JP3911261B2 - 圧延鋼矢板 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、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構造部材としての鋼矢板に係り、特に経済性および施工性に優れたハット型形状の圧延鋼矢板に関するものである。

土木建築分野における土留め・締め切り用などに使用される熱間圧延鋼矢板としては、Ｕ型鋼矢板やＺ型鋼矢板などが一般に広く知られている。これらのＵ型鋼矢板やＺ型鋼矢板では、施工時に１枚毎に上下逆方向または左右逆方向にして打設しなければならず、施工時のハンドリングが煩雑となり、施工期間が長期化する点で改善の余地がある。また特にＵ型鋼矢板を打設して土留壁を構築する場合、Ｕ型鋼矢板では鋼矢板単体の重心と完成後の土留壁との中心軸線がずれるので、土圧等により曲げ変形すると継手部でのせん断力の伝達ができず、鋼矢板壁が一体で外力に抵抗する場合よりも断面剛性および断面係数を低減する必要が生じる。
特許第２６８９７９４号公報

一方、特許第２６８９７９４号にはハット型形状の鋼矢板が開示されている。このハット型形状の鋼矢板は左右非対称の継手を有しているため横断面形状を同一方向に揃えて鋼矢板を打設することが可能であり、施工期間を短縮できるという特徴を有している。またハット型形状の鋼矢板では、鋼矢板単体の重心と完成後の土留壁との中心軸線とが一致するため、断面剛性および断面係数を低減する必要がないという特徴を有している。

ここで既に市販されているハット型形状の鋼矢板は、幅寸法が６００ｍｍ、高さが２００ｍｍ、フランジ部の板厚が１３ｍｍであり、フランジ部とウェブ部とのウェブ角度が約８０度に設定されている。この市販のハット型形状鋼矢板は等価な断面性能を有するＵ型鋼矢板よりも鋼重が重いため、Ｕ型鋼矢板と比較して経済性で不利である。

また、この市販のハット型形状鋼矢板の模型を製作して地盤中への打設施工試験を実施した結果、前記矢板模型はＵ型鋼矢板の場合と比較して大きな打設抵抗を生じる結果となった。打設時の鋼矢板は鋼矢板先端で地盤を周囲に排土しながら地中に貫入されるため、鋼矢板先端部の側面には地盤の排土圧が作用する。特にハット型形状の場合には、鋼矢板のコーナー部で地盤が締め固められて土砂が固化し、打設抵抗が上昇することが判明した。

一方、前記ハット型形状の矢板模型に対して、経済性を向上させるために板厚のみを削減した矢板模型で打設試験を実施した結果、同様の高い打設抵抗が計測され、かつ薄肉であることから矢板先端部に変形が生じることが判明した。

すなわち、既存の市販されているハット型形状鋼矢板では、打設抵抗が高くなるために大きな施工機械が必要となるばかりでなく、打設抵抗により鋼矢板に変形が生じて打設不能になるおそれがある点で不利である。しかも従来技術は、打設抵抗によって生じるハット型形状鋼矢板の変形を抑制するという課題に着目しておらず、単に鋼矢板の板厚を厚くすること以外には対策が存在しなかったのが実情である。

本発明は前記従来技術の欠点を除くためにされたものであり、施工性および経済性に優れたハット型形状の圧延鋼矢板を提供することを目的とする。

鋼矢板の施工性を向上できれば、小さな施工機械で精度の高い施工が可能となり、施工コストが安価になる。また施工時の変形を抑制することによって高品質の鋼矢板土留壁を構築することが可能となる。本発明者らは独自に様々な形状の圧延鋼矢板を対象とした研究の結果、ハット型形状の鋼矢板のウェブ角度αを緩めることによって、打設抵抗が飛躍的に低下できるという知見を得た。

本第１発明は、前記課題を解決するために、中央フランジ部の両端に一対のウェブ部が配置され、前記ウェブ部他端に端フランジ部および継手部とを配置したハット型形状の圧延鋼矢板において、ウェブ部全体に傾斜を有し、さらにウェブ部の一部に緩傾斜部を形成し、端フランジ部とウェブ部とにより形成されるコーナー部及びウェブ部の中央部の少なくとも一箇所以上に緩傾斜部を形成することを特徴とする。

本発明におけるハット型形状の圧延鋼矢板は、ウェブ部の一部に緩傾斜部を設け、端フランジ部とウェブ部とにより形成されるコーナー部及びウェブ部の中央部の少なくとも一箇所以上に緩傾斜部を形成する構成になっている。したがって、施工時における地盤の締め固め力が抑制されることから鋼矢板の変形を抑制でき、施工性に優れている。

また本発明の圧延鋼矢板では、地盤の締め固めが小さいことから施工時荷重を小さく抑えることができる。したがって、鋼矢板の薄肉化を図ることで経済性も向上する。さらに施工時荷重が小さいので従来より小さな施工機械で施工することが可能であり、施工スピードの向上および施工機械損料を低く抑えることができ、総合的な施工コストが著しく低減できる。

さらに本発明の圧延鋼矢板では、コーナー部及びウェブ部に緩傾斜部を設けたことで相対的に端フランジ巾及びウェブ巾を短くできる。したがって、端フランジ部及びウェブ部の座屈耐力が上昇し、施工時および供用時の圧延鋼矢板の座屈耐力を向上させることができる。

図１（ａ）（ｂ）は、本発明の第１実施例の圧延鋼矢板の単体を示す平面図であり、図２（ａ）（ｂ）は図１（ａ）（ｂ）の第１実施例の圧延鋼矢板の打設時に作用する土圧（排土圧）の説明図であり、図３（ａ）（ｂ）は、本発明の第２実施例の圧延鋼矢板の単体を示す平面図であり、図４（ａ）は、本発明の第３実施例の圧延鋼矢板の単体を示す平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の第３実施例の圧延鋼矢板の打設時に作用する土圧（排土圧）の説明図である。

図１（ａ）（ｂ）に示されるように、本発明の第１実施例の場合は、中央フランジ部２または端フランジ部３が相対的に短縮されて部分多角形状の緩傾斜部８が形成されていると共に、この緩傾斜部８にウェブ部４が連設されて、緩傾斜部８がウェブ部４の一部を構成している。すなわち、この実施形態では緩傾斜部８を介して中央フランジ部２又は端フランジ部３とウェブ部４とが接続されている。

この緩傾斜部８の部分多角形としては、例えば、１２角形あるいは１８角形等の一部分の形状等、適宜でよい。なお、図１（ａ）（ｂ）に示す緩傾斜部８の反対方向の延長面とウェブ部４との角度は３０度程度に設定されている。

断面係数の大きな圧延鋼矢板１の場合には、圧延鋼矢板１の供用時の作用断面力に応じて、鋼矢板の板厚を大きくすることと、矢板高さを高くすることが効果的である。しかし、熱間圧延による場合には、製造設備能力などの観点より矢板巾を無限に大きくすることは経済的でないことから、ウェブ角度αを大きくせざるを得ない。このようにウェブ角度αを大きくせざるを得ない場合には、第１実施例のようにコーナー部に部分多角形状の緩傾斜部８を形成するのが効果的である。

また、図２（ａ）（ｂ）に示されるように、圧延鋼矢板１の施工時の地盤Ｇの排土力Ｆは、一般に中央フランジ部２及び端フランジ部３とウェブ部４とが接続されるコーナー部が最も大きくなる。この実施形態では、このコーナー部を折り曲げて緩傾斜部８を設けることにより、コーナー部における地盤締め固め力を高めることなしに、フランジ面に対して法線方向の排土力Ｆを上昇させて溝断面内の地盤Ｇを排土することが可能となる。すなわち、第１実施例は、圧延鋼矢板１の施工時における打設抵抗力の上昇を抑制し、圧延鋼矢板１に変形を生じさせることなく、かつ小さな施工荷重で圧延鋼矢板１の打設施工を可能にする。

またこの第１実施例では部分多角形状の緩傾斜部８を形成することで、同じ矢板巾かつ同じ高さの圧延鋼矢板１と比較してフランジ巾を小さくすることができ、施工時および供用時の圧延鋼矢板１の座屈耐力を向上させることができる。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、中央フランジ部あるいは端フランジ部と接続するコーナー部のみを部分多角形状の緩傾斜部８としてもよいが、図３（ａ）（ｂ）に示すようにすべてのコーナー部を部分多角形状の緩傾斜部８とすると、施工性等が著しく向上するので特に望ましい。

第３実施例は、図４（ａ）に示すようにウェブ部４の中間部を間隔をおいて２箇所で屈折させて、ウェブ部４の中間部に緩傾斜部９を形成した例である。すなわち、中央フランジ部２にこれに屈折接続する第１ウェブ部４ａに対して、端フランジ部３に接近する方向に傾斜する緩傾斜部９が一体に屈折連設され、その緩傾斜部９に第２ウェブ部４ｂが接続され、第２ウェブ部４ｂと端フランジ部３とが屈折接続されている。

図４（ｂ）に示されるように、ウェブ部４に部分的に緩傾斜部９を設けておくと、緩傾斜部９以外のウェブ部４が緩傾斜状態でない場合でも、溝断面内の排土作用が若干増加する。そして、比較的肉厚の薄い圧延鋼矢板でも施工時の打設抵抗力を低減することができ、施工性と経済性とが向上する。

以上のように本発明を図示の実施形態により説明してきたが、本発明の技術的思想の本質は、ハット型形状圧延鋼矢板のウェブ部の一部に緩傾斜部を設けることで施工時の打設抵抗の低減を図ることにある。したがって、本発明の技術的範囲は前記の実施形態に限定されるものではない。

すなわち、圧延鋼矢板を部分的に適宜組み合わせた形状の圧延鋼矢板も本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、圧延鋼矢板のすべてのコーナー部を部分多角形状の緩傾斜部として、かつウェブ部の中間部に緩傾斜部を形成してもよい。また圧延鋼矢板のウェブ部が左右非対称となるように緩傾斜部を設けるようにしてもよい。

さらに、前記の実施形態では緩傾斜部として部分多角形の形態を示したが、円弧状あるいはこれらを組み合わせた形状としてもよい。さらにまた、本発明の圧延鋼矢板の継手は、ラルゼン型継手［図３（ａ）参照］や、ベルバル型継手［図３（ｂ）参照］のいずれであってもよく、その他の継手でもよい。なお、これらの圧延鋼矢板を製造する場合には、例えば、熱間圧延加工等により製作すればよい。

（ａ）（ｂ）本発明の圧延鋼矢板の単体を示す平面図である。 （ａ）（ｂ）本発明の圧延鋼矢板の打設時の土圧（排土圧）の説明図である。 （ａ）（ｂ）本発明の圧延鋼矢板の単体を示す平面図である。 （ａ）（ｂ）本発明の圧延鋼矢板の単体を示す平面図と、その圧延鋼矢板の打設時の土圧（排土圧）の説明図である。

符号の説明

１ 圧延鋼矢板
２ 中央フランジ部
３ 端フランジ部
４ ウェブ部
５ 直爪継手
６ 曲爪継手
８ 緩傾斜部（コーナー部）
９ 緩傾斜部（中間部）

Claims (1)

1. 中央フランジ部の両端に一対のウェブ部が配置され、前記ウェブ部他端に端フランジ部および継手部とを配置したハット型形状の圧延鋼矢板において、ウェブ部全体に傾斜を有し、さらにウェブ部の一部に緩傾斜部を形成し、端フランジ部とウェブ部とにより形成されるコーナー部及びウェブ部の中央部の少なくとも一箇所以上に緩傾斜部を形成することを特徴とする圧延鋼矢板。

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