JP5661165B1 - 杭の接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＰＣ杭又はＳＣ杭同士を接続する接続構造において、外径が杭の外径と同等の寸法を有する新規な接続構造を提供する。【解決手段】杭の上下端板２ａ，２ｂの双方に、上下端板２ａ，２ｂの当接面に関して対称なＴ字形横断面を有する複数の切欠き３ａ，ｂを、杭の円周方向同一位置に対向させて端板２ａ，２ｂの外周から内周に向かって設ける。このＴ字形の切欠き３ａ，３ｂが、工字形の凹部３を形成するように、杭の上下端板２ａ，２ｂを位置合わせし、この工字形断面の凹部３内にほぼ同形の工字形断面をもつ挿入片４を杭の外周から挿入して上下端板２ａ，２ｂを接続する。【選択図】 図６

Description

本発明は、主として土木用に用いるプレストレスト・コンクリート杭又は鋼管複合杭（以下ＰＣ杭又はＳＣ杭という）の接続構造に関する。

ＰＣ杭は、丸頭加工を施したＰＣ鋼棒を掛け渡す端板を両端に備え、この端板を、杭の遠心成形機の型枠に取り付け、ＰＣ鋼棒に緊張力を与えながら型枠内に高強度コンクリートを供給し、コンクリートが硬化した後、脱型し、杭軸方向にプレストレスを導入して製造する。

ＳＣ杭は、両端に端板を備えた鋼管内に中空コンクリートを打設した鋼管とコンクリートの複合杭である。ＰＣ杭又はＳＣ杭の接続部は、従前は上下杭の端板同士の円周部を隅肉溶接で結合し、一体化する溶接継手構造であった。

従前の杭の溶接接続では、溶接技能者を必要とし、溶接資格者の確保の点で難点があるばかりではなく、杭施工現場での溶接作業は天候に支配される問題があり、また、溶接部の強度などの特性は作業者の技能に依存するところが多く、信頼性に欠ける場合があるなどの問題点のほか、溶接作業に長時間を要し、非能率であるという問題があった。
このような問題を解決するために、本出願人らは、現場溶接が不要な機械的な杭接続構造を開示している。その接続構造は、杭の端部の端板にそれぞれ１条の環状溝を設け、上下杭のこの環状溝に嵌入する環状突条を内径に有し外径にテーパを付した半円状の複数分割した円筒形の内リングを、杭の接続部に外嵌し、この内リングの外径に同じテーパを内面に付した外リングを外嵌し、この外リングを杭長手方向に押圧して、上記テーパにより内リングを締付けて、杭を接続する構造である（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１に開示されたこの機械的な接続構造は、優れた特性を有するので、広く賞用されている。しかし、この接続構造は、外径が杭の外径よりも大きな寸法となるという問題があった。
土木用の基礎杭では、杭外径より大径になる部分の突設する厚さは、一般に、杭径に応じて、９ｍｍ以内、又は１２ｍｍ以内に制限されている。

鋼管杭では、上下杭同士を接続する接続構造として、現場溶接が不要な継手であって、外径が鋼管杭の外径と同等の寸法である接続構造が開示されている。その接続構造は、上下鋼管杭の接続端部に互いに挿脱可能な雌円筒と雄円筒とをそれぞれ備え、雄雌円筒の先端側の嵌合面にそれぞれ相手側の嵌合面に遊合する円弧板状突起を、円周方向に交互に設けたものであり、雄円筒を雌円筒中に挿入後、上下杭を相互に軸周りに回動させて、前記円弧状突起を相互に噛み合せ、上下杭を接続する接続構造である。

この接続構造では、円弧板状突起の杭端側端面に相手方円筒に設けた円周溝と係合する印籠構造を設け、円弧板状突起の反杭端側の端面は上下杭接続後に相互に細隙を以て対向すると共に、接触により上下杭の鉛直方向力を伝達する杭軸直交面とし、上下杭に回転力を伝達するキー部材を雄雌円筒間に介装した鋼管杭接続構造である（例えば、特許文献２参照。）。

特許文献２に開示されている接続構造は鋼管杭の外径から外方に突出する部分が全くなく、優れているが、互いに係合する円弧状突起の係合部が端板の外周の長さの２分の１以下であり、構造がやや複雑である。

特許第３２７１７２５号公報 特許第４４５６４２７号公報

本発明は、主として土木用のＰＣ杭又はＳＣ杭の接続構造に関するもので、新規な接続構造を提供するものである。すなわち、本発明は、土木用のＰＣ杭又はＳＣ杭同士を接続する接続構造において、接続部の外径寸法が許容寸法以内の突出寸法である接続構造であって、かつ、所要の接続強度を十分に確保することができる杭の接続構造を提供することを目的とするものである。現場溶接が不要な構造であることはもちろんである。

上記目的を達成するための本発明の接続構造は、
（Ａ）上下杭のうちの少なくとも一方が、ＰＣ鋼棒を掛け渡した端板を両端に備えたプレストレスト・コンクリート杭であり、該上下杭の接続部のそれぞれの端板の肉厚内であって、プレストレスト・コンクリート杭の端板に設けられたＰＣ鋼棒の係着部どうしが隣り合う部分の周回方向の中間部に、上下方向のうちの相手杭から離れた側が塞がれるように埋め込まれた側張出し部又は膨出部を有する横断面形状の多数の切欠きを、上下端板の同一円周位置に互いに対向させて、端板の外周から杭の半径方向内側に向かって設ける。
（Ｂ）上下端板相互内に対向して形成された切欠きの合成された横断面形状とほぼ一致する横断面形状を有する挿入片を、端板の外周から前記切欠き内に挿入する。
と云う２つの要素によって構成されることを特徴とする杭の接続構造である。

上下杭の当接する端板に、互いに対向して連接する切欠きを設け、この切欠きが形成する凹部内に挿入片を挿入する形式の杭の接続構造は、従来全く知られていないもので、本発明はこのような新規な技術思想に立脚するものである。

本発明は、上記（Ａ）（Ｂ）の構成要件を充足するものであれば、その具体的形状、構造、寸法等を制限されるものではない。上下端板のそれぞれに形成される切欠きの横断面形状は、端板肉厚内に側張出し部又は膨出部を有する断面形状で、Ｔ字形、逆Ｌ字形、ギボウシ形、コケシ形、Ｐ字形、Ｙ字形、その他これらに類似する形状など、いずれの形状でもよい。実用的には、前記切欠き及び挿入片の形状は、なるべく簡単な横断面形状で、加工が容易な形状が好ましく、杭に作用する曲げ荷重に耐えるとともに，杭に作用する捩りモーメントを伝達するに十分な寸法であればよい。

そして、力学的特性や加工技術を考慮した最適な設計としては、前記切欠きの横断面形状が上下端板内でそれぞれＴ字形をなし、上下端板間に対向して設けたＴ字形断面を連接して工字形断面の凹部を形成し、前記挿入片はこの凹部の断面形状と同形の工字形断面を有するものとするのが良い。本発明の上記切欠き及び挿入片の具体的な形状や寸法については、杭の大きさ、杭の使用目的、杭に掛かる荷重、その他の条件に応じて、当業者が容易に設計することが出来る。

また、本発明では、上下端板に形成するＴ字形の切欠きの円周方向位置を正確に一致させて、工字形凹部を形成することが出来るように、ピン穴とこれに嵌合するピンとを上下端板の対接面に対向させて設けると好適である。これによって、きわめて精密な加工精度を有する本発明の構造の施工を、杭打ち現場で、容易に実施することが出来る。

また、前記凹部内に挿入された挿入片が脱落するのを防止する手段を講じておくと、杭打ち作業中や後日の不慮の事故を予防して、所期の性能維持を図ることが出来る。例えば、このような挿入片の脱落防止手段としては、接着剤の使用、ねじ、キー、かしめ、またはコッタ等の公知の構造を付加する手段、前記凹部と挿入片の挿入部の寸法に締め代を付して挿入片を凹部内に圧入して緊結する手段、内部スプリット構造等を付加する手段、薄板バンド等により端板外周を被覆する手段、その他、公知の手段を用いることが出来る。

この場合、薄板バンド等によって端板外周を被覆する手段以外の手段は、杭外径から外方に突出する部分がない構造とすることができる。端板の外周に薄板バンドを取り付けて端板外周を被覆する場合は、厚さ６ｍｍ以下の薄鋼板のリング状のバンドを用い、この薄鋼板を皿ビス止めとすることによって、杭外径より外方に突出する杭接続部の寸法が土木用杭としての制限内であることを満足することができる。

本発明ではＰＣ杭又はＳＣ杭の接続部の外径が所要の制限値以内であり、接続部が杭の曲げ荷重に対する十分な強度を備えると共に杭の捩りモーメントを充分に伝達する構造を有しており、さらに、杭の沈設施工現場での上下杭の接続が容易であり、土木工事用杭の接続構造として最適である。

本発明によれば、土木工事用ＰＣ杭又はＳＣ杭の接続構造として簡易な構造で、現場溶接を必要とせず、現場施工も容易であり、接続部の外径が所要要件を充足し、力学的に優れた接続構造を提供することが出来た。

本発明の実施例の上下杭の接続構造の接続前の状態を示す斜視図である。 本発明の実施例の上下杭の接続構造の接続後の状態を示す斜視図である。 実施例の下杭側の端板の平面図である。 実施例の下杭側の端板の側面図である。 実施例の接続構造の上下端板接続後の状態を示す側面図である。 実施例の挿入片を凹部に挿入する工程を示す説明図である。 実施例の挿入片離脱防止バンドの斜視図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施例の上下ＰＣ杭の接続構造の接続前の状態を示す斜視図である。上杭１ａ（杭下端部のみを示している）の下端には端板２ａが取付けられている。下杭１ｂ（杭上端部のみを示している）の上端には端板２ｂが取付られている。図１では上杭１ａの下端部と下杭１ｂの上端部が、離れて対向している状態を示しており、下杭１ｂの端板２ｂの上面が見えている。後に説明する挿入片４も示されている。なお、この実施例では薄板リング状の落下防止リング７を用いる例を示している。

図２は、本発明の実施例の杭の接続構造において、図１に示す状態から、上杭１ａの端板２ａと下杭１ｂの端板２ｂとを当接させた状態を示しており、挿入片４を切欠き３ａ，３ｂが形成する凹部３内に挿入する直前の状態を示したものである。図１に示す切欠き３ａ，３ｂは円周方向の位置が一致して工字形状の凹部３を形成している。この凹部３に挿入片４を挿入する。落下防止リング７は予め下杭１ｂの外周に外嵌させておく。

図３は、下杭１ｂの端板２ｂの平面図、図４はその側面図である。図５は接続を完了した上下杭の接続部の側面図である。上下端板２ａ，２ｂに形成されていた切欠き３ａ，３ｂが形成する凹部３内に挿入片４が挿入されて上下杭１ａ，１ｂの接続が完了しており、その外周に挿入片落下防止リング７が外嵌されている。（一部切欠状態で示されている。）
図１及び図３に示すように、端板２ｂの上面には、杭内に設けられているＰＣ鋼棒の丸頭部を定着する８の字状のＰＣ鋼棒の係着部６がある。このＰＣ鋼棒の係着部６の数は杭の規模等によって定められ、端板２ｂに円周方向に等間隔に設けられている。これらのＰＣ鋼棒の係着部６が隣り合う部分の中間部に、端板２ｂの外周から杭断面半径方向内側に向って本発明の切欠き３ｂが形成されている。従って、切欠き３ｂの数はＰＣ鋼棒の係着部６の数と同数となる。上杭１ａの端板２ａも全く同様に、ＰＣ鋼棒の係着部６及び切欠き３ｂと同形断面の切欠き３ａが形成されている。

この実施例に示した切欠き３ａ，３ｂは、本発明の最も好適な実施例を示すもので、上下端板２ａ，２ｂにそれぞれ設けられたＴ字形の断面を有する切欠き３ａ，３ｂである。これらの切欠き３ａ，３ｂは端板２ａ，２ｂの外周から半径方向内側に向って形成されている。この切欠き３ａ，３ｂは、上下端板２ａ，２ｂの当接面にＴ字形の下端が互いに対向する形状を呈している。そして上下杭１ａ，１ｂの端板２ａ，２ｂを当接させ、各Ｔ字形の断面を有する切欠き３ａ，３ｂの円周方向位置を正確に一致させると、Ｔ字形断面の切欠き３ａ，３ｂは上下一体となって、図２に示すように、工字形断面の凹部３を形成する。

このように上下端板２ａ，２ｂを正確に当接させるために、図１及び図３に示すように、下杭１ｂの端板２ｂの上面に位置決めピン孔５が設けられており、このピン孔５に対応する上杭の端板２ａの下面にこのピン孔５に係合して端板２ａ，２ｂの円周方向相互位置決めをするピン（図では見えない）が設けられている。このピンとピン孔５とを一致させて端板２ａ，２ｂを当接させると上下端板２ａ，２ｂに設けられている前記Ｔ字形断面の切欠き３ａ，３ｂは、位置がぴったりと一致し、切欠き３ａ，３ｂは工字形断面の凹部３を形成する。

この凹部３の工字形断面とほぼ同一の断面形を有する挿入片４を杭の外周方向から凹部３内に挿入する。凹部３の断面形状、その寸法及び深さ、及びこの凹部３内に挿入される挿入片４の大きさ等は、杭の規模に応じて設計により定められる。その設計は、杭の規模、特性、用途、施工場所の条件等に応じて当業者が容易に行うことができる。

図５は、実施例の上杭１ａと下杭１ｂの接続が完了した状態を示す側面図である。上下端板２ａ，２ｂに形成された工字形断面の凹部３に挿入片４が挿入されて上下杭が接続されている。これらの挿入片４の外周を覆う落下防止リング７が一部切欠いて示されている。この落下防止リング７は、挿入片４に設けられたねじ孔４２に皿ビスを用いて取付られている。

図６は凹部３に挿入片４を挿入する工程を示している。端板２ａと２ｂに設けた切欠き３ａ，３ｂから成る凹部３内に、凹部３の断面とほぼ同一の断面を有する挿入片４を矢印４１で示すように、端板２ａ，２ｂの外周側から凹部３内に挿入する。

この挿入片４を凹部３内に挿入することによって、この挿入片４を介して上下端板２ａ，２ｂが一体化し上下杭１ａ，１ｂが接続される。

図７は、本発明の一実施例の挿入片落下防止手段の一例を示す落下防止リング７の斜視図である。この落下防止リング７は厚さ６ｍｍ以下の平鋼を円形に成形したもので、皿ビス孔７１を備え、杭の外径に嵌めて、皿ビス７２を挿入片４のビスねじ４２にねじ込んで固定する。この落下防止リング７は、図２に示すように下杭１ｂの外周に外嵌させておき、端板２ａ，２ｂを接続した後、挿入片４の外周を覆うように取付けて、挿入片４の脱落を防止する。図１１に示した脱落防止手段（落下防止リング７）は一例であって、前述のように、公知の種々の他の手段を用いることができる。

１ａ 上杭
１ｂ 下杭
２ａ，２ｂ 端板
３ 凹部
３ａ，３ｂ 切欠き
４ 挿入片
５ 位置決めピン穴
６ ＰＣ鋼棒の係着部
７ 落下防止リング
４１ 矢印
４２ ビスねじ
７１ 皿ビス用孔
７２ 皿ビス

Claims (3)

1. 上下杭のうちの少なくとも一方が、ＰＣ鋼棒を掛け渡した端板を両端に備えたプレストレスト・コンクリート杭であり、該上下杭の接続部のそれぞれの端板の肉厚内であって、プレストレスト・コンクリート杭の端板に設けられたＰＣ鋼棒の係着部どうしが隣り合う部分の周回方向の中間部に、上下方向のうちの相手杭から離れた側が塞がれるように埋め込まれた側張出し部又は膨出部を有する横断面形状の多数の切欠きを、上下端板の同一円周位置に互いに対向させて、端板の外周から杭の半径方向内側に向かって設け、前記切欠きが対向して形成した凹部の横断面形状と一致する横断面形状を有する挿入片を、端板の外周から前記凹部内に挿入してなり、さらに
   前記切欠き内に挿入された挿入片のうちの少なくとも一部の挿入片がネジ穴を有し、切欠き内に挿入された挿入片を一周に渡って取り巻いて該ネジ穴にネジ止めされる落下防止リングを備えたことを特徴とする杭の接続構造。
2. 前記切欠きが、端板の外周から杭断面半径方向内側に向かって端板の途中の深さまで形成された切欠きであることを特徴とする請求項１記載の杭の接続構造。
3. 前記上下杭の双方が、プレストレスト・コンクリート杭であることを特徴とする請求項１又は２記載の杭の接続構造。

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