(57)【要約】【課題】本発明は、ケーシング又はパイルの組立体の連結システムに関する。【解決手段】特に、本発明の連結システムは、各ケーシング又はパイルの外周が、隣接するケーシング又はパイルの受け部材に受けられた少なくとも１つの突出部材、及び隣接するケーシング又はパイルの突出部材を受け／収容する少なくとも１つの受け部材を備えることを提供する。【選択図】図１ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの突出部材、及び少なくとも１つの受け部材を備える連結システムであって、
ケーシング又はパイルが１つ以上の隣接するケーシング又はパイルと前記連結システムを介して組み立てられるとき、前記突出部材及び前記受け部材が、構造物又は基礎構造物を形成するために、それぞれ前記ケーシング又は前記パイルの外周に固定され、
前記突出部材が、本体、及び矢じり状の突出ヘッドを備え、
前記受け部材が、本体、及び前記矢じり状の突出ヘッドを実質的に収容する形状及びサイズの溝を備え、前記ケーシング又は前記パイルの中心軸に沿った長手方向の動きを許容し、かつ、前記ケーシング又は前記パイルに加えられる横力から生じるモーメントに起因する、前記ケーシング又は前記パイルの前記中心軸に対し０°〜１８０°の角度での枢動を回避するために、前記矢じり状の突出ヘッドと前記溝との間に空間が設けられた、
連結システム。
【請求項２】
前記突出ヘッドが前記溝の深さよりもわずかに短い長さを有する、請求項１に記載の連結システム。
【請求項３】
前記突出ヘッドが前記溝の幅よりもわずかに短い幅を有する、請求項１に記載の連結システム。
【請求項４】
前記溝が前記受け部材の前記本体の一側面を開口させることにより設けられ、前記突出部材及び前記受け部材が互いに係合するとき、前記矢じり状の突出ヘッドを連結するため、２つの歯状構造が前記開口に設けられる、請求項１に記載の連結システム。
【請求項５】
前記突出部材の本体の長さが、係合した前記突出部材及び前記受け部材の対が耐えるべきと予想される引張応力及び横歪み、並びに前記突出部材及び前記受け部材の材料強度に基づき最適化される、請求項１に記載の連結システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの突出部材及び少なくとも１つの受け部材が、前記ケーシング又は前記パイルの外周に少なくとも２点で固定された、請求項１に記載の連結システム。
【請求項７】
前記突出部材及び前記受け部材が、前記ケーシング又は前記パイルの前記外周上の２点で固定される場合において、前記ケーシング又は前記パイルが各断面において円形であり、隣接するケーシング又はパイルの断面積と同じ断面積を有するとき、前記２点が前記ケーシング又は前記パイルの断面において直径を示すように固定される、請求項６に記載の連結システム。
【請求項８】
前記ケーシング又は前記パイルが、前記１つ以上の隣接するケーシング又はパイルと異なる断面積を有する、請求項１に記載の連結システム。
【請求項９】
注入孔が、前記突出部材及び前記受け部材のいずれか又はその両方の前記本体内に、シール材を挿入するため、前記突出部材及び／又は前記受け部材の前記本体の頂部から底部まで水平に挿入され、前記挿入は、前記ケーシング又は前記パイルの下部の水密性が向上し、及び／又は前記ケーシング又は前記パイルの下部と、前記ケーシング又は前記パイルの下部が埋入される基礎との間の空間が前記シール材で充填されるように行われる、請求項１に記載の連結システム。
【請求項１０】
一時的又は永久的な基礎の壁構造を形成するための、請求項１〜９のいずれか一項に記載の連結システムのケーシング又はパイルの組立体における使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシング又はパイルの組立体の連結システムに関する。特に、本発明の連結システムは、各ケーシング又はパイルの外周が、隣接するケーシング又はパイルの受け部材に受けられた少なくとも１つの突出部材、及び隣接するケーシング又はパイルの突出部材を受け／収容する少なくとも１つの受け部材を備えることを提供する。
【背景技術】
【０００２】
ケーシング又はパイルの組立体に基づく大型構造物又は基礎構造物は、組立体の構造を安定させるため、安定で、耐久性があり、それでいて柔軟な連結機構を要する。従来の方法では、前述の要求を満たすために、主に、異なる形式、形状、及び／又は寸法の雄形及び雌形連結部材の対、ボールアンドソケットなどを採用している。
【０００３】
例えば、米国特許第７，１６８，２１４号には、第１及び第２の接合部材を備えるシートパイル擁壁のための２部品接合装置において、第１の接合部材が、第２の接合部材の２つのフック片の間の中空空間に収容されるボタン片と、フック片を包含し、パイルの打ち込み時に２つの個々のシートパイル要素間の引張力に起因してフック片が広がるのを防止する、保持片とを備えるものが開示される。この種のボタン片とフック片の対を介した係止システムの課題の一つは、通常、ボタン片のヘッドの形状が円形又は略円形であるため、それが広い角度範囲にわたって枢動し得ることである。
【０００４】
米国特許第８，０８８，４６９号には、連結のためのヘッド片及び爪片を備え、それが±１５°〜±２５°で組立体本体を中心に枢動するように構成された、他の係止構成が開示される。このように、これはある程度の枢動を許容するものである。２つの連結プロファイルの取付点に負荷が均等にかかることを保証するため、シートパイルを地面に打ち込む間、連結プロファイル片の長手方向に対して垂直の（又は斜めの）横力によって生じるヘッド片又は爪片の取付点におけるトルクがほぼ等しくなるように、この特許における２つの連結プロファイルのネック片の長さは実質的にほぼ同じとなっている。２つの連結プロファイルが互いに直接係合した状態の２つのシートパイル壁の間には離隔距離が存在する。これは、シートパイル壁を打ち込むための工具に依存した距離である。
【０００５】
枢動を許容しないが引張力に耐えられる大型構造物又は基礎構造物の基礎としてのケーシング又はパイルの組立体のための連結システムが依然として必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７，１６８，２１４号明細書
【特許文献２】米国特許第８，０８８，４６９号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の第１の態様は、隣接するケーシング又はパイルの受け部材に受けられた突出部材、及びが隣接するケーシング又はパイルの突出部材を受け／収容する受け部材を備える連結システムに関する。各ケーシング又はパイルは、１つ以上の突出部材及び１つ又は受け部材を有し得る。本発明の主な目的は、ケーシング又はパイルの組立体に加えられる引張力に起因した突出部材と受け部材との間での実質的な枢動を防止する連結システムを提供することであるため、本発明の突出部材及び受け部材は、枢動運動を許容しない形状を有するように構成され、すなわち、ケーシング又はパイルが引張力を受けても枢動角度は実質的にゼロである。突出部材のサイズ及び受け部材のサイズはまた、突出部材及び受け部材が中心軸に沿って長手方向に動くことができ、その一方でその中心軸に対して垂直の（又は斜めの）横の動きから生じるモーメントを回避する、一定の余裕空間を提供し得るように構成される。
【０００８】
例示的な実施形態では、突出部材は、実質的に滑らかな外周を有する矢のような形状の突出ヘッドを備え、その一方で、受け部材は突出ヘッドの矢じり状構造の反対形状である溝を備える。受け部材の溝のサイズは、突出部材の突出ヘッドよりも断面積がわずかに大きく、従って、突出ヘッドと溝とのサイズ差は、突出部材と受け部材とが係合している間の「滑入」動作を容易にするための余裕空間として機能する。係合した突出部材と受け部材の対の長さは、異なる用途につきカスタマイズすることができる。
【０００９】
ケーシング又はパイルの断面が正円形である実施形態では、本発明の連結システムの突出部材及び受け部材の対は、円筒形のケーシング又はパイルの外周上の２点で固定され、この２点により直径が示される。ただし、１つのケーシング又はパイルは、隣接するケーシング又はパイルと同一の断面積を有する。他の実施形態では、突出部材と受け部材とは、円筒形のケーシング又はパイルの外周上の任意の２点で固定される。ただし、１つのケーシング又はパイルは、隣接するケーシング又はパイルと、必ずしも同一の断面積を有していなくてもよい。いくつかの他の実施形態では、ケーシング又はパイルは楕円形などの不規則な断面を有していてもよい。突出部材及び受け部材の固定は、溶接又は他の任意の手段によって行われてもよく、又はケーシング又はパイルの加工であってもよい。
【００１０】
さらなる実施形態では、本発明の連結システムの突出部材（単数又は複数）及び／又は受け部材（単数又は複数）のいずれか又はその両方に、１つ以上の注入孔が、本体の頂部から底部まで水平に挿入される。注入孔の挿入は、ケーシング又はパイルの下部の水密性が向上するよう、及び／又はケーシング又はパイルの下部と、ケーシング又はパイルの下部が埋入される地層との間の間隙が充填されるよう、シール材を、注入孔（単数又は複数）を通して注入することができるように行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明の実施形態が、以下に図面を参照してより詳細に記載される。
【００１２】
【図１ａ】図１ａは、本発明の実施形態に係る連結システムの受け部材の断面図を示す。破線は、長手方向平面に沿ったケーシング又はパイルの中心軸を示す。
【図１ｂ】図１ｂは、受け部材の斜視図を示す。
【図２ａ】図２ａは、本発明の実施形態に係る連結システムの突出部材の断面図を示す。
【図２ｂ】図２ｂは、突出部材の斜視図を示す。
【図３ａ】図３ａは、本発明の実施形態に係る、互いに係合する場合の連結システムの、図２ａ及び図２ｂに示される突出部材、及び図１ａ及び図１ｂに示される受け部材の断面図を示す。
【図３ｂ】図３ｂは、係合する突出部材と受け部材の対の斜視図を示す。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る、互いに係合する場合の、ケーシングの突出部材及び隣接するケーシングの受け部材の斜視図を示す。
【図５ａ】図５ａは、本発明の実施形態に係る、注入孔が突出部材の本体に挿入される場合の、突出部材とそれに隣接する受け部材の対の斜視図を示す。点線は、ケーシング又はパイルの外周を表す。
【図５ｂ】図５ｂは、本発明の実施形態に係る、注入孔が突出部材の本体に挿入される場合の、突出部材とそれに隣接する受け部材の対の斜視図を示す。点線は、ケーシング又はパイルの外周を表す。
【図５ｃ】図５ｃは、本発明の実施形態に係る、注入孔が突出部材の本体に挿入される場合の、突出部材とそれに隣接する受け部材の対の斜視図を示す。点線は、ケーシング又はパイルの外周を表す。
【図６ａ】図６ａは、本発明の実施形態に係る、注入孔が受け部材の本体に挿入される場合の、突出部材とそれに隣接する受け部材の対の斜視図を示す。点線は、ケーシング又はパイルの外周を表す。
【図６ｂ】図６ｂは、本発明の実施形態に係る、注入孔が受け部材の本体に挿入される場合の、突出部材とそれに隣接する受け部材の対の斜視図を示す。点線は、ケーシング又はパイルの外周を表す。
【図６ｃ】図６ｃは、本発明の実施形態に係る、注入孔が受け部材の本体に挿入される場合の、突出部材とそれに隣接する受け部材の対の斜視図を示す。点線は、ケーシング又はパイルの外周を表す。
【図７ａ】図７ａは、本発明の実施形態に係る、注入孔が突出部材及び受け部材の両方の本体にそれぞれ挿入される場合の、突出部材とそれに隣接する受け部材の対の斜視図を示す。点線は、ケーシング又はパイルの外周を表す。
【図７ｂ】図７ｂは、本発明の実施形態に係る、注入孔が突出部材及び受け部材の両方の本体にそれぞれ挿入される場合の、突出部材とそれに隣接する受け部材の対の斜視図を示す。点線は、ケーシング又はパイルの外周を表す。
【図７ｃ】図７ｃは、本発明の実施形態に係る、注入孔が突出部材及び受け部材の両方の本体にそれぞれ挿入される場合の、突出部材とそれに隣接する受け部材の対の斜視図を示す。点線は、ケーシング又はパイルの外周を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の説明において、ケーシング及びパイルを連結するシステム及び方法などが好ましい例として記載される。付加及び／又は置換を含む改変が、本発明の範囲及び精神から逸脱することなくなされ得ることは、当業者にとって明らかであろう。具体的な詳細は本発明を不明瞭にしないように省略され得るが、本開示は、当業者が過度の実験をすることなく本明細書の教示を実施することができるように記載される。
【００１４】
図１ａ及び１ｂは、断面図により本発明の連結システムの受け部材の基本構造を示す。受け部材（１００）は、本体（１０１）と、矢じり状の溝（１０２）が本体（１０１）の反対側の側面に向かう開口から形成されるよう、本体（１０１）の一側面を開口させることにより設けられた溝（１０２）とを備える。隣接する突出部材（図２Ａ及び図２Ｂに例が示される）からの対応する矢じり状構造を係合及び固定するための２つの歯状構造（１０３）がある。溝（１０２）は、隣接する突出部材（２００）の対応する矢じり状の突出ヘッド（２０２）を受ける働きをする。図２ａ及び図２ｂに示されるように、本体（１００）は、全体の長さ（ｘ１）及び幅（ｙ１）を有し、溝（１０２）は、本体（１００）の長さ（ｘ１）及び幅（ｙ１）よりも短く、隣接する突出部材（２００）の突出ヘッド（２０２）の長さ（ａ２）及び幅（ｂ２）よりもわずかに長い、深さ（ａ１）及び幅（ｂ１）を有する。
【００１５】
図２ａ及び２ｂは、断面図により本発明の連結システムの突出部材の基本構造を示す。突出部材（２００）は、本体（２０１）と、矢じり状構造で隣接する受け部材（図１ａ及び図１ｂに例が示される）の溝に対応する突出ヘッド（２０２）とを備える。突出ヘッド（２０２）は、図１ａに示されるような隣接する対応の受け部材の溝の深さ（ａ１）及び幅（ｂ１）よりもわずかに短い長さ（ａ２）及び幅（ｂ２）を溝の寸法に合わせて有し、突出部材（２００）及び受け部材（１００）が互いに係合する場合、図３ａに示されるように、溝（１０２）及び突出ヘッド（２０２）の境界面に小間隙（３０１）を有する。小間隙（３０１）は、突出部材（２００）と受け部材（１００）とが係合している間の「滑入」動作を容易にするための余裕空間として機能する。図２ａ及び図２ｂに示される突出部材（２００）は、全体（突出ヘッド（２０２）を含む）の長さ（ｘ２）を有し、その本体は幅（ｙ２）を有する。突出部材（２００）の本体の長さは、長さ（ｘ２）と長さ（ａ２）との差であり、異なる用途につきカスタマイズすることができる。突出部材（２００）の本体（ｘ２−ａ２）の最適な長さは、他の要因の中でも、係合した突出部材及び受け部材の対が耐えるべきと予想される、対応する連結したパイル又はケーシングが受ける横力によって引き起こされ得る引張応力及び横歪み；及び突出部材及び受け部材の材料強度に依存する。一般的に、突出部材の本体の長さが短いほど、耐えられる引張力及び横力が大きくなる。
【００１６】
図４は、構造物又は基礎構造物の一部としての組立体を形成するために、本発明の連結システムで２つのケーシングを組み立てる方法の実施例を示す。各ケーシング（４０１、４０２）は、外周上で受け部材（１００）及び突出部材（２００）の対により固定されるように構成される。ここで、ケーシングの断面が正円形である場合、外周上の２つの固定点はケーシングの直径を示す。ケーシングの外周上への受け部材及び突出部材の固定は、溶接又は他の任意の手段によって行われてもよく、ケーシングの加工と同時に行われてもよい。一方のケーシングが他方よりも大きいか又は小さい断面積を有する場合、受け部材（１００）及び突出部材（２００）の対は、必ずしも２つの固定点によって直径が示される外周上に固定されていなくてもよい。その場合、受け部材及び／又は突出部材の固定点の位置は連結方法及び連結位置に依存すべきであり、隣接するケーシングの構成は、そのケーシングと組立てられる。ケーシング又はパイルの組立体は、構造物又は基礎構造物の用途にも依存する。従って、本発明の連結システムは、ケーシングの中心軸（図にＣとして示される）に沿った長手方向の動きを許容し、その一方で枢動及び横の動きが突出ヘッドの形状及び溝の形状によって、そしてそのサイズによっても制限されるように設計される。
【００１７】
図５〜７は、係合状態において互いに隣接する突出部材及び受け部材のいずれか又は両方の本体へ注入孔を挿入する場合の、異なる実施形態を示す。注入孔の重要な機能は、孔内にシール材を注入してケーシング又はパイルの底部とケーシング又はパイルの底部が埋込される土台との間の任意の空間を充填し、パイル壁をより水密性にする、及び／又は追加の構成要素の不存在下で、岩層とパイルとの接触をより強固にすることである。注入孔は、本発明の突出部材及び受け部材のいずれか又はその両方の本体内に、その頂部から底部まで全てにわたって水平に挿入される。例えば、図５ａでは、注入孔（５０１）は突出部材の本体にのみ挿入され、受け部材の本体には注入孔は挿入されていない（図５ｂ）。一方、注入孔（６０１）は、突出部材（図６ａ）の代わりに、受け部材（図６ｂ）に挿入することもできる。図７ａ〜７ｃでは、本発明の連結システムの突出部材及び受け部材の両方の本体に注入孔が挿入されている。注入孔からシール材を注入することによって、掘削レベルより低いパイル壁の下部の水密性を向上させることができる。注入孔から注入されるシール材としては、セメント又はベントナイト系グラウトが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１８】
本発明の上記説明は、例示及び説明の目的で提供される。これは、網羅的であること、又は本発明を開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。多くの修正及び改変が当業者にとって明らかであろう。
【００１９】
実施形態は、本発明の原理及びその実際の適用例を最もよく説明し、他の当業者が様々な実施形態において、及び企図される特定の使用に適した種々の改変と共に、本発明を理解することができるよう、選択及び説明されたものである。本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲及びその等価物によって定義されることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、パイプパイル壁を形成するためにパイルを打ち込むのに有用であるだけでなく、横力から生じるモーメントに起因した枢動が実質的にないことを要するが、パイルの中心軸に沿った最小限のパイルの長手方向の動きのみ許容する他のパイル形態にも有用である。本発明は、一時的又は永久的な基礎のための異なったシートパイル壁構造にも適用することができる。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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