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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-30
(45)【発行日】2022-07-08
(54)【発明の名称】鋼材の接合構造
(51)【国際特許分類】
E02D 27/12 20060101AFI20220701BHJP
【ＦＩ】
E02D27/12 Z
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2022070742
(22)【出願日】2022-04-22
【審査請求日】2022-06-09
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】317018169
【氏名又は名称】ヒロセ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100082418
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 朔生
(74)【代理人】
【識別番号】100167601
【弁理士】
【氏名又は名称】大島 信之
(74)【代理人】
【識別番号】100201329
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 真二郎
(74)【代理人】
【識別番号】100220917
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 忠大
(72)【発明者】
【氏名】後藤 大輝
(72)【発明者】
【氏名】田邊 将一
(72)【発明者】
【氏名】柳 悦孝
(72)【発明者】
【氏名】阿形 淳
(72)【発明者】
【氏名】戸田 和秀
(72)【発明者】
【氏名】窪津 直人
(72)【発明者】
【氏名】松田 伊佐雄
【審査官】湯本 照基
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－２０４３７９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１２９６６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２２３０７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１２３５４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２４５８５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】実公昭４６－５８８０（ＪＰ，Ｙ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｄ ２７／１２
Ｅ０２Ｄ ５／２４
Ｅ０２Ｄ ５／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
地中に打ち込んだ鋼材からなる支持杭と、前記支持杭の上位に配置する鋼材からなる支持柱の突合せ部に跨って外装可能な筒状の継手ソケットと、前記支持杭と前記支持柱を連結する引張材と、を使用して前記支持杭の上部と前記支持柱の下部とを一体に接合する鋼材の接合構造であって、
前記継手ソケットは、前記支持杭の上部に外装可能な下筒と、前記支持柱の下部に外装可能な上筒と、同軸線上に位置させた前記下筒と上筒の境界部に介装して一体化したダイアフラムとを有する、
鋼材の接合構造。
【請求項2】
請求項１に記載の鋼材の接合構造であって、前記引張材は２本以上設けることを特徴とする、
鋼材の接合構造。
【請求項3】
請求項２に記載の鋼材の接合構造において、平面視弧状の帯部と、前記帯部から外周方向に突設する引張材台座と、を有する固定バンドを、前記支持杭及び前記支持柱それぞれに固定し、
前記引張材の下部は前記支持杭に固定した前記固定バンドの前記引張材台座に固定し、
前記引張材の上部は前記支持柱に固定した前記固定バンドの前記引張材台座に固定することを特徴とする、
鋼材の接合構造。
【請求項4】
請求項３に記載の鋼材の接合構造において、前記引張材は、上端及び下端にねじ部を有し、前記引張材台座にねじ部を挿通し、上端及び下端に螺合する引張材ナットを締め付けて、前記固定バンドを介して前記支持杭及び前記支持柱に連結することを特徴とする、
鋼材の接合構造。
【請求項5】
請求項４に記載の鋼材の接合構造において、前記支持杭の外周の前記固定バンドの上部及び前記支持柱の外周の前記固定バンドの下部には、ストッパーを突設することを特徴とする、
鋼材の接合構造。
【請求項6】
請求項５に記載の鋼材の接合構造において、前記引張材は前記ダイアフラムを貫通することを特徴とする、
鋼材の接合構造。
【請求項7】
請求項６に記載の鋼材の接合構造において、前記引張材は、２本の引張ロッドを高ナットにより連結する構造であり、
前記高ナットは、前記ダイアフラムの下部に位置することを特徴とする、
鋼材の接合構造。
【請求項8】
請求項７に記載の鋼材の接合構造において、前記帯部の内周面又は前記支持杭及び前記支持柱の外周面にすべり止め加工を行い、若しくは、前記帯部の内周面と前記支持杭又は前記支持柱の外周面との間にすべり止め部材を設けることを特徴とする、
鋼材の接合構造。
【請求項9】
請求項３乃至請求項８のいずれか一項に記載の鋼材の接合構造において、前記帯部は平面視略半円状であり、
前記固定バンドは、前記帯部の両端に固定する固定プレートと、前記帯部を前記支持杭又は前記支持柱の軸に点対称に配置した際に対向する前記固定プレートを貫通するボルトと、前記ボルトに螺合するナットと、を有することを特徴とする、
鋼材の接合構造。
【請求項10】
請求項９に記載の鋼材の接合構造において、前記固定バンドと前記支持杭又は前記支持柱との間に、切り欠きを有する帯状のフィラー材を配置し、
前記フィラー材の前記切り欠きに、前記支持杭又は前記支持柱の外周面の溶接部が収まることを特徴とする、
鋼材の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は仮設構台や仮設橋等の支持杭と支持柱の接合に適用可能な鋼材の接合構造に関する。
【背景技術】
【0002】
道路等の建設・補修工事をする際に、人員や車両の通路、待機場所として道路脇に仮設橋を建設する場合がある。仮設橋は工事期間中供用され、その後解体される。
仮設橋の下部工は、Ｈ型鋼や鋼管等の鋼材を支持柱として用いており、地中に打ち込んだ支持杭の上部にこれらの支持柱を接合する。
支持杭と支持柱の接合手段としては全周溶接が知られているが、特に山岳の傾斜部などにおいては、溶接用に足場を別途組む必要があるなど作業が大掛かりとなるため、溶接によらない種々の機械式接合構造が提案されている。
仮設橋の下部工は、Ｈ型鋼や鋼管等の鋼材を支持柱として用いており、地中に打ち込んだ支持杭の上部にこれらの支持柱を接合する。
支持杭と支持柱の接合手段としては全周溶接が知られているが、特に山岳の傾斜部などにおいては、溶接用に足場を別途組む必要があるなど作業が大掛かりとなるため、溶接によらない種々の機械式接合構造が提案されている。
【0003】
特許文献１、２には、上下の鋼管の端部を加工して一対の外嵌端部および内嵌端部を形成し、外嵌端部と内嵌端部とを互いに嵌合させた状態で、軸芯周りに回転させて接合する機械式継手が開示されている。
また、特許文献３には、上下の鋼管の外径より大径の内径を有する筒状の継手ソケットを使用し、上下の鋼管の突合せ部に跨って外装した継手ソケットに螺合した調整ボルトにより、鋼管と継手ソケットの間隙を調整する接合構造が開示されている。
また、特許文献３には、上下の鋼管の外径より大径の内径を有する筒状の継手ソケットを使用し、上下の鋼管の突合せ部に跨って外装した継手ソケットに螺合した調整ボルトにより、鋼管と継手ソケットの間隙を調整する接合構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１６－２９２５０号公報
【文献】特開２０２０－２０２１６号公報
【文献】特開２０１８－２０４３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来の接合構造は次の問題点を有する。
＜１＞仮設橋の下部工は、支持杭となる鋼管を打ち込んだ後、打ち込んだ鋼管端面（杭頭）の高さや傾きの調整のため、杭頭部を切断する必要がある。このため、あらかじめ鋼管端面を加工する特許文献１、２のような機械式継手は利用できない。
＜２＞仮設橋には上部に車両等が積載され、その移動に伴い曲げが作用するため、下部工に積載物の自重による圧縮軸力と、移動による曲げが同時に作用する。また、仮設橋高さが高くなるにつれ、曲げによる転倒モーメントが大きくなるため、局所的には引張軸力と曲げが同時に作用する場合がある。特許文献３の接合構造は上下の鋼管の端部はダイアフラム（棚板）に接するのみであり、引張軸力に抵抗する機構がないため、使用できる仮設橋が限られる。
＜１＞仮設橋の下部工は、支持杭となる鋼管を打ち込んだ後、打ち込んだ鋼管端面（杭頭）の高さや傾きの調整のため、杭頭部を切断する必要がある。このため、あらかじめ鋼管端面を加工する特許文献１、２のような機械式継手は利用できない。
＜２＞仮設橋には上部に車両等が積載され、その移動に伴い曲げが作用するため、下部工に積載物の自重による圧縮軸力と、移動による曲げが同時に作用する。また、仮設橋高さが高くなるにつれ、曲げによる転倒モーメントが大きくなるため、局所的には引張軸力と曲げが同時に作用する場合がある。特許文献３の接合構造は上下の鋼管の端部はダイアフラム（棚板）に接するのみであり、引張軸力に抵抗する機構がないため、使用できる仮設橋が限られる。
【0006】
本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは少なくとも次のひとつの鋼管の接合構造を提供することにある。
＜１＞溶接によらずに上下の鋼材を縦方向に接合できること
＜２＞現場における杭頭の切断に対応できること
＜３＞圧縮軸力・曲げ、引張軸力・曲げの両方の性能を担保できること
＜１＞溶接によらずに上下の鋼材を縦方向に接合できること
＜２＞現場における杭頭の切断に対応できること
＜３＞圧縮軸力・曲げ、引張軸力・曲げの両方の性能を担保できること
【課題を解決するための手段】
【0007】
本願の第一発明は、地中に打ち込んだ鋼材からなる支持杭と、前記支持杭の上位に配置する鋼材からなる支持柱の突合せ部に跨って外装可能な筒状の継手ソケットと、前記支持杭と前記支持柱を連結する引張材と、を使用して前記支持杭の上部と前記支持柱の下部とを一体に接合する鋼材の接合構造であって、前記継手ソケットは、前記支持杭の上部に外装可能な下筒と、前記支持柱の下部に外装可能な上筒と、同軸線上に位置させた前記下筒と上筒の境界部に介装して一体化したダイアフラムとを有する、鋼材の接合構造を提供する。
本願の第二発明は、第一発明の鋼材の接合構造において、前記引張材は２本以上設けることを特徴とする。
本願の第三発明は、第二発明の鋼材の接合構造において、平面視弧状の帯部と、前記帯部から外周方向に突設する引張材台座と、を有する固定バンドを、前記支持杭及び前記支持柱それぞれに固定し、前記引張材の下部は前記支持杭に固定した前記固定バンドの前記引張材台座に固定し、前記引張材の上部は前記支持柱に固定した前記固定バンドの前記引張材台座に固定することを特徴とする。
本願の第四発明は、第三発明の鋼材の接合構造において、前記引張材は、上端及び下端にねじ部を有し、前記引張材台座にねじ部を挿通し、上端及び下端に螺合する引張材ナットを締め付けて、前記固定バンドを介して前記支持杭及び前記支持柱に連結することを特徴とする。
本願の第五発明は、第四発明の鋼材の接合構造において、前記支持杭の外周の前記固定バンドの上部及び前記支持柱の外周の前記固定バンドの下部には、ストッパーを突設することを特徴とする。
本願の第六発明は、第五発明の鋼材の接合構造において、前記引張材は前記ダイアフラムを貫通することを特徴とする。
本願の第七発明は、第六発明の鋼材の接合構造において、前記引張材は、２本の引張ロッドを高ナットにより連結する構造であり、前記高ナットは、前記ダイアフラムの下部に位置することを特徴とする。
本願の第八発明は、第七発明の鋼材の接合構造において、前記帯部の内周面又は前記支持杭及び前記支持柱の外周面にすべり止め加工を行い、若しくは、前記帯部の内周面と前記支持杭又は前記支持柱の外周面との間にすべり止め部材を設けることを特徴とする。
本願の第九発明は、第三発明乃至第八発明のいずれかの鋼材の接合構造において、前記帯部は平面視略半円状であり、前記固定バンドは、前記帯部の両端に固定する固定プレートと、前記帯部を前記支持杭又は前記支持柱の軸に点対称に配置した際に対向する前記固定プレートを貫通するボルトと、前記ボルトに螺合するナットと、を有することを特徴とする。
本願の第十発明は、第九発明の鋼材の接合構造において、前記固定バンドと前記支持杭又は前記支持柱との間に、切り欠きを有する帯状のフィラー材を配置し、前記フィラー材の前記切り欠きに、前記支持杭又は前記支持柱の外周面の溶接部が収まることを特徴とする。
本願の第二発明は、第一発明の鋼材の接合構造において、前記引張材は２本以上設けることを特徴とする。
本願の第三発明は、第二発明の鋼材の接合構造において、平面視弧状の帯部と、前記帯部から外周方向に突設する引張材台座と、を有する固定バンドを、前記支持杭及び前記支持柱それぞれに固定し、前記引張材の下部は前記支持杭に固定した前記固定バンドの前記引張材台座に固定し、前記引張材の上部は前記支持柱に固定した前記固定バンドの前記引張材台座に固定することを特徴とする。
本願の第四発明は、第三発明の鋼材の接合構造において、前記引張材は、上端及び下端にねじ部を有し、前記引張材台座にねじ部を挿通し、上端及び下端に螺合する引張材ナットを締め付けて、前記固定バンドを介して前記支持杭及び前記支持柱に連結することを特徴とする。
本願の第五発明は、第四発明の鋼材の接合構造において、前記支持杭の外周の前記固定バンドの上部及び前記支持柱の外周の前記固定バンドの下部には、ストッパーを突設することを特徴とする。
本願の第六発明は、第五発明の鋼材の接合構造において、前記引張材は前記ダイアフラムを貫通することを特徴とする。
本願の第七発明は、第六発明の鋼材の接合構造において、前記引張材は、２本の引張ロッドを高ナットにより連結する構造であり、前記高ナットは、前記ダイアフラムの下部に位置することを特徴とする。
本願の第八発明は、第七発明の鋼材の接合構造において、前記帯部の内周面又は前記支持杭及び前記支持柱の外周面にすべり止め加工を行い、若しくは、前記帯部の内周面と前記支持杭又は前記支持柱の外周面との間にすべり止め部材を設けることを特徴とする。
本願の第九発明は、第三発明乃至第八発明のいずれかの鋼材の接合構造において、前記帯部は平面視略半円状であり、前記固定バンドは、前記帯部の両端に固定する固定プレートと、前記帯部を前記支持杭又は前記支持柱の軸に点対称に配置した際に対向する前記固定プレートを貫通するボルトと、前記ボルトに螺合するナットと、を有することを特徴とする。
本願の第十発明は、第九発明の鋼材の接合構造において、前記固定バンドと前記支持杭又は前記支持柱との間に、切り欠きを有する帯状のフィラー材を配置し、前記フィラー材の前記切り欠きに、前記支持杭又は前記支持柱の外周面の溶接部が収まることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明は少なくとも次のひとつの効果を奏する。
＜１＞支持杭、支持柱と継手ソケット、支持杭、支持柱と各固定バンド、各固定バンドと引張材、いずれの連結も溶接が不要である。このため、溶接用に足場を別途組むなどの作業が大掛かりとならず、短工期で施工することができる。
＜２＞下固定バンドは支持杭に現場にて固定するため、現場において杭頭部を切断した支持杭に対応できる。
＜３＞支持杭と支持柱を継手ソケットで突き合わせるため、圧縮軸力は継手ソケットを介して伝達される。また、支持杭と支持柱を引張材で連結するため、引張材が引張と曲げの強度部材として機能する。
＜１＞支持杭、支持柱と継手ソケット、支持杭、支持柱と各固定バンド、各固定バンドと引張材、いずれの連結も溶接が不要である。このため、溶接用に足場を別途組むなどの作業が大掛かりとならず、短工期で施工することができる。
＜２＞下固定バンドは支持杭に現場にて固定するため、現場において杭頭部を切断した支持杭に対応できる。
＜３＞支持杭と支持柱を継手ソケットで突き合わせるため、圧縮軸力は継手ソケットを介して伝達される。また、支持杭と支持柱を引張材で連結するため、引張材が引張と曲げの強度部材として機能する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の鋼材の接合構造の斜視図
【図2】本発明の鋼材の接合構造の縦方向の断面図
【図3】支持柱と固定調整ボルトの説明図
【図4】本発明の固定バンドの説明図
【図5】本発明のフィラー部材の説明図
【図6】本発明の引張材の斜視図
【図7】本発明の引張材の配置の説明図
【図8】本発明の接合構造の接合方法の説明図（１）
【図9】本発明の接合構造の接合方法の説明図（２）
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。
【実施例1】
【0011】
＜１＞支持杭と支持柱の鋼材の組み合せ
本実施例１では支持杭１０と支持柱２０が同種同径の鋼管である形態について説明する。
本実施例１では支持杭１０と支持柱２０が同種同径の鋼管である形態について説明する。
【0012】
＜２＞鋼材の接合構造
本発明は筒状の継手ソケット３０、支持杭１０と外周に固定する下固定バンド４０、支持柱２０の外周に固定する上固定バンド５０、及び下固定バンド４０と上固定バンド５０を連結する引張材６０を使用して、縦方向に突き合せた下位の支持杭１０と上位の支持柱２０の間を一体に接合する（図１、２）。
本発明は筒状の継手ソケット３０、支持杭１０と外周に固定する下固定バンド４０、支持柱２０の外周に固定する上固定バンド５０、及び下固定バンド４０と上固定バンド５０を連結する引張材６０を使用して、縦方向に突き合せた下位の支持杭１０と上位の支持柱２０の間を一体に接合する（図１、２）。
【0013】
＜３＞継手ソケット
継手ソケット３０は支持杭１０の上部に外装可能な下筒３１と、支持柱２０の下部に外装可能な上筒３２と、同軸線上に位置させた下筒３１と上筒３２の境界部に介装して一体化したダイアフラム３３とからなる。
本実施例では下筒３１と上筒３２はそれぞれ異径の鋼管で形成する。
ダイアフラム３３は径差のある下筒３１と上筒３２を荷重伝達可能に一体化すると共に、支持杭１０と支持柱２０の突合せ端の間に介装する板材であり、例えば鋼板で形成する。
ダイアフラム３３の形状は図示した角形に限定されず円盤状でもよい。
継手ソケット３０は支持杭１０、支持柱２０を挿入して介装するのみであり、溶接が不要である。
継手ソケット３０は支持杭１０の上部に外装可能な下筒３１と、支持柱２０の下部に外装可能な上筒３２と、同軸線上に位置させた下筒３１と上筒３２の境界部に介装して一体化したダイアフラム３３とからなる。
本実施例では下筒３１と上筒３２はそれぞれ異径の鋼管で形成する。
ダイアフラム３３は径差のある下筒３１と上筒３２を荷重伝達可能に一体化すると共に、支持杭１０と支持柱２０の突合せ端の間に介装する板材であり、例えば鋼板で形成する。
ダイアフラム３３の形状は図示した角形に限定されず円盤状でもよい。
継手ソケット３０は支持杭１０、支持柱２０を挿入して介装するのみであり、溶接が不要である。
【0014】
＜４＞鋼材と各筒の寸法関係
継手ソケット３０の下筒３１と上筒３２は支持杭１０と支持柱２０にそれぞれ外装するため、下筒３１の内径と上筒３２の内径は、支持杭１０及び支持柱２０の径より大きいものとする。
本発明では支持杭１０の施工誤差を継手ソケット３０に吸収させるために、下筒３１の内径と上筒３２の内径を同一径とせずに異径の組み合せとし、下固定調整ボルト３４と上固定調整ボルト３５を設ける。
継手ソケット３０の下筒３１と上筒３２は支持杭１０と支持柱２０にそれぞれ外装するため、下筒３１の内径と上筒３２の内径は、支持杭１０及び支持柱２０の径より大きいものとする。
本発明では支持杭１０の施工誤差を継手ソケット３０に吸収させるために、下筒３１の内径と上筒３２の内径を同一径とせずに異径の組み合せとし、下固定調整ボルト３４と上固定調整ボルト３５を設ける。
【0015】
＜５＞固定調整ボルト
下固定調整ボルト３４と上固定調整ボルト３５は締め付けて先端を支持杭１０、支持柱２０に当接する（図３）。これにより、継手ソケット３０と協働して支持杭１０と支持柱２０の水平位置と角度を調整する機能と、調整を終えた支持杭１０と支持柱２０の位置を保持する機能（位置決め機能）、圧縮軸力及び曲げ応力を伝達する機能を有する。なお、これらの機能が必要でなければ、各固定調整ボルト３４、３５は用いなくてもよい。
各固定調整ボルト３４、３５は支持杭１０や支持柱２０を貫通しないので、支持杭１０や支持柱２０にボルト孔を開設する等の特別な加工は一切不要である。
各固定調整ボルト３４、３５は、各筒３１、３２に直接形成したネジ孔に螺合してもよいし、各筒３１、３２の外周面に溶接等で固着したナット（図示せず）に螺合してもよい。
下固定調整ボルト３４と上固定調整ボルト３５は締め付けて先端を支持杭１０、支持柱２０に当接する（図３）。これにより、継手ソケット３０と協働して支持杭１０と支持柱２０の水平位置と角度を調整する機能と、調整を終えた支持杭１０と支持柱２０の位置を保持する機能（位置決め機能）、圧縮軸力及び曲げ応力を伝達する機能を有する。なお、これらの機能が必要でなければ、各固定調整ボルト３４、３５は用いなくてもよい。
各固定調整ボルト３４、３５は支持杭１０や支持柱２０を貫通しないので、支持杭１０や支持柱２０にボルト孔を開設する等の特別な加工は一切不要である。
各固定調整ボルト３４、３５は、各筒３１、３２に直接形成したネジ孔に螺合してもよいし、各筒３１、３２の外周面に溶接等で固着したナット（図示せず）に螺合してもよい。
【0016】
＜６＞固定バンド
支持杭１０の外周に固定する下固定バンド４０と支持柱２０の外周に固定する上固定バンド５０は同形状であり、平面視略半円状の下帯部４１又は上帯部５１を２枚組み合わせてそれぞれ支持杭１０、支持柱２０の外周に巻き付けて固定する（図４）。
下帯部４１、上帯部５１は溶接によりそれぞれ支持杭１０、支持柱２０に固定してもよいが、本実施例は、各帯部４１、５１の両端部にそれぞれ下固定プレート４２、上固定プレート５２を設け、各固定プレート４２、５２にそれぞれ下ボルト孔４２１、上ボルト孔５２１を形成し、それぞれ２枚の各帯部４１、５１とその端部の各固定プレート４２、５２を組み合わせて各ボルト孔４２１、５２１に挿通するボルト４２２、５２２にナット４２３、５２３を螺合して締め付けることにより、支持杭１０、支持柱２０の全周に巻き付けて固定する。ボルト４２２、５２２及びナット４２３、５２３により固定するため溶接が不要であり、現場にて人力で固定することができる。
このとき、各帯部４１、５１の内周面や各帯部４１、５１と接する支持杭１０、支持柱２０の外周面は、力が作用したときに支持杭１０、支持柱２０の外周面に沿って各固定バンド４０、５０が動かないように摩擦力を高めるためのすべり止め加工をしてもよい。すべり止め加工としては、表面粗度を粗くする、アルミ等の金属の溶射、無機ジンクリッチペイント等の塗装、発錆剤を用いた発錆等がある。また、支持杭１０、支持柱２０との間にすべり止め部材（図示せず）を設けてもよい。すべり止め部材としては少なくとも片面にすべり止め加工を施した鋼製のプレート等がある。
なお、本実施例においては、平面視略半円状の各帯部４１、５１を二つ組み合わせて略円状として支持杭１０、支持柱２０の外周に巻き付けて固定したが、複数の平面視弧状に分割した各帯部４１、５１を組み合わせて略円状として支持杭１０、支持柱２０の外周に巻き付けて固定してもよい。また、各帯部４１、５１は分割してボルト４２２、５２２とナット４２３、５２３により固定する形態に限らず、一部の端部どうしを蝶番等により開閉自在に連結してもよい。
支持杭１０の外周に固定する下固定バンド４０と支持柱２０の外周に固定する上固定バンド５０は同形状であり、平面視略半円状の下帯部４１又は上帯部５１を２枚組み合わせてそれぞれ支持杭１０、支持柱２０の外周に巻き付けて固定する（図４）。
下帯部４１、上帯部５１は溶接によりそれぞれ支持杭１０、支持柱２０に固定してもよいが、本実施例は、各帯部４１、５１の両端部にそれぞれ下固定プレート４２、上固定プレート５２を設け、各固定プレート４２、５２にそれぞれ下ボルト孔４２１、上ボルト孔５２１を形成し、それぞれ２枚の各帯部４１、５１とその端部の各固定プレート４２、５２を組み合わせて各ボルト孔４２１、５２１に挿通するボルト４２２、５２２にナット４２３、５２３を螺合して締め付けることにより、支持杭１０、支持柱２０の全周に巻き付けて固定する。ボルト４２２、５２２及びナット４２３、５２３により固定するため溶接が不要であり、現場にて人力で固定することができる。
このとき、各帯部４１、５１の内周面や各帯部４１、５１と接する支持杭１０、支持柱２０の外周面は、力が作用したときに支持杭１０、支持柱２０の外周面に沿って各固定バンド４０、５０が動かないように摩擦力を高めるためのすべり止め加工をしてもよい。すべり止め加工としては、表面粗度を粗くする、アルミ等の金属の溶射、無機ジンクリッチペイント等の塗装、発錆剤を用いた発錆等がある。また、支持杭１０、支持柱２０との間にすべり止め部材（図示せず）を設けてもよい。すべり止め部材としては少なくとも片面にすべり止め加工を施した鋼製のプレート等がある。
なお、本実施例においては、平面視略半円状の各帯部４１、５１を二つ組み合わせて略円状として支持杭１０、支持柱２０の外周に巻き付けて固定したが、複数の平面視弧状に分割した各帯部４１、５１を組み合わせて略円状として支持杭１０、支持柱２０の外周に巻き付けて固定してもよい。また、各帯部４１、５１は分割してボルト４２２、５２２とナット４２３、５２３により固定する形態に限らず、一部の端部どうしを蝶番等により開閉自在に連結してもよい。
【0017】
＜６．１＞フィラー材
例えば支持杭１０や支持柱２０として溶接鋼管を用いた場合、ストレートシーム、あるいはスパイラルシームの上から各固定バンド４０、５０を取り付けるため、各固定バンド４０、５０の内周面と支持杭１０、支持柱２０の外周面が密着せずに浮き上がり、接触面積が減ることで摩擦力が十分に発揮されない可能性がある。
このため、帯状のフィラー材８０を支持杭１０、支持柱２０と各固定バンド４０、５０の各帯部４１、５１との間に配置してもよい（図５）。
フィラー材８０は支持杭１０、支持柱２０の外周面の溶接部１１に合わせた切り欠き８１を有し、切り欠き８１と溶接部１１を合わせて支持杭１０（支持柱２０）の外周面にフィラー材８０を巻き付け、その上から下固定バンド４０（上固定バンド５０）を巻き付ける。フィラー材８０の厚さを溶接部１１より厚くし、溶接部１１を覆うようにすることで、支持杭１０、支持柱２０とフィラー材８０、フィラー材８０と各固定バンド４０、５０の接触面積を大きく確保することが可能となる。
例えば支持杭１０や支持柱２０として溶接鋼管を用いた場合、ストレートシーム、あるいはスパイラルシームの上から各固定バンド４０、５０を取り付けるため、各固定バンド４０、５０の内周面と支持杭１０、支持柱２０の外周面が密着せずに浮き上がり、接触面積が減ることで摩擦力が十分に発揮されない可能性がある。
このため、帯状のフィラー材８０を支持杭１０、支持柱２０と各固定バンド４０、５０の各帯部４１、５１との間に配置してもよい（図５）。
フィラー材８０は支持杭１０、支持柱２０の外周面の溶接部１１に合わせた切り欠き８１を有し、切り欠き８１と溶接部１１を合わせて支持杭１０（支持柱２０）の外周面にフィラー材８０を巻き付け、その上から下固定バンド４０（上固定バンド５０）を巻き付ける。フィラー材８０の厚さを溶接部１１より厚くし、溶接部１１を覆うようにすることで、支持杭１０、支持柱２０とフィラー材８０、フィラー材８０と各固定バンド４０、５０の接触面積を大きく確保することが可能となる。
【0018】
＜７＞引張材台座
各帯部４１、５１は支持杭１０、支持柱２０の外周面から径方向に突出するように、引張材６０を連結するための下引張材台座４３、上引張材台座５３を設ける。
本実施例において、各引張材台座４３、５３は径方向に長い長孔状の下引張材挿通孔４３１、上引張材挿通孔５３１を有する。
各引張材台座４３、５３は支持杭１０、支持柱２０から突出しているため、継手ソケット３０が支持杭１０、支持柱２０より大径であっても、引張材６０の上下をそれぞれ連結することができる。
各帯部４１、５１は支持杭１０、支持柱２０の外周面から径方向に突出するように、引張材６０を連結するための下引張材台座４３、上引張材台座５３を設ける。
本実施例において、各引張材台座４３、５３は径方向に長い長孔状の下引張材挿通孔４３１、上引張材挿通孔５３１を有する。
各引張材台座４３、５３は支持杭１０、支持柱２０から突出しているため、継手ソケット３０が支持杭１０、支持柱２０より大径であっても、引張材６０の上下をそれぞれ連結することができる。
【0019】
＜８＞引張材
引張材６０は棒鋼からなり、両端を下引張材台座４３、上引張材台座５３に連結することで、各固定バンド４０、５０を介して支持杭１０と支持柱２０を連結している。
引張材６０は、溶接により下引張材台座４３、上引張材台座５３に連結してもよいが、本実施例は軸部６１の両端に設けたねじ部６２を下引張材台座４３の下引張材挿通孔４３１と上引張材台座５３の上引張材挿通孔５３１に挿通し、ねじ部６２に引張材ナット６３を螺合して締め付けて下固定バンド４０と上固定バンド５０を引き寄せることで、各固定バンド４０、５０を介して支持杭１０と支持柱２０を連結する。引張材ナット６３の締め付けにより連結するため、溶接が不要であり、現場にて連結することができる。
支持柱２０に引張軸力が作用した際、上固定バンド５０から引張材６０、下固定バンド４０を介して支持杭１０に伝達される。
本実施例においては、引張材６０は両端を雄ねじ状とした２本の引張ロッド６１１を高ナット６４により連結して構成する（図６）。
引張材６０は棒鋼からなり、両端を下引張材台座４３、上引張材台座５３に連結することで、各固定バンド４０、５０を介して支持杭１０と支持柱２０を連結している。
引張材６０は、溶接により下引張材台座４３、上引張材台座５３に連結してもよいが、本実施例は軸部６１の両端に設けたねじ部６２を下引張材台座４３の下引張材挿通孔４３１と上引張材台座５３の上引張材挿通孔５３１に挿通し、ねじ部６２に引張材ナット６３を螺合して締め付けて下固定バンド４０と上固定バンド５０を引き寄せることで、各固定バンド４０、５０を介して支持杭１０と支持柱２０を連結する。引張材ナット６３の締め付けにより連結するため、溶接が不要であり、現場にて連結することができる。
支持柱２０に引張軸力が作用した際、上固定バンド５０から引張材６０、下固定バンド４０を介して支持杭１０に伝達される。
本実施例においては、引張材６０は両端を雄ねじ状とした２本の引張ロッド６１１を高ナット６４により連結して構成する（図６）。
【0020】
＜８．１＞引張材とダイアフラムの位置関係
引張材６０は継手ソケット３０のダイアフラム３３を挿通している。
ダイアフラム３３に挿通した引張材６０の位置に合わせて、支持杭１０や支持柱２０、継手ソケット３０、各固定バンド４０、５０の位置を合わせることができる。
また、ダイアフラム３３に挿通するのみであるため、継手ソケット３０には引張軸力が作用せず、継手ソケット３０の設計事項としては圧縮軸力及び曲げ応力のみであり、引張軸力を考慮する必要がなく、簡易な構成とすることができる。
引張材６０は継手ソケット３０のダイアフラム３３を挿通している。
ダイアフラム３３に挿通した引張材６０の位置に合わせて、支持杭１０や支持柱２０、継手ソケット３０、各固定バンド４０、５０の位置を合わせることができる。
また、ダイアフラム３３に挿通するのみであるため、継手ソケット３０には引張軸力が作用せず、継手ソケット３０の設計事項としては圧縮軸力及び曲げ応力のみであり、引張軸力を考慮する必要がなく、簡易な構成とすることができる。
【0021】
＜９＞引張材の本数
図７に示すとおり、引張軸力が発生した状態で曲げが作用した際、曲げ引張側にはもともとの引張軸力に加えて曲げによる軸力が追加で発生するため、少なくとも１本以上の引張材６０が必要となる。
また、曲げ圧縮側では引張材６０に作用していた引張軸力が抜けていくことになるが、引張軸力が０になるまで抜け切るかは曲げの大きさによるため、曲げ圧縮側にも少なくとも１本以上の引張材６０を配置することが好ましい。
本実施例においては、一つの下固定バンド４０、上固定バンド５０に４個ずつ下引張材台座４３、上引張材台座５３を設けて、９０度間隔で４本の引張材６０を配置する。これにより、曲げ引張側、圧縮側にそれぞれ2本以上の引張材が配置されることとなり、各引張材６０により軸力や曲げを負担することができる。
図７に示すとおり、引張軸力が発生した状態で曲げが作用した際、曲げ引張側にはもともとの引張軸力に加えて曲げによる軸力が追加で発生するため、少なくとも１本以上の引張材６０が必要となる。
また、曲げ圧縮側では引張材６０に作用していた引張軸力が抜けていくことになるが、引張軸力が０になるまで抜け切るかは曲げの大きさによるため、曲げ圧縮側にも少なくとも１本以上の引張材６０を配置することが好ましい。
本実施例においては、一つの下固定バンド４０、上固定バンド５０に４個ずつ下引張材台座４３、上引張材台座５３を設けて、９０度間隔で４本の引張材６０を配置する。これにより、曲げ引張側、圧縮側にそれぞれ2本以上の引張材が配置されることとなり、各引張材６０により軸力や曲げを負担することができる。
【0022】
＜１０＞ストッパー
支持杭１０の外周の下固定バンド４０の上部及び支持柱２０の外周の上固定バンド５０の下部には、ストッパー７０を設けてもよい。
ストッパー７０により、想定以上の引張軸力が作用した際に各固定バンド４０、５０がずれて、支持杭１０、支持柱２０から脱落してしまうのを防止できる。
ストッパー７０は、下固定バンド４０、上固定バンド５０に接触してもよいし、離れていてもよい。
支持杭１０の外周の下固定バンド４０の上部及び支持柱２０の外周の上固定バンド５０の下部には、ストッパー７０を設けてもよい。
ストッパー７０により、想定以上の引張軸力が作用した際に各固定バンド４０、５０がずれて、支持杭１０、支持柱２０から脱落してしまうのを防止できる。
ストッパー７０は、下固定バンド４０、上固定バンド５０に接触してもよいし、離れていてもよい。
【0023】
＜１１＞接合方法
図８、９を参照して継手ソケット３０、各固定バンド４０、５０及び引張材６０を使用した支持杭１０と支持柱２０との接合方法について説明する。なお、以下に説明する接合方法は一例であり、上述の接合構造を構築するための接合方法はこれに限定されない。
図８、９を参照して継手ソケット３０、各固定バンド４０、５０及び引張材６０を使用した支持杭１０と支持柱２０との接合方法について説明する。なお、以下に説明する接合方法は一例であり、上述の接合構造を構築するための接合方法はこれに限定されない。
【0024】
＜１１．１＞支持柱の吊り込み
支持杭１０となる鋼管は下部を地中に打ち込んだ後、必要に応じて杭頭の高さや傾きの調整のため杭頭部を水平に切断する。
そして、支持柱２０の下端にダイアフラム３３が当接するまで上筒３２を差し込み、複数の上固定調整ボルト３６を締め付けて、支持柱２０の下端に継手ソケット３０を外装して剛結する。
また、外装した継手ソケット３０の上部の支持柱２０の外周に上固定バンド５０を固定し、ダイアフラム３３に挿通した引張材６０の上端のねじ部６２を、上固定バンド５０の上引張材台座５３の上引張材挿通孔５３１に挿通し、引張材ナット６３を螺合して引張材６０を上固定バンド５０に連結する。上引張材台座５３の上引張材挿通孔５３１は長孔状であるため、支持柱２０の軸心に対する引張材６０の径方向の距離は、ダイアフラム３３に挿通した位置に合わせることができる。
本実施例の引張材６０は２本の引張ロッド６１１を高ナット６４により連結するが、高ナット６４をダイアフラム３３の下部に配置することにより、支持柱２０の吊り込み時に高ナット６４を介して引張材６０により継手ソケット３０を支持することができる。
そして、クレーン等に吊り下げられた支持柱２０を既設の支持杭１０の真上に移動し、支持柱２０を降下して支持杭１０の上部に継手ソケット３０の下筒３１を外装する。
継手ソケット３０のダイアフラム３３が支持杭１０の上端に当接することで、支持柱２０の降下が規制されて、支持杭１０の上部に支持柱２０が延設される。
その後、下固定調整ボルト３４を締付けて支持杭１０と下筒３１を剛結する。
支持杭１０、支持柱２０にストッパー７０を取り付ける場合には、現場で溶接して取り付けてもよいし、支持杭１０の切断長さを考慮してあらかじめ取り付けた状態で現場に搬入してもよい。
支持杭１０となる鋼管は下部を地中に打ち込んだ後、必要に応じて杭頭の高さや傾きの調整のため杭頭部を水平に切断する。
そして、支持柱２０の下端にダイアフラム３３が当接するまで上筒３２を差し込み、複数の上固定調整ボルト３６を締め付けて、支持柱２０の下端に継手ソケット３０を外装して剛結する。
また、外装した継手ソケット３０の上部の支持柱２０の外周に上固定バンド５０を固定し、ダイアフラム３３に挿通した引張材６０の上端のねじ部６２を、上固定バンド５０の上引張材台座５３の上引張材挿通孔５３１に挿通し、引張材ナット６３を螺合して引張材６０を上固定バンド５０に連結する。上引張材台座５３の上引張材挿通孔５３１は長孔状であるため、支持柱２０の軸心に対する引張材６０の径方向の距離は、ダイアフラム３３に挿通した位置に合わせることができる。
本実施例の引張材６０は２本の引張ロッド６１１を高ナット６４により連結するが、高ナット６４をダイアフラム３３の下部に配置することにより、支持柱２０の吊り込み時に高ナット６４を介して引張材６０により継手ソケット３０を支持することができる。
そして、クレーン等に吊り下げられた支持柱２０を既設の支持杭１０の真上に移動し、支持柱２０を降下して支持杭１０の上部に継手ソケット３０の下筒３１を外装する。
継手ソケット３０のダイアフラム３３が支持杭１０の上端に当接することで、支持柱２０の降下が規制されて、支持杭１０の上部に支持柱２０が延設される。
その後、下固定調整ボルト３４を締付けて支持杭１０と下筒３１を剛結する。
支持杭１０、支持柱２０にストッパー７０を取り付ける場合には、現場で溶接して取り付けてもよいし、支持杭１０の切断長さを考慮してあらかじめ取り付けた状態で現場に搬入してもよい。
【0025】
＜１１．２＞引張材による支持杭と支持柱の連結
外装した下筒３１の下部の支持杭１０の外周に下固定バンド４０を、引張材６０の下端のねじ部６２を下引張材挿通孔４３１に挿通しながら固定する。引張材６０は
下固定バンド４０は支持杭１０に現場にて固定するため、杭頭部を切断した支持杭１０に対応できる。
そして、引張材６０の上下のねじ部６２に引張材ナット６３を締め付けて、引張材ナット６３を螺合して締め付けて下固定バンド４０と上固定バンド５０を引き寄せることで、各固定バンド４０、５０を介して支持杭１０と支持柱２０を連結する。
支持杭１０は杭頭部を水平に切断する際の切断長さが杭によって異なるため、下固定バンド４０と上固定バンド５０間の距離は支持杭１０ごとに異なるが、本発明の引張材６０は上下のねじ部６２への引張材ナット６３の締め込み量により下固定バンド４０と上固定バンド５０間の距離の変更に対応することができる。
外装した下筒３１の下部の支持杭１０の外周に下固定バンド４０を、引張材６０の下端のねじ部６２を下引張材挿通孔４３１に挿通しながら固定する。引張材６０は
下固定バンド４０は支持杭１０に現場にて固定するため、杭頭部を切断した支持杭１０に対応できる。
そして、引張材６０の上下のねじ部６２に引張材ナット６３を締め付けて、引張材ナット６３を螺合して締め付けて下固定バンド４０と上固定バンド５０を引き寄せることで、各固定バンド４０、５０を介して支持杭１０と支持柱２０を連結する。
支持杭１０は杭頭部を水平に切断する際の切断長さが杭によって異なるため、下固定バンド４０と上固定バンド５０間の距離は支持杭１０ごとに異なるが、本発明の引張材６０は上下のねじ部６２への引張材ナット６３の締め込み量により下固定バンド４０と上固定バンド５０間の距離の変更に対応することができる。
【0026】
［接合構造の特性］
＜１＞圧縮軸力
支持杭１０と支持柱２０の接合部には支持柱２０の自重と上載荷重による圧縮軸力が常に作用している。
相対向する支持杭１０の上端と支持柱２０の下端の対向面の間には継手ソケット３０のダイアフラム３３の上下面が接面した状態で介装してあるため、圧縮軸力はダイアフラム３３を通じて支持杭１０と支持柱２０の相互間で伝達し合う。
圧縮軸力は下筒３１や上筒３２に直接作用することはなく、同様に下筒３１と上筒３２に螺着した下固定調整ボルト３４と上固定調整ボルト３５に作用することもない。
＜１＞圧縮軸力
支持杭１０と支持柱２０の接合部には支持柱２０の自重と上載荷重による圧縮軸力が常に作用している。
相対向する支持杭１０の上端と支持柱２０の下端の対向面の間には継手ソケット３０のダイアフラム３３の上下面が接面した状態で介装してあるため、圧縮軸力はダイアフラム３３を通じて支持杭１０と支持柱２０の相互間で伝達し合う。
圧縮軸力は下筒３１や上筒３２に直接作用することはなく、同様に下筒３１と上筒３２に螺着した下固定調整ボルト３４と上固定調整ボルト３５に作用することもない。
【0027】
＜２＞引張軸力、曲げ力
継手ソケット３０と突き合せた支持杭１０と支持柱２０を引張材６０で連結するため、継手ソケット３０に対して支持杭１０と支持柱２０の抜け出しを防止できるだけでなく、引張材６０が接合部の引張と曲げの強度部材として機能する。
また、下固定調整ボルト３４や上固定調整ボルト３５を用いる場合には、各固定調整ボルト３４、３５と継手ソケット３０を通じて支持杭１０と支持柱２０との間で曲げ力が伝達可能であり、継手ソケット３０の強度が曲げ力に抵抗する。
継手ソケット３０と突き合せた支持杭１０と支持柱２０を引張材６０で連結するため、継手ソケット３０に対して支持杭１０と支持柱２０の抜け出しを防止できるだけでなく、引張材６０が接合部の引張と曲げの強度部材として機能する。
また、下固定調整ボルト３４や上固定調整ボルト３５を用いる場合には、各固定調整ボルト３４、３５と継手ソケット３０を通じて支持杭１０と支持柱２０との間で曲げ力が伝達可能であり、継手ソケット３０の強度が曲げ力に抵抗する。
【0028】
＜３＞溶接なし構成
支持杭１０と支持柱２０は継手ソケット３０のダイアフラム３３に突き合わせるのみで溶接しない。また、各固定バンド４０、５０はボルト４２２、５２２及びナット４２３、５２３により固定し、引張材６０は引張材ナット６３の締め付けにより固定するため、いずれも溶接が不要である。
このため、溶接用に足場を別途組むなどの作業が大掛かりとならず、短工期で施工することができる。
支持杭１０と支持柱２０は継手ソケット３０のダイアフラム３３に突き合わせるのみで溶接しない。また、各固定バンド４０、５０はボルト４２２、５２２及びナット４２３、５２３により固定し、引張材６０は引張材ナット６３の締め付けにより固定するため、いずれも溶接が不要である。
このため、溶接用に足場を別途組むなどの作業が大掛かりとならず、短工期で施工することができる。
【0029】
＜４＞解体分離
仮設桟橋や仮設橋等を解体する場合には、継手ソケット３０の各固定調整ボルト３４、３５や引張材６０の上下の引張材ナット６３、各固定バンド４０、５０の各ナット４２３、５２３を緩めるだけの簡単な操作で支持杭１０と支持柱２０の接合を解除することができる。分離撤去した継手ソケット３０や各固定バンド４０、５０、引張材６０は再使用が可能である。
仮設桟橋や仮設橋等を解体する場合には、継手ソケット３０の各固定調整ボルト３４、３５や引張材６０の上下の引張材ナット６３、各固定バンド４０、５０の各ナット４２３、５２３を緩めるだけの簡単な操作で支持杭１０と支持柱２０の接合を解除することができる。分離撤去した継手ソケット３０や各固定バンド４０、５０、引張材６０は再使用が可能である。
【符号の説明】
【0030】
１０・・・支持杭
２０・・・支持柱
３０・・・継手ソケット、３１・・・下筒、３２・・・上筒、３３・・・ダイアフラム、３４・・・下固定調整ボルト、３５・・・上固定調整ボルト
４０・・・下固定バンド、４１・・・下帯部、４２・・・上固定プレート、４２１・・・上ボルト孔、４２２・・・ボルト、４２３・・・ナット、４３・・・下引張材台座、４３１・・・下引張材挿通孔
５０・・・上固定バンド、５１・・・上帯部、５２・・・下固定プレート、５２１・・・下ボルト孔、５２２・・・ボルト、５２３・・・ナット、５３・・・上引張材台座、５３１・・・上引張材挿通孔
６０・・・引張材、６１・・・軸部、６１１・・・引張ロッド、６２・・・ねじ部、６３・・・引張材ナット、６４・・・高ナット
７０・・・ストッパー
８０・・・フィラー材、８１・・・切り欠き
２０・・・支持柱
３０・・・継手ソケット、３１・・・下筒、３２・・・上筒、３３・・・ダイアフラム、３４・・・下固定調整ボルト、３５・・・上固定調整ボルト
４０・・・下固定バンド、４１・・・下帯部、４２・・・上固定プレート、４２１・・・上ボルト孔、４２２・・・ボルト、４２３・・・ナット、４３・・・下引張材台座、４３１・・・下引張材挿通孔
５０・・・上固定バンド、５１・・・上帯部、５２・・・下固定プレート、５２１・・・下ボルト孔、５２２・・・ボルト、５２３・・・ナット、５３・・・上引張材台座、５３１・・・上引張材挿通孔
６０・・・引張材、６１・・・軸部、６１１・・・引張ロッド、６２・・・ねじ部、６３・・・引張材ナット、６４・・・高ナット
７０・・・ストッパー
８０・・・フィラー材、８１・・・切り欠き
【要約】
【課題】溶接によらずに上下の鋼材を縦方向に接合でき、圧縮軸力・曲げ、引張軸力・曲げの両方の性能を担保できる鋼材の接合構造を提供すること。
【解決手段】地中に打ち込んだ鋼材からなる支持杭と、前記支持杭の上位に配置する鋼材からなる支持柱の突合せ部に跨って外装可能な筒状の継手ソケットと、前記支持杭と前記支持柱を連結する引張材と、を使用して前記支持杭の上部と前記支持柱の下部とを一体に接合する鋼材の接合構造であって、前記継手ソケットは、前記支持杭の上部に外装可能な下筒と、前記支持柱の下部に外装可能な上筒と、同軸線上に位置させた前記下筒と上筒の境界部に介装して一体化したダイアフラムとを有する、鋼材の接合構造。
【選択図】図１
【解決手段】地中に打ち込んだ鋼材からなる支持杭と、前記支持杭の上位に配置する鋼材からなる支持柱の突合せ部に跨って外装可能な筒状の継手ソケットと、前記支持杭と前記支持柱を連結する引張材と、を使用して前記支持杭の上部と前記支持柱の下部とを一体に接合する鋼材の接合構造であって、前記継手ソケットは、前記支持杭の上部に外装可能な下筒と、前記支持柱の下部に外装可能な上筒と、同軸線上に位置させた前記下筒と上筒の境界部に介装して一体化したダイアフラムとを有する、鋼材の接合構造。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】