TWI510695B

TWI510695B - 帽型鋼板樁

Info

Publication number: TWI510695B
Application number: TW101125553A
Authority: TW
Inventors: Kunihiko Onda; Kenji Kono; Shunsuke Usami
Original assignee: Jfe Steel Corp
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2015-12-01
Also published as: TW201404979A

Description

帽型鋼板樁

本發明是有關於一種被用於地下擋土牆、河川護岸等的帽型鋼板樁。

於本說明書中，所謂帽型鋼板樁，是指於上翼緣(flange)部的兩端連續地形成腹板(web)部，並於一對腹板部的各端部形成下翼緣部而成，整體形狀成為大致帽型的鋼板樁。

作為使鋼板樁的接頭嵌合而築造的鋼板樁牆的性能的指標之一，有表示牆的剛性的截面二次矩(second moment of cross-section)(I)。通常，若截面二次矩(I)大，則在承受土壓或水壓等的加載作用時，牆體的變形量變小。

截面二次矩(I)可藉由增加鋼板樁的板厚(t)或高度(H)等而增大，但就經濟性的觀點而言，較理想為儘可能減小截面積(A)而減輕鋼重(W)。

另一方面，鋼板樁的大型化導致鋼板樁的貫入阻抗(R)增大。貫入阻抗(R)為決定鋼板樁的施工性(貫入性)的主要指標，較理想為儘可能小。即，若貫入阻抗小，則隨之而鋼板樁的施工速度、施工能率提高。

鋼板樁的貫入阻抗(R)主要包含由地面阻抗所致的支撐力與接頭阻抗。其中，關於由地面阻抗所致的支撐力(前端+周面摩擦)，藉由使用噴水方法等輔助方法使地面的強度暫且下降，亦可人為地使支撐力以某種程度降低。

另一方面，關於接頭阻抗，接頭彼此或接頭與接頭內的土砂的摩擦阻抗為主要因素。

通常，於接頭間設有數mm以下的間隙，故於與先打入的鋼板樁保持完全平行而打入的情形時，理論上接頭彼此幾乎不產生摩擦。

然而，實際上鋼板樁並非剛體，故其截面因由地面阻抗所致的支撐力而逐漸變形，產生彎曲。結果接頭彼此接觸而產生摩擦。

再者，有為了減小摩擦阻抗而於接頭上塗佈潤滑劑的方法，但該潤滑劑由於與接頭或土砂的摩擦而剝離，故效果有限。

若產生接頭阻抗，則產生鋼板樁傾斜而摩擦進一步增加的惡循環。

若一旦陷入此種惡循環則難以修正，故於鋼板樁的打入時為了儘可能不產生傾斜而使用導框，於產生了傾倒或偏移的情形時，例如將鋼板樁拔起並再次重新打入。

對於此種鋼板樁的傾倒或偏移，亦有使施工管理的標準嚴格而抑制接頭阻抗的做法，但同時導致施工能率下降。

另外有以下問題：由鋼板樁的截面變形導致摩擦阻抗增加的原因並未消除，即便將鋼板樁拔出並再次重新打入亦無法修正。

如上所述，關於鋼板樁的截面設定，必需就經濟性及施工性的觀點來考察，就此方面而言，關於帽型鋼板樁的截面形狀的設定方法，例如於下述所示的專利文獻1~專利文獻5中進行了考察。

於專利文獻1及專利文獻2中揭示有一種新定義的形狀設定方法及帽型鋼板樁，其藉由同時滿足翼緣寬度(Bf)與有效寬度(B)的關係式、及截面二次矩(I)與高度(H)與B的關係式，而獲得較先前的U型鋼板樁或寬幅型鋼板樁更優異的截面性能。

另一方面，於專利文獻3中揭示有以下的帽型鋼板樁，其利用截面二次矩(I)的關係式來限定腹板角度θ的範圍，使貫入阻抗(R)最小化。再者，於專利文獻5中亦同樣地揭示有以下的帽型鋼板樁：其是以滿足I與B及單位重量(W)的關係式的方式設定，確保了貫入性。

另外，專利文獻4中揭示有以下的帽型鋼板樁，其同時滿足帽型鋼板樁的I與W的關係式、及有效寬度(B)與翼緣寬度(Bf)的關係式，藉此提高了經濟性，上述I與W的關係式是以超越以往的U型鋼板樁的單位重量(W)與截面二次矩(I)的線性關係的方式設定。

該些帽型鋼板樁是以有效寬度(B)為700mm~1200mm、高度(H)為200mm~350mm左右、截面二次矩(I)為10,000cm⁴ /m~20,000cm⁴ /m左右者作為對象。

[先前技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2008-069631號公報

[專利文獻2]日本專利第4069030號公報

[專利文獻3]日本專利第3488233號公報

[專利文獻4]日本專利第3458109號公報

[專利文獻5]日本專利特開2005-213895號公報

於上述專利文獻1~專利文獻5中，於帽型鋼板樁的截面形狀的設定時著眼於經濟性或貫入性(施工性)的任一個，對其進行了特定考察。

然而，該等並非使經濟性與施工性均最適化等明確概念(concept)下的鋼板樁的形狀設定方法。據發明者所知，並不存在對使經濟性、施工性及牢固性(soundness)均最適化的帽型鋼板樁加以揭示的文獻。

為了提高經濟性，必需儘可能減少單位截面性能的鋼重，而想到擴大截面並且削減板厚的方法。然而已明確，若擴大截面，則施工時的貫入阻抗增加。另外，若使板厚變薄，則可能於施工時或搬運時產生局部彎曲等損傷，鋼板樁的性能產生問題。

本發明是為了解決該課題而成，其目的在於提供一種使經濟性與施工性均最適化、進而亦確保了牢固性的帽型鋼板樁。

發明者想到，將A/I或W/I定義為經濟性指標，上述A/I或W/I是將每1m牆寬的截面積(A)或每單位牆面積的重量(W)除以每1m牆寬的截面二次矩(second moment of cross-section)(I)所得。作為經濟性，該些經濟性指標越小則越理想。即，關於為了發揮某截面二次矩(I)所必需的截面積(A)或單位重量(W)，若考慮到製造成本等，則該些經濟性指標小的情況下更為經濟。

附帶而言，先前的400mm寬的U型鋼板樁的III型的情況下W/I=150/16,800=8.9×10^-3 ，相對於此，經大型化的600mm寬的寬幅型鋼板樁的IIIw型的情況下W/I=136/32,400=4.2×10^-3 ，經濟性提高了一倍以上。

如上所述，若鋼板樁牆的截面性能(截面二次矩(I)或截面係數(Z))相同，則每單位牆面積的重量(W)小的情況下較為經濟(相對於同一截面性能的鋼材重量的減輕)。即，若每單位重量的製造成本相同，則單位截面性能的重量(W/I)小的情況下較為經濟。

另一方面，若單位截面性能的重量(W/I)小，則鋼板樁的截面尺寸(有效寬度(B)、高度(H))增大，板厚(t)減小。結果施工時的鋼板樁的變形量增大，打入變困難。因此，可謂在W/I大的情況下施工性佳，即貫入阻抗(R)小。

因此可認為，若W/I(≒製造成本)減小，則貫入阻抗(R)(≒施工成本)增加。反之若W/I增加，則貫入阻抗(R)減小。即，可謂W/I與R處於二律背反的關係。

因此，如何取得作為經濟性指標的W/I與作為施工性指標的R的平衡，對於使經濟性與施工性兩者最適化而言至關重要。

本發明是基於該發現而成，具體包含以下構成。

(1)本發明的帽型鋼板樁是於上翼緣部的兩端連續地形成腹板部，並於一對腹板部的各端部形成下翼緣部而成，該帽型鋼板樁的特徵在於：以形成鋼板樁牆時的每1m牆寬的截面二次矩I(cm⁴ /m)、每單位牆面積的重量W(kg/m² )、貫入阻抗(R)及腹板角度θ(°)的關係滿足下述的式組群(A)或式組群(B)的任一個的方式設定；式組群(A)：(W/I)×R≦0.004、且2.65×10^-4 ×I+22≦θ≦2.80×10^-4 ×I+48(20,000≦I<80,000)、2.65×10^-4 ×I+22≦θ≦70(80,000≦I<180,000)，式組群(B)：0.004<(W/I)×R≦0.0075、且2.80×10^-4 ×I+44.6<θ≦80(20,000≦I<80,000)、67<θ≦80(80,000≦I<200,000)。

(2)本發明的帽型鋼板樁是於上翼緣部的兩端連續地形成腹板部，並於一對腹板部的各端部形成下翼緣部而成，該帽型鋼板樁的特徵在於：以形成鋼板樁牆時的每1m牆寬的截面二次矩I(cm⁴ /m)、每單位牆面積的重量W(kg/m² )、貫入阻抗(R)及腹板角度θ(°)的關係滿足上述式組群(A)的方式設定。

(3)本發明的帽型鋼板樁是於上翼緣部的兩端連續地形成腹板部，並於一對腹板部的各端部形成下翼緣部而成，該帽型鋼板樁的特徵在於：以形成鋼板樁牆時的每1m牆寬的截面二次矩I(cm⁴ /m)、每單位牆面積的重量W(kg/m² )、貫入阻抗(R)及腹板角度θ(°)的關係滿足上述式組群(B)的方式設定。

(4)本發明的帽型鋼板樁如上述(1)至(3)中任一項所述之帽型鋼板樁，其是以高度(H)與腹板板厚(tw)的關係滿足下式的方式設定，

H/tw≦60.0。

於本發明中，以形成鋼板樁牆時的每1m牆寬的截面二次矩I(cm⁴ /m)、每單位牆面積的重量W(kg/m² )、貫入阻抗R及腹板角度θ(°)的關係滿足上述式組群(A)或式組群(B)的任一個的方式設定，故形成滿足經濟性與施工性兩者、且具有以進一步提高施工性的方式經最適化的截面形狀的帽型鋼板樁。

於本發明中，除了上述以外，進一步以高度(H)與腹板板厚(tw)的關係滿足下式的方式設定，故可抑制施工時的貫入阻抗所致的鋼板樁的彎曲/變形，藉此可提供一種確保了牢固性的帽型鋼板樁。

H/tw≦60.0

對於圖1所示的本發明的一實施形態的帽型鋼板樁，就其形狀決定方法加以說明。

規定帽型鋼板樁的截面形狀的參數有：有效寬度(B)、高度(H)、腹板角度(θ)、翼緣寬度(Bf)、翼緣板厚(tf)及腹板板厚(tw)。

若決定了該些參數，則每單位牆面積的重量(W)及每1m牆寬的截面二次矩(I)是由下式唯一地決定。

I=I₀ +ΣA×y²

W=γ×A

(I₀ ：截面二次矩、A：截面積、y：距形心軸的距離、γ：單位體積重量)

通常，鋼板樁的截面二次矩(I)是使用鋼板樁截面的電腦輔助設計(Computer Aided Design，CAD)資料，利用上式算出包含接頭部的精確解(exact solution)。

然而，本實施形態般的截面形狀的研究、即參數研究(parametric study)時，每次製作CAD資料後算出I非常繁瑣複雜。

因此，於鋼板樁牆的截面二次矩(I)的推算時，想到如下方法。

如圖1所示，將帽型鋼板樁截面分割成上下翼緣與腹板3個部分，而使用雖為概算但可簡便地算出I的方法。然而，該方法不考慮接頭部，故此時算出的I的值偏小。若嘗試計算，則成為精確解的約80%~90%的值，該方面於後述的藉由擬合(fitting)來求出規定形狀的直線時已考慮到，故不成問題。

如上所述，通常截面二次矩(I)是由下述式表示。

I=I₀ +ΣA×y²

此處，若如圖1般將帽型鋼板樁分割成3個長方形((i)(ii)(iii))並分別導出I，則如下。其中，(i)是將左右的長方形相加而作為一個長方形來處理。

由此，每1片帽型鋼板樁的I'成為下式。

I'=Bf×tf/2×(tf² /3+h² )+tw×h³ /6×1/sinθ

因此，每1m牆寬的截面二次矩(I)成為下式(1)。

I={Bf×tf/2×(tf² /3+h² )+tw×h³ /6×1/sinθ}×1000/B…(1)

根據該(1)式，由作為規定帽型鋼板樁的截面形狀的參數的有效寬度(B)、高度(H=h+tf)、腹板角度(θ)、翼緣寬度(Bf)、翼緣板厚(tf)及腹板板厚(tw)，可容易地算出截面二次矩(I)。

另外，同樣地，每單位牆面積的重量(W)亦可藉由(2)式來推算。

W=(Bf×tf+h×tw/sinθ)×2×γ×1000/B…(2)

再者，翼緣寬度(Bf)是由下式表示。

Bf=B/2-h/(2×tanθ)

將使用(1)式及(2)式嘗試計算I及W的例子示於圖2中。於圖2中，縱軸表示每1m牆寬的截面二次矩I(cm⁴ /m)，橫軸表示每單位牆面積的重量W(kg/m² )。

於該例中，B=1400mm、tf=16mm、tw=8.5mm而設定為固定值，使高度(H)、腹板角度(θ)變化。

如圖2所示，可知隨著高度(H)及腹板角度(θ)的增加，截面二次矩(I)增加。特別是高度(H)對I的增加作出大的貢獻，故在可製造且施工性允許的範圍內增大H對於提高經濟性而言有效。

另外，於圖3中示出使用(1)式及(2)式嘗試計算I及W的例子，且B=1400mm、H=600mm而設定為固定值，使翼緣板厚(tf)及腹板板厚(tw)變化。

於圖3中，使tw變化為8.5mm、9mm、10mm、12mm、14mm，使tf於tf≧tw的條件下變化為8.5mm、9mm、10mm、12mm、14mm、16mm、19mm、22mm，於圖3的圖表中，示出自各tw向右上方延伸的曲線束中的各曲線於該tw時可取的tf。

於圖3中，可讀取翼緣板厚(tf)及腹板板厚(tw)對I的影響。即，雖然B=1400mm、H=600mm而設定為固定值，但根據截面二次矩的式子中的距形心軸的距離y的平方項，由遠離形心軸的翼緣板厚(tf)的增加所得的效果大。

例如，若著眼於tw=8.5mm且θ=90°，則於tf=8.5mm的情形時I=95,000(cm⁴ /m)，而tf=16mm時I成為155,000(cm⁴ /m)。另一方面由圖3表明，即便使tw變化，I亦不大幅變化。

因此，為了增加I，有效的是增大tf，減小tw。

此處，值得一提的是，若以圖2及圖3的縱軸的某個I(例如I=100,000cm⁴ /m)來觀察橫軸，則可知：由於與多條線相交，故存在藉由高度(H)、腹板角度(θ)、翼緣板厚(tf)及腹板板厚(tw)可表現出相同的截面二次矩(I)的各種帽型鋼板樁的規格。

因此，作為帽型鋼板樁的產品構成，設想I=20,000、40,000、60,000、80,000、100,000、120,000、140,000、160,000、180,000九個類型，藉由下述表1所示的參數，導出可表現出該些各I的規格。再者，此處為了簡化，將有效寬度(B)設定為固定值1400，但當然亦可於可製造的範圍內將有效寬度(B)亦作為參數來進行研究。

對於所導出的多個帽型鋼板樁的規格，如上所述，為了設定使經濟性及施工性兩者最適化的帽型鋼板樁的截面形狀，如以下般進行研究。

圖4為以I=80,000(cm⁴ /m)的帽型鋼板樁為例，就各高度(H=600、550、500、450)分別表示經濟性指標(W/I)與腹板角度(θ)的關係的圖表，縱軸表示經濟性指標(W/I)，橫軸表示腹板角度(θ)。

圖4所示的圖表中，對表1的各翼緣板厚(tf)分別逐漸增大腹板角度(θ)並且使腹板板厚(tw)變薄，確保I=80,000(cm⁴ /m)並且減輕重量。而且反覆以下操作：若無法滿足I=80,000(cm⁴ /m)，則降低(rank down)至下一tf並且將tw提高(rank up)。因此，圖4的圖表成為以鋸齒狀向右下降的圖表。

根據圖4的圖表，若分別觀看各tf的直線則可知，隨著腹板角度(θ)增加，有經濟性指標(W/I)減小的傾向，經濟性提高。

如此，可確認於腹板角度(θ)與經濟性指標(W/I)之間有密切的關連性。

另一方面，由下式(3)式來定義施工性指標(貫入阻抗(R))。(3)式為表示由鋼板樁模型的室內打入實驗所得的貫入阻抗的式子的一例，於上文所示的專利文獻3中亦示出了同樣的式子。

R=tanθ×H×2/Bf…(3)

藉由觀察(3)式，可理解下述現象的產生。

．若腹板角度(θ)變大，則腹板豎起，土壓集中於鋼板樁的槽內而鋼板樁容易變形，貫入性降低。

．若高度(H)變大，則地面阻抗變大而貫入性降低。

．若翼緣寬度(Bf)變大，則容易開放上述槽內的土壓，故貫入性提高。

作為規定貫入阻抗(R)的參數，如(3)式所示，有腹板角度(θ)、高度(H)及翼緣寬度(Bf)。

圖5是與圖4的情形同樣地以I=80,000(cm⁴ /m)的帽型鋼板樁為例，就各高度(H=600、550、500、450)分別表示施工性指標(貫入阻抗(R))與腹板角度θ(°)的關係。再者，由圖5得知，存在使貫入阻抗(R)最小的腹板角度θ(°)。

如上所述，經濟性指標(W/I)及施工性指標(R)均與腹板角度θ(°)密切關連，故可將該等兩個指標組合而設定為一個指標，另外藉由如此般設定，可利用一個指標來評價經濟性與施工性兩者。

作為將經濟性指標(W/I)及施工性指標(R)組合的方法，採用將兩指標相乘的方法。

設定為(經濟性指標)×(施工性指標)=α×(W/I)×β×(R)。

此處，α及β分別為經濟性及施工性指標的加權因數。再者，此處採用將兩指標相乘的方法，設定為α=β=1。

經濟性指標(W/I)與施工性指標(R)均是各值變小的情況下分別經濟性優異、施工性優異，因此將該些指標相乘時，亦可藉由相乘值變小來評價經濟性及施工性兩者優異。

圖6為對於I=80,000(cm⁴ /m)的情形，就各高度(H=600、550、500、450、400)分別表示經濟性指標(W/I) 及施工性指標(R)相乘的(W/I)×R與腹板角度θ(°)的關係。

如上所述，於圖6的圖表中，縱軸的值越小則經濟性、施工性越優異，故如何設定其上限值(臨限值)成問題。

因此，對該方面進行了研究，結果若與上述鋼板樁模型實驗等同樣地進行調查，則為0.004~0.0075左右，故此處將成為0.0075左右以下的腹板角度θ(°)定義為可同時確保經濟性及施工性的規格。

附帶而言，對於以往的帽型鋼板樁，將兩指標相乘所得的值於10H的情況下為0.0081，於25H的情況下為0.0097左右，可知未必成為使經濟性與施工性均最適化的鋼板樁形狀。

根據上述定義，於圖6中，求出使縱軸為0.0075以下的情形的橫軸的範圍，藉此求出腹板角度θ(°)的範圍，結果判明，於I=80,000(cm⁴ /m)的情況下，為了使經濟性與施工性(貫入性)均最適化，較理想為將腹板角度θ(°)設定為49°~77°左右(參照圖6)。

改變目標I的水準來進行此種研究方法，藉此可規定取得經濟性與施工性的平衡、且可滿足所要求的各I的最適截面形狀。

進行同樣的研究，藉由與上述相同的順序就各I求出腹板角度(θ)的合適範圍，將所求出的範圍示於表2中。

關於表2的結果，將使縱軸為腹板角度θ(°)、橫軸為I(cm⁴ /m)的圖表示於圖7中。於圖7中，繪出表2中所示的上下限值，並以直線擬合。

再者，如上所述，此處所用的截面二次矩I的簡便推算方法成為精確解的約80%~90%，因此圖6所示的(W/I)×R大於精確解。而且，若考慮到圖6的圖表為向下凸出的圖表，則藉由採用簡便推算方法，而將最適範圍判定得較精確解的情形窄。因此，即便如圖7所示般以直線將利用簡便推算方法的繪圖擬合時產生稍許偏差，亦僅僅是更接近精確解，並無問題。

若將圖7所示的直線公式化，則如下。

2.65×10^-4 ×I+22≦θ≦80(20,000≦I<180,000)

70≦θ≦80(180,000≦I<200,000)…(4)

如上所述，(4)式為一併考慮經濟性及施工性而設定，滿足(4)式的範圍的帽型鋼板樁滿足經濟性及施工性兩者。

然而，視打入帽型鋼板樁的地面的條件(以N值等作為指標的硬度)不同，亦考慮到其中更重視施工性、或反之而更重視經濟性的情形。

即，於地面為硬質的情形時，可判斷，為了可最大限度地打入，必須減小貫入阻抗(R)，稍許增加重量(W)。另一方面，於地面為柔軟土地的情況下，有時亦判斷，即便貫入阻抗(R)稍許增大，減輕重量(W)亦有利。

因此，以下對更重視施工性的情形的最適形狀的設定、及更重視經濟性的情形的最適的形狀設定加以說明。

〈重視施工性〉

於上述(4)式所規定的範圍內，所謂更重視施工性，若參照定義施工性的(3)式(R=tanθ×H×2/Bf)則可理解，是指減小θ的值。另一方面，若參照表示施工性、經濟性與腹板角度θ的關係的圖6則得知，所謂減小θ的值，即與降低臨限值等價。

因此，作為重視施工性的形狀設定，將(W/I)×R的臨限值設定為0.004以下，進行與上述相同的研究。就各I來推算(W/I)×R成為臨限值0.004的腹板角度θ(°)，將其結果示於表3中。

根據表3所示的推算結果，定義下述式組群(A)。

式組群(A)：(W/I)×R≦0.004、且2.65×10^-4 ×I+22≦θ≦2.80×10^-4 ×I+48(20,000≦I<80,000)、2.65×10^-4 ×I+22≦θ≦70(80,000≦I<180,000)。

將式組群(A)圖表化，示於圖8中。

〈重視經濟性〉

所謂更重視經濟性，是指減小經濟性指標(W/I)。因此，若參照圖4則可理解，為了減小經濟性指標(W/I)，只要增大腹板角度(θ)即可。另一方面，若參照表示施工性、經濟性與腹板角度θ的關係的圖6則得知，所謂增大θ的值，即與提高臨限值等價。因此，作為重視經濟性的形狀設定，將(W/I)×R的臨限值設定為0.004以上、0.0075以下來進行與上述相同的研究，結果定義出下述式組群 (B)。式組群(B)：0.004<(W/I)×R≦0.0075、且2.80×10^-4 ×I+44.6<θ≦80(20,000≦I<80,000)、67<θ≦80(80,000≦I<200,000)。

將式組群(B)圖表化，成為圖9。

如上所述，於帽型鋼板樁的截面形狀的設定(特別是腹板角度(θ))中，基本上可根據兼顧經濟性及施工性((4)式)，並且更重視施工性(式組群(A))或更重視經濟性(式組群(B))，來分別使用θ的區域。

而且，滿足(4)式的範圍的帽型鋼板樁滿足經濟性及施工性兩者，滿足式組群(A)的範圍的帽型鋼板樁滿足經濟性及施工性兩者，並且施工性更優異，滿足式組群(B)的範圍的帽型鋼板樁滿足經濟性及施工性兩者，並且經濟性更優異。

〈確保牢固性〉

另外，於本發明中，除了上述以外，進一步以高度(H)與腹板板厚(tw)的關係滿足下式的方式設定，故可抑制施工時的貫入阻抗所致的鋼板樁的彎曲/變形，藉此可提供確保了牢固性的帽型鋼板樁。

H/tw≦60.0

[實例1]

作為本發明的實例，設計以下所示的規格的帽型鋼板樁。

B=1400mm、H=540mm、θ=75°、I=114,810cm⁴ /m

確認上述規格的帽型鋼板樁是否在上述指標的範圍內。

若將上述帽型鋼板樁的規格應用於(4)式及式組群(B)中，則如下。

(4)式：2.65×10^-4 ×I+22≦θ≦80(20,000≦I<200,000)2.65×10^-4 ×I+22=2.65×10^-4 ×114,810+22=52.4 52.4<θ=75<80，θ在(4)式的範圍內。

式組群(B)：67<θ≦80(80,000≦I<200,000)，結果上述帽型鋼板樁的θ=75°為67<θ=75<80，滿足式組群(B)。

因此得知，上述本實例的帽型鋼板樁的經濟性及施工性優異，進而經濟性更優異。

[實例2]

作為本發明的實例，設計以下所示的規格的帽型鋼板樁。

B=1400mm、H=540mm、θ=75°、I=81,454cm⁴ /m

若將上述帽型鋼板樁的規格應用於(4)式及式組群(B)，則如下。

(4)式：2.65×10^-4 ×I+22≦θ≦80(20,000≦I<200,000)2.65×10^-4 ×I+22=2.65×10^-4 ×81,454+22=43.6 43.6<θ=75<80，θ在(4)式的範圍內。

再者，上述說明中，將經濟性指標與施工性指標相乘，但亦可將兩指標相加而用作指標。

於該情形時，相加時考慮兩指標的權重，故亦可設定為(經濟性指標)+(施工性指標)=α×(W/I)+β×(R)。

另外，製造成本與單位牆重量的截面性能(I/W)、及施工成本與貫入阻抗的倒數(1/R)分別為相反關係，故亦可將I/W及1/R作為經濟性、施工性的指標。

[實例3]

作為與本發明的施工性指標R的設定方法有關的研究事例，示出以下的模型施工試驗的實例，該模型施工試驗是將1/12比例尺的鋼板樁模型(長度為100cm)以固定速度推擠而打入至以5號矽砂製作的地面中。

關於模型施工試驗的實施例，於表4中示出實際大小換算的形狀及由其所決定的經濟性指標W/I及施工性指標R。再者，以該試驗體的每1m的截面二次矩I於所有例中為55,000(cm⁴ /m)左右的方式設定形狀。

於表5，將施工時貫入阻抗(最大加載)P、及經例(2)(θ=45°)的貫入阻抗(最大加載)P45°標準化的P/P45°的值與施工性指標R、及經θ=45°的情形的施工性指標R45°標準化的R/R45°比較而示出。

將經標準化的施工時貫入阻抗(最大加載)P/P45°與經標準化的施工性指標R/R45°的對應示於圖10中。由於兩者良好地對應，故可確認該施工性指標的妥當性。

圖11中示出經標準化的施工時貫入阻抗(最大加載)P/P45°與腹板角度θ(°)的關係。於本發明範圍(36.6°≦θ≦63.4°)中，實驗中的施工時貫入阻抗被抑制得相對較小，相對於此，於本發明範圍(θ=75°、82°)中，施工時貫入阻抗增大，故可確認本發明的妥當性。

[實例4]

關於模型施工試驗的實施例，於表5中示出實際大小換算的形狀及由其所決定的經濟性指標W/I及施工性指標R。再者，以該試驗體的每1m的截面二次矩I於所有例中成為82000(cm⁴ /m)左右的方式設定形狀。

將施工時貫入阻抗(最大加載)P、以例(6)(θ=67°)的貫入阻抗(最大加載)P67°將P標準化所得的P/P67°、施工性指標R及以θ=67°的情形的施工性指標R67°將R標準化所得的R/R67°比較示於表7中。

將經標準化的施工時貫入阻抗(最大加載)P/P67°與經標準化的施工性指標R/R67°的對應示於圖12中。由於兩者良好地對應，故可確認該施工性指標的妥當性。

圖13中示出經標準化的施工時貫入阻抗(最大加載)P/P67°與腹板角度θ(°)的關係。於本發明範圍(67°≦θ≦80°)中，可將實驗中的施工時貫入阻抗抑制得相對較小，相對於此，於本發明範圍(θ=85°)中，施工時貫入阻抗增大，故可確認本發明的妥當性。

[實例5]

作為本發明的實例，示出以下的模型施工試驗的實例，該模型施工試驗是將1/8.5比例尺的鋼板樁模型(長度為110cm)以固定速度推擠而打入至以7號矽砂製作的地面中。

關於模型施工試驗的實施例，於表8中示出實際大小換算的形狀及貫入阻抗值P。

於圖14中示出施工時貫入阻抗P與高度/腹板厚比H/tw的關係。高度/腹板厚比H/tw的值為60前後的情況下，貫入阻抗增大。藉由將高度/腹板厚比H/tw抑制為60左右而抑制變形，由此不可能導致施工性降低。

於圖15中示出試驗體的變形量與高度/腹板厚比H/tw的關係。試驗體的變形量表示腹板與翼緣的交叉角度的變化量。高度/腹板厚比H/tw的值為60前後的情況下，試驗體的變形量變大。藉由將高度/腹板厚比H/tw抑制為60左右，可抑制變形量。

B‧‧‧有效寬度

Bf‧‧‧翼緣寬度

H‧‧‧高度

I‧‧‧截面二次矩

tf‧‧‧翼緣板厚

tw‧‧‧腹板板厚

θ‧‧‧腹板角度

圖1為本發明的一實施形態的帽型鋼板樁的說明圖。

圖2為於本發明的一實施形態中導出最適截面的過程的說明圖，且為表示B=1400mm、tf=16mm、tw=8.5mm而設定為固定值，使高度(H)、腹板角度(θ)變化時，每1m牆寬的截面二次矩與每單位牆面積的重量的關係的圖表。

圖3為於本發明的一實施形態中導出最適截面的過程的說明圖，且為表示B=1400mm、H=600mm而設定為固定值，使翼緣板厚(tf)與腹板板厚(tw)變化時，每1m牆寬的截面二次矩與每單位牆面積的重量的關係的圖表。

圖4為於本發明的一實施形態中導出最適截面的過程的說明圖，且為於I=80,000的情形時表示經濟性指標與腹板角度的關係的圖表。

圖5為於本發明的一實施形態中導出最適截面的過程的說明圖，且為於I=80,000的情形時表示施工性指標與腹板角度的關係的圖表。

圖6為於本發明的一實施形態中導出最適截面的過程的說明圖，且為於I=80,000的情形時表示兼顧施工性及經濟性的指標與腹板角度的關係的圖表。

圖7為表示將本發明的一實施形態的帽型鋼板樁製成鋼板樁牆時，每1m牆寬的截面二次矩與腹板角度的關係的圖表。

圖8為表示將本發明的一實施形態的其他態樣的帽型鋼板樁製成鋼板樁牆時，每1m牆寬的截面二次矩與腹板角度的關係的圖表。

圖9為表示將本發明的一實施形態的其他態樣的帽型鋼板樁製成鋼板樁牆時，每1m牆寬的截面二次矩與腹板角度的關係的圖表。

圖10為表示經標準化的施工時貫入阻抗(最大加載)P/P45°與施工性指標R/R45°的關係的圖。

圖11為表示經標準化的施工時貫入阻抗(最大加載)P/P45°與腹板角度θ(°)的關係的圖。

圖12為表示經標準化的施工時貫入阻抗(最大加載)P/P67°與施工性指標R/R67°的關係的圖。

圖13為表示經標準化的施工時貫入阻抗(最大加載)P/P67°與腹板角度θ(°)的關係的圖。

圖14為表示施工時貫入阻抗P與高度/腹板厚比H/tw的關係的圖。

圖15為表示試驗體的變形量與高度/腹板厚比H/tw的關係的圖。