特許 5711570 継手の構造およびコンクリートユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5711570

(24)【登録日】2015年3月13日

(45)【発行日】2015年5月7日

(54)【発明の名称】継手の構造およびコンクリートユニット

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/04 20060101AFI20150416BHJP

   E21D 11/08 20060101ALI20150416BHJP

【ＦＩ】

   E21D11/04 A

   E21D11/08

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2011-45063(P2011-45063)

(22)【出願日】2011年3月2日

(65)【公開番号】特開2012-180697(P2012-180697A)

(43)【公開日】2012年9月20日

【審査請求日】2013年9月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】592094586

【氏名又は名称】都築コンクリート工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100089037

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(72)【発明者】

【氏名】本田 和之

(72)【発明者】

【氏名】後藤 徹

(72)【発明者】

【氏名】鹿島 竜之介

【審査官】 ▲高▼橋 祐介

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−１０７９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第３５７２５６２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０００−２８２７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４８−０２５３４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ １１／００ − １１／４０

Ｆ１６Ｂ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ピンと、このピンが挿入されるピン穴を有する嵌合部本体とからなる継手の構造であって、
前記嵌合部本体は、薄い平型リング状でその内径が前記ピンの外径よりも定められた寸法小径とされた嵌合部材と、薄い平型リング状でその内径が前記嵌合部材の内径よりも定められた寸法大径とされたスペーサとが、前記ピンの挿入される方向に沿って互いに前後するように交互に設けられているとともに、前記嵌合部材の形状および内径寸法が、該嵌合部材に前記ピンが嵌合した状態で該嵌合部材の内周部が全周にわたって前記ピンの周面に接触するように設定され、
前記嵌合部材の内周部には、厚さ方向に貫通しない複数の押し込み溝が放射状に形成されていることを特徴とする継手の構造。

【請求項2】

請求項１記載の継手の構造であって、
前記嵌合部材の内径が、前記ピン径から前記嵌合部材間に介在する前記スペーサの厚みの１〜２倍を差し引いた大きさに設定されていることを特徴とする継手の構造。

【請求項3】

ピンと、このピンが挿入されるピン穴を有する嵌合部本体とからなる継手によって接合されるコンクリートユニットであって、
前記嵌合部本体は、薄い平型リング状でその内径が前記ピンの外径よりも定められた寸法小径とされた嵌合部材と、薄い平型リング状でその内径が前記嵌合部材の内径よりも定められた寸法大径とされたスペーサとが、前記ピンの挿入される方向に沿って互いに前後するように交互に設けられているとともに、前記嵌合部材の形状および内径寸法が、該嵌合部材に前記ピンが嵌合した状態で該嵌合部材の内周部が全周にわたって前記ピンの周面に接触するように設定され、
前記嵌合部材の内周部には、厚さ方向に貫通しない複数の押し込み溝が放射状に形成されていることを特徴とするコンクリートユニット。

【請求項4】

請求項３記載のコンクリートユニットであって、
前記嵌合部材の内径が、前記ピン径から前記嵌合部材間に介在する前記スペーサの厚みの１〜２倍を差し引いた大きさに設定されていることを特徴とするコンクリートユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、たとえばトンネル等の土木構造物やビル等の建築物等を構築するに際してセグメントやカーテンウォール等のコンクリートユニットどうしを構造的に接合するための継手の構造、およびそれを用いたコンクリートユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

この種の継手として特許文献１に示されるものが周知である。これは主としてトンネル施工用のセグメントどうしを接合するためのもので、ピンをピン穴に挿入して嵌合させることを基本とするものである。

【0003】

上記従来の継手ではピン穴に設けたハウジング内に、ピンが嵌合する薄い平型リング状の嵌合部材（以下、ブレードという）と、同じく薄い平型リング状のスペーサとを交互に配設して収容し、ブレードの内径をピンの外径よりもやや小径とするとともにスペーサの内径をブレードの内径よりもやや大径とし、さらにブレードの内周部に切り込みによる複数の爪を形成しておくことにより、ブレードに挿入されたピンの周面にそれらの爪を食い込ませて係止するように構成したものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３５７２５６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記従来の継手はセグメントどうしをワンタッチで極めて容易に接合し得るものであるが、この種の継手は接合時においてピンをピン穴に押し込むための押し込み力が可及的に小さく、かつ接合後の引き抜き耐力が可及的に大きいことが要求されることから、その点ではさらなる改良も望まれているのが実状である。

【0006】

上記事情に鑑み、本発明は上記従来の継手の基本構成を踏襲しつつそれをさらに改良して、接合時の押し込み力の増大を抑制しつつ接合後の引き抜き耐力を十分に向上させ得る有効適切な継手の構造、およびそれにより接合される有効適切なコンクリートユニット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】

【0007】

請求項１記載の発明は、ピンと、このピンが挿入されるピン穴を有する嵌合部本体とからなる継手の構造であって、前記嵌合部本体は、薄い平型リング状でその内径が前記ピンの外径よりも定められた寸法小径とされた嵌合部材と、薄い平型リング状でその内径が前記嵌合部材の内径よりも定められた寸法大径とされたスペーサとが、前記ピンの挿入される方向に沿って互いに前後するように交互に設けられているとともに、前記嵌合部材の形状および内径寸法が、該嵌合部材に前記ピンが嵌合した状態で該嵌合部材の内周部が全周にわたって前記ピンの周面に接触するように設定され、前記嵌合部材の内周部には、厚さ方向に貫通しない複数の押し込み溝が放射状に形成されていることを特徴とする。

【0009】

請求項２記載の発明は、請求項１記載の継手の構造であって、前記嵌合部材の内径が、前記ピン径から前記嵌合部材間に介在する前記スペーサの厚みの１〜２倍を差し引いた大きさに設定されていることを特徴とする。

【0010】

請求項３記載の発明は、ピンと、このピンが挿入されるピン穴を有する嵌合部本体とからなる継手によって接合されるコンクリートユニットであって、前記嵌合部本体は、薄い平型リング状でその内径が前記ピンの外径よりも定められた寸法小径とされた嵌合部材と、薄い平型リング状でその内径が前記嵌合部材の内径よりも定められた寸法大径とされたスペーサとが、前記ピンの挿入される方向に沿って互いに前後するように交互に設けられているとともに、前記嵌合部材の形状および内径寸法が、該嵌合部材に前記ピンが嵌合した状態で該嵌合部材の内周部が全周にわたって前記ピンの周面に接触するように設定され、前記嵌合部材の内周部には、厚さ方向に貫通しない複数の押し込み溝が放射状に形成されていることを特徴とする。

【0012】

請求項４記載の発明は、請求項３記載のコンクリートユニットであって、前記嵌合部材の内径が、前記ピン径から前記嵌合部材間に介在する前記スペーサの厚みの１〜２倍を差し引いた大きさに設定されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明の継手の構造およびコンクリートユニットによれば、切り込みによる爪を形成していない単なるリング状の嵌合部材を用いてそれをスペーサと交互配列することにより、従来の継手の場合に比べて嵌合部材とピンとの接触長さを自ずと大きく確保でき、それにより押し込み力をさほど増大させることなく引き抜き耐力を大きく向上させることが可能であり、したがってコンクリートユニットどうしを合理的に接合することができる。

【0014】

特に、従来の嵌合部材のように切り込みによる爪を形成することに代えて内周部に放射状に複数の押し込み溝を形成しておくことにより、ピンを押し込む際に嵌合部材の内周部における変形や破断を押し込み溝の位置に誘発し得るから、押し込み力や引き抜き力のバラツキを防止できて継手としての品質向上を図ることができる。

【0015】

また、嵌合部材の内径をピン径からスペーサの厚みの１〜２倍を差し引いた大きさに設定することにより、押し込み力の増大を抑制しつつ引き抜き耐力を十分に向上させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の継手の基本構成とそれにより接合されるコンクリートユニットの要部を示す図である。

【図2】本発明の継手および従来の継手の構成要素を示す図である。

【図3】同、押し込み試験および引き抜き耐力試験のためのサンプル一覧である。

【図4】同、試験結果を示す図である。

【図5】同、試験結果を示す図である。

【図6】本発明の継手の構成要素である爪無しブレードの構成例を示す図である。

【図7】本発明の継手の構成要素である爪無しブレードの他の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１〜図２に本発明の実施形態である継手およびコンクリートユニットを示す。
本実施形態の継手は上述した従来の継手（特許文献１：特許第３５７２５６２号公報参照）を基本としてそれを改良したものであり、本実施形態のコンクリートユニットはその継手によって互いに接合されるものである。

【0018】

本実施形態の継手は、従来のものと同様に、一方のコンクリートユニットＵ（Ｕ１）に設けたピン２０を他方のコンクリートユニットＵ（Ｕ２）に設けたハウジング２１内に挿入することでそれらコンクリートユニットＵ１，Ｕ２どうしを接合するべく、ハウジング２１内の入口部に嵌合部本体１を装着したものであるが、その嵌合部本体１は、複数枚（図示例では５枚）のブレード（嵌合部材）２と複数枚（同、４枚）スペーサ３とが交互に配列され、その前後に座金４とリングナット５が装着されているものである。
なお、図示例はピン２０の径がφ24.2mmの場合のものであって、それに応じて各部の寸法が図示例のように設定されている。

【0019】

図２は上記の嵌合部本体１の要素を示すもので、（ａ）は従来の継手における嵌合部材としてのブレード２（以下、これを標準ブレード２ａという）、（ｂ）はスペーサ３、（ｃ）は座金４である。
図示例の標準ブレード２ａはピン２０の径がφ24.2mmの場合のものであることからその内径寸法はφ23.2mm（ピン径に対して−1.0mm）とされているが、内周部に放射状の切り込みによる６枚の爪が形成されているものである。
スペーサ３の内径寸法はφ27.0mm（標準ブレード２ａの内径に対して＋3.8mm）とされている。

【0020】

（ｄ）は標準ブレード２ａと同様に切り込みによる爪が形成されているものであるが、内径が標準ブレード２ａよりも小さい22.2mm（標準ブレード２ａに対して−1.0mm、ピン径に対して−2.0mm）とされたブレード２（以下、これを小径ブレード２ｂという）である。

【0021】

（ｅ）が本発明の継手において用いる嵌合部材としてのブレード２（以下、これを爪無しブレード２ｃという）であり、その内径は標準ブレード２ａと同様にφ23.2mm（ピン径に対して−1.0mm）とされているが、標準ブレード２ａのように切り込みによる爪は形成されておらず単なるリング状とされているものである。

【0022】

図２に示した各要素を組み合わせて嵌合部本体１を構成して図１に示したハウジング２１内に収容することにより、図３に示す９ケース（ケース０〜ケース８）のサンプルを作成し、各サンプルに対するピンの押し込み試験および引き抜き試験を行ってそれぞれの特性を確認する。
これら９ケースのうち、ケース０は特許文献１に示されている従来例の継手に対応するものであり、ケース７が本発明の継手に対応するものであり、その他は従来例および本発明との対比のための比較例である。

【0023】

全９ケースのうち、ケース０〜ケース５は図１（ａ）に示す標準ブレード２ａを用いたもの、ケース６は（ｄ）に示す小径ブレード２ｂを用いたもの、ケース７〜ケース８は（ｅ）に示す爪無しブレード２ｃを用いたものであり、図３にそれぞれのケースについてブレード２（２ａ、２ｂ、２ｃ）およびスペーサ３の枚数とそれらの組み合わせを一覧として示す。
たとえば、ケース０では５枚のブレード（Ｂ）と４枚のスペーサ（Ｓ）を用いてそれらを交互に配列した（つまり、入口側から ＢＳＢＳＢＳＢＳＢ の順で配列した）ものであり、ケース１では同じく５枚のブレード（Ｂ）と４枚のスペーサ（Ｓ）を用いるが、ブレードを３枚重ねおよび２枚重ねとしてその間にスペーサを４枚重ねとして配列した（つまり、入口側から ＢＢＢＳＳＳＳＢＢ の順で配列した）ものである。
なお、図３に示しているように、各ケースのサンプル数は、ケース０，１，６，７については２，ケース２については３，ケース３，４，５，８については１である。また、ケース２のみ座金４を省略している。

【0024】

各ケースに対する押し込み試験および引き抜き試験の結果を図４〜図５に示し、この結果から以下の知見が得られる。

【0025】

（１）ケース０とケース１との対比から、標準ブレード２ａを複数枚重ねた場合（ケース１では３枚重ね）には、ケース０のように標準ブレード２ａ間にスペーサ３を介在させる場合よりも引き抜き耐力が大きくなる。
但し、ケース８のように爪無しブレード２ｃの場合を複数枚重ねた場合（ケース８では２枚重ね）には引き抜き耐力よりも押し込み力が大きくなってしまい、この種の継手における要求性能に相反するものとなるので好ましくない。

【0026】

（２）ケース０のようにブレード枚数を５枚とする場合に比べて、ケース２，４，５のようにブレード枚数を増やした場合（ケース２およびケース５では９枚、ケース４では７枚）には、枚数を増やすほど引き抜き耐力も大きくなる傾向にある。
但し、複数枚重ね使用との関係では、ケース１とケース３の比較（ブレード枚数は同じく５枚であるが、前者は３枚重ね＋２枚重ね、後者は５枚重ね）、ケース２とケース５の比較（ブレード枚数は同じく９枚であるが、前者は３枚重ね、後者は９枚重ね）から、重ね枚数が多いほど引き抜き耐力が向上するものの押し込み力も過度に大きくなってしまうことから、最大重ね枚数を２〜３枚程度とすることが好ましい。

【0027】

（３）ケース０とケース６との比較から、ブレードの内径寸法を小さくすると引き抜き耐力が向上するが、押し込み力はあまり大きくなっていない。これは内径を小さくすると、折り曲げされる片長が大きくなって折り曲げ角度が大きくなるとともにピンとの軸方向の接触長さも大きくなることから、引き抜き時の摩擦抵抗（静摩擦係数が関係）の増大に比して挿入時の折り曲げ力や摩擦抵抗（動摩擦係数が関係）の増加が小さいためと推察される。
ケース６の場合には、ピン径が24.2mm、小径ブレードの内径が22.2mm、したがってピン径とブレード孔径との差が2mmであり、ブレード厚が1mm、ブレード間に介在するスペーサ厚が1mmであることから、ピン径に対するブレード孔径をブレードの厚みの1〜2倍程度小さくする、つまり
ピン径−ブレード孔径＝ブレード厚の1〜2倍
とするか、あるいは、
ピン径−ブレード孔径＝ブレード間に介在するスペーサ厚の1〜2倍
好ましくは、
ピン径−ブレード孔径＝ブレード間に介在するスペーサ厚の1.5〜2倍
の関係を満たすように、それらの寸法を決定することが好ましいと考えられる。

【0028】

（４）ケース０とケース７との対比から、ブレード２とスペーサ３を交互配列する場合においては、標準ブレード２ａの場合よりも爪無しブレード２ｃの場合の方が、押し込み力はさほど大きくならず、引き抜き耐力が大きく向上する。
これは、標準ブレード２ａのように切り込みによる爪を設けた場合には、切り込みの幅寸法分だけブレードとピン２０との接触長さが短くなることに起因すると考えられる。つまり、ケース７における内径23.2mmの爪無しブレード２ｃではその内周部の全周長 23.2π＝73mm を接触長さとして確保できるが、ケース０の標準ブレード２ａでは3.5mm幅の切り込みを6個所設けているために接触長さは 23.2π−3.5×6＝52mm となって21mmも短くなってしまい、このことが引き抜き耐力に影響すると推察される。
一方、爪無しブレード２ｃでは切り込みがないことから押し込みに際してはブレード内周部を円周方向に押し広げることになり、その分、所要押し込み力が大きくはなるもののその増大分はさほど大きくないことが上記試験結果から確認できる。

【0029】

以上の知見に基づき、本発明の継手は嵌合部材として上記ケース７のように切り込みのない爪無しブレード２ｃ、つまり図６に示すような単なるリング状の爪無しブレード２ｃを用いてそれをスペーサ３と交互配列することを要旨とする。
これにより、本発明では、爪無しブレード２ｃにピン２０を嵌合させた状態では爪無しブレード２ｃの内周部が自ずと全周にわたってピン２０の周面に接触することになり、したがってケース０のように切り込みによって爪を形成している標準ブレード２ａを用いる従来の継手の場合に比べて爪無しブレード２ｃとピン２０との接触長さを自ずと大きく確保し得るから、押し込み力をさほど増大させることなく引き抜き耐力を大きく向上させることが可能となる。

【0030】

この場合、爪無しブレード２ｃの内径はピン径やブレード厚との関連において最適に設定すれば良いが、ケース０とケース６との比較により得られる上記の知見から、本発明においても
ピン径−ブレード孔径＝ブレード厚の1〜2倍
あるいは、
ピン径−ブレード孔径＝ブレード間に介在するスペーサ厚の1〜2倍
好ましくは、
ピン径−ブレード孔径＝ブレード間に介在するスペーサ厚の1.5〜2倍
の関係を満たすようにそれらの仕様を決定することが好ましいと考えられる。
なお、（ピン径―ブレード孔径）の大きさをブレード間に介在するスペーサ厚の２倍以下とする理由は、ブレードがピンの挿入により折り曲げられたときに、その折れ曲がり先端が隣のブレードに接触しないようにするためである他、（ピン径―ブレード孔径）の大きさを大きくすると引き抜き耐力のバラツキが大きくなることが試験より推測されるので、バラツキをあまり大きくさせないためでもある。

【0031】

また、本発明では、上記ケース７とケース８との対比から明らかなように、爪無しブレード２ｃを複数枚重ねることなく、爪無しブレード２ｃとスペーサ３とを１枚づつ交互に配列して隣り合う爪無しブレード２ｃ間にはスペーサ３の厚み相当分の隙間を確保しておく必要がある。したがって、スペーサ３の厚みは、爪無しブレード２ｃがピン２０の押し込み時に内側に折れ曲がったときにその折り曲げ片が内側にある他の爪無しブレード２ｃに接触しない程度の隙間を確保し得るように設定しておけば良い。

【0032】

また、本発明における爪無しブレード２ｃは、実質的には従来の継手における標準ブレード２ａの切り込みを単に省略することで良いが、切り込みを形成することに代えて、図７に示すように内周部に放射状に複数の押し込み溝１０（ブレード厚み方向の断面欠損部）をタガネ等により形成しておくことも好ましい。
そのような押し込み溝１０を設ければ、ピン２０を押し込む際に爪無しブレード２ｃの内周部における変形や破断を押し込み溝１０の位置に誘発し得るから、押し込み力や引き抜き力のバラツキを防止できて継手としての品質向上を図ることができる。
なお、ピン２０を爪無しブレード２ｃに嵌合させたときに、この押し込み溝１０によって爪無しブレード２ｃが破断したとしても、爪無しブレード２ｃの内周部がピン２０に接触する周方向長さは、爪無しブレード２ｃが変形する前の内周部の長さ（全周）よりも短いことはないので、内周部が全周にわたってピン２０の周面に接触しているといえる。

【0033】

また、押し込み溝１０を設ける場合には、その位置や形状・寸法（長さ、深さ、断面形状）、形成個所数は適宜設定すれば良いが、特に長さについてはスペーサ３の内径との関係により決定することが好ましい。
つまり、スペーサ３の内径は爪無しブレード２ｃの内径よりも大きくされていることから、爪無しブレード２ｃの内周部がスペーサ３の内側に自ずと突出することになるので、後方向でその突出部分全体にわたる長さの押し込み溝１０を形成しておくことが考えられる。
そのためには
押し込み溝の長さ＝（スペーサの内径−爪無しブレードの内径）÷２
の関係を満たすように決定すると良い。
具体的には、上記ケース７の場合のように爪無しブレード２ｃの内径が23.2mm、スペーサ３の内径が27mmの場合には、押し込み溝１０の長さを1.9mm程度とし、それを図７に示すように放射状に等間隔でたとえば８本形成すれば良い。

【0034】

また、押し込み溝１０は図７（ｃ）に示すように爪無しブレード２ｃの片面（入口側あるいは奥側のいずれか一方の表面）に形成することでも良いが、両面（入口側および奥側の双方の表面）にそれぞれ形成することでも良い。
そして、押し込み溝１０を爪無しブレード２ｃの両面に形成する場合には、両面での位置や形状寸法を合致させても良いし、あるいは両面での形成位置を周方向や径方向にずらしたり、両面に形成する押し込み溝１０の形状寸法や形成個所数を異なるものとすることも考えられる。

【0035】

勿論、本発明の継手は、特許文献１に示される従来の継手と同様にトンネル覆工用のセグメントどうしを接合するための継手としてのみならず、たとえばカーテンウォール等のコンクリートユニットはもとより様々な部材どうしを接合するための継手として広く適用できることは当然である。

【符号の説明】

【0036】

１ 嵌合部本体
２ ブレード（嵌合部材）
２ａ 標準ブレード
２ｂ 小径ブレード
２ｃ 爪無しブレード
３ スペーサ
４ 座金
５ リングナット
１０ 押し込み溝
２０ ピン
２１ ハウジング
Ｕ（Ｕ１，Ｕ２） コンクリートユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】