JP2021088927A - Steel sheet pile - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、土木建築分野において、土止めや水止めに用いられる鋼矢板に関し、特に仮設用に好適な鋼矢板に関するものである。 The present invention relates to a steel sheet pile used for earth retaining and water stopping in the field of civil engineering and construction, and particularly to a steel sheet pile suitable for temporary construction.
鋼矢板は、ハット形、U形、Z形、直線形、H形などの様々な形状パターンを有するが、形状パターンに共通の特徴として、連結するための継手部を両端に有している。
このような鋼矢板の用途は大別して本設用と仮設用の二つがあり、本設用の鋼矢板は永久構造物として用いられるが、仮設用の鋼矢板は、主に本体構造構築の前の仮設土留め壁として使用されるものである。
The steel sheet pile has various shape patterns such as a hat shape, a U shape, a Z shape, a linear shape, and an H shape, and as a feature common to the shape patterns, it has joint portions at both ends for connecting.
There are roughly two uses for such steel sheet piles, one for main construction and the other for temporary construction. The steel sheet pile for main construction is used as a permanent structure, but the steel sheet pile for temporary construction is mainly used before the construction of the main body structure. It is used as a temporary retaining wall for steel.
本願において対象とするのは主として仮設に用いられる鋼矢板であり、このような仮設用の鋼矢板は、本体構造構築後は撤去され、別の現場において再び使用される。このため、利用の度に、地面への打ち込み及び引き抜きが繰り返される。
このように、複数回再利用される仮設施工に用いる鋼矢板においては、地中への打ち込み(打設)及び引き抜きが繰り返し行われる際、連結される継手部において鋼材同士の接触に起因する摩耗や変形が発生し、継手部が損傷して使用できなくなる懸念がある。
The subject of this application is mainly steel sheet piles used for temporary construction, and such temporary steel sheet piles are removed after the main body structure is constructed and used again at another site. Therefore, every time it is used, it is repeatedly driven into and pulled out from the ground.
In this way, in the steel sheet pile used for temporary construction that is reused multiple times, when driving (driving) and pulling out into the ground are repeated, wear due to contact between the steel materials at the joints to be connected. There is a concern that the joint may be damaged and become unusable due to deformation or deformation.
そこで、仮設用の鋼矢板に関し、耐摩耗性を考慮したものとしては、例えば特許文献1に「鋼矢板の爪先部及び首下部の、表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さが200Hv以上であることを特徴とする鋼矢板。」が提案されている。
そして、特許文献1において、爪先部及び首下部の硬さを向上させる理由として、かかる部分が鋼材同士の接触や土砂による摩耗が生じ易い部位であるからとしている。
Therefore, regarding the steel sheet pile for temporary construction, for example, in
Then, in
しかし、仮設用の鋼矢板の場合、複数回の使用という観点からすると、継手部の止水性に影響する爪先部の摩耗防止よりも、継手部の嵌合に影響する首下部の摩耗を防止して強度の低下を防止する方が重要である。
しかしながら、特許文献1では、継手部における爪先部を含む全体の摩耗防止を図るという考えであるため、強度を高めた継手部同士が篏合した際に、重要度の高い首下部の摩耗が却って進行しやすくなり、首下部(本願発明の爪首下部に対応)の変形防止を図ることができないという問題がある。
However, in the case of temporary steel sheet piles, from the viewpoint of multiple uses, it prevents the wear of the lower part of the neck, which affects the fitting of the joint, rather than the wear of the toes, which affects the water stoppage of the joint. It is more important to prevent the decrease in strength.
However, in
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、繰り返し地中へ打設される仮設用の鋼矢板にも適用できるように、継手部における爪首下部の摩耗が低減できる継手部を備えた鋼矢板を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and the joint portion can reduce the wear of the lower part of the nail in the joint portion so that it can be applied to a temporary steel sheet pile that is repeatedly placed in the ground. It is intended to provide a steel sheet pile equipped with.
(1−1)本発明に係る鋼矢板は、継手部における爪首下部の内面の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さを200Hv以上とし、かつ前記継手部における爪先部及びその周辺部位の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さを200Hv未満とし、
前記継手部における爪先部及びその周辺部位の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さが、前記継手部における爪首下部の内面の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さよりも20Hv以上低いことを特徴とするものである。
(1)また、本発明に係る鋼矢板は、継手部における爪先部及びその周辺部位の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さが、前記継手部における爪首下部の内面の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さよりも20Hv以上低いことを特徴とするものである。
(1-1) The steel sheet pile according to the present invention has a Vickers hardness of 200 Hv or more at a position 0.5 mm from the surface of the inner surface of the lower part of the nail neck in the joint portion, and the toe portion and its peripheral portion in the joint portion. The Vickers hardness at a position 0.5 mm from the surface is set to less than 200 Hv.
The Vickers hardness at a position 0.5 mm from the surface of the toe portion and its peripheral portion in the joint portion is 20 Hv or more lower than the Vickers hardness at a position 0.5 mm from the surface of the inner surface of the lower part of the nail neck in the joint portion. It is characterized by.
(1) Further, in the steel sheet pile according to the present invention, the Vickers hardness at a position 0.5 mm from the surface of the toe portion and its peripheral portion in the joint portion is 0. It is characterized in that it is 20 Hv or more lower than the Vickers hardness at the position of 5 mm.
(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記爪首下部の内面の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さが200Hv以上であることを特徴とするものである。 (2) Further, in the above (1), the Vickers hardness at a position 0.5 mm from the surface of the inner surface of the lower part of the nail is 200 Hv or more.
本発明の鋼矢板は、継手部における爪先部及びその周辺部位の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さが、前記継手部における爪首下部の内面の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さよりも20Hv以上低くなるようにしたので、地中への打ち込み施工中において、構造上、最も弱点箇所になる継手部の爪首下部の内面の摩耗を防止、爪首下部の変形を防止することが可能となり、従来よりも、仮設に用いる場合において、より多くの繰り返し利用が可能となる。 In the steel sheet pile of the present invention, the Vickers hardness at a position 0.5 mm from the surface of the toenail portion and the peripheral portion of the joint portion is 0.5 mm from the surface of the inner surface of the lower part of the nail neck at the joint portion. Since it is set to be 20 Hv or more lower than that, it is necessary to prevent the inner surface of the lower part of the nail of the joint, which is the weakest point in the structure, from being worn and to prevent the lower part of the nail from being deformed during the driving work into the ground. It becomes possible to use it more repeatedly when it is used for temporary construction than before.
本発明の実施の形態に係る鋼矢板は、図1に示すように、継手部1における爪先部13及びその周辺部位(図1において破線の楕円で囲んだA部)の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さが、継手部1における爪首下部11の内面(図1において破線の円で囲んだB部)の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さよりも20Hv以上低いことを特徴とするものである。
以下、各構成を詳細に説明する。
As shown in FIG. 1, the steel sheet pile according to the embodiment of the present invention is 0.5 mm from the surface of the
Hereinafter, each configuration will be described in detail.
<鋼矢板の形状>
鋼矢板は、ハット形、U形、Z形、直線形、H形などの様々な形状パターンがあるが、本実施の形態の鋼矢板はこれら種々の形状のものを含む。
<Shape of steel sheet pile>
The steel sheet pile has various shape patterns such as a hat shape, a U shape, a Z shape, a linear shape, and an H shape, and the steel sheet pile of the present embodiment includes those having various shapes.
<継手部>
継手部1は隣り合う鋼矢板を連結するものであり、図1に示す例は、U形鋼矢板のフランジ部3の先端に設けられる継手部1を示している。
継手部1を仮想線(図1中の一点鎖線)で複数の部位に分けての各部に名前を付けて説明すると、継手部1は、フランジ部3の先端から略直角に屈曲する付け根部5と、付け根部5から外方に延在する底部7と、底部7からフランジ部3に向けて屈曲するように設けられた爪部9とを有している。爪部9と底部7とを連結する部分が爪首下部11で、爪部9の先端側が爪先部13となっている。
<Joint part>
The
When the
本実施の形態では、爪先部13及びその周辺部位(図1の破線で囲んだA部)の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さが、継手部1における爪首下部11の内面(図1の破線で囲んだB部)の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さよりも20Hv以上低いことを特徴としているが、その理由を以下に説明する。
In the present embodiment, the Vickers hardness at a position 0.5 mm from the surface of the
図2は、施工中に生じる鋼材同士が接触した際に、継手部1に生ずる応力状態について数値解析を行った結果のコンター図である。図2において、グレーの色の薄い箇所が応力の高い部位であることを示している。
図2に示すように、爪首下部11の内面の色が薄くなっており、このことから、互いに嵌合する継手部1においては、構造上、最も弱点箇所になるのは、爪首下部11の内面(図中、破線の円で囲んだC部参照)であることがわかった。
FIG. 2 is a contour diagram of the result of numerical analysis of the stress state generated in the
As shown in FIG. 2, the color of the inner surface of the lower part of the
したがって、多くの繰り返し利用が想定される仮設用の鋼矢板において、爪首下部11の内面の摩耗を防止して、その変形を抑えることが最も重要である。
そして、継手部1の嵌合状態において、爪首下部11の内面と接触するのは、図2に示されるように、他方の鋼矢板の爪先部13及びその周辺部位である。そして、爪先部13及びその周辺部位は、構造特性上、摩耗の進行が相対的に大きくなっても、継手部1自体の機能低下が生じることはなく影響は小さい。
そこで、爪先部13及びその周辺部位の表面硬さを低くして、当該部位と接触する爪首下部11の内面の表面硬さを相対的に高めることで、最も重要となる爪首下部11の内面の摩耗を抑制し、爪首下部11の変形を抑制でき、鋼矢板における継手部1の機能を保持する上で有効な手段となる。
Therefore, in a temporary steel sheet pile that is expected to be used repeatedly, it is most important to prevent wear of the inner surface of the lower part of the
Then, in the fitted state of the
Therefore, by lowering the surface hardness of the
この点、特許文献1のように、爪先部13と爪首下部11の両方の表面硬さを高めた場合には、嵌合時の接触によって爪首下部11の摩耗が進行し、最も重要な爪首下部11が変形しやすくなってしまい、繰返しの使用に耐えられなくなる恐れがある。
In this regard, when the surface hardness of both the
表面硬さは、具体的には、継手部1における爪先部13及びその周辺部位の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さが、継手部1における爪首下部11の内面の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さよりも20Hv以上低く設定したものである。
ビッカース硬さの定義については、特許文献1にも記載されているように、JIS Z 2244に準拠して測定する。すなわち、測定箇所の鋼材の表面に対する法線方向について、表面から深さが0.5mmの位置のビッカース硬さで定義される。より具体的には、爪先部13、爪首下部11ではその曲率が最も大きい部位について、鋼材の表面に対する法線方向の深さが0.5mmの位置のビッカース硬さで定義される。
Specifically, the Vickers hardness at a position 0.5 mm from the surface of the
The definition of Vickers hardness is measured in accordance with JIS Z 2244 as described in
本実施の形態では、爪先部13及びその周辺部位のビッカース硬さを、爪首下部11の内面のビッカース硬さよりも相対的に低くするものであるが、そのためには、例えば鋼矢板の製造過程において爪先部13及びその周辺部位の冷却を緩やかにすればよい。
また、爪首下部11のみの表面硬さを高めて、爪先部13及びその周辺の表面硬さを相対的に上回るようにしてもよい。この場合には、例えば爪首下部11の内面について、加速冷却をするようにしてもよい。
もっとも、ビッカース硬さが200Hv未満では、摩耗・変形抵抗を向上させる効果を十分に発揮できない場合もあることから、爪首下部11のみを200Hv以上とすることが望ましい。
なお、鋼矢板の継手部1において、嵌合の際接触しない部位、すなわち付け根部5の外面側、爪首下部11の外面側については、摩耗・変形には関係ないため、表面硬さが相対的に大きくなっても差し支えない。
In the present embodiment, the Vickers hardness of the
Further, the surface hardness of only the lower part of the
However, if the Vickers hardness is less than 200 Hv, the effect of improving wear / deformation resistance may not be sufficiently exhibited, so it is desirable to set only the lower part of the
In the
上述した継手部1の表面硬さを制御した継手部1について、ビッカース硬さ(Hv)を測定した結果を図3に示す。図3において、縦軸がビッカース硬さ(Hv)を、横軸が測定位置をそれぞれ示している。測定位置は、図1に示した破線の矢印に示すように、矢印の始点が図3の0(mm)の位置で、矢印の終点が200(mm)に相当する。
また、図3中の記号a〜fは、図1に記載した記号と対応している。
FIG. 3 shows the results of measuring the Vickers hardness (Hv) of the
Further, the symbols a to f in FIG. 3 correspond to the symbols shown in FIG.
図3を見ると、爪首下部11である「b」のビッカース硬さ(Hv)は、200超〜210(Hv)であり、爪先部13である「c」及びその周辺部位である「d」のビッカース硬さ(Hv)は約180(Hv)であり、爪先部13及びその周辺部位のビッカース硬さが、爪首下部11のビッカース硬さよりも20Hv以上低いという要件を満たしている。また、爪首下部11である「b」のビッカース硬さ(Hv)が200(Hv)以上という要件も満たしている。
Looking at FIG. 3, the Vickers hardness (Hv) of the
以上のように、本実施の形態においては、継手部1における爪先部13及びその周辺部位の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さが、継手部1における爪首下部11の内面の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さよりも20Hv以上低くなるように設定したことで、地中への打ち込み施工中において、構造上、最も弱点箇所になる継手部1の爪の首下部分の摩耗と共に変形を防止することが可能となり、従来よりも、仮設に用いる場合において、より多くの繰り返し利用が可能となる。
As described above, in the present embodiment, the Vickers hardness at a position 0.5 mm from the surface of the
1 継手部
3 フランジ部
5 付け根部
7 底部
9 爪部
11 爪首下部
13 爪先部
1 Joint part 3 Flange part 5
Claims (1)
前記継手部における爪先部及びその周辺部位の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さが、前記継手部における爪首下部の内面の表面から0.5mmの位置におけるビッカース硬さよりも20Hv以上低いことを特徴とする鋼矢板。 The Vickers hardness at a position 0.5 mm from the inner surface of the lower part of the nail neck in the joint portion is 200 Hv or more, and the Vickers hardness at a position 0.5 mm from the surface of the toe portion and its peripheral portion in the joint portion is 200 Hv. Less than
The Vickers hardness at a position 0.5 mm from the surface of the toe portion and its peripheral portion in the joint portion is 20 Hv or more lower than the Vickers hardness at a position 0.5 mm from the surface of the inner surface of the lower part of the nail neck in the joint portion. A steel sheet pile featuring.
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