JP4101077B2 - 芯材の接合部の構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、供用後に一部を撤去することを前提に配置する芯材を接合するための芯材の接合部の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建設現場において、道路を覆工するための仮設ステージや、仮設桟橋を支持するために、Ｈ型鋼などの芯材を地中に設置する場合がある。芯材の設置は、例えば、地盤を削孔し、モルタルを孔内に充填し、芯材を建て込むことでおこなう。また、ソイルセメント地中壁を構築するために、セメントと土砂を混合して撹拌した地中に、Ｈ型鋼などの芯材を打設する場合もある。さらに、Ｈ型鋼などの芯材を支持杭として地中に打設する場合もある。
このように芯材を地中に打設して供用した場合に、供用後に撤去を求められることがある。特に、道路の下に芯材を打設した場合は、地表から３．５ｍの深さまでの芯材はすべて撤去することが求められる。
従来、打設した芯材の一部を撤去する場合は、撤去する深さまで地盤を掘削し、露出させた芯材をガスバーナー等で切断し、切断部より上方の芯材をクレーンで吊り上げて撤去していた。
また、特許文献１又は２に開示されているように、芯材に予め切断部を設けておき、供用中に切断部を補強していた補強部材との連結を、撤去時に解除する方法がいくつかある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３１１１５０号公報
【特許文献２】
特開２００２−１３１４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記した従来の芯材の接合部の構造及び芯材の引き抜き方法にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞芯材を撤去する深さまで地盤を掘削し、露出した芯材に対して切断、又は連結解除作業をおこなう必要がある。
＜ロ＞地表から連結を解除する方法では、連結部から地表まで解除機構を延伸して配設する必要がある。
【０００５】
【発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、簡単な構造で、接合部の連結が確実に解除できる芯材の接合部の構造及び芯材の引き抜き方法を提供することを目的とする。
また、芯材の打設中や供用中には接合部で芯材が変形することがない芯材の接合部の構造を提供することを目的とする。
さらに、最低限の引張り力で引き抜きが実施できる芯材の接合部の構造及び芯材の引き抜き方法を提供することを目的とする。特に、芯材の打設中や、位置を調整するために引き上げたりするときには連結が解除されず、撤去するときになって初めて接合部の連結が解除される芯材の接合部の構造を提供することを目的とする。
また、芯材のみを引き抜くことができ、芯材の周囲のモルタル、土砂又はソイルセメントが芯材と一緒に抜け出すことが少ない芯材の接合部の構造を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の芯材の接合部の構造は、長尺物の芯材同士を突き合わせて接合する芯材の接合部の構造であって、２本の芯材の突合せ部の外周を囲む外殻部材と、前記外殻部材と一方の芯材を接合する接合手段と、前記突合せ部に跨って取り付ける連結部材と、からなり、前記外殻部材は、前記突合せ部に配置した後に収縮して前記芯材に密着した構造であって、どちらか一方の芯材に所定の引張り力以上の引張り力を加えたときに、前記連結部材が前記突合せ部付近で破断して、突き合わせた芯材が分離することを特徴とするものである。
また、前記連結部材に代えて、又は併用して前記外殻部材と他方の芯材を接合する破断ボルトを使用し、どちらか一方の芯材に所定の引張り力以上の引張り力を加えたときに、前記破断ボルトが破断して突き合わせた芯材が分離するように構成することもできる。
また、一方の芯材と前記外殻部材とを、仮ボルトで接合することもできる。
【０００７】
【発明の実施の形態１】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態１について説明する。
【０００８】
＜イ＞ 芯材
本発明で使用する芯材１は、任意の長さのＨ型鋼、溝型鋼、山形鋼、鋼管又は鋼矢板などからなる。芯材１は、覆工板や杭などの支持部材、又はソイルセメント地中壁の芯材等として地中に打設される。
本発明で使用する芯材１は、突合せ部１１を境に２分割されている。２本の芯材１ａ、１ｂを突合せ部１１で突き合わせても良いし、１本の芯材１を切断して２分割した芯材１ａ、１ｂを使用することもできる。突合せ部１１は、芯材１ａ，１ｂの端面が向き合っている部分であり、接合などはおこなわない。また、突合せ部１１は密着していることが好ましいが、完全に密着していなくとも良く、多少の隙間があっても良い。
以下の説明においては、引き抜く側の芯材１を芯材１ａとし、地中に残留する側の芯材１を芯材１ｂとして説明するが、逆にすることも当然出来る。
【０００９】
＜ロ＞ 外殻部材
外殻部材２は、芯材１の接合部を補強するために配置する部材である。外殻部材２は、２本の芯材１ａ，１ｂの突合せ部１１の外周を囲むように配置する。例えば、上下方向に貫通した箱状の部材が外殻部材２として使用できる（図１参照）。
以下、図３に示した実施例を基に、外殻部材２の取り付け方法について説明する。
図３（ａ）は、４枚の板材２１，２１，２２，２２を使って外殻部材２を製作する実施例を示したものである。まず、芯材１のフランジ側に板材２１，２１を固定する。板材２１，２１の固定は、ボルト６１や万力６２などの公知の締結手段によりおこなう。フランジ側に取り付ける板材２１，２１は、芯材１のフランジから両側が突出する長さとする。そして、板材２１，２１間にマイナス公差で仕上げた板材２２，２２を配置する。板材２２，２２は、マイナス公差で仕上がっているため、板材２１，２１との間に隙間が生じている。しかし、溶接作業時の熱によって板材２２，２２が一時的に膨張して、板材２１，２１と板材２２，２２を接合することができる。
このようにして接合すると、冷却後に板材２２，２２が収縮してフランジ側に配置した板材２１，２１が芯材１に強固に密着することになる。
このように拘束力を与えて外殻部材２を突合せ部１１に配置すれば、接合部の補強効果も大きくなり、芯材１が接合部で変形し難くなる。
【００１０】
図３（ｂ）に示した例は、図３（ａ）とは締め付ける方向が逆になる実施例である。すなわち、フランジ側に取り付ける板材２３，２３をマイナス公差で仕上げて、ウェブ側の板材２４，２４と接合する方法である。この方法においても、最終的に熱圧縮が発生して芯材１に外殻部材２が密着し、接合部を拘束することができる。
なお、上記の説明では板材２２，２３をマイナス公差で仕上げる実施例について説明したが、最終的に外殻部材２が芯材１の接合部に密着すればよいため、必ずしもマイナス公差に一方の板材２２，２３を仕上げる必要はない。例えば、正確な寸法やプラス公差に仕上げた場合でも、熱圧縮によって密着させることができる場合もある。
【００１１】
＜ハ＞ 連結部材
連結部材３は、分離している芯材１ａ，１ｂ間を連結する部材である。連結部材３は、所定の引張り力に至るまでは破断せず、一定の引張り力以上の引張り力が作用した場合に破断する部材である。
芯材１は、打設前の運搬時、建て込み時、又は押し込みすぎた芯材１の頭部を地面７に合わせるために引き上げをおこなう場合など、撤去する前に引張り力が作用することが想定される。このため、撤去前に芯材１に作用する引張り力によって、芯材１ａ，１ｂ間が分離しないように連結部材３を配置する。
例えば、芯材１ａ，１ｂに取り付けたときに、突合せ部１１付近にくびれ部が配置されるような長尺物の板材が連結部材３ａとして使用できる（図２参照）。連結部材３ａは、くびれ部の幅が最も狭いところで破断するように、引き抜き側の芯材１ａの端部付近に先細りするくびれ部を溶接３１によって固定し、残留する芯材１ｂにはくびれ部を避けて連結部材３ａの端部付近を溶接３１で固定する。この状態で芯材１ａに引張り力を与えると、連結部材３ａの芯材１ａ側のくびれ部は芯材１ａと一緒に引き上げられ、芯材１ｂ側のくびれ部は溶接３１で固定されていないため他の部分より伸び易く、所定の引張り力に到達すると芯材１ａとくびれ部の幅が最も狭いところで破断する。
なお、図２では板材が突合せ部１１付近で先細りして末広がりになるくびれ部を有する連結部材３ａについて説明したが、必ずしもこの形状に限定されるものではなく、切込みを入れる等して破断予定箇所を他の断面より小さくする公知の手段を適用することもできる。
また、くびれ部や切込みのない均一断面の板材を連結部材３として使用することもできる。この場合であっても、連結部材３と芯材１の溶接３１位置を上記したように調整することで、接合部付近で破断させることができる。
【００１２】
図２に示した連結部材３ａは、芯材１ａの上端付近まで芯材１ａに沿って延伸した部材である。
芯材１ａを引き抜くときは、通常、吊り上げ用穴１２が露出するまでは地面７を掘削することになるので、吊り上げ用穴１２の付近まで連結部材３ａの上端を延ばしておけば、連結部材３ａの頭部も容易に露出させることができる。
この結果、連結部材３ａの突出した断面の上方に留まるモルタルや土砂を排除できるので、芯材１ａの引き抜き荷重が小さくなるとともに、芯材１ａと一緒にモルタル等が共上りする量を少なくすることができる。
なお、モルタル等が芯材１ａと一緒に抜け出すことや、引き抜き荷重が多少増加することが特に問題にならない場合は、連結部材３ａの長さを、外殻部材２に収納される程度の長さとすることができるので経済的である。
【００１３】
＜ニ＞ 接合手段
接合手段４は、外殻部材２と一方の芯材１ａ，１ｂを接合する手段である。
引き抜く側の芯材１ａと共に外殻部材２も引き抜く場合は、接合手段４は芯材１ａと外殻部材２を接合するのに使用する。
また、本実施例で説明するように、残留する芯材１ｂと共に外殻部材２も残留させる場合は、接合手段４は芯材１ｂと外殻部材２を接合するために使用する。
接合手段４としては、例えば高力ボルト、六角ボルトなどの締結金具や溶接などが使用できる。上記した外殻部材２を配置するときに使用したボルト６１は、取り外すことなくそのまま接合手段４として使用できる。
接合手段４によって外殻部材２と接合しない側の芯材１ａは、仮ボルト５１などの締結金具によって芯材１ａと外殻部材２を一時的に接合しておくのが好ましい。外殻部材２を配置するときに使用したボルト６１は、仮ボルト５１としても使用できる。
【００１４】
＜ホ＞ 摩擦低減手段
引き抜く側の芯材１ａには、モルタル等との摩擦抵抗を低減するために、摩擦低減手段を施すことができる。
例えば、打設する前に芯材１ａの外周面に公知の潤滑材を塗布することができる。さらに、表面が滑らかなフリクションカットシートを芯材１ａの表面に貼り付けることもできる。
【００１５】
以下、図４を参照しながら本発明の芯材の引き抜き方法について説明する。
【００１６】
＜イ＞ 芯材の打設（図４（ａ））
ここでは、セメントと地盤を撹拌混合して構築したソイルセメント７１の中に芯材１を打設する場合について説明する。
まず、アースドリルなどで所定の深さまで地盤を掘削、撹拌して、土砂とセメントを混合したソイルセメント７１柱を形成する。
そして、外殻部材２を介して仮ボルト５１や接合手段４で接合し、連結手段３ａで連結した芯材１ａ，１ｂを、ソイルセメント７１内に挿入する。通常、芯材１は横向きに寝かせて置いてあるため、芯材１の頭部をワイヤで吊り上げて起こし、芯材１を地中に挿入するためのバイブロハンマなどにセットして地中に打ち込む。
このとき接合部には引張り力や横向きの力や曲げ、ねじりなどの力が作用するが、接合部には突合せ部１１の外周を囲むように外殻部材２が密着して配置されているため、接合部で芯材１が折れ曲がることがない。
また、芯材１を所定の深さまで打設するまでは、仮ボルト５１によって外殻部材２と芯材１ａが接合されているため、芯材１ａ，１ｂ間が分離することがない。
【００１７】
＜ロ＞仮ボルトの取り外し及び打設の再開（図４（ｂ）、（ｃ））
芯材１ａ，１ｂの突合せ部１１付近まで埋設した時点で、一旦、打ち込みを中断する。
そして、引き抜き側の芯材１ａと外殻部材２を接合する仮ボルト５１を取り外す。この深さまで芯材１が地中に埋め込まれていると、あまり大きな引張り力等が接合部にかかることがないため、仮ボルト５１を外すことができる。
また、仮ボルト５１を外したとしても、芯材１ａ，１ｂ間は連結部材３ａで連結されているため、所定の引張り力に至らない程度の荷重であれば分離することがない。
仮ボルト５１を外した後に、芯材１の打設を再開して所定の位置まで埋設する。
ここで、芯材１を打ち込みすぎて頭部が地中に埋もれてしまう場合がある。このような場合に、芯材１を少し引き抜くことによって頭部の位置調整をおこなうことになるが、この場合でも芯材１ａ，１ｂ間は連結部材３ａで連結されているため、分離することがない。
【００１８】
＜ハ＞芯材の引き抜き（図４（ｄ））
芯材１の供用後に引き抜きをおこなう。本実施例では、上部の芯材１ａのみを引き抜く。
まず、芯材１ａの頭部付近を掘削して、吊り上げ用のワイヤを係留する吊り上げ用穴１２と連結部材３ａの頭部を露出させる。
そして、吊り上げ用穴１２にワイヤを係留してクレーン等で引き抜きをおこなう。引き抜き荷重は、連結部材３ａの破断予定箇所の破断荷重にもよるが、例えば１０ｔ程度の引張り力で連結部材３ａが破断するようにしておくのが好ましい。また、滑車を利用するなどしてクレーンの引き抜き力を出来るだけ小さくすることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態２】
次に、実施の形態１とは別の連結部材３ｂを使用した実施の形態について、図５を参照しながら説明する。ここで、連結部材３ｂ以外の構成は実施の形態１と同様であるため、重複する記載は省略する。
【００２０】
連結部材３ｂは、所定の引張り力以上の荷重が載荷されたときに破断する棒材である。サイズの小さいボルトや切り込みを入れたボルト等が連結部材３ｂとして使用できる。
まず、連結する両方の芯材１ａ，１ｂの突合せ部１１付近にリブプレート３２を取り付ける。そして、芯材１ａに取り付けたリブプレート３２と、芯材１ｂに取り付けたリブプレート３２の間を連結部材３ｂで連結する。
実施の形態２の連結部材３ｂの構成は、実施の形態１の連結部材３ａの構成に比べて経済的に製作できる場合もあるが、リブプレート３２が引き抜き時の抵抗になり、モルタル等が共上りする場合もあるため、条件に応じて適用する。なお、連結部材３ａと連結部材３ｂを併用することもできる。
【００２１】
【発明の実施の形態３】
実施の形態３では、破断ボルト８を使用した実施の形態について、図６を参照しながら説明する。ここで、破断ボルト８以外の構成は他の実施の形態と同様であるため、重複する記載は省略する。
【００２２】
破断ボルト８は、所定の引張り力以上の引張り力に起因するせん断力が、ボルトに作用した場合に破断するボルトである。サイズの小さいボルトや切り込みを入れたボルト等が破断ボルト８として使用できる。
実施の形態３では、破断ボルト８を連結部材３の代わりに使用する。なお、破断ボルト８と連結部材３を併用して使用することもできる。
破断ボルト８は、例えば芯材１ａと外殻部材２を接合するボルトとして使用する。仮ボルト５１が使用できるのは他の実施の形態と同じである。芯材１ａを引き抜くために引張り力を作用させると、破断ボルト８にせん断力が作用してボルトが破断する。
この結果、芯材１ａと芯材１ｂ間の連結が解除され、芯材１ａのみを引き抜くことができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の芯材の接合部の構造及び芯材の引き抜き方法は、以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞芯材の突合せ部を外殻部材で囲み、連結部材や破断ボルトで所定の引張り力以下の引張り力に対処する簡単な構造である。このため、引き抜き時に接合部の連結を確実に解除することができる。
＜ロ＞接合部には外殻部材が密着して配置されているため、芯材の打設中や供用中には接合部で芯材が変形することがない。
＜ハ＞外殻部材は、前記突合せ部に配置した後に収縮して前記芯材に密着させる構造であるため、接合部の補強効果も大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の芯材の引き抜き方法の実施例の説明図。
【図２】芯材の接合部の構造の実施例の側面図。
【図３】（ａ）ウェブ側板材をマイナス公差に仕上げた場合の外殻部材の設置方法の実施例の説明図。（ｂ）フランジ側板材をマイナス公差に仕上げた場合の外殻部材の設置方法の実施例の説明図。
【図４】本発明の芯材の引き抜き方法の手順を示した説明図。
【図５】（ａ）芯材の接合部の構造の実施の形態２の側面図。（ｂ）図（ａ）のＡ−Ａ矢視図。
【図６】芯材の接合部の構造の実施の形態３の側面図。
【符号の説明】
１・・・芯材
１ａ・・芯材
１ｂ・・芯材
１１・・突合せ部
２・・・外殻部材
３・・・連結部材
４・・・接合手段
５１・・仮ボルト
８・・・破断ボルト

Claims (3)

1. 長尺物の芯材同士を突き合わせて接合する芯材の接合部の構造であって、
   ２本の芯材の突合せ部の外周を囲む外殻部材と、
   前記外殻部材と一方の芯材を接合する接合手段と、
   前記突合せ部に跨って取り付ける連結部材と、からなり、
   前記外殻部材は、前記突合せ部に配置した後に収縮して前記芯材に密着した構造であって、
   どちらか一方の芯材に所定の引張り力以上の引張り力を加えたときに、前記連結部材が前記突合せ部付近で破断して、突き合わせた芯材が分離することを特徴とする、
   芯材の接合部の構造。
2. 長尺物の芯材同士を突き合わせて接合する芯材の接合部の構造であって、
   ２本の芯材の突合せ部の外周を囲む外殻部材と、
   前記外殻部材と一方の芯材を接合する接合手段と、
   前記外殻部材と他方の芯材を接合する破断ボルトと、からなり、
   前記外殻部材は、前記突合せ部に配置した後に収縮して前記芯材に密着した構造であって、
   どちらか一方の芯材に所定の引張り力以上の引張り力を加えたときに、前記破断ボルトが破断して突き合わせた芯材が分離することを特徴とする、
   芯材の接合部の構造。
3. 請求項１又は２のいずれかに記載の芯材の接合部の構造において、
   一方の芯材と前記外殻部材とを、仮ボルトで接合したことを特徴とする、
   芯材の接合部の構造。

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