JP2005105552A

JP2005105552A - 段重ね間隔を一定とする鋼矢板

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Publication number: JP2005105552A
Application number: JP2003336759A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Miura; 啓徳三浦
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-09-29
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2023-09-29
Also published as: JP4241297B2

Abstract

【要約】
【課題】積み重ねおよび一枚ずつの分離が容易な断面形状とした、段重ね間隔を一定とする鋼矢板を提供する。
【解決手段】熱間圧延で製造され、ウエブ11とその両側のフランジ12とそのさらに両側の継手支持部13とで形成された左右対称なハット型断面部の一端側に連なるラルゼン型継手の爪底14Aの高さ方向位置を継手支持部とほぼ同じとされた直爪側14と、前記ハット型断面部の他端側に連なるラルゼン型継手の爪底15Aの高さ方向位置を継手支持部よりウエブ側にずらされた曲がり爪側15とを有する左右非対称継手の鋼矢板であって、段重ね位置にフランジの厚さ変化により付設された段差１を有し、継手支持部側フランジ傾きθ１が、フランジ厚最小値tfおよび段重ね間隔の目標値hpから式：sin^-1(tf/hp)で算出される角度±0.5°の範囲内にあるものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、段重ね間隔を一定とする鋼矢板に関し、詳しくは、熱間圧延により製造され、例えば土木工事の際の土留め壁や締切り壁として用いられる鋼矢板のうち、ウエブとその両側のフランジで形成されたハット型断面形状のフランジ両側に左右非対称のラルゼン型継手を有するものにおいて、段重ね間隔を一定とする鋼矢板に関する。

従来の左右非対称鋼矢板で、ラルゼン型継手を基本としたものには、例えば、特許文献１〜４があり、これらには、左右非対称のラルゼン型継手を有するハット型の断面形状が示されている。
特許第２６８９７９４号公報特開平８−１１７８０１号公報特開平１０−７１４０１号公報特開２００２−２０６２３４号公報

特許文献１〜３に示された鋼矢板では、フランジの傾きが一定であり、そのため、段重ねしたとき、フランジの傾きが大きい場合には、左右で高さの異なる継手部が段の上下で接触するようになり、左右の水平が保てない、継手部が変形しやすいといった問題がある。逆にフランジの傾きが小さい場合には、フランジのところで接触して高止まりしたり、左右で傾きがあってもそのまま積み重ねられ、楔効果で一枚ずつ分離することが容易でなくなる等の問題がある。特許文献４に示された鋼矢板では、座屈耐力向上のため、フランジに屈曲部を有しており、フランジの傾きが一定ではないが、屈曲部がフランジの中央付近にあるため、前記のような問題はやはり存在する。

上記従来技術の問題に鑑み、本発明は、段重ね性能に優れた、つまり、積み重ねおよび一枚ずつの分離が容易な断面形状とした、段重ね間隔を一定とする鋼矢板を提供することを目的とする。具体的な狙いは次の通りである。

・左右非対称継手の継手部分は、積み重ね時、接触させない。

・段重ね間隔は、高止まりしないで、必要最小限とする。

３．水平度等、段重ね時の姿勢の安定を図る。

上記目的を達成した本発明は、熱間圧延で製造され、ウエブとその両側のフランジとそのさらに両側の継手支持部とで形成された左右対称なハット型断面部と、該ハット型断面部の一端側に連なるラルゼン型継手の爪底の高さ方向位置を継手支持部とほぼ同じとされた直爪側と、前記ハット型断面部の他端側に連なるラルゼン型継手の爪底の高さ方向位置を継手支持部よりウエブ側にずらされた曲がり爪側とを有する左右非対称継手の鋼矢板であって、段重ね位置にフランジの厚さ変化により付設された段差を有し、継手支持部側フランジ傾きが、フランジ厚最小値tfおよび段重ね間隔の目標値hpから式：sin^-1(tf/hp)で算出される角度±0.5°の範囲内にあることを特徴とする段重ね間隔を一定とする鋼矢板である。

本発明では、ウエブ側フランジ傾きが、ウエブ側フランジ外面のアール起点部から前記目標値hpだけ下方の高さ方向位置でのフランジ厚trおよび前記目標値hpとから式：tan^-1(tr/hp) で算出される角度±0.5°の範囲内にあることが好ましい。

本発明によれば、段重ね位置に上記段差を付設し、継手支持部側フランジ傾きを上記範囲（sin^-1(tf/hp)±0.5°）とすることにより、左右非対称継手の継手部分が積み重ね時に上下で接触せず、目標値どおりの段重ね間隔で水平に積み重ねることができる。さらに、ウエブ側フランジ傾きを上記範囲（tan^-1(tr/hp) ±0.5°）とすることにより、段重ね可能な中でウエブ幅が最大すなわち断面２次モーメントといった断面性能がより優れた鋼矢板を得ることができ、一方で断面での接触位置がさらに２箇所増加するので積み重ねはより安定したものとなる。

なお、この条件では断面係数を最大とし、断面効率（断面係数/断面積）を高めるよう図心（断面図における重心）は、全高さＨ0の１/２となるよう設定するのが望ましい。

鋼矢板は運搬や保管のための積み重ねが容易に行えて、必要なときに一枚ずつ簡単に分離できるのが望ましい。
図１は、本発明の１例を示す断面図である。ウエブ11の両側にフランジ12が連なり、フランジ12の両側に継手支持部13が連なっている。ウエブ11、フランジ12,12、継手支持部13,13によりハット型断面部が形成されている。このハット型断面部の一端側には直爪側14が連なり、この直爪側14ではラルゼン型継手の爪底14Aの高さ方向位置が継手支持部13とほぼ同じである。ハット型断面部の他端側には曲がり爪側15が連なり、この曲がり爪側15ではラルゼン型継手の爪底15Aの高さ方向位置が継手支持部よりウエブ側にずらされている。ラルゼン型継手の直爪側14と曲がり爪側15とは爪の向きが互いに逆向きで嵌合可能な左右非対称継手をなしているから、この鋼矢板を連設して矢板壁を構築すると、隣り同士の鋼矢板のウエブが面一に揃ったものとなる。
このような断面形状を有する左右非対称継手の鋼矢板では、曲がり爪側15の方が直爪側14よりも継手の高さが高いので、継手に接触する重ね方では、左右の水平が保てないこと、および継手部分が変形しやすいこと、といった問題がある。また、継手に接触しないようフランジ12の傾きを小さくすると、段重ね間隔が大きくなることや、やはり、左右の水平が保たれ難いといった問題が生じる。
本発明は、一定の間隔による、安定姿勢で段積みが可能となるようフランジ12の厚みと傾きの関係を適正化したものである。
まず、段積みの間隔は、曲がり爪側15の継手高さに対し、同じか、それより幾分大きくするにとどめ、段積み効率を考慮した段積み間隔目標（＝段重ね間隔の目標値）hpを決定する。フランジ12の、継手支持部13に近く裾野が広い側の部分を接触させることで、積み姿勢の安定が図れるので、この接触させるフランジ部分の傾きすなわち継手支持部側フランジ傾きθ１が、フランジ厚最小値tfおよび前記目標値hpから、(1)式で算出されるαにほぼ（誤差±0.5°以内の意。）等しくなるようにする。
α＝sin^-1(tf/hp) ……(1)
また、フランジ12の、継手支持部13に近い側の部分は、段重ね間隔が確実に目標値hpどおりになるように、フランジ厚最小値tfよりも厚みの変化Δtfだけ増厚して段差１を付設することで、位置決めしやすくした。

また、本発明に係る鋼矢板は、高生産性および低コストの観点から、孔型ロールを用いた熱間圧延によって製造されたものとする。熱間圧延の方法はとくに限定されず、通常の方法で行えばよい。

なお、本発明に係る鋼矢板では、フランジ12の、ウエブ11に近い側の部分は、厚みが一定ではなく、ウエブ11から遠ざかるほど厚みが薄くなるようにしている。この理由は、鋼矢板では、ウエブ11を掴んで打ち込むため、継手部およびフランジ部に負荷が加わった際の変形を小さくするよう、モーメントに対する応力差を小さくするためである。

さらに、本発明では、フランジ12の、ウエブ11に近い側の部分の傾きすなわちウエブ側フランジ傾きθ２を、ウエブ側フランジ外面のアール起点部Ｐから前記目標値hpだけ下方の高さ方向位置でのフランジ厚trおよび前記目標値hpとから、式(2) で算出されるβにほぼ（誤差±0.5°以内の意。）等しくなるようにするのが好ましい。なお、ここでいうフランジ厚trとは、前記アール起点部Ｐから距離hpだけ下方の位置を通る、ウエブ幅方向と平行なフランジの厚さを示したものである。一方、前記フランジ厚最小値tfは、通常のフランジ厚み方向にとった断面長さの最小値である。
β＝tan^-1(tr/hp) ……(2)
これにより、上段側の鋼矢板と下段側の鋼矢板とが、前記段差１の箇所（左右で２箇所に）その上方のウエブ側フランジ外面のアール起点部Ｐの箇所（左右で２箇所）が加わった、断面内の計4箇所で接触するようになり、接触位置が２箇所増加するので、より安定した積み重ね姿が得られる。また、このとき、段重ね可能な中でウエブ幅が最大、つまり断面２次モーメントのより優れた鋼矢板を得ることができる。また、断面係数が最大となるためには、図心が全高さＨ0の１/２となるよう、ウエブ幅Ｂｗと継手支持部Ｂの幅を決定すればよい。

鋼矢板製品断面を設計評価するシミュレータによって、本発明要件を満たす各種寸法の鋼矢板を評価した。これらの鋼矢板の寸法を表１に示す。θ１、θ２、trの定義は図１に示した。有効幅Ｂ0、ウエブ厚tw、フランジ厚最小値tf、段積み間隔の目標値hp、全高さＨ0、ウエブ幅Ｂｗ、図心高さＧの定義は図２に示した。
表１において、実施例１では、θ１、θ２、trを、本発明に従い、θ１＝(1)式のα、θ２＝(2)式のβとなるよう、表1に示すとおりの値に設定し、積み重ね時に上段側が下段側の段差付設部およびその上方の前記アール起点部Ｐ（断面内の４点）で接触可能とした。これは、段重ね間隔一定化断面でウエブ幅Ｂｗを大きく採って断面効率を優先させた場合の例である。
また、実施例２では、θ１＝(1)式のα、θ２＞(2)式のβとなるよう、表1に示すとおりの値に設定し、積み重ね時に上段側が下段側の段差付設部（断面内の２点）で接触可能とした。これは、段重ね間隔一定化断面で断面係数に余裕があり、断面積を減らして重量削減するのを優先した場合の例である。このような場合はこの実施例２のようにθ２を大きく、つまりウエブ幅Ｂｗを小さくするのが有効である。もっとも、ウエブ幅Ｂｗに関しては、鋼矢板施工のため、ウエブを掴んだり、圧入機械が固定されるための幅が必要であるから、従来から普及しているＵ型鋼矢板のウエブ幅を最小幅とするのが望ましい。なお、具体的な断面効率（＝断面係数Ｚｙ/断面積Ａ）を計算した結果を表1に示す。
これらの鋼矢板の同形同寸のもの同士を３段に積み重ねたところ、実施例１では図３に、実施例２では図４に、それぞれ示すように、段重ね間隔が目標値hpに略等しく、各段の継手が互いに接触せず、ウエブが十分水平に保たれた積み重ね姿が得られ、一枚ずつの分離も容易であった。
鋼材重量あたりの断面係数を大きくする方法は、全高さＨ0を高くすることと、ウエブ幅Ｂｗを広くすることが有効であるが、土地の有効利用の観点より、壁厚が薄くできる全高さの小さいもので、最大の効率が出せるのが望ましい。段重ねが可能である最大の断面効率が得られるのは実施例１のケースである。

本発明は、土木産業分野で土留め壁、締切り壁等に利用することができる。

本発明の１例を示す断面図である。鋼矢板の諸寸法の定義説明図である。実施例１の積み姿を示す断面図である。実施例２の積み姿を示す断面図である。

符号の説明

１段差
・ウエブ
・フランジ
・継手支持部
・直爪側
14A 爪底
・曲がり爪側
15A 爪底

Claims

熱間圧延で製造され、ウエブとその両側のフランジとそのさらに両側の継手支持部とで形成された左右対称なハット型断面部と、該ハット型断面部の一端側に連なるラルゼン型継手の爪底の高さ方向位置を継手支持部とほぼ同じとされた直爪側と、前記ハット型断面部の他端側に連なるラルゼン型継手の爪底の高さ方向位置を継手支持部よりウエブ側にずらされた曲がり爪側とを有する左右非対称継手の鋼矢板であって、段重ね位置にフランジの厚さ変化により付設された段差を有し、継手支持部側フランジ傾きが、フランジ厚最小値tfおよび段重ね間隔の目標値hpから式：sin^-1(tf/hp)で算出される角度±0.5°の範囲内にあることを特徴とする段重ね間隔を一定とする鋼矢板。
ウエブ側フランジ傾きが、ウエブ側フランジ外面のアール起点部から前記目標値hpだけ下方の高さ方向位置でのフランジ厚trおよび前記目標値hpとから式：tan^-1(tr/hp) で算出される角度±0.5°の範囲内にあることを特徴とする請求項１記載の段重ね間隔を一定とする鋼矢板。