WO2013171909A1 - 組合せ鋼製壁 - Google Patents

Abstract

本発明に係る組合せ鋼製壁１は、ウェブ部１６の両端に第１、第２フランジ部３、７を有し、第１、第２フランジ部３、７の各端部に第１、第２継手部５、９を有するＺ形鋼矢板２と、Ｈ形鋼４とを連結して構成される組合せ鋼製壁１であって、Ｚ形鋼矢板２の第１、第２フランジ部３、７の軸線方向に沿うようにＨ形鋼４のフランジ部３７が配置され、Ｈ形鋼４のフランジ部３７の軸線方向に沿うようにＺ形鋼矢板２が配置され、Ｚ形鋼矢板２の第１、第２継手部５、９とＨ形鋼４のフランジ部３７の端部が直接連結されてなるＺ形鋼矢板２・Ｈ形鋼４・Ｚ形鋼矢板２の順に配置された組合せ部位を有することを特徴とするものである。

Description

組合せ鋼製壁

　本発明は、土木建築分野で港湾・河川護岸、山留め、締切り工事に使用される組合せ鋼製壁に関するものである。なお、本明細書において、Ｚ形鋼矢板とは、斜めに配置されたウェブの両端に該ウェブに連続してフランジが形成され、全体形状が略Ｚ形になった鋼矢板をいう。

　土木建築分野で港湾・河川護岸、山留め、締切り工事に使用される鋼製壁として、Ｕ形鋼矢板とＨ形鋼を組み合わせた組合せ鋼製壁がある（特許文献１参照）。
　特許文献１に記載の組合せ鋼矢板は、「ウェブ部とこのウェブ部の両端に設けられたフランジ部とこのフランジ部の一端に設けられた腕部とから断面ほぼＵ字状に形成されたＵ形鋼矢板と、このＵ形鋼矢板の一側面に一方のフランジを前記ウェブ部に固定して設置されたＨ形鋼とから形成され」ている（特許文献１の請求項１参照）。

特開２００２−２１２９４３号公報

　特許文献１の組合せ鋼製壁は、Ｕ形鋼矢板のウェブ部とＨ形鋼のフランジを予め溶接等によって固定し、これを地盤に順次打設するというものである。
　そのため、Ｕ形鋼矢板とＨ形鋼を予め固定しなければならないという手間がある。また、Ｕ形鋼矢板とＨ形鋼を予め固定した複雑な形状となっており、断面が大きいために地盤抵抗も大きく、打設が困難であるという問題もある。
　また、Ｕ形鋼矢板のウェブ部にＨ形鋼のフランジを固定する形状であるため、単位長さあたりの鋼重が大きく、材料費が高くなるという問題もある。

　なお、Ｕ形鋼矢板、ハット形鋼矢板、あるいはＺ形鋼矢板の継手部と継手部の間にＨ形鋼を並列させて連結することも考えられるが、現状の前記鋼矢板の継手部はラルゼン型と呼ばれるものであり、Ｈ形鋼のような他の鋼製部材と直接接続できるような形状ではない。
　そのため、従来のＺ形鋼矢板等とＨ形鋼を並列接続させて組合せ鋼製壁を構築するには、Ｚ形鋼矢板等とＨ形鋼を接続するためにＺ形鋼矢板等とＨ形鋼との間に両者を連結するためのコネクターが別途必要になる。

　しかしながら、コネクターを別途設けるとすれば、コネクター分の材料コストが付加されることになり、経済性に劣る。また、コネクターを取付ける時間が余分に必要となり、組合せ鋼製壁を構築するための全体工期が長くなるという問題がある。
　さらに、コネクターの形状にもよるが、ラルゼン型継手部とＨ形鋼とを連結するとすれば、コネクター部分がＺ形鋼矢板のフランジ部の外側に出っ張ることになり、当該部位の平面が保たれなくなる。そのため、腹起し部材を設置する際に余分な裏込めコンクリートが必要となるなど、施工手間が増えることになる。

　本発明は、コネクターという別部材を使用することなくＺ形鋼矢板とＨ形鋼を接続してなる組合せ鋼製壁を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る組合せ鋼製壁は、ウェブ部の両端にフランジ部を有し、該フランジ部の各端部に継手部を有するＺ形鋼矢板と、Ｈ形鋼とを連結して構成される組合せ鋼製壁であって、
　前記Ｚ形鋼矢板のフランジ部の軸線方向に沿うようにＨ形鋼のフランジ部が配置され、該Ｈ形鋼のフランジ部の軸線方向に沿うようにＺ形鋼矢板が配置され、前記Ｚ形鋼矢板の継手部と前記Ｈ形鋼のフランジ部の端部が直接連結されてなるＺ形鋼矢板・Ｈ形鋼・Ｚ形鋼矢板の順に配置された組合せ部位を有することを特徴とするものである。

（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記Ｚ形鋼矢板の継手部は、Ｚ形鋼矢板を構成する一方のフランジ部の先端に形成された第１継手部と、他方のフランジ部の先端に形成された第２継手部とを有し、Ｚ形鋼矢板が隣接配置されたときに、前記第１継手部と前記第２継手部が係合可能になっており、前記Ｚ形鋼矢板・Ｈ形鋼・Ｚ形鋼矢板の組合せ部位の端に位置するＺ形鋼矢板同士が連結されてなることを特徴とするものである。

（３）また、上記（２）に記載のものにおいて、前記第１継手部は、先端に膨出部を有し鋼矢板内側に配置される主爪と、該主爪に対向するように形成された鋼矢板外側に配置される副爪とを有する二重爪型の継手部であり、
　前記第２継手部は、先端に膨出部を有し鋼矢板外側に配置される主爪と、該主爪に対向するように形成された鋼矢板内側に配置される副爪とを有する二重爪型の継手部であり、
　前記Ｈ形鋼のフランジ部は、その端部にフランジ部の厚み方向に突出する突起を備えてなることを特徴とするものである。

（４）また、上記（２）に記載のものにおいて、前記第１継手部は、先端に膨出部を有し鋼矢板内側に配置される主爪と、該主爪に対向するように形成された鋼矢板外側に配置される副爪とを有する二重爪型の継手部であり、
　前記第２継手部は、先端に膨出部を有し鋼矢板外側に配置される主爪と、該主爪に対向するように形成された鋼矢板内側に配置される副爪とを有する二重爪型の継手部であり、
　前記Ｈ形鋼のフランジ部は、その端部に溝部を備えてなることを特徴とするものである。

（５）また、上記（３）又は（４）に記載のものにおいて、前記第１継手部は、鋼矢板内側に向けて曲がる第１曲り部を介して前記フランジ部の先端に設けられており、前記第１曲り部を設けることにより、前記副爪の外面がフランジ部の外面よりも鋼矢板外側に突出しないようになっており、
　前記第２継手部は、鋼矢板内側に向けて曲がる第２曲り部を介して前記フランジ部の先端に設けられており、前記第２曲り部を設けることにより、前記主爪の外面が前記副爪の厚み分以上の距離だけ鋼矢板内側に配置されていることを特徴とするものである。

　本発明の組合せ鋼製壁においては、前記Ｚ形鋼矢板のフランジ部の軸線方向に沿うようにＨ形鋼のフランジ部が配置され、該Ｈ形鋼のフランジ部の軸線方向に沿うようにＺ形鋼矢板が配置され、前記Ｚ形鋼矢板の継手部と前記Ｈ形鋼のフランジ部の端部が直接連結されてなるＺ形鋼矢板・Ｈ形鋼・Ｚ形鋼矢板の組合せ部位を有する。そのため、Ｚ形鋼矢板とＨ形鋼を予め固定する必要がなく、各部材ごとに地盤に打設できるので施工性に優れている。また、Ｚ形鋼矢板の継手部にＨ形鋼のフランジ部の端部が直接連結されている。そのため、Ｚ形鋼矢板とＨ形鋼とを連結するために別途コネクター等を用いる必要がなく、施工性に優れると共に材料費の削減にもなっている。

図１は、本発明の一実施の形態に係る組合せ鋼製壁の説明図である。 図２は、図１の丸で囲んだＡ部の拡大図である。 図３は、本発明の一実施の形態に係る組合せ鋼製壁を構成するＺ形鋼矢板の説明図である。 図４は、図３の丸で囲んだＣ部の拡大図である。 図５は、図３の丸で囲んだＤ部の拡大図である。 図６は、本発明の一実施の形態に係る組合せ鋼製壁を構成するＨ形鋼の説明図である。 図７は、本発明の一実施の形態に係る組合せ鋼製壁を構成するＨ形鋼の他の態様の説明図である。

　本実施の形態に係る組合せ鋼製壁１は、ウェブ部の両端にフランジ部を有し、該フランジ部の各端部に継手部を有するＺ形鋼矢板２と、Ｈ形鋼４とを連結して構成される組合せ鋼製壁１であって、Ｚ形鋼矢板２のフランジ部の軸線方向に沿うようにＨ形鋼４のフランジ部が配置され、Ｈ形鋼４のフランジ部の軸線方向に沿うようにＺ形鋼矢板２が配置され、Ｚ形鋼矢板２の継手部とＨ形鋼４のフランジ部の端部が直接連結されてなるＺ形鋼矢板２・Ｈ形鋼４・Ｚ形鋼矢板２の順に配置された組合せ部位を有しており、Ｚ形鋼矢板２・Ｈ形鋼４・Ｚ形鋼矢板２の組合せ部位の端に位置するＺ形鋼矢板２同士が連結されてなるものである。
　以下、組合せ鋼製壁１を構成するＺ形鋼矢板２とＨ形鋼４を詳細に説明する。

＜Ｚ形鋼矢板＞
　本実施の形態に係るＺ形鋼矢板２は、図３に示すように、Ｚ形鋼矢板２を構成する第１フランジ部３の先端に形成された第１継手部５と、第２フランジ部７の先端に形成された第２継手部９とを有し、Ｚ形鋼矢板２を隣接配置して、第１継手部５と第２継手部９を係合させて連結することができるＺ形鋼矢板である。
　第１継手部５は、先端に膨出部１１を有し鋼矢板内側に配置される主爪１３と、主爪１３に対向するように形成された鋼矢板外側に配置される副爪１５とを有する二重爪型の継手部である（図４参照）。
　また、第２継手部９は、先端に膨出部１１を有し鋼矢板外側に配置される主爪１３と、主爪１３に対向するように形成された鋼矢板内側に配置される副爪１５とを有する二重爪型の継手部である（図５参照）。
　以下、Ｚ形鋼矢板２の詳細を、全体形状、継手部に分けてさらに詳細に説明する。

〈全体形状〉
　Ｚ形鋼矢板２は、斜めに配置されたウェブ部１６の一端側に第１フランジ部３を有し、第１フランジ部３の先端に第１継手部５が形成され、ウェブ部１６の他端側に第２フランジ部７を有し、第２フランジ部７の先端に第２継手部９が形成され、全体として略Ｚ形になっている。

〈継手部〉
　第１継手部５と第２継手部９の基本形状は同じであるので、それを図４、図５に基づいて説明する。
　第１継手部５と第２継手部９は、図４、図５に示すように、フランジ部の先端に連続するように形成された継手本体部１７と、該継手本体部１７から二股に分かれて互いに対向するように形成された主爪１３と、副爪１５を有している。
　主爪１３は、根元が細く先端に膨出部１１が形成されている。本実施の形態における主爪１３の膨出部１１は略矩形をしており、主爪１３全体の形状がＴ字状をしている。膨出部１１は矩形状に限らず、円形、楕円形のようなものであってもよい。

　主爪１３におけるＴ字の横片と縦片との連結部１９は、外側の屈曲角度の方が内側の屈曲角度よりも鋭くなっている。内側の屈曲角度が滑らかになっていることから、継手部における主爪１３と副爪１５とで囲まれる継手内部２１が滑らかな円弧状になっている。継手内部２１が滑らかな円弧状になっていることから、継手部を連結したときに、Ｚ形鋼矢板２全体の回転の自由度を増している。

　副爪１５は、根元の厚みが大きく、先端になるほど厚みが薄くなっており、全体として滑らかな湾曲した形状をしている。
　主爪１３と副爪１５で囲まれる継手内部２１に、これに連結される継手部の主爪１３が挿入される。主爪１３に膨出部１１が形成されていることから、主爪１３と副爪１５との隙間から主爪１３が抜け出さないようになっている。

　第１継手部５と第２継手部９は、上述した主爪１３と副爪１５を有している点において、共通しているが、異なる点もあるので、以下、図３中の左側に配置されている第１継手部５と、図３中の右側に配置されている第２継手部９を各別に説明する。

（第１継手部）
　第１継手部５は、第１継手部５と第２継手部９を連結して組合せ鋼製壁１（図１参照）を形成するときに、連結された継手部において副爪１５が鋼矢板外側に配置されるものである。
　なお、鋼矢板外側とは、第１フランジ部３の軸線に対してウェブ部１６がある側と反対側をいい、鋼矢板内側とはその反対側、すなわち第１フランジ部３の中心軸に対してウェブ部１６がある側をいう。

　第１継手部５は、副爪１５が鋼矢板外側に配置され、主爪１３が副爪１５に対向するように鋼矢板内側に配置されている。第１継手部５は、第１フランジ部３から鋼矢板内側に曲がる第１曲り部２３を介して第１フランジ部３に連結されている。第１継手部５は、第１曲り部２３を介して設けられていることにより、鋼矢板外側に配置されている副爪１５の外面における最も鋼矢板外側の部位が、第１フランジ部３の外面と面一になるようになっている（図２、図４参照）。

（第２継手部）
　第２継手部９は、第１継手部５と第２継手部９を連結して組合せ鋼製壁１を形成するときに、連結された継手部において主爪１３が鋼矢板外側に配置されるものである。
　第２継手部９は、主爪１３が鋼矢板外側に配置され、副爪１５が主爪１３に対向するように鋼矢板内側に配置されている。

　第２継手部９は、第２フランジ部７から鋼矢板内側に曲がる第２曲り部２５を介して第２フランジ部７に連結されている。第２曲り部２５は、第１継手部５側に形成されている第１曲り部２３よりも、鋼矢板内側への延出距離が大きくなるようになっている。
　第２継手部９は、第２曲り部２５を介して設けられていることにより、鋼矢板外側に配置されている主爪１３の外面における最も鋼矢板外側の部位が、第２フランジ部７の外面よりも、距離Ｓだけ内側に配置されている（図５参照）。なお、距離Ｓは、副爪１５の厚み以上の距離に設定されている。

＜Ｈ形鋼＞
　Ｈ形鋼４は、図６に示すように、ウェブ部３５とフランジ部３７を有し、フランジ部３７の先端に外側（フランジ部３７の軸線に対してウェブ部３５と反対側）に向けて突出する突起３９を備えている。
　突起３９は、図１に示すように、Ｚ形鋼矢板２の第１継手部５又は第２継手部９にＨ形鋼４のフランジ部３７の先端を挿入した際に第１継手部５又は第２継手部９に係合する。このため、Ｈ形鋼４に対して、フランジ部３７の軸線方向に引張り力が作用してもＨ形鋼４のフランジ部３７が第１継手部５又は第２継手部９から抜け出さない。
　なお、突起３９は、本実施の形態のように、外側（フランジ部３７の軸線に対してウェブ部３５と反対側）に向けて突出するものの他、外側と内側（フランジ部３７の軸線に対してウェブ部３５と同じ側）の両方に突出するもの、あるいは内側にのみ突出するものであってもよい。

　次に、組合せ鋼製壁１の構築方法を説明する。
　図１に示すように、例えば図中左側のＺ形鋼矢板２を打設し、次にＺ形鋼矢板２の第１継手部５の継手内部にＨ形鋼４のフランジ部３７の先端（図中左側の先端）を挿入するようにして、Ｈ形鋼４を打設する。
　次に、Ｈ形鋼４のフランジ部３７の他方の先端（図中右側の先端）がＺ形鋼矢板２の第１継手部５の継手内部に挿入されるようにしてＺ形鋼矢板２を打設する。次に、打設されたＺ形鋼矢板２の第２継手部９と別のＺ形鋼矢板２の第１継手部５が係合するようにしてＺ形鋼矢板２を打設する。次に、打設されたＺ形鋼矢板２の第２継手部９の継手内部にＨ形鋼４のフランジ部３７の先端（図中左側の先端）を挿入するようにして、Ｈ形鋼４を打設する。次に、Ｈ形鋼４のフランジ部３７の他方の先端（図中右側の先端）がＺ形鋼矢板２の第２継手部９の継手内部に挿入されるようにしてＺ形鋼矢板２を打設する。
　同様のことを繰り返すことにより、組合せ鋼製壁１が構築される。

　打設に際して、Ｚ形鋼矢板２は地盤力を受けて回転しやすいが、その場合において、本実施の形態の二重爪型の継手部は、回転の自由度が高いので、継手部に過度の力が作用することがなく、打設時に継手部が変形等することがない。また、二重爪型の継手部は引張り力に対する抵抗力が強いので、変形も少ない。それ故に、高精度の組合せ鋼製壁１を形成することができる。

　また、図２に示すように、２枚のＺ形鋼矢板２の第１継手部５の間にＨ形鋼４を配置した場合において、第１フランジ部３よりも鋼矢板外側に出っ張るものがなく、この例では、Ｈ形鋼４を挟んで配置された２枚のＺ形鋼矢板２の第１フランジ部３の外面が面一になっている。
　２枚のＺ形鋼矢板２の第１フランジ部３の外面が面一になることで、当該部位に直接腹越し材を設置することが可能になる。仮に、コネクターなどを使用した場合において、コネクターが鋼矢板外側に出っ張ると、当該部位に例えばコンクリート等を介在させて腹越し材を設置しなければならないが、本実施の形態のものではそのような手間がなく作業性に優れている。

　また、連結状態においても、本実施の形態の継手部は回転の自由度が高いので、地震力などが作用した場合にも、継手部に過度の力が作用せず、継手部が変形等することがない。
　また、本実施の形態の二重爪型の継手部は、引張り強度に優れているので、その意味でもＺ形鋼矢板２が引張り力を受けたときに継手部が変形等しない。それ故に、継手部の止水性に優れている。

　以上のようにように、本実施の形態の組合せ鋼製壁１は、コネクターという別部材を使用することなくＺ形鋼矢板２とＨ形鋼４を直接接続して構築できる。

　なお、上記の実施の形態においては、Ｚ形鋼矢板２とＨ形鋼４の配置に関し、図１に示すように、Ｚ形鋼矢板２・Ｈ形鋼４・Ｚ形鋼矢板２・Ｚ形鋼矢板２・Ｈ形鋼４・Ｚ形鋼矢板２・・という配置の例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば以下のような配置であってもよい。
（ａ）Ｚ形鋼矢板２・Ｈ形鋼４・Ｚ形鋼矢板２・Ｈ形鋼４・Ｚ形鋼矢板２・Ｈ形鋼４・・というようにＺ形鋼矢板２とＨ形鋼４を交互に配置する。
（ｂ）Ｚ形鋼矢板２・Ｈ形鋼４・Ｚ形鋼矢板２の順に配置された組合せ部位の隣に複数枚のＺ形鋼矢板２を配置して、その次に再びＺ形鋼矢板２・Ｈ形鋼４・Ｚ形鋼矢板２の順に配置された組合せ部位があるように配置する。

　また、上記の実施の形態においては、Ｈ形鋼４のフランジ部３７の先端に突起３９を設ける例を示したが、図７に示すように、Ｈ形鋼４のフランジ部３７の先端に第１継手部５又は第２継手部９に係合する溝部４０を設けるようにしてもよい。
　なお、溝部４０は、図７に示すように、外側（フランジ部３７の軸線に対してウェブ部３５と反対側）に設けてもよいし、あるいは外側と内側（フランジ部３７の軸線に対してウェブ部３５と同じ側）の両方に設けてもよく、またあるいは内側にのみ設けるようにしてもよい。

　１　組合せ鋼製壁
　２　Ｚ形鋼矢板
　３　第１フランジ部
　４　Ｈ形鋼
　５　第１継手部
　７　第２フランジ部
　９　第２継手部
　１１　膨出部
　１３　主爪
　１５　副爪
　１６　ウェブ部
　１７　継手本体部
　１９　連結部
　２１　継手内部
　２３　第１曲り部
　２５　第２曲り部
　２７　鋼矢板壁
　３５　ウェブ部
　３７　フランジ部
　３９　突起
　４０　溝部

Claims (5)

1. 　ウェブ部の両端にフランジ部を有し、該フランジ部の各端部に継手部を有するＺ形鋼矢板と、Ｈ形鋼とを連結して構成される組合せ鋼製壁であって、
   　前記Ｚ形鋼矢板のフランジ部の軸線方向に沿うようにＨ形鋼のフランジ部が配置され、該Ｈ形鋼のフランジ部の軸線方向に沿うようにＺ形鋼矢板が配置され、前記Ｚ形鋼矢板の継手部と前記Ｈ形鋼のフランジ部の端部が直接連結されてなるＺ形鋼矢板・Ｈ形鋼・Ｚ形鋼矢板の順に配置された組合せ部位を有することを特徴とする組合せ鋼製壁。
2. 　前記Ｚ形鋼矢板の継手部は、Ｚ形鋼矢板を構成する一方のフランジ部の先端に形成された第１継手部と、他方のフランジ部の先端に形成された第２継手部とを有し、Ｚ形鋼矢板が隣接配置されたときに、前記第１継手部と前記第２継手部が係合可能になっており、前記Ｚ形鋼矢板・Ｈ形鋼・Ｚ形鋼矢板の組合せ部位の端に位置するＺ形鋼矢板同士が連結されてなることを特徴とする請求項１記載の組合せ鋼製壁。
3. 　前記第１継手部は、先端に膨出部を有し鋼矢板内側に配置される主爪と、該主爪に対向するように形成された鋼矢板外側に配置される副爪とを有する二重爪型の継手部であり、
   　前記第２継手部は、先端に膨出部を有し鋼矢板外側に配置される主爪と、該主爪に対向するように形成された鋼矢板内側に配置される副爪とを有する二重爪型の継手部であり、
   　前記Ｈ形鋼のフランジ部は、その端部にフランジ部の厚み方向に突出する突起を備えてなることを特徴とする請求項２記載の組合せ鋼製壁。
4. 　前記第１継手部は、先端に膨出部を有し鋼矢板内側に配置される主爪と、該主爪に対向するように形成された鋼矢板外側に配置される副爪とを有する二重爪型の継手部であり、
   　前記第２継手部は、先端に膨出部を有し鋼矢板外側に配置される主爪と、該主爪に対向するように形成された鋼矢板内側に配置される副爪とを有する二重爪型の継手部であり、
   　前記Ｈ形鋼のフランジ部は、その端部に溝部を備えてなることを特徴とする請求項２記載の組合せ鋼製壁。
5. 　前記第１継手部は、鋼矢板内側に向けて曲がる第１曲り部を介して前記フランジ部の先端に設けられており、前記第１曲り部を設けることにより、前記副爪の外面がフランジ部の外面よりも鋼矢板外側に突出しないようになっており、
   　前記第２継手部は、鋼矢板内側に向けて曲がる第２曲り部を介して前記フランジ部の先端に設けられており、前記第２曲り部を設けることにより、前記主爪の外面が前記副爪の厚み分以上の距離だけ鋼矢板内側に配置されていることを特徴とする請求項３又は４記載の組合せ鋼製壁。

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