JP5772659B2

JP5772659B2 - Ｕ型鋼矢板およびｕ型鋼矢板を用いた構造体

Info

Publication number: JP5772659B2
Application number: JP2012040068A
Authority: JP
Inventors: 雅司北濱; 幸夫阿部
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2012-02-27
Filing date: 2012-02-27
Publication date: 2015-09-02
Anticipated expiration: 2032-02-27
Also published as: JP2013174104A

Description

本発明は、主に土木・建築用の土留め、地下壁、締切または既存構造物の耐震補強などの構造体の構築に用いられるＵ型鋼矢板および当該Ｕ型鋼矢板を用いて構築される構造体に関するものである。

一般に、土木・建築用の土留めや地下壁などの構造体は、Ｕ型や直線型の断面を有する鋼矢板を複数、各鋼矢板の両端に設けられた継手を互いに噛み合わせながら地中に連続して打設することにより構築される。

ところで、鋼矢板は一般に矢板打設方向に直線状に施工されるため、鋼矢板間の継手部には打設性や製品の曲がり等を吸収できる程度のクリアランスしかなく、各鋼矢板が離脱する方向に移動した際、各鋼矢板の継手に設けられた爪の3点が接触するような形状となっている。

例えば、従来のＵ型鋼矢板は、図９(a),(b)に図示するように、横断面がほぼＵ型状に形成され、かつ矢板打設方向の両端部に一対の継手2,2が（左右）対称形に突設されている。継手２は、矢板本体1aの端部をそれぞれ形成する立ち上がり部1b,1cと当該立ち上がり部1b,1cの先端にそれぞれ突設された外爪3,4とによって先窄まり状に形成されている。

また特に、鋼矢板は回転して構築することを想定していないため、各鋼矢板の継手結合位置の公称回転角度αは６度、実際の最大回転角度でも10度以下に形成されている（図10参照）。

そして、隣接するＵ型鋼矢板１どうしは、図示するように横断面形状の向きを交互に対称形に揃えて矢板打設方向に互いに隣接して打設され、かつ継手２どうしが互いに結合することにより連結され、各鋼矢板が離脱する方向に移動した際、継手２どうしは(a), (b),(c)の３点で接触している。

特許第４３３３３０８号特開２００６−６３５２１号公報特許第４８７９６４２号

土木・建築用の土留めや地下壁などの構造体を構築する際、矢板打設方向の形状を曲線形状とする場合やほぼ直角に連続するコーナ部を設ける場合には、異形矢板を使用する必要があり、コストや納期面で問題が生じていた。

また、直線打設のみを考慮したクリアランスのため、打設性が悪く施工トラブルの一因となっていた。さらに、接触部のクリアランスをやみくもに拡大してこれらの問題点を解決しようとすると、継手部が外れやすくなる欠点があった。

なお、特許文献１、２には、Ｕ型鋼矢板の継手形状について記載されているが、立ち上がり部と爪部の空間の寸法は左右で同じになっているため、大きな回転角を得ることは出来ない。また、特許文献２に示すように爪寸法を小さくすると爪部の強度が低下するため継手の強度も低下する。また、特許文献３には、左右で爪形状の異なるＵ型鋼矢板が記載されているが、継手空間幅が異なるのは突起高さを変えたことによる結果であり、空間幅が従来のものと大きく変化していないため強度は変化しないと記述されており、この記述からすると空間幅の差が小さい方が望ましいと考えられる。また、その目的は、爪高さを高くし止水材等を挿入する空間を確保することであり、継手に大きな回転角を得ることでは無く、矢板は直線状に打設されることを想定している。

本発明は、以上の課題を解決すべくなされたものであり、Ｕ型鋼矢板に対して継手が外れない条件を新たに付与し、この条件のもとに継手の隙間を大きくすることにより、Ｕ型鋼矢板の継手部における移動回転角を大きくすることができ、これにより曲線状やほぼ直角に連続する鋼矢板壁などの構造体を構築できるＵ型鋼矢板およびＵ型鋼矢板を用いた構造体を提供することを目的とするものである。

本願の請求項１に係る発明は、図1,2に図示するように、横断面がほぼＵ型状に形成され、かつ矢板打設方向の両端に矢板本体1aの端部をそれぞれ形成する立ち上がり部1b,1cと、当該立ち上がり部1b,1cの先端にそれぞれ突設された外爪3,4とによってそれぞれ形成される一対の先窄まり状の継手2,2を備え、かつ前記継手２どうしの結合により横断面形状の向きを交互に対称形に揃えて矢板打設方向に連結可能とされたＵ型鋼矢板において、以下の条件を満足するように形成されてなることを特徴とするものである。

(A). 隣接するＵ型鋼矢板1,1における一方のＵ型鋼矢板１の立ち上がり部1bの立ち上がり角度α_１に対する立ち上がり部1bと外爪３とによって形成される空間部ｋ1が、他方のＵ型鋼矢板１の立ち上がり部1cの立ち上がり角度α_１に対する立ち上がり部1cと外爪４とによって形成される空間部k2より大きいこと（条件A；図2(a)参照）。

(B). 隣接するＵ型鋼矢板1,1における一方のＵ型鋼矢板１の立ち上がり部1bの立上がり角度α_１に対する外爪３の厚さT1が、他方のＵ型鋼矢板１の立ち上がり部1cの立ち上がり角度α_１に対する立ち上がり部1cと外爪４とによって形成される空間部ｋ2より大きいこと（条件B；図2(b)参照）。

(C)．隣接するＵ型鋼矢板1,1における外爪３と外爪４とが接触し、かつ一方のＵ型鋼矢板１の外爪３と他方のＵ型鋼矢板１の立ち上がり部1cとが接触していること（条件C；図2(c)参照）。
(D).一方のＵ型鋼矢板(1)の立ち上がり部(1b)の立ち上がり角度(α１)に、他方のＵ型鋼矢板(1)の移動回転角(α2)を加えた角度(α１＋α2)に対する外爪(4)の厚さ(T2)が、一方のＵ型鋼矢板(1)の立ち上がり部(1b)の立ち上がり角度(α１)に対する立ち上がり部(1b)と外爪(3)とによって形成される空間部(k1)より大きく形成されていること

本発明は、図示するように横断面形状の向きを対称形に交互に揃えて矢板打設方向に隣接して設置され、かつ継手２どうしが結合された複数のＵ型鋼矢板1,1が、離脱方向に移動したとしても、隣接するＵ型鋼矢板1,1の外爪３と外爪４とが接触し、かつ一方のＵ型鋼矢板１の立ち上がり部1bと他方のＵ型鋼矢板１の外爪３とがそれぞれ接触し、さらに隣接するＵ型鋼矢板1,1の一方のＵ型鋼矢板１の立ち上がり部1cと他方のＵ型鋼矢板１の外爪４との間に隙間を有ることにより、立ち上がり部1bが外爪４のつっかえ棒になって回転がそこなわれることがないため、継手部におけるＵ型鋼矢板１の移動（回転角）は大きく、立ち上がり部1bと外爪４とが接触するまで離脱することなくスムーズに回転することができる。

また、継手２どうしが(b),(c)の２点接触で結合されていれば、継手部の遮蔽効果が維持されると共に、矢板打設方向に曲線状に連続する鋼矢板壁等(構造体)を構築することができる。

さらに、隣接するＵ型鋼矢板1,1が回転して立ち上がり部1bと外爪４との間に隙間がなくなれば、立ち上がり部1cと外爪３、外爪３と外爪４および立ち上がり部1bと外爪４とがそれぞれ接触することにより、(a), (b),(c)の３点接触となりより強い結合と遮蔽が可能になる。

すなわち、本発明において、(B)の条件を満足することにより、隣接するＵ型鋼矢板1,1の継手２どうしが矢板打設方向に直線的に連結されても離脱することはない。また、(C)の条件を満足することにより、継手２どうしは２点接触で結合することにより回転するが、(A)の条件が満足すると立ち上がり部1bと外爪４は接触せず、結果として(A)と(C)の条件を満足することにより、継手２どうしは(b),(c)の２点接触で結合し、回転することができる。

また、継手２どうしが(b),(c)の２点接触で結合されていれば、継手部の遮蔽効果が維持されると共に、矢板打設方向に曲線状に連続する鋼矢板壁(構造体)を構築することができる。さらに、継手部の回転により立ち上がり部1bと外爪４との間に隙間がなくなれば、立ち上がり部1cと外爪３、外爪３と外爪４および立ち上がり部1bと外爪４とがそれぞれ接触することにより、(a), (b),(c)の３点接触となり、より強い結合と遮蔽が可能になる。

また、一方のＵ型鋼矢板１の立ち上がり部1bの立ち上がり角度α１に他方のＵ型鋼矢板1の移動回転角α２を加えた角度(α１＋α２)に対する外爪４の厚さT2が、一方のＵ型鋼矢板１の立ち上がり部1bの立ち上がり角度α１に対する立ち上がり部1bと外爪３とによって形成される空間部ｋ1より大きく形成されていることにより(条件(D)；図3(a),(b)参照)、隣接するＵ型鋼矢板1,1の継手部がα２度回転移動しても継手が離脱することはない。

本願の請求項２記載のＵ型鋼矢板は、請求項１記載のＵ型鋼矢板において、一方の鋼矢板本体1aの両端に鋼矢板本体1aの一端部を形成する立ち上がり部1bと外爪３とによって形成される継手２が突設され、他方の鋼矢板本体1aの両端に鋼矢板本体1aの他端部を形成する立ち上がり部1cと外爪４とによって形成される継手２が突設されてなることを特徴とするものである。

本発明は、単一のＵ型鋼矢板が外爪３と外爪４を有する一対の継手2,2をそれぞれ備えていることにより、１種類の鋼矢板で鋼矢板壁などの構造体を構築することが可能になり、特に施工の際の単一Ｕ型鋼矢板を用いることによるコストメリットがきわめて大きい。

本願の請求項３記載のＵ型鋼矢板は、請求項１または２記載のＵ型鋼矢板において、鋼矢板本体1aの両端に鋼矢板本体1aの両端部をそれぞれ形成する立ち上がり部1b,1cと外爪3,4とによってそれぞれ形成される継手2,2が突設されてなることを特徴とするものである。

本発明は、単一のＵ型鋼矢板が外爪３または外爪４を有する同一形状の継手2,2を備えていることにより、継手の形状が同一になり特に製造の際のコストメリットがきわめて大きい。

本願の請求項４記載の発明は、図８(a),(b)に図示するように、請求項１〜３のいずれかひとつに記載のＵ型鋼矢板１を複数、横断面形状の向きを対称形に交互に揃え、かつ隣接するＵ型鋼矢板1,1の継手２どうしを結合して矢板打設方向に連続して設置することにより構築されてなることを特徴とするものである。

本発明は、継手部におけるＵ型鋼矢板1,1の移動（回転角）が大きいことにより、継手部が立ち上がり部1bと外爪４が接触するまで離脱することなく、スムーズに回転することが可能なため、Ｕ型鋼矢板の打設方向に曲線状に連続する鋼矢板壁やほぼ直角に連続する鋼矢板壁のコーナ部も特に異形矢板を用いずに容易に構築することができる。またその際、外爪３または外爪４の一方または両方を有する継手2,2を備えたＵ型鋼矢板１を任意に使い分けることができる。

本発明は、特にＵ型鋼矢板の両端に形成された継手に対して、継手が外れない条件を新たに付与し、この条件のもとに継手のクリアランスを拡大したことで、Ｕ型鋼矢板の継手部におけるＵ型鋼矢板の移動回転角を大きくすることができ、またこれにより曲線形状に連続する鋼矢板壁やほぼ直角に連続する鋼矢板壁のコーナ部なども容易に構築することができる。

本発明に係るＵ型鋼矢板の一実施形態を示し、図(a)は矢板打設方向に隣接して打設された複数のＵ型鋼矢板の横断面図、図(b)は隣接するＵ型鋼矢板の継手部を示す図(a)におけるイ部拡大図である。図(a),(b)は、継手の形状を示す横断面図、図(c)は継手どうしが結合された状態を示す横断面図である。図(a)は継手の形状を示す横断面図、図(b)は継手の回転状況を示す継手部の横断面図である。図(a),(b),(c)は、継手の結合状態を示す横断面図である。本発明に係るＵ型鋼矢板の一実施形態を示す横断面図である。本発明に係るＵ型鋼矢板の一実施形態を示す横断面図である。図5,6に図示するＵ型鋼矢板が連結された状態を示す横断面図である。図(a),(b)は、本発明に係るＵ型鋼矢板を用いて構築された鋼矢板壁(構造体)の横断面図である。従来のＵ型鋼矢板を示し、図(a)は矢板打設方向に隣接して打設された複数のＵ型鋼矢板の横断面図、図(b)は隣接するＵ型鋼矢板の継手部を示す図(a)におけるイ部拡大図である。 (a),(b)は、従来のＵ型鋼矢板の継手の結合状態を示す横断面図である。

以下、本発明に係るＵ型鋼矢板および当該Ｕ型鋼矢板を用いて構築された構造体の一実施形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図１〜図７は、両端に継手を備えた本発明に係るＵ型鋼矢板の一実施形態を示し、図１(a)は矢板打設方向に隣接して打設された複数のＵ型鋼矢板の横断面図、図１(b)は隣接するＵ型鋼矢板の継手部を示す図１(a)におけるイ部拡大図である。

また、図２(a),(b)は継手の形状を示す横断面図、図２(c)は継手の結合された状態を示す横断面図である。

図において、Ｕ型鋼矢板１は横断面がほぼＵ型状に形成され、かつその矢板打設方向の両端部に一対の継手2,2が突設されている。また、Ｕ型鋼矢板１は横断面形状の向きを交互に対称形に揃えて矢板打設方向に互いに隣接して打設され、かつ継手２どうしの結合により互いに連結されている。

継手２は、鋼矢板本体1aの端部をそれぞれ形成する立ち上がり部1b,1cと当該立ち上がり部1b,1cの先端にそれぞれ突設された外爪3,4とによって先窄まり状に形成されている。

なお、外爪3,4はいずれも断面は、ほぼ半月状に形成され、かつ立ち上がり部1b,1cの先端にそれぞれ矢板打設方向にほぼ平行に形成されたフランジ（継手底部）1d,1dの先端にそれぞれ矢板打設方向と交わる角度に斜めに突設されている。

また、一方のＵ型鋼矢板１の立ち上がり部1bの立ち上がり角度α_１に対する立ち上がり部1bと外爪３とによって形成される空間部ｋ1が、他方のＵ型鋼矢板１の立ち上がり部1cの立ち上がり角度α_１に対する立ち上がり部1cと外爪４とによって形成される空間部k2より大きく形成されている(条件A；図2(a)参照)。

また、一方のＵ型鋼矢板１の立ち上がり部1bの立ち上がり角度α_１に対する外爪３の厚さT1が、他方のＵ型鋼矢板１の立ち上がり部1cの立ち上がり角度α_１に対する立ち上がり部1cと外爪４とによって形成される空間部ｋ2より大きく形成されている(条件B；図2(b)参照)。

さらに、隣接するＵ型鋼矢板1,1の外爪３と外爪４とが接触し、かつ隣接するＵ型鋼矢板1,1の一方のＵ型鋼矢板１の外爪３と他方のＵ型鋼矢板１の立ち上がり部1cとが接触するように形成されている(条件C；図2(c)参照)。

このように構成されていることで、条件(B)を満足することにより、隣接するＵ型鋼矢板1,1が離脱する方向に移動しても、継手部は離脱することはない。

また、条件(C)を満足することにより、継手２どうしは２点接触で結合し、回転するが、条件(A)を満足すると立ち上がり部1bと外爪４は接触せず、結果として条件(A)と条件(C)を満足することにより、継手２どうしは２点接触で結合し回転する。

また、継手２どうしが２点接触で結合されていれば、継手部の遮蔽効果が維持され、かつ回転可能なことにより矢板打設方向に曲線状に連続する鋼矢板壁(構造体)やほぼ直角に連続する鋼矢板壁のコーナ部を構築することができる。

さらに、Ｕ型鋼矢板1,1が回転して立ち上がり部1bと外爪４との間に隙間がなくなれば、立ち上がり部1bと外爪４、外爪３と外爪４および立ち上がり部1cと外爪３とがそれぞれ接触することにより、継手部は(a),(b),(c)の３点で接触することにより、強い結合と遮蔽が可能になる。

また、一方のＵ型鋼矢板１の立ち上がり部1bの立ち上がり角度α_１に、他方のＵ型鋼矢板１の移動回転角α₂を加えた角度(α_１＋α₂)に対する外爪４の厚さT2が、一方のＵ型鋼矢板１の立ち上がり部1bの立ち上がり角度α_１に対する立ち上がり部1bと外爪３とによって形成される空間部ｋ1より大きく形成されていることにより(条件(D)；図3(a),(b)参照)、隣接するＵ型鋼矢板1,1がα₂度回転移動しても継手が離脱することはない。

図４(a)〜(c)は、図１〜図３に図示する態様において、隣接するＵ型鋼矢板1,1がそれぞれ、180度回転して連結((図４(a)参照))、左右反転して連結(図４(b)参照)、左右反転しさらに180度回転して連結(図４(c)参照)された態様を図示したものである。これらの態様は、Ｕ型鋼矢板の施工態様により継手部の横断面形態は異なるが、構造上特に異なることはない。

図５(a),(b)は、本発明に係るＵ型鋼矢板の一実施形態を示し、当該Ｕ型鋼矢板１は、矢板本体1aの両端に立ち上がり部1bと外爪3とによって形成される継手2、立ち上がり部1cと外爪４とによって形成される継手2をそれぞれ備えて形成されている。

また、図６(a),(b)は、同じく本発明に係るＵ型鋼矢板の一実施形態を示し、当該Ｕ型鋼矢板１は、鋼矢板本体1aの一端に立ち上がり部1bと外爪３とによって形成される継手２を、鋼矢板本体1aの他端に立ち上がり部1cと外爪４とによって形成される継手２をそれぞれ備えて形成されている。

要するに、図５(a),(b)は、左右に同一形状の継手2,2を備えたＵ型鋼矢板を図示し、図６(a),(b)は、左右に異なる形状の継手2,2を備えたＵ型鋼矢板を図示したものである。

そして、図７(a),(b)は、図５と図６に図示するＵ型鋼矢板を横断面形状の向きを対称形に交互に揃え、かつ継手２どうしを結合して設置された状態を図示したものであり、いずれに図示するＵ型鋼矢板を用いた場合も、継手部においてＵ型鋼矢板1,1を大きく回転させることができる。

特に、図６(a),(b)に図示するＵ型鋼矢板は、継手本体1aの一端側に外爪３を有する継手２が、他端側に外爪４を有する継手２がそれぞれ形成されていることにより、１種類で鋼矢板壁などの構造体を構築することが可能なため、施工の際の単一Ｕ型鋼矢板を用いることによるコストメリットがきわめて大きい。

図８(a),(b)は、本願発明に係るＵ型鋼矢板を用いて構築された鋼矢板壁(構造体)であり、図８(a)に図示する鋼矢板壁は、図５(a),(b)に図示する複数のＵ型鋼矢板１を横断面形状の向きを対称形に交互に揃え、かつ継手２どうしを結合しながら矢板打設方向に打設することにより構築されている。

また、図８(b)に図示する鋼矢板壁は、図５と図６に図示する複数のＵ型鋼矢板１を横断面形状の向きを対称形に交互に揃え、かつ継手２どうしを結合しながら矢板打設方向に打設することにより構築されている。

なお、実施形態において、内容の理解を容易にするために「一方の立ち上がり部1b」、「他方の継手部1c」と区別して説明したが、これによって立ち上がり部が特定されるものではない。

本発明は、特にＵ型鋼矢板の両端に形成された継手に対して、継手が外れない条件を新たに付与し、この条件のもとに継手のクリアランスを拡大したことで、各Ｕ型鋼矢板の継手部におけるＵ型鋼矢板の移動回転角を大きくすることができ、またこれにより曲線形状に連続する鋼矢板壁やほぼ直角状に連続する鋼矢板壁のコーナ部も特に異形矢板を用いずに容易に構築することができる。

α₁ Ｕ型鋼矢板の立ち上がり部の立ち上がり角度
α₂ Ｕ型鋼矢板の移動回転角
１Ｕ型鋼矢板
２継手
３外爪
４外爪

Claims

横断面がほぼＵ型状に形成され、かつ矢板打設方向の両端に矢板本体（1a）の端部をそれぞれ形成する立ち上がり部(1b),(1c)と、当該立ち上がり部(1b),(1c)の先端にそれぞれ突設された外爪(3),(4)とによってそれぞれ形成される一対の先窄まり状の継手(2),(2)を備え、かつ前記継手(2)どうしの結合により横断面形状の向きを交互に対称形に揃えて矢板打設方向に連結可能とされたＵ型鋼矢板において、隣接するＵ型鋼矢板(1),(1)の継手(2)どうしは結合された状態で外爪(3)と外爪(4)とが接触し、一方のＵ型鋼矢板(1)の外爪(3)と他方のＵ型鋼矢板(1)の立ち上がり部(1c)とが接触し、かつ隣接するＵ型鋼矢板(1),(1)の一方のＵ型鋼矢板(1)の立ち上がり部(1b)と他方のＵ型鋼矢板(1)の外爪(4)とが接触するまで離脱方向に回転可能とされ、前記外爪(3)および外爪(4)は前記立ち上がり部(1b),(1c)の先端にそれぞれ矢板打設方向にほぼ平行に形成されたフランジ(1d),(1d)の先端に、それぞれ半月状にかつ矢板打設方向と交わる角度に斜めに突設され、かつ以下の条件を満足するように形成されてなることを特徴とするＵ型鋼矢板。
(A). 隣接するＵ型鋼矢板(1),(1)における一方のＵ型鋼矢板(1)の立ち上がり部(1b)の立ち上がり角度(α１)に対する立ち上がり部(1b)と外爪(3)とによって形成される空間部(k1)が、他方のＵ型鋼矢板(1)の立ち上がり部(1c)の立ち上がり角度(α１)に対する立ち上がり部(1c)と外爪(4)とによって形成される空間部(k2)より大きいこと
(B). 隣接するＵ型鋼矢板(1),(1)における一方のＵ型鋼矢板(1)の立ち上がり部(1b)の立ち上がり角度(α１)に対する外爪(3)の厚さ(T1)が、他方のＵ型鋼矢板(1)の立ち上がり部(1c)の立ち上がり角度(α１)に対する立ち上がり部(1c)と外爪(4)とによって形成される空間部(k2)より大きいこと
(C)．隣接するＵ型鋼矢板(1),(1)の継手(2)どうしが結合された状態で離脱方向に移動したとき、隣接するＵ型鋼矢板(1),(1)の外爪(3)と外爪(4)とが接触し、かつ一方のＵ型鋼矢板(1)の外爪(3)と他方のＵ型鋼矢板(1)の立ち上がり部(1c)とが接触していること
(D).一方のＵ型鋼矢板(1)の立ち上がり部(1b)の立ち上がり角度(α１)に、他方のＵ型鋼矢板(1)の移動回転角(α2)を加えた角度(α１＋α2)に対する外爪(4)の厚さ(T2)が、一方のＵ型鋼矢板(1)の立ち上がり部(1b)の立ち上がり角度(α１)に対する立ち上がり部(1b)と外爪(3)とによって形成される空間部(k1)より大きく形成されていること
請求項１記載のＵ型鋼矢板において、鋼矢板本体(1a)の一端に鋼矢板本体(1a)の一端部を形成する立ち上がり部(1b)と外爪(3)とによって形成される継手(２)が突設され、鋼矢板本体(1a)の他端に鋼矢板本体(1a)の他端部を形成する立ち上がり部(1c)と外爪(4)とによって形成される継手(2)が突設されてなることを特徴とするＵ型鋼矢板。
請求項１または２記載のＵ型鋼矢板において、鋼矢板本体(1a)の両端に鋼矢板本体(1a)の両端部をそれぞれ形成する立ち上がり部(1b),(1c)と外爪(3),(4)とによってそれぞれ形成される継手(2),(2)が突設されてなることを特徴とするＵ型鋼矢板。
請求項１〜３のいずれかひとつに記載のＵ型鋼矢板(1)を複数、横断面形状の向きを対称形に交互に揃え、かつ隣接するＵ型鋼矢板(1),(1)の継手(2)どうしを結合して矢板打設方向に連続して設置することにより構築されてなることを特徴とする構造体。