(57)【要約】【課題】継手強度と生産性とに優れた圧延鋼矢板を提供する。【解決手段】鋼矢板両側に位置する端フランジ３の終端部に、継手相互が点対称をなすように同形状の嵌合継手５がそれぞれ形成されており、鋼矢板連結時における嵌合継手５の重心軸と鋼矢板両側に位置するフランジの軸心とがほぼ一致するように形成されたことを特徴とする圧延鋼矢板（１）である。嵌合継手には屈曲された爪部によって略台形断面で先窄まりの嵌合溝が形成され、前記爪部の先端に先端係止部が形成されており、嵌合溝と先端係止部とを嵌合させて隣接する鋼矢板が連結される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼矢板両側に位置する端フランジ終端部に、継手相互が点対称をなすように同形状の嵌合継手がそれぞれ形成されており、鋼矢板連結時における嵌合継手の重心軸と鋼矢板両側に位置するフランジの軸心とがほぼ一致するように形成されたことを特徴とする圧延鋼矢板。
【請求項２】
嵌合継手には屈曲された爪部によって略台形断面で先窄まりの嵌合溝が形成され、前記爪部の先端に先端係止部が形成されており、嵌合溝と先端係止部とを嵌合させて隣接する鋼矢板を連結してなることを特徴とする請求項１に記載の圧延鋼矢板。
【請求項３】
爪部の基端には回転防止用の突起が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の圧延鋼矢板。
【請求項４】
先端係止部を逆台形状断面に形成して、先端係止部が基端に向けて先窄まりとなるように構成したことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の圧延鋼矢板。
【請求項５】
圧延鋼矢板がハット型鋼矢板またはＺ型鋼矢板であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧延鋼矢板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、土木建築分野における地下土留め、基礎構造、護岸構造や止水壁に用いる圧延鋼矢板について、特に継手強度と生産性とに優れた圧延鋼矢板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
土木建築分野で用いられる圧延鋼矢板では、Ｕ型鋼矢板、Ｚ型鋼矢板、ハット型鋼矢板（概略形状を略Ｕ字形状としつつも継手部分にウェブに平行な腕部を有した形状の鋼矢板）、直線鋼矢板などが一般に広く知られており、またこれらの鋼矢板の継手形状は、▲１▼鍵型、▲２▼二重爪型、▲３▼柄爪型の３種類に大別される（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
これらの継手の中で、図５（ａ）に示す上記▲１▼の鍵型継手１０は継手部分の鋼材所要量が比較的に少なく、鋼矢板の断面効率の向上の面からＵ型鋼矢板で数多く製品化されている。また図５（ｂ）に示す上記▲２▼の二重爪型継手１１は重量が大きく鋼材の利用効率が悪いという欠点を有するが、高い強度を有することからセル構造に用いられる直線鋼矢板の継手として使用されている。
【０００４】
さらに図５（ｃ）に示す上記▲３▼の柄爪型継手１２は左右が非対称となるが、継手接合部の外側を平面化することが可能であり、Ｚ型鋼矢板やハット型鋼矢板に使用されている。これは、断面形状において継手がフランジ部分に位置するＺ型鋼矢板やハット型鋼矢板などでは、フランジ面に出っ張りを形成しないことが腹起こし材の取り付けの観点などから重視されているためである。
【０００５】
【非特許文献１】
石黒  健  他「鋼矢板工法  上巻」山海堂、ｐ３４−ｐ３６
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の柄爪型継手の形状は左右が非対称であることから、特に左右の継手の形状、大きさ等の差が大きいほど鋼矢板の中立軸が偏心するので、断面剛性が低下する傾向がある。
【０００７】
また柄爪型継手の鋼矢板をロール圧延で形成する場合には、継手の左右形状が異なることからロールとの面接触にも制約が多く、鋼矢板に圧延時の曲げや反りが発生し易い。そのため、柄爪型継手の鋼矢板は製造精度も低く、非常に製造しにくい形状であるといえる。
【０００８】
また鋼矢板の継手強度は、荷重およびその作用点と各部までの距離をアームとするモーメントが作用した場合に各部分での板厚との関係において定義される。しかし、図５にそれぞれ一点鎖線で示すように、従来型の継手では継手の重心軸とフランジの軸心とが離れているため、アーム長が長くなり継手強度が低下したり、継手部に多くの鋼材が必要となる点で改善の余地があった。
【０００９】
本発明は前記従来技術の欠点を除くためにされたものであり、その目的は継手強度と生産性とに優れた圧延鋼矢板を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記従来技術の欠点を除くため、本発明の圧延鋼矢板は以下のように構成される。すなわち、本発明の圧延鋼矢板１は、鋼矢板両側に位置する端フランジ３の終端部に、継手相互が点対称をなすように同形状の嵌合継手５がそれぞれ形成されており、鋼矢板連結時における嵌合継手５の重心軸と鋼矢板両側に位置するフランジの軸心とがほぼ一致するように形成されたことを特徴とする。なお、特に限定するものではないが、本発明の圧延鋼矢板はハット型鋼矢板１またはＺ型鋼矢板１ａが好適である。又、ハット型鋼矢板の腕部を極端に短くした場合においてはＵ型鋼矢板にも使用可能であるが効率的な断面形状を構成しがたい。
【００１１】
また本発明の圧延鋼矢板１において、嵌合継手５には屈曲された爪部によって略台形断面で先窄まりの嵌合溝５ａが形成され、前記爪部の先端に先端係止部５ｂが形成されており、嵌合溝５ａと先端係止部５ｂとを嵌合させて隣接する鋼矢板を連結してなるようにしてもよい。さらに、爪部の基端には回転防止用の突起５ｃを設けてもよく、あるいは先端係止部５ｂを逆台形状断面に形成して、先端係止部５ｂが基端に向けて先窄まりとなるように構成してもよい。
【００１２】
＜作用＞
本発明の圧延鋼矢板では、フランジ両端の継手形状を同形状として、製造面の課題である左右非対称性を解決した。また、継手開口（嵌合溝）を左右の継手で反対側にして継手相互が点対称となるように配置することで、鋼矢板の組み合わせの自由度を向上させて、多様な断面性能をもつ鋼矢板壁面の構築を可能とした。
【００１３】
さらに鋼矢板の継手強度は、荷重およびその作用点と各部までの距離をアームとするモーメントが作用した場合に各部分での板厚との関係において定義される。そこで本発明の圧延鋼矢板では、継手の嵌合重心をフランジの軸心と一致させることでアーム長を最小化させて継手を高強度化可能な形状とした。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図１（ａ）は第１実施形態のハット型圧延鋼矢板を示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の圧延鋼矢板１における継手部分の拡大図である。
【００１５】
第１実施形態の圧延鋼矢板１は、中央フランジ部２と、中央フランジ部２と平行な端フランジ部３，３と、ウェブ部４，４とからなるハット型形状断面に形成されている。中央フランジ部２の両端には一対のウェブ部４，４の一端がそれぞれ接続され、このウェブ部４，４の他端には端フランジ部３，３が接続されている。すなわち、ハット型圧延鋼矢板１の断面形状は中央フランジ部２の中央を直交する中心軸に対してほぼ線対称となるように形成されている。そして圧延鋼矢板１の両端となる端フランジ部３の端部には嵌合継手５がそれぞれ設けられており、圧延鋼矢板１を連結して打設することで鋼矢板壁面が構築できるようになっている。
【００１６】
図１（ｂ）に示すように、第１実施形態の嵌合継手５は鋼材使用量が少ない鍵型継手を基本とした形状であって、内巻きに屈曲された爪部によって略台形断面で先窄まりの嵌合溝５ａが形成され、前記爪部の先端には鉤状の先端係止部５ｂが形成されている。また、爪部の基端には回転防止用の突起５ｃが設けられている。
【００１７】
第１実施形態の圧延鋼矢板１では、端フランジ４の両端に設けられた嵌合継手５は左右ともに同形状であって、かつ左右の嵌合継手５は嵌合溝５ａをそれぞれ反対側に向けた状態で形成され、継手相互が点対称となるように構成されている。なお、圧延鋼矢板１の連結時には、一方の鋼矢板の嵌合溝５ａに他方の鋼矢板の先端係止部５ｂを嵌合させ、かつ他方の鋼矢板の嵌合溝５ａに一方の鋼矢板の先端係止部５ｂを嵌合させることで、隣接する鋼矢板を連結する。
【００１８】
上記の圧延鋼矢板１は左右の嵌合継手５が同形状であることから、非常に安定して製造を行なうことが可能である。これは、圧延終期において継手部を屈曲成形するまでは左右を完全に対称な形状で圧延することができるので、圧延による反りや曲がりが発生しにくくなるためである。
【００１９】
また図１（ｂ）に一点鎖線で示すように、第１実施形態の圧延鋼矢板１は鋼矢板連結時における嵌合継手５の重心軸と鋼矢板両側に位置するフランジの軸心とがそれぞれ一致するように構成されている。これは鋼矢板の継手強度が、荷重およびその作用点と各部までの距離をアームとするモーメントが作用した場合に各部分での板厚との関係において定義されるため、前記構成によってアーム長を最小化して継手の高強度化を図るものである。また嵌合継手５の重心軸およびフランジの軸心の一致により、継手部の鋼材量を抑制することも可能となる。
【００２０】
また図２は、第１実施形態のハット型圧延鋼矢板１を組み合わせた鋼矢板壁面の断面形状例を示した図である。第１実施形態では、点対称をなすように配置された同形状の嵌合継手５を連結するので鋼矢板の組み合わせの自由度が高く、多様な断面性能を有する鋼矢板壁面を構築することができる。すなわち、一方向打設などの施工性の向上、および敷地制約に対する断面高さの抑制などを目的として図２（ａ）のように鋼矢板を一定方向に揃えて鋼矢板壁面６を構成する場合のほかに、図２（ｂ）のように鋼矢板を交互に反対側に向けて連結して鋼矢板壁面６を構成することが可能である。
【００２１】
従来の鋼矢板は同形状の継手を点対称に配置するものではないため、鋼矢板を一定方向に揃えて鋼矢板壁面を構成することが前提となり、１製品において提供できる鋼矢板の壁面断面性能は基本的には１種類しか存在しなかった。特に鋼矢板のサイズは選択の幅が狭いため、所望の断面性能を得るためにサイズ以外の鋼矢板を加工や専用の冶具を用いて得る場合も多い。
【００２２】
一方、本発明の圧延鋼矢板１では、加工等の手間をかけることなく多様な壁面断面性能を有する鋼矢板壁面６を提供できる。具体的に、図２（ｂ）のように鋼矢板を交互に反対側に向けて連結した場合には、図２（ａ）の鋼矢板壁面に比べて、施工制約や継手効率にもよるが１．０倍〜２．５倍の壁面断面剛性を提供することが可能となる。
【００２３】
また図３は、第１実施形態の継手構造を適用したＺ型圧延鋼矢板１ａで構成された鋼矢板壁面６の断面形状例を示した図である。Ｚ型圧延鋼矢板１ａは、ウエブ部４の両端に端フランジ３を接続して、その端フランジ３の端部に嵌合継手５を設けたものである。Ｚ型圧延鋼矢板１ａの２つの端フランジ３は平行であり、Ｚ型圧延鋼矢板１ａは点対称の断面形状となる。
【００２４】
上記のＺ型圧延鋼矢板１ａの場合にも、点対称をなすように配置された同形状の嵌合継手５を連結するので多様な壁面断面性能を有する鋼矢板壁面６を提供できる。具体的には、図３（ａ）のように１枚毎に鋼矢板を点対称に回転配置して鋼矢板壁面を構成する場合のほかに、図３（ｂ）のように連結した２枚の鋼矢板を点対称に回転配置して鋼矢板壁面を構成することや、断面高さを限界まで抑えるべく図３（ｃ）のように鋼矢板を一定方向に揃えて鋼矢板壁面を構成することが可能である。これらの場合には、図３（ａ）の形態を基準として０．２倍〜２．５倍程度の範囲の壁面断面剛性を提供することが可能となる。
【００２５】
また図４は本発明の圧延鋼矢板の継手形状例を示した図であって、図４（ａ）および図４（ｂ）は、図１（ｂ）の継手における嵌合溝５ａを形成する爪部の長さを短縮したものである。鋼矢板の継手は、当初は平板状で圧延される爪部を圧延終期にロールで挟んで外側から押しつぶすように曲げて形成される。したがって、図１（ｂ）の継手のように爪部が長い場合には非常に高い製造技術が要求されることから、これを簡易化して生産性を向上させたものである。なお、図４（ｂ）は更なる鋼材所要量の最小化を指向して、図４（ａ）の継手の嵌合角度を鉛直方向に変形したものである。
【００２６】
また図４（ｃ）は、先端係止部５ｂを断面逆台形に形成して、先端係止部５ｂが基端に向けて先窄まりとなるように構成することで、鍵型継手をベースとして軽量化を図りつつ、柄爪型継手の高強度性を併有する継手形状である。図４（ｃ）の継手では、従来の二重爪型継手と比べて片方の爪を突起５ｃとしたことにより、圧延ロールにおける精度管理を緩和させることが可能となる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の圧延鋼矢板は、点対称をなすように配置された同形状の嵌合継手を連結する構造であって、鋼矢板連結時における嵌合継手の重心軸と鋼矢板両側に位置するフランジの軸心とがそれぞれ一致するように構成されている。そのため、荷重およびその作用点と各部までの距離（アーム長）を最小化して継手の高強度化が実現できる点で非常に有利である。また嵌合継手の重心軸およびフランジの軸心の一致により、継手部の鋼材量を抑制することも可能となる。
【００２８】
また本発明の圧延鋼矢板では、圧延終期において継手部を屈曲成形するまでは左右を完全に対称な形状で圧延することができるので、圧延による反りや曲がりが発生しにくく、非常に安定した製造を行なうことができる点で有利である。
【００２９】
さらに本発明の圧延鋼矢板では、点対称をなすように配置された同形状の嵌合継手を連結するので鋼矢板の組み合わせの自由度が高く、多様な断面性能を有する鋼矢板壁面を構築することができ、鋼矢板壁面の設計自由度が著しく向上する。特に従来の鋼矢板は同形状の継手を点対称に配置するものではなく、１製品（圧延製品）において提供できる鋼矢板の壁面断面性能は基本的には１種類しか存在しないためその相違は顕著である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は第１実施形態のハット型圧延鋼矢板を示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の圧延鋼矢板１における継手部分の拡大図である。
【図２】第１実施形態のハット型圧延鋼矢板を組み合わせた鋼矢板壁面の断面形状例を示した図である。
【図３】第１実施形態の継手構造を適用したＺ型圧延鋼矢板で構成された鋼矢板壁面の断面形状例を示した図である。
【図４】本発明の圧延鋼矢板の継手形状例を示した図である。
【図５】（ａ）は従来の鋼矢板における鍵型継手を示した図であり、（ｂ）は二重爪型継手を示した図であり、（ｃ）は柄爪型継手を示した図である。
【符号の説明】
１    ハット型圧延鋼矢板
１ａ  Ｚ型圧延鋼矢板
２    中央フランジ部
３    端フランジ部
４    ウェブ部
５    嵌合継手
５ａ  嵌合溝
５ｂ  先端係止部
５ｃ  突起
６    鋼矢板壁面
１０  鍵型継手
１１  二重爪型継手
１２  柄爪型継手
【図１】
2004162457.tif 000003
【図２】
2004162457.tif 000004
【図３】
2004162457.tif 000005
【図４】
2004162457.tif 000006
【図５】
2004162457.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月27日(2003.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼矢板両側に位置する端フランジ終端部に、継手相互が点対称をなすように同形状の嵌合継手がそれぞれ形成されており、前記嵌合継手には屈曲された爪部によって略台形断面で先窄まりの嵌合溝が形成され、前記爪部の先端に先端係止部が形成されており、嵌合溝と先端係止部とを嵌合させて隣接する鋼矢板を連結し、鋼矢板連結時における嵌合継手の重心軸と鋼矢板両側に位置するフランジの軸心とがほぼ一致するように形成されたことを特徴とする圧延鋼矢板。
【請求項２】
爪部の基端には回転防止用の突起が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の圧延鋼矢板。
【請求項３】
先端係止部を逆台形断面に形成して、先端係止部を基端に向けて先窄まりとなるように構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧延鋼矢板。
【請求項４】
前記圧延鋼矢板がハット型鋼矢板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧延鋼矢板。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記従来技術の欠点を除くため、本発明の圧延鋼矢板は以下のように構成される。
すなわち、本発明の圧延鋼矢板１は、鋼矢板両側に位置する端フランジ３の終端部に、継手相互が点対称をなすように同形状の嵌合継手５がそれぞれ形成されており、前記嵌合継手５には屈曲された爪部によって略台形断面で先窄まりの嵌合溝５ａが形成され、前記爪部の先端に先端係止部５ｂが形成されており、嵌合溝５ａと先端係止部５ｂとを嵌合させて隣接する鋼矢板を連結し、鋼矢板連結時における嵌合継手５の重心軸と鋼矢板両側に位置するフランジの軸心とがほぼ一致するように形成されたことを特徴とする。
本発明の圧延鋼矢板はハット型鋼矢板１が好適である。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また本発明の圧延鋼矢板１において、爪部の基端には回転防止用の突起５ｃを設けてもよく、あるいは先端係止部５ｂを逆台形断面に形成して、先端係止部５ｂが基端に向けて先窄まりとなるように構成してもよい。