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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022187435
(43)【公開日】2022-12-19
(54)【発明の名称】鋼管杭用先端部
(51)【国際特許分類】
E02D 5/56 20060101AFI20221212BHJP
E02D 5/72 20060101ALI20221212BHJP
E02D 5/28 20060101ALI20221212BHJP
【ＦＩ】
E02D5/56
E02D5/72
E02D5/28
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021095478
(22)【出願日】2021-06-07
(71)【出願人】
【識別番号】517150641
【氏名又は名称】一般社団法人先端地盤技術グループ
(74)【代理人】
【識別番号】100095577
【弁理士】
【氏名又は名称】小西 富雅
(74)【代理人】
【識別番号】100100424
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 知公
(72)【発明者】
【氏名】木村 英明
【テーマコード（参考）】
2D041
【Ｆターム（参考）】
2D041AA02
2D041BA04
2D041BA33
2D041BA35
2D041CA05
2D041CB06
2D041DB02
2D041FA14
(57)【要約】
【課題】回転圧入式の鋼管杭に適用される翼付き先端部において、翼部には高い機械的強度が要求される。土に直接干渉するからである。そのため、翼部の変形や破損を防止するため、翼部を構成する鋼材を厚くする必要があった。その結果、先端部の高重量化や材料コストが嵩むことを避けられなかった。
【解決手段】鋼管杭本体に接続される軸部と及び該軸部の周面の翼部を備える鋼管杭用先端部であって、翼部に軸部の半径方向のリブが備えられる。このリブは翼部の上面に形成されることが好ましく、先端部の回転方向上流側の面の傾斜を小さく、同下流側の面の傾斜を大きくすることが好ましい。
【選択図】図２
【解決手段】鋼管杭本体に接続される軸部と及び該軸部の周面の翼部を備える鋼管杭用先端部であって、翼部に軸部の半径方向のリブが備えられる。このリブは翼部の上面に形成されることが好ましく、先端部の回転方向上流側の面の傾斜を小さく、同下流側の面の傾斜を大きくすることが好ましい。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鋼管杭本体に接続される軸部と及び該軸部の周面の翼部を備える鋼管杭用先端部であって、
前記翼部に、前記軸部の半径方向のリブが備えられる、鋼管杭用先端部。
前記翼部に、前記軸部の半径方向のリブが備えられる、鋼管杭用先端部。
【請求項2】
前記リブは前記翼部の上面に形成されている、請求項１に記載の鋼管杭用先端部。
【請求項3】
前記リブは、前記鋼管杭の回転方向上流側の第１傾斜面と回転方向下流側の第２傾斜面とを備え、前記翼部表面と前記第１傾斜面との第１挟角が前記翼部表面と前記第２傾斜面との第２挟角より小さい、請求項１又は２に記載の鋼管杭用先端部。
【請求項4】
前記リブは、前記翼部において前記軸部から前記翼部の先端縁まで形成されている、請求項１～３のいずれかに記載の鋼管杭用先端部。
【請求項5】
前記軸部、前記リブを備えた翼部は一体鋳造品である、請求項１～４のいずれかに記載の鋼管杭用先端部。
【請求項6】
鋼管杭本体に接続される軸部と及び該軸部の周面の翼部を備える鋼管杭用先端部であって、
前記翼部に、前記軸部の軸に対して垂直方向のリブが備えられる、鋼管杭用先端部。
前記翼部に、前記軸部の軸に対して垂直方向のリブが備えられる、鋼管杭用先端部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は鋼管杭用先端部の改良に関する。
【背景技術】
【0002】
鋼管杭を地中に回転圧入する際の抵抗を削減し、また埋設された鋼管杭を安定させるために、その外周に翼部を備えた鋼管杭用先端部（以下、単に「先端部」と略することがある）が提案されている。
例えば特許文献１に記載の先端部では、翼部の裏面に翼部の外周と平行な、即ち周方向にリブ（凸状部）が形成されている。かかる周方向のリブは翼部が撹拌する土砂が外法へ拡散することを防止している。
特許文献２に開示の先端部は鋳造品であって、その筒状軸部は外周に翼部を備えるとともに内周面に軸方向の補強用のリブを備えている。
例えば特許文献１に記載の先端部では、翼部の裏面に翼部の外周と平行な、即ち周方向にリブ（凸状部）が形成されている。かかる周方向のリブは翼部が撹拌する土砂が外法へ拡散することを防止している。
特許文献２に開示の先端部は鋳造品であって、その筒状軸部は外周に翼部を備えるとともに内周面に軸方向の補強用のリブを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許４８２８１４８号公報
【特許文献2】特開２００２－３４８８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記で説明した回転圧入式の鋼管杭に適用される翼付き先端部において、翼部には高い機械的強度が要求される。土に直接干渉するからである。
そのため、翼部の変形や破損を防止するため、翼部を構成する鋼材を厚くする必要があった。その結果、先端部の高重量化や材料コストが嵩むことを避けられなかった。
そのため、翼部の変形や破損を防止するため、翼部を構成する鋼材を厚くする必要があった。その結果、先端部の高重量化や材料コストが嵩むことを避けられなかった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明はかかる課題を解決すべくなされたものである。
その第１局面は次のように規定される。即ち、
鋼管杭本体に接続される軸部と及び該軸部の周面の翼部を備える鋼管杭用先端部であって、
前記翼部に、前記軸部の半径方向のリブが備えられる、鋼管杭用先端部。
このように規定される第１局面の鋼管杭用先端部によれば、半径方向に備えられたリブにより翼部の機械的強度が補強される。これにより、翼部を薄く形成できることとなり、先端部の軽量化、製造コストの軽減を達成できる。
その第１局面は次のように規定される。即ち、
鋼管杭本体に接続される軸部と及び該軸部の周面の翼部を備える鋼管杭用先端部であって、
前記翼部に、前記軸部の半径方向のリブが備えられる、鋼管杭用先端部。
このように規定される第１局面の鋼管杭用先端部によれば、半径方向に備えられたリブにより翼部の機械的強度が補強される。これにより、翼部を薄く形成できることとなり、先端部の軽量化、製造コストの軽減を達成できる。
【0006】
この発明の第２局面は次のように規定される。
即ち、第１局面の鋼管杭用先端部において、前記リブは前記翼部の上面に形成されている。
このように規定される第２局面の鋼管杭用先端部によれば、リブが翼部の上面に形成されているので、土から受ける翼部への抵抗が不必要に増加することを抑制できる。半径方向のリブを翼部の下面に設けた場合、圧入先の土へリブが直接干渉し、その撹拌抵抗となるからである。
即ち、第１局面の鋼管杭用先端部において、前記リブは前記翼部の上面に形成されている。
このように規定される第２局面の鋼管杭用先端部によれば、リブが翼部の上面に形成されているので、土から受ける翼部への抵抗が不必要に増加することを抑制できる。半径方向のリブを翼部の下面に設けた場合、圧入先の土へリブが直接干渉し、その撹拌抵抗となるからである。
【0007】
この発明の第３局面は次のように規定される。
第１又は第２局面に規定の鋼管杭用先端部において、前記リブは、前記鋼管杭の回転方向上流側の第１傾斜面と回転方向下流側の第２傾斜面とを備え、前記翼部表面と前記第１傾斜面との第１挟角が前記翼部表面と前記第２傾斜面との第２挟角より小さい。
このように規定される第３局面の鋼管杭用先端部によれば、リブにおいて回転方向上流側の斜面の傾斜が小さくなるので、翼の回転時の抵抗を抑制できる。
第１又は第２局面に規定の鋼管杭用先端部において、前記リブは、前記鋼管杭の回転方向上流側の第１傾斜面と回転方向下流側の第２傾斜面とを備え、前記翼部表面と前記第１傾斜面との第１挟角が前記翼部表面と前記第２傾斜面との第２挟角より小さい。
このように規定される第３局面の鋼管杭用先端部によれば、リブにおいて回転方向上流側の斜面の傾斜が小さくなるので、翼の回転時の抵抗を抑制できる。
【0008】
この発明の第４局目の鋼管杭用先端部は次のように規定される。
第１～３の何れかの局面に規定の鋼管杭用先端部において、前記リブは、前記翼部において前記軸部から前記翼部の先端縁まで形成されている。
このように規定される第４局面に規定の鋼管杭用先端部よれば、翼部においてその根元（軸部）から先端縁までリブが形成されているので、翼部の補強が確実となる。
第１～３の何れかの局面に規定の鋼管杭用先端部において、前記リブは、前記翼部において前記軸部から前記翼部の先端縁まで形成されている。
このように規定される第４局面に規定の鋼管杭用先端部よれば、翼部においてその根元（軸部）から先端縁までリブが形成されているので、翼部の補強が確実となる。
【0009】
この発明の第５局面の鋼管杭用先端部は次のように規定される。
第１～４の何れかの局面に規定の鋼管杭用先端部において、前記軸部、前記リブを備えた翼部は一体鋳造品である。
このように規定される第５局面に規定の鋼管杭用先端部によれば、全体が鋳造により一体成型品であるため、設計自由度が大きくなる。そのため、求められる機械的強度に対して各要素の厚さを最適化（薄く）することができ、もって、その軽量化を達成できる。また、翼に対してリブを溶接するコストを削減可能である。
第１～４の何れかの局面に規定の鋼管杭用先端部において、前記軸部、前記リブを備えた翼部は一体鋳造品である。
このように規定される第５局面に規定の鋼管杭用先端部によれば、全体が鋳造により一体成型品であるため、設計自由度が大きくなる。そのため、求められる機械的強度に対して各要素の厚さを最適化（薄く）することができ、もって、その軽量化を達成できる。また、翼に対してリブを溶接するコストを削減可能である。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
この発明の一つの実施形態の鋼管杭用先端部１を図１～３を参照しながら説明する。
先端部１は軸部１０、刃部２０及び翼部３０を備えている。
軸部１０は図示下側の大径部１１と上側の小径部１３とを備える。小径部１３は筒状鋼管からなる鋼管杭の先端に接続される。例えば、小径部１３の外周にねじ山を形成して、鋼管杭へ螺合させることができる。
先端部１は軸部１０、刃部２０及び翼部３０を備えている。
軸部１０は図示下側の大径部１１と上側の小径部１３とを備える。小径部１３は筒状鋼管からなる鋼管杭の先端に接続される。例えば、小径部１３の外周にねじ山を形成して、鋼管杭へ螺合させることができる。
【0012】
軸部１０の大径部１１の下縁には複数の刃部２０が等間隔をあけて配置さる。
刃部２０の形状は、先端部１に求められる条件（土の状態など）によって、適宜設計できる。この例では、刃部２０は軸部１０と一体としているが、これらを別体とすることもできる。
刃部２０の形状は、先端部１に求められる条件（土の状態など）によって、適宜設計できる。この例では、刃部２０は軸部１０と一体としているが、これらを別体とすることもできる。
【0013】
軸部１０の大径部１１の軸方向のほぼ中央の外周面に円盤状の翼部３０が取り付けられている。
翼部の形状も、先端部１に求められる条件によって適宜設計できる。この例では、大径部１１の外径と翼部３０の半径方向の幅とをほぼ等しくしているが、翼部３０の幅は任意に変更できる。また、翼部３０の軸方向のピッチも任意に設計できる。
図の例では、翼部３０の厚さは軸部１０からその周縁部に向けて漸次薄くなっている。かかる形状において、翼部３０の全体に十分な機械的強度を付与するために、リブ４０の補強が有効になる。
なお、翼部３０を平板鋼材から切り出し、かつ曲げ加工して形成し、これを軸部１０へ溶接したものであるときは、その厚さは半径方向において均一になる。かかる翼部３０においても、リブ４０を用いることにより、その厚さを可及的に薄くできることとなる。
翼部の形状も、先端部１に求められる条件によって適宜設計できる。この例では、大径部１１の外径と翼部３０の半径方向の幅とをほぼ等しくしているが、翼部３０の幅は任意に変更できる。また、翼部３０の軸方向のピッチも任意に設計できる。
図の例では、翼部３０の厚さは軸部１０からその周縁部に向けて漸次薄くなっている。かかる形状において、翼部３０の全体に十分な機械的強度を付与するために、リブ４０の補強が有効になる。
なお、翼部３０を平板鋼材から切り出し、かつ曲げ加工して形成し、これを軸部１０へ溶接したものであるときは、その厚さは半径方向において均一になる。かかる翼部３０においても、リブ４０を用いることにより、その厚さを可及的に薄くできることとなる。
【0014】
翼部３０には、その上面に４条のリブ４０が備えられる。
各リブ４０は大径部１１から半径方向に突出して、翼部３０の先端縁３１まで連続しており、同じ横断面形状を有する。
この例では、リブ４０は山形の断面形状である（図３参照）。リブ４０において回転方向上流側の斜面４１は翼部３０の上面に対してなだらかに傾斜しており、回転方向下流側の斜面４３は翼部３０の上面に対して切り立っている。斜面４１の翼部３０の上面との挟角（第1挟角）は１０～３０度とすることができ、斜面４３と翼部３０の上面との挟角（第２挟角）は前者より大きく４５～６０℃とすることができる。
回転方向に向いた斜面４１をなだらかな傾斜とすることより、翼部３０の回転に伴う抵抗を抑制できる。斜面４１と反対側の斜面４３を急峻にすることにより、リブ４０自体の幅を狭くすることができ、これにより、リブ４０の薄肉化することでその重量増大を抑制できる。
各リブ４０は大径部１１から半径方向に突出して、翼部３０の先端縁３１まで連続しており、同じ横断面形状を有する。
この例では、リブ４０は山形の断面形状である（図３参照）。リブ４０において回転方向上流側の斜面４１は翼部３０の上面に対してなだらかに傾斜しており、回転方向下流側の斜面４３は翼部３０の上面に対して切り立っている。斜面４１の翼部３０の上面との挟角（第1挟角）は１０～３０度とすることができ、斜面４３と翼部３０の上面との挟角（第２挟角）は前者より大きく４５～６０℃とすることができる。
回転方向に向いた斜面４１をなだらかな傾斜とすることより、翼部３０の回転に伴う抵抗を抑制できる。斜面４１と反対側の斜面４３を急峻にすることにより、リブ４０自体の幅を狭くすることができ、これにより、リブ４０の薄肉化することでその重量増大を抑制できる。
【0015】
上記において、リブ４０は翼部３０の上面に、周方向へ均等なピッチで４条形成されているが、その本数や周方向のピッチは任意に設計できる。
リブは翼部３０の半径の全域に形成する必要はなく、例えば図４に示ように、軸部１０から突出して翼部３０の途中（図４ではほぼ中央）に終端があるリブ１４０を採用できる。また、図５に示すように、翼部３０の先端縁３１から軸部１０へ延び、その端部が翼部３０の途中（図５ではほぼ中央）となるリブ２４０を採用することもできる。
リブは翼部３０の半径の全域に形成する必要はなく、例えば図４に示ように、軸部１０から突出して翼部３０の途中（図４ではほぼ中央）に終端があるリブ１４０を採用できる。また、図５に示すように、翼部３０の先端縁３１から軸部１０へ延び、その端部が翼部３０の途中（図５ではほぼ中央）となるリブ２４０を採用することもできる。
【0016】
図６に示すリブ３４０は、軸部１０から翼部３０の先端縁３１に向かうにつれ、その幅を漸減させている。
図７には、他の態様のリブ４４０、４５０，４６０を、図１の例との対比において、破線で示す。
リブ４４０はその中央部が回転方向の下流側へ突出するように屈曲している。回転方向上流側へ屈曲させることもできる。
リブ４５０は、軸部１０から突出するも、軸部１０の半径方向から回転方向上流側へ偏移している。同様に、半径方向から回転方向下流側へ偏移させることもできる。軸部１０の半径方向とリブの中心線とのなす角度は任意に設定できるが、±２０度内とすることが好ましい。
リブ４６０は、他の態様であって、軸部１０の中心軸に対して垂直方向のものを示す。この例では、リブ４６０はその全幅において軸部１０と接触しているが、幅方向の一部若しくは全部が軸部１０から離れていてもよい。
符号３４１、４４１、４５１、４６１は回転方向上流側斜面、符号３４３、４４３、４５１、４６１は同下流側斜面であり、図１の例と同様に前者の傾斜角度が後者の傾斜角度より小さくされている。
図４～７において、図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を説明を省略する。
図７には、他の態様のリブ４４０、４５０，４６０を、図１の例との対比において、破線で示す。
リブ４４０はその中央部が回転方向の下流側へ突出するように屈曲している。回転方向上流側へ屈曲させることもできる。
リブ４５０は、軸部１０から突出するも、軸部１０の半径方向から回転方向上流側へ偏移している。同様に、半径方向から回転方向下流側へ偏移させることもできる。軸部１０の半径方向とリブの中心線とのなす角度は任意に設定できるが、±２０度内とすることが好ましい。
リブ４６０は、他の態様であって、軸部１０の中心軸に対して垂直方向のものを示す。この例では、リブ４６０はその全幅において軸部１０と接触しているが、幅方向の一部若しくは全部が軸部１０から離れていてもよい。
符号３４１、４４１、４５１、４６１は回転方向上流側斜面、符号３４３、４４３、４５１、４６１は同下流側斜面であり、図１の例と同様に前者の傾斜角度が後者の傾斜角度より小さくされている。
図４～７において、図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を説明を省略する。
【0017】
リブ４０の断面形状の任意であり、例えば図８に示すように断面三角形のリブ５０を用いることができる。図８において、符号５１は回転方向上流側斜面、符号５３は同下流側斜面であり、図１の例と同様に前者の傾斜角度が後者の傾斜角度より小さくされている。
土に対する抵抗を低減する見地から、リブ６０の半楕円形にした例を図９に示す。楕円形の他、半流線形や半円形を採用することもできる。
リブ４０を翼部３０の別体としてこれを溶接するときには、断面矩形の鋼材を用いることができる。
土に対する抵抗を低減する見地から、リブ６０の半楕円形にした例を図９に示す。楕円形の他、半流線形や半円形を採用することもできる。
リブ４０を翼部３０の別体としてこれを溶接するときには、断面矩形の鋼材を用いることができる。
【0018】
本発明は、上記しかつ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。
【符号の説明】
【0019】
１ 鋼管杭用先端部
１０ 軸部
３０ 翼部
４０、１４０、２４０、３４０、４４０、４５０、４６０ リブ
４１、５１、１４１、２４１、３４１、４４１、４５１、４６１ 上流側斜面
４３、５３、１４３、２４３、３４３、４４３、４５３、４６３ 下流側斜面
１０ 軸部
３０ 翼部
４０、１４０、２４０、３４０、４４０、４５０、４６０ リブ
４１、５１、１４１、２４１、３４１、４４１、４５１、４６１ 上流側斜面
４３、５３、１４３、２４３、３４３、４４３、４５３、４６３ 下流側斜面
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
