(57)【要約】【課題】Ｈ形鋼と半裁した直線形鋼矢板を組合せた鋼矢板およびその施工方法であって、既存の鋼製部材が有する種々の課題を解決したものを提供する。【解決手段】本発明に係る鋼矢板１は、Ｈ形鋼７におけるウェブ３を挟んで点対称となる２対のフランジ端部５Ｅにおけるいずれか一方の対をなすフランジ端部５Ｅのそれぞれに、半裁した直線形鋼矢板（半裁体９）を溶接によって取り付けてＺ形の形状にしたことを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｈ形鋼におけるウェブを挟んで点対称となる２対のフランジ端部におけるいずれか一方の対をなすフランジ端部のそれぞれに、半裁した直線形鋼矢板を溶接によって取り付けてＺ形の形状にしたことを特徴とする鋼矢板。
【請求項２】
前記Ｈ形鋼は、平行なフランジの間にウェブが前記フランジに対して傾斜して取り付けられていることにより、平行なフランジ間にウェブが直交して取り付けられている場合に比較して、有効幅が大きく又は小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼矢板。
【請求項３】
前記Ｈ形鋼は、前記半裁した直線形鋼矢板よりも打設方向下方側に延出していることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼矢板。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の鋼矢板２枚を、π形になるように予め継手嵌合させる工程と、π形に継手嵌合された２枚の鋼矢板を同時に打設する工程とを備えたことを特徴とする鋼矢板の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土木・建築分野における、土留め壁、地下壁、擁壁、護岸などの構築に用いられる鋼矢板及びその施工方法に関し、とくにＨ形鋼と半裁した直線形鋼矢板を組合せた鋼矢板及びその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｈ形鋼と半裁した直線形鋼矢板を組合せた鋼製部材を用いて、地下壁などを構築する従来技術としては、例えば下記に示す特許文献１、２に開示されたものがある。
特許文献１では、Ｈ形鋼のフランジ両端に、直線形鋼矢板の半裁体を溶接接合したＨ形鋼矢板が開示されている。
これによれば、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、とされている。
【０００３】
また、特許文献２では、Ｈ形鋼の一方のフランジ両端に、半割した直線形鋼矢板を溶接固着させた鋼製部材（T形鋼矢板）を用いた、地下構造物の外周壁の構造と、その構築方法が開示されている。
これによれば、直線矢板等の連結部を介して連続した鋼製壁を構築でき、従来のソイルセメント柱列壁のＨ形鋼のように埋め殺しでなく、鋼製壁を本設構造として利用できる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−６６２１５号公報
【特許文献２】特開２００２−７００４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の特許文献１および２の鋼製部材を詳細に分析したところ、これらの技術には次のような問題点があることが明らかとなった。
【０００６】
＜問題点１：断面性能の最大化が未達（特許文献２）＞
特許文献２に記載の鋼製部材２１は、図２５に示すように、Ｈ形鋼７の一方のフランジ両端に、半割した直線形鋼矢板（半裁体９）が溶接固着されている。そのため、この鋼製部材２１の中立軸は、Ｈ形鋼７の中立軸位置（ウェブ中心）よりも直線形鋼矢板側にずれることになる。
ここで、ウェブ中心を基準とすると、鋼製部材２１の中立軸の偏心量eは、下式で表される。
e＝（2As・a＋Ah・e2）／｛2（As＋Ah）｝
＝As・a／（As＋Ah）                                  ・・・（式１）
ここに、As：直線形鋼矢板の面積
Ah：Ｈ形鋼の面積
a ：継手嵌合重心位置
e2：Ｈ形鋼の重心位置
一方、鋼製部材２１の断面性能（壁幅1m当りの断面2次モーメントＩおよび断面係数Z）は、下式で表される。
Ｉ＝｛2Ｉs＋2As・（a−e）2＋2Ｉh＋Ah（e−e1）2＋Ah（e−e2）2｝／2（Bs＋Bh）
＝｛Ｉs＋As・（a−e）2＋Ih＋Ah・e2｝／（Bs＋Bh）          ・・・（式２）
Z＝min｛Ｉ／（d−e）,Ｉ／（c＋e）,Ｉ／（d’−e）,Ｉ／（c’＋e）｝  ・（式３）
ここに、Is：直線形鋼矢板の断面二次モーメント
Ih：Ｈ形鋼の断面二次モーメント
Bs：直線形鋼矢板の有効幅（＝500mm）
Bh：Ｈ形鋼のフランジ幅
d、d’、c、c’：Ｈ形鋼中立軸からの縁端距離
【０００７】
上記の式を具体的に示すために、一例として、Ｈ-700×300×13×24サイズのＨ形鋼と、半裁した直線形鋼矢板を組合せた、特許文献２に記載の鋼製部材２１を考える。
図２６は、横軸にウェブ中心からの中立軸の偏心量eを、縦軸に壁幅1m当りのＩを示している。なお、Ｉは、鋼製部材としての値の他、直線形鋼矢板およびＨ形鋼の寄与分を分離して示した。
【０００８】
実際には、鋼製部材２１の中立軸の偏心量eは（式１）より一義的に決まるが、このときのeは図２６で言うと、鋼製部材のIが最小値となるeを意味している（図２６のA点）。
すなわち、特許文献２の鋼製部材２１では、連続した鋼製壁を構成するために、Ｈ形鋼７の一方のフランジ両端に半裁した直線形鋼矢板を溶接しているが、力学的には特許文献２よりも、さらに合理的な、断面性能を最大化した断面（e＝0、中立軸がＨ形鋼のウェブ中心となる断面）があることを示唆している（図２６のB点）。
【０００９】
＜問題点２：製造コストの増大（特許文献１）＞
特許文献１に記載の鋼製部材２３は、Ｈ形鋼７のフランジ両端に、直線形鋼矢板の半裁体９を溶接接合している（図２８参照）。この鋼製部材２３の中立軸は、Ｈ形鋼７の中立軸位置（ウェブ中心）と一致するため、上述の断面性能を最大化した断面となっている。
【００１０】
ただし、特許文献２の鋼製部材２１と異なり、特許文献１の鋼製部材２３はＨ形鋼７のフランジ両端の4箇所に半裁体９を溶接している。すなわち、図２６で言うと、偏心量0の直線形鋼矢板の２箇所分の断面性能が、鋼製部材２１の断面性能にさらに加算されることを意味している（図２６のC点）。
【００１１】
これにより、特許文献１では、特許文献２よりも、断面二次モーメントＩで38％、断面係数Zで55％の大幅な向上が図れるが、一方で、特許文献１は、特許文献２よりも、直線形鋼矢板の材料費および加工費が少なくとも２倍となるため製造コストの増大（65％）は否めず、断面性能の向上に見合うコストパフォーマンスに大きな課題がある。
【００１２】
＜問題点３：深度方向の断面性能の最適化が未達（特許文献１・２）＞
特許文献１および２とも、土留め壁や地下壁に用いられる鋼製部材２３、２１に関するものであるが、深度方向への断面性能の最適化については記述されていない。
すなわち、土留め壁や地下壁の壁体となる鋼製部材では、一般的に掘削底面付近で最大曲げモーメントが発生する傾向にあるため、それより以浅および以深で断面変化（断面性能を低減）させても、設計上成立する可能性が十分ある。経済的な設計を行うには、深度方向の断面性能の最適化への対応も必要である。
【００１３】
＜問題点４：継手嵌合抵抗の増大（特許文献１）＞
鋼製部材２３を地中に打設する際の、施工性に関することになるが、特許文献１では継手嵌合が常に2箇所となるため、1箇所の特許文献２よりも継手嵌合抵抗は大きくなる。
また、もともと直線形鋼矢板の継手の余裕度（クリアランス）が小さいことに加えて、直線形鋼矢板の半裁時の曲り、さらにＨ形鋼７のフランジ端部への溶接時の曲り、反りおよび倒れ（傘折れ）など、深度方向の製造精度に起因する継手嵌合抵抗の増大も考えられる。
【００１４】
なお実際には、製造時には、施工性に支障ない範囲での寸法許容差を設定して、加熱矯正などを駆使して精度確保を図るが、これも上述の問題点２に示した製造コストの増大に直結する。しかも、特許文献１の場合、両フランジ端部の4箇所とも精度を要求されることになり、コストの増大は大きい。
【００１５】
＜問題点５：打設精度の確保が困難（特許文献１・２）＞
土留め壁や地下壁などを構築する場合、あらかじめ設定した打設法線に沿って、鋼製部材２３、２１を順次打設していく。このとき、打設法線からずれが生じた場合、継手部の回転角度で調整することになる。
しかしながら、直線形鋼矢板の継手部の回転角度は、設計上でもたかだか±10°程度であり、さらに上述した、深度方向の製造精度を考慮すると、実際に打設時に使える回転角度はもっと小さいと考えられる。
【００１６】
特許文献２の鋼製部材２１では、上述したH-700×300サイズを例とすると、フランジ幅300mm＋直線形鋼矢板の有効幅500mm＝鋼製部材２１の有効幅800mmのアーム長が±10°足らずの回転角度で作る円弧上という、限られた範囲で調整することになる（図２７参照）。
一方、特許文献１では、継手嵌合が2箇所のため、継手の余裕度以外は、ほとんど回転できない。これは、1本目の打設精度を十分向上させた上で順次打設すれば、その後の打設精度も確保されることになるが、逆に言えば、製造精度起因などで、一旦、打設精度が狂い出すと、その後の修正は非常に困難となることを意味している（図２８参照）。
【００１７】
このように、直線形鋼矢板の有効幅を半裁して、間にフランジを挟んで再度有効幅を構成し直した、特許文献１や２の鋼製部材２３、２１では、打設精度の調整にはその有効幅と継手部の回転角度に頼るしかなく、いわゆる打設法線方向への可撓性がほとんどない。
さらに実際には、鉛直精度の確保、そして打ち伸び・打ち縮みへの対応も必要であり、特許文献１や２の鋼製部材２３、２１を精度良く連続的に打設していくことは容易ではないと想定される。
【００１８】
＜問題点６：現場への搬入効率の低下（特許文献１・２）＞
特許文献１および２の鋼製部材２３、２１はいずれも、工場にてＨ形鋼７および直線形鋼矢板を製造し、所定の加工を施した後、工場からトラックなどで出荷、現場に搬入して初めて打設できるものである。
ここで、特許文献１および２の鋼製部材２３、２１の形状から考えられる荷姿は、図２９、３０が想定される。もっと詰めて積載したいところだが、継手部の変形防止や荷崩れ防止を前提に考える必要がある。
このように、これら鋼製部材２３、２１はかなり積載効率が悪いことが分かる。その結果、現場への搬入回数が増加するため、物流コストの増大はもとより、交通量および交通事故リスクの増大につながってしまう。
【００１９】
本発明は上述した種々の課題を解決するためになされたものであり、具体的には以下の構成を備えたものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
（１）本発明に係る鋼矢板は、Ｈ形鋼におけるウェブを挟んで点対称となる２対のフランジ端部におけるいずれか一方の対をなすフランジ端部のそれぞれに、半裁した直線形鋼矢板を溶接によって取り付けてＺ形の形状にしたことを特徴とするものである。
【００２１】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記Ｈ形鋼は、平行なフランジの間にウェブが前記フランジに対して傾斜して取り付けられていることにより、平行なフランジ間にウェブが直交して取り付けられている場合に比較して、有効幅が大きく又は小さくなるように設定されていることを特徴とするものである。
【００２２】
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、前記Ｈ形鋼は、前記半裁した直線形鋼矢板よりも打設方向下方側に延出していることを特徴とするものである。
【００２３】
（４）本発明に係る鋼矢板の施工方法は、（１）乃至（３）のいずれかに記載の鋼矢板２枚を、π形になるように予め継手嵌合させる工程と、π形に継手嵌合された２枚の鋼矢板を同時に打設する工程とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明においては、Ｈ形鋼におけるウェブを挟んで点対称となる２対のフランジ端部におけるいずれか一方の対をなすフランジ端部のそれぞれに、半裁した直線形鋼矢板を溶接によって取り付けてＺ形の形状にしたことにより、以下のような効果を奏することができる。
（ａ）中立軸が常にＨ形鋼のウェブ中心位置となるため、使用する鋼材で発揮し得る断面性能が常に最大となる。
（ｂ）フランジ端部の2箇所での溶接であり、かつ製造効率を向上させることができるため、特許文献２と同等もしくはそれ以下のコストとすることができる。
（ｃ）片押しの場合、継手嵌合は1箇所のため、特許文献２と同等だが、施工方法として2枚をあらかじめ継手嵌合させておけば、打設時の継手嵌合箇所数自体を1/2に低減することが可能な上、有効幅が2倍となるため打設歩掛も1/2となる。
（ｄ）打設法線を修正する際の、継手部の回転角度とアーム長の関係からは、特許文献１や２と比較しても、本発明が最も自由度が高く、打ち伸び・打ち縮みの対応を含めて、打設精度の確保は容易である。
（ｅ）Ｚ形状をしているため、特許文献１や２のようなＨ形鋼矢板やT形鋼矢板に比べて、積付けの工夫により積載効率を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係る鋼矢板の斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る鋼矢板の正面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る鋼矢板の態様（パターン）の説明図である（その１）。
【図４】本発明の実施の形態に係る鋼矢板の態様（パターン）の説明図である（その２）。
【図５】本発明の実施の形態に係る鋼矢板における半裁体の溶接位置の態様の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る鋼矢板の他の態様の説明図である（その１）。
【図７】本発明の実施の形態に係る鋼矢板の他の態様の説明図である（その２）。
【図８】本発明の実施の形態に係る鋼矢板における半裁体の溶接方法の態様の説明図である。
【図９】特許文献１に開示された鋼製部材において想定される溶接工程の説明図である。
【図１０】特許文献２に開示された鋼製部材において想定される溶接工程の説明図である。
【図１１】実施の形態の鋼矢板の溶接工程の説明図である。
【図１２】実施の形態の鋼矢板の作用・効果を説明する図である（その１）。
【図１３】実施の形態の鋼矢板の作用・効果を説明する図である（その２）。
【図１４】実施の形態の鋼矢板の作用・効果を説明する図である（その３）。
【図１５】実施の形態の鋼矢板の作用・効果を説明する図である（その４）。
【図１６】実施の形態の鋼矢板の作用・効果を説明する図である（その５）。
【図１７】実施の形態の鋼矢板の作用・効果を説明する図である（その６）。
【図１８】実施例１において特許文献に開示のものと本発明との断面性能の比較を説明するグラフである（その１）。
【図１９】実施例１において特許文献に開示のものと本発明との断面性能の比較を説明するグラフである（その２）。
【図２０】実施例１において特許文献に開示のものと本発明との断面性能の比較を説明するグラフである（その３）。
【図２１】実施例１において特許文献に開示のものと本発明との断面性能の比較を説明するグラフである（その４）。
【図２２】実施例２において既往の鋼製部材と本発明との比較を説明するグラフである。
【図２３】本発明の実施の形態の鋼矢板の６面図及び斜視図であり、図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）はそれぞれ、正面図、背面図、右側面図、左側面図、平面図、底面図、斜視図を示している。
【図２４】本実施の形態の他の態様の鋼矢板の６面図及び斜視図であり、図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）はそれぞれ、正面図、背面図、右側面図、左側面図、平面図、底面図、斜視図を示している。
【図２５】発明が解決しようとする課題を説明する説明図である（その１）。
【図２６】発明が解決しようとする課題を説明する説明図である（その２）。
【図２７】特許文献２の問題点の説明図である（その１）。
【図２８】特許文献１の問題点の説明図である（その１）。
【図２９】特許文献１の問題点の説明図である（その２）。
【図３０】特許文献２の問題点の説明図である（その２）。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施の形態に係る鋼矢板１は、図１、図２に示すように、ウェブ３とフランジ５を有するＨ形鋼７におけるウェブ３を挟んで点対称となる２対のフランジ端部５Ｅにおける一方の対をなすフランジ端部５Ｅのそれぞれに、半裁した直線形鋼矢板（以下、「半裁体９」という）を溶接によって取り付けてＺ形の形状にしたものである。
すなわち、本実施の形態の鋼矢板１は、Ｈ形鋼７および半裁体９から構成されるが、半裁体９は、Ｈ形鋼７の一方のフランジ端部５Ｅの1箇所と、もう一方のフランジ５で上記と反対側のフランジ端部５Ｅに1箇所の計２箇所に溶接取付され、全体形状がＺ形となるようにしたものである。
【００２７】
ここで、本実施の形態の鋼矢板１は、Ｈ形鋼７と半裁体９によって構成されるが、半裁体９を構成する直線形鋼矢板の継手１１（主爪１３および副爪１５）には向きがある、すなわち継手１１の向きによって形状が異なり、またＨ形鋼７には２対のうちのいずれのフランジ端部５Ｅに半裁体９を取り付けるかという選択がある。このため、本実施の形態の鋼矢板１は、半裁体９の向きと選択するフランジ端部５Ｅによって複数のパターンが存在する。
具体的には、頭部（TOP）側から見て、「フランジ端部」2×「左の継手の向き」2×「右の継手の向き」2＝8パターン（パターンＡ〜Ｈ）がある（図３参照）。
【００２８】
ただし、軸回転、または頭部（TOP）と先端部（BOTTOM）の天地を逆転させると同じパターンとなるものがあり、具体的にはパターンＡ、Ｂ、Ｃの天地逆転したものはそれぞれパターンＥ、Ｆ、Ｇと同じであり、パターンＡ、Ｅの軸回転したものはそれぞれパターンＤ、Ｈと同じである。
したがって、集約すると、図３に示す３パターン（Ａ・Ｂ・Ｃ）となる。
【００２９】
これら３パターンの鋼矢板１を連結して連続壁を構築することができる。なお、パターンンＡについては、図４（ｂ）に示すように、基本形を天地逆転し、それをさらに軸回転したものをパターンＡ´とすると、図４（ａ）に示すように、パターンＡ、Ａ´のみで連続壁を構築することができる。すなわち、パターンＡのみを製造すれば連続壁の構築ができるため、製造効率の大幅な向上につながる。
【００３０】
さらに、現場継手がある場合、通常、隣接する鋼矢板の現場継手位置を1m以上の間隔の千鳥配置とするが、例えば、パターンＡで上矢板10m＋下矢板9mの矢板構成でのみ製造すれば、打設時に１枚毎に天地逆転させるため、パターンＡ’は上矢板9m＋下矢板10mとなり、自然と現場継手位置が1mの千鳥配置となるというメリットもある。
なお、Ｈ形鋼７のフランジ端部５Ｅに対する半裁体９の溶接取付け位置は、図５に示すように、フランジ最内縁（図５（ａ））、フランジ中心（図５（ｂ））、フランジ最外縁（図５（ｃ））での態様が考えられるが、断面性能上は中立軸から最も遠くなるフランジ最外縁が望ましい（なお、本明細書では、断面性能の値はすべてフランジ最外縁位置を前提としている）。
【００３１】
＜他の態様について＞
本発明の鋼矢板１については、図１、図２に示したものの他、図６に示すように、Ｈ形鋼７として、平行なフランジ５間にウェブ３がフランジ５に対して傾斜して取り付けられているものを用いることで、有効幅を増減させた構造にしてもよい。
図６（ａ）に示すように、ウェブ３とフランジ５の成す角度が鈍角となる側のフランジ端部５Ｅに半裁体９を取り付けた場合には、ウェブ３とフランジ５が直角のＨ形鋼７のときよりも両フランジ５が中立軸に近づくため、壁幅１ｍ当りの断面性能は低下するが、有効幅が増加し、矢板枚数を削減することで鋼材重量も低下するため、施工効率を向上させたいときには有効である。
【００３２】
なお、本態様の製造に当たっては、ウェブ３の傾斜を圧延時に出来れば望ましいが、プレス加工やビルドＨ加工によって製造するようにしてもよい。
【００３３】
また、他の態様として図７（ａ）に示すように、半裁体９の長さを短くしたものや、図７（ｂ）に示すように、片方のフランジ端部５Ｅに取り付ける半裁体９の長さを短くしたものも考えられ、これらは打ち伸び・打ち縮みへの対応として、幅調整矢板としての機能を持たせることができる。
【００３４】
次に、本実施の形態の鋼矢板１の製造方法について説明する。
本実施の形態の鋼矢板１は、以下に示すような工程を経て製造される。
(1)受入検査
直線形鋼矢板とＨ形鋼を受け入れる。
(2)直線形鋼矢板の切断
プラズマもしくはガスなどにより、直線形鋼矢板を２枚に切断する。
(3)仮組立
Ｈ形鋼のフランジ対角２箇所に、半裁した直線形鋼矢板をそれぞれ仮溶接する。
(4)本溶接
(5)矯正
(6)検査
(7)出荷
【００３５】
半裁した直線形鋼矢板（半裁体９）と、Ｈ形鋼７のフランジ５との溶接仕様の態様に関し、図８に示すような３つの態様が考えられる。
図８（ａ）に示した両側隅肉溶接が最も溶接コストが安くなるが、両側溶接のため反転が必要であり、またフランジ厚が小さく、もしくはフランジ最外縁位置では、隅肉溶接ができなくなってくる。
一方、図８（ｂ）に示した部分溶込み開先溶接では、片側からのみの溶接となり反転が不要となるが、一般に引張が作用する場合には適用ができないとされている。
そこで、図８（ｃ）に示した完全溶込み開先溶接が最も望ましいが、片側からの溶接では裏当て金が必要であり、溶接コストは最も高くなる。
【００３６】
溶接工程（(3)仮組立、(4)本溶接）に関しては、本発明の鋼矢板１であれば効率的な溶接が可能であり、コストダウンもできるので、この点を特許文献１、２に開示された鋼製部材と比較して説明する。
図９、図１０、図１１はそれぞれ特許文献１、２、本発明の鋼矢板１について図８（ｂ）、（ｃ）の溶接方法を想定した場合の溶接工程を図示したものであり、各図の（ａ）が仮組立、（ｂ）が本溶接を示している。
【００３７】
特許文献１に開示のものでは、図９に示すように、仮組立で4回、本溶接で左右2ライン×2回＝4回の溶接作業、および反転が2回必要となる。
また、特許文献２に開示のものでは、図１０に示すように、仮組立で2回、本溶接で左右2ライン×1回＝2回の溶接作業となる。
一方、本発明の鋼矢板１では、図１１に示すように、仮組立で2回、本溶接で1ライン×2回＝2回、および反転が2回となるが、常に溶接位置が一定で、特に本溶接で自動溶接ラインを使用する場合は高効率となり、コストダウンが可能となる。
【００３８】
次に、本実施の形態の鋼矢板１の有する優れた作用・効果について説明する。
＜断面性能＞
図１２は、２枚の鋼矢板１を継手嵌合した場合の中立軸の位置を示したものであり、図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ本実施の形態の鋼矢板１、特許文献１の鋼製部材、特許文献２の鋼製部材を示している。
【００３９】
本実施の形態の鋼矢板１は、上述したような構造のため、少なくとも２枚を継手嵌合した時点で、中立軸がウェブ中心位置となる（図１２（ａ））。これを図２６で説明すると、横軸のウェブ中心からの中立軸の偏心量eが０であり、本発明の鋼矢板１の構成（直線形鋼矢板とＨ形鋼７の組合せ）上、断面性能が最大となる断面となっていることが分かる（図２６のB点）。
【００４０】
＜深度方向の断面変化＞
先に述べた通り、特許文献１および２では、深度方向の断面変化についての記述はなく、そもそも既往の鋼製部材でも、深度方向において断面性能は一様である。これは、特に控え式の岸壁など断面係数Zが設計決定要因の場合、最大曲げモーメント位置において必要な断面係数により、鋼製部材の型式が深度方向によらず一義的に決定されることを意味している。
【００４１】
そこで本発明では、上述したようなＨ形鋼７の長手方向の全長に亘って直線形鋼矢板を溶接取付けするタイプのみならず、図１３に示すように、Ｈ形鋼７の長手方向の一部に直線形鋼矢板（半裁体９）を溶接取付けするもの、換言すればＨ形鋼７は、半裁体９よりも打設方向下方側に延出しているものも対象とした。
【００４２】
この場合、図１３（ａ）に示すように、Ｈ形鋼７の長手方向の上部にのみ半裁体９を溶接するようにしてもよいし、図１３（ｂ）に示すように、長手方向の全長亘って半裁体９を溶接したＨ形鋼７の下端に別途Ｈ形鋼７のみを溶接もしくはボルト接合するようにしてもよい。なお、この場合は、継手嵌合を容易にできるようにするために、図１３（ｃ）に示すように、Ｈ形鋼７の下端部に半裁体９からなる飛び爪１７を設けるのが好ましい。
図１３に示したものであれば、深度方向の曲げモーメント分布に応じて、設計上、必要な断面性能を複数設定することが可能となる。
【００４３】
＜打設方法と継手嵌合性＞
本発明の鋼矢板１の打設方法は、バイブロハンマ工法および油圧式圧入工法を想定しており、前者ではＨ形鋼７のウェブ３部分、後者ではウェブ３もしくは直線形鋼矢板部分を把持して、1枚ずつ片押しで打設する方法（シングル打設）を原則としている。なお、この場合は、継手嵌合箇所数は鋼矢板枚数分となる。
【００４４】
一方、打設歩掛を向上させるために、本発明の鋼矢板１を2枚、あらかじめ継手嵌合させたものを打設する方法（ダブル打設）もある。この場合は、有効幅が2倍となるため、打設歩掛は1/2、打設時の継手嵌合箇所数も1/2となる。この方法では、バイブロハンマ工法では、ウェブ３部分2箇所を鋼管チャックで把持して2枚同時に打設する。また、油圧式圧入工法では、両端の直線形鋼矢板部分を把持して2枚同時に圧入する。
【００４５】
なお、あらかじめ2枚を継手嵌合する方法としては、図１４に示すように、現場に搬入した本発明の鋼矢板１を2枚を横置きし、一方を固定、もう一方をクレーンで吊るとともに継手嵌合しながら、横引き（押し）するとよい。また、縦穴を設けることが可能であれば、縦置きで継手嵌合しても、もちろんよい。なお、図１４（ａ）は嵌合する２枚の鋼矢板１を軸方向端部側から見た図であり、図１４（ｂ）は嵌合する２枚の鋼矢板１を平面視した図である。
【００４６】
＜打設精度＞
打設法線からのずれを修正するという観点からは、継手部の回転角とアーム長がポイントとなる。これらのうち、アーム長については、特許文献１、２および本発明では、本発明が最長となり、修正の際の自由度も最も大きい（図１５参照）。
例えば、先述のH-700×300サイズを例とすると、特許文献１および２では、フランジ幅300mm＋直線形鋼矢板の有効幅500mm＝鋼製部材の有効幅800mmのアーム長となるが、本発明では、フランジ対角となるため、√（8002＋7002）＝1063mmと、1.33倍となる。
さらに、図１６に示すようなダブル打設では、有効幅800mmの2倍の1600mmとなる。
【００４７】
ここで、本発明の鋼矢板１同士の打設のみならず、特許文献１または２の鋼製部材２３、２１を打設中に打設精度を修正したい場合にも、断面性能上の支障がなければ、本発明の鋼矢板１を鋼製部材２３、２１に嵌合して、調整することももちろん可能である。
なお、一般に、通常のＺ形鋼矢板は、打設時に回転しやすい形状と言われているが、本発明の鋼矢板１は、基本部分はＨ形鋼７であり、通常のＺ形鋼矢板よりも直進性は良好である。
また、通常のＺ形鋼矢板の両肩にフィンがついた形状と見なすこともでき、上記の回転を抑制する効果がある。
【００４８】
＜現場搬入＞
図１７に本発明の鋼矢板１の積み付け例を示しているが、本発明の鋼矢板１は形状がＺ形ゆえに、図１７（ａ）（ｂ）に示すように、詰めて積載可能であり、積載可能重量いっぱいまで積載して、物流コストを低減することができる。
【００４９】
以上をまとめると、本実施の形態の鋼矢板１は以下のような作用・効果を奏することができる。
（ａ）中立軸を常にＨ形鋼７のウェブ中心位置となるようにしたため、使用する鋼材で発揮し得る断面性能が常に最大となる。
（ｂ）フランジ端部５Ｅの2箇所での溶接、かつ製造効率を向上させたため、特許文献２と同等もしくはそれ以下のコストとなる。
（ｃ）半裁体９を溶接していないＨ形鋼７を深度方向に接合する（組合せる）ことで、発生する曲げモーメントに応じた断面性能を最適設計することが可能である。
（ｄ）片押しの場合、継手嵌合は1箇所のため、特許文献２と同等だが、施工方法として2枚をあらかじめ継手嵌合させておけば、打設時の継手嵌合箇所数自体を1/2に低減することが可能な上、有効幅が2倍となるため打設歩掛も1/2となる。
（ｅ）打設法線を修正する際の、継手部の回転角度とアーム長の関係からは、特許文献１や２と比較しても、本発明が最も自由度が高く、打ち伸び・打ち縮みの対応を含めて、打設精度の確保は容易である。
（ｆ）Ｚ形の鋼矢板のため、特許文献１や２のようなＨ形鋼矢板やT形鋼矢板に比べて、積付けの工夫により積載効率を向上させることが可能である。
【実施例１】
【００５０】
＜特許文献と本発明の断面性能の比較＞
特許文献１、２および本発明の鋼矢板１の実施例として、中幅系Ｈ形鋼（600×300、700×300、800×300および900×300の4シリーズ）を用いたものを対象に、各々の断面性能を比較した。
【００５１】
図１８は、横軸に壁厚、縦軸に壁幅1m当りの断面係数Zの関係を示したグラフである。ここで、同じ壁厚であれば、断面係数Zは直線形鋼矢板を最も多数使用している特許文献１が最も大きく、いずれのシリーズでも特許文献１＞本発明＞特許文献２の関係となっている。
ただし、壁厚（シリーズ）をワンランクアップ可能であれば、本発明の鋼矢板でも特許文献１の断面係数クラス（900×300の一部除く）とほぼ等価とすることが可能であることが分かる。このことは、取り付ける直線鋼矢板の数を少なくしつつ、断面係数を大きくできることを示唆している。
【００５２】
また、図１９は、横軸を単位重量Wとしたグラフである。同じ単位重量であれば、断面係数Zはいずれのシリーズでも本発明＞特許文献２となっている。
一方、本発明と特許文献１では、シリーズをワンランクアップ可能であれば、同じ断面係数Zで単位重量Wが小さい、本発明の鋼矢板があることが分かる。このことは、断面係数を同じにして、鋼重を低減できることを示唆している。
【００５３】
さらに、図２０は、横軸に壁厚、縦軸に単重当りの断面係数Z／Wを示したグラフで、使用鋼材が断面性能を発揮するいわゆる効率を表したものである。
これによると、いずれのシリーズでも特許文献１＞本発明＞特許文献２の関係ではあるが、本発明は、特許文献１に迫る高効率（特許文献１の約95％の効率）で、断面性能を発揮していることが分かる。
【００５４】
次に、図２１は、横軸に断面係数Z、縦軸に壁幅1m当りの単価指数（材料コスト）のグラフを示している。
図２１に示すように、同じ断面係数Zでは、材料コストは本発明＜特許文献２＜特許文献１の順番であり、本発明の鋼矢板のコストパフォーマンスの高さ（特許文献１の約78％のコスト）がうかがえる。
【００５５】
以上のように、本発明の鋼矢板１は、特許文献１および２と比較して、断面性能上およびコストパフォーマンス上で、最も有利な形態であることが明らかとなった。
なお、ここでは中幅系Ｈ形鋼の実施例を示したが、もちろん広幅系や細幅系などのＨ形鋼でもよい。
【実施例２】
【００５６】
＜既往の鋼製部材との比較＞
ここでは、既往の鋼製部材としてU形鋼矢板およびハット形鋼矢板を対象とし、これらよりも断面性能上で有利となる、本発明の鋼矢板１の製品設計を実施した。
【００５７】
図２２は、U形鋼矢板およびハット形鋼矢板の断面性能（壁幅1m当りの断面二次モーメントI）と単位重量Wの関係を示したグラフである。なお、U形鋼矢板については、継手効率80％として断面二次モーメントIを図示している。
図中のU形鋼矢板のうち、断面性能が小さい方からIIw、IIIw、IVw（有効幅600）およびVL（同500）であるが、これら各々に対して断面二次モーメントIがほぼ等価でかつ単位重量が小さいハット形鋼矢板10H、25H、45Hおよび50H（有効幅900）が存在している。
【００５８】
また、U形鋼矢板とハット形鋼矢板で材料単価は実質同じため、鋼重削減の分、ハット形鋼矢板がコスト面で有利となり、有効幅の違いによる打設歩掛の向上と相まって、近年、特に自立式の河川護岸など断面二次モーメントIが設計決定要因の場合、U形鋼矢板に代わってハット形鋼矢板が採用されてきている。
上記のことから、ここではハット形鋼矢板45H、50HおよびU形鋼矢板VILを対象とし、本発明の鋼矢板１の設計思想により、これら断面二次モーメントIと等価でかつ単位重量が小さくなり得るか否かを検討した結果、下表の通りとなった。なお、図２２にも、本発明として示した。
【００５９】
【表１】
2020101085.tif 000003
【００６０】
このように、本発明の鋼矢板１によれば、既往の鋼製部材であるハット形鋼矢板45H、50HおよびU形鋼矢板VILの断面二次モーメントIと等価かつ単位重量の削減を実現可能であることが明らかとなった。
【符号の説明】
【００６１】
１  鋼矢板
３  ウェブ
５  フランジ
５Ｅ  フランジ端部
７  Ｈ形鋼
９  半裁体
１１  継手
１３  主爪
１５  副爪
１７  飛び爪
２１  鋼製部材（特許文献２）
２３  鋼製部材（特許文献１）
【図１】
2020101085.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2020101085.tif 000022
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2020101085.tif 000025
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
2020101085.tif 000030
【図２８】
2020101085.tif 000031
【図２９】
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【図３０】
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