(57)【要約】【課題】本発明は、鋼管杭や杭状地盤補強体の鋼管にサイズの異なる鋼管を選択して溶接することを可能として、鋼管杭や杭状地盤補強体のこすと削減を図る事を目的とする。【解決手段】大径鋼管Ｐ２２と小径鋼管Ｐ２１を溶接Ｙ２１、Ｙ２２する鋼管径変換リングＲ２１で、大径鋼管を溶接することのできる大径端部と２つ以上の異なるサイズから選択された小径鋼管を溶接することのできる小径端部を備え、鋼管の肉厚に左右されることなく大径鋼管と小径鋼管のセンタリングを可能とするガイドリブを有することを特徴とする【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大径鋼管と小径鋼管を溶接できる鋼管径変換リング。
【請求項２】
２種類以上の小径鋼管を選択して使用できることを特徴とする請求項１に記載の鋼管径変換リング。
【請求項３】
溶接する鋼管の外径および肉厚に左右されない溶接開先を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼管径変換リング。
【請求項４】
溶接する鋼管の肉厚に左右されることなく溶接した大径鋼管と小径鋼管の中心軸が容易にあわせることのできるセンタリング用のガイドリブを有していることを特徴とする請求項１又は３に記載の鋼管径変換リング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、鋼管杭や杭状地盤補強体として使われる鋼管を、長手方向の途中で鋼管径を変更したいときに使用する鋼管径変換リングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  軟弱地盤を補強するため、鋼管杭や杭状地盤補強体として鋼管が使用されている。鋼管径が大きい程、杭の極限鉛直支持力や杭頭の限界水平抵抗力には有効であることは知られているが杭径を大きくすることで鋼管コストが高くなる。鋼管コストを維持しながら極限鉛直支持力や限界水平抵抗力を高めることが重要な課題であった。【０００３】  鋼管杭および杭状地盤補強体の先端の極限支持力は、先端部の有効面積と先端部より下に１Ｄ、上に４Ｄの範囲のＮ値平均値の積によって求まる。（Ｄ：杭および杭状地盤補強体鋼管の直径）また、限界水平抵抗力は、鋼管の断面係数が大きければ有利に作用することが知られている。【０００４】  しかしながら、鋼管杭や杭状地盤補強体として使われる鋼管径を変更できる方法は数例提案されているが、一つの部品で複数の杭径や肉厚を自由に選択ができ安価に結合する方法は未だ確立されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７３３６５号公報
【特許文献２】特開２００３−１０５７５５号公報
【特許文献３】特開２００８−２５１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  本発明の目的は、鋼管杭や杭状地盤補強体として使われる鋼管を先端部や杭頭部近傍で、最適な鋼管径や肉厚から選択を可能とし、溶接接続では、異径鋼管の中心軸を簡単に合わせることができ鋼管径変換リングを提供して材料コストの削減を図り、コストミニマムな鋼管杭や杭状地盤補強体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  本発明に係る鋼管径変換リングは、長手方向に使用する鋼管の外径や肉厚の異なる鋼管を溶接接続できる構造である。この鋼管径変換リングは、リングの両端に異径の鋼管を溶接することができる構造であり、長手方向に対して取付け向きを拘束していないため、大径鋼管から小径鋼管への変更と小径鋼管から大径鋼管への変更が容易に可能な構造となっている。また、鋼管変更においては単一の鋼管径変換リング上で複数の小径鋼管の選択を可能にしている上に鋼管肉厚の制約もない。
【発明の効果】
【０００８】  本発明に係る鋼管径変換リングは、長手方向に目的に合った外径や肉厚の異なる鋼管を溶接接続できる構造である。例えば図２に示すように、上部構造物から水平力や曲げモーメントの作用する杭頭近傍部分では、外径が大きく肉厚も厚い断面係数の大きい鋼管を使用し、杭先端部から４Ｄ（Ｄ：鋼管直径または先端刃先直径）以上までは、先端刃先径に適用した鋼管を使用し、その他の部分では、外径の小さな鋼管を使用する。また一つの鋼管径変換リング上で複数の小径鋼管の選択を可能にし、鋼管肉厚の制約もないことなどから鋼管杭や杭状地盤補強体として使われる鋼管の材料コストの削減できる。【０００９】  また、使用する鋼管の肉厚毎にセンタリング用のガイドリブがあるため異径鋼管を溶接するときに生ずることの多い、異径鋼管同士の中心軸ずれも生じにくく容易に溶接できるため施工時間の短縮も図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】鋼管径変換リングに小径鋼管と大径鋼管を溶接した側面図。
【図２】鋼管径変換リングに小径鋼管と大径鋼管を溶接した断面図
【図３】鋼管径変換リングの小径端部と大径端部に加工されたセンタリング用のガイドリブを示す側面図。
【図４】鋼管杭や杭状地盤補強体への鋼管径変換リングの実施例。
【発明を実施するための形態】
【００１１】  図を用いて本発明に係る鋼管径変換リングを使用した実施形態例を説明する。
【００１２】  図１は、鋼管径変換リングＲ１１に鋼管杭や杭状地盤補強体として使われる先端刃先に対応した鋼管径の鋼管Ｐ１２を鋼管径変換リングの大端部に溶接し、小端部の最小径センタリング用のガイドリブ上に小径鋼管Ｐ１１を溶接した側面図である。図２は図１の断面図であり、Ｙ２１は小径鋼管の溶接断面でＹ２２は大径鋼管の溶接断面である。
【００１３】  図１および図２では、小径鋼管を上部に大径鋼管を下部に溶接した例であるが鋼管径変換リングは上下反転して使用できる機能を有しているので大径鋼管を上部に小径鋼管を下部に溶接して使用することも可能である。溶接は工場内での溶接を基本としているが、中心軸ずれを防止するセンタリング用のガイドリブを有しているので現場溶接も容易に可能である。また、鋼管径変換リングは、使用する鋼管と同等の機械的性能を持つ鋳鋼部材である。
【００１４】  図３は、鋼管径変換リングの小径端部と大径端部に加工されたセンタリング用のガイドリブを示す。Ｓ１は最小径鋼管を溶接する部位であり、使用する鋼管の肉厚毎にガイドリブが加工されている。Ｓ２は中径鋼管を溶接する部位で、Ｓ３は大径鋼管を溶接する部位でいずれも使用する鋼管肉厚に対応するガイドリブが加工されている。
【００１５】  図４は、鋼管杭や杭状地盤補強体の全体イメージＬ１であり、上端部分Ｌ２の鋼管Ｐ４１は、上部構造物からの水平力や曲げモーメントに対応するため十分な断面係数を有する鋼管が使用され鋼管径変換リングＲ４１の大径端部を上にして溶接Ｙ４１されている。なお小径端部には小径鋼管Ｐ４２が溶接Ｙ４２されている。
【００１６】  下端部分Ｌ３部分は、鋼管杭や杭状地盤補強体の先端極限支持力に影響する部位であり、先端刃先には、先端刃先径に適用した鋼管Ｐ４３が溶接Ｙ４５され、先端刃先外径の４倍以上の位置からは材料コスト低減のため鋼管径変換リングＲ４２の大径端部を下にして溶接Ｙ４４し、小径端部の最小径部位に小径鋼管Ｐ４２を溶接Ｙ４３した実施例である。
【符号の説明】
【００１７】Ｐ１１  鋼管径変換リング溶接された小径鋼管
Ｒ１１  鋼管径変換リングの側面図
Ｐ１２  鋼管径変換リング溶接された大径鋼管
Ｄ１  小径鋼管の外径
Ｄ２  小径鋼管の内径
Ｄ３  大径鋼管の外径
Ｄ４  大径鋼管の内径
Ｙ２１  鋼管径変換リングと小径鋼管の溶接部
Ｒ２１  鋼管径変換リングの断面図
Ｙ２２  鋼管径変換リングと大径鋼管の溶接部
Ｓ１  鋼管径変換リングの小径端部側の最小径鋼管接続用センタリングガイドリブ側面図
Ｓ２  鋼管径変換リングの小径端部側の中径鋼管接続用センタリングガイドリブ側面図
Ｓ３  鋼管径変換リングの小径端部側の大径鋼管接続用センタリングガイドリブ側面図
Ｌ１  鋼管杭や杭状地盤補強体の全体イメージ
Ｌ２  鋼管杭や杭状地盤補強体の杭頭近傍イメージ
Ｌ３  鋼管杭や杭状地盤補強体の先端刃先近傍イメージ
Ｐ４１  鋼管杭や杭状地盤補強体の杭頭近傍での断面係数の大きい鋼管
Ｐ４２  鋼管杭や杭状地盤補強体の小径鋼管
Ｐ４３  鋼管杭や杭状地盤補強体の先端刃先の適用径鋼管
Ｙ４１  鋼管径変換リングの大径端部を上向きにして大径鋼管と溶接した溶接部
Ｒ４１  鋼管径変換リングの大径端部を上向きに使用した実施例
Ｙ４２  鋼管径変換リングの大径端部を上向きにして小径鋼管と溶接した溶接部
Ｙ４３  鋼管径変換リングの大径端部を下向きにして小径鋼管と溶接した溶接部
Ｒ４２  鋼管径変換リングの大径端部を下向きに使用した実施例
Ｙ４４  鋼管径変換リングの大径端部を下向きにして先端刃先の適用径鋼管と溶接した溶接部
Ｙ４５  先端刃先と先端刃先の適用径鋼管と溶接した溶接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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