JPH0266215A - Ｈ形鋼矢板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、土木建築分野において土留、基礎、地中壁、
擁壁等に用いられるＨ形鋼矢板に関する。

（従来の技術） Ｈ形鋼はその優れた力学的性質から、矢板本体として広
く利用されておりＪＩＳ＾５５２８熱間圧延鋼矢板には
継手部材とフランジ両端を加工したＨ形鋼本体からなる
Ｈ形鋼矢板（以下Ａｌｌ矢板と云う）が規格化されてい
る。

ところで、前記Ａ鋼矢板は本体と継手が別部材となって
いるため、製造コストが高くなり、現場施工も煩雑なた
め、その改良案として特開昭６１−２０４４１５号公報
には第９図に示すように、フランジ両端部に雌雄の継手
１ａ、１ｂ。

２ａ、２ｂを有するＨ形鋼矢板３（以下Ｂ＠矢板と云う
）が提示されている。

該Ｂ鋼矢板は、圧延製造が能率化され、施工時にあたっ
て迅速でスムーズな打設が可能な特質を有する。

つぎに、第１０図の箱型鋼矢板４（以下Ｃｔｉ４矢板と
云う）は本願発明者の先願にかかるもので角鋼管５の角
部５ａ〜５ｄに直線形鋼矢板の半裁体からなる継手６８
〜６ｄを溶着したものであり、剛性が高く断面性能が優
れており、かつ継手６ａ〜６ｄは全強継手であるため、
力学的強度も充分で、さらに施工も容易なため、連続地
中壁や擁壁などに施工範囲が拡大しつつある。次に、類
似の箱型鋼矢板７（以下り鋼矢板と云う）を第１１図に
示す。

該り鋼矢板７はフランジ８ａ、８ｂの両端に継手９８〜
９ｄを有し、ウェブ１ｏには切欠穴１１．１２を備え、
モルタル充填を容易にする共に、施工性と止水性の向上
を狙いとしている。

また、第１２図の鋼矢板１３（以下Ｅ鋼矢板と云う）は
山留壁に用いることを目的とし、長尺フランジ１４の両
端に継手１５ａ、１５ｂを設け、コーナ一部や非直線状
壁の構築の容易さと、単位重量比における剛性の大きさ
によるコスト低減を狙いとしている。

さらに、第１３図は箱型鋼矢板１６（以下Ｆ鋼矢板と云
う）を連続打設して構築した連続地中壁１７の概略平面
図で、端壁１８ａ、１８ｂと平行な中央仕切壁１９を有
すると共に、フランジ２０ａ、２０ｂの両端部に雌継手
２１ａ。

２１ｂ１雄継手２２ａ、２２ｂを備えており、施工の能
率化と正確な打設を目的としてＨ形鋼矢板を基礎部材と
して製作されている。

（発明が解決しようとする課題） さて、近時土木建築構造物は、利用効率と経済性の向上
を目的として逐次巨大化する一方、その構築用部材は機
能的条件が満足される限り、価格が低廉で、安全かつ能
率的な施工が可能なものが求められるようになった。

たとえば、大都市における地下街などの地下空間の建設
やビルの地下室あるいは道路、トンネル等における連続
地中壁や基礎等に用いられるＨ形鋼矢板は、より強度が
高く、施工性に優れ、かつ寸法的にコンパクトで経済性
の高いものが求められるようになフた。

而して前記ＡｔＩ４矢板は、前述のように製造コストが
高く、現場施工性にも課題が有り、Ｂ鋼矢板は圧延上の
技術的制約からウェブ高さが高く、かつウェブ高が薄く
て広幅フランジのものを製造することが困難である。

たとえばウェブ厚はウェブ高さの１７６０〜１／７０に
制約され、フランジ幅は４００〜５００ｍｍ程度が限界
で、さらにウェブ高が５００ｏ＋ｍ以上の場合フランジ
幅が３００ｍｍ程度になる。

また、継手形状も圧延上の制約から限界が有り、高い耐
力が要求される場合、それに応じられる継手形状は圧延
形成できないという課題がある。

次にＣ鋼矢板は、直線形鋼矢板の半裁体からなる全強継
手を有し、剛性が高く施工も容易であるが、本体角鋼管
のフランジ部とウェブ部の板厚が同一であるため、要求
される強度を備えるべく厚肉化を図らねばならぬ場合、
ウェブ部の板厚が無駄になり、重量当りの断面性能効率
が低下するという課題のほか、厚肉になると角部の曲率
半径が大きくなり直線鋼矢板の半裁体からなる継手の溶
接量が大ぎくなり、経済性が低下し、またアンダヵット
が出やすくなるという品質上の課題が生ずる。

さらに、施工に際し、直列にＣ鋼矢板を接続せねばなら
ぬ場合、角鋼管本体部がボルト接続が不可能なため、コ
スト高で形状及び品質的に課題が生じやすい現場溶接が
必要となる。

次に、ＤｗＩ矢板は溶接個所や切欠部など加工が多く製
造コストが非常に高くなるという課題のほか、生産技術
上の寸法的な制約から大形のものは製造し難いと云う課
題が有る。

また、Ｅ鋼矢板は継手が片方にしか無いので、強度の点
で不安が多く、コンクリート打設等にも問題が多い。

つぎに、Ｆ鋼矢板はＢ鋼矢板と同様な課題が有るほか、
溶接コストが高く、寸法的にも大形化が困難であると云
う課題が有る。

以上のように高い断面性能を要求される用途に対し周知
のＨ形鋼矢板や箱型鋼矢板には種々の課題が残されてい
る。

本発明は高い断面性能を備えると共に、寸法精度が優れ
施工性が良く、かつ経済的な製造が可能なＨ形鋼矢板を
提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は前記課題を解消し、その目的を達成するもので
、その具体的手段は、圧延Ｈ形鋼のフランジ両端に、直
線形鋼矢板の半裁体からなる継手を溶接接合してなるＨ
形鋼矢板と、さらに前記Ｈ形鋼矢板を複数個直列に両面
添え板継ぎしてなるＨ形鋼矢板をその要旨とする。

（作　　　用） 本発明のＨ形鋼矢板は、高品質で寸法精度が良く、さら
に生産コストの安い圧延Ｈ形鋼を主要部材に用いるので
、経済的であり、強度が高く、精度も極めて優れている
。

即ち、広幅および９幅系の圧延Ｈ形鋼を用いれば重量当
り断面性能の非常に高いＨ形鋼矢板を低価格で供給する
ことが可能である。

さらに、ウェブ高さの高い細幅系圧延Ｈ形鋼を用い、直
線形鋼矢板の半裁体からなる継手をフランジに溶接した
場合は、経済的に有利な高ウェブ、広幅フランジ鋼矢板
が得られる。

つぎに、本発明は継手として直線形鋼矢板の半裁体を用
い、該半截体継手を圧延Ｈ形鋼本体のフランジ両端に溶
接するのみで、構成できるため、加工費が低庶ですむ。

さらに、Ｈ形鋼矢板を直列に接続し長尺鋼矢板を形成す
る場合、寸法精度が良いので、芯合わせが容易であり、
加えて施工性が良く高い精度が得られるボルト接合法が
採用できるので、信頼性の高い長尺鋼矢板を経済的に製
作できる。

また、圧延Ｈ形鋼の品種は非常に多いので、設計条件に
合わせて、多様な寸法のＨ形鋼矢板を得ることができる
ため、最適経済設計に応することが可能である。

また、圧延Ｈ形鋼に寸法的な多少の歪があった場合でも
、前記半截体継手を溶接する際に、寸法修正加工が容易
なので、精度の高い製品と成し得る。

（実　施　例） 第１図は本発明にかかるＨ形鋼矢板２３の概略平面図で
、本体となる圧延Ｈ形鋼２４のフランジ２５ａ、２５ｂ
の両端面２８　ａ　〜２６　ｄに、直線形鋼矢板の半裁
体からなる継手２７ａ〜２７ｄのアーム２８ａ〜２８ｄ
を溶接することにより構成している。

前記圧延Ｈ形！　２４　ハＪＩＳ　Ｇ　３１９２＆：規
定すしているもので、また前記継手２７ａ〜２フｄとし
てはＪＩＳ　Ａ　５５２８に規定されている直線形鋼矢
板（全幅４００ｍ＋１）の半裁体を用いている。

而して、本発明のＨ形鋼矢板は後述するように、ウェブ
高さが６００ｍｍ以上において、際立った経済性を備え
るものであり、従って本体となる圧延Ｈ形鋼２４の寸法
は、たとえば次の第１表に記載した大寸法のものを採用
する。

次に、本発明にかかる直線形鋼矢板（全幅４００ｍｍ　
）の半截体継手（全長２００ｍｍ　）をそれぞれフラン
ジ端面に溶接したＨ形鋼矢板の実施例について、その寸
法と物理的特性を第２表に示す。

第　　１　　表 第２図（ａ）は第２表中の中幅系Ｈ形鋼の説明図、第２
図（ｂ）は第２表中の細幅系ＣＳＲＣ用）Ｈ形鋼の説明
図である。

さて、本発明のＨ形鋼矢板は、従来の各種鋼矢板に比し
て、Ｊ１Ｌ重当りの断面係数Ｚが大きく、経済的に有利
な利用が可能であり、それを第３図〜第５図のグラフに
従って説明する。

第２図は横軸に単重（ｋｇ／ｍ２）を、縦軸に断面係数
Ｚ　　（ｘ　１０３ｃｍ’）をとり、本発明Ｈ形鋼矢板
（実線で示す）、第１０図に示す箱型鋼矢板（破線で示
す）　、ＪＩＳ　Ａ　５５３０に規定する鋼管矢板（−
点鎖線で示す）の３者について比較したグラフであり、
記入された数字はＨ形鋼矢板ではウェブ高を、箱型鋼矢
板、鋼管矢板では外径を表したものである。

つぎに、第４図は、横軸に壁厚ａｍ（地中壁を構成した
場合の壁厚）を、縦軸に断面係数Ｚ（ｘ　１０３ｃｍ”
）をとり、前述の３者について比較したグラフであり、
記入された数字は、Ｈ形鋼矢板では本体のフランジ厚ｍ
ｍを、箱型鋼矢板、鋼管矢板ではそれぞれの肉厚ｍｌ１
１を表したものである。

第４図から明らかな如く、Ｈ形鋼矢板と箱型鋼矢板は薄
壁でも非常に高い断面係数２（ｘ　ｔｏ’　ｃｍ３）を
備えていることが判る。

さて、第Ｓ図は横軸に壁厚ｍｍをとり、縦軸に単重当り
の断面係数Ｚ　／　Ｗ　　（ｃｍ／ｋｇ）をとって、前
述の３者を複数例について比較したグラフで、黒色矩形
の符号２９はＨ形鋼矢板、白色矩形の符号３０は箱型鋼
矢板、斜線入り矩形の符号３１は鋼管矢板を示す。

第５図に示すように、本発明のＨ形鋼矢板番よ壁厚が薄
くとも、単重当りの断面係数ｚ／Ｗ（ｃＩＩｌ／ｋｇ）
が非常に高く、優れた特性を備えてしする。

このため、本発明のＨ形鋼矢板は大都市のように土地価
格が高く、地下道や基礎等の壁面構築に際して、寸法的
に制限が多く、しかも高強度のものが要求されるような
場合に極めて経済的で、信頼性の高い部材として利用す
ること力（できる。

而して、前述のような高強度が要求される場合継手に対
しても充分な強度が必要になるが、本発明のＨ形鋼矢板
は全強継手であり、しかも止水性の良い直線形鋼矢板の
半裁体を用いるので、要求性能を充分に満足させること
ができる。

次に、第６図は前述の各種鋼矢板を用いて、連続地中壁
を構築した際のコスト比較を示すグラフで、縦軸は壁面
積当りの単価指数であり、横軸はそれぞれ曲げ耐力ｔ−
ｍ、断面係数ｃｍ’　、標準根切りｍ、標準根太りｍを
示している。

さて、第６図において、符号３２で示す図形は従来の鉄
筋コンクリート壁、符号３３で示す図形は第１０図で示
した箱型鋼矢板、符号３４で示す図形は前記鋼管矢板、
符号３５の図形は本発明にかかるＨ形鋼矢板それぞれの
壁面積当りの単価指数を示し、また、それぞれの図形の
広がりは部材の寸法の相違と工法たとえば中掘圧入法、
泥水固化法等の工法の相違によるものである。

第６図において、鋼管矢板の場合はドロップハンマー工
法による例であって、費用は安いが騒音のため都市では
採用できない。

さて、第６図の比較で明らかなように、本発明のＨ形鋼
矢板は大きな曲げ耐力が要求されるような用途において
、特に経済性が高く、従来の鋼管矢板ではコスト的に無
理な領域においても極めて有用である。

次に第７図（ａ）〜（ｈ）は、本発明にかかるＨ形鋼矢
板における本体圧延Ｈ形鋼と継手との溶接を示す実施例
で、それぞれ機能および溶接コストに差異があり、それ
ぞれの特性について説明する。第７図（ａ）はフランジ
２５ａの端面２６ｂの最外縁に開先をとったアーム２８
ｂを溶接した例で、中立軸との距離がもつとも大きくと
れるので、断面性能を最大にすることができる。

第７図（ｂ）は単面２６を斜面に形成し、当捜部をアー
ム２８ｂの肉厚と略同じに仕上げたのち、２溶接したも
ので第７図（ａ）　と同様な効果に加えて、接合部の応
力集中が少なく横軸力がかかる場合に非常に有利である
が、第６図（ａ）に比してややコスト高になる。

第７図（Ｃ）　、　（ｄ）　、　（ｅ）はフランジ２５
ａの軸線とアーム２８ｂの軸線が直列になるため横軸力
に対抗するのに有利であるが、コスト的には隅肉溶接の
みで済む（ｅ）の例が有利で、（Ｃ）はそれにつぎ、（
ｄ）が最もコスト高になる。

しかし、（ｄ）は接合部の応力集中が最も少ないので、
力学的には優れている。

さて、第７図（ｆ）　、　（ｇ）　、　（ｈ）はフラン
ジ２５ａの単面２５ｂの最内縁に継手を溶接しているの
で、継手の爪部がフランジ２５ａの外面より突出しない
か、あるいは突出量が少なくなるので、復起し等の補強
部材の取り付けに有利になる。

また、圧延Ｈ形鋼本体はロール成形の関係上、前記最内
縁間がロール寸法になるため、フランジ厚みが異なる場
合でもＨ形鋼矢板の直列接続に際して芯合わせが容易で
、施工能率が良い。

第７図（ｆ）　、　（ｈ）では端面２６ｂが斜面に形成
され、フランジ２６ａの肉厚が漸減するので、（ｂ）　
、　（ｄ）の例と同様に接合部の応力集中が少ない利点
があり、（ｈ）はそれに加えて一方を隅肉溶接とし他方
を開先溶接とすることで溶接部の信頼性を高くすること
ができる６ 次に、本発明のＨ形鋼矢板は直列に接続する際に精度の
高いボルト接合が可能なので、施工能率が極めて良い。

即ち、単位Ｈ形鋼矢板の長さは生産技術および輸送上さ
らには現地施工の制約条件から通常長さが１０〜１５ｍ
に制限されている。

そこで地下５０〜１００　ｍの地中壁を構築するには、
単位Ｈ形鋼矢板を５〜８本直列に接続せねばならない。

その際、前述の箱型鋼矢板や鋼管矢板では接合が溶接に
限定されるため、現地溶接作業コストが高くなり、寸法
精度を保つための治工具に５頷の費用を要するが、本発
明のＨ形鋼矢板はあらかじめ加工工場において精度の高
い穿孔加。

工を施し、現地では第８図（ａ）　、　（ｂ）に示すよ
うにボルト接合による両面添え板継ぎを施工することに
より、短時間に精度の良い接合を実施できる。

第８図（ａ）は接合部の概略正面図で、上Ｈ形鋼矢板３
６、下Ｈ形鋼矢板３７のウェブ３８゜３９は両面添え板
４０を介して接合され、継手４１．４２は両面添え板４
３．４４を介してボルト接合されている。

第８図（ｂ）は接合部の概略側面図で、上Ｈ形鋼矢板３
６、下Ｈ形鋼矢板３７の本体フランジ４５．４６は添え
板４７を介してボルト接合されている。

前述のように本発明における添え板継ぎは主として両面
添え板を用いるが、必要に応じ部分的に片面のみの添え
板を用いても差し支えない。

本発明における両面添え板継ぎは前述の意味において用
いる。

（発明の効果） 本発明のＨ形鋼矢板は製造が容易で、寸法精度が高く、
さらに、大きな断面性能を有し、施工性に優れており、
非常に高耐力の要求される用途に対し経済的な構築を可
能とするほか、性能に比しコンパクトなので、利用分野
が広く、その実用効果は多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるＨ形鋼矢板の概略平面図、第２
図は（ａ）　、　（ｂ）は実施例における第２表中のＨ
形鋼系ＭＳ−ＢＯＸの説明図、第３図は単重と断面係数
の比較グラフ、第４図は壁厚と断面係数の比較グラフ、
第５図は壁厚と単重当りの断面係数の比較グラフ、第６
図は連続地中壁構築時の単価指数と曲げ耐力、断面係数
、標準根切り、標準根太れとの関係を示すグラフ、第７
図（ａ）〜　（ｈ）は継手溶接事例の部分概略説明図、
第８図（ａ）、　（ｂ）は接合部の概略正面図および側
面図、第９図は従来のＨ形鋼矢板の概略平面図、第１０
図は従来の角鋼管矢板の概略平面図、第１１図は従来の
箱型鋼矢板の概略斜視図、第１２図は従来のＨ形鋼矢板
の概略平面図、第１３図は従来の箱型鋼矢板の連結状況
を示す概略平面図である。 Ｉａ、ｌｂ・・・継手 ３・・・Ｈ形鋼矢板 ５・・・角鋼管 ６ａ〜６ｄ・・・継手 ８ａ、８ｂ・・・フランジ ９ａ〜９ｄ・・・継手　　　１ １１．１２・・・切欠穴　　１ １４・・・長尺フランジ　　１ １６・・・箱型鋼矢板　　　１ １８ａ、１８ｂ・・・端壁 １９・・・中央仕切壁 ２０ａ、２０ｂ・・・フランジ ２１ａ、２１ｂ・・−雌継手 ２２　ａ、　２２　ｂ＝・ｖＥ継手 ０・・・ウェブ ３・・・鋼矢板 ５ａ、１５ｂ・・・継手 ７・・・連続地中壁 ２ａ、２ｂ・・・継手 ４・・・箱型鋼矢板 ５ａ〜５ｄ・・・角部 ７・・・箱型鋼矢板 ３・・・Ｈ形鋼矢板　　　２４・・・圧延Ｈ形鋼５ａ、
２５ｂ・・・フランジ ６ａ〜２６ｄ・・・端面 ７ａ〜２７ｄ・・・継手 ８８〜２８ｄ・・・アーム ９．３５・・・図形符号 ６・・・上Ｈ形鋼矢板 ７・・・下Ｈ形鋼矢板 ０・・・両面添え板 ３．４４・・・両面添え板 ５．４６・・・添え板 ３９・・・ウェブ ３８゜ ４２・・・継手 ４１゜ 他４名 ２３：Ｈ形鋼矢板 ２４：圧延Ｈ形鋼 ２７ａ　〜２７ｄ：継手 第 （ａ） （ｂ） ３６：上Ｈ形鋼矢板 ３７：下Ｈ形鋼矢板 ３８．３９：ウェブ ４０：両面添え板 ４１４２：継手 ４３．４４：両面添え板 ４５．４６：添え板 第 （ｄ） ２８ａ　〜２８ｄ：アーム （ｆ） ＪＱ ｚ８゜ 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　圧延Ｈ形鋼のフランジ両端に、直線形鋼矢板の半裁
   体からなる継手を溶接接合してなるＨ形鋼矢板。 ２　圧延Ｈ形鋼のフランジ両端に、直線形鋼矢板の半裁
   体からなる継手を溶接接合してなるＨ形鋼矢板を複数個
   直列に、両面添え板継ぎしてなるＨ形鋼矢板。