WO1997013039A1 - Palplanche metallique asymetrique, et son procede de fabrication - Google Patents

Palplanche metallique asymetrique, et son procede de fabrication Download PDF

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WO1997013039A1
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sheet pile
joint
asymmetric
inward
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Hiroshi Matsubara
Hiroshi Shikano
Toshiaki Masuda
Yukio Abe
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Sumitomo Metal Industries, Ltd.
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B1/00Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/08Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling structural sections, i.e. work of special cross-section, e.g. angle steel
    • B21B1/082Piling sections having lateral edges specially adapted for interlocking with each other in order to build a wall
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D5/00Bulkheads, piles, or other structural elements specially adapted to foundation engineering
    • E02D5/02Sheet piles or sheet pile bulkheads
    • E02D5/03Prefabricated parts, e.g. composite sheet piles
    • E02D5/04Prefabricated parts, e.g. composite sheet piles made of steel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D2600/00Miscellaneous
    • E02D2600/20Miscellaneous comprising details of connection between elements

Definitions

  • the present invention relates to a steel sheet pile used, for example, for civil engineering and construction, and a method of manufacturing the same, and more particularly to a steel sheet pile having an asymmetrical joint shape (hereinafter, referred to as an asymmetric steel sheet pile) and a method of manufacturing the sheet pile by hot rolling.
  • asymmetric steel sheet pile used, for example, for civil engineering and construction
  • a method of manufacturing the same and more particularly to a steel sheet pile having an asymmetrical joint shape (hereinafter, referred to as an asymmetric steel sheet pile) and a method of manufacturing the sheet pile by hot rolling.
  • the present invention further relates to a corner steel sheet pile used for a corner portion of a steel sheet pile wall and a method of manufacturing the same.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a steel sheet pile 1 having a left-right asymmetric joint shape disclosed in the above-mentioned publication.
  • the steel sheet pile 1 has a flange portion 2, a web portion 3, and a It consists of joints 4 and 5 that are asymmetrically installed on both sides. —
  • FIG. 2a is an explanatory view schematically showing an example of a combination in which the above-described asymmetric steel sheet pile 1 is actually used near an adjacent land (AL) for soil retaining, etc.
  • Fig. 2b showing the case of using sheet pile 6, it can be seen that the space can be effectively used.
  • WA machine occupied area
  • the thickness of the arrows board wall (D ,, D 2) it can be seen that if the FIGS. 2 (a) and summer much narrower.
  • asymmetric U-shaped steel sheet pile it is possible to drive steel sheet piles continuously in the same direction when forming a sheet pile wall as shown in Fig. 2 (a).
  • the wall formed in this manner has a cross-sectional rigidity equal to or higher than that of the case using the conventional symmetric U-shaped sheet pile.
  • the wall surface is formed by continuous casting as shown in the figure, the formation of the convex portion 5a in the joint portion is inevitable.
  • U-shaped steel sheet piles are put into the ground by alternately joining hands at both ends, and continuous earth retaining is performed.
  • a steel sheet pile for a corner having a cross section different from the other portions at the corners is used. This is called corner steel sheet pile.
  • FIGS. 3 (a) and 4 (a) show conventional corner steel arrows. That is, as shown in Fig. 3 (a), the same U-shaped sheet pile was cut on the back surface 8 of the U-section steel sheet pile at the web section, and half of it was fixed by welding (hereinafter referred to as T-type). 4 (a), or as shown in Fig. 4 (a), a type in which the center of the web 9 of the U-shaped steel sheet pile 7 is bent and the inner corners thereof are appropriately welded (hereinafter referred to as W-shaped). .
  • FIGS. 3 (b) and 4 (b) are schematic explanatory views schematically showing the form of driving of the corner steel sheet pile at the corner portion.
  • the T-type increases its weight almost 1.5 times and is difficult to grip by the pile-open pile driving machine usually used for driving this kind of steel sheet pile, and furthermore, the stack is piled up. It is inconvenient for storage and transportation because it is not possible.
  • the section modulus is still very small, so it is difficult to ensure the safety of earth retaining at the corners, and pile driving like the T shape
  • the above-mentioned method of manufacturing an asymmetric u-shaped steel sheet pile is generally performed by welding.For example, in the case of hot rolling, each joint portion is gradually passed through a plurality of passes using a plurality of grooved rolls.
  • Figures 5 (a) and (b) show the bending of the upper roll (UR) and the lower roll (LR), respectively, of the roll holes for hot rolling of general U-shaped sheet piles with symmetrical shapes.
  • the rolled material 11 which is a U-shaped steel sheet pile consisting of both flange portions 10, ridge portions 12, and joint portions 14 at both ends is formed by a hole type (K-2) at the stage of FIG. 5 (a).
  • Fig. 6 shows the joint bending process in a hollow mold (K-1) in more detail.
  • the process can be roughly divided into the following four stages.
  • the width reduction and manual bending are started by the contact of the collar portion 20 of the upper roll 18 with the outer surface of the joint.
  • the bending process described above is also symmetrical, so that there is no difference between the left and right postures of the rolled material before and after the roll engagement.
  • the rolled material and product form are asymmetrical, particularly when the hand portion is provided asymmetrically, bending deformation of the rolled material in a cross section perpendicular to the rolling direction is not symmetrical. Therefore, there is a difference between the left and right postures of the rolled material before and after the roll engagement, which causes unstable rolling postures or incomplete joint bending.
  • an object of the present invention is to provide a steel sheet pile having a joint shape having a laterally asymmetrical cross-sectional shape, wherein the steel sheet pile has an asymmetrical cross-sectional shape such that a convex portion is not formed at the joint portion of the sheet pile wall when continuously driven. It is to provide a steel sheet pile.
  • Another object of the present invention is to provide a hot rolling method for a steel sheet pile having an asymmetrical cross section without causing unstable rolling posture and incomplete joint forming when performing joint bending. To provide.
  • Still another object of the present invention is to provide a U-shaped sheet pile having an asymmetric joint, which enables stacking during holding and storage of a pile driven by chucks of a pile driver and storage.
  • An object of the present invention is to provide a steel sheet pile and a manufacturing method thereof.
  • the present inventors have made the left and right asymmetrical joint profile downward on one side and upward on the other side, so that the left and right hands can be connected on the extension of the flat part, and the It has been found that no convex portion is formed.

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Description

明 細 害 非対称鋼矢板とその製造方法
技術分野
本発明は、 例えば土木 · 建築用に用いられる鋼矢板とその製造方法、 特に左右 非対称な継手形状を有する鋼矢板 (以下、 非対称鋼矢板という) とその熱間圧延 による製造方法に関する。
本発明はさ らに鋼矢板壁のコーナ部に用いられるコーナ鋼矢板とその製造方法 に関する。
背景技術
鋼矢板と しては各種のものがあるが、 そのうちでも一般的なものは断面が台形 状の U形鋼矢板である。 以下においても、 鋼矢板と して U形鋼矢板を例にと つて 説明を行う。
最近、 従来の U形鋼矢扳を使用した壁体形成時の問題点、 すなわち 1 枚毎に鋼 矢板を上下逆方向にして打設しなければならないため壁体の施工期間が長く なつ たり、 また壁体の厚み (幅) が小型の H形鋼を用いた施工法に比し大き く なるこ とにより、 土地の有効活用の観点から隣接地との近接施工が要求される都市近郊 部での施工に向かない、 と言った問題点が生じてきている。
かかる問題点を解決すベく本出願人は待開平 5 - 140928号公報にてまつたく 新 しい非対称継手を有する U形鋼矢板を開示した。 図 1 は、 上記公報に開示されて いる左右非対称の継手形状を有する鋼矢板 1 の略式断面図であり、 これからも分 かるように、 鋼矢板 1 は、 フラ ンジ部 2、 ウェブ部 3、 そ して両側で非対称に設 けられた継手部 4、 5から構成される。 —
図 2 aは、 上述のような非対称鋼矢板 1 を実際に隣接地(A. L. )に近接して土留 めなどに使用した場合の組合せの例を模式的に示す説明図であり、 従来の対称鋼 矢板 6を用いた場合を示す図 2 b と比較して、 スペースの有効利用が図られるこ とが分かる。 図中、 破線で示す領域は機械占有面積(W. A. )であり、 これだけの作 業領域が確保できれば鋼矢板の現場での土中打込みが可能な領域を示す。 また矢 板壁の厚み (D ,、 D 2 ) は図 2 (a) の場合がはるかに狭く なつていることが分かる。 このように、 上述の非対称 U形鋼矢板によれば、 図 2 (a) に示すように矢板壁 の形成に際して鋼矢板を同一方向に連続して打設することが可能となり、 またそ のようにして形成された壁体は従来の対称 U形鋼矢板を用いた場合と同等以上の 断面剛性を有する。 しかしながら、 図示のように連続的に打設して壁面を形成す ると継手部における凸部 5aの形成は避けられない。
ところで、 周知のように U形鋼矢板は、 その両端の继手を交互に桔合させて地 中に打設し、 連続した土留めが行われるが、 その壁面の方向を変更する場合は、 隅角部に他の部分と異なった断面を有するコーナ用の鋼矢板が使用される。 以下. これをコーナ鋼矢板という。
従来よりそのようなコーナ鋼矢板と しては、 特公昭 64— 8139号公報、 特公平 2 — 60807 号公報、 特公平 6— 9682号公報などにいく つか開示されており、 またそ の製造方法と しても、 特公昭 64 - 10281 号公報、 特公平 6 - 9682号公報に開示さ れている方法がある。
前述のような新しい非対称継手を有する U形鋼矢板を連铳打ち込みをした場合 にも、 従来の対称鋼矢板壁同様に、 コーナ部では、 特殊な形状のコーナ鋼矢板を 用いざるを得ない。
図 3 (a) および図 4 (a) は従来のコーナ鋼矢扳を示すものである。 すなわち、 図 3 (a) に示すように U形鋼矢板 7のウェブ部の背面 8 に、 同一の U形鋼矢板を ウェブ部で切断し、 その半分を溶接により固着したタイプ (以下 T型と称す) 、 あるいは図 4 (a) のように U形鋼矢板 7のウェブ部 9の中心に折り曲げ加工を施 しその内隅に適宜な溶接を施したタイプ (以下 W形と称す) が考えられる。 図 3 (b) および図 4 (b) はそれぞれのコーナ鋼矢板のコーナ部における打込みの形態 を模式的に示す略式説明図である。
しかしながら、 T形はその重量がほぼ 1. 5 倍に増す上、 この種の鋼矢板の打ち 込みに通常使用されるパイブ口杭打ち機のチャ ッ クにっかみ難く、 さ らには積み 重ねができないので保管や運搬にも不便である。 また一方、 W形は補強溶接をし たと しても、 なお断面係数が非常に小さ く なるのでコーナ部における土留めと し ての安全性に万全を期しがたいほか、 T形同様に杭打ち機でのチヤ ッキングや打 ち込み方法に制限を受ける場合もある。 ところで、 上述のような非対称 u形鋼矢板の製造方法については、 溶接による 方法が一般的であるが、 例えば、 熱間圧延の場合、 各継手部を複数の孔型ロール により複数パスで少しづつ成形を行うことで従来の対称 u形鋼板と同様にして製 造していた。 そのため製品に至る変形過程は左右対称に進行するように設計され ており、 ロール孔型もそのように左右対称に設計されている。 継手曲げ成形過程 においてもこれと同様で、 圧延の最終段階において、 左右対称形状の孔型ロール によつて同一パス内で左右同時に継手曲げ成形が行われる。
図 5 ( a ) 、 ( b) は、 一般的な左右対称形状の U形鋼矢板の熱間圧延用ロール孔 型のうちの、 それぞれ、 上ロール(U. R. )、 下ロール(L. R. )から成る曲げ仕上げ前 孔型 (K一 2 ) と曲げ仕上げ孔型 (K一 1 ) である。 図中、 両フラ ンジ部 10とゥ エブ部 12とさらに両端の継手部 14からなる U形鋼矢板である圧延材料 1 1は、 図 5 ( a ) の段階で、 孔型 (K— 2 ) により継手厚さや継手高さを整えることで、 継手 部の曲げ成形を除いて熱間圧延はほぼ終了し、 次いで図 5 ( b) の孔型 (K - 1 ) で継手曲げ成形が行われて製品形状に仕上げられる。
図 6は、 孔型 (K一 1 ) における継手曲げ成形過程をさらに詳しく示したもの で、 その過程は大きく次の 4段階に分けられる。 圧延材料である U形鋼矢板 1 1と してはフラ ンジ部 10、 ウェブ部 12、 継手部 14の各部位のみを示す。
図中、 工程 ( I ' )では U形鋼矢板 1 1は孔型 (K - 2 ) を出たときの様子を示し, 工程 ( I ) ではロールかみ込み中の U形鋼矢板の前方部分の影 S?によるロール接 触以前の変形が行われ、 これは主に鋼矢板の幅减少をもたらす。 ただし、 「幅 j は U形鋼矢板全体の幅である。
工程 (Π ) では上ロール 18のカラー部 20が継手外面に接触することにより幅減 少と继手曲げが開始される。
次いで、 工程 (IE ) では、 下ロール 22と継手部との接触が起こり、 工程 (IV ) に至り、 上下ロール 18、 22の継手部圧下により曲げ成形が完了し、 工程 (IV ' )と して示す段階で K一 1を離れ鋼矢扳製品が得られる。
図 5および図 6に示すように圧延材料および製品形状が左右対称である場合は 上述の曲げ成形過程も左右対称であり、 よってロールかみ込み前後における圧延 材料の姿勢に左右で差は生じない。 しかし、 圧延材料および製品形伏が左右非対称の場合、 特に继手部が左右非対 称に設けられているときには、 圧延方向に垂直な断面内における圧延材料の曲げ 変形は左右対称とはならない。 したがって、 ロールかみ込み前後における圧延材 料の姿勢に左右で差が生じ、 圧延姿勢の不安定、 あるいは不完全な継手曲げ成形 を引き起こす原因となる。
発明の開示
ここに、 本発明の課題は、 横断面形状が左右非対称な継手形状を有する鋼矢板 において、 連铳打設したときに矢板壁の継手部に凸部が形成されないような断面 形状を備えた非対称鋼矢板を提供することにある。
本発明の別の課題は、 継手曲げ成形を行う際に圧延姿勢の不安定、 不完全な継 手成形を生じることのない、 横断面形状が左右非対称鋼矢板の熱間圧延による製 造方法を提供することにある。
本発明のさ らに別の課題は、 杭打ち機のチャ ッ クによる握持や鋼矢板の運搬時 • 保管時の積重ねが可能となる、 非対称継手を有する U形鋼矢板に適用可能なコ 一ナ鋼矢板とその製造方法を提供することである。
そこで、 本発明者らは、 左右非対称な継手形伏を一方を下向き、 他方を上向き に構成することで、 フラ ッ ト部の延長線上において左右の继手の結合が可能とな り、 壁面に凸部が形成されないことを見出した。
ところで、 非対称鋼矢板を熱間圧延法で製造する場合には、 继手部の曲げ成形 に至るまでは非対称形であっても熱間圧延によって同時に圧延成形しても特に支 障をきたさないが、 仕上げ圧延工程である曲げ成形の段階では、 これを孔型ロー ルを使って左右同時に行う と継手部が左右非対称であることから、 前述のように 圧延姿勢の不安定から不完全な曲げ成形を行う ことになり、 歩留り低下をもたら す。
もちろん、 このような課題を解決するのに、 両側の非対称継手部の曲げ成形を 多段でもって少しづつ行うことで上述のような圧延姿勢の問題は解消できるが、 多数のパスでもつて少しつづ圧延を行う ことを経済的ではなく 、 実用的とは言え ない。
そこで、 そのような非対称継手鋼矢板の製造に際しても、 左右の継手曲げ成形

Claims

0 をそれぞれ異なるロール孔型を使って一回で行うことに着目し、 本発明では従来 は左右同時に一回で行われていた曲げ成形を別々に分けて行ったところ、 前述の ような問題点が効果的に解消されることを知り、 本発明を完成した。 また、 本発明者らは、 上記新しい継手形伏を有する非対称 U形鋼矢板に対する 種々のコーナ鋼矢板を試作し、 打設試験を行った結果、 継手のいずれか一方を内 側に折り曲げることにより T形鋼矢板などの特殊なコーナ鋼矢板を用いることな く鋼矢板壁を直角方向に転換できることを知り、 本発明を完成した。 ここに、 本発明の要旨は次の通りである。
( 1 ) 鋼矢板本体を構成する主部位と、 2の非対称継手と、 前記主部位および非対 称継手をそれぞれ接続する腕部とを備え、 一方の継手が外向きに、 他方の継手が 内向きにそれぞれ形成されていることを特徴とする非対称鋼矢板。
(2) 前記腕部が、 打設法線または継手嵌合軸線に対して平行に伸びており、 かつ 前記腕部および非対称継手が矢板壁の最内緣で同一線上に位置するように構成さ れた上記(1 ) 記載の非対称鋼矢板。
(3) 非対称の継手形状を有する鋼矢板の熱間圧延において継手曲げ成形を行う際 に、 継手曲げ成形を片側づっそれぞれ異なる孔型ロールを用いて仕上げることを 特徴とする非対称鋼矢板の製造方法。
(4) —方の継手の曲げ成形を仕上げている間、 他方の継手はロール孔型内に拘束 するのみで曲げ成形を行わないことを特徴とする上記(3) 記載の非対称鋼矢板の 製造方法。
(5) 前記の内向き継手もしく は外向き継手のいずれか一方を内側に折り曲げるこ とのよりコーナ鋼矢板として用いる上記(1 ) 記載の非対称鋼矢板。
(6) 前記内向き継手の係合縁の内壁と当該非対称鋼矢板の打設法線とが平行であ るか、 もしくは前記外向き継手の係合縁の内壁と当該非対称鋼矢板の打設法線と が垂直であることを特徴とする上記(5) 記載の非対称鋼矢板。
(7) 一方が内向きの継手を有し、 他方が外向けの継手を有する非対称コーナ鋼矢 板の製造方法において、 熱間圧延によって非対称の継手を有する鋼矢板を成形し た後、 該鋼矢板の内向きの継手もしく は外向きの継手のいずれか片側のみを内側 に折り曲げる工程を有することを特徴とするコーナ鋼矢板の製造方法。 (8) 一方が内向きの继手を有し、 他方が外向けの継手を有する非対称コーナ鋼矢 板の製造方法において、 熱間圧延によって非対称の継手を有する鋼矢板を成形し た後、 該鋼矢板の内向きの継手もしく は外向きの継手のいずれか片側のみを該継 手と腕部の境界部で切断後、 当該継手を内向きに配置し、 しかるのち前記继手と 前記腕部を溶接により結合することを特徴とするコーナ鋼矢板の製造方法。 図面の簡単な説明
図 1 は、 従来の非対称 U形鋼矢板の略式断面図である。
図 2 (a) は図 1の従来の非対称鋼矢板の、 図 2 (b) は従来の対称鋼矢板のぞれ ぞれの使用例の模式的説明図である。
図 3 (a) は、 従来のコーナ鋼矢板の例を示す図であり、 図 3 (b) はその使用例 の模式的説明図である。
図 4 (a) は、 従来の別のコーナ鋼矢板の例を示す図であり、 図 4 (b) はその使 用例の模式的説明図である。
図 5 (a) は、 一般的な U形鋼矢板圧延用ロール孔型における仕上げ前孔型 (K 一 2 ) 、 図 5 (b) は仕上げ孔型 (K一 1 ) の模式的説明図である。
図 6は、 孔型 (K - 1 ) における継手曲げ成形過程の模式的説明図である。 図 7は、 本発明にかかる非対称 U形網矢板の略式断面図である。
図 8は、 図 7の実施形態に対応する継手部の係合伏態を示す平面図である。 図 9は、 フラッ ト部のチヤ ッキングによる打設方法を説明するための平面図で ある。
図 10(a) は、 左右非対称形状の U形鋼矢板圧延用ロール孔型における継手曲げ 成形前孔型 (K一 3' ) 、 図 10(b) および(c) は、 継手曲げ成形孔型 (K一 2'、 K 一 Γ ) の模式的説明図である。
図 11は、 本発明のコーナ鋼矢板の例を示す略式断面図である。
図 12は、 本発明の別のコーナ鋼矢板の例を示す略式断面図である。
図 13(a) は、 本発明のコーナ鋼矢板の打設例を示す説明図であり、 図 13(b) は その部分拡大図である。
図 14は、 本発明のコーナ鋼矢板の製造方法の 1例の説明図である。
図 15は、 本発明のコーナ鋼矢板の製造方法の別の例を示す図である。 図 16は、 本発明のコーナ鋼矢板のパイ リ ング状況説明図であり、 図 16 ( a ) は内 向き継手を内側に折り曲げたコーナ鋼矢板の場合、 図 16 ( b) は外向き継手を内側 に折り曲げたコーナ鋼矢板の場合である。
図 17 (a ) 〜 ) は、 2次元有限要素法による孔型 (K一 2' ) における圧延材料 の変形シミ ュレーショ ンの結果を示す模式説明図である。
図 18は、 継手部の各部位の説明図である。
図 19は、 本発明にかかる非対称鋼矢板およびコーナ鋼矢板の施工例を示す説明 図である。
発明を実施するための最良の形態
ここに、 添付図面を参照しながら、 本発明にかかる非対称鋼矢板およびその製 造方法について説明し、 次いでコーナ鋼矢板そしてその製造方法について説明す る。
図 Ίは本発明に係る非対称 U形鋼矢板の一実施形態における鋼矢板 30の全体形 状を、 図 8はその继手部を、 図 9は非対称 U形鋼矢板を連設してなる矢板壁 40を 示したものである。
図 7に示すように非対称 U形鋼矢板 30は、 ウェブ部 32、 フラ ンジ部 34から成る 鋼矢板本体を構成する主部位の形状を U形と し、 両端の継手 36、 38の継手形状を 左右非対称とし、 例えば继手 36を内向き継手、 継手 38を外向き継手とすることで それぞれ横断面形伏の凸側を図示例では U字側というように同一方向に揃えて両 腕部 37を結ぶ直線上、 つまり打設壁面上に結合可能としている。
すなわち、 腕部 37は、 打設法線 (図中、 3点鎖線で示す) と同方向となるよう に設けられており、 継手 36、 38同士が結合される継手部は、 この腕部 37とともに、 矢板壁 40の最内縁 35 (図中、 一点鑌線で示す) と同一直線上に位置するようにな つている。
また、 本実施態様において、 一方の継手 38は、 矢板壁 40の最内縁 (掘削側前面 に相当する) 35 に対して外向きに、 他方の继手 36が内向きに形成され、 図 8に示 すように矢板壁 40の壁面に突出しない形で互いに係合できるようになつている。 また、 外向きの継手 38側には継手部における回転を拘束するための突起 39が設け られている。 本発明の非対称 U形鋼矢板 30では、 鋼矢扳 30を油圧式圧入機やバイブロハンマ 一で打設する際、 図 9 に示すように腕部 37をチヤ ッキングして打設することが可 能となる。 この腕部 37は、 打設法線方向に対して平行に伸びており、 かつ継手部 と同一線上、 つま り嵌合軸線上 (図 7では 2点鎖線で示す) に位置する。 すなわ ち打設時に発生する回転の中心となる継手部は腕部 37と平面的にずれていないた め、 チヤ ツキング部 44に作用する打設力による鋼矢板 30の回転を防止することが できる。
また、 地中部で礫等の障害物があった場合でも、 同じ く 図 9 に示すように本発 明に係る非対称 U形鋼矢板 30は腕部 37が、 地中部における回転方向の作用力 (図 中、 白抜き矢印で示す) に対し抵抗力 (図中、 黒矢印で示す) を示すため、 地中 部における U形鋼矢板の回転、 ねじれの発生を抑制する効果がある。
図 10 ( a ) 〜(c ) に、 本発明による左右非対称形状の U形鋼矢板の熱間圧延を行 うロール孔型の一例と して、 继手曲げ成形前孔型 (K - 3 ' ) および継手曲げ成形 孔型 (K— 2'、 K - Γ ) を示す。
本発明にかかる熱間曲げ成形法を図 10に基づいて説明すると次の通りである。 まず、 図 1 0 ( a ) に示すように、 従来法と同様にして孔型圧延を行って得た非対 称鋼矢扳 30に対して、 上ロール(U. R. )と下ロール(L. )を備えた孔型 K — 3'で継 手厚さや继手高さを整えた後、 図 10 ( b ) に示すように、 同じ く上ロール(U. R. )と 下ロール(L. R. )を備えた孔型 (Κ— 2' ) で例えば左側の継手の曲げ成形を行う c このと き、 圧延方向に垂直な断面内における鋼矢板 30の変形は左右対称とならず、 ロールかみ込み前後での圧延姿勢に左右差が生じるが、 右側の継手曲げ成形を行 わないことでロール下死点付近での無理な変形が抑制され、 圧延姿勢、 特に出側 での姿勢が安定する。 そのため、 左側では良好な継手形状が曲げ成形され、 右側 では孔型 (Κ 一 3' ) 放し形状が維持される。
次いで図 10 ( c ) に示すように、 孔型 (Κ 一 Γ ) で右側の継手の曲げ成形を行う ときにも、 左側のロール孔型形状を孔型 (Κ 一 2' ) と同じにすることで、 上記理 由と同様に、 圧延姿勢が安定し、 結果と して左右と も良好な継手形状が得られ ¾。 ここに、 本発明の別の 1実施態様によれば、 一方の継手の曲げ成形を仕上げて いる間に他方の継手にある程度の曲げ成形を行う こと もでき、 そのような曲げ成 形を本明細書では 「途中曲げ」 という。
「途中曲げ」 とは、 例えば図 6の例で言えば継手部の先端を立ち上げるまで (工程 Ε ) である。 その程度であれば圧延姿勢に及ぼす影響が少ないからである ( また、 図 10の場合で言えば、 図 10 ( b) の孔型 (Κ一 2' ) におけるように、 圧延姿 勢の不安定さが許容範囲内に収まる程度に、 曲げ成形することをいう。
すなわち、 本発明における左右の继手曲げ成形は、 それぞれ実質上の曲げ成形 を左右同時には行わない条件下で行えばよいのである。
本発明にかかる熟間による継手曲げ成形が行われる非対称鋼矢板と しては、 代 表例と して継手部が非対称の U形鋼矢板を挙げているが、 鋼矢板本体を構成する 主部位がそれぞれ Ζ形、 I形、 管伏をなす Ζ形鋼矢板、 I形鋼矢板、 管状鋼矢板 等についても同様に熱間圧延によって非対称継手部を仕上げ成形段階で曲げ成形 することができることは当業者には明らかであろう。
次に、 本発明にかかるコーナ鋼矢板とその製造方法を詳細に説明する。
図 1 1および図 12に本発明にかかる内向きの継手 50および外向きの継手 52を有す るコーナ鋼矢板 54の例を示す。 図 1 1は内向きの継手 50を溶接により 45 ° 内向きに 加工したコーナ鋼矢板 54の略式断面図であり、 図 12は外向きの継手 52を溶接によ り 45° 内向きに加工したコーナ鋼矢板 54の略式断面図である。 それぞれにおいて 溶接箇所 56は黒く塗りつぶして示してある。
本発明にかかるコーナ鋼矢板 54は、 図 7に示す、 一方が内向きの継手 36 (下向 き爪) を有し、 他方が外向きの継手 38 (上向き爪) を有し、 横断面形状を同一方 向に揃えて直線状に結合可能とした非対称 U形鋼矢板 30をベースにし、 図 7、 図 1 1、 図 12に示すようにこの鋼矢扳 30の継手 36、 38の何れか一方を、 当該鋼矢板の 平坦な腕部 37と継手の境界部 55で内向き (下方) に 45° 折り曲げた形伏を有して いる。 なお、 図 7において、 境界部 55を点線で示しているが、 これは溶接法で製 造する場合の溶接箇所にも相当する。
図 13 (a) に、 本発明にかかるコーナ鋼矢板、 すなわち内向きの継手を内向きに 折り曲げたタイプと、 外向きの継手を内向きに折り曲げたタイプの両鋼矢板を継 手部で嵌合し打設した状況を示す。 図 13 ( b) はその部分拡大図である。
図 1 1に示すように、 内向きの继手 50を 45° 内向きに折り曲げることによって、 内向き継手 50の係合縁 51の内壁 51 a と鋼矢板 54の打設法線 (図 11に 2点鎖線で示 す) または嵌合軸線 (図 1 1に 1点鎖線で示す) とが平行となる。
また、 図 12に示すように、 外向きの継手 52を 45° 内向きに折り曲げることによ つて、 外向き継手 52の係合縁 53の内壁 53a と鋼矢板 54の打設法線 (図 12に 2点鎖 線で示す) または嵌合铀線 (図 12に 1点鎖線で示す) とが垂直となる。
これにより、 図 13 ( a ) 、 ( b) に示すように上記 2種類のコーナ鋼矢板をそれぞ れ折り曲げ加工した継手同士で嵌合した状態では、 それぞれの鋼矢板の打設法線 または嵌合軸線が直角に交差し、 鋼矢板壁のコーナ部と して利用可能である。 以上の説明では、 内向きあるいは外向き継手の内側に折り曲げる加工を溶接に より行った場合について述べたが、 その加工方法と してはいずれも、 まず図 7 に 示すような一方が外向きの継手、 もう片一方が内向きの継手を有する非対称 U形 鋼矢板を熱間圧延で製造し、 しかるのち何れか一方の継手と腕部の境界部 (図 7 の点線部) を切断後、 当該継手を内向きに配置し、 前記継手と前記腕部の切断個 所を溶接により接合したものである。 このため、 従来の溶接で製作する T形コー ナ鋼矢板の場合と異なり出発材である U形鋼矢板のうち無駄になる部分がほとん どなく 、 歩留りの高い製造が可能である。
また本発明のコーナ鋼矢扳は、 非対称継手部を有する U形鋼矢板のいずれか一 方の継手を内側に曲げ加工すればよ く 、 従って熱間圧延あるいは熱間ないし温間 成形加工により製造すること も可能である。
図 14は、 本発明のコーナ鋼矢板の製造方法のうち、 熱間圧延により外向きの継 手を内向きに折り曲げる場合を例示しており、 上ロール 60と下ロール 62とから孔 型ロールを構成し、 被圧延材と しては、 予め成形された図 7 に示すような非対称 U形鋼矢板 30を用い、 上下ロール 60、 62で当該鋼矢板 30の上下面を拘束しつつ、 同時に例えば外向きの継手 38を上方から押圧することによって 1 パスで成形する ものである。 孔型ロールにかみ込まれることにより継手 38には曲げ加工が行われ る。
また、 図 15は、 本発明のコーナ鋼矢板の製造方法と して、 熱間ないし温間成形 加工により内向きの継手を内側に折り曲げる場合を例示しており、 出発素材と し て図 7 に示すような非対称 U形鋼矢板 30を用い、 鋼矢板 30の周囲にそれを狭持す るようにローラガイ ド 64を配置し、 上下のローラ 66、 68で当該鋼矢板 30の上下面 を、 左側端のローラ 70で外向き継手 38の側面を拘束しつつ、 同時に右側端の上口 ーラ 66で内向きの継手 36を上方から押圧することによって 1 パスで成形するもの である。 このような成形用のローラガイ ド 64は、 非対称鋼矢板 30の熱間仕上げ圧 延機の後方直近に設けることが曲げ成形を容易にする観点から望ま しい。
本発明のコーナ鋼矢板を打設する際には、 図 7 に示す同じ く 本発明にかかる非 対称 U形鋼矢板と同様にして施工が可能で、 かつ打設機による鋼矢板のチヤ ッキ ング時はウェブ部もし く は腕部のチヤ ッキングが可能で、 従来の T形や W形コー ナ鋼矢板のように通常のチヤ ッキングができないといつた問題はみられない。 なお、 鋼矢板壁の屈曲角度 (鋼矢板の打設法線の交差する角度) は、 通常、 直 角が最も多いが、 施工場所によっては直角以外の場合も有り得る。 しかし、 本発 明のコーナ鋼矢板の製造方法によれば、 仕上げ圧延機近傍も し く は仕上げ圧延機 直後に配置したローラガイ ドにて一方の継手の曲げ加工をする際の角度を変化さ せることで、 直角以外のコーナにも使用できるコーナ鋼矢板を製造すること も可 能である。
図 16 (a ) 、 ( b) には、 本発明のコーナ鋼矢板 54をパイ リ ングした状態を例示す る。 図 16 (a ) は内向き継手が、 図 16 ( b ) は外向き継手がそれぞれ内側に折り曲げ られたコーナ鋼矢板を示す。 本図から判るように、 パイ リ ング時の継手部どう し が千渉することなく、 従って何枚パイ リ ングしてもパイ リ ング姿勢が不安定で問 題になることはない。
実施例
次に、 本発明にかかる非対称鋼矢板およびコーナ鋼矢板の製造方法についての 実施例を説明する。
(実施例 1 )
本発明による効果を確認するために、 2次元有限要素法 (2D—FEM)によるシ ミ ユ レーシ ョ ンおよび実際の圧延機を使った試験圧延を行った。
図 17は、 2D— FEM による孔型 K一 2' (図 10参照) における圧延材料の変形を示 したものである。
図 17 (a ) - ( f ) に示す結果によれば、 孔型 K—2'における圧延の進行において、 曲げ成形を行わない側 (図 17に向かって右手側) の継手部がフランジ部 34、 腕部 37を含めてロールバイ 卜内に拘束され、 元の形状を維持していることが分かる。 これを定量的にまとめると、 両側の非対称継手部を同時に圧延したと き (比較 例) と比絞した場合、 下掲表 1 の通りである。 なお、 同表にある 「継手部高さ(H)」 「継手部厚み(T) J、 そして 「継手部開度(G) jは図 18に説明する通りである。
これからも本発明によって非対称継手部の曲げ成形を别々に行う ことが、 鋼片 全長にわたって良好な継手部形状を得るという点で特に有効であることが分かる。 さ らに、 継手部におけるロールの耐焼付性という点においても本発明は有効で ある。
表 1
Figure imgf000014_0001
また、 本発明による熱間圧延法によって実際に圧延機を使用して圧延を試みた 桔果、 前述の図 7 に示すように左右と もに良好な継手形状の製品を歩留りょ く 得 ることができた。
(実施例 2 )
本発明にかかる非対称鋼矢板およびコーナ鋼矢板を図 10および図 15に関連させ て説明したように熱間圧延 · 成形により製造し、 図 7 に示す非対称 U形鋼矢板と 図 1 1および図 12に示すコーナ鋼矢板とを組合せて打設し、 住宅向け地下室の壁体 と した。
まず、 加熱炉で 1280°Cに加熱された 250 關厚 x 700 mm幅の連铳铸造スラブを 2 重式水平ロールからなるブレークダウンミ ル (粗圧延機) 、 中間ミ ル、 さ らに仕 上げミ ルの 3基のミ ルで熱間圧延を行った。 各ミ ルのロールには、 各々 4個、 3 個、 3個の孔型を配置した。 これら 3基のミ ルでのレバース圧延を通じて、 被圧 延材は、 図 7に示す非対称 U形鋼矢板の形にまで仕上げられる。 1 コーナ鋼矢板の製造は図 15に示すように、 仕上げミ ルの後方に配設したローラ ガイ ドおよび成形ローラを用いて、 外向きの继手を内向きに 45° 曲げ成形した夕 イブのコーナ鋼矢板( Aタイプ、 図 12参照) と、 内向きの継手を内向きに 45° 曲 げ成形したタイプのコーナ鋼矢板( Bタイプ、 図 1 1参照) の 2種類の鋼矢板を製 λΗした。
—方、 上記ローラガイ ドおよびローラの開度を拡げて、 上記仕上げミ ルで圧延 されたままの鋼矢扳も同一チヤ ンスで製造した。
このようにして本発明の方法でそれぞれ製造した Αタイブのコーナ鋼矢板を 4 枚、 B タイプのコーナ鋼矢板を 4枚、 さ らに壁面本体を構成する非対称 U形鋼矢 板を 30枚を組み合わせて打設し、 住宅向けの地下室と して用いるピッ トの土留め 用壁体を施工した。 図 19に施工結果を示す。 図中、 Aタイプおよび B タイプのコ 一ナ鋼矢板は単に A、 Bで示し、 それ以外は、 図 7 に示す非対称鋼矢板であった ( 図 19からも分かるように、 縱方向に 6枚 (うち 2枚がコーナ鋼矢板) 、 横方向 に 13枚 (うち 2枚がコーナ鋼矢板) 、 いずれも施工上の トラブルな く 順調に打設 することができた。
産業上の利用の可能性
本発明によれば、 継手部とフラ ッ トな腕部とを矢板壁の最内緣と同一面上に配 置できる非対称 U形鋼矢板が得られ、 また、 そのような非対称な継手形状を有す る U形鋼矢板を熱間圧延により製造する際にも、 圧延姿勢の不安定、 不完全な継 手成形を生じることなく 、 良好な継手形状を得ることができる。
また、 本発明にかかる非対称 U形鋼矢板およびコーナ鋼矢板は打設時のチヤ ッ キングの問題や鋼矢板の運搬時 · 保管時に問題を生じることなく、 かつ同一方向 に連続して打設が可能な鋼矢板であるため、 施工能率の向上による省力や施工費 用の削減に有効である。 しかも、 コーナ鋼矢板を製造する際には、 非対称 U形鋼 矢板の一部を切断し、 再びこれを溶接すればコーナ鋼矢板に転用することが可能 であるため、 大きな設備改造を伴う ことなく、 圧延ロールの一部修正やローラガ ィ ドの追加を行うのみで製造が可能である点、 産業上利用価値の極めて高い発明 である。
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