３が、各々の外嵌段部４及び内嵌段部６で、軸芯直交方向Ｘで所定の板厚を有するように形成される。
【００４３】
外嵌谷部３３は、第１外嵌段部４１での外嵌谷部３３が板厚ｔｂ１、第２外嵌段部４２での外嵌谷部３３が板厚ｔｂ２、第３外嵌段部４３での外嵌谷部３３が板厚ｔｂ３、第４外嵌段部４４での外嵌谷部３３が板厚ｔｂ４を有する。外嵌谷部３３は、特に、軸芯方向Ｙに隣り合う外嵌段部４で、軸芯方向Ｙで基端側Ｂの外嵌段部４での外嵌谷部３３の板厚が、軸芯方向Ｙで先端側Ａの外嵌段部４での外嵌谷部３３の板厚より大きいものとなる。
【００４４】
このとき、外嵌谷部３３は、軸芯方向Ｙの先端側Ａから基端側Ｂまで４段に亘って外嵌段部４が設けられるときに、第２外嵌段部４２での板厚ｔｂ２が、第１外嵌段部４１での板厚ｔｂ１より大きくなる。また、外嵌谷部３３は、第３外嵌段部４３での板厚ｔｂ３が、第２外嵌段部４２での板厚ｔｂ２より大きくなるとともに、第４外嵌段部４４での板厚ｔｂ４が、第３外嵌段部４３での板厚ｔｂ３より大きいものとなる。
【００４５】
内嵌谷部５３は、第１内嵌段部６１での内嵌谷部５３が板厚ｔｐ１、第２内嵌段部６２での内嵌谷部５３が板厚ｔｐ２、第３内嵌段部６３での内嵌谷部５３が板厚ｔｐ３、第４内嵌段部６４での内嵌谷部５３が板厚ｔｐ４を有する。内嵌谷部５３は、特に、軸芯方向Ｙに隣り合う内嵌段部６で、軸芯方向Ｙで基端側Ｂの内嵌段部６での内嵌谷部５３の板厚が、軸芯方向Ｙで先端側Ａの内嵌段部６での内嵌谷部５３の板厚より大きいものとなる。
【００４６】
このとき、内嵌谷部５３は、軸芯方向Ｙの先端側Ａから基端側Ｂまで４段に亘って内嵌段部６が設けられるときに、第２内嵌段部６２での板厚ｔｐ２が、第１内嵌段部６１での板厚ｔｐ１より大きくなる。また、内嵌谷部５３は、第３内嵌段部６３での板厚ｔｐ３が、第２内嵌段部６２での板厚ｔｐ２より大きくなるとともに、第４内嵌段部６４での板厚ｔｐ４が、第３内嵌段部６３での板厚ｔｐ３より大きいものとなる。
【００４７】
鋼管杭の継手構造７は、外嵌端部３と内嵌端部５とを相対回転させた状態で、軸芯方向Ｙで互いに対応させた位置に、各々の外嵌段部４及び内嵌段部６が配置される。外嵌谷部３３及び内嵌谷部５３は、互いに対応する位置に配置された外嵌段部４及び内嵌段部６で、外嵌山部３１と内嵌山部５１とが、軸芯方向Ｙで互いに係止される。
【００４８】
このとき、外嵌谷部３３及び内嵌谷部５３は、第１外嵌段部４１の外嵌山部３１と第４内嵌段部６４の内嵌山部５１とが係止されて、第２外嵌段部４２の外嵌山部３１と第３内嵌段部６３の内嵌山部５１とが係止される。また、外嵌谷部３３及び内嵌谷部５３は、第３外嵌段部４３の外嵌山部３１と第２内嵌段部６２の内嵌山部５１とが係止されて、第４外嵌段部４４の外嵌山部３１と第１内嵌段部６１の内嵌山部５１とが係止される。
【００４９】
鋼管杭の継手構造７では、特に、第１外嵌段部４１での外嵌谷部３３の板厚ｔｂ１が、第１内嵌段部６１での内嵌谷部５３の板厚ｔｐ１より小さい。また、第２外嵌段部４２での外嵌谷部３３の板厚ｔｂ２が、第２内嵌段部６２での内嵌谷部５３の板厚ｔｐ２より小さい。また、第３外嵌段部４３での外嵌谷部３３の板厚ｔｂ３が、第３内嵌段部６３での内嵌谷部５３の板厚ｔｐ３より小さい。また、第４外嵌段部４４での外嵌谷部３３の板厚ｔｂ４が、第４内嵌段部６４での内嵌谷部５３の板厚ｔｐ４より小さい。
【００５０】
また、鋼管杭の継手構造７は、軸芯方向Ｙに隣り合う外嵌段部４での外嵌谷部３３の板厚の差Δｂ、及び、軸芯方向Ｙに隣り合う内嵌段部６での内嵌谷部５３の板厚の差Δｐとして、Δｂ１＝（ｔｂ２−ｔｂ１）とΔｐ３＝（ｔｐ４−ｔｐ３）とを略同一とするとともに、Δｂ２＝（ｔｂ３−ｔｂ２）とΔｐ２＝（ｔｐ３−ｔｐ２）とを略同一として、Δｂ３＝（ｔｂ４−ｔｂ３）とΔｐ１＝（ｔｐ２−ｔｐ１）とを略同一とすることで、互いに嵌合することができるという特徴を有する。このため、鋼管杭の継手構造７は、板厚ｔｐ１、及び、板厚ｔｂ１と板厚ｔｐ１との比率となる板厚比（ｔｂ１／ｔｐ１）を決定することで、ｔｂ１、ｔｂ２、ｔｂ３、ｔｂ４、ｔｐ１、ｔｐ２、ｔｐ３、ｔｐ４の全てが導出可能となる特徴を有する。
【００５１】
例えば、特許文献２に示される従来の鋼管杭の継手構造９は、図１１に示すように、板厚ｔｂ１が板厚ｔｐ１と同一であり、板厚ｔｂ２が板厚ｔｐ２と同一であり、板厚ｔｂ３が板厚ｔｐ３と同一であり、板厚ｔｂ４が板厚ｔｐ４と同一である。したがって、従来の鋼管杭の継手構造９は、第１内嵌段部６１と第１外嵌段部４１とで比較した場合に、半径方向に内側に存在する第１内嵌段部６１の方がその断面積が小さい。また、第２内嵌段部６２、第３内嵌段部６３及び第４内嵌段部６４でも同様に、内嵌段部６の方が外嵌段部４より断面積が小さくなる。このことから、内嵌端部５の方が外嵌端部３より断面積が小さくなる。このため、従来の鋼管杭の継手構造９は、断面積の小さい内嵌端部５の破壊を基準として、内嵌端部５及び外嵌端部３の耐力が決定されるものとなり、外嵌端部３が過剰設計となる欠点を有する。
【００５２】
また、引張力作用時においては、外嵌端部３は、第１鋼管杭１の軸芯方向Ｙの中心軸と反対側に向けて、軸芯直交方向Ｘで外側に拡がるように変形をするのが一般的である。この一方で、内嵌端部５は、第２鋼管杭２の軸芯方向Ｙの中心軸に向けて、軸芯直交方向Ｘで内側に縮むように変形をするのが一般的である。このため、引張力作用時における周方向の応力の拡がりを考慮した場合には、内嵌端部５は内側に縮むように変形して周方向に応力が拡がりにくい。この一方で、外嵌端部３は外側に拡がるように変形して周方向に応力が拡がりやすく、外嵌端部３での応力集中が緩和される。したがって、従来の鋼管杭の継手構造９は、上記の断面積の観点に加えて、周方向の応力の拡がり及び応力集中緩和の観点からも、外嵌端部３が過剰設計となる欠点を有する。
【００５３】
これに対して、本実施形態に係る鋼管杭の継手構造７は、図１０に示すように、第１外嵌段部４１での外嵌谷部３３の板厚ｔｂ１を、第１内嵌段部６１での内嵌谷部５３の板厚ｔｐ１より小さく設定し、かつ、板厚ｔｂ１と板厚ｔｐ１との比率となる板厚比（ｔｂ１／ｔｐ１）を、０．８４以上とする。
即ち、本実施形態に係る鋼管杭の継手構造７においては、第１鋼管杭１に最も近い内嵌谷部５３の板厚よりも、第２鋼管杭２に最も近い外嵌谷部３３の板厚の方が小さく、かつ、第１鋼管杭１に最も近い内嵌谷部５３の板厚によって、第２鋼管杭２に最も近い外嵌谷部３３の板厚を除算した比率が０．８４以上である。
【００５４】
また、鋼管杭の継手構造７では、Δｂ１＝（ｔｂ２−ｔｂ１）とΔｐ３＝（ｔｐ４−ｔｐ３）とを略同一として、Δｂ２＝（ｔｂ３ｔｂ２）とΔｐ２＝（ｔｐ３−ｔｐ２）とを略同一として、Δｂ３＝（ｔｂ４−ｔｂ３）とΔｐ１＝（ｔｐ２−ｔｐ１）とを略同一として、板厚ｔｐ１の大きさを決定する。さらに、第１鋼管杭１に最も近い内嵌谷部５３の板厚よりも、第２鋼管杭２に最も近い外嵌谷部３３の板厚の方が小さく、かつ、第１鋼管杭１に最も近い内嵌谷部５３の板厚によって、第２鋼管杭２に最も近い外嵌谷部３３の板厚を除算した比率を０．８４以上とする。これにより、断面積の小さい内嵌端部５の破壊を基準に、外嵌端部３の断面積を設計することができる。これにより、鋼管杭の継手構造７は、断面積の小さい内嵌端部５に合わせて、外嵌端部３の断面積を小さく設計できる。これにより、外嵌端部３の過剰設計を回避して、従来の鋼管杭の継手構造９と比較して、外嵌端部３の板厚を低減させることが可能となる。
【００５５】
なお、図１２に示すように、外嵌余長部３８及び内嵌余長部５８の形状が変形されてもよい。このような形状とすることで、鋼管杭の継手構造７の軽量化が図れる。
ここで、図１３の（ａ）に示すように、本実施形態に係る鋼管杭の継手構造７では、第１鋼管杭１に最も近い内嵌谷部５３の板厚よりも、第２鋼管杭２に最も近い外嵌谷部３３の板厚の方が小さい。これに対して、図１３の（ｂ）に示されるような従来の鋼管杭の継手構造９では、第１鋼管杭１に最も近い内嵌谷部５３の板厚と、第２鋼管杭２に最も近い外嵌谷部３３の板厚とが同一である。図１３の（ｃ）は、図１３の（ａ）と図１３の（ｂ）との比較を示す図である。図１３の（ｃ）では、図１３の（ｂ）の従来の鋼管杭の継手構造９が点線で示されている。これによると、本実施形態に係る鋼管杭の継手構造７の方が、特に外嵌端部３の全体の厚みが低減されていることがわかる。
【００５６】
ここで、図１４は、本実施形態に係る鋼管杭の継手構造において、接合する鋼管杭に対応する継手耐力の数値解析及び実験結果を示すものである。本実施形態に係る形状比を適用し設計安全率を与え設計している。なお、継手耐力を求めるため、数値解析では鋼管杭を完全弾性体材料として計算している。また、実験では継手が先行して破壊するように、本来の継手に対応する鋼管よりも強度の高い鋼管を使用している。
継手を適用する鋼管杭の範囲は、外径Ｄｐを４００．０ｍｍ〜１６００．０ｍｍ、鋼管杭の板厚ｔｐを６．０ｍｍ〜３０．０ｍｍとした。材料規格は、ＪＩＳ  Ａ  ５５２５に規定されるＳＫＫ４０とＪＩＳ  Ｇ  ３１０６に規定されるＳＭ５７０である。図１４のグラフは、接合する鋼管杭の外径Ｄｐと板厚ｔｐとの径厚比（Ｄｐ／ｔｐ） を横軸として、ＦＥＭ解析で算出された本実施形態に係る鋼管杭の継手構造７の最大曲げモーメントＭｍａｘ（継手部分）と鋼管杭の全塑性曲げモーメントＭｐ（鋼管部分）との比率（Ｍｍａｘ／Ｍｐ）を縦軸としている。図１４からは、外嵌端部３の板厚ｔｂを低減させた場合でも、継手の最大曲げモーメントＭｍａｘが、接合する鋼管の全塑性曲げモーメントＭｐを上回ることがわかる。また、継手は鋼管より強いため、本継手は鋼管に先行して破壊することは無いことがわかる。表１に、図１４の数値データを示す。
【００５７】
【表１】
2017090503.tif 000003
【００５８】
図１５Ａ及び図１５Ｂは、外嵌谷部３３と内嵌谷部５３とで板厚が異なることの根拠を示すものである。図１５Ａでは、鋼管杭の外径Ｄｐと第１内嵌段部６１での内嵌谷部５３の板厚ｔｐ１との径厚比（Ｄｐ／ｔｐ１）を横軸とする。また、図１５Ａでは、ＦＥＭ解析で算出された本実施形態に係る鋼管杭の継手構造７の最大曲げモーメントＭｍａｘと内嵌谷部５３の（継手の谷部全周を有効とした場合の）全塑性曲げモーメントＭｆとの耐力比（Ｍｍａｘ／Ｍｆ） を縦軸とする。図１５Ｂでは、鋼管杭の外径Ｄｐと第１外嵌段部４１での外嵌谷部３３の板厚ｔｂ１との径厚比（Ｄｐ／ｔｂ１）を横軸とする。図１５Ｂでは、ＦＥＭ解析で算出された本発明の最大曲げモーメントＭｍａｘと外嵌谷部３３の全塑性曲げモーメントＭｆとの耐力比（Ｍｍａｘ／Ｍｆ）を縦軸とする。
図１５Ａによると、内嵌端部５においては、径厚比が変化した場合に耐力比も変化するため、耐力比が径厚比の一次関数となることがわかる。これに対して、図１５Ｂによると、外嵌谷部３３においては、耐力比が径厚比によらず一定となることがわかる。なお、図１５Ａ及び図１５Ｂでも、鋼管杭の外径Ｄｐを４００．０ｍｍ〜１６００．０ｍｍ、鋼管杭の板厚ｔを６．０ｍｍ〜３０．０ｍｍとした範囲で、鋼管杭の通常の材料規格の下限値としてＪＩＳ  Ａ  ５５２５に規定されるＳＫＫ４００を示すとともに、材料規格の上限値としてＪＩＳ  Ｇ  ３１０６に規定されるＳＭ５７０を示している。表２に、図１５Ａ及び図１５Ｂの数値データを示す。
【００５９】
【表２】
2017090503.tif 000004
【００６０】
ここで、鋼管杭の継手構造７は、外嵌端部３及び内嵌端部５が、断面略円形状に形成される。このため、外嵌谷部３３の断面積は、各々の外嵌段部４において、外嵌谷部３３の外径ｒｂ１より算出されるπ×ｒｂ１２から、外嵌谷部３３の内径ｒｂ２より算出されるπ×ｒｂ２２を差し引くことで、（π×ｒｂ１２−π×ｒｂ２２）となる。そして、外嵌谷部３３の内径ｒｂ２は、外嵌谷部３３の外径ｒｂ１から板厚ｔｂを差し引したものであるため、外嵌谷部３３の断面積は、外嵌谷部３３の板厚ｔｂの２乗と比例関係にある。さらに、内嵌谷部５３の断面積も、外嵌谷部３３の断面積と同様に、各々の内嵌段部６において内嵌谷部５３の板厚ｔｐの２乗となる比例関係にある。
【００６１】
鋼管杭の継手構造７は、図１５Ａに示すように、内嵌端部５においては、径厚比が１０．００〜２００．００となる範囲で、曲げモーメント比が０．７０から０．５０まで低減するため、内嵌谷部５３の全周の７０〜５０％が有効断面と考えられる。これに対して、外嵌端部３においては、図１５Ｂに示すように、曲げモーメント比が径厚比によらず一定となり、外嵌谷部３３の全周の７０％が有効断面と考えられる。
このことから、径厚比が２００．００となる範囲で、内嵌谷部５３の破壊を基準として設計すると、外嵌谷部３３の断面積を７１％（０．５０／０．７０≒０．７１）まで低減できる。このため、外嵌谷部３３の断面積は、外嵌谷部３３の板厚ｔｂの２乗と比例関係にあることから、外嵌谷部３３の板厚ｔｂが内嵌谷部５３の板厚ｔｐの０．８４倍まで低減しても（０．８４２≒０．７１）、内嵌谷部５３と同等以上の断面積を確保できる。よって、外嵌谷部３３と内嵌谷部５３とで同等の耐力を確保することができる。径厚比５０程度では、内嵌谷部５３の破壊を基準として設計すると、外嵌谷部３３の断面積を９７％（０．６８／０．７０≒０．９７）まで低減できる。このため、外嵌谷部３３の断面積は、外嵌谷部３３の板厚ｔｂの２乗と比例関係にあることから、外嵌谷部３３の板厚ｔｂが内嵌谷部５３の板厚ｔｐの０．９４倍まで低減しても（０．９７２≒０．９４）、内嵌谷部５３と同等以上の断面積を確保できる。
【００６２】
このように、本実施形態に係る鋼管杭の継手構造７では、各々の外嵌段部４及び内嵌段部６において、内嵌谷部５３の板厚ｔｐよりも外嵌谷部３３の板厚ｔｂを小さくする。本実施形態に係る鋼管杭の継手構造７では、第１鋼管杭１に最も近い内嵌谷部５３の板厚よりも、第２鋼管杭２に最も近い外嵌谷部３３の板厚の方が小さく、かつ、第１鋼管杭１に最も近い内嵌谷部５３の板厚によって、第２鋼管杭２に最も近い外嵌谷部３３の板厚を除算した比率を０．８４以上とする。これにより、鋼管杭の継手構造７は、従来の鋼管杭の継手構造９と比較して、外嵌端部３の断面積を小さくして過剰設計を回避できる。これにより、少ない重量及び体積の鋼材等の使用量で、最大の圧縮と引張と曲げの耐力が得られる。その結果、継手全体の重量、体積を低減させて連結作業の効率を向上させるとともに、継手全体の材料コストの上昇を抑制することが可能となる。
【００６３】
また、本実施形態に係る鋼管杭の継手構造７は、図８、図９に示すように、軸芯方向Ｙに隣り合う外嵌段部４で、基端側Ｂの外嵌段部４での外嵌谷部３３の板厚が、先端側Ａの外嵌段部４での外嵌谷部３３の板厚より大きいものとなる。これとともに、軸芯方向Ｙに隣り合う内嵌段部６で、基端側Ｂの内嵌段部６での内嵌谷部５３の板厚が、先端側Ａの内嵌段部６での内嵌谷部５３の板厚より大きいものとなる。また、外嵌山部３１の圧縮面３１ｂ及び内嵌山部５１の圧縮面５１ｂの突出高さＨｃが、外嵌山部３１の引張面３１ａ及び内嵌山部５１の引張面５１ａの突出高さＨｔより大きいものとなる。
さらに、第１外嵌段部４１及び第１内嵌段部６１では、第２外嵌段部４２第４外嵌段部４４、及び、第２内嵌段部６２〜第４内嵌段部６４より、外嵌山部３１の圧縮面３１ｂ及び内嵌山部５１の圧縮面５１ｂの突出高さＨｃが大きくなる。これにより、外嵌端部３及び内嵌端部５の各々において、引張耐力より圧縮耐力が大きくなる特徴を有する。
【００６４】
これに対して、例えば、上記の特許文献２に示される従来の鋼管杭の継手構造９は、図１１に示すように、ＨｃとＨｔとの比率がＨｔ＜０．５×Ｈｃであり、Ｈｔと比較してＨｃが非常に大きいものとなる。このため、従来の鋼管杭の継手構造９は、圧縮面３１ｂ、圧縮面５１ｂの突出高さＨｃと、引張面３１ａ、引張面５１ａの突出高さＨｔとの比率で計算すると、圧縮耐力が引張耐力の２倍超となる。したがって、従来の鋼管杭の継手構造９は、継手全体の引張耐力を鋼管杭と同等以上とした場合に、継手全体の圧縮耐力が鋼管杭の２倍超となる。一般的な鋼管杭では引張耐力と圧縮耐力とが同一となることから、従来の鋼管杭の継手構造９では圧縮耐力が過剰設計となる欠点を有する。
【００６５】
本実施形態に係る鋼管杭の継手構造７は、図８、図９に示すように、各々の外嵌段部４及び内嵌段部６において、外嵌山部３１及び内嵌山部５１の圧縮面３１ｂと圧縮面５１ｂの突出高さＨｃに対する、外嵌山部３１及び内嵌山部５１の引張面３１ａと引張面５１ａの突出高さＨｔの比率が、０．５以上、０．９以下となる。このとき、鋼管杭の継手構造７は、突出高さＨｔが突出高さＨｃより小さくなり、また、軸芯方向で先端側Ａから基端側Ｂまで、各々の外嵌段部４及び内嵌段部６が軸芯方向Ｙで、略テーパ状に形成される。これにより、鋼管杭の継手構造７は、突出高さＨｔを突出高さＨｃより小さくして、継手全体の引張耐力を圧縮耐力と同等となるまで突出高さＨｔを低減できる。これにより、圧縮耐力が過剰設計となることを抑制できるため、従来の鋼管杭の継手構造９と比較して、継手全体の鋼材重量を低減させることが可能となる。
【００６６】
ここで、図１６では、本実施形態に係る鋼管杭の継手構造７と従来の鋼管杭の継手構造９とで、継手厚比を比較した結果を示している。図１６では、ＨｃとＨｔとの比率（Ｈｔ／Ｈｃ）を横軸として、ＨｃとＨｔとの比率を変化させたときに、従来の鋼管杭と同等の引張耐力及び圧縮耐力が得られる継手厚比を縦軸とする。
【００６７】
図１６では、Ｈｔ＝０．５×Ｈｃとするとともに（表３の２，９、及び１６の例に相当する）、従来の鋼管杭と同等の引張耐力及び圧縮耐力としたときの継手厚比を基準値とした場合に、縦軸となる継手厚比の値が１となる。継手厚は、ｈ（図５のＤに相当）、第４内嵌段部６４での内嵌谷部５３の板厚ｔｐ４、第１外嵌段部４１での外嵌谷部３３の板厚ｔｂ１、所定のクリアランスＣＬの合計値を採用している。
【００６８】
なお、図１６では、鋼管杭の通常の材料規格の下限値としてＪＩＳ  Ａ  ５５２５に規定されるＳＫＫ４００及びＳＫＫ４９０と、材料規格の上限値としてＪＩＳ  Ｇ  ３１０６に規定されるＳＭ５７０とを示している。表３に、図１６の数値データを示す。
【００６９】
【表３】
2017090503.tif 000005
【００７０】
鋼管杭の継手構造７は、図１６に示すように、ＳＫＫ４００、ＳＫＫ４９０又はＳＭ５７０において、特に、０．５×Ｈｃ≦Ｈｔ≦０．９×Ｈｃとした範囲で、従来の鋼管杭の継手構造９と比較して、継手厚比が小さくなる。これにより、継手全体の重量が小さくなることがわかる。さらに、鋼管杭の継手構造７は、０．５５×Ｈｃ≦Ｈｔ≦０．８×Ｈｃの範囲で設計すると、従来の鋼管杭の継手構造９と比較して、継手厚比を５．０％程度も低減できる。この結果、加工後の継手全体の重量を３．５〜４．０％程度低減できる。
【００７１】
なお、鋼管杭の継手構造７は、ＳＫＫ４００又はＳＫＫ４９０においては、０．６×Ｈｃ≦Ｈｔ≦０．８×Ｈｃの範囲で設計すると、継手厚比を１０％程度も低減できる。これとともに、ＳＭ５７０においては、０．６×Ｈｃ≦Ｈｔ≦０．７×Ｈｃの範囲で設計すると、継手厚比を１０％程度も低減できる。
これにより、鋼管杭の継手構造７は、突出高さＨｃに対する突出高さＨｔの比率を、０．５以上、０．９以下として、突出高さＨｃを低減させて圧縮耐力の過剰設計を回避できる。これにより、従来の鋼管杭の継手構造９と比較して、少ない重量及び体積の鋼材等の使用量で、最大の圧縮と引張と曲げの耐力が得られる。その結果、継手全体の重量、体積を低減させて連結作業の効率を向上させるとともに、継手全体の材料コストの上昇を抑制することが可能となる。
【００７２】
本実施形態に係る鋼管杭の継手構造７では、各々の外嵌山部３１において、相対的に第２鋼管杭２に近い外嵌山部３１の突出高さＨｃにより、当該外嵌山部３１の隣にある他の外嵌山部３１の突出高さＨｔを除算した比率が、０．５以上、０．９以下であり、かつ、各々の内嵌山部５１において、相対的に第１鋼管杭１に近い内嵌山部５１の突出高さＨｃにより、当該内嵌山部５１の隣にある他の内嵌山部５１の突出高さＨｔを除算した比率が、０．５以上、０．９以下である。
【００７３】
なお、図１７に示すように、軸芯直交方向Ｘとなる半径方向には、通常、所定のクリアランスＣＬが存在する。このため、このクリアランスＣＬを考慮すると、有効突出高さＨｃ’（＝Ｈｃ−１．５×ＣＬ）、及び、Ｈｔ’（＝Ｈｔ−１．５×ＣＬ）との関係でも、上記で示した関係（０．５×Ｈｃ’≦Ｈｔ’≦０．９×Ｈｃ’）が成立することが好ましい。
【００７４】
また、引張力や曲げ力が作用した際に外嵌山部３１と内嵌山部５１との離脱を防止するためには、突出高さＨｔの下限値を設定することが望ましい。ここで、鋼管杭の外径Ｄｐを８００．０ｍｍ、Ｈｔを２．４ｍｍ、３．３ｍｍ、４．２ｍｍと変化させた３ケースの曲げ試験を実施したところ、図１８に示すように、Ｈｔ＝２．４ｍｍでは、外嵌山部３１と内嵌山音１５５１との離脱によって最大耐力が決定する。これに対して、Ｈｔ＝３．３ｍｍ以上では、外嵌山部３１又は内嵌山部５１の支圧破壊によって最大耐力が決定する。このため、外嵌山部３１と内嵌山部５１との離脱ではなく、支圧破壊というできるだけ安定した破壊状況を目指す場合には、突出高さＨｔの下限値として、Ｈｔ≧Ｄｐ／２５０とすることが望ましい。
【００７５】
上記実施形態に係る鋼管杭の継手構造７によれば、最も内嵌先端側に位置する内嵌谷部５３の板厚に対して、最も外嵌先端側に位置する外嵌谷部３３の板厚を小さくし、かつ、これらの板厚の比率を規定することで、所望の強度を確保しつつも、継手重量を減らすことができる。そのため、鋼管杭の継手重量の軽減が可能となり、施工性が向上する。
【００７６】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態について以下に説明するが、基本的に上記第１実施形態の変形例に相当するので、上記第１実施形態で用いた符号と同一の符合を用いて説明し、図示は省略する。
すなわち、本実施形態は、基本的には、上記第１実施形態と同様の構成であるが、第１鋼管杭１に最も近い内嵌谷部５３の板厚によって、第２鋼管杭２に最も近い外嵌谷部３３の板厚を除算した比率が、０．８４以上、０．９４以下である。
【００７７】
図１９に、従来の鋼管杭の外径Ｄｐと第１外嵌段部４１での外嵌谷部３３の板厚ｔｂ１との径厚比（Ｄｐ／ｔｂ１）を横軸として、第１内嵌段部６１での内嵌谷部５３の板厚ｔｐ１と第１外嵌段部４１での外嵌谷部３３の板厚ｔｂ１との板厚比（ｔｂ１／ｔｐ１）を縦軸としたグラフを示す。これによると、鋼管の材質がＳＭ５７０材であるか、あるいは鋼管板厚が厚い場合には、外嵌谷部板厚の厚い範囲（Ｄ／ｔｐ１が５０以下の範囲）となる。このため、内嵌谷部５３と外嵌谷部３３の板厚比は、０．９４以上と従来構造との差異がほとんどなくなる。径厚比が５０〜１５０の範囲において、好ましく重量の軽減ができることから、板厚比を０．８４以上、０．９４以下とすることがより好ましい。外嵌谷部３３と内嵌谷部５３との板厚比については、径厚比との間に、下記の式１に示す線形の関係が成り立つ。
（ｔｂ１／ｔｐ１）＝０．９９−０．００１×（Ｄｐ／ｔｂ１）…（式１）
【００７８】
本実施形態に係る鋼管杭の継手構造７によれば、板厚の比率を上記の範囲とすることで、内嵌端部５よりも継手重量に対する影響が大きい外嵌端部３の板厚をより小さくすることができ、継手全体の重量をさらに減らすことができる。そのため、鋼管杭の継手における重量をさらに軽減させることが可能となる。
【００７９】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態について以下に説明するが、基本的に上記第１実施形態の変形例に相当するので、上記第１実施形態で用いた符号と同一の符合を用いて説明し、図示は省略する。
すなわち、本実施形態は、基本的には、上記第１実施形態と同様の構成であるが、各々の外嵌山部３１において、相対的に第２鋼管杭２に近い外嵌山部３１の突出高さにより、当該外嵌山部３１の隣にある他の外嵌山部３１の突出高さを除算した比率が、０．６以上、０．８以下であり、各々の内嵌山部５１において、相対的に第１鋼管杭１に近い内嵌山部５１の突出高さにより、当該内嵌山部５１の隣にある他の内嵌山部５１の突出高さを除算した比率が、０．６以上、０．８以下である。
【００８０】
本実施形態に係る鋼管杭の継手構造によれば、先端側の山部の突出高さに対する基端側の山部の突出高さの比率を上記の範囲とすることで、軸芯線Ｌに平行な方向における強度も十分に確保することができる。そのため、鋼管杭の継手としての強度を維持しながらも、鋼管杭の継手における重量の軽減が可能となる。
【００８１】
以上、本発明の各実施形態について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎない。よって、これらのみによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。
【００８２】
例えば、上記各実施形態に係る鋼管杭の継手構造７は、第１鋼管杭１及び第２鋼管杭２の端部を切削することで、第１鋼管杭１又は第２鋼管杭２の端部そのものに外嵌端部３又は内嵌端部５が設けられてもよい。また、第１鋼管杭１に内嵌端部５が設けられるとともに、第２鋼管杭２に外嵌端部３が設けられてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明に係る鋼管杭の継手構造は、所望の強度を確保しつつも、継手重量を減らすことができる。そのため、鋼管杭の継手重量の軽減が可能となり、施工性が向上した鋼管杭を提供することができる。よって、本発明は、産業上の利用可能性が高い。
【符号の説明】
【００８４】
１    ：第１鋼管杭
２    ：第２鋼管杭
３    ：外嵌端部
３１  ：外嵌山部
３１ａ：引張面
３１ｂ：圧縮面
３２  ：外嵌溝部
３３  ：外嵌谷部
３８  ：外嵌余長部
４    ：外嵌段部
４１  ：第１外嵌段部
４２  ：第２外嵌段部
４３  ：第３外嵌段部
４４  ：第４外嵌段部
５    ：内嵌端部
５１  ：内嵌山部
５１ａ：引張面
５１ｂ：圧縮面
５２  ：内嵌溝部
５３  ：内嵌谷部
５８  ：内嵌余長部
６    ：内嵌段部
６１  ：第１内嵌段部
６２  ：第２内嵌段部
６３  ：第３内嵌段部
６４  ：第４内嵌段部
７    ：鋼管杭の継手構造
Ａ    ：先端側
Ｂ    ：基端側
Ｌ    ：軸芯線
Ｗ    ：周方向
Ｘ    ：軸芯直交方向
Ｙ    ：軸芯方向
【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１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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