鋼管杭
【課題】貫入性能が高いうえに、先端部を変形させることで貫入後の貫入抵抗を増加させて沈下を抑えることが可能な鋼管杭を提供する。
【解決手段】先端部１２に貫入促進手段が形成された鋼管杭１である。
そして、先端部には貫入促進手段として、本体部１１より下方に突出する突出部が形成され、その突出部は所定以上の地盤反力Ｐが作用すると貫入抵抗が大きくなる方向に変形する。
ここで、突出部は、本体部の端部を覆う円錐部１２１に形成され、所定以上の地盤反力Ｐが作用するとその突出部の中央付近が本体部側に向けて変形するように構成することができる。
【解決手段】先端部１２に貫入促進手段が形成された鋼管杭１である。
そして、先端部には貫入促進手段として、本体部１１より下方に突出する突出部が形成され、その突出部は所定以上の地盤反力Ｐが作用すると貫入抵抗が大きくなる方向に変形する。
ここで、突出部は、本体部の端部を覆う円錐部１２１に形成され、所定以上の地盤反力Ｐが作用するとその突出部の中央付近が本体部側に向けて変形するように構成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、戸建て住宅などの建物の基礎などに使用される鋼管杭に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地中に鋼管杭を回転圧入することで住宅などの小規模の建物の杭基礎を構築することが知られている。そして、このように鋼管杭を貫入する際の貫入抵抗を低減させるために、鋼管杭の先端部に貫入促進手段を設ける場合がある（特許文献１，２など参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１の鋼管杭では、鋼管の下部に円錐状の治具を取り付けることで、地盤への貫入抵抗を低減させている。
【０００４】
また、特許文献２では、鋼管の本体部より幅の広い円錐状の治具を取り付けることで、地盤への貫入抵抗を低減させるとともに先端部の面積を広げることで先端支持力を増加させている。
【０００５】
他方、特許文献３には、鋼管の先端部に軸方向に延びる複数のスリットを設けて片状部を成形し、支持層でその片状部を外側に向けて変形させることで、先端が拡径した鋼管杭とする発明が開示されている。
【特許文献１】実開平７−２５３４号公報
【特許文献２】特開２００４−２６３４１４号公報
【特許文献３】特開２００５−１６３３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２に開示されているように、先端部を円錐状にして貫入抵抗を低減させると、鋼管杭の貫入はスムースにおこなわれるが、貫入後に鋼管杭に作用する上載荷重によって、貫入が進行して沈下が発生するおそれがある。
【０００７】
また、特許文献２のように先端部のみ拡幅させると、その上方の鋼管杭の本体部と周辺地盤との摩擦による支持力が低減することになる。
【０００８】
さらに、特許文献３の鋼管杭は、支持層に到達後、拡径されるので、先端支持力を増加させることができるが、貫入促進手段を備えていないので、地盤によっては貫入が困難になる場合がある。
【０００９】
そこで、本発明は、貫入性能が高いうえに、先端部を変形させることで貫入後の貫入抵抗を増加させて沈下を抑えることが可能な鋼管杭を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の鋼管杭は、先端部に貫入促進手段が形成された鋼管杭であって、前記先端部には前記貫入促進手段として、本体部より下方に突出する突出部が形成され、その突出部は所定以上の力が作用すると貫入抵抗が大きくなる方向に変形することを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記突出部は、前記本体部の端部を覆う円錐状、截頭円錐状又はドーム状に形成され、所定以上の力が作用するとその突出部の中央付近が前記本体部側に向けて変形するように構成することができる。また、前記突出部に貫通孔を設けることができる。
【００１２】
さらに、前記突出部には変形誘導部が形成されており、所定以上の力が作用するとその変形誘導部より内側が変形するように構成することができる。
【００１３】
また、前記突出部は、管材を周方向に断続的に切り欠いて残置された部分で形成することができる。さらに、前記突出部は、内側に向けて傾斜していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
このように構成された本発明の鋼管杭では、本体部より下方に突出する突出部が貫入促進手段として形成されているので、貫入時の貫入抵抗を低減させ、スムースに鋼管杭を地盤に貫入することができる。
【００１５】
また、この突出部は、所定以上の力が作用すると、貫入抵抗が大きくなる方向に変形するので、貫入後の基礎として使用している際の沈下の進行を抑えることができる。
【００１６】
また、突出部を本体部の端部を覆う円錐状、截頭円錐状又はドーム状に形成することで、鋼管杭の先端の閉塞面積が増加し、先端支持力を大きくすることができる。
【００１７】
さらに、突出部に貫通孔を設けることで、鋼管杭の内部に土砂などを取り込むことができ、貫入抵抗を低減することができる。また、突出部が変形する際に応力集中が起き易い中央付近に貫通孔を設けることで、応力集中による突出部の損傷を防ぐことができる。
【００１８】
また、突出部に変形誘導部を設けることにより、想定した箇所で変形させることができ、想定外の箇所を損傷させたり、想定外の変形が引き起こされたりして支持力を低下させたり、鋼管杭を傾かせたりすることを防ぐことができる。
【００１９】
さらに、管材を周方向に断続的に切り欠いて残置させた部分を突出部とするのであれば、容易に成形することができる。
【００２０】
また、突出部を予め内側に向けて傾斜させておけば、本体部側に容易に突出部を変形させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
まず、図１を参照しながら、本実施の形態の鋼管杭１の構成について説明する。
【００２３】
この鋼管杭１は、戸建て住宅などの小規模な建物の杭基礎を構成するものであって、例えば直径が70mm−140mm程度の小口径杭への適用が特に適している。
【００２４】
この鋼管杭１は、鋼管によって形成される本体部１１の下端となる先端部１２には、貫入促進手段として突出部が形成される。
【００２５】
この突出部は、図１（ａ）に示すように、下方に向けて先細る円錐部１２１と、円錐部１２１と本体部１１との境界付近に環状に形成される変形誘導部としての溝部１２２とを備えている。
【００２６】
この円錐部１２１は、中心部が最も下方に突出した円錐状に形成され、この円錐部１２１によって本体部１１の先端開口が蓋状に覆われることになる。例えば、直径110mm程度の鋼管杭１に対して、中心部が10mm程度、突出する形状に円錐部１２１を成形する。
【００２７】
また、溝部１２２は、本体部１１の内側から見たときに溝状に形成されており、先端部１２を外側から見ときにはリブ状に形成されている。
【００２８】
このような溝部１２２がないと、円錐部１２１に力が作用したときに、円錐部１２１の様々な箇所で変形が生じるおそれがあるが、変形誘導部として溝部１２２を設けることによって、その溝部１２２を境にして変形させることができる。
【００２９】
また、この円錐部１２１は、所定以上の力、例えば地盤反力Ｐが作用した際に、図１（ｂ）に示すように、本体部１１側（上方）に変形するように、円錐部１２１を形成する材料の材質及び厚さが設定される。
【００３０】
すなわち、鋼管杭１の貫入時は円錐部１２１を貫入促進手段として機能させる必要があるので、貫入時に受ける地盤反力Ｐに対しては突出形状が保持されて変形しない強度に形成される。そして、支持層Ｓに到達するなどして貫入を停止する際に、鋼管杭１の頭部を打撃するなどして大きな地盤反力Ｐを円錐部１２１に作用させると、図１（ｂ）に示すように、円錐部１２１の中央付近が上方に向けて窪むような強度に形成される。
【００３１】
この円錐部１２１の強度をどの程度の地盤反力Ｐが作用した際に変形するように設定するかは、鋼管杭１を打設する際の貫入途中で現れる地盤の硬さ及び先端を支持させる支持層Ｓの硬さの両方を考慮して調整する。
【００３２】
次に、本実施の形態の鋼管杭１の作用について説明する。
【００３３】
このように構成された本実施の形態の鋼管杭１では、本体部１１より下方に突出する円錐部１２１が貫入促進手段として形成されているので、貫入時の貫入抵抗を低減させ、スムースに鋼管杭１を地盤に貫入することができる。
【００３４】
また、この円錐部１２１は、所定以上の地盤反力Ｐが作用すると、溝部１２２の位置から上方に向けて窪んで、図１（ｂ）に示すように山形になる。このように円錐部１２１が本体部１１側に変形すると、図１（ａ）のように下方に向けて中央が突出しているときに比べて貫入抵抗が大きくなる。
【００３５】
このため、貫入後に杭基礎として使用している際に、上載荷重が鋼管杭１に作用しても、貫入抵抗が大きくなっているので沈下が進行しない。
【００３６】
また、円錐部１２１によって、本体部１１の端部が覆われて先端が閉塞されるので、鋼管杭１先端の閉塞面積が増加し、先端支持力を大きく算定することができる。
【００３７】
また、突出部に変形誘導部として溝部１２２を設けることにより、想定した箇所で変形させることができる。すなわち、想定外の箇所で円錐部１２１を変形させると、局所的に応力が集中して損傷させることがある。また、想定した形状と異なる形状に変形すると、設計値よりも貫入抵抗が小さくなって支持力を低下させるおそれがある。さらに、左右非対称な形状に変形すると鋼管杭１を傾かせる原因にもなる。
【００３８】
これに対して溝部１２２で変形させることによって、設計時に想定した形状に円錐部１２１を変形させることができ、支持力の低下や鋼管杭１の傾きの発生を防ぐことができる。
【実施例１】
【００３９】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例１について図２を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００４０】
この実施例１の鋼管杭２は、前記実施の形態で説明した鋼管杭１と同様に、鋼管によって形成される本体部２１の下方に先端部２２が設けられている。
【００４１】
そして、この先端部２２は、円錐状に下方に向けて突出する貫入促進手段としての円錐部２２１と、円錐部２２１と本体部２１との境界付近に形成される変形誘導部としての溝部２２２と、円錐部２２１の最も下方に突出する中央に設けられる貫通孔２２３とを備えている。
【００４２】
この貫通孔２２３は、鋼管杭２の内外を連通させる孔で、円錐部２２１の中央の最も突出する位置に設ける。例えば、直径110mm程度の鋼管杭２に対して、直径15mm程度の貫通孔２２３を設ける。
【００４３】
このように円錐部２２１に貫通孔２２３を設けることで、鋼管杭２の内部に土砂や地下水などを取り込むことができ、貫入抵抗を低減させることができる。また、貫通孔２２３に侵入した土砂が抵抗になるので、鋼管杭２が傾き難くなり、直進性能が向上する。
【００４４】
さらに、所定以上の地盤反力Ｐを作用させて円錐部２２１を変形させる際に、円錐形状の特性から中央付近に応力集中が起き易くなるが、この中央付近に貫通孔２２３を設けることで応力が集中しにくくなり、過大な応力による円錐部２２１の損傷を防ぐことができる。
【００４５】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００４６】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例２について図３を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は他の実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００４７】
この実施例２の鋼管杭３は、鋼管によって形成される本体部３１と、その下方に設けられる先端部３２とを備えている。
【００４８】
そして、この先端部３２は、図３（ａ）に示すように、截頭円錐状に下方に向けて突出する貫入促進手段としての截頭円錐部３２１と、截頭円錐部３２１と本体部３１との境界付近に形成される変形誘導部としての溝部３２２と、截頭円錐部３２１の最も下方に突出する中央に設けられる平坦部３２３とを備えている。
【００４９】
すなわち、この截頭円錐部３２１は、前記実施の形態の円錐部１２１とは異なり、中央付近が平面状の平坦部３２３に成形されている。この平坦部３２３は、例えば、直径110mm程度の鋼管杭３に対して、直径15mm程度に成形される。
【００５０】
このように平坦部３２３を設けることで、極端に突出した部分がなくなるので、図３（ｂ）に示すように所定以上の地盤反力Ｐが作用して截頭円錐部３２１が上方に窪んでも、応力集中が起きにくくなり、過大な応力による截頭円錐部３２１の損傷を防ぐことができる。
【００５１】
また、中央付近は平坦部３２３に成形されていても、全体としては下方に向けて先細るテーパー状になっているので、所望される貫入性能を確保することができる。
【００５２】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００５３】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例３について図４を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は他の実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００５４】
この実施例３の鋼管杭４は、鋼管によって形成される本体部４１と、その下方に設けられる先端部４２とを備えている。
【００５５】
そして、この先端部４２は、図４（ａ）に示すように、ドーム状に下方に向けて突出する貫入促進手段としてのドーム部４２１と、ドーム部４２１と本体部４１との境界付近に形成される変形誘導部としての溝部４２２とを備えている。
【００５６】
このように突出部に丸みを持たせることで、極端に突出した部分がなくなるので、図４（ｂ）に示すように所定以上の地盤反力Ｐが作用してドーム部４２１が上方に窪んでも、応力集中が起きにくくなり、過大な応力によるドーム部４２１の損傷を防ぐことができる。
【００５７】
また、曲面状のドーム部４２１であっても、全体としては下方に向けて突出しているので、所望される貫入性能を確保することができる。
【００５８】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【実施例４】
【００５９】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例４について図５を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は他の実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００６０】
この実施例４の鋼管杭５は、図５（ａ）に示すように、鋼管によって形成される本体部５１と、その下方に設けられる先端部５２とを備えている。
【００６１】
この先端部５２には、管材である鋼管を周方向に断続的に切り欠いて残置された部分で形成される突出部としての刃部５２１，５２１が設けられる。
【００６２】
この刃部５２１は、鋼管を周方向に４分割した際の一つの円弧で、対向する位置に二つの刃部５２１，５２１が残置され、その刃部５２１，５２１間は切欠き部５２２となる。
【００６３】
また、本体部５１の下端は開放されて先端開口５ａとなっており、鋼管杭５の内外は連通されている。
【００６４】
そして、この刃部５２１，５２１は、図５（ｂ）の実線で示すように、内側に向けて僅かに傾斜している。例えば、直径110mm程度、肉厚4〜5mm程度の鋼管杭５に対して、長さ50mm程度の刃部５２１，５２１を、鋼管の側面に対して10度程度折り曲げてテーパーを形成する。
【００６５】
このテーパー（傾斜）によって、刃部５２１，５２１が下方に向けて先細りになるので、貫入抵抗が低減される。また、鋼管杭５を回転させると、刃部５２１，５２１によって地盤が切削されて貫入抵抗がより低減される。さらに、刃部５２１，５２１間は切欠き部５２２，５２２となっているので、鋼管杭５の先端部５２の地盤との接触面積が削減されて摩擦抵抗が減るので、貫入抵抗も低減される。
【００６６】
一方、支持層Ｓに先端部５２が到達して、所定以上の地盤反力Ｐが作用すると、図５（ｂ）の二点鎖線で示すように刃部５２１，５２１が内側に折れ曲がることになる。
【００６７】
すなわち、刃部５２１，５２１は、予め内側に傾斜させてあるので、所定以上の管軸方向の力が作用すると、そのまま押し曲げられるように変形が誘導される。そして、二点鎖線で示すように変形した刃部５２１，５２１は、貫入抵抗となって鋼管杭５の沈下が進行するのを防止する。
【００６８】
このように、管材を周方向に断続的に切り欠いて残置させた部分を刃部５２１，５２１とするのであれば、鋼管を切り欠くだけで容易に成形することができる。また、刃部５２１，５２１間に切欠き部５２２という空間が確保されることによって、刃部５２１，５２１が変形しやすくなる。
【００６９】
また、刃部５２１，５２１を予め内側に向けて傾斜させておけば、本体部５１側に確実に変形させることができるので、貫入途中で刃部５２１が外側に向けて変形してしまい、その後の貫入が困難になるというようなことがない。
【００７０】
また、以上においては長方形状の刃部５２１について説明したが、これに限定されるものではなく、別の形状にすることもできる。
【００７１】
例えば、図６（ａ）に示した鋼管杭６では、本体部６１の下方の先端部６２を対向する２箇所で扇状に切り欠いて、対向する二等辺三角形状の刃部６２１，６２１を形成している。この鋼管杭６も、刃部６２１，６２１を形成した後に、図６（ｂ）に示すように所定の角度で内側に向けて傾斜させる。
【００７２】
また、図７（ａ）に示した鋼管杭７では、本体部７１の下方の先端部７２を対向する３箇所で直角三角形状に切り欠いて、直角三角形状の刃部７２１，７２１，７２１を三箇所に形成している。この鋼管杭７も、刃部７２１，７２１，７２１を形成した後に、図７（ｂ）に示すように所定の角度で内側に向けて傾斜させる。
【００７３】
この図６，７に示した鋼管杭６，７のように、刃部６２１，７２１の先端を鋭角に形成することで、貫入性能をより高めることができる。
【００７４】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態又は実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００７５】
例えば、前記実施の形態又は前記実施例では、管軸直交方向に突起のない鋼管杭１〜７について説明したが、これに限定されるものではなく、螺旋状突起を鋼管杭１〜７の周面に設けて回転貫入がしやすい構造にすることもできる。
【００７６】
また、前記実施の形態又は前記実施例では、先端部１２，２２，３２，４２の突出量がそれ程、大きくならない角度で円錐部１２１，２２１、截頭円錐部３２１、ドーム部４２１を形成したが、これに限定されるものではなく、突出量を大きくして上述したよりも角度の鋭い突出部を形成することもできる。
【００７７】
さらに、前記実施例２及び前記実施例３で説明した截頭円錐部３２１及びドーム部４２１は、前記実施例１で説明したような貫通孔２２３が設けられていないが、これに限定されるものではなく、同様の貫通孔を設けることができる。また、貫通孔は、中央付近だけでなく、円錐部１２１，２２１や截頭円錐部３２１やドーム部４２１の周面にも設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の最良の実施の形態の鋼管杭の構成を説明する説明図であって、（ａ）は先端部が変形する前の側面図、（ｂ）は先端部が変形した後の側面図である。
【図２】実施例１の鋼管杭の構成を説明する斜視図である。
【図３】実施例２の鋼管杭の構成を説明する説明図であって、（ａ）は先端部が変形する前の側面図、（ｂ）は先端部が変形した後の側面図である。
【図４】実施例３の鋼管杭の構成を説明する説明図であって、（ａ）は先端部が変形する前の側面図、（ｂ）は先端部が変形した後の側面図である。
【図５】実施例４の鋼管杭の構成を説明する説明図であって、（ａ）は先端部が変形する前の斜視図、（ｂ）は先端部が変形する前後の形状を示した側面図である。
【図６】実施例４で説明する二等辺三角形状の刃部を備えた鋼管杭の構成を示した図であって、（ａ）は刃部を内側に傾斜させる前の斜視図、（ｂ）は刃部を内側に傾斜させた状態の斜視図である。
【図７】実施例４で説明する直角三角形状の刃部を備えた鋼管杭の構成を示した図であって、（ａ）は刃部を内側に傾斜させる前の斜視図、（ｂ）は刃部を内側に傾斜させた状態の斜視図である。
【符号の説明】
【００７９】
Ｐ 地盤反力（力）
１ 鋼管杭
１１ 本体部
１２ 先端部
１２１ 円錐部（貫入促進手段、突出部）
１２２ 溝部（変形誘導部）
２ 鋼管杭
２１ 本体部
２２ 先端部
２２１ 円錐部（貫入促進手段、突出部）
２２２ 溝部（変形誘導部）
２２３ 貫通孔
３ 鋼管杭
３１ 本体部
３２ 先端部
３２１ 截頭円錐部（貫入促進手段、突出部）
３２２ 溝部（変形誘導部）
４ 鋼管杭
４１ 本体部
４２ 先端部
４２１ ドーム部（貫入促進手段、突出部）
４２２ 溝部（変形誘導部）
５ 鋼管杭
５１ 本体部
５２ 先端部
５２１ 刃部（貫入促進手段、突出部）
５２２ 切欠き部
６ 鋼管杭
６１ 本体部
６２ 先端部
６２１ 刃部（貫入促進手段、突出部）
７ 鋼管杭
７１ 本体部
７２ 先端部
７２１ 刃部（貫入促進手段、突出部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、戸建て住宅などの建物の基礎などに使用される鋼管杭に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地中に鋼管杭を回転圧入することで住宅などの小規模の建物の杭基礎を構築することが知られている。そして、このように鋼管杭を貫入する際の貫入抵抗を低減させるために、鋼管杭の先端部に貫入促進手段を設ける場合がある（特許文献１，２など参照）。
【０００３】
例えば、特許文献１の鋼管杭では、鋼管の下部に円錐状の治具を取り付けることで、地盤への貫入抵抗を低減させている。
【０００４】
また、特許文献２では、鋼管の本体部より幅の広い円錐状の治具を取り付けることで、地盤への貫入抵抗を低減させるとともに先端部の面積を広げることで先端支持力を増加させている。
【０００５】
他方、特許文献３には、鋼管の先端部に軸方向に延びる複数のスリットを設けて片状部を成形し、支持層でその片状部を外側に向けて変形させることで、先端が拡径した鋼管杭とする発明が開示されている。
【特許文献１】実開平７−２５３４号公報
【特許文献２】特開２００４−２６３４１４号公報
【特許文献３】特開２００５−１６３３４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１，２に開示されているように、先端部を円錐状にして貫入抵抗を低減させると、鋼管杭の貫入はスムースにおこなわれるが、貫入後に鋼管杭に作用する上載荷重によって、貫入が進行して沈下が発生するおそれがある。
【０００７】
また、特許文献２のように先端部のみ拡幅させると、その上方の鋼管杭の本体部と周辺地盤との摩擦による支持力が低減することになる。
【０００８】
さらに、特許文献３の鋼管杭は、支持層に到達後、拡径されるので、先端支持力を増加させることができるが、貫入促進手段を備えていないので、地盤によっては貫入が困難になる場合がある。
【０００９】
そこで、本発明は、貫入性能が高いうえに、先端部を変形させることで貫入後の貫入抵抗を増加させて沈下を抑えることが可能な鋼管杭を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明の鋼管杭は、先端部に貫入促進手段が形成された鋼管杭であって、前記先端部には前記貫入促進手段として、本体部より下方に突出する突出部が形成され、その突出部は所定以上の力が作用すると貫入抵抗が大きくなる方向に変形することを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記突出部は、前記本体部の端部を覆う円錐状、截頭円錐状又はドーム状に形成され、所定以上の力が作用するとその突出部の中央付近が前記本体部側に向けて変形するように構成することができる。また、前記突出部に貫通孔を設けることができる。
【００１２】
さらに、前記突出部には変形誘導部が形成されており、所定以上の力が作用するとその変形誘導部より内側が変形するように構成することができる。
【００１３】
また、前記突出部は、管材を周方向に断続的に切り欠いて残置された部分で形成することができる。さらに、前記突出部は、内側に向けて傾斜していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
このように構成された本発明の鋼管杭では、本体部より下方に突出する突出部が貫入促進手段として形成されているので、貫入時の貫入抵抗を低減させ、スムースに鋼管杭を地盤に貫入することができる。
【００１５】
また、この突出部は、所定以上の力が作用すると、貫入抵抗が大きくなる方向に変形するので、貫入後の基礎として使用している際の沈下の進行を抑えることができる。
【００１６】
また、突出部を本体部の端部を覆う円錐状、截頭円錐状又はドーム状に形成することで、鋼管杭の先端の閉塞面積が増加し、先端支持力を大きくすることができる。
【００１７】
さらに、突出部に貫通孔を設けることで、鋼管杭の内部に土砂などを取り込むことができ、貫入抵抗を低減することができる。また、突出部が変形する際に応力集中が起き易い中央付近に貫通孔を設けることで、応力集中による突出部の損傷を防ぐことができる。
【００１８】
また、突出部に変形誘導部を設けることにより、想定した箇所で変形させることができ、想定外の箇所を損傷させたり、想定外の変形が引き起こされたりして支持力を低下させたり、鋼管杭を傾かせたりすることを防ぐことができる。
【００１９】
さらに、管材を周方向に断続的に切り欠いて残置させた部分を突出部とするのであれば、容易に成形することができる。
【００２０】
また、突出部を予め内側に向けて傾斜させておけば、本体部側に容易に突出部を変形させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
まず、図１を参照しながら、本実施の形態の鋼管杭１の構成について説明する。
【００２３】
この鋼管杭１は、戸建て住宅などの小規模な建物の杭基礎を構成するものであって、例えば直径が70mm−140mm程度の小口径杭への適用が特に適している。
【００２４】
この鋼管杭１は、鋼管によって形成される本体部１１の下端となる先端部１２には、貫入促進手段として突出部が形成される。
【００２５】
この突出部は、図１（ａ）に示すように、下方に向けて先細る円錐部１２１と、円錐部１２１と本体部１１との境界付近に環状に形成される変形誘導部としての溝部１２２とを備えている。
【００２６】
この円錐部１２１は、中心部が最も下方に突出した円錐状に形成され、この円錐部１２１によって本体部１１の先端開口が蓋状に覆われることになる。例えば、直径110mm程度の鋼管杭１に対して、中心部が10mm程度、突出する形状に円錐部１２１を成形する。
【００２７】
また、溝部１２２は、本体部１１の内側から見たときに溝状に形成されており、先端部１２を外側から見ときにはリブ状に形成されている。
【００２８】
このような溝部１２２がないと、円錐部１２１に力が作用したときに、円錐部１２１の様々な箇所で変形が生じるおそれがあるが、変形誘導部として溝部１２２を設けることによって、その溝部１２２を境にして変形させることができる。
【００２９】
また、この円錐部１２１は、所定以上の力、例えば地盤反力Ｐが作用した際に、図１（ｂ）に示すように、本体部１１側（上方）に変形するように、円錐部１２１を形成する材料の材質及び厚さが設定される。
【００３０】
すなわち、鋼管杭１の貫入時は円錐部１２１を貫入促進手段として機能させる必要があるので、貫入時に受ける地盤反力Ｐに対しては突出形状が保持されて変形しない強度に形成される。そして、支持層Ｓに到達するなどして貫入を停止する際に、鋼管杭１の頭部を打撃するなどして大きな地盤反力Ｐを円錐部１２１に作用させると、図１（ｂ）に示すように、円錐部１２１の中央付近が上方に向けて窪むような強度に形成される。
【００３１】
この円錐部１２１の強度をどの程度の地盤反力Ｐが作用した際に変形するように設定するかは、鋼管杭１を打設する際の貫入途中で現れる地盤の硬さ及び先端を支持させる支持層Ｓの硬さの両方を考慮して調整する。
【００３２】
次に、本実施の形態の鋼管杭１の作用について説明する。
【００３３】
このように構成された本実施の形態の鋼管杭１では、本体部１１より下方に突出する円錐部１２１が貫入促進手段として形成されているので、貫入時の貫入抵抗を低減させ、スムースに鋼管杭１を地盤に貫入することができる。
【００３４】
また、この円錐部１２１は、所定以上の地盤反力Ｐが作用すると、溝部１２２の位置から上方に向けて窪んで、図１（ｂ）に示すように山形になる。このように円錐部１２１が本体部１１側に変形すると、図１（ａ）のように下方に向けて中央が突出しているときに比べて貫入抵抗が大きくなる。
【００３５】
このため、貫入後に杭基礎として使用している際に、上載荷重が鋼管杭１に作用しても、貫入抵抗が大きくなっているので沈下が進行しない。
【００３６】
また、円錐部１２１によって、本体部１１の端部が覆われて先端が閉塞されるので、鋼管杭１先端の閉塞面積が増加し、先端支持力を大きく算定することができる。
【００３７】
また、突出部に変形誘導部として溝部１２２を設けることにより、想定した箇所で変形させることができる。すなわち、想定外の箇所で円錐部１２１を変形させると、局所的に応力が集中して損傷させることがある。また、想定した形状と異なる形状に変形すると、設計値よりも貫入抵抗が小さくなって支持力を低下させるおそれがある。さらに、左右非対称な形状に変形すると鋼管杭１を傾かせる原因にもなる。
【００３８】
これに対して溝部１２２で変形させることによって、設計時に想定した形状に円錐部１２１を変形させることができ、支持力の低下や鋼管杭１の傾きの発生を防ぐことができる。
【実施例１】
【００３９】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例１について図２を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００４０】
この実施例１の鋼管杭２は、前記実施の形態で説明した鋼管杭１と同様に、鋼管によって形成される本体部２１の下方に先端部２２が設けられている。
【００４１】
そして、この先端部２２は、円錐状に下方に向けて突出する貫入促進手段としての円錐部２２１と、円錐部２２１と本体部２１との境界付近に形成される変形誘導部としての溝部２２２と、円錐部２２１の最も下方に突出する中央に設けられる貫通孔２２３とを備えている。
【００４２】
この貫通孔２２３は、鋼管杭２の内外を連通させる孔で、円錐部２２１の中央の最も突出する位置に設ける。例えば、直径110mm程度の鋼管杭２に対して、直径15mm程度の貫通孔２２３を設ける。
【００４３】
このように円錐部２２１に貫通孔２２３を設けることで、鋼管杭２の内部に土砂や地下水などを取り込むことができ、貫入抵抗を低減させることができる。また、貫通孔２２３に侵入した土砂が抵抗になるので、鋼管杭２が傾き難くなり、直進性能が向上する。
【００４４】
さらに、所定以上の地盤反力Ｐを作用させて円錐部２２１を変形させる際に、円錐形状の特性から中央付近に応力集中が起き易くなるが、この中央付近に貫通孔２２３を設けることで応力が集中しにくくなり、過大な応力による円錐部２２１の損傷を防ぐことができる。
【００４５】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００４６】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例２について図３を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は他の実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００４７】
この実施例２の鋼管杭３は、鋼管によって形成される本体部３１と、その下方に設けられる先端部３２とを備えている。
【００４８】
そして、この先端部３２は、図３（ａ）に示すように、截頭円錐状に下方に向けて突出する貫入促進手段としての截頭円錐部３２１と、截頭円錐部３２１と本体部３１との境界付近に形成される変形誘導部としての溝部３２２と、截頭円錐部３２１の最も下方に突出する中央に設けられる平坦部３２３とを備えている。
【００４９】
すなわち、この截頭円錐部３２１は、前記実施の形態の円錐部１２１とは異なり、中央付近が平面状の平坦部３２３に成形されている。この平坦部３２３は、例えば、直径110mm程度の鋼管杭３に対して、直径15mm程度に成形される。
【００５０】
このように平坦部３２３を設けることで、極端に突出した部分がなくなるので、図３（ｂ）に示すように所定以上の地盤反力Ｐが作用して截頭円錐部３２１が上方に窪んでも、応力集中が起きにくくなり、過大な応力による截頭円錐部３２１の損傷を防ぐことができる。
【００５１】
また、中央付近は平坦部３２３に成形されていても、全体としては下方に向けて先細るテーパー状になっているので、所望される貫入性能を確保することができる。
【００５２】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【００５３】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例３について図４を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は他の実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００５４】
この実施例３の鋼管杭４は、鋼管によって形成される本体部４１と、その下方に設けられる先端部４２とを備えている。
【００５５】
そして、この先端部４２は、図４（ａ）に示すように、ドーム状に下方に向けて突出する貫入促進手段としてのドーム部４２１と、ドーム部４２１と本体部４１との境界付近に形成される変形誘導部としての溝部４２２とを備えている。
【００５６】
このように突出部に丸みを持たせることで、極端に突出した部分がなくなるので、図４（ｂ）に示すように所定以上の地盤反力Ｐが作用してドーム部４２１が上方に窪んでも、応力集中が起きにくくなり、過大な応力によるドーム部４２１の損傷を防ぐことができる。
【００５７】
また、曲面状のドーム部４２１であっても、全体としては下方に向けて突出しているので、所望される貫入性能を確保することができる。
【００５８】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【実施例４】
【００５９】
以下、前記した実施の形態とは別の形態の実施例４について図５を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態又は他の実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００６０】
この実施例４の鋼管杭５は、図５（ａ）に示すように、鋼管によって形成される本体部５１と、その下方に設けられる先端部５２とを備えている。
【００６１】
この先端部５２には、管材である鋼管を周方向に断続的に切り欠いて残置された部分で形成される突出部としての刃部５２１，５２１が設けられる。
【００６２】
この刃部５２１は、鋼管を周方向に４分割した際の一つの円弧で、対向する位置に二つの刃部５２１，５２１が残置され、その刃部５２１，５２１間は切欠き部５２２となる。
【００６３】
また、本体部５１の下端は開放されて先端開口５ａとなっており、鋼管杭５の内外は連通されている。
【００６４】
そして、この刃部５２１，５２１は、図５（ｂ）の実線で示すように、内側に向けて僅かに傾斜している。例えば、直径110mm程度、肉厚4〜5mm程度の鋼管杭５に対して、長さ50mm程度の刃部５２１，５２１を、鋼管の側面に対して10度程度折り曲げてテーパーを形成する。
【００６５】
このテーパー（傾斜）によって、刃部５２１，５２１が下方に向けて先細りになるので、貫入抵抗が低減される。また、鋼管杭５を回転させると、刃部５２１，５２１によって地盤が切削されて貫入抵抗がより低減される。さらに、刃部５２１，５２１間は切欠き部５２２，５２２となっているので、鋼管杭５の先端部５２の地盤との接触面積が削減されて摩擦抵抗が減るので、貫入抵抗も低減される。
【００６６】
一方、支持層Ｓに先端部５２が到達して、所定以上の地盤反力Ｐが作用すると、図５（ｂ）の二点鎖線で示すように刃部５２１，５２１が内側に折れ曲がることになる。
【００６７】
すなわち、刃部５２１，５２１は、予め内側に傾斜させてあるので、所定以上の管軸方向の力が作用すると、そのまま押し曲げられるように変形が誘導される。そして、二点鎖線で示すように変形した刃部５２１，５２１は、貫入抵抗となって鋼管杭５の沈下が進行するのを防止する。
【００６８】
このように、管材を周方向に断続的に切り欠いて残置させた部分を刃部５２１，５２１とするのであれば、鋼管を切り欠くだけで容易に成形することができる。また、刃部５２１，５２１間に切欠き部５２２という空間が確保されることによって、刃部５２１，５２１が変形しやすくなる。
【００６９】
また、刃部５２１，５２１を予め内側に向けて傾斜させておけば、本体部５１側に確実に変形させることができるので、貫入途中で刃部５２１が外側に向けて変形してしまい、その後の貫入が困難になるというようなことがない。
【００７０】
また、以上においては長方形状の刃部５２１について説明したが、これに限定されるものではなく、別の形状にすることもできる。
【００７１】
例えば、図６（ａ）に示した鋼管杭６では、本体部６１の下方の先端部６２を対向する２箇所で扇状に切り欠いて、対向する二等辺三角形状の刃部６２１，６２１を形成している。この鋼管杭６も、刃部６２１，６２１を形成した後に、図６（ｂ）に示すように所定の角度で内側に向けて傾斜させる。
【００７２】
また、図７（ａ）に示した鋼管杭７では、本体部７１の下方の先端部７２を対向する３箇所で直角三角形状に切り欠いて、直角三角形状の刃部７２１，７２１，７２１を三箇所に形成している。この鋼管杭７も、刃部７２１，７２１，７２１を形成した後に、図７（ｂ）に示すように所定の角度で内側に向けて傾斜させる。
【００７３】
この図６，７に示した鋼管杭６，７のように、刃部６２１，７２１の先端を鋭角に形成することで、貫入性能をより高めることができる。
【００７４】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態又は実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００７５】
例えば、前記実施の形態又は前記実施例では、管軸直交方向に突起のない鋼管杭１〜７について説明したが、これに限定されるものではなく、螺旋状突起を鋼管杭１〜７の周面に設けて回転貫入がしやすい構造にすることもできる。
【００７６】
また、前記実施の形態又は前記実施例では、先端部１２，２２，３２，４２の突出量がそれ程、大きくならない角度で円錐部１２１，２２１、截頭円錐部３２１、ドーム部４２１を形成したが、これに限定されるものではなく、突出量を大きくして上述したよりも角度の鋭い突出部を形成することもできる。
【００７７】
さらに、前記実施例２及び前記実施例３で説明した截頭円錐部３２１及びドーム部４２１は、前記実施例１で説明したような貫通孔２２３が設けられていないが、これに限定されるものではなく、同様の貫通孔を設けることができる。また、貫通孔は、中央付近だけでなく、円錐部１２１，２２１や截頭円錐部３２１やドーム部４２１の周面にも設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の最良の実施の形態の鋼管杭の構成を説明する説明図であって、（ａ）は先端部が変形する前の側面図、（ｂ）は先端部が変形した後の側面図である。
【図２】実施例１の鋼管杭の構成を説明する斜視図である。
【図３】実施例２の鋼管杭の構成を説明する説明図であって、（ａ）は先端部が変形する前の側面図、（ｂ）は先端部が変形した後の側面図である。
【図４】実施例３の鋼管杭の構成を説明する説明図であって、（ａ）は先端部が変形する前の側面図、（ｂ）は先端部が変形した後の側面図である。
【図５】実施例４の鋼管杭の構成を説明する説明図であって、（ａ）は先端部が変形する前の斜視図、（ｂ）は先端部が変形する前後の形状を示した側面図である。
【図６】実施例４で説明する二等辺三角形状の刃部を備えた鋼管杭の構成を示した図であって、（ａ）は刃部を内側に傾斜させる前の斜視図、（ｂ）は刃部を内側に傾斜させた状態の斜視図である。
【図７】実施例４で説明する直角三角形状の刃部を備えた鋼管杭の構成を示した図であって、（ａ）は刃部を内側に傾斜させる前の斜視図、（ｂ）は刃部を内側に傾斜させた状態の斜視図である。
【符号の説明】
【００７９】
Ｐ 地盤反力（力）
１ 鋼管杭
１１ 本体部
１２ 先端部
１２１ 円錐部（貫入促進手段、突出部）
１２２ 溝部（変形誘導部）
２ 鋼管杭
２１ 本体部
２２ 先端部
２２１ 円錐部（貫入促進手段、突出部）
２２２ 溝部（変形誘導部）
２２３ 貫通孔
３ 鋼管杭
３１ 本体部
３２ 先端部
３２１ 截頭円錐部（貫入促進手段、突出部）
３２２ 溝部（変形誘導部）
４ 鋼管杭
４１ 本体部
４２ 先端部
４２１ ドーム部（貫入促進手段、突出部）
４２２ 溝部（変形誘導部）
５ 鋼管杭
５１ 本体部
５２ 先端部
５２１ 刃部（貫入促進手段、突出部）
５２２ 切欠き部
６ 鋼管杭
６１ 本体部
６２ 先端部
６２１ 刃部（貫入促進手段、突出部）
７ 鋼管杭
７１ 本体部
７２ 先端部
７２１ 刃部（貫入促進手段、突出部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に貫入促進手段が形成された鋼管杭であって、
前記先端部には前記貫入促進手段として、本体部より下方に突出する突出部が形成され、その突出部は所定以上の力が作用すると貫入抵抗が大きくなる方向に変形することを特徴とする鋼管杭。
【請求項２】
前記突出部は、前記本体部の端部を覆う円錐状、截頭円錐状又はドーム状に形成され、所定以上の力が作用するとその突出部の中央付近が前記本体部側に向けて変形することを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。
【請求項３】
前記突出部に貫通孔を設けたことを特徴とする請求項２に記載の鋼管杭。
【請求項４】
前記突出部には変形誘導部が形成されており、所定以上の力が作用するとその変形誘導部より内側が変形することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の鋼管杭。
【請求項５】
前記突出部は、管材を周方向に断続的に切り欠いて残置された部分で形成されることを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。
【請求項６】
前記突出部は、内側に向けて傾斜していることを特徴とする請求項５に記載の鋼管杭。
【請求項１】
先端部に貫入促進手段が形成された鋼管杭であって、
前記先端部には前記貫入促進手段として、本体部より下方に突出する突出部が形成され、その突出部は所定以上の力が作用すると貫入抵抗が大きくなる方向に変形することを特徴とする鋼管杭。
【請求項２】
前記突出部は、前記本体部の端部を覆う円錐状、截頭円錐状又はドーム状に形成され、所定以上の力が作用するとその突出部の中央付近が前記本体部側に向けて変形することを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。
【請求項３】
前記突出部に貫通孔を設けたことを特徴とする請求項２に記載の鋼管杭。
【請求項４】
前記突出部には変形誘導部が形成されており、所定以上の力が作用するとその変形誘導部より内側が変形することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の鋼管杭。
【請求項５】
前記突出部は、管材を周方向に断続的に切り欠いて残置された部分で形成されることを特徴とする請求項１に記載の鋼管杭。
【請求項６】
前記突出部は、内側に向けて傾斜していることを特徴とする請求項５に記載の鋼管杭。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２４３０９６（Ｐ２００９−２４３０９６Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８９５４２（Ｐ２００８−８９５４２）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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