(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延によって成形されたＵ形鋼矢板を切断して得られる少なくとも継手部を有する鋼矢板分割部材と、圧延又は折り曲げ加工によって製造された継手部のない基部材とを接合してなり、
全体形状が、軸方向直交断面で略Ｕ字状のＵ字状部の両端に、外方に延びると共に先端に継手部を有するアーム部を備えた形状であることを特徴とする鋼矢板。
【請求項２】
前記鋼矢板分割部材は、Ｕ形鋼矢板の片側の肩部（ウェブ付け根）を切断して得られるＬ形のＵ形鋼矢板分割第１部材と、直線状のＵ形鋼矢板分割第２部材からなり、
前記基部材はＬ形のＬ形基部材からなることを特徴とする請求項１記載の鋼矢板。
【請求項３】
前記鋼矢板分割部材は、Ｕ形鋼矢板の片側の肩部（ウェブ付け根）を切断して得られるＬ形のＵ形鋼矢板分割第１部材と、直線状のＵ形鋼矢板分割第２部材からなり、
前記基部材はＪ形のＪ形基部材からなることを特徴とする請求項１記載の鋼矢板。
【請求項４】
前記アーム部を地面側にして載置したときに、前記Ｌ形のＵ形鋼矢板分割第１部材における継手部及び屈曲部と、前記直性状のＵ形鋼矢板分割第２部材の継手部との３点で接地することを特徴とする請求項２又は３記載の鋼矢板。
【請求項５】
両側の継手部間の長さをL1、Ｕ字状部における最も幅狭の部位の長さをL2としたときに、1/6×L1≦L2≦1/2×L1の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の鋼矢板。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の鋼矢板の継手部を連結して地中に打設して形成されていることを特徴とする鋼矢板壁。
【請求項７】
熱間圧延によって成形されたＵ形鋼矢板を切断して端部に継手部を有する鋼矢板分割部材を製造する鋼矢板分割部材製造工程と、継手部のない基部材を圧延、折り曲げ加工によって製造する基部材製造工程と、基部材の両端に前記鋼矢板分割部材を接合する鋼矢板分割部材接合工程とを備えたことを特徴とする鋼矢板の製造方法。
【請求項８】
前記鋼矢板分割部材製造工程は、Ｕ形鋼矢板の片側の肩部（ウェブ付け根）を切断してＬ形のＵ形鋼矢板分割第１部材と、直線状のＵ形鋼矢板分割第２部材とを製造し、
前記基部材製造工程はＬ形の基部材を製造し、
前記鋼矢板分割部材接合工程は、軸方向直交断面で略Ｕ字状の両端部に外方に延びると共に先端に継手部を有するアーム部を備えた形状になるように前記Ｌ形基部材の両端に前記Ｕ形鋼矢板分割第１部材と前記Ｕ形鋼矢板分割第２部材を接合することを特徴とする請求項７記載の鋼矢板の製造方法。
【請求項９】
前記鋼矢板分割部材製造工程は、Ｕ形鋼矢板の片側の肩部（ウェブ付け根）を切断してＬ形のＵ形鋼矢板分割第１部材と、直線状のＵ形鋼矢板分割第２部材とを製造し、
前記基部材製造工程はＪ形の基部材を製造し、
前記鋼矢板分割部材接合工程は、軸方向直交断面で略Ｕ字状の両端部に外方に延びると共に先端に継手部を有するアーム部を備えた形状になるように前記Ｊ形基部材の両端に前記Ｕ形鋼矢板分割第１部材と前記Ｕ形鋼矢板分割第２部材を接合することを特徴とする請求項７記載の鋼矢板の製造方法。
【請求項１０】
前記アーム部を地面側にして載置したときに、前記Ｌ形の前記Ｕ形鋼矢板分割第１部材における継手部及び屈曲部と、前記直性状の前記Ｕ形鋼矢板分割第２部材継手部との３点で接地するように前記Ｕ形鋼矢板分割第１部材及び前記Ｕ形鋼矢板分割第２部材が接合されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の鋼矢板の製造方法。
【請求項１１】
両側の継手部間の長さをL1、Ｕ字状部の中間部の長さをL2としたときに、1/6×L1≦L2≦1/2×L1の関係を満たすように設定されていることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の鋼矢板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼矢板、該鋼矢板によって形成される鋼矢板壁、鋼矢板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大断面の鋼矢板として、例えば特許文献１に示されるようなハット形鋼矢板が知られている。また、特許文献２に示されるように、予め２枚のＺ形鋼矢板の継手部を嵌合し、かしめまたは溶接などで連結固定して左右対称なハット断面形状とする方法もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１１９５１３号公報
【特許文献２】特開２００２−２９４６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ハット形鋼矢板、Z形鋼矢板は通常、熱間圧延により成形されることから、工場設備などの制約上、型式の数や鋼矢板幅など鋼矢板のサイズが限られる。
このため、各施工現場で必要とされる構造性能に対し、必ずしも最適で合理的な断面形状になっていない。つまり、熱間圧延によって形成される鋼矢板の場合、既存のサイズの中から、必要とされる構造性能により近いものを選択することが行われている。
【０００５】
鋼矢板には、冷間加工（曲げ加工）で成形されるものもあり、このような鋼矢板は、そのサイズを調整する自由度が比較的高く、各施工現場ごとに必要とされる構造性能に対し、最適に近い断面を提供することが可能である。
しかしながら、冷間加工（曲げ加工）で成形される鋼矢板の継手部は、熱間圧延で成形される鋼矢板の継手部に比べて、強度および加工精度とも著しく劣る。このため、施工困難が生じる恐れや、施工時の継手損傷により十分な構造性能が発揮されないことが懸念される。
【０００６】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、サイズ調整の自由度が高く、かつ継手の強度、精度を保持した鋼矢板及びその製造方法、該鋼矢板によって形成される鋼矢板壁を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明に係る鋼矢板は、熱間圧延によって成形された鋼矢板を切断して得られる少なくとも継手部を有する鋼矢板分割部材と、圧延又は折り曲げ加工によって製造された継手部のない基部材とを接合してなり、全体形状が、軸方向直交断面で略Ｕ字状のＵ字状部の両端に、外方に延びると共に先端に継手部を有するアーム部を備えた形状であることを特徴とするものである。
【０００８】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記熱間圧延によって成形された鋼矢板は、Ｕ形鋼矢板であることを特徴とするものである。
【０００９】
（３）また、上記（２）に記載のものにおいて、前記鋼矢板分割部材は、Ｕ形鋼矢板の片側の肩部（ウェブ付け根）を切断して得られるＬ形のＵ形鋼矢板分割第１部材と、直線状のＵ形鋼矢板分割第２部材からなり、前記基部材はＬ形のＬ形基部材からなることを特徴とするものである。
【００１０】
（４）また、上記（２）に記載のものにおいて、前記鋼矢板分割部材は、Ｕ形鋼矢板の片側の肩部（ウェブ付け根）を切断して得られるＬ形のＵ形鋼矢板分割第１部材と、直線状のＵ形鋼矢板分割第２部材からなり、前記基部材はＪ形のＪ形基部材からなることを特徴とするものである。
【００１１】
（５）また、上記（３）又は（４）に記載のものにおいて、前記アーム部を地面側にして載置したときに、前記Ｌ形のＵ形鋼矢板分割第１部材における継手部及び屈曲部と、前記直性状のＵ形鋼矢板分割第２部材の継手部との３点で接地することを特徴とするものである。
【００１２】
（６）また、上記（１）乃至（５）のいずれかに記載のものにおいて、両側の継手部間の長さをL1、Ｕ字状部における最も幅狭の部位の長さをL2としたときに、1/6×L1≦L2≦1/2×L1の関係を満たすことを特徴とするものである。
【００１３】
（７）本発明に係る鋼矢板壁は、上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の鋼矢板の継手部を連結して地中に打設して形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
（８）本発明に係る鋼矢板の製造方法は、熱間圧延によって成形された鋼矢板を切断して端部に継手部を有する鋼矢板分割第部材を製造する鋼矢板分割部材製造工程と、継手部のない基部材を圧延、折り曲げ加工によって製造する基部材製造工程と、基部材の両端に前記鋼矢板分割部材を接合する鋼矢板分割部材接合工程とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
（９）また、上記（８）に記載のものにおいて、前記熱間圧延によって成形された鋼矢板は、Ｕ形鋼矢板であることを特徴とするものである。
【００１６】
（１０）また、上記（９）に記載のものにおいて、前記鋼矢板分割部材製造工程は、Ｕ形鋼矢板の片側の肩部（ウェブ付け根）を切断してＬ形のＵ形鋼矢板分割第１部材と、直線状のＵ形鋼矢板分割第２部材とを製造し、前記基部材製造工程はＬ形の基部材を製造し、前記鋼矢板分割部材接合工程は、軸方向直交断面で略Ｕ字状の両端部に外方に延びると共に先端に継手部を有するアーム部を備えた形状になるように前記Ｌ形基部材の両端に前記Ｕ形鋼矢板分割第１部材と前記Ｕ形鋼矢板分割第２部材を接合することを特徴とするものである。
【００１７】
（１１）また、上記（９）に記載のものにおいて、前記鋼矢板分割部材製造工程は、Ｕ形鋼矢板の片側の肩部（ウェブ付け根）を切断してＬ形のＵ形鋼矢板分割第１部材と、直線状のＵ形鋼矢板分割第２部材とを製造し、前記基部材製造工程はＪ形の基部材を製造し、前記鋼矢板分割部材接合工程は、軸方向直交断面で略Ｕ字状の両端部に外方に延びると共に先端に継手部を有するアーム部を備えた形状になるように前記Ｊ形基部材の両端に前記Ｕ形鋼矢板分割第１部材と前記Ｕ形鋼矢板分割第２部材を接合することを特徴とするものである。
【００１８】
（１２）また、上記（１０）又は（１１）に記載のものにおいて、前記アーム部を地面側にして載置したときに、前記Ｌ形の前記Ｕ形鋼矢板分割第１部材における継手部及び屈曲部と、前記直性状の前記Ｕ形鋼矢板分割第２部材継手部との３点で接地するように前記Ｕ形鋼矢板分割第１部材及び前記Ｕ形鋼矢板分割第２部材が接合されていることを特徴とするものである。
【００１９】
（１３）また、上記（１０）又は（１２）のいずれかに記載のものにおいて、両側の継手部間の長さをL1、Ｕ字状部の中間部の長さをL2としたときに、1/6×L1≦L2≦1/2×L1の関係を満たすように設定されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る鋼矢板は、熱間圧延によって成形された鋼矢板を切断して得られる少なくとも継手部を有する鋼矢板分割部材と、圧延又は折り曲げ加工によって製造された継手部のない基部材とを接合してなり、全体形状が、軸方向直交断面で略Ｕ字状のＵ字状部の両端に、外方に延びると共に先端に継手部を有するアーム部を備えた形状であることから、サイズの自由度が高く、かつ継手の強度、精度を保持した鋼矢板となっており、良好な施工性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る鋼矢板の説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る鋼矢板の他の形態の説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る鋼矢板の他の形態の説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る鋼矢板の他の形態の説明図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る鋼矢板の他の形態の説明図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る鋼矢板の他の形態の作用を説明する説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る鋼矢板の他の形態の作用を説明する説明図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る鋼矢板によって形成される鋼矢板壁の説明図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る鋼矢板の他の態様によって形成される鋼矢板壁の説明図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態に係る鋼矢板の説明図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態の他の態様に係る鋼矢板の説明図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態の他の態様に係る鋼矢板の説明図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態に係る鋼矢板によって形成される鋼矢板壁の説明図である。
【図１４】本発明の他の実施の形態に係る他の態様の鋼矢板によって形成される鋼矢板壁の説明図である。
【図１５】本発明の実施例１に係る鋼矢板の説明図である。
【図１６】本発明の実施例１の鋼矢板の効果を説明する説明図である。
【図１７】本発明の実施例２に係る鋼矢板の説明図である。
【図１８】本発明の実施例２の鋼矢板の効果を説明する説明図である。
【図１９】本発明の実施例２の鋼矢板の具体例を説明する説明図である。
【図２０】本発明の実施例２の鋼矢板の他の具体例を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［実施の形態１］
本発明の一実施の形態に係る鋼矢板１は、図１（ａ）に示すように、熱間圧延で成形されたＵ形鋼矢板３（図１（ｂ）参照）の片側の肩部（ウェブ付け根）を切断して得られる端部に第１継手部５を有し略Ｌ形のＵ形鋼矢板分割第１部材７及び端部に第２継手部９を有し直線状のＵ形鋼矢板分割第２部材１１を、圧延又は折り曲げ加工によって製造された継手部のない略Ｌ形のＬ形基部材１３の端部に溶接接合してなるものである。そして、鋼矢板１の全体形状は、軸方向直交断面で略Ｕ字状部の両端に外方に延びるアーム部１４を有し、アーム部１４の端部に第１継手部５及び第２継手部９を備えてなるものである。
【００２３】
Ｕ形鋼矢板３は既存サイズのものを使用してもよいし、既存サイズのもの以外のものを適用してもよい。Ｕ形鋼矢板３は熱間圧延で製造されており、第１継手部５及び第２継手部９は高精度に作られている。そのため、Ｕ形鋼矢板３を切断して得られるＵ形鋼矢板分割第１部材７及びＵ形鋼矢板分割第２部材１１を利用することで鋼矢板１の継手部は信頼性の高いものとなり、継手部を嵌合させて打設する際の施行性に優れる。
【００２４】
Ｌ形基部材１３は、圧延又は折り曲げ加工によって製造する。Ｌ形基部材１３には、継手部がないので、形状が単純であり、継手を有する鋼矢板形状に比べて、熱間圧延成形においても、また冷間曲げ成形においても、成形が格段に容易であり、多彩なサイズのものを安価に成形できる。そのため、Ｌ形基部材１３は、その幅や板厚を自在に且つ容易に変えることができる。その結果、Ｌ形基部材１３を利用する鋼矢板１は、各施工現場に必要とされる構造性能に対し、最適断面のものにすることができる。
【００２５】
以上のように、本実施の形態に係る鋼矢板１は、継手部が高精度で信頼性の高いものであり、かつＬ形基部材１３が各施行現場に対応した最適断面に容易にできるものなので、サイズ調整の自由度が高く、かつ継手の強度、精度を保持した鋼矢板となっており、良好な施工性を得ることができる。
しかも、簡易に製造することができることから製造コストを低減することもできる。
つまり、本実施の形態の鋼矢板１は、サイズの自由度が高いことにより、（１）各施工現場ごとに必要とされる構造性能に対して最適断面を提供できること、（２）鋼矢板継手の強度、精度を保持することで良好な施工性を得ることの２点を両立したものである。しかも、本実施の形態の鋼矢板１と同断面の鋼矢板を熱間圧延で製造しようとする場合に比較して、各段に少ない設備投資額での製造が可能となるものである。
【００２６】
また、本実施の形態の鋼矢板１は、図１（ｂ）に示すように、Ｕ形鋼矢板３の片側の肩部（ウェブ付け根）を切断して得られるＵ形鋼矢板分割第１部材７及びＵ形鋼矢板分割第２部材１１を用いるようにしているので、Ｕ形鋼矢板３の全部を無駄なく使用できる。
もっとも、Ｕ形鋼矢板３を、その両側の肩部で切断して２つの直線状の継手部材を得て、これを略Ｕ字状の基部材の両端に接合するようにするものを排除するものではない。
【００２７】
上記のような鋼矢板１は、例えば以下のような工程を有する製造方法によって簡易に製造することができる。
本実施の形態の鋼矢板１の製造方法は、Ｕ形鋼矢板３の片側の肩部（ウェブ付け根）を切断してＬ形のＵ形鋼矢板分割第１部材７と、直線状のＵ形鋼矢板分割第２部材１１とを製造する鋼矢板分割部材製造工程と、継手部のないＬ形のＬ基部材１３を圧延、折り曲げ加工によって製造する基部材製造工程と、Ｌ基部材１３の両端に鋼矢板分割第１部材及び鋼矢板分割第２部材を接合する鋼矢板分割部材接合工程とを備えた製造方法であって、鋼矢板分割部材接合工程は、軸方向直交断面で略Ｕ字状の両端部に外方に延びるアーム部１４を備えた形状になるように前記Ｌ形基部材１３の両端に前記Ｕ形鋼矢板分割第１部材７と前記Ｕ形鋼矢板分割第２部材１１を接合する。
【００２８】
本実施の形態の鋼矢板１は、上述したように、（１）各施工現場ごとに必要とされる構造性能に対して最適断面を提供できること、（２）鋼矢板継手の強度、精度を保持することで良好な施工性を得ることの２点を両立できるものでありながら、上記のような極めて簡易な製造方法によって製造することができる。
【００２９】
なお、Ｕ形鋼矢板分割第１部材７及びＵ形鋼矢板分割第２部材１１とＬ形基部材１３との接合は、図１に示す例では、溶接による溶接接合部１５を介して接合したが、その他の接合方法、例えばボルト接合であってもよい。
また、上記の例では、基部材として、略Ｌ形のＬ形基部材１３の例を示したが、図２に示すように、略Ｊ形のＪ形基部材１７としてもよい。
なお、Ｊ形基部材１７は、Ｌ形基部材１３に比べると成形はやや難しくなるが、鋼矢板としての高さを高く設定することができ、より大きな断面性能を得ることができるという利点がある。
【００３０】
なお、図３に示すように、アーム部１４を地面側にして載置したときに、Ｌ形のＵ形鋼矢板分割第１部材７における第１継手部５及び屈曲部１９と、直性状のＵ形鋼矢板分割第２部材１１の第２継手部９との３点で接地するようにするのが好ましい。
このように、３点で接地する形状にすることで、接地した際の安定性が増し、運搬時の衝撃等による損傷や、重ね置きした場合の崩落を防止することができる。
【００３１】
また、図４に示すように、両側の継手部間の長さをL1、Ｕ字状部における最も幅狭の部位の長さをL2としたときに、1/6×L1≦L2≦1/2×L1の関係を満たすようにすることが好ましい。
このような寸法関係を満たすようにすることで、鋼矢板１の施工安定性を保持することができる。この点を以下詳細に説明する。
鋼矢板１において、鋼矢板全長L1（両継手端部間の長さ）に対し、Ｌ形基部材１３もしくはＪ形基部材１７により形成されるＵ字状部における最も幅狭の部位の長さL2が1/6×L1より小さくなると、ウェブ角度（図５のθc、θu）が小さくなり、鋼矢板断面の捩り剛性が低下して、座屈破壊などのトラブルが生じるおそれが高くなる。
一方、Ｕ字状部の最も幅狭の部位の長さL2が1/2×L2より大きくなると、ウェブ角度が90°を上回り、鋼矢板１の隅角部（折れ曲がり部）における閉塞性が高まり、施工時の貫入抵抗が大きくなり、施工困難となる。
したがって、鋼矢板１の施工安定性を保持するため、Ｕ字状部の最も幅狭の部位の長さL2を1/6×L1≦L2≦1/2×L1とした。このような形状にすることで、施行安定性が増すことについては、後述する実施例にて実証している。
【００３２】
なお、図６に示すように、鋼矢板施工機械の把持箇所２１がフランジ中央部の一点の場合には、直線状のＵ形鋼矢板分割第２部材１１を取付けた方のウェブ角度θc（図５参照）が、略Ｌ形のＵ形鋼矢板分割第１部材７を取付けた方のウェブ角度θu（図５参照）を上回り、かつ90°以下であることが好ましい。
この理由は以下の通りである。
鋼矢板施工機械の把持箇所２１がフランジ中央の一点の場合、把持箇所２１を中心として捩れ力が生じやすくなる。その際、鋼矢板１におけるウェブ部とアーム部１４の境界部の近傍で捩れ力による曲げ応力が大きくなるおそれがある。この応力は、把持箇所２１から前記境界部までの距離に応じて大きくなる。そのため、直線状のＵ形鋼矢板分割第２部材１１とＬ形基部材１３との接合部に作用する応力を極力小さくすることが肝要となる。そこで、Ｕ形鋼矢板分割第２部材１１を取付けた方のウェブ角度θcが、略Ｌ形のＵ形鋼矢板分割第１部材７を取付けた方のウェブ角度θuを上回るようにすることで、把持箇所２１から前記接合部までの距離を短くでき、前記接合部への応力を小さくできる。
また、ウェブ角度θcを90°以下としたのは、ウェブ角度θcが90°を上回ると鋼矢板１の隅角部（折れ曲がり部）における閉塞性が高まり、施工時の貫入抵抗が大きくなるため、これを下回るようにしたのである。これによって、鋼矢板１の施行性が高まる。
【００３３】
また、図７に示すように、鋼矢板施工機械の把持箇所２１がウェブ部の２点の場合、直線状のＵ形鋼矢板分割第２部材１１を取付けた方のウェブ角度θc（図５参照）が、略Ｌ形のＵ形鋼矢板分割第１部材７を取付けた方のウェブ角度θu（図５参照）を下回り、かつTAN-1(L1／L2)（rad）以上とするのが好ましい。
この理由は以下の通りである。
鋼矢板施工機械の把持箇所２１がウェブ部の２点の場合、把持箇所２１を中心としてウェブ直行方向にぶれる力が生じやすくなる。その際、鋼矢板１におけるウェブ部とアーム部１４の境界部の近傍でせん断応力が生じる。この応力は、ウェブ部とアーム部１４の角度が大きくなれば大きくなる。そのため、直線状のＵ形鋼矢板分割第２部材１１とＬ形基部材１３との接合部に作用する応力を極力小さくすることが肝要となる。そこで、直線状のＵ形鋼矢板分割第２部材１１を取付けた方のウェブ角度θc（図５参照）が、略Ｌ形のＵ形鋼矢板分割第１部材７を取付けた方のウェブ角度θu（図５参照）を下回るようにして前記接合部に作用する応力を小さくした。また、ウェブ角度θcをTAN-1(L1／L2)（rad）以上としたのは、ウェブ角度が小さくなると鋼矢板断面の捩り剛性が低下し、座屈破壊などのトラブルが生じるおそれが高まるためである。
【００３４】
なお、上記のような鋼矢板１を、その継手部を嵌合させて地中に打設することで鋼矢板壁２３を構築することができる。
図８は、Ｌ形基部材１３を使用したものであり、図９はＪ形基部材１７を使用したものである。
本実施の形態に係る鋼矢板１は第１継手部５、第２継手部９の強度及び精度が優れているので、鋼矢板１によって形成された鋼矢板壁２３は連結部の精度と強度に優れる。また、鋼矢板１における基部材（Ｌ形基部材１３、Ｊ形基部材１７）が各施工現場ごとに必要とされる構造性能に対して最適断面となっているので、このような鋼矢板１によって形成された鋼矢板壁２３は、施行現場の要求する最適断面となっている。
【００３５】
［実施の形態２］
実施の形態１においては、Ｕ形鋼矢板３を利用するものであったが、本実施の形態は直線鋼矢板を利用するものである。
本実施の形態の鋼矢板３１は、図１０に示すように、直線鋼矢板３３を切断して得られる第１継手部３５を有する直線鋼矢板分割第１部材３７、第２継手部３９を有する直線鋼矢板分割第２部材４１と、圧延又は折り曲げ加工によって製造された継手部のないＵ形のＵ形基部材４３とを接合してなる鋼矢板３１である。そして、本実施の形態の鋼矢板３１は、Ｕ形基部材４３の両端に直線鋼矢板分割第１部材３７及び直線鋼矢板分割第２部材４１をそれぞれ接合することで全体形状が軸方向直交断面で略Ｕ字状のＵ字状部の両端部に外方に延びるアーム部４２を有し、アーム部４２の端部に第１継手部３５及び第２継手部３９を備えた形状となっている。
【００３６】
直線鋼矢板３３は既存サイズのものを使用してもよいし、既存サイズのもの以外のものを適用してもよい。直線鋼矢板３３は熱間圧延で製造されており、その継手部である第１継手部３５及び第２継手部３９は高精度に作られている。そのため、直線鋼矢板３３を切断して得られる直線鋼矢板分割第１部材３７及び直線鋼矢板分割第２部材４１を利用することで鋼矢板３１の継手部は信頼性の高いものとなる。
Ｕ形基部材４３は、圧延又は折り曲げ加工によって製造する。Ｕ形基部材４３には、継手部がないので、形状が単純であり、継手を有する鋼矢板形状に比べて、熱間圧延成形においても、また冷間曲げ成形においても、成形が格段に容易であり、多彩なサイズのものを安価に成形できる。そのため、Ｕ形基部材４３は、その幅や板厚を自在に且つ容易に変えることができる。その結果、Ｕ形基部材４３を利用する本実施の形態の鋼矢板３１は、各施工現場に必要とされる構造性能に対し、最適断面のものとなる。
なお、Ｕ形基部材４３は、継手を有する鋼矢板形状に比べて、熱間圧延成形においても、また冷間曲げ成形においても、成形が格段に容易であり、多彩なサイズに安価で成形できることは言うまでもない。
【００３７】
以上のように本実施の形態に係る鋼矢板３１は、継手部が高精度で信頼性の高いものであり、かつ基部材が各施行現場に対応した最適断面とすることができるので、サイズの自由度が高く、かつ継手の強度、精度を保持した鋼矢板となっており、良好な施工性を得ることができる。
しかも、簡易に製造することができることから製造コストを低減することもできる。
つまり、本実施の形態の鋼矢板３１は、サイズの自由度が高いことにより、（１）各施工現場ごとに必要とされる構造性能に対して最適断面を提供できること、（２）鋼矢板継手の強度、精度を保持することで良好な施工性を得ることの２点を両立している。しかも、本実施の形態の鋼矢板３１と同断面の鋼矢板を熱間圧延で製造する場合に比較して、各段に少ない設備投資額での製造が可能となるものである。
【００３８】
上記のような鋼矢板３１は、例えば以下のような製造方法によって簡易に製造することができる。
本実施の形態の鋼矢板３１の製造方法は、直線鋼矢板３３を切断して端部に継手部を有する直線鋼矢板分割第１部材３７及び直線鋼矢板分割第２部材４１を製造する鋼矢板分割部材製造工程と、継手部のないＵ形のＵ形基部材４３を圧延、折り曲げ加工によって製造する基部材製造工程と、基部材の両端に直線鋼矢板分割第１部材３７及び直線鋼矢板分割第２部材４１を接合する鋼矢板分割部材接合工程とを備え、鋼矢板分割部材接合工程は、軸方向直交断面で略Ｕ字状の両端部に外方に延びるアーム部４２を備えた形状になるようにＵ形基部材４３の両端に前記直線鋼矢板分割第１部材３７と前記直線鋼矢板分割第２部材４１を接合する。
【００３９】
なお、直線鋼矢板分割第１部材３７及び直線鋼矢板分割第２部材４１とＵ形基部材４３との接合は、図１０に示す例では、溶接による溶接接合部１５を介して接合したが、その他の接合方法、例えばボルト接合であってもよい。
また、上記の例では、基部材として、略Ｕ形のＵ形基部材４３の例を示したが、図１１に示すように、略ハット形のハット形基部材４５としてもよい。
【００４０】
なお、図１２に示すように、両側の継手部間の長さをL1、略Ｕ字状のＵ字状部における最も幅狭の部位の長さをL2としたときに、1/6×L1≦L2≦1/2×L1の関係を満たすようにすることが好ましい。
このような寸法関係を満たすようにすることで、鋼矢板３１の施工安定性を保持することができる。
この点を以下詳細に説明する。
鋼矢板３１において、組合せ鋼矢板全長L1（両継手端部間の長さ）に対し、Ｕ形基部材４３もしくはハット形基部材４５の一部により形成されるＵ字状部における最も幅狭の部位の長さL2が1/6×L1より小さくなると、ウェブ角度（図１２のθ）が小さくなり、鋼矢板断面の捩り剛性が低下して、座屈破壊などのトラブルが生じるおそれが高くなる。
一方、Ｕ字状部の最も幅狭の部位の長さL2が1/2×L2より大きくなると、ウェブ角度が90°を上回り、鋼矢板３１の隅角部（折れ曲がり部）における閉塞性が高まり、施工時の貫入抵抗が大きくなり、施工困難となる。
そこで、鋼矢板３１の施工安定性を保持するため、Ｕ字状部の最も幅狭の部位の長さL2を1/6×L1≦L2≦1/2×L1とした。
【００４１】
なお、上記のような鋼矢板３１を、継手部を嵌合させて地中に打設することで鋼矢板壁４７を構築することができる。
図１３は、基部材がＵ形基部材４３のものであり、図１４は基部材がハット形基部材４５のものである。
本実施の形態に係る鋼矢板３１は第１継手部３５、第２継手部３９の強度及び精度が優れているので、鋼矢板３１によって形成された鋼矢板壁４７は連結部の精度と強度に優れる。また、鋼矢板３１における基部材（Ｕ形基部材４３、ハット形基部材４５）が各施工現場ごとに必要とされる構造性能に対して最適断面となっているので、このような鋼矢板１によって形成された鋼矢板壁４７は、施行現場の要求する最適断面となっている。
【００４２】
なお、上記の実施の形態１，２においては、熱間圧延によって製造された鋼矢板の例として、Ｕ形鋼矢板と直線鋼矢板を例に挙げて説明した。これは、これら２種類の鋼矢板が既存のものとして多種類製造されており利用の可能性が高いからであるが、本発明においては、熱間圧延で製造されたその他の形状の鋼矢板を分割してその継手部を利用する場合を排除するものではない。熱間圧延で製造される他の鋼矢板として、例えばハット形鋼矢板やＺ形鋼矢板があるが、これらの鋼矢板やその他の形状の鋼矢板の継手部を使用することも本発明は含むものである。
【実施例１】
【００４３】
実施の形態１で説明した鋼矢板１に関し、鋼矢板１の全長L1（両継手端部間の長さ）に対し、Ｌ形基部材１３により形成されるＵ字状部における最も幅狭の部位の長さL2が最適となる範囲を調べる模型実験を行った。模型の形状を図１５に示すと共に模型ケース（各部の長さ等）を表１に示す。
【００４４】
【表１】
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【００４５】
模型は、表１に示すように、鋼矢板１の全長L1（両継手端部間の長さ）は150mmで一定とし、Ｕ字状部における最も幅狭の部位の長さL2を15〜100mmまで変化させた。その時の鋼矢板１のアーム部長さL3はいずれのケースもＵ字状部における最も幅狭の部位の長さL2の1/2の長さとした。また鋼矢板１の高さHは50mmで一定とした。また施工長は1000mmとした。
【００４６】
実験結果を図１６に示す。図１６は縦軸がケース２に対する貫入抵抗比率（ケース２の貫入抵抗を１とした場合の貫入抵抗）を示し、横軸がL2/L1を示している。ケース1のＵ字状部の最も幅狭の部位の長さL2が15mmの場合（L2/L1＝1/10）、施工途中で鋼矢板１が座屈破壊し、所定長まで施工できなかった。
ケース2〜6のＵ字状部の最も幅狭の部位の長さL2が25mm以上の場合はいずれのケースも所定長まで施工完了したが、Ｕ字状部の最も幅狭の部位の長さL2が85mm以上の場合（ケース5、6）では、施工時の貫入抵抗が急激に大きくなる結果となった。
以上から、Ｕ字状部の最も幅狭の部位の長さL2が最適となるのは、ケース2（L2/L1＝17/100≒1/6）〜ケース4（L2/L1＝50/100＝1/2）の条件である（1/6×L1≦L2≦1/2×L1）であることがわかった。
【実施例２】
【００４７】
実施の形態２で説明した鋼矢板３１に関し、鋼矢板３１の全長L1（両継手端部間の長さ）に対し、Ｕ形基部材４３により形成されるＵ字状部における最も幅狭の部位の長さL2が最適となる範囲を調べる模型実験を行った。模型の形状を図１７に示すと共に模型ケース（各部の長さ等）を表２に示す。
【００４８】
【表２】
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【００４９】
模型は、表２に示すように、鋼矢板全長L1（両継手端部間の長さ）は150mmで一定とし、Ｕ字状部長さL2を15〜100mmまで変化させた。その時の直線鋼矢板分割部分の長さL3はいずれのケースもＵ字状部の最も幅狭の部位の長さL2の1/2の長さとした。また鋼矢板３１の高さHは50mmで一定とした。また施工長は1000mmとした。
【００５０】
実験結果を図１８に示す。図１８は縦軸がケース２に対する貫入抵抗比率（ケース２の貫入抵抗を１とした場合の貫入抵抗）を示し、横軸がL2/L1を示している。ケース1のＵ字状部の最も幅狭の部位の長さL2が15mmの場合（L2/L1＝1/10）、施工途中で鋼矢板３１が座屈破壊し、所定長まで施工できなかった。ケース2〜6のＵ字状部の最も幅狭の部位の長さL2が25mm以上の場合はいずれのケースも所定長まで施工完了したが、Ｕ字状部の最も幅狭の部位の長さL2が85mm以上の場合（ケース5、6）では、施工時の貫入抵抗が急激に大きくなる結果となった。一方、Ｕ字状部の最も幅狭の部位の長さL2が最適となるのは、ケース2（L2/L1＝17/100≒1/6）〜ケース4（L2/L1＝50/100＝1/2）の条件である（1/6×L1≦L2≦1/2×L1）であることがわかった。
【００５１】
鋼矢板における最適形状の一例を図１９、図２０に示す。
図１９に示したものは、基部材がＵ形のものであり、図２０に示したものは、基部材がハット形のものである。
【符号の説明】
【００５２】
１  鋼矢板
３  Ｕ形鋼矢板
５  第１継手部
７  Ｕ形鋼矢板分割第１部材
９  第２継手部
１１  Ｕ形鋼矢板分割第２部材
１３  Ｌ形基部材
１４  アーム部
１５  溶接接合部
１７  Ｊ形基部材
１９  屈曲部
２１  把持箇所
２３  鋼矢板壁
３１  鋼矢板
３３  直線鋼矢板
３５  第１継手部
３７  直線鋼矢板分割第１部材
３９  第２継手部
４１  直線鋼矢板分割第２部材
４２  アーム部
４３  Ｕ形基部材
４５  ハット形基部材
４７  鋼矢板壁
【図１８】
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【図１】
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【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１９】
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【図２０】
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