JPH0376370B2

JPH0376370B2 -

Info

Publication number: JPH0376370B2
Application number: JP61092657A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Okimoto; Harusato Iwai; Ryoichi Sugano
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1986-04-21
Filing date: 1986-04-21
Publication date: 1991-12-05
Also published as: JPS62248710A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、土木、建築等の分野において、土
留、基礎、地中壁、井筒、セル等の構造体に用い
る角鋼管矢板に係わり、特に大きな耐力が要求さ
れる用途に適した角鋼管矢板に関する。〔従来の技術〕鋼矢板には、用途及び経済性の両面からそれぞ
れの目的に応じて、Ｕ字形、Ｚ形、直線形、ボツ
クス形、管状形等の種々の形態のものが開発され
ている。そして、これらの鋼矢板は、構造的な要
望に応じ、それぞれ単独或いは組合せて使用され
ている。たとえば、直線型鋼矢板を連結してセルを構築
する場合、補強用のCT型鋼を適宜の間隔で直線
矢板に溶接している。この種のセルが必要とする
強度を満たさない場合、継手を備えた鋼管矢板を
直線鋼矢板と噛み合せることにより、強度の改善
を図つている。また、建込み深さの大きい岸壁や地中壁などで
は、第９図に示すように、ボツクス形鋼矢板a₁，
a₂を継手b₁，b₂で連結することにより、剛性の高
い壁体ｃを構築する手段が採用されている。このとき使用するボツクス形鋼矢板a₁，a₂は、
フランジd₁〜d₄の先端が爪継手e₁〜e₈に形成され
ている。このボツクス形鋼矢板a₁，a₂は、通常圧延方法
によつて製造されるものである。そのため、ウエ
ブf₁，f₂の高さに制限があり、大きな土圧、水圧
等に抗するに充分な厚みをもつた壁体ｃを構築す
ることができない。そこで、更に大きな土圧、水圧等に曝されるよ
うな壁体を構築する場合には、大口径の鋼管矢板
が用いられている。第１０図は、この大口径鋼板管矢板を用いて構
築した井筒ｇの一部を示す。それぞれの鋼管矢板
h₁，h₂……は、継手ｉによつて相互に接続されて
いる。鋼管矢板h₁，h₂部においては、このように
構築された井筒ｇは充分な強度を有する。しか
し、継手ｉでは、特に矢印P₁，P₂で示す土圧、
水圧に起因する圧縮力、引張力、剪断力等に対
し、母材と同程度の強度が得られない。その結
果、継手ｉは、破壊の起点に成り易い。そのため、この種の井筒を構築する場合、鋼管
矢板h₁，h₂を連結して形成した井筒ｇの内側に、
リングビームｊを打設深さに応じて多数配設し、
大きな土圧、水圧等に対抗する手段が採用されて
いる。〔発明が解決しようとする問題点〕直線型鋼矢板を用いて構造体を構築する場合、
安全で且つ建込みの容易なセル工法を用いても、
直径が20〜30m、深度10〜20m程度のものにその
大きさが限定される。そして、それ以上の直径や
深度が要求される場合、この直線型鋼矢板を用い
た構造体においては、曲がり、折損、継手損傷が
生じるという問題点がある。また、Ｕ形、Ｚ形等の非直線型鋼矢板を用いた
場合、断面係数が大きいだけ直線型鋼矢板で構築
した構造体に比較して、優れた耐力を備えた構造
体が得られる。しかし、強い土圧、水圧等がかか
る場合には、種々の補強材が必要となる。また、
建込み工法が複雑化してコスト高となる難点があ
る。このため、これら非直線型鋼矢板を、大きな
構造体の構築に使用することには問題がある。この点、第９図に示すボツクス形鋼矢板a₁，a₂
により構築した構造体は、非常に大きな断面係数
をもち、二重壁構造となることから、特に脆弱な
部分がなく剛性及び信頼性の高い壁体を構築する
ことができる。しかし、該ボツクス形鋼矢板a₁，
a₂は前述のように圧延方法によつて製造されるも
のであるから、フランジ幅、ウエブ高さ、フラン
ジ厚、ウエブ厚等の寸法に製造上の制限が加わ
る。したがつて、該ボツクス形鋼矢板a₁，a₂のサ
イズは限られた種類となり、それに拘束されて構
造体自体の設計も最も経済的なものとすることが
できない。また、該ボツクス形鋼矢板a₁，a₂を使
用するとき、比較的高価な継手b₁，b₂を準備する
必要があり、経済的にも施工法的にもコスト高に
なるという問題がある。他方、第１０図に示す鋼管矢板h₁，h₂において
は、かなり自由に断面寸法を選定することが可能
である。また、建込み深さが大きい構造体、たと
えば水深の大きな岸壁や人工島等の護岸に対して
も、断面寸法及び全長設計の点から設計の自由度
が大きく、また施工に際してもスクリユーオーガ
等の作業機械を使用して低騒音施工が可能である
等の数多くの利点を有している。しかし、継手ｉ
の個所が圧縮引張力に対する構造的な弱点となる
ため、リングビームｊのような巨大な補強材を必
要とするので、工法が複雑となり、経済的な負担
が大きくなる問題がある。そこで、本発明は、構造的な弱点がなく、大き
な土圧、水圧等に対しても充分な耐力を有し、且
つ施工が容易な鋼矢板を提供することを目的とす
る。〔問題点を解決するための手段〕本発明の角鋼管矢板は、その目的を達成するた
め、一端に連結継手を有する鋼板矢板を、フラン
ジ壁の横軸方向に沿つて角部のそれぞれに配列接
合し、平行フランジ型ボツクスパイルに構成した
ことを特徴とする。また、前記角部の曲率半径を板厚の1.0〜5.0倍
とすることができる。また、相対する鋼板矢板の
幅長を異ならしても良い。更に、前記鋼板矢板を
直線型鋼矢板を半截することにより製作すること
ができる。〔実施例〕以下、実施例により本発明の特徴を具体的に説
明する。第１図は、本実施例の角鋼管矢板を示す。該角鋼管矢板は、本体となる角鋼管１及び該角
鋼管１に接続されている鋼板矢板２ａ〜２ｄを備
えている。角鋼管１は、フランジ壁１ａ，１ｂ及びウエブ
壁１ｃ，１ｄの四面で構成されている。そして、
それぞれのフランジ壁１ａ，１ｂ及びウエブ壁１
ｃ，１ｄは、角部３ａ〜３ｄを介して一体化され
ている。なお、本明細書において、フランジ壁１
ａ，１ｂの板厚の中心を通る軸線X₁−X₁，X₂−
X₂を横軸という。この角鋼管１に対して、一端にのみ連結継手を
有する鋼板矢板２ａ〜２ｄが接合されている。該
鋼板矢板２ａ〜２ｄの連結継手４ａ〜４ｄは、そ
れぞれ連結の際に対となるものである。たとえ
ば、第２図ａ及びｂにそれぞれ示すように、鋼板
矢板２a₁の連結継手４a₁は隣り合う角鋼管矢板２
c₁の連結継手４c₁と、また鋼板矢板２a₂の連結継
手４a₂は同様に隣り合う鋼板矢板２c₂との連結継
手４c₂とそれぞれ噛合うように組み合わせられて
いる。なお、連結継手４ａ〜４ｄとしては、種々
の形状のものがそれぞれ用途に応じて選定、接合
されることはいうまでもない。第１図の角鋼管１は、その断面外郭が正方形で
ある。しかし、角鋼管１の断面外郭は、これに拘
束されることなく、目的に応じてたとえば必要と
する断面係数に合わせて直方形や台形など自由に
選定することができる。また、鋼板矢板２ａ〜２
ｄとしては、圧延法によつて製造された矢板に限
ることなく、種々の方法によつて製造することが
できる。また、連結継手４ａ〜４ｄとしては、第
２図の形状に拘束されるものではなく、たとえば
第３図ａ〜ｈのように鋼板を曲げ加工して得られ
る継手、ｉ，ｊのようなハゼ継手、ラルゼン形継
手等種々の形状のものが採用できる。本発明者等
の経験では、直線形鋼矢板の半截体が、特にセル
工法に用いる際に水密性、コスト、施工の容易さ
等の点で優れていることが判つた。さて、鋼板矢板２ａ〜２ｄは、いずれも平鋼板
形のアーム部５ａ〜５ｄを備えている。該アーム
部５ａ〜５ｄを角鋼管１に接合することにより角
鋼管矢板を組み立てた場合、該アーム部５ａ〜５
ｄは、フランジの一部分となる部分である。した
がつて、アーム部５ａ〜５ｄの板厚は、角鋼管１
の壁厚とあまり差がないことが望ましい。しかし、角鋼管１や鋼板矢板２ａ〜２ｄを例に
とると、規格、製造技術、コスト面等から等厚の
ものを採用することが困難な場合が多い。一方で
は、角鋼管矢板としての用途から、横軸X₁−X₁，
X₂−X₂方向の張力に対しては各部分とも均等な
耐力を有することが望ましい。このようなことか
ら、本発明者等の経験によるとき、特にセル工法
に用いる場合、前記角鋼管１の壁厚と鋼板矢板２
ａ〜２ｄの板厚の比は、0.9〜1.1の範囲にあるこ
とが最も経済的であることが判つた。また、鋼板矢板２ａ〜２ｄ等の板幅つまり幅方
向のアーム部５ａ〜５ｄ長さは、目的に応じて任
意に定めてもよい。しかし、アーム部５ａ〜５ｄ
の長さをフランジ壁１ａ，１ｂの幅の半分にする
とき、角鋼管矢板を建込んで地中壁等を構築した
場合、該地中壁等に対する直角方向の圧力に対し
各部がほぼ均等の耐力を有するものとすることが
できる。つぎに、前記角鋼管１と鋼板矢板２ａ，２ｂ
（更に他の一対を用いる）を用いて構成した本発
明にかかる角鋼管矢板について説明する。第１図の例では、直線型鋼矢板をその長手方向
中央部で切り離すことにより得られた鋼板矢板２
ａ〜２ｄを、溶接によつて角鋼管１の角部３ａ〜
３ｄに接合している。この接合に際しては、角鋼
管１のフランジ壁１ａ，１ｂの板厚の中心を通る
横軸X₁−X₂，X₂−X₂に沿つて鋼板矢板２ａ〜２
ｄを配列させる。このように配列すると、平行フ
ランジ形ボツクスパイルの形状をもつ角鋼管矢板
が形成される。このとき、フランジ壁１ａ，１
ｂ、ウエブ壁１ｃ，１ｄ及び鋼板矢板２ａ〜２ｄ
それぞれの板厚t₁〜t₈を0.9〜1.1の範囲に収める
ことが、強度的及び経済的に有利である。この板
厚の調整は、後述する溶接接合においても極めて
有利な条件となる。なお、鋼板矢板２ａ〜２ｄが
角鋼管１に溶接された個所を、第１図では溶接接
合部６ａ〜６ｄとして示している。第４図は、角鋼管１の角部３ｃにおける溶接接
合部６ｃを拡大して示すものである。通常の場合、フランジ壁１ａの中心を通る横軸
X₁−X₁と鋼板矢板２ｃのアーム部５ｃの横軸と
が一致するように溶接する。そして、板厚t₁と板
厚t₇とが異なる場合、必要に応じて外壁面に凹凸
が生じないように、フランジ壁１ａの外表面１a₁
と鋼板矢板２ｃのアーム部５ｃの外表面５c₁を同
一平面に一致させるなど適宜設計してもよい。また、アーム部５ｃの端面５c₂を横軸X₁−X₁
に対し直角な面とし、角部３ｃの曲率半径Ｒを板
厚t₁の1.0〜5.0倍に形成しておくと、溶接に際し
改めて開先をとる等の必要がなく、目的とする強
度を有する溶接接合部６ｃを極めて経済的に形成
することが可能となる。この角鋼管矢板の特徴の一つは、所望の断面係
数をもつものを容易に製造できることにある。す
なわち、本体の角鋼管は、最経済設計により所望
の板厚を有する平鋼板からロール、プレス等によ
り製造する方法、形に形成した鋼板を溶接する
方法、丸鋼管をローラ成形して製造する方法によ
つて任意寸法のものを広く製造できる。したがつ
て、目的に対する適応性が高い。さらに他の特徴の一つは、全強継手構造を経済
的に構成しうる点にある。その点は、第４図で説
明した通りであるが、曲率半径Ｒについてさらに
説明する。該曲率半径Ｒを1.0t₁以下にすると、
必要な溶接接合部６ｃを形成するにあたり、改め
て開先をとる必要が生じて経済的でない。他方、
曲率半径Ｒを5.0t₁とすると、溶接接合部６ｃが
非常に大きくなつて経済性を失う。すなわち、曲
率半径Ｒを1.0t₁以上5.0t₁以下とすることにより、
最も必要な強度を備えた溶接接合部６ｃを最も最
経済的に構成できる。これが、曲率半径Ｒを1.0〜5.0とすることが好
ましいとする理由である。第４図においては、横軸X₁−X₁と鋼板矢板２
ｃのアーム部５ｃの横軸とを一致させた例につい
て説明した。しかし、横軸X₁−X₁に対し鋼板矢
板２ｃを、幾何学的な厳密さで一致させることを
要件とするものではない。たとえば、第５図に示
すようにフランジ壁１ａの横軸X₁−X₁とアーム
部５ｃの軸線X₃−X₃とは、±10゜程度の角度θで
傾斜していてもよい。これは、特に円形セルを構
築する際に、設計上の余裕度として許容される値
である。なお、フランジ壁１ａ，１ｂに鋼板矢板２ａ〜
２ｄを接合する溶接方法としては、自動潜弧溶
接、被覆アーク重力式溶接、炭酸ガス半自動溶接
等種々の方法を採用することができる。このようにして形成された角鋼管矢板は、横軸
X₁−X₁及びX₂−X₂方向の引張力に対し強い耐力
を有し、該横軸X₁−X₁及びX₂−X₂と直交する作
用力たとえば土圧、水圧に対しても充分な耐力を
備えることとなる。また、そのような作用力に対
するより強い剛性が必要なときには、ウエブ壁１
ｃ，１ｄの高さが大きい角鋼管１を採用すること
により、その必要性を満足させることができる。また、この角鋼管矢板を用いて構築した地中壁
等の構造体は、土圧に対し各部が略均一な構造的
強度を有するため、信頼性の高いものとなる。第６図は、地中壁構築の一例を示す。該地中壁７は、第１図に示したような角鋼管矢
板８ａ〜８ｄを逐次打設することにより構築され
る。土質が硬い場合には、予めアースオーガ、ジ
エツトカツタ等を用いて打設地点を掘削或いは軟
弱化しておくことが望ましい。しかし、土質が特
に硬い場合を除く通常の場合には、このような特
別の工法を採用する必要はない。また、地中壁７の空腔７ａ〜７ｄなどには必要
に応じてコンクリート等を充填する。該コンクリ
ート充填の際に、コンクリートの付着性をよくす
るため、たとえば空腔７ｄにおいて示すように、
チエツカープレート９やエキスパンドメタル等を
予め角鋼管矢板８ｄに被着させておくと、構造的
に頑丈な地中壁が構成できる。第７図は、角鋼管矢板８ｅ〜８ｉを連接するこ
とにより、円形にセル１０（本例において、セル
とは外殻体の中に中詰め材を入れて構成される構
造物という広義の意味において用いる）を構築し
た例を示す。この場合、セル１０の直径は、20〜
30m程度である。ここで、角鋼管矢板８ｅを例にとると、フラン
ジ壁８e₁と８e₂との幅は等しい。しかし、鋼板矢
板８e₃と８e₄の幅は異なつている。これは、円形
セル１０の外周円１０ａと内周円１０ｂとの周長
差に応じて、鋼板矢板８e₃の長さを鋼板矢板８e₄
の長さより長くするためである。このような外側
鋼板矢板及び内側鋼板矢板の調整は、反対側の鋼
板矢板８e₅，８e₆についても、また他の角鋼管矢
板８ｆ〜８ｉについても同様に行われる。更に、
アーチ１１は図示していない他の円形セルとの接
続に用いられる。次いで、この角鋼管矢板を、実際に人工島用の
円形セル（直径約20m、建込深さ40m）に用いた
場合の例を示す。使用した角鋼管矢板としては、
下記寸法諸元のものを製造し、連設試験を行つ
た。本体角鋼管 600×600mm 板厚 9.0mm 鋼板矢板…… 直線鋼矢板半截体、板厚9.5mm アームを部長さ（外側） 200mm （内側） 170.5mm したがつて、平行フランジ型ボツクスパイルと
しての寸法は、フランジ幅1000mm、ウエブ高さ
600mmとなる。また同様にしてフランジ幅約800mm、ウエブ高
さ400mmの角鋼管矢板を製造し、長さ30mの地中
壁を構築したが、予定通り極めて優れた耐力と剛
性を備えた構造体をつくることに成功した。つぎに、鋼板矢板の溶接接合について、それぞ
れ引張試験を行つた結果を第１表に示す。第１表において、実施例Ａ〜Ｄは、それぞれ第
８図ａ〜ｄに示した溶接接合部に対応するもので
ある。なお、同図中、６a₁は自動潜弧溶接による
溶着金属、６a₂は被覆アーク重力式溶接による溶
着金属、６a₃及びRa₄は炭酸ガス半自動溶接によ
る溶着金属を示す。また、同図ｃの符番６a₅は、
補強板を示す。第１表から明らかなように、いずれも破断位置
は母材となつており、本発明における角鋼管矢板
の溶接部における引張りに対する耐力は母材に対
し充分であることが判る。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明の角鋼管矢板に
よるとき、極めて大きな土圧、水圧等に対する耐
力を備えた井筒基礎、大形セル、護岸等の構造物
が構築される。また、その角鋼管矢板のサイズ、
肉厚等を自由に変更することができるので、その
構造物に対する設計上の制約も、従来の鋼矢板、
鋼管矢板等に比較して充分に緩和される。このよ
うに、本発明の角鋼管矢板は、物理的特性に優
れ、且つ作業性良く経済的に構造物を構築するこ
とができるものであるから、その実用効果が極め
て多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の角鋼管矢板を示し、第
２図は該角鋼管矢板における鋼板矢板の数例を示
し、第３図は該鋼板矢板の継手の数例を示し、第
４図及び第５図はフランジ壁と鋼板矢板との溶接
接合を示し、第６図及び第７図はそれぞれ該角鋼
管矢板を使用して地中壁及びセルを構築した例を
示し、第８図はフランジ壁と鋼板矢板との溶接接
合についてのその他の例を示す。また、第９図は
従来の鋼矢板の接合を示管、第１０図は従来の鋼
管矢板を用いてセルを構築した例を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１一端に連結継手を有する鋼板矢板を、フラン
ジ壁の横軸方向に沿つて角部のそれぞれに配列接
合し、平行フランジ型ボツクスパイルに構成した
ことを特徴とする角鋼管矢板。２角部の曲率半径が板厚の1.0〜5.0倍である特
許請求の範囲第１項記載の角鋼管矢板。３相対する鋼板矢板の幅長が異なる特許請求の
範囲第１項記載の角鋼管矢板。４鋼板矢板が直線型鋼矢板の半截体である特許
請求の範囲第１項記載の角鋼管矢板。