JP3458109B1 - ハット型鋼矢板 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 断面性能を確保しつつ単位重量の小さい経済
性に優れたハット型鋼矢板を提供すること。 【解決手段】 ハット型鋼矢板において、壁幅１ｍ当た
りの単位重量（ｗ）と断面二次モーメント（I）の関係
が下記（１）式を満足し、かつ、有効幅（Ｂ）とフラン
ジ幅（Ｂｆ）の関係が下記（２）式を満足することを特
徴とするハット型鋼矢板。 ｗ＜Ｉ／（４７０）＋８０ ・・・・・・・・・・
（１） Ｂｆ＜０．０００５（Ｂ）²−０．０５（Ｂ） ・・・
・（２）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば、土木建
築分野における地下土留め、基礎構造および港湾、河川
における護岸、さらには地中における止水壁に用いる鋼
製部材としての鋼矢板に係り、特に、熱間圧延により製
造されるハット型形状の鋼矢板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧延鋼矢板としては、通常、図７に示さ
れるようなU型鋼矢板が用いられる。U型鋼矢板は一般的
に有効幅６００ｍｍのものが用いられるが、使用される
構造物に応じて必要な断面二次モーメントに対応する鋼
矢板を選択する必要が生じるため、断面二次モーメント
が異なる複数種のU型鋼矢板が存在する。一方、特許第
２６８９７９４号公報に開示されている鋼矢板がある。
この鋼矢板は、通常ハット型鋼矢板として分類されてい
るが、図９に示されるように、継手が壁面の端部に位置
するために継手効率の低減が不要であるという特徴を有
している。

【０００３】

【特許文献１】 特許第２６８９７９４号公報。

【特許文献２】 特開平１１−３３６０７６号公報。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ここでU型鋼矢板と既
存のハット型鋼矢板とを、横軸に壁幅１ｍ当たりの単位
重量（ｗ：ｋｇ／ｍ²）、縦軸に断面二次モーメント
（Ｉ：ｃｍ⁴／ｍ）として比較したものが図２である。
図２においてはＵ型鋼矢板の継手効率を０．８として図
示している。図２から、既存のハット型鋼矢板はＵ型鋼
矢板と比較し、断面二次モーメント（Ｉ）当たりの単位
重量（ｗ）が重いため不経済である。

【０００５】また、図８に示されるように既存のハット
型鋼矢板の寸法は、有効幅が６００ｍｍ、高さが２００
ｍｍ、フランジ幅が約２６０ｍｍ、フランジ厚１３ｍｍ
である。この既存のハット型鋼矢板を打設又は引抜き施
工方法として特開平１１−３３６０７６号公報には、図
１０に示されるように既存のハット型鋼矢板をバイブロ
ハンマーにより行う際、バイブロハンマーのチャックで
ハット型鋼矢板のアーム部を把持する発明が開示されて
いる。これは、既存のハット型鋼矢板のフランジ幅が２
６０ｍｍと狭く、通常のバイブロハンマーでの施工が困
難であるため、特殊なバイブロハンマーを使用するもの
であり、施工費用が高価なものとなる。

【０００６】本発明は、従来の圧延鋼矢板のもつ前記課
題を解決した経済性の高いハット型鋼矢板を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本第１発明は、前記課題
を解決するために、ハット型鋼矢板において、壁幅１ｍ
当たりの単位重量（ｗ：ｋｇ／ｍ²）と断面二次モーメ
ント（I：ｃｍ⁴／ｍ）の関係が下記（１）式を満足し、
かつ、有効幅（Ｂ：ｍｍ）とフランジ幅（Ｂｆ：ｍｍ）
の関係が下記（２）式を満足することを特徴とする。 ｗ＜Ｉ／（４７０）＋８０ ・・・・・・・・・・（１） Ｂｆ＜０．０００５（Ｂ）²−０．０５（Ｂ） ・・・・（２）

【０００８】本第２発明は、本第１発明のハット型鋼矢
板において、有効幅（Ｂ）が８１０ｍｍ以上であり、か
つフランジ部の幅厚比が座屈応力度の低減が不要な幅厚
比を有していることを特徴とする。

【０００９】本第３発明は、本第１又は第２発明のハッ
ト型鋼矢板において、フランジ部の幅厚比が３２．４以
下であることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１に示されるように、ハット型
鋼矢板１は中央のフランジ部２と、フランジ部２の両端
から斜め方向に伸びるウェブ部３と、ウェブ部３から横
方向にフランジ部２と平行に伸びるアーム部４と、アー
ム部４の端部に形成される継手部５により構成される。
ハット型鋼矢板の壁幅１ｍ当たりの単位重量（ｗ）と断
面二次モーメント（I）を示す図２からみて、ハット型
鋼矢板の経済性を少なくともＵ型鋼矢板以上とするため
には、図２のＵ型鋼矢板の場合の直線の左側に位置させ
るということである。図２からみて、既存のＵ型鋼矢板
の単位重量（ｗ）と断面二次モーメント（Ｉ）との関係
は線形関係にあり、次の式が成立する。 Ｉ＝４７０ｗ−３８０００ したがって、少なくとも既存のＵ型鋼矢板より経済的に
すぐれたハット型鋼矢板を提供するためには、次の
（１）式を満足すればよい。 ｗ＜Ｉ／（４７０）＋８０ ・・・（１）

【００１１】一定の断面二次モーメント（I）を確保し
てハット型鋼矢板の単位重量を確保するためには、 （１）有効幅（Ｂ）を大きくする。 （２）断面高さ（Ｈ）を低くする。 （３）板厚（ｔ）を薄くする。 という方法が考えられる。しかし、前記（２）（３）の
方法では単位重量（ｗ）の減少よりも断面二次モーメン
ト（Ｉ）の減少に大きく影響するため効果的でない。ま
た、ハット型鋼矢板の板厚を薄くすることは圧延能力の
制約を受けるため、（１）の有効幅を大きくすることが
最も効果的な方法である。

【００１２】ハット型鋼矢板の断面高さ（Ｈ）をできる
だけ低くしつつ、（１）式を満足するように、有効幅
（Ｂ）及び各部の形状の検討を行なった。その結果、断
面二次モーメント（Ｉ）を確保してハット型鋼矢板の単
位重量（ｗ）を軽減するためには、有効幅（Ｂ）を広く
する場合に、フランジ幅（Ｂｆ）を有効幅（Ｂ）の所定
割合以下に抑えることが効果的であることが判明した。
図３は横軸にハット型鋼矢板の有効幅（Ｂ）、縦軸にフ
ランジ幅（Ｂｆ）／有効幅（Ｂ）との関係を示したもの
である。この関係は、断面二次モーメント（Ｉ）が異な
るハット型鋼矢板でもほぼ直線関係にある。すなわち、
所定の有効幅（Ｂ）に対して、単位重量（ｗ）を軽減す
るためには、次の（２）式を満足することにより達成さ
れる。 Ｂｆ＜０．０００５（Ｂ）²−０．０５（Ｂ） ・・・・・（２）

【００１３】ところで、通常使用されるバイブロハンマ
ーのチャッキングのサイズは２００〜２５０ｍｍであ
り、チャッキングの余裕代を考慮するとフランジ幅（Ｂ
ｆ）は最低２９０ｍｍ必要である。既存のハット型鋼矢
板はフランジ幅（Ｂｆ）が２６０ｍｍしかないため、バ
イブロハンマーでフランジ部をチャッキングして施工が
できない。したがって、特開平１１−３３６０７６号公
報に開示されているように、アーム部をチャッキングす
る特殊な装置によって打ち込み、引き抜く施工を行なっ
ている。これは、ハット型鋼矢板の有効幅が６００ｍｍ
と小さいためである。したがって、図４に示されるよう
に通常のバイブロハンマーを用いて、フランジ部をチャ
ッキングして施工するためにはフランジ幅（Ｂｆ）が２
９０ｍｍ以上となり、かつ式（２）を満足するために
は、有効幅（Ｂ）は、８１０ｍｍ以上である必要があ
る。

【００１４】しかし、無制限に有効幅（Ｂ）を増加させ
ることは圧延製造設備の制約上、不可能である。また、
有効幅（Ｂ）およびフランジ幅（Ｂｆ）が広くなり、フ
ランジ部の幅厚比が大きくなると、局部座屈が発生する
おそれがある。すなわち、ハット型鋼矢板打設時の施工
荷重により局部座屈が生じると打設不能に陥る。また、
ハット型鋼矢板を土留め壁として使用中に局部座屈が生
じると、土留め壁の崩壊につながるおそれがある。一
方、局部座屈をさけるための設計として、必要以上の大
きなハット型鋼矢板を用いることにより発生応力度を低
く抑えることも可能であるが、極めて不経済な構造物と
なる。

【００１５】道路橋・示方書鋼橋編のＰ１４７〜Ｐ１４
８の表−３．２．２両縁支持板の局部座屈に対する許容
応力度には、鋼種がＳＭ４９０Ｙの場合、局部座屈によ
る許容応力度の低減を行なわない幅厚比が３２．４であ
ることが示されており、この幅厚比以下であれば、局部
座屈が発生しないため、耐力と変形性能に優れているこ
とになる。

【００１６】（実施形態１）図５に示される本発明の一
実施形態のハット型鋼矢板は、有効幅（Ｂ）が９００ｍ
ｍ、フランジ幅（Ｂｆ）が２９０ｍｍ、フランジ厚
（ｔ）が１１ｍｍ、断面高さ（H）が２３０ｍｍ、断面
二次モーメントが約１０，０００ｃｍ⁴／ｍ、単位重量
（ｗ）が約９４ｋｇ／ｍ²である。これを（２）式で計
算すると、 １００００／（４７０）＋８０＝１０１＞単位重量
（ｗ）＝９４ となり、（２）式を満足し、 幅厚比＝２９０／１１＝２６．４＜３２．４ となり、幅厚比も満足する。

【００１７】（実施形態２）図６に示される本発明の他
の実施形態のハット型鋼矢板は、有効幅（Ｂ）が９００
ｍｍ、フランジ幅（Ｂｆ）が３４０ｍｍ、フランジ厚
（ｔ）が１３ｍｍ、断面高さ（H）が３００ｍｍ、断面
二次モーメントが約２５，０００ｃｍ⁴／ｍ、単位重量
（ｗ）が約１２４ｋｇ／ｍ²である。これを（２）式で
計算すると、 ２５０００／（４７０）＋８０＝１３３＞単位重量
（ｗ）＝１２４ となり、（２）式を満足し、 幅厚比＝３４０／１３＝２６．１＜３２．４ となり、幅厚比も満足する。ここで説明に用いた実施例
では、鍵型継手の例を示したが、二重爪型や柄爪型継手
でもよく、継手形状を限定するものではない。

【００１８】

【発明の効果】本発明の構成により、従来のU型鋼矢板
及びハット型鋼矢板と比較し、広幅で経済性にすぐれた
ハット型鋼矢板を提供可能とする。また、本発明のハッ
ト型鋼矢板はフランジ幅が広いのでフランジ部をチャッ
キングしたバイブロハンマー施工が容易となり、特殊な
機械を必要としない。本発明の構成により、鋼材の許容
応力度の低減が不要であり、かつ塑性変形性能に優れて
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のハット型鋼矢板を示す図。

【図２】 鋼矢板の断面二次モーメントと単位重量の関
係を示す図。

【図３】 鋼矢板の有効幅とフランジ幅／有効幅の関係
を示す図。

【図４】 ハット型鋼矢板のバイブロハンマーのフラン
ジ部をチャッキングした打設を示す図。

【図５】 本発明のハット型鋼矢板の一実施形態を示す
図。

【図６】 本発明のハット型鋼矢板の他の実施形態を示
す図。

【図７】 従来のU型鋼矢板を示す図。

【図８】 従来のハット型鋼矢板を示す図。

【図９】 ハット型鋼矢板の連結状態を示す図。

【図１０】 従来のハット型鋼矢板のバイブロハンマー
のアーム部をチャッキングした打設を示す図。

【符号の説明】

１：ハット型鋼矢板 ２：フランジ部 ３：ウェブ部 ４：アーム部 ５：継手

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三浦 洋介 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社 技術開発本部内 (72)発明者 江田 和彦 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日 本製鐵株式会社内 (72)発明者 前田 書孝 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日 本製鐵株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−183605（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−316922（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−91840（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E02D 5/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハット型鋼矢板において、壁幅１ｍ当た
   りの単位重量（ｗ）と断面二次モーメント（I）の関係
   が下記（１）式を満足し、かつ、有効幅（Ｂ）とフラン
   ジ幅（Ｂｆ）の関係が下記（２）式を満足することを特
   徴とするハット型鋼矢板。 ｗ＜Ｉ／（４７０）＋８０ ・・・・・・・・・・（１） Ｂｆ＜０．０００５（Ｂ）²−０．０５（Ｂ） ・・・・（２）
2. 【請求項２】 有効幅（Ｂ）が８１０ｍｍ以上であり、
   かつフランジ部の幅厚比が座屈応力度の低減が不要な幅
   厚比を有していることを特徴とする請求項１に記載のハ
   ット型鋼矢板。
3. 【請求項３】 フランジ部の幅厚比が３２．４以下であ
   ることを特徴とする請求項1又は２に記載のハット型鋼
   矢板。