JP4709793B2 - 鋼矢板および壁体ならびに鋼矢板の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、土木建築分野における、土留め、護岸構造等を形成する鋼矢板および壁体ならびに鋼矢板の施工方法に関するものである。

鋼矢板の製造において、新たな製造装置を必要とせず既存の設備のみで全て圧延により高い断面高さを確保し鋼矢板を高剛性化することは限界があるため、図８に示すように、既存形鋼商品を組み合わせ、組み合わせ箇所に溶接加工を施すことで、断面高さの高い高剛性鋼矢板を製造する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、図９に示すように、高剛性の鋼矢板とするために断面高さを高くできるＺ形鋼矢板を圧延にて製造し、２枚のＺ形鋼矢板の継手同士を嵌合し、かしめ／溶接にて連結する組合せ鋼矢板も知られている（例えば、特許文献２、非特許文献１参照）に開示されている。
特開２００５−１２７０３３号公報 特開２００２−２９４６９１号公報 Steel sheet piling general catalogue ,Profilarbed S.A. ２００６

鋼矢板の断面高さを高くするために、図８に示すようなハット形形状の鋼矢板１６とＨ形鋼１７を連結して全体形状としてほぼＹ型形状の鋼矢板１５あるいはＡ型形状の鋼矢板１９を製作する方法においては、鋼矢板ウェブにＨ形鋼フランジを隅肉溶接２９する方法では、鋼矢板フランジとウェブが交差する角部２８付近にＨ形鋼フランジ端部３１を溶接するため、溶接熱により、Ｙ型形状の鋼矢板１５を製作する場合は公差角度βが広がり、Ａ型形状の鋼矢板１９の場合は、公差角度βが縮まってしまうといった変形が生じてしまう。このような変形が生じてしまった場合、所定の交差角度に収めるための矯正作業が必要になってしまい、その作業負担が増えるばかりでなくコストが増え経済的でなくなる。

図８の方法で、熱ひずみを低減するために溶接量を減らすと、形鋼同士の連結箇所（隅肉溶接部２９）で強度が低下し、矢板に大きな曲げ／せん断荷重が加わると、連結箇所２９での応力伝達が十分に行われず、鋼矢板１６とＨ形鋼１７とが一体化して外荷重に対して抵抗しなくなる。

また、図９に示すように、２枚のＺ形形状２０を組み合わせて一体化した鋼矢板２１を作製する場合、継手部を鋼矢板長手方向から嵌合するための手間・設備・作業スペースが必要である。
本発明は、既存の圧延設備で製造でき、加工による溶接熱ひずみの発生を押さえ、経済的で高い剛性・強度の鋼矢板を提供すると共に、それを使用した経済的で高い剛性・強度の壁体ならびに前記鋼矢板の施工方法を提供することを目的とする。

第１発明の鋼矢板においては、断面で巾方向一端側に嵌合用継手を有し他端側に嵌合継手を備えていない鋼矢板構成圧延部材であって、前記鋼矢板構成圧延部材はその幅方向両端部の間で複数箇所折り曲げ部が設けられ、かつ前記嵌合用継手を除いて幅方向の両端部にフランジを有すると共に幅方向中間部にウェブを備えた鋼矢板構成圧延部材が用いられ、前記嵌合用継手を除いて前記ウェブの接触面で線対称となる２枚の鋼矢板構成圧延部材をウェブの部分で背中合わせに接触するように対称に、かつ嵌合用継手が幅方向の両端部に位置するように配置され、前記ウェブ相互を、溶接またはボルトあるいはドリルねじのいずれかの連結手段により一体化したことを特徴とする。
また、第２発明の鋼矢板においては、断面で巾方向一端側に嵌合用継手を有し他端側に嵌合継手を備えていない鋼矢板構成圧延部材であって、前記鋼矢板構成圧延部材はその幅方向両端部の間で複数箇所折り曲げ部が設けられ、幅方向の断面で、一端側に嵌合用継手を有し、その嵌合用継手に接続する下フランジと、その下フランジの他端側から一体に突出するように屈曲連設されたウェブと、そのウェブの他端側から一体に屈曲連設された上フランジとを備えた断面構造の鋼矢板構成圧延部材とされ、前記嵌合用継手を除いて前記ウェブの接触面で線対称となる２枚の鋼矢板構成圧延部材を前記ウェブの部分で背中合わせに接触するように対称、かつ嵌合用継手が幅方向の両端部に位置するように配置され、前記ウェブ相互を、溶接またはボルトあるいはドリルねじのいずれかの連結手段により一体化したことを特徴とする。
また、第３発明の鋼矢板においては、断面で巾方向一端側に嵌合用継手を有し他端側に嵌合継手を備えていない鋼矢板構成圧延部材であって、前記鋼矢板構成圧延部材はその幅方向両端部の間で複数箇所折り曲げ部が設けられ、幅方向の断面で、一端側に嵌合用継手を有し、その嵌合用継手に接続する下フランジと、その下フランジの他端側から一体に突出するように屈曲連設された下ウェブと、その下ウェブの他端側から一体に屈曲連設された中フランジと、その中フランジの他端側から突出するように屈曲連設された上ウェブとを備えた断面構造の鋼矢板構成圧延部材とされ、前記嵌合用継手を除いて前記上ウェブの接触面で線対称となる２枚の鋼矢板構成圧延部材を前記上ウェブの部分で背中合わせに接触するように対称、かつ嵌合用継手が幅方向の両端部に位置するように配置され、前記上ウェブ相互を、溶接またはボルトあるいはドリルねじのいずれかの連結手段により一体化したことを特徴とする鋼矢板。
また、第４発明では、第２又は第３発明の鋼矢板において、上フランジと下フランジとが平行に設けられていることを特徴とする。
また、第５発明では、第１〜第４発明の鋼矢板において、鋼矢板相互の嵌合用継手を嵌合した場合に、嵌合用継手に接続するフランジが直線状に配置可能な嵌合用継手を有することを特徴とする。
また第６発明の壁体においては、第１〜第５発明のいずれかの鋼矢板を用いられていることを特徴とする。
また、第７発明の鋼矢板の施工方法においては、鋼矢板構成圧延部材におけるウェブを互いに背中合わせに重合されて連結された第１発明〜第５発明のいずれかの鋼矢板における前記ウェブを互いに背中合わせに重合された部分を把持して、鋼矢板を地盤に打設することを特徴とする。

本発明によると、次のような効果を奏することができる。
（１）嵌合用継手を除いて、２枚の対称な鋼矢板構成圧延部材を連結する際、連結手段として溶接を採用した場合でも、溶接により鋼矢板（または鋼矢板構成圧延部材）の断面を変形させてしまうことがないため、矯正作業の手間がなくなる。
（２）鋼矢板の断面高さ方向で、構造上弱点となる溶接等による異なる部材の連結箇所が無く、部材の全断面が有効に抵抗部材となるため、大きな曲げ／せん断荷重に耐え得る高耐力・高剛性の鋼矢板とすることができる。
（３）既存の製造設備の範囲内で、溶接加工／プレス成形との組み合わせにより、壁体を構築する場合の壁厚方向の鋼矢板の断面高さの高い高剛性断面を有する鋼矢板を容易に製造することができ、また、その元となる鋼矢板構成圧延部材は現存の製造設備で製造が容易である。
（４）単に、鋼矢板構成圧延部材を組み合わせるだけで、幅広の鋼矢板とすることができるため、壁体を構築する場合、鋼矢板の枚数を少なくすることができ、現場での鋼矢板の打設回数を大幅に減らすことができる。
（５）鋼矢板構成圧延部材におけるウェブを互いに背中合わせに重合されて連結された部分を把持して、鋼矢板を地盤に打設するので、鋼矢板の重心に近い位置を把持することになり、安定した状態で、鋼矢板を地盤に打設することができる施工方法が可能になる。

前記のように、高剛性の鋼矢板を実現するひとつの手法として、従来の鋼矢板１６にＨ形鋼１７を連結する方法（図８）では、Ｈ形鋼フランジ端部３１と鋼矢板のフランジとウェブの交差部２８との距離Ｌが短く、最も変形が生じやすい前記交差部２８付近を熱するため、溶接加工後の交差角度βが変わり、所定の交差角度内に収めるための矯正加工が必要になってくる。熱ひずみによる変形を抑えるために溶接量を減らすと、今度は溶接箇所２９で強度不足となり、鋼矢板が壁体として使用され大きな曲げ／せん断荷重が作用したとき、当該連結箇所２９で先に破断が生じる恐れがある。

そこで、図４〜図６に示す鋼矢板１あるいは図７に示す鋼矢板１４のように、本発明の鋼矢板１，１４においては、壁体として使用されたときに、高い断面高さを確保し、高い剛性／耐力が発揮できるようにした鋼矢板としている。

本発明の鋼矢板の基本的な特徴として、断面で巾方向一端側に嵌合用継手２を有し、他端側に嵌合継手を備えていない鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂ（１４ａ，１４ｂ）が用いられ、前記鋼矢板構成圧延部材１ａ、１ｂ（１４ａ，１４ｂ）は，その幅方向両端部の間で複数箇所折り曲げ部が設けられ、かつ前記嵌合用継手２を除いて幅方向の両端部にフランジを有すると共に幅方向中間部にウェブを備えた鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂ（１４ａ，１４ｂ）が用いられ、前記嵌合用継手２を除いて前記ウェブ（複数のウェブを有する場合は最上部のウェブ）の接触面で線対称となる２枚の鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂ（１４ａ，１４ｂ）をウェブの部分で背中合わせに接触するように対称に、かつ嵌合用継手２が幅方向の両端部に位置するように配置され、前記ウェブ相互を、溶接またはボルトあるいはドリルねじのいずれかの連結手段により一体化している点が上げられる。

以下、本発明の実施形態を、図を参照して説明する。

図３に示すように、本発明の第１形態の鋼矢板１においては、壁体として使用されたときに、壁厚方向の寸法で、高い断面高さＨ１を確保し、高い剛性／耐力が発揮できるよう、鋼矢板断面高さ方向（Ｈ１）において、図８に示すような従来の鋼矢板１６にＨ形鋼１７を連結するような断面高さ方向において分離している部材相互を連結一体化するのではなく、壁体として使用したときに、壁体の壁厚方向となる断面高さ方向に連結箇所がない鋼矢板構成圧延部材１ａ、１ｂを壁厚方向を中心軸線として、嵌合用継手２ａ，２ｂを除いた状態で、各鋼矢板構成圧延部材１ａ、１ｂを対称に配置するようにする。

ここで、熱間圧延加工により製造される前記の鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂの第１形態の構成について、図１を参照し説明する。
第１形態の鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂは、図１に一点鎖線で示す、現存の製造設備における最大寸法である幅が９００ｍｍ、高さが３００ｍｍの範囲内において、壁厚方向の寸法および壁体幅方向の寸法が大きくなるように製造する場合の最終加工された状態を示している。

前記の鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂは、その幅方向の一端側に嵌合用継手２（２ａ，２ｂ）を備え、その嵌合用継手２に一体に、下フランジ３を備えている。鋼矢板構成圧延部材１の幅方向に伸びる中心軸線において、前記の嵌合用継手の中心軸線Ｃと下フランジ３の中心軸線Ｃ１は、同じ中心軸線または平行な中心軸線とされている。
前記の下フランジ３の幅方向他端側から一体に、嵌合用継手２の溝側に鈍角で突出するように傾斜すると共に嵌合用継手２から離反するように傾斜するように下ウェブ２４が屈曲形成され、その下ウェブ２４に一体に、かつ下フランジ３と平行に中フランジ２５が一体に屈曲連設され、その中フランジ２５に一体に、かつ前記中フランジ２５に直角で嵌合用継手２の溝側に屈曲して突出するように上ウェブ２６が設けられ、さらに前記上ウェブ２６に一体に嵌合用継手２側に鈍角で屈曲する上フランジ４が、順次一体に連設された断面構造の鋼矢板構成圧延部材１ａとされている。
また、このような鋼矢板構成圧延部材１ａに対称に組合される他方の鋼矢板構成圧延部材１ｂは、嵌合用継手２における溝が、表裏対称となるように形成された溝である点以外は、前記の鋼矢板構成圧延部材１ａと同様な構成である。

前記のように、本発明において使用する鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂは、壁体の壁厚方向となる断面高さ方向で、従来の鋼矢板１６にＨ形鋼１７を連結するような異なる部材の連結箇所がなく、一体物の断面仕様とされ、図４に示すように、幅広の高剛性断面を形成するために、２枚の鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂを連結する場合、熱ひずみが生じやすい鋼矢板１の中フランジ２５と下ウェブ２４の交差部２８ａ付近に熱影響範囲が及ばないように、前記交差部２８ａから十分離れた、上ウェブ２６相互の幅方向の両端部の位置１１ａ，１１ｂで溶接する構造としている。
上ウェブ２６の幅方向両端部の外側における溶接位置１１ｂと、中フランジ２５と下ウェブ２４の交差部２８ａとの距離Ｌａは、溶接のど厚６ｍｍ程度の溶接量を想定するとその熱影響範囲外とするためには、１００ｍｍ程度以上とするのが好ましい。

前記のように、本発明の鋼矢板では、２枚の鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂを連結する際、溶接により鋼矢板（または鋼矢板構成圧延部材）の断面を変形させてしまうことがないため、矯正作業の手間がなくなる。

本発明の鋼矢板１においては、ウェブを平坦な連結箇所とし、連結箇所となる平坦部５で嵌合用継手２を除いて線対称の単体鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂ、を別々に熱間圧延加工にて製造し、両者を組み合せることを特徴としている。図示の形態では、嵌合用継手２ａ、２ｂは点対称となる鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂを組み合わせるようにしている。
図示の形態では、最上部の上ウェブ２６相互の接触面で線対称な鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂ相互を組合せて鋼矢板１が構成されている。

個々の鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂの製造方法としては、図１に示すように、既設の圧延設備（図１０）を用いて製造できるよう、個々の鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂの全体断面形状が既設設備の圧延可能範囲６に収まるようにする。
例えば、これまでの最大寸法実績として、圧延にて製造されるハット形鋼矢板が市販されているが、幅Ｗの寸法が９００ｍｍ、高さＴが３００ｍｍとなっており、本発明の鋼矢板もこの範囲内に入っていれば、新たに設備を増設することなく、既設設備を流用することができ経済的となる。

例えば、前記のハット形鋼矢板において、幅Ｗが９００ｍｍ、または高さＴが３００ｍｍよりも大きなものを熱間圧延加工にて製造しようとすると、過大な設備投資が必要となり、コスト高となり経済的でない。

そこで、前記のように、本発明では、２つの鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂを組合せるようにすると共に、第１形態の個々の鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂとしては、図１に示すように、熱間圧延加工時には、鋼矢板構成圧延部材１ａの幅方向で、片方の端部にのみ嵌合用継手２を有するようにすると共にこれに一体に下フランジ３を連設し、もう一方の端部は嵌合用継手を設けない上フランジ４を設けるようにしている。

なお、鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂにおける幅方向の中心軸線で、前記の下フランジ３の中心軸線と嵌合用継手２の中心軸線とは同じ中心軸線に位置していると、このような鋼矢板構成圧延部材１ａに対して、前記の嵌合用継手２に点対称な嵌合用継手有する鋼矢板構成圧延部材１ｂにおける嵌合用継手２相互を嵌合して地盤に連続した壁体を構築していく場合、下フランジ３が壁体長手方向で直線になり、壁体長手方向で壁体厚さが一定になり壁体表面の凸凹が少なくなるので望ましい。なお、前記の下フランジ３が壁体長手方向で直線状となる嵌合用継手２の組合せとしては、点対称な継手相互の他に、下フランジ３の中心軸線が継手２の中心軸線と平行な場合で、継手相互が非対称な継手相互を嵌合する場合等、各種の形態がある。
前記の下フランジ３と上フランジ４の２箇所のフランジの間で、複数箇所、図１においては、４箇所折り曲げ部を設けた構造としている。各辺の長さ及び板厚は、高い断面性能が発揮できるよう、現存の圧延設備における幅が９００ｍｍ、または高さが３００ｍｍの範囲でほぼ最大になるよう設計にて設定する。

本発明で使用する鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂの特徴として、前記のように、幅方向の他端部に嵌合用継手を有してしない点がある。従来、ハット形鋼矢板を構成する場合に、他方の端部に嵌合用継手を有する形態として、図９に示すＺ形鋼矢板２０および一対のＺ形鋼矢板２０の嵌合用継手相互を嵌合させたＺ形鋼矢板の組合せ鋼矢板２１が知られているが、このＺ形鋼矢板２０相互を嵌合させるだけでＺ形鋼矢板２０の長さ寸法の２倍以上の長さの設備を必要となるが、本発明では、継手相互を嵌合させないためにこのような長い設備を必要とする点も解消すると共に、Ｚ形鋼矢板２０を製造する際に必要となってしまう継手部２２の嵌合手間を省くために、２枚の単体鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂを連結する箇所５は、複雑な形状とせず平坦部５ａ、５ｂとしている。

下フランジ３と上フランジ４との間の折り曲げ箇所数は、少なくとも２箇所以上の任意の箇所数で構わず、例えば、図７に示すように、下フランジ３と上フランジ４の間で折り曲げ箇所数を２箇所とし、断面をほぼ上フランジ付きのＬ形の鋼矢板構成部材１４ａ，１４ｂとし、さらに上フランジ４を下フランジ３に対して平行となるように折り曲げ加工し、このような上フランジ付きの鋼矢板構成圧延部材１４ａ，１４ｂとし、このような断面の鋼矢板構成圧延部材１４ａ，１４ｂ相互のウェブ２７相互を図示のように溶接（またはボルト・ナット、あるいはドリルねじ）により連結一体化し、最終的にＨ形状に組み合わせて、断面Ｈ形状の鋼矢板１４を組立構成する方法でも構わない。

熱間圧延時において孔型ロールの特性上、下フランジ３に対して上フランジ４を接近する方向に設けることは困難であるため、上フランジ４を下フランジ３に対して離反する方向に設けた後、ロール加工またはプレス加工を付加して、上フランジ４を下フランジ３に対して平行に加工するとよい。
なお、本発明では、鋼矢板構成圧延部材とは、圧延部材そのもの、圧延部材製作後、これにロール曲げ加工を付加したもの、あるいはプレス加工を施したものを含む。

但し、どのような鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂ（１４ａ、１４ｂ）相互の組合せの場合でも、２枚の矢板間で連結する箇所５で嵌合用継手２を除いて線対称となるようにすることが、圧延ロールの設定に要する手間が省け好ましい。

本発明の鋼矢板１（１４）は最終的には、２枚の鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂ（１４ａ、１４ｂ）を連結して一体化するため、嵌合継手部２は、図３に示すように左右の部材で非線対称とする。継手の形状としては、本発明の鋼矢板が、最終的には従来のハット形鋼矢板と同様に、継手箇所が断面高さ方向で１箇所となるため、従来のハット形鋼矢板と同様に嵌合用継手相互が点対称な形状の嵌合用継手２ａ，２ｂとすることが好ましい。

また、他のバリエーションとして、例えば、図１１に示すような簡易な嵌合用継手部２ｃ、２ｄとしてもよい。但し、本発明の鋼矢板１，１４を用いて壁体を形成する際、下フランジ３が直線上に揃うような嵌合用継手とすれば、壁体における壁面の凹凸がなくなるため、外観上好ましい壁体を形成することができる。

前記のような鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂ（１４ａ、１４ｂ）を組み合わせた本発明の鋼矢板１（１４）では、幅広の鋼矢板とすることができるため、地盤に打設して壁体を構築する場合、鋼矢板の枚数を少なくすることができ、現場での鋼矢板の打設回数を減らすことができる。

図３に示す鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂは、上フランジ４が下フランジ３と平行となるよう、図２に示すように、上フランジ４を圧延後、下フランジ３あるいは中フランジ２５と平行になるように２点鎖線で示す曲げ加工９を施して実線で示す曲げ加工状態１０とした例を示している。曲げ加工方法としては、プレスによる冷間成形が適している。上フランジ４および下フランジ３を平行とする理由としては、鋼矢板壁面を平坦に保つためだが、曲げ加工の手間を省き、より高い断面性能を求める場合は、図６に示すように、上フランジ４は圧延後のままの傾斜した上フランジ４の形状としていてもよい。

圧延または場合によっては一部曲げ加工した、断面形状が連結箇所５を挟んで嵌合用継手を除いて線対称となる鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂの２枚を、図３に示すように、平端部５ａ，５ｂとされた上ウェブ２６相互を向かい合わせ、鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂの２枚を上ウェブ２６相互で背中合わせになるように接触させ、前記上ウェブ２６相互の幅方向の両端部外側で、部材長手方向に断続した溶接により固定することで、図４に示すように連結する。
図４では、溶接による連結方法を示しているが、図５に示すように、上ウェブ２６相互をボルト１２とナット１３を用いて、鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂの両者を連結しても構わない。
また、図示は省略するが、ドリルねじを用いて鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂ（１４ａ，１４ｂ）を連結しても構わない。いずれの方法で連結する場合でも、施工時に２枚の鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂ（１４ａ，１４ｂ）が離れしまわないよう、施工時荷重に耐えうるだけの、溶接で連結する場合はのど厚，溶接長さを、ボルトまたはドリルねじで連結する場合は、断面積，本数を設計にて調整する。
なお、前記の鋼矢板１（１４）の打設施工時の施工時荷重は、壁体設計上、鋼矢板に見込まれる設計荷重に比べて、格段に小さいものであるので、上下方向の溶接は、前記の施工時荷重をクリアできればよいため、鋼矢板の長手方向の全長に渡る溶接は必要なく、鋼矢板長手方向に断続した部分溶接でよいものである。

本発明の高剛性の鋼矢板１（１４）としての優れた利点を、従来のＺ形鋼矢板の継手相互を噛み合わせてハット形とした組合せ鋼矢板２１（図１２では、Ｚ形と記載した）、あるいはＺ形鋼矢板２０の組合せでない通常のハット形鋼矢板（図１２では、ハット形と記載した）と比較した図１２を用いて説明する。

図１２には、実際に設計で求めた、図６に示す本発明の一実施形態の鋼矢板１（輪郭形状が「かぶと虫」に似ているので、甲虫形とも言う。図１２では、黒三角印）と、図７に示す本発明の他の実施形態のＨ形の断面形状を有する鋼矢板１４（図１２では×印）の特性を示すものとして、単位面積当りの重量と単位幅当りの断面２次モーメントとの関係を示している。
圧延可能範囲としては、従来のハット形鋼矢板を参考として、幅Ｗ（９００ｍｍ）×高さＴ（３００ｍｍ）の範囲内での限界に近い寸法同士で比較としている。
比較のために、当該圧延可能範囲で製造可能となるＺ形鋼矢板の場合、及び市販のハット形鋼矢板（１０Ｈ、２５Ｈ）も図示している。
甲虫形の本発明の鋼矢板１、及びＺ形鋼矢板の断面の設定に際しては、従来のハット形鋼矢板２５Ｈと同程度の条件とするために、継手幅分を含む上下のフランジ幅を１５０ｍｍ、上下フランジ板厚を１３ｍｍ、その他のウェブの板厚を９ｍｍとしている。
本発明のＨ形の鋼矢板１４においては、板厚を１１ｍｍで均一とし、上フランジ幅を３００ｍｍと一定としている。その結果、本発明の図６に示すような甲虫形の鋼矢板１においては、既存の圧延製造設備を用いて、従来のハット形鋼矢板では断面高さ３００ｍｍしか実現できなかったが、断面高さ５００〜９００ｍｍ程度を確保することができ、従来のハット形鋼矢板のみならず、断面２次モーメントが５００００ｃｍ^４／ｍとなる高い断面性能の領域では、Ｚ形鋼矢板の組合せ鋼矢板よりもより、重量（ｋｇ／ｍ^２）あたりの剛性が高い、より経済的な鋼矢板を実現できることがわかる。
また、本発明のＨ形形状の鋼矢板１４の場合には、図１２の検討の範囲内で、断面高さ６００ｍｍまで確保でき、従来のハット形鋼矢板よりも経済的な鋼矢板を実現できることがわかる。
なお、図１２では、本発明の甲虫形の鋼矢板１の仮定寸法として、高さ、幅、及び下フランジ３の下ウェブ２４に対する傾斜角θ（度）（図６参照）を２５度、５０度、６０度、７５度と変化させた場合（上フランジ４の上ウェブ２６に直角な横線に対する傾斜角θ１は（９０−θ）度である）を記載し、従来のＺ形あるいはＨ形では矢板の高さ寸法と矢板の幅寸法とを変化させた場合を記載した。
また、本発明の甲虫形の鋼矢板１と比較するＺ形鋼矢板による組合せ鋼矢板の仮定条件として、上下のフランジ幅（嵌合用継手を含む）を１５０ｍｍで一定、上下のフランジ板厚が１３ｍｍで一定、ウェブの板厚９ｍｍで一定と仮定して比較している。

また、本発明のＨ形の鋼矢板１４の仮定寸法として、Ｈ形の鋼矢板１４の板厚が１１ｍｍ、上フランジ幅寸法が３００ｍｍで一定であり、Ｈ型の鋼矢板１４の高さと幅を変化させた場合を記載している。

また、図１２における市販されている従来のハット形鋼矢板１０Ｈは、図１３に示す形状でその寸法諸元等としては、継手中心間距離の矢板有効幅が９００ｍｍ、矢板高さ２３０ｍｍ、ウェブ相互を接続する接続フランジ３５の厚さ１０．８ｍｍ、断面二次モーメント９４３０ｃｍ^４、単位重量８６．４ｋｇ／ｍの場合であり、また、ハット形鋼矢板２５Ｈは図１４に示す形状で、その寸法諸元等としては、継手中心間距離の矢板有効幅が９００ｍｍ、矢板高さ３００ｍｍ、ウェブ相互を接続する接続フランジ３５の厚さ１３．２ｍｍ、断面二次モーメント２２０００ｃｍ^４、単位重量１１３ｋｇ／ｍの場合である。

次に、図６あるいは図７に示すような本発明の鋼矢板１（１４）を地盤に打設する場合について説明する。鋼矢板構成圧延部材１ａ，１ｂ（１４ａ，１４ｂ）におけるウェブ５（２７，２６）を互いに背中合わせに重合されて連結された部分を、矢板打設装置における把持装置により把持して、鋼矢板１（１４）を地盤に打設すると、図６に示す形態または図７あるいは図１１に示す形態のいずれの形態でも、鋼矢板１（１４）の重心に近い位置を把持することになり、安定した状態で、鋼矢板１（１４）を地盤に打設することができる。特に、図６あるいは図７に示す形態では、背中合わせに重合された部分を把持した場合、把持部から主に３方向に鋼矢板の部材が伸びる状態になるので、安定性よく地盤に圧入あるいは貫入の打設を行うことができるすぐれた鋼矢板とすることができ、鋼矢板の打設精度の高い鋼矢板とすることができ、このような鋼矢板を使用した場合では、精度の高い壁体を構築することができる。

本発明において使用する圧延後の形状を示す鋼矢板構成圧延部材の断面図である。 圧延後、上部フランジをプレス加工する場合を示す本発明において使用する鋼矢板構成圧延部材の断面図である。 加工後の２枚の単体鋼矢板構成圧延部材を組み合わせる直前の状態を示す断面図である。 図３の２枚の鋼矢板構成圧延部材を溶接により連結した場合を示す断面図である。 図３の２枚の鋼矢板構成圧延部材をボルト・ナットにて連結した場合を示す断面図である。 圧延後の２枚の鋼矢板構成圧延部材の形状まま連結したことを示す本発明の鋼矢板を示す断面図である。 多角形状の折り曲げ箇所を２箇所にした鋼矢板構成圧延部材を用いた場合の本発明の鋼矢板を示す断面図である。 Ｕ形鋼矢板とＨ形鋼とを組み合わせて一体化した従来の鋼矢板を示す断面図である。 従来のＺ形鋼矢板および組合せ鋼矢板を示す断面図である。 既存の鋼矢板用圧延設備の一実施例を示す斜視図である。 嵌合継手を簡易化した場合の、加工後の２枚の単体鋼矢板を組み合わせる直前の状態を示す断面図である。 本発明の鋼矢板（甲虫形及びＨ形）と従来のＺ形鋼矢板およびハット形鋼矢板とで、単位面積当りの重量と単位幅当りの断面２次モーメントとを比較するグラフである。 市販のハット形鋼矢板の第１例の形状および寸法を示す断面図である。 市販のハット形鋼矢板の第２例の形状および寸法を示す断面図である。

符号の説明

１ 本発明の第１実施形態の鋼矢板
１ａ 本発明の鋼矢板を構成する片方の鋼矢板構成圧延部材
１ｂ １ａと組み合わせるもう一方の鋼矢板構成圧延部材
２ 嵌合用継手部
２ａ ハット形鋼矢板と同じ嵌合用継手
２ｂ ハット形鋼矢板と同じ嵌合用継手
２ｃ 嵌合用継手部
２ｄ 嵌合用継手部
３ 下フランジ（嵌合用継手部を有するフランジ）
４ 上フランジ（嵌合用継手部がないフランジ）
５ 連結箇所となる平坦部
５ａ 連結箇所となる一方の鋼矢板の平坦部
５ｂ 連結箇所となる他方の鋼矢板の平坦部
６ 圧延可能範囲
９ 嵌合用継手部がないフランジの曲げ加工
１０ 嵌合用継手部がないフランジの曲げ加工の状態
１１ａ 溶接箇所
１１ｂ 溶接箇所
１２ ボルト
１３ ナット
１４ 多角形状の折り曲げ箇所を２箇所にした場合のＨ形状の鋼矢板
１４ａ 多角形状の折り曲げ箇所を２箇所にした場合の２枚のうち一方の鋼矢板構成圧延部材
１４ｂ 多角形状の折り曲げ箇所を２箇所にした場合の２枚のうち他方の鋼矢板構成圧延部材
１５ Ｕ形鋼矢板とＨ形鋼とを組み合わせて一体化した従来のＹ型形状の鋼矢板
１６ 左右非対称継手を有する従来のハット形状鋼矢板
１７ Ｈ形鋼
１９ Ｕ形鋼矢板とＨ形鋼とを組み合わせて一体化した従来のＡ型形状の鋼矢板
２０ 従来のＺ形鋼矢板
２１ 従来のＺ形鋼矢板の嵌合後の状態
２２ 従来のＺ形鋼矢板の嵌合部
２３ 既存の鋼矢板用圧延設備
２４ 下ウェブ
２５ 中フランジ
２６ 上ウェブ
２７ ウェブ
２８ フランジとウェブの交差部
２８ａ 中フランジと下ウェブの交差部
２９ Ｈ形鋼とＵ形鋼矢板との溶接部
３１ Ｈ形鋼フランジ端部
Ｈ１ 断面高さ
Ｗ 圧延可能範囲の最大幅
Ｔ 圧延可能範囲の最大高さ
β 交差角度
Ｌ 交差部からＨ形鋼フランジ端部までの距離
Ｌａ 交差部から溶接部までの距離
θ 下フランジ−下ウェブ間角度

Claims (7)

1. 断面で巾方向一端側に嵌合用継手を有し他端側に嵌合継手を備えていない鋼矢板構成圧延部材であって、前記鋼矢板構成圧延部材はその幅方向両端部の間で複数箇所折り曲げ部が設けられ、かつ前記嵌合用継手を除いて幅方向の両端部にフランジを有すると共に幅方向中間部にウェブを備えた鋼矢板構成圧延部材が用いられ、前記嵌合用継手を除いて前記ウェブの接触面で線対称となる２枚の鋼矢板構成圧延部材をウェブの部分で背中合わせに接触するように対称に、かつ嵌合用継手が幅方向の両端部に位置するように配置され、前記ウェブ相互を、溶接またはボルトあるいはドリルねじのいずれかの連結手段により一体化したことを特徴とする鋼矢板。
2. 断面で巾方向一端側に嵌合用継手を有し他端側に嵌合継手を備えていない鋼矢板構成圧延部材であって、前記鋼矢板構成圧延部材はその幅方向両端部の間で複数箇所折り曲げ部が設けられ、幅方向の断面で、一端側に嵌合用継手を有し、その嵌合用継手に接続する下フランジと、その下フランジの他端側から一体に突出するように屈曲連設されたウェブと、そのウェブの他端側から一体に屈曲連設された上フランジとを備えた断面構造の鋼矢板構成圧延部材とされ、前記嵌合用継手を除いて前記ウェブの接触面で線対称となる２枚の鋼矢板構成圧延部材を前記ウェブの部分で背中合わせに接触するように対称、かつ嵌合用継手が幅方向の両端部に位置するように配置され、前記ウェブ相互を、溶接またはボルトあるいはドリルねじのいずれかの連結手段により一体化したことを特徴とする鋼矢板。
3. 断面で巾方向一端側に嵌合用継手を有し他端側に嵌合継手を備えていない鋼矢板構成圧延部材であって、前記鋼矢板構成圧延部材はその幅方向両端部の間で複数箇所折り曲げ部が設けられ、幅方向の断面で、一端側に嵌合用継手を有し、その嵌合用継手に接続する下フランジと、その下フランジの他端側から一体に突出するように屈曲連設された下ウェブと、その下ウェブの他端側から一体に屈曲連設された中フランジと、その中フランジの他端側から突出するように屈曲連設設された上ウェブとを備えた断面構造の鋼矢板構成圧延部材とされ、前記嵌合用継手を除いて前記上ウェブの接触面で線対称となる２枚の鋼矢板構成圧延部材を前記上ウェブの部分で背中合わせに接触するように対称、かつ嵌合用継手が幅方向の両端部に位置するように配置され、前記上ウェブ相互を、溶接またはボルトあるいはドリルねじのいずれかの連結手段により一体化したことを特徴とする鋼矢板。
4. 請求項２又は３に記載の鋼矢板において、上フランジと下フランジとが平行に設けられていることを特徴とする鋼矢板。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の鋼矢板において、鋼矢板相互の嵌合用継手を嵌合した場合に、嵌合用継手に接続するフランジが直線状に配置可能な嵌合用継手を有することを特徴とする鋼矢板。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の鋼矢板を用いられていることを特徴とする壁体。
7. 鋼矢板構成圧延部材におけるウェブを互いに背中合わせに重合されて連結された請求項１〜５のいずれかの鋼矢板における前記ウェブを互いに背中合わせに重合された部分を把持して、鋼矢板を地盤に打設することを特徴とする鋼矢板の施工方法。

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