JP4666088B2 - 組合せ鋼矢板および該組合せ鋼矢板を用いた鋼矢板壁 - Google Patents

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本発明は、鋼矢板の片面にその長手方向に延びるH形鋼などの形鋼を配置してなる組合せ鋼矢板およびその組合せ鋼矢板を用いて構築される鋼矢板壁の構造に関するものであり、土留め壁や遮水壁等(地中連続壁等を含む)に適用される。
従来、土留め壁や遮水壁等を構成するU型鋼矢板、直線型鋼矢板、ハット型鋼矢板等の鋼矢板の片面に、補剛材としてH形鋼その他の形鋼を取り付けたものが知られている。
そのような技術として、例えば特許文献1には、図8(a)、(b)に示されるように、鋼矢板52の表裏面の片面に加工治具54を設け、補剛材としてH形鋼等の形鋼53を嵌合できるようにしたものが記載されている。
この場合、鋼矢板52と補剛材53を現場で別々に打設し、一体化することができる。
また、特許文献2には、図9(a)、(b)に示されるように、両端部に継手を有する鋼矢板62と、補剛材63としてのH形鋼あるいはT形鋼とからなる地中連続壁用鋼材61であって、鋼矢板62のウェブ部と、補剛材63としてのH形鋼あるいはT形鋼のフランジ部とが長手方向に沿って重なっており、その重なっている部分の長手方向の一端のみが拘束されているものが記載されている。
この場合、長手方向の一端のみをコーピング、溶接66、ボルト67、ドリルねじで拘束する構造であるため、溶接以外の拘束方法では鋼矢板の矯正を行う必要がなく、溶接による拘束方法においても鋼矢板の変形量を従来よりも抑えることができ、必ずしも地中連続壁用鋼材を工場で製作する必要もなく、鋼矢板とH形鋼等の補剛材を個別に搬送した後、現地サイトもしくはその近傍サイトにおいて組立て加工を行うことができるといった利点が述べられている。
また、特許文献3には、図10(a)、(b)に示されるように、熱間圧延加工により製造されるハット形鋼矢板72のウェブ部の内側に一方のフランジ部が固定されたH形鋼73を備え、そのH形鋼73における固定された側のフランジ部の幅がハット形鋼矢板72のウェブ部の幅以下である地中連続壁体用鋼製部材71が記載されている。
なお、ハット形鋼矢板72のウェブ部とH形鋼73のフランジ部は、溶接、接着、ボルト、リベット、ビス、鋲の何れかの固定手段により固定することができる旨が記載されている。
特開2005−299202号公報 特開2008−267069号公報 特開2008−175029号公報
特許文献1記載の発明では、H形鋼53等の補剛材と鋼矢板を分けて打設する必要があり、その分、施工効率が落ちるという問題がある。
また、鋼矢板の片面に設けた治具に、H形鋼等のフランジを嵌合する構造であるためH形鋼等の補剛材と鋼矢板のたわみ挙動が同じでなければならない。そのため、鋼矢板側(図8中、上側)から土圧を受ける構造でしか使えない。
特許文献2記載の発明では、鋼矢板と、補剛材としてのH形鋼あるいはT形鋼とが長手方向の一端のみでの固定であるため、地盤内でバラバラになってしまう可能性がある。なお、特許文献2には、地盤が固い場合は底部を仮付け固定するとの記載もあるが、両端を固定した場合には、長手方向の変形が拘束されて座屈の危険性がある。
本発明は、上述のような従来技術における課題の解決を図ったものであり、鋼矢板と補剛用の鋼材を完全な一体ではなく、重ね梁式に組み合せ、たわみ挙動がほぼ一致するようにすることで、溶接加工、形状測定、矯正作業、加工管理等に費やす手間、コストをなくしつつ、保管、運搬効率にも優れる組合せ鋼矢板および鋼矢板壁を提供することを目的としている。
本願の請求項1に係る組合せ鋼矢板は、鋼矢板の片面に、該鋼矢板の長手方向に延びる補剛用の形鋼を配置してなる組合せ鋼矢板において、前記鋼矢板に対し前記形鋼の長手方向の複数個所で接合し、前記接合位置のうちの1箇所は固定されており、少なくとも他の1箇所の接合位置について、前記鋼矢板と前記形鋼の長手方向へのずれを許容する構造とすることで、前記鋼矢板と前記形鋼のたわみ挙動がほぼ一致するようにしてあることを特徴とするものであり、土圧等が組合せ鋼矢板の矢板側からかかることを想定している。
鋼矢板に対し、形鋼の長手方向両端部以外の中間部でも接合する場合には、中間の接合部を固定し、両端部でずれを許容するように構成することもできる。また、両端部の一方を固定し、他端部および中間部でずれを許容するように構成することもできる。
請求項2は、請求項1に係る組合せ鋼矢板において、前記複数個所の中に、前記形鋼の長手方向両端部が含まれる場合を限定したものである。
鋼矢板と形鋼の接合位置は、鋼矢板と形鋼を全体的にできるだけ密着させるためには、請求項2のように形鋼の長手方向両端部を含む2箇所以上が好ましいが、本願発明において必ずしも形鋼の長手方向両端部に限定する必要はなく、接合位置の1つが端部で、他の接合位置は端部でない場合や、2以上の接合位置がいずれも端部ではなく、形鋼の長手方向の中間に位置する場合も含まれる。
上記の構成を備える本発明の組合せ鋼矢板は、結果的に鋼矢板と形鋼を重ね梁式に組み合せたものとなり、鋼矢板と形鋼の長手方向への相対的なずれを許容し、鋼矢板と形鋼との間で実質的にせん断力を伝達せず、鋼矢板と形鋼のたわみ挙動がほぼ一致することになる。
鋼矢板は、U型鋼矢板、直線型鋼矢板、ハット型鋼矢板等、必ずしも限定されないが、組合せ鋼矢板を接続して構築される土留め壁等の壁厚との関係では、後述するハット型鋼矢板が望ましい。
補剛用の形鋼としては、断面剛性やコストとの関係で効率の良いH形鋼を用いるのが一般的であるが、必ずしもH形鋼に限定する必要はない。請求項3は、請求項1または2に係る組合せ鋼矢板において、形鋼がH形鋼である場合を限定したものである。
なお、補剛用の形鋼は、必ずしも鋼矢板の長手方向全長に設けなくてもよく、設計条件等に応じて、鋼矢板より短いものを用いることもできる。また、複数の短い形鋼を鋼矢板の長手方向に断続的に設けることもできる。
形鋼は、鋼矢板に対し、その長手方向両端部が接合されていることで、組合せ鋼矢板として、鋼矢板と一体として打設することができる。形鋼の両端部のみが接合される場合は、その少なくとも一方について、例えば長孔あるいはバカ孔などと接合ボルトの組み合わせ、長手方向へのずれを許容することで、鋼矢板と形鋼との間で実質的にせん断力を伝達されず、鋼矢板と形鋼のたわみ挙動をほぼ一致させることができる。従って、両端部を完全に固定した場合のような座屈の恐れがない。
請求項は、請求項1、2または3に係る組合せ鋼矢板において、前記接合位置について、前記鋼矢板と前記形鋼の長手方向へのずれを許容する構造が、前記鋼矢板と前記形鋼の少なくとも一方に形成された長孔またはバカ孔と該長孔またはバカ孔を貫通して、前記鋼矢板と前記形鋼を接合するボルトの組み合わせによるものである場合を限定したものである。
請求項は、請求項1、2、3または4に係る組合せ鋼矢板において、前記鋼矢板が幅方向両端に形成された継手の係合により、長手方向と直角な断面における凹凸が同じ向きになるように接続されるハット形鋼矢板である場合を限定したものである。
ハット型鋼矢板は、その幅方向両端に形成された継手の係合により、長手方向と直角な断面における凹凸が同じ向きになるように接続することができる。また、本発明ではもともと鋼矢板と形鋼が、物理的には完全に一体化されていないため、鋼矢板に対する形鋼の取付け面、取付け位置の違いによる断面剛性への影響は小さいので、ハット型鋼矢板の凹部に取り付けることで、コンパクトになり鋼矢板壁の壁厚を抑えることができるとともに、組み合わせた状態で打設するのに適している。
請求項は、請求項1〜の何れかに係る組合せ鋼矢板において、前記鋼矢板を前記形鋼との間にスペーサーとしての鋼材を介在させて接合してある場合を限定したものである。
鋼矢板がハット型鋼矢板やU型鋼矢板の場合、形鋼をその凹部の内側に配置するのであれば、H形鋼の幅は鋼矢板のウェブ幅より小さくなければならず、H形鋼のサイズが限定される。
ハット型鋼矢板やU型鋼矢板の凹部は、通常、外側(開放される側)に向かって間隔が広がっているため、その場合に、鋼矢板を形鋼との間にスペーサーとしての鋼材を介在させれば、H形鋼のサイズの制限が緩和される。
スペーサーとしての鋼材としては、鋼板の他、広いスペーサー間隔が必要な場合には、溝形鋼、角形鋼などを使用することもできるが、鋼矢板と形鋼の寸法関係によって最低限必要なスペーサー間隔が決まる。また、例えば鋼板を2枚以上重ねるなどして、スペーサー間隔を調整することもできる。
スペーサーの取付けは、ボルト、溶接、ドリルねじなど特に限定されない。
請求項に係る鋼矢板壁は、複数の鋼矢板を、鋼矢板の両端に設けた継手を介して接続してなる鋼矢板壁であって、前記鋼矢板の少なくとも一部に、請求項1〜の何れかに記載の組合せ鋼矢板を用いたことを特徴とするものである。
必ずしも全ての鋼矢板が組合せ鋼矢板である必要はなく、形鋼を取り付けない通常の鋼矢板と本発明の組合せ鋼矢板を鋼矢板壁が必要とする強度に応じて、適宜、混在させて配置することもできる。
請求項は、請求項に係る鋼矢板壁において、前記組合せ鋼矢板を構成する前記鋼矢板が、土圧を受ける側または土圧の大きい側に配置されていることを特徴とするものである。
通常は組合せ鋼矢板を構成する鋼矢板の方が、形鋼より曲げ変形しやすいため、鋼矢板が土圧を受ける場合には、本発明の組合せ鋼矢板の構成を備えることで、形鋼のたわみ挙動を追従させることができるが、逆の場合には、鋼矢板の曲げ変形が大きくなり挙動が一致しなくなる恐れがある。
本発明の組合せ鋼矢板は、鋼矢板と補剛用の形鋼を一体化したものではなく、重ね梁式に組み合せたものであり、実質的に両者のたわみ挙動を一致させることができ、従来の一体化させたものに比べ、座屈の恐れがないという利点がある。
また、補剛用の形鋼を全長にわたって溶接した構造に比べて断面剛性は劣るものの、溶接加工、形状測定、矯正作業、加工管理に費やす手間、コストが少ない。
鋼矢板と補剛用の形鋼は、別々に運搬して、現場で組み合わせて一緒に打設することができ、保管、運搬効率に優れる。また、特許文献1記載の発明のように、鋼矢板と補剛用の形鋼を分けて打設する必要がなく、施工効率が落ちるという問題がない。
本発明の組合せ鋼矢板の一実施形態を示したもので、(a)は平面図、(b)は立面図である。 たわみ挙動に関する説明図であり、(a)が従来の組合せ鋼矢板の場合、(b)が本発明の組合せ鋼矢板の場合である。 (a)、(b)は、図1の実施形態に対する変形例を示す立面図である。 スペーサーとしての鋼材を介在させた場合の実施形態を示したもので、(a)は平面図、(b)は立面図である。 (a)、(b)は、図4の実施形態に対するスペーサーの変形例を示す平面図である。 本発明の鋼矢板壁の一実施形態を示す平面図である。 本発明の鋼矢板壁の他の実施形態を示す平面図である。 (a)、(b)は、特許文献1記載の発明の概要を示す平面図である。 (a)、(b)は、特許文献2記載の発明の概要を示す斜視図である。 (a)、(b)は、特許文献3記載の発明の概要を示す平面図である。
以下、本発明の具体的な実施の形態について説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
図1は、本発明の組合せ鋼矢板1の一実施形態を示したもので、(a)は平面図、(b)は立
面図である。
鋼矢板としてのハット型鋼矢板2のウェブ部の内側に、補剛材としてのH形鋼3を配置し、その上端部と下端をハット型鋼矢板2のウェブ部に接合してある。
ハット型鋼矢板2は、幅方向両端に形成された継手4,5の係合により、断面における凹凸が同じ向きになるように接続することができるようになっている。
本実施形態では、下端の接合を溶接6で行い、上端部はボルト接合により行っている。上端部のボルト接合については、ハット型鋼矢板2とH形鋼3のボルト孔の少なくとも一方を長孔7またはバカ孔とすることで、図1(b)の上下方向の相対的なずれを許容している。
なお、ハット型鋼矢板2とH形鋼3の接合は、施工現場において行うことができ、別々に運搬してきたものを、現場で接合し、打設は一体として行うことができる。
図2は、従来の組合せ鋼矢板の場合(図2(a))と、本発明の組合せ鋼矢板の場合(図2(b))について、たわみ挙動を比較した説明図である。
図2(a)の従来の組合せ鋼矢板41の場合、鋼矢板42と補剛材43が全長にわたって溶接されるなどして一体化されているため、鋼矢板42と補剛材43でたわみ挙動が異なり、場合によっては座屈の恐れがある。
これに対し、図2(b)の本発明の組合せ鋼矢板31の場合、鋼矢板32と補剛材33の長手方向の相対的なずれを許容していることで、鋼矢板32側からの土圧等に対してはたわみ挙動をほぼ一致させることができ。
図3(a)、(b)は、図1の実施形態に対する変形例を示したものである。
図3(a)の例では、補剛材としてのH形鋼3を鋼矢板の長手方向に断続的に配置しており、それぞれのH形鋼3の下端を溶接により固定し、上端部は長孔7と接合ボルトの組み合わせにより、土圧等による曲げ変形において、鋼矢板2の長手方向へのずれを許容している。
図3(b)の例では、鋼矢板2に対し、補剛材としてのH形鋼3を上下両端部だけでなく、中間でも接合しており、中間の接合部は通常のボルト孔8に対するボルトで固定し、両端部の接合部は長孔7またはバカ孔とすることで、上下方向の相対的なずれを許容している。
図4は、スペーサー11としての鋼材を介在させた場合の実施形態を示したもので、(a)は平面図、(b)は立面図である。
鋼矢板としてのハット型鋼矢板2やH形鋼3は、規格化されたものが大量生産されており、鋼矢板壁の設計条件に合わせようとすると、設計上適当な断面を有するH形鋼3のフランジが寸法的にハット型鋼矢板2のウェブ部に納まらない場合がある。
それに対し、例えば図4のようにスペーサー11として鋼板を介在させることで、H形鋼3のフランジをハット型鋼矢板2の内側に納めた状態で接合することができる。
この場合も鋼矢板2に対しH形鋼3の長手方向両端部を含む複数個所で接合し、少なく
とも1箇所の接合位置について、鋼矢板2とH形鋼の長手方向へのずれを許容する構造とし、鋼矢板2とH形鋼3のたわみ挙動がほぼ一致するようにすることは、図1の実施形態の場合と同様である。
図5は、図4の実施形態に対するスペーサーの変形例を示したもので、図5(a)はスペーサー12の鋼材が角形断面の場合、図5(b)はスペーサー13として2本の溝状断面の鋼材を用いた場合である。
図6は、本発明の鋼矢板壁の一実施形態を示したもので、例えば図1の実施形態の組合せ鋼矢板1を、順次、打設しながらハット型鋼矢板2の幅方向両端の継手で連結して行くことで、鋼矢板壁Aが形成される。
図7は、本発明の鋼矢板壁の他の実施形態を示したもので、図6のように鋼矢板壁Aを組合せ鋼矢板だけで構築する代わりに、一部に通常のハット型鋼矢板2単体を組み合わせた場合である。
図6、図7のいずれの場合も、大きい土圧がハット型鋼矢板2側に作用することを前提としている。
本発明の組合せ鋼矢板および鋼矢板壁は、組合せ鋼矢板が鋼矢板と補剛用の鋼材を重ね梁式に組み合せたものであり、土留め壁等に適用した場合において、たわみ挙動をほぼ一致させて、溶接加工、形状測定、矯正作業、加工管理等に費やす手間、コストを低減し、また保管、運搬効率にも優れる。
A…鋼矢板壁、
1…組合せ鋼矢板、2…ハット型鋼矢板、3…H形鋼、4…継手、5…継手、6…溶接、7…長孔、8…ボルト孔、
11…スペーサー、12…スペーサー、13…スペーサー

Claims (8)

  1. 鋼矢板の片面に、該鋼矢板の長手方向に延びる補剛用の形鋼を配置してなる組合せ鋼矢板において、前記鋼矢板に対し前記形鋼の長手方向の複数個所で接合し、前記接合位置のうちの1箇所は固定されており、少なくとも他の1箇所の接合位置について、前記鋼矢板と前記形鋼の長手方向へのずれを許容する構造とすることで、前記鋼矢板と前記形鋼のたわみ挙動がほぼ一致するようにしてあることを特徴とする組合せ鋼矢板。
  2. 前記複数個所の中には、前記形鋼の長手方向両端部が含まれることを特徴とする請求項1記載の組合せ鋼矢板。
  3. 前記形鋼がH形鋼であることを特徴とする請求項1または2記載の組合せ鋼矢板。
  4. 前記接合位置について、前記鋼矢板と前記形鋼の長手方向へのずれを許容する構造が、前記鋼矢板と前記形鋼の少なくとも一方に形成された長孔またはバカ孔と該長孔またはバカ孔を貫通して、前記鋼矢板と前記形鋼を接合するボルトの組み合わせによるものであることを特徴とする請求項1、2または3記載の組合せ鋼矢板。
  5. 前記鋼矢板が幅方向両端に形成された継手の係合により、長手方向と直角な断面における凹凸が同じ向きになるように接続されるハット形鋼矢板であることを特徴とする請求項1、2、3または4記載の組合せ鋼矢板。
  6. 前記鋼矢板を前記形鋼との間にスペーサーとしての鋼材を介在させて接合してあることを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の組合せ鋼矢板。
  7. 複数の鋼矢板を、鋼矢板の両端に設けた継手を介して接続してなる鋼矢板壁であって、前記鋼矢板の少なくとも一部に、請求項1〜6の何れかに記載の組合せ鋼矢板を用いたことを特徴とする鋼矢板壁。
  8. 前記組合せ鋼矢板を構成する前記鋼矢板が、土圧を受ける側または土圧の大きい側に配置されていることを特徴とする請求項7記載の鋼矢板壁。
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