(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管杭に用いられる鋼管同士を締結する鋼管杭用の鋼管ねじ継手構造であって、
前記鋼管の内面に雌ねじが形成されたボックスと、
管端両側の外面において前記ボックスの前記雌ねじに螺合可能な雄ねじが形成されたニップルと、を備え、
前記ボックスのねじ列及び前記ニップルのねじ列は、それぞれ管軸に対してテーパーに形成され、
前記雌ねじは、前記ボックスの管軸方向に沿って前記鋼管の管端から離れるに従って雌ねじ山の高さが小さくなる不完全ねじ部を有し、
前記ニップルはオーバーハング部を有することを特徴とする鋼管ねじ継手構造。
【請求項２】
前記オーバーハング部は、完全ねじ部を有し、且つ前記ボックスの前記不完全ねじ部と螺合することを特徴とする請求項１に記載の鋼管ねじ継手構造。
【請求項３】
前記ボックスが形成された前記鋼管は、管周方向に複数形成され、管軸方向に一定間隔をあけて配置された窪み部を有する窪み付き鋼管であり、
前記ニップルは、直管であることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼管ねじ継手構造。
【請求項４】
前記ボックスにおける前記不完全ねじ部に隣接する完全ねじ終端部と、前記窪み部とが前記管軸方向に重なっていないことを特徴とする請求項３に記載の鋼管ねじ継手構造。
【請求項５】
引張強度が前記ボックスの引張強度よりも高い前記ニップルを有することを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の鋼管ねじ継手構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管ねじ継手に関する。
本願は、２０２０年１月６日に、日本に出願された特願２０２０−０００３３４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、軟弱地盤でのトンネル掘削時において、鏡面の崩落防止を目的とした長尺鏡ボルト工法が用いられている。このような長尺鏡ボルト工法で用いられる鏡ボルトは、トンネルの切羽の断面に例えば外径７６．３ｍｍの鋼管が全長で１２．５ｍの深さとなるように複数本が打ち込まれる。例えば、１本当たり約３ｍの長さの鋼管を通称ドリルジャンボと呼ばれる掘削機上で人力によって締結し、掘削しながら全長１２．５ｍに仕上げていく。【０００３】
上述したような長尺鏡ボルト工法で用いられる杭用鋼管としては、外径７６．３ｍｍ、肉厚３．２ｍｍの材質がＳＴＫ４００の直管が用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。このような鋼管の公称強度は約３００ｋＮであり、継手強度を３００ｋＮ以上に確保することで継手強度に依存しない従来通りの設計が可能となる。しかし、現状では、市況品の中には３００ｋＮに達しない継手も存在している現状がある。鏡ボルトの設計上、重要なのは鋼管外径であり、肉厚は継手強度を満たすための従属的な設計要素となっている。
なお、地山の状況が劣悪で切羽が滑りやすい場合においては、地山との密着性に優れた窪み付き鋼管が有効であることも知られている。【０００４】
ここで、上述したようなトンネル又は斜面の地盤補強や基礎杭等として用いられる土木用鋼管を管軸方向に締結するための鋼管ねじ継手として、図１３の（ａ）に示す（１）直管の管端に直接ねじを加工したねじ継手、図１３の（ｂ）に示す（２）管端を拡径して雌ねじを加工したねじ継手、図１３の（ｃ）に示す（３）管端を縮径して雄ねじを加工したねじ継手が知られている。
また、以下（４）、（５）のような種類のねじ継手も知られている。図１４の（ａ）に示す（４）ねじ継手１００Ａは、鋼管１０１の管端に雄ねじ１０２が形成されたピン１０３を加工し、このピン１０３に対して両端に雌ねじ１０４を形成したカップリング１０５で螺合するタイプである。図１４の（ｂ）に示す（５）ねじ継手１００Ｂは、雄ねじ、または雌ねじを加工したピン１０６、またはボックス１０７を鋼管１０１の管端１０１ａに溶接して、継手素材を管端に溶接後にねじ加工を行うタイプである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本国特開平１１−１０７２７２号公報
【特許文献２】日本国特開２０１５−１１０９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の鋼管ねじ継手では、鋼管のねじ加工の観点で以下のような問題があった。
すなわち従来の鋼管ねじ継手のうち前述した（１）に示す直管の管端に直接ねじを加工したねじ継手では、ねじ加工によりピン及びボックスの危険断面積が減少するため、継手は母管と同等の強度を発揮することはできない。そして、窪み付き鋼管に直接ねじを加工した場合には、継手強度はさらに低下することになる。【０００７】
また、上記（２）に示す管端を拡径して雌ねじを加工したねじ継手の場合には、加工時における管端を拡径するための専用装置を使用する必要があり、加工にかかるコストが増えるという問題があった。
さらに、上記（３）に示す管端を縮径して雄ねじを加工したねじ継手の場合には、上記（２）のねじ継手と同様に管端を縮径するための専用装置を使用する必要がある。
また、上記（２）、（３）のいずれのねじ継手の場合も、ねじ加工を仕損じた際に、定尺である鋼管自体の長さが不足し、場合によっては鋼管ごと入れ替える必要があり、歩留まりが低下してコストが増加することになる。しかも、窪み付き鋼管を用いる場合には、内面の凸部がインナーロッドに接触しやすくなって、インナーロッドの接触に伴って窪み付き鋼管がねじを緩める方向に回転させてしまうため、鋼管が離脱する可能性が高い構造となっていた。【０００８】
また、上記（４）に示すカップリング型のねじ継手の場合には、１箇所の継手部においてねじの加工箇所が２箇所必要となるが、予加工や溶接等の付加的な加工は必要とせず、コストを削減できる。しかしながら、カップリングの場合には、インナーロッド先端のビットによる打撃によって現場手締め側（鋼管の基端部側）の継手部で緩みが生じる場合があった。
また、継手強度を上げるためにカップリングを鋼管本体以上に大きくすると、施工時の円滑な挿入の妨げになるという問題があった。
さらに、上記（５）のねじ継手の場合には、継手強度を自由に設計できるが、一方で大幅にコストがかかるという問題があった。【０００９】
上述したように、例えば窪み付き鋼管をねじ継手で接合する場合には、ねじ継手を別途製作し、鋼管本体に溶接したり、摩擦圧接することでねじの継手強度を確保する方法が用いられてきたが、製造コストが増大するという問題があった。また、窪み付き鋼管に直接ねじを切削する場合には、ねじの切り破りが生じる等、十分な継手強度を確保することができなかった。
したがって、窪み付き鋼管をねじ継手で構成する場合において、コストの増大と引張強度の確保とをバランスよく達成することができない現状があり、その点で改良の余地があった。【００１０】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、十分な引張強度を確保しつつ、ねじ継手部の製造コストを低減することができ、しかもねじ継手部の緩みや離脱を防止できる鋼管ねじ継手を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決して係る目的を達成するために、本発明は以下の態様を採用した。
（１）本発明の一態様に係る鋼管ねじ継手構造では、鋼管杭に用いられる鋼管同士を締結する鋼管杭用の鋼管ねじ継手構造であって、前記鋼管の内面に雌ねじが形成されたボックスと、管端両側の外面において前記ボックスの前記雌ねじに螺合（ｍａｋｅ−ｕｐ）可能な雄ねじが形成されたニップルと、を備え、前記ボックスのねじ列及び前記ニップルのねじ列は、それぞれ管軸に対してテーパーに形成され、前記雌ねじは、前記ボックスの管軸方向に沿って前記鋼管の管端から離れるに従って雌ねじ山の高さが小さくなる不完全ねじ部を有し、前記ニップルはオーバーハング部を有する。
（２）上記（１）に記載の鋼管ねじ継手構造において、前記オーバーハング部は、完全ねじ部を有し、且つ前記ボックスの前記不完全ねじ部と螺合してよい。
（３）上記（１）または（２）に記載の鋼管ねじ継手構造において、前記ボックスが形成された前記鋼管は、管周方向に複数形成され、管軸方向に一定間隔をあけて配置された窪み部を有する窪み付き鋼管であり、前記ニップルは、直管であってよい。
（４）上記（３）に記載の鋼管ねじ継手構造において、前記ボックスにおける前記不完全ねじ部に隣接する完全ねじ終端部と、前記窪み部とが前記管軸方向に重なっていなくてよい。
（５）上記（１）から（４）のいずれか１項に記載の鋼管ねじ継手構造において、引張強度が前記ボックスの引張強度よりも高い前記ニップルを有してよい。
【００１２】
上記（１）の態様に係る鋼管ねじ継手では、ニップルがオーバーハング部を有するねじ構造とすることで、優れた引張強度を発揮できる。すなわち、ニップルの雄ねじおよびボックスの雌ねじを介して鋼管に引張力が作用すると、鋼管のうち、ボックス（雌ねじ）を管軸方向に挟んで管端の反対側に位置する部分が、ボックスを起点として、径方向の内側に向けて変形しようとする。このとき、ニップルがオーバーハング部を備えていると、オーバーハング部が前記部分を径方向の内側から拘束し、前述の変形を抑制する。そのため、継手部分の外径が実質、鋼管の外径と同等となる鋼管に直接ねじを切削しても、鋼管と同等の引張強度を発揮できる。また、この場合、ボックスから破断することを抑制でき、ニップルの強度を変えることで継手強度を自由に設計することができる。このように本態様では、鋼管に直接ねじを切削することでも十分な継手強度を確保できる。よって、従来のように強度を確保するために窪み付き鋼管を使用して、ねじ継手を別途製作し、鋼管本体に溶接する必要がない。さらに、鋼管とねじ継手とを摩擦圧接することでねじの継手強度を確保する必要がないため、製造コストを低減することができる。
しかも、本態様では、カップリングの場合のように継手強度を高めるために、カップリングの肉厚を大きくして大径にする必要がないので、鋼管を地盤に打ち込む施工時における円滑な挿入が妨げられることを防止できる。【００１３】
また、上記（１）の態様に係る鋼管ねじ継手では、ニップル型のねじ継手において、ニップルがトンネル地盤の反対側、すなわち鋼管をトンネル地盤に施工する施工機械の動力側（基端側）に設けられる。これにより、鋼管の基端部のニップル内面は周方向に凹凸のない形状となる。すなわち、鋼管のボックスの雌ねじが、ニップルによって覆い隠される。このため、鋼管内に挿入されるインナーロッドがニップル内面に接触しても緩み勝手のトルクが発生しにくい。そして、インナーディバイスを介しての打撃が伴うと、ボックスを有する鋼管に対して締り勝手に回転するトルクが作用するため、ねじ継手部の緩みや離脱を防止することができる。【００１４】
上記（２）の態様に係る鋼管ねじ継手では、ニップルのオーバーハング部に設けられた完全ねじ部が鋼管のボックスの不完全ねじ部と螺合する。そのため、さらに優れた引張強度を発揮できる。【００１５】
上記（３）の態様に係る鋼管ねじ継手では、ボックスの雌ねじの不完全ねじ部に対してニップルの雄ねじのオーバーハング部が螺合するねじ構造であるから、窪み付き鋼管に対して直接ねじを切削しても、ねじの切り破りが生じることがなく、管体と同等の引張強度を得ることができる。そのため、従来のように窪み付き鋼管に溶接等によりねじ継手部を取り付ける必要がなく、製造コストを大幅に低減することができる。
また、ニップルが直管であり、鋼管の基端部に設けられるニップル内面が窪み付き鋼管のような凹凸形状ではないので、インナーロッドがニップル内面に接触しても緩み抵抗に優れた構造となる。これにより、インナーロッドによる削孔中においても継手が緩むことを防止できる。【００１６】
上記（４）の態様に係る鋼管ねじ継手によれば、ボックスの完全ねじ終端部と窪み部とが管軸方向に重なっていない構造とすることで、ボックスでの破断をより確実に抑制することができ、継手強度を高めることができ、しかも緩み抵抗に優れた構造となる。【００１７】
上記（５）の態様に係る鋼管ねじ継手によれば、ニップルの引張強度がボックスの引張強度よりも高い。これにより継手の引張強度をより高めることができるほか、ニップルに高張力鋼、例えば引張強度が７００Ｎ／ｍｍ２を超えるような材料を用いることで、継手の破断位置をボックスから管体に変更する継手設計が可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の上記態様に係る鋼管ねじ継手によれば、十分な引張強度を確保しつつ、ねじ継手部の製造コストを低減することができ、しかもねじ継手部の緩みや離脱を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による鋼管ねじ継手を示す縦断面図であって、鋼管同士を締結した状態を示す。
【図１Ｂ】同実施形態による鋼管ねじ継手を示す縦断面図であって、締結前の状態を示す。
【図２】図１Ａに示す鋼管ねじ継手の螺合状態を示す要部拡大図である。
【図３】図１Ｂに示す鋼管ねじ継手の螺合前の状態を示す要部拡大図である。
【図４Ａ】同実施形態に係る鋼管の一例を示す縦断面図である。
【図４Ｂ】同実施形態に係るニップルの一例を示す縦断面図である。
【図４Ｃ】図４Ａの鋼管の一端に図４Ｂのニップルが連結された状態を示す縦断面図である。
【図５Ａ】窪み付き鋼管の一例を示す部分正面図である。
【図５Ｂ】図５ＡにおけるＢ−Ｂ矢視での断面図である。
【図６】第１実施例による掘削模擬試験の概要を示す側面図である。
【図７Ａ】第１実施例における鋼管ねじ継手の接触状態を示す側断面図であって、カップリングタイプを示す。
【図７Ｂ】第１実施例における鋼管ねじ継手の接触状態を示す側断面図であって、ニップルタイプを示す。
【図８】第２実施例による試験のタイプ毎のねじ開始位置を示す図である。
【図９】第２実施例による引張試験結果を示す図であって、各組合せにおける最大荷重を示した図である。
【図１０】第４実施例によるＦＥＡ解析モデルを示す図である。
【図１１】図１０に示すＦＥＡ解析モデルを使用した解析結果を示す図であって、鋼管ねじ継手の引張破断形態を示した図である。
【図１２】他の実施形態による鋼管ねじ継手を示す要部縦断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は、従来の鋼管ねじ継手に作用を説明するための部分断面図である。
【図１４】（ａ）、（ｂ）は、従来の鋼管ねじ継手に作用を説明するための部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態による鋼管ねじ継手について、図面に基づいて説明する。本明細書及び図面において、同一の構成要素には同一の符号を付している。
【００２１】
本実施形態を詳細に説明するにあたり、本実施形態を適用した長尺鏡ボルト用の杭用鋼管（鋼管杭）の加工および施工手順を概説する。まず、杭用鋼管は施工現場に搬入される前に、加工工場にてねじ継手が加工される。その際、図４Ａに示すように、本実施形態では鋼管１０の両端にボックス２が加工され、ボックス２には雌ねじ２Ａが形成される。雌ねじ２Ａに対応するピン（雄ねじ３Ａ）は、図４Ｂに示すように、杭用鋼管とは別のニップル３の両端に加工される。その後、図４Ｃに示すように、工場にて鋼管１０片端のボックス２に形成された雌ねじ２Ａとニップル３片端の雄ねじ３Ａとを人力で螺合し、鋼管１０とニップル３とが一体化された部材として施工現場に搬入する。すなわち、前述の一体化した部材の片端（図４Ｃの左側）は杭用鋼管のボックス２を有し、反対の端（図４Ｃの右側）はニップル３の雄ねじ３Ａを有している。施工現場では、１本目の一体化部材を施工機械にて地盤に打ち込んだのち、次の一体化部材（２本目の一体化部材）を連結する。その際、１本目の一体化部材はボックス２側から地盤に打ち込まれるため、連結時は１本目の一体化部材の雄ねじ３Ａと２本目の一体化部材のボックス２の雌ねじ２Ａとを螺合する形となる。施工現場でもねじの螺合は人力にて手締めで行い、その後施工機械にて連結した部材を打ち込む。以下、その繰り返しで施工が行われる。
【００２２】
図１Ａ、図１Ｂに示すように、本実施形態による鋼管ねじ継手１は、鋼管杭に用いられる鋼管同士を締結する鋼管杭用のニップルタイプの継手である。本実施形態による鋼管ねじ継手１は、地盤に打ち込む鋼管１０（１０Ａ、１０Ｂ）同士を管軸Ｏ方向にねじ込むことによって締結する。本実施形態の鋼管ねじ継手１は、トンネル掘削時に鏡面の崩壊防止を目的として地盤に対して略水平方向に打ち込まれて施工され、地山への密着性と引張強度が同時に要求される長尺鏡ボルト（鋼管）のねじ継手として使用することで、効果を発揮する。
【００２３】
鋼管ねじ継手１は、管端に対して直接、ねじを加工したテーパーねじ継手であり、２本の鋼管１０Ａ、１０Ｂ同士を後述するニップル３を介してねじ込むことによって管軸Ｏ方向に締結する継手構造となっている。
【００２４】
鋼管ねじ継手１は、図１Ａ、図１Ｂ、図２及び図３に示すように、鋼管１０の内面１０ａに雌ねじ２Ａが形成されたボックス２と、管端両側の外面においてボックス２の雌ねじ２Ａに螺合可能な雄ねじ３Ａが形成されたニップル３と、を備えている。ボックス２及びニップル３のねじ列は、管軸Ｏに対してテーパーに形成されている。
ねじ列のテーパーの角度範囲としては、ねじの引張性能および破断状態の観点から、外径に対して１／６〜１／２４の範囲に設定され、好ましくは１／１２〜１／１８の範囲とされる。テーパー角度範囲１／６は、管軸方向の長さ６に対して外径が１減少するテーパーを表している。テーパー角度が緩いとねじ底の板厚が大きくなるためねじの破断に対する引張性能が高くなるが、ねじのすっぽ抜け（ジャンプアウト）が発生しやすくなる。
雌ねじ２Ａ及び雄ねじ３Ａの形状は限定されるものではないが、例えば三角ねじ（ねじ山の断面が三角形のねじ）、角ねじ（ねじ山の断面が矩形のねじ）、台形ねじ（ねじ山の断面が台形のねじ）が挙げられる。ねじのピッチ（間隔）は、ねじの性能と施工効率の観点から、管軸Ｏ方向に対して３山／インチから８山／インチが好ましい。
【００２５】
鋼管ねじ継手１は、一方の鋼管（第１鋼管１０Ａ）のボックス２に加工された雌ねじ２Ａと、ニップル３に加工された雄ねじ３Ａとが完全に連結された状態では、雌ねじ２Ａと雄ねじ３Ａとが密着して螺合し、ボックス２とニップル３が安定的に締結される。そして、雌ねじ２Ａと雄ねじ３Ａとは、相互に完全なネジ山形状を有し、螺合するように対称なねじ形状となっている。
【００２６】
鋼管１０は、管体の外表面に窪み凹（窪み部）を有する窪み付き鋼管１０’が採用される。図５Ａは、窪み付き鋼管１０’の一例を示す部分正面図である。図５Ｂは図５ＡにおけるＢ−Ｂ矢視での断面図である。図５Ａ、図５Ｂに示すように、窪み付き鋼管１０’の外表面には、複数の窪み部Ｋが形成される。図５Ａに示すように、複数の窪み部Ｋは、鋼管１０’の管周方向に複数形成され、管軸Ｏ方向に沿って一定間隔をあけて配置される。窪み付き鋼管１０’の内表面には、外表面の窪み部Ｋに対応した凸部が形成される。
本実施形態の鋼管ねじ継手は人力で施工されるため、使用される鋼管１０の外径は作業者が人力で無理なく運搬できるものが望ましい。鋼管１０の外径は２００ｍｍ以下が好ましい。また、軽量であるほど運搬が容易であることから、肉厚は継手の性能を損なわない範囲で薄肉であるほど望ましい。労働者の重量物作業の制限は、一般的には体重の４０％以下が望ましい。例えば体重７０ｋｇの作業者の場合、２８ｋｇ以下となる。３ｍの鋼管を２人で運搬する場合、上記制限を満たす鋼管は外径１００ｍｍの場合肉厚８ｍｍ以下、外径２００ｍｍの場合肉厚４ｍｍ以下程度が好ましい。
ニップル３を構成する鋼管は、ボックス２が形成される鋼管１０と同外径の直管が用いられているが、外径は窪み付き鋼管の外径より小さくて構わない。
【００２７】
鋼管１０を本実施形態の鋼管ねじ継手１で管軸Ｏ方向に連結して得られる土木用鋼管は、例えばトンネル鏡面の前面への崩落を防止するための長尺鏡ボルト工法や天端崩落を防止する長尺フォアパイル工法に用いられる。また、本実施形態の鋼管ねじ継手１を用いて連結される鋼管１０は、建造物の基礎杭など、他の用途の鋼管杭として用いられてもよい。鋼管１０として、例えば、一般構造用炭素鋼鋼管、建築構造用炭素鋼鋼管などを用いることができる。
【００２８】
ここで、以下の説明では、ボックス２及びニップル３において、それぞれの管軸Ｏ方向の管端（先端）側と反対側を基端側という。具体的には、管端（先端）側はトンネル地盤側であり、基端側はトンネル地盤の反対側、すなわち鋼管をトンネル地盤に施工する施工機械の動力側である。また管軸Ｏ方向に直交する径方向で管軸Ｏ側を内面といい、内面の反対側を外面という。
【００２９】
ボックス２が形成された鋼管１０は、管周方向に複数形成され、管軸Ｏ方向に一定間隔で配置された窪み部Ｋを有する窪み付き鋼管である。ボックス２における雌ねじ２Ａのねじ列は、鋼管１０の一方の端部側の内面において、管軸Ｏ方向で基端側から管端（先端）側に向かうに従い漸次、管軸Ｏから離れるようにテーパーが形成されている。また、雌ねじ２Ａは、図２及び図３に示すように、完全ねじ部２１と、ボックスの管軸Ｏ方向に沿って前記鋼管の管端から離れるに従って雌ねじ山の高さが小さくなる不完全ねじ部２２と、を有している。雌ねじ２Ａは、不完全ねじ部２２に隣接する完全ねじ部２１の終端部（完全ねじ終端部２１ａ）と、窪み部Ｋ（図８参照）とが管軸Ｏ方向に重ならないように配置されている。
【００３０】
ニップル３は、管端３ａの両側の外面においてボックス２の雌ねじ２Ａに螺合可能な雄ねじ３Ａが形成されている。ニップル３における雄ねじ３Ａのねじ列は、端部側の外面において、管軸Ｏ方向で中央から管端（先端）側に向かうに従い漸次、管軸Ｏに近づくテーパーが形成されている。
ニップル３はオーバーハング部３２を有する。オーバーハング部３２は、完全ねじ部３１を有し、ボックス２の不完全ねじ部２２と螺合する。
オーバーハング部３２は、ニップル３の完全ねじ部３１のうち、ボックス２と螺合した場合にボックス２の不完全ねじ部２２と管軸Ｏ方向の位置が重複する部位である。オーバーハング部３２の長さは、ボックス２の完全ねじ部３１の長さの２０％以上が好ましい。オーバーハング部３２の長さが完全ねじ部３１の長さの２０％未満の場合、ニップル３の引張強度を補強する効果が十分に得られない。
【００３１】
ニップル３のねじ継手部には母管と同等以上の強度が必要である。ねじ継手部の強度は一般的に危険断面積と材料の引張強度に支配される。危険断面積を増やすにはニップル３の肉厚を増やすことが必要である。しかし、ニップル３の肉厚が増えた場合、ニップル３の重量が増えることとなり、またニップル３が鋼管１０の内面側に張り出すことでインナーディバイスの通過が困難となり、好ましくない。そのため、ニップル３の材料の引張強度は少なくとも母管と同等であり、母管より高強度であることがより望ましい。
【００３２】
鋼管ねじ継手１においては、ボックス２の雌ねじ２Ａとニップル３の雄ねじ３Ａとが本実施形態で記載する条件を満たす強度で互いに噛合し合う実質上同一のねじピッチ、ねじ高さ、ねじテーパーを有し、雌ねじ２Ａと雄ねじ３Ａとが相互に螺合（嵌合）する。一方の鋼管１０（ここでは第１鋼管１０Ａ）のボックス２の雌ねじ２Ａに対してニップル３を回転させながらボックス２内に挿入して、ニップル３の一方の雄ねじ３Ａとボックス２の雌ねじ２Ａに螺合させることにより、図１Ａに示すように、ボックス２とニップル３の片端が締結される。さらに、ニップル３の他方の雄ねじ３Ａに対して他方の鋼管１０（ここでは第２鋼管１０Ｂ）のボックス２を回転させ、ニップル３の他方の雄ねじ３Ａと第２鋼管１０Ｂのボックス２の雌ねじ２Ａを螺合させることにより、図１Ａに示すように、ボックス２とニップル３が締結される。これにより２本の鋼管１０Ａ、１０Ｂを管軸Ｏ方向に連結できる。一般的には、前述したように、片端の締結はねじ切り後に工場で行われ、もう片端の締結は施工現場であるトンネル構内で行われ、長尺化できる。
【００３３】
次に、上述した鋼管ねじ継手１の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態による図１Ａ〜図３に示す鋼管ねじ継手１では、ボックス２の雌ねじ２Ａの不完全ねじ部２２に対してニップル３の雄ねじ３Ａのオーバーハング部３２が螺合するねじ構造とすることで、優れた引張強度を発揮できる。そのため、継手部分の外径が実質、鋼管の外径と同等となる鋼管１０に直接ねじを切削しても、鋼管１０と同等の引張強度を発揮できる。また、この場合、ボックス２から破断することを抑制でき、ニップル３の強度を変えることで継手強度を自由に設計することができる。
なお、ボックス２が不完全ねじ部２２を有さない場合においても、不完全ねじ部２２を有する場合と同様に、鋼管に引張力が作用すると、鋼管のうち、ボックス（雌ねじ）を管軸方向に挟んで管端の反対側に位置する部分が、ボックスを起点として、径方向の内側に向けて変形しようとする。このとき、オーバーハング部が前記部分を径方向の内側から拘束し、前述の変形を抑制することができる。
【００３４】
このように本実施形態では、鋼管１０に直接ねじを切削することでも十分な継手強度を確保できるので、従来のように窪み付き鋼管の強度を確保するため、ねじ継手を別途製作し、鋼管本体に溶接したり、摩擦圧接することでねじの継手強度を確保したりする必要がないため、製造コストを低減することができる。
【００３５】
しかも、本実施形態では、カップリングの場合のように継手強度を高めるために、カップリングの肉厚を大きくして大径にする必要がないので、鋼管１０を地盤に打ち込む施工時における円滑な挿入が妨げられることを防止できる。
【００３６】
また、本実施形態では、ニップル型のねじ継手となるので、鋼管１０の基端側に設けられるニップル３内面は周方向にねじが露出していない形状となるため、鋼管１０内に挿入されるインナーロッドが接触しても緩み勝手のトルクが発生しにくい。そして、インナーディバイスを介しての打撃が伴うと、ボックス２を有する鋼管１０に対して締り勝手に回転するトルクが作用するため、ねじ継手部の緩みや離脱を防止することができる。
【００３７】
さらに、本実施形態では、ボックス２の雌ねじ２Ａの不完全ねじ部２２に対してニップル３の雄ねじのオーバーハング部３２が螺合するねじ構造であるから、窪み付き鋼管に対して直接ねじを切削しても、ねじの切り破りが生じることがなく、管体と同等の引張強度を得ることができる。そのため、従来のように窪み付き鋼管に溶接等によりねじ継手部を取り付ける必要がなく、製造コストを大幅に低減することができる。
ねじの切り破りとは、鋼管が厳密な円形ではないため、本来ねじが加工されるべき箇所に加工されず、部分的に欠けた状態となることである。場合によっては、鋼管の板厚を貫通して穴が開いた状態となる。
【００３８】
さらにまた、本実施形態では、ニップル３が直管であり、鋼管１０の基端部に設けられるニップル内面が窪み付き鋼管のような凹凸形状ではないので、インナーロッドがニップル内面に接触しても緩み抵抗に優れた構造となる。これにより、インナーロッドによる削孔中においても継手が緩むことを防止できる。継手が緩むことを防止できる理由については後述する。
【００３９】
また、本実施形態では、ボックス２の完全ねじ終端部２１ａと窪み部とが管軸Ｏ方向に重なっていない構造とすることで、ボックス２での破断をより確実に抑制することができ、継手強度を高めることができ、しかも緩み抵抗に優れた構造となる。
【００４０】
上述した本実施形態による鋼管ねじ継手１では、十分な引張強度を確保しつつ、ねじ継手部の緩みや離脱を防止することができるうえ、ねじ継手部の製造コストを低減できる。
【００４１】
次に、上述した実施形態による鋼管ねじ継手１の効果を裏付けるために行った実施例について以下説明する。
【００４２】
（第１実施例）
第１実施例では、従来の鋼管ねじ継手が弛緩する原因について確認した。供試材としては、カップリングタイプとニップルタイプの鋼管ねじ継手を使用した。ここで、いずれの鋼管も外径Ｄが７６．３ｍｍ、肉厚ｔが４．５ｍｍの窪み付き鋼管を採用している。すなわち、窪み付き鋼管の内面にも、外面の窪みに対応した凸部を有している。
【００４３】
先ず、従来の鋼管ねじ継手の緩み抵抗を確認するために、掘削模擬試験を実施した。掘削模擬試験は、図６に示す試験装置５を使用し、コンクリート体５０の側面５０ａに対して掘削ビット５１によって水平方向に削孔した。掘削ビット５１で削孔される掘削孔５０ｂには掘削長に応じた長さの鋼管５２を打ち込んだ。掘削ビット５１は、回転駆動装置５３によって軸回転されるインナーロッド５４の先端５４ａに固定され、インナーロッド５４とともに回転することで、コンクリート体５０が削孔される。インナーロッド５４は、鋼管５２の内側で回転する。そして、本試験における鋼管５２は、先端側（コンクリート体５０側）の第１鋼管５２Ａと、ねじ継手部Ｔを介して回転駆動装置５３側に締結される第２鋼管５２Ｂと、の２本を使用した。第１鋼管５２Ａは、先端が掘削孔５０ｂに押し込まれている。鋼管５２の先端側は、管軸Ｏ方向が水平に維持されるように支柱５５によって下方から支持されている。
【００４４】
第１実施例では、上述した試験装置５を使用してコンクリート体５０を削孔する掘削模擬試験を行った。掘削模擬試験では、鋼管５２の鋼管ねじ継手（ねじ継手部Ｔ）がカップリングタイプの試験ケースＣ１と、ニップルタイプの試験ケースＣ２と、の２ケースで行った。ここで、カップリングタイプのねじ継手部を符号Ｔ１で示し、ニップルタイプのねじ継手部を符号Ｔ２で示す。
【００４５】
その結果、試験ケースＣ１及び試験ケースＣ２では、いずれも鋼管５２全体がインナーロッド５４の回転と同じ回転方向、すなわち回転駆動装置５３側の基端側からみて反時計方向に回転する。このとき、試験ケースＣ１のカップリングタイプでは、ねじ継手部Ｔ１が緩む傾向にあり、ニップルタイプでは継手が締め込まれる傾向であることがわかった。
【００４６】
この結果について、具体的な仕組みについて詳細に検証した。
図７Ａ、図７Ｂは、試験で使用した鋼管５２とインナーロッド５４との位置関係を示す。図７Ａはカップリングタイプ、図７Ｂはニップルタイプを示す。インナーロッド５４は施工上、鋼管５２と同じ例えば約３ｍの長さを有し、インナースリーブ５６で締結されている。
図６に示すように、掘削ビット５１はインナーロッド５４の先端５４ａに連結され、回転駆動装置５３からインナーロッド５４を介して掘削ビット５１にトルクが伝達される。基本的には第１鋼管５２Ａが主体的に回転し、第２鋼管５２Ｂとねじ継手部Ｔは上記回転に付随して回転する。インナーロッド５４は回転駆動装置５３側の基端側からみて反時計方向に回転するので、第１鋼管５２Ａも同じ向きに回転する。第１鋼管５２Ａが上記回転の方向に回転した場合、ねじ継手部Ｔがカップリングタイプの場合でもニップルタイプの場合でも、鋼管５２は締まる方向の回転となる。
鋼管５２の基端部５２ａには施工上、ピンが配置されている必要がある。実際には、鋼管５２の内側でインナーロッド５４が回転時に振れ回る。図７Ａに示すカップリングタイプの場合には、基端部５２ａの管内面では、インナーロッド５４と窪み付き鋼管の管内面の凸部が接触する。これにより、この接触する部分でトルク伝達が発生し、第２鋼管５２Ｂが回転駆動装置５３側から見て反時計まわりに回転する。ねじ継手部Ｔ１に向かって第２鋼管５２Ｂが反時計回りに回転すると、ねじ継手部Ｔが緩み勝手の回転となる。第１鋼管５２Ａの締まり勝手のトルクに対して、第２鋼管５２Ｂの緩み勝手のトルクが上回ってしまうことで、この接触抵抗により鋼管５２にはねじ継手を緩める方向のトルクが負荷されることが推察される。
【００４７】
すなわち、カップリングタイプでは、鋼管全体が基端側から見て反時計方向（すなわちロッド回転方向と同じ方向）に回転し、インナーロッド５４の回転のみでは鋼管５２に緩みは生じないが、ビットへの打撃が開始されると僅かに現場手締め側（鋼管５２の基端部５２ａ側）で緩みが生じた。ただし、ねじ継手部Ｔ１の離脱には至らないことが確認された。
【００４８】
一方、図７Ｂに示すニップルタイプでは、鋼管５２の基端部５２ａ側はボックスの雌ねじが管内面に露出するので、インナーロッド５４との接触による雌ねじの損傷を防止するため、ねじ継手部Ｔ２が基端部５２ａに締結されている。そのため、鋼管５２の基端部５２ａのピン内面は周方向に凹凸のない形状をしている。すなわち、ボックスの雌ねじが、ねじ継手部Ｔ２によって覆い隠される。このため、インナーロッド５４がねじ継手部Ｔ２の内面に接触しても緩み勝手のトルク発生は小さい。インナーディバイスを介しての打撃が伴うと第１鋼管５２Ａには締り勝手のトルクが発生してねじ継手は緩むことなく締まっていくというメカニズムが推定される。
具体的にニップルタイプでは、鋼管全体が基端側から見て反時計方向（すなわちロッド回転方向と同じ方向）に回転し、インナーロッド５４の回転のみでは鋼管５２に緩みは生じない。そして、ビットへの打撃時には、ねじ継手部Ｔ２が締り勝手に回転し、緩みは生じないことが確認された。
なお、図７Ａに示すカップリングタイプについては、基端部５２ａ側が雄ねじであり、内面は周方向にねじが露出していない形状である。このため、基端部５２ａ側にねじ継手部Ｔ２は締結されていない。
【００４９】
そして、このようなメカニズムに基づく緩み勝手のトルクは、カップリングタイプやニップルタイプでなく、鋼管同士を直接、ねじで連結する構造の鋼管ねじ継手においても同様に発生し得ると推察される。しかしながら、インナーロッド５４からより多くのトルクを伝達される箇所がカップリングタイプでは第２鋼管５２Ｂ側の鋼管となり、ニップルタイプでは第１鋼管５２Ａ側の鋼管となる。第１鋼管５２Ａからのトルク伝達は締まり勝手のトルクとなり、第２鋼管５２Ｂの緩み勝手トルクに打ち勝つため、結果、ニップルタイプの鋼管５２では継手が緩まないというメカニズムを特定できた。
【００５０】
（第２実施例）
次に、第２実施例について、具体的に説明する。
第２実施例では、窪み付き鋼管に対して直接ねじを加工した場合において、継手引張強度について引張試験を行うことにより継手強度を評価した。
図８には、引張試験で使用したねじ継手の仕様とねじ継手のねじ開始位置（切削位置）を示している。図８に示すように、タイプ（１）〜（３）は、ピン（雄ねじ）を継手の部位としたものであり、タイプ（４）、（５）はボックス（雌ねじ）を継手の部位としたものである。
【００５１】
使用した窪み付き鋼管は、日本工業規格  ＪＩＳＧ３４４４に規定された一般構造用鋼管  ＳＴＫ４００に準拠したものであり、その規格最低降伏強度は２３５Ｎ/ｍｍ２、規格最低引張強度は４００Ｎ/ｍｍ２である。
ピンを切削する鋼管は、タイプ（１）〜（３）の全て外径Ｄが７６．３ｍｍ、肉厚ｔが４．５ｍｍの材質ＳＴＫ４００のディンプル鋼管（窪み付き鋼管）とした。タイプ（１）〜（３）は、それぞれピンを切削するときのディンプルＫ（窪み部Ｋ）との相対位置を変えたねじ開始位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３となっている。
ここで、ねじ開始位置は、ピンの先端（管端）の位置となる。タイプ（１）のねじ開始位置Ｐ１は、ディンプルＫ同士の間に位置している。タイプ（２）のねじ開始位置Ｐ２は、ディンプルＫ全体（ディンプルＫにおける管軸方向の長さ寸法で全長）がピンの雄ねじ部分に位置している。タイプ（３）のねじ開始位置Ｐ３は、ディンプルＫの一部（ディンプルＫにおける管軸方向の長さ寸法で略半分の長さ）がピンの雄ねじ部分に位置している。
【００５２】
ボックスを切削する鋼管は、タイプ（４）では外径Ｄが７６．３ｍｍ、肉厚ｔが４．５ｍｍの材質ＳＴＫ４００のディンプル鋼管とした。ボックスを切削する鋼管は、切削位置はボックス先端の厚みを確保することができ、かつ危険断面位置（完全ねじ終端部）がディンプルＫに位置しないねじ開始位置Ｐ４の位置とした。
タイプ（５）では、外径Ｄが７６．３ｍｍ、肉厚ｔが５．２ｍｍの材質ＳＴＫ４００の直管としたものの任意の位置をねじ開始位置Ｐ５とした。
【００５３】
表１には、上述したタイプ（１）〜（５）における試験による３つの継手組合せを示している。
第１組合せＳ１では、ピン、ボックス共にディンプル鋼管とし、ボックスのねじ開始位置をＰ４において、ピンのねじ開始位置をＰ１、Ｐ２、Ｐ３の３パターンとして試験をした。
第２組合せＳ２及び第３組合せＳ３では、ピンをディンプル鋼管とし、ボックスを直管とし、ボックスのねじ開始位置をＰ５において、ピンのねじ開始位置をＰ１、Ｐ２、Ｐ３の３パターンとして試験をした。第３組合せＳ３は、表１に示すように第２組合せＳ２とねじ山形状やテーパーのねじ要素が異なり、危険断面積を調整したものである。第２組合せＳ２は、第１組合せＳ１とねじ山形状やテーパーのねじ要素が同じである。
本試験では、各組合せＳ１、Ｓ２、Ｓ３ともに３本ずつ試験体を用意して試験を行った。
【００５４】
【表１】
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【００５５】
【表２】
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【００５６】
表２及び図９は、本第２実施例による引張試験結果を示している。本試験では、引張試験による最大荷重（ｋＮ）と破断形態を確認した。
試験の結果、第１組合せＳ１の継手強度（最大荷重）は、ねじ開始位置Ｐ１においては汎用の直管からなる鏡ボルトのねじ強度と同じ２００〜２５０ｋＮとなっているが、ねじ開始位置Ｐ２、Ｐ３の平均値においては２００ｋＮを下回ることが確認できた。
【００５７】
また、危険断面積を調整した第３組合せＳ３の継手強度（最大荷重）は、全体として高い強度で安定し、同材の鏡ボルトで期待される目標となる引張強度（３００ｋＮ）を概ね満たしていることが確認できた。そして、３００ｋＮを超える継手強度の高い組み合わせによる破断形態はジャンプアウトが主体となった。
【００５８】
ねじ開始位置の影響は各組合せＳ１、Ｓ２、Ｓ３とも同様に現れ、ねじ開始位置Ｐ１、Ｐ３、Ｐ２の順に高強度となっていることが確認された。この順位は破断形態にも現れ、ねじ開始位置Ｐ１はピンの根元から破断し、Ｐ２は危険断面近傍から破断し、Ｐ３は２〜４山目付近から破断していた。この理由としては、ねじ開始位置の相違による、ねじにおける内径の長径部の位置、すなわち、ねじにおける薄肉部の位置に依存する。
【００５９】
本第２実施例による試験結果より、ディンプル鋼管に直接ねじを加工した場合には、安定的に目標強度である３００ｋＮを確保できないことがわかった。また、ピン破断が避けられないことと、ボックスからの破壊が生じないことも確認することができた。したがって、鋼管の管端にはボックス加工のみを行い、ピン加工は行わない形態の継手が最も継手強度に優れることがわかる。
【００６０】
（第３実施例）
次に、第３実施例について、具体的に説明する。
第３実施例では、カップリング、ニップルを用いた直ねじ加工型のディンプル鋼管の継手強度を確認する引張試験を行い、継手を評価した。
上述した第２実施例より、管端にはボックス加工のみを行い、ピン加工は行わない形態の継手が最も継手強度に優れることが確認できた。表３に示すように、第３実施例ではボックスへの直接ねじ加工を省略したカップリングタイプとピンへの直接ねじ加工を省略したニップルタイプを供試体とした。ここで、本試験の継手種として、ボックスに直管継手を用いる複数（試験片Ｎｏ．Ａ２１−１〜Ａ２１−３、Ａ２２−１〜Ａ２２−３）のカップリングタイプと、ピン側に直管を用いる複数（試験片Ｎｏ．Ｄ１−１〜Ｄ１−３）のニップルタイプを使用した。なお、各試験片の窪み付き鋼管と継手の材質は、それぞれ表３で記載した通りである。ここで、いずれの鋼管も外径Ｄが７６．３ｍｍ、肉厚ｔが４．５ｍｍの窪み付き鋼管を採用した。
【００６１】
【表３】
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【００６２】
表３には、第３実施例による引張試験の条件と試験結果を示している。表３に示す本試験では、各試験片において引張試験を行い、最大荷重（ｋＮ）と破断形態（ジャンプアウトや破断等の状態）を確認した。カップリングに使用した材料ＷＴ８８０は一般構造用の高張力鋼管であり、最低引張強度８８０Ｎ／ｍｍ２を満たして製造された鋼管である。
表３に示すように、引張試験の結果、全ての継手タイプで目標強度を満足し、ニップルタイプの継手強度がカップリングタイプを上回ることが確認できた。本試験ではニップルの素材は母管同等のＳＴＫ４００を用いたが、さらにニップルに高強度材を使用することで継手強度の増加を見込むことが可能であることを確認することができた。
【００６３】
ニップルタイプがカップリングタイプよりも高強度を発揮できる理由として、雌ねじが次第に消失して行くランアウト構造とし、係るランアウト部に広範囲にわたってニップルの雄ねじが配置されていることがある。また、カップリングタイプでは力を伝達する母管は引張荷重に対して縮径し、やがてねじの螺合が外れていく、いわゆる「ジッパー効果」が起きることにより、ピン側から破断するが、ニップルタイプでは母管の縮径をニップルが拘束することにより、ジッパー効果が発現しないことが、ニップル型継手で高強度が維持できるメカニズムである。この構造により窪みとねじ山高さで減少した危険断面積の継手強度への悪影響を最小化できる。
【００６４】
（第４実施例）
次に、第４実施例について、具体的に説明する。
第４実施例では、上述した継手引張強度への効果を確認するために、弾塑性有限要素法（ＦＥＡ）によるＦＥＡモデルを作成して数値シミュレーション解析を行い、オーバーハング部と不完全ねじ部を有した鋼管継手の引張強度を解析し、その効果を確認した。ＦＥＡ解析では、図１０に示すように、オーバーハングの有無と不完全ねじ部の有無の違いによる５つのＦＥＡモデル（モデルＡ〜Ｅ）を作成した。
【００６５】
ここで、図１０に示すように、ＦＥＡモデルのうちモデルＡ〜Ｄはニップル型の継手であり、モデルＥはカップリング型の継手である。ＦＥＡ解析で対象とした鋼管は、外径が７６．３ｍｍ、肉厚が４．５ｍｍ、材質がＳＴＫ４００である。いずれのモデルもテーパーねじであり、ねじ山高さ、完全ねじ長さ、テーパーは共通とした。
【００６６】
モデルＡの鋼管ねじ継手は、ニップル型であり、ボックスは不完全ねじ部を待たず、ニップルにはオーバーハング部がない形態である。ボックスの完全ねじ部の終端部でねじ切削刃物が逃げるための最小限の不完全ねじ部はあるが、ボックスと締結されるニップルの雄ねじはボックスのねじとすべて螺合している。
モデルＢの鋼管ねじ継手は、ニップル型であり、ボックスは不完全ねじ部を待たず、ニップルにはオーバーハング部を有する形態である。ボックスには不完全ねじ部がないため、ニップルのオーバーハング部はボックスと螺合していない。
モデルＣの鋼管ねじ継手は、ニップル型であり、完全ねじ部はモデルＡと同等であるが、不完全ねじ部が形成されている形態である。不完全ねじ部は、ねじ列のテーパーに従い鋼管内面に形成されている。ニップル形状はモデルＡと同等であるため、ボックスの不完全ねじ部はニップルと螺合していない。
モデルＤの鋼管ねじ継手は、ニップル型であり、ボックス形状はモデルＣと同等で不完全ねじ部を有し、ニップルはオーバーハング部を有する形態である。ニップルのオーバーハング部はボックスの不完全ねじ部と螺合している。モデルＤは、上述した本実施形態に相当している。
モデルＥの鋼管ねじ継手は、カップリング型であるが、ピン側に不完全ねじ部を有する形態である。モデルＥは、不完全ねじ部と螺合するカップリングのオーバーハング部を有する。
【００６７】
表４に示すように、第４実施例によるＦＥＡ解析によって、モデルＡ〜Ｅ毎に最大荷重（ｋＮ）と破断形態を計算により算出し、破断箇所を評価した。
また、これらの５つのモデルＡ〜Ｅにおいて、ニップル、及びカップリングの材質を母管同等のＳＴＫ４００にしたもの（モデルＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１、Ｅ１）と、７００ＭＰａ級の材質にしたもの（モデルＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、Ｅ２）を使用して高強度化の効果についても解析した（表４参照）。
【００６８】
【表４】
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【００６９】
表４は、ＦＥＡ解析による継手強度の評価結果を示している。また、図１１は、各モデルＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２、Ｅ２でニップルまたはカップリングに高強度材を使用した時の破断形態を示している。
モデルＡでは、ニップルの材質がＳＴＫ４００であるモデルＡ１の場合において最大荷重が３９７ｋＮに達した後、ボックスがくびれ、当該部位から破断することが示唆された。一方、ニップル材質を７００ＭＰａ級に高強度化したモデルＡ２では最大荷重が３９８ｋＮであり、モデルＡ１とモデルＡ２の間では有意な変化は観察されなかった。
【００７０】
次に、モデルＢでは、不完全ねじ部を持たないが、ニップルにオーバーハング部が形成されている。モデルＢと、オーバーハング部の有無だけが異なるモデルＡとを比較すると、最大荷重の上昇は見られるが、破断部位はボックスであった。その結果、モデルＢ２が示すようにニップルの高強度化は最大荷重上昇には効果的ではなかった。
【００７１】
モデルＣでは、不完全ねじ部は存在するが、ニップルにオーバーハング部はない。モデルＣでは、最大荷重の大幅な向上は見られず、破断部位はボックスであった。
ここで、モデルＡとモデルＣを比較すると、最大荷重に差がないことがわかる。これは不完全ねじ部の有無にかかわらず、破断がボックスの危険断面から生じているからと考えられる。また、モデルＡとモデルＢとを比較すると、オーバーハング部があるモデルＢの最大荷重がわずかに高くなる傾向を示している。これは、引張によるボックスの縮管がニップルのオーバーハング部により拘束されるからと考えられる。
【００７２】
これに対して、モデルＤは、ニップル型の継手であり、ボックス側は不完全ねじ部を有し、ピン側にはボックスの不完全ねじ部と螺合するオーバーハング部を有した。モデルＤでは、ニップル側は管体と同材であっても最大荷重が４００ｋＮを超え、モデルＡ、Ｂ、Ｃと比較して明らかに高い継手強度を呈した。また、破断形態はニップル部であった。これはニップル部を高強度化することでＦＥＡの結果同様に管体破断が可能なことを示唆している。また、モデルＤでは、ニップルの材質を７００ＭＰａ級に上げた場合（モデルＤ２）において破断が管体から発生し、継手自身が杭の設計を律速しない理想的な形態であることが確認できた。
【００７３】
また、モデルＥに示す不完全ねじ部とオーバーハング部を有するカップリング型の継手の強度は、ニップル型の継手の強度に及ばず、カップリング素材の高強度化でもその効果は顕著でなかった。これは破断が鋼管本体に接続されたピンから発生したためである。さらには、継手外径は管体よりも大きくなっており、施工に支障をきたす可能性があることがわかる。
【００７４】
このように本第４実施例による解析結果より、ニップル型でボックスの不完全ねじ部とオーバーハング部が螺合するタイプＤ（上述した本実施形態の鋼管ねじ継手１）が継手強度の点からも優れることがわかる。継手内面はインナーディバイスが貫通するため内径の制限を受けるが、ニップルの内径と素材を適宜、組み合わせることで強度設計が自由できると考えられる。
【００７５】
以上、本発明による鋼管ねじ継手の実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００７６】
例えば、本実施形態の鋼管ねじ継手１は、ボックス２が形成された鋼管１０として窪み付き鋼管１０’を採用し、ニップル３が直管としているが、鋼管１０が窪み付き鋼管であることに限定されることはなく直管であってもかまわない。
【００７７】
また、窪み付き鋼管１０’を用いた場合に、本実施形態のようにボックス２における不完全ねじ部２２に隣接する完全ねじ終端部２１ａと、窪み部Ｋとが管軸Ｏ方向に重なっていない構成が好ましいとしているが、完全ねじ終端部２１ａと窪み部Ｋとが管軸Ｏ方向に重なる形態とすることも可能である。要は、ニップル３がボックス２の不完全ねじ部２２と螺合するオーバーハング部３２を有していればよいのである。
【００７８】
また、図１２に示すように、他の実施形態による鋼管ねじ継手１Ａを採用することも可能である。鋼管ねじ継手１Ａは、ニップル３の外径が鋼管１０（１０Ａ、１０Ｂ）の外径よりも小さく、一対の鋼管１０Ａ、１０Ｂにおける雌ねじ２Ａが形成されたボックス２と雄ねじ３Ａが形成されたニップル３とが螺合した状態で、ボックス２の先端２ａ、２ａ同士が管軸Ｏ方向に対向する位置、又は互いに接触する位置となっている。
この場合にも、継手強度と緩み難さは上述した実施形態と同様である。これに加え、他の実施形態による鋼管ねじ継手１Ａでは、慣例的に行われるハンマー打撃による緩み防止に効果的である。すなわち、ねじ部位は２箇所であるが、外表面上に見えるつなぎ目１箇所を打撃することで継手の緩みを防止できる。
【００７９】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明によれば、十分な引張強度を確保しつつ、ねじ継手部の製造コストを低減することができ、しかもねじ継手部の緩みや離脱を防止することができる鋼管ねじ継手を提供することができる。よって、産業上の利用可能性は大である。
【符号の説明】
【００８１】
１  鋼管ねじ継手
２  ボックス
２Ａ  雌ねじ
３  ニップル
３Ａ  雄ねじ
１０、１０Ａ、１０Ｂ  鋼管
２１  完全ねじ部
２１ａ  完全ねじ終端部
２２  不完全ねじ部
３１  完全ねじ部
３２  オーバーハング部
Ｋ  窪み部、ディンプル
Ｏ  鋼管の管軸
【要約】
鋼管杭に用いられる鋼管同士を締結する鋼管杭用の鋼管ねじ継手（１）は、鋼管（１０）の内面に雌ねじ（２Ａ）が形成されたボックス（２）と、管端両側の外面においてボックス（２）の雌ねじ（２Ａ）に螺合可能な雄ねじ（３Ａ）が形成されたニップル（３）と、を備え、ボックス（２）のねじ列及びニップル（３）のねじ列は、それぞれ管軸（Ｏ）に対してテーパーに形成され、雌ねじ（２Ａ）は、ボックスの管軸（Ｏ）方向に沿って前記鋼管の管端から離れるに従って雌ねじ山の高さが小さくなる不完全ねじ部（２２）を有し、ニップル（３）は、オーバーハング部（３２）を有する。【図１Ａ】
0006930683.tif 000006
【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
0006930683.tif 000011
【図４Ｃ】
0006930683.tif 000012
【図５Ａ】
0006930683.tif 000013
【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
0006930683.tif 000017
【図８】
0006930683.tif 000018
【図９】
0006930683.tif 000019
【図１０】
0006930683.tif 000020
【図１１】
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【図１２】
0006930683.tif 000022
【図１３】
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【図１４】
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