(57)【要約】  ハット形鋼矢板は、長手方向に直交する断面において、奥行き方向の第１の側で幅方向に沿って延びるウェブと、ウェブの幅方向の両端部から幅方向の両側、かつ奥行き方向の第２の側に向かって延びる１対のフランジと、奥行き方向の第２の側で１対のフランジのそれぞれの端部から幅方向に沿って、かつ幅方向の両側に向かって延びる１対のアームと、１対のアームのそれぞれの１対のフランジとは反対側の端部に形成される嵌合継手とを備える。断面におけるハット形鋼矢板の断面２次モーメントＩと、断面における１対のアームの奥行き方向の第２の側の面に対応する直線とハット形鋼矢板の図心との間の距離ｄと、ハット形鋼矢板の有効幅Ｗとが、以下の式（ｉ）の関係を満たし、前記有効幅Ｗが１００ｃｍ以上である。  ｄ／Ｗ≦４．７５×１０−５×Ｉ／ｄ＋０．０８５  ・・・（ｉ）
2020045115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハット形鋼矢板であって、
長手方向に直交する断面において、奥行き方向の第１の側で幅方向に沿って延びるウェブと、前記ウェブの前記幅方向の両端部から前記幅方向の両側、かつ前記奥行き方向の第２の側に向かって延びる１対のフランジと、前記奥行き方向の第２の側で前記１対のフランジのそれぞれの端部から前記幅方向に沿って、かつ前記幅方向の両側に向かって延びる１対のアームと、前記１対のアームのそれぞれの前記１対のフランジとは反対側の端部に形成される嵌合継手とを備え、
前記断面における前記ハット形鋼矢板の断面２次モーメントＩ（ｃｍ４）と、前記断面における前記１対のアームの前記奥行き方向の第２の側の面に対応する直線と前記ハット形鋼矢板の図心との間の距離ｄ（ｃｍ）と、前記ハット形鋼矢板の有効幅Ｗ（ｃｍ）とが、以下の式（ｉ）の関係を満たし、前記有効幅Ｗが１００ｃｍ以上であるハット形鋼矢板。
ｄ／Ｗ≦４．７５×１０−５×Ｉ／ｄ＋０．０８５  ・・・（ｉ）
【請求項２】
前記断面２次モーメントＩと、前記距離ｄと、前記有効幅Ｗとが、以下の式（ii）および式（iii）の関係を満たす、請求項１に記載のハット形鋼矢板。
ｄ／Ｗ≦１．９０×１０−５×Ｉ／ｄ＋０．１１１  ・・・（ii）
Ｉ／ｄ≧８２８  ・・・（iii）
【請求項３】
前記有効幅Ｗが１１５ｃｍ以上である、請求項１または請求項２に記載のハット形鋼矢板。
【請求項４】
前記断面２次モーメントＩが９５００ｃｍ４より大きく、かつ８００００ｃｍ４よりも小さい、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のハット形鋼矢板。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のハット形鋼矢板を用いた鋼矢板壁の製造方法であって、
前記ハット形鋼矢板の前記嵌合継手のうちの一方のみを先行して打設された鋼矢板の嵌合継手に嵌合させながら前記ハット形鋼矢板を地中に打設する工程を含む鋼矢板壁の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハット形鋼矢板および鋼矢板壁の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハット形鋼矢板は、土木建築工事において、土留めや止水のための壁体を構築するために広く利用されている。ハット形鋼矢板は打設時に地盤に貫入させられるため、貫入抵抗をより小さくすることによって施工性を向上させる技術が提案されている。例えば、特許文献１では、ハット形鋼矢板の断面においてそれぞれのフランジの中央を通る垂線の交点がハット形鋼矢板の溝断面外に位置するようにフランジ角度、すなわちフランジがウェブおよびアームとの間になす角度を設定することによって、打設時の排土圧を抑制して施工性を向上させる技術が記載されている。特許文献２にも、フランジ角度を最適化することによって貫入抵抗を最小化する技術が記載されている。また、特許文献３には、経済性指標と、鋼矢板下端での貫入抵抗を示す施工性指標とに基づいてフランジ角度を設定する技術が記載されている。特許文献４には、経済性評価指数と、打設時に鋼矢板下端に作用する閉塞抵抗の断面積に対する比を示す施工性評価指数との関係に基づいて、経済性および施工性のうち少なくとも一方の性能に優れた鋼矢板の断面形状を設定する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４８８２３０号公報
【特許文献２】特許第３４８８２３３号公報
【特許文献３】特許第５７６４９４５号公報
【特許文献４】特開２０１４−１４８７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１から特許文献４に記載された技術は、いずれも、鋼矢板の地中での挙動に着目し、地盤に貫入させられた後に作用する貫入抵抗や閉塞抵抗をより小さくすることによって施工性を向上させることを目的としている。即ち、鋼矢板の施工性を評価する手法として、これまでは地盤内での鋼矢板挿入時のメカニズムのみに着目して、鋼矢板周辺の地盤抵抗や土粒子挙動との関係から、最適な鋼矢板形状を模索してきた。しかしながら、本発明者らが得た知見によれば、そのような鋼矢板の地中での挙動に加えて、打設中の地上部での挙動も施工性に影響する。つまり、実際の鋼矢板の打設は、鋼矢板が地盤内に打設されている状況と、地上部に突出している状況とが、併進するかたちで進行し、鋼矢板の施工性は、地盤内と地上部での鋼矢板の連成挙動の影響を受ける。具体的には、鋼矢板を継手で幅方向に連結しながら打設するときに、先行して打設された鋼矢板に継手を拘束された状態で打設されるハット形鋼矢板に水平方向のたわみ変形が発生することによって施工性が低下することがわかった。【０００５】
具体的には、ハット形鋼矢板にねじりやたわみなどの変形が生じると、打設時に鋼矢板下端以深や鋼矢板側面からの地盤から受ける貫入抵抗や、先行して打設された鋼矢板の継手との嵌合抵抗が増大する可能性がある。また、地上部においてハット形鋼矢板にたわみやねじれなどの変形が発生すると、バイブロハンマーなどの施工機が傾いたり揺動したりすることによって、本来はハット形鋼矢板を鉛直方向に振動させるために使われる施工機の振動エネルギーがハット形鋼矢板の水平方向の振動や回転挙動のエネルギーとして損失になり、結果としてハット形鋼矢板の地盤内への貫入速度が低下する可能性がある。施工機が傾いたり揺動してしまったりすると、鋼矢板頭部には水平方向の荷重が加わることになるため、鋼矢板のたわみやねじれ挙動が増長され、更に振動エネルギーの損失が増大する悪循環に陥る可能性がある。よって、鋼矢板の良好な施工性を確保するためには、地盤内挙動のみならず、地上部において、鋼矢板のたわみやねじれ変形を抑制することが重要となる。【０００６】
ところが、このような施工性の低下の原因になりうるハット形鋼矢板の地上部での挙動については、上記の特許文献１から特許文献４には記載されていない。鋼矢板の打設性を評価する上において、地盤内での挙動のみならず、地上部も含めて、鋼矢板全体挙動を見渡して、最適な鋼矢板断面形状を模索することは従来行われてこなかった。これは、１つには、鋼矢板の断面が小さい場合、施工機が鋼矢板を支持する位置が鋼矢板の断面重心から大きく偏心することがなく、従って地上部において施工性に影響するほどの鋼矢板のたわみやねじれなどの変形が生じにくかったためである。そのため、鋼矢板の施工性は、地盤からの抵抗が支配的であると考えられてきた。実際、鋼矢板が小型であれば、地上部において、打設時の鋼矢板の断面変形は顕著に露出することがなく、地上部での変形挙動と施工性との関連性には着目されず、両者の関連性に関する知見はなかった。しかしながら、近年、ハット形鋼矢板の大断面化によって、地上部におけるハット形鋼矢板のねじれやたわみなどの変形挙動が拡大し、施工性に影響する可能性が生じてきている。【０００７】
そこで、本発明は、ハット形鋼矢板の打設時に地上部で発生する水平方向のたわみ変形を低減することによって施工性を向上させることが可能な、新規かつ改良されたハット形鋼矢板および鋼矢板壁の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある観点によれば、ハット形鋼矢板は、長手方向に直交する断面において、奥行き方向の第１の側で幅方向に沿って延びるウェブと、ウェブの幅方向の両端部から幅方向の両側、かつ奥行き方向の第２の側に向かって延びる１対のフランジと、奥行き方向の第２の側で１対のフランジのそれぞれの端部から幅方向に沿って、かつ幅方向の両側に向かって延びる１対のアームと、１対のアームのそれぞれの１対のフランジとは反対側の端部に形成される嵌合継手とを備える。断面におけるハット形鋼矢板の断面２次モーメントＩ（ｃｍ４）と、断面における１対のアームの奥行き方向の第２の側の面に対応する直線とハット形鋼矢板の図心との間の距離ｄ（ｃｍ）と、ハット形鋼矢板の有効幅Ｗ（ｃｍ）とは、以下の式（ｉ）の関係を満たし、有効幅Ｗが１００ｃｍ以上である。
ｄ／Ｗ≦４．７５×１０−５×Ｉ／ｄ＋０．０８５  ・・・（ｉ）【０００９】
上記のハット形鋼矢板では、断面２次モーメントＩと、距離ｄと、有効幅Ｗとが、以下の式（ii）および式（iii）の関係を満たしてもよい。
ｄ／Ｗ≦１．９０×１０−５×Ｉ／ｄ＋０．１１１  ・・・（ii）
Ｉ／ｄ≧８２８  ・・・（iii）
また、上記のハット形鋼矢板では、有効幅Ｗが１１５ｃｍ以上であってもよく、断面２次モーメントＩが９５００ｃｍ４より大きく、かつ８００００ｃｍ４よりも小さくてもよい。【００１０】
本発明の別の観点によれば、上記のハット形鋼矢板を用いた鋼矢板壁の製造方法が提供される。鋼矢板壁の製造方法は、ハット形鋼矢板の嵌合継手のうちの一方のみを先行して打設された鋼矢板の嵌合継手に嵌合させながらハット形鋼矢板を地中に打設する工程を含んでもよい。【００１１】
上記の構成によれば、ハット形鋼矢板の打設時に地上部で発生する水平方向のたわみ変形を低減することによって施工性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るハット形鋼矢板の断面図である。
【図２】図１に示されたハット形鋼矢板の嵌合継手における嵌合中心について説明するための図である。
【図３】打設時のハット形鋼矢板の境界条件を示す、先行矢板との嵌合状況、バイブロハンマーによるハット形鋼矢板の把持状況について概念的に説明するための図である。
【図４】打設時のハット形鋼矢板に発生する水平方向のたわみ変形について概念的に説明するための図である。
【図５】本発明の比較例および実施例を、断面２次モーメントＩと距離ｄとの比Ｉ／ｄを横軸、従来のハット形鋼矢板で発生するたわみ量との比で示したたわみ量ｆを縦軸としてプロットしたグラフである。
【図６】本発明の比較例および実施例を、断面２次モーメントＩと距離ｄとの比Ｉ／ｄを横軸、距離ｄと有効幅Ｗとの比ｄ／Ｗを縦軸としてプロットしたグラフである。
【図７】図６のグラフに示された実施例のうち、たわみ量ｆが従来のハット形鋼矢板の８０％未満にまで低減される例のみを抽出したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係るハット形鋼矢板の断面図である。図１に示されるように、ハット形鋼矢板１は、長手方向（図中のｚ方向）に直交する断面において、奥行き方向の第１の側（図中のｙ方向の奥側）で幅方向（図中のｘ方向）に沿って延びるウェブ２と、ウェブ２の幅方向の両端部から幅方向の両側、かつ奥行き方向の第２の側（図中のｙ方向の手前側）に向かって延び、幅方向との間にフランジ角度θ（鋭角側）をなすフランジ３Ａ，３Ｂと、奥行き方向の第２の側でフランジ３Ａ，３Ｂのそれぞれの端部から幅方向に沿って、かつ幅方向の両側に向かって延びるアーム４Ａ，４Ｂと、アーム４Ａ，４Ｂのそれぞれのフランジ３Ａ，３Ｂとは反対側の端部に形成される嵌合継手５Ａ，５Ｂとを含む。
【００１５】
後述するように、この断面におけるハット形鋼矢板１の断面２次モーメントＩ（ｃｍ４）と、断面におけるアーム４Ａ，４Ｂの奥行き方向の第２の側（図中のｙ方向の手前側）の面に対応する直線ＬＡとハット形鋼矢板１の図心Ｃとの間の距離ｄ（ｃｍ）と、ハット形鋼矢板１の有効幅Ｗ（ｃｍ）とは、以下の式（１）の関係を満たす。なお、有効幅Ｗは、嵌合中心ＥＡ，ＥＢ間の距離に等しい。
ｄ／Ｗ≦４．７５×１０−５×Ｉ／ｄ＋０．０８５  ・・・（１）
【００１６】
ここで、直線ＬＡは、製造誤差などにより、必ずしも実際のアーム４Ａ，４Ｂの面に厳密には一致しない場合もある。しかしながら、このような場合であっても、例えば設計図面に示されたハット形鋼矢板１の断面ではアーム４Ａ，４Ｂの奥行き方向の第２の側の面が同一直線上にあり、これらの面に対応する直線ＬＡを特定することが可能である。この場合、設計図面に示されたアーム４Ａ，４Ｂの延びる方向は、ハット形鋼矢板１の幅方向に一致する。また、施工後に地中に打ち込まれたハット形鋼矢板１では、施工時などのアーム４Ａ，４Ｂの変形によって、例えば地上に露出しているハット形鋼矢板１の頭部端面において、アーム４Ａ，４Ｂの奥行き方向の第２の側の面が厳密には同一直線上にない場合がある。しなしながら、この場合も、例えば打設前の状況を示す設計図面で同一直線上に示されたアーム４Ａ，４Ｂの奥行き方向の第２の側の面に対応する直線ＬＡを特定することができる。設計図面によらない場合、地上に露出しているハット形鋼矢板１の頭部端面において、アーム４Ａ，４Ｂのそれぞれの端部に位置する嵌合中心ＥＡ，ＥＢを結ぶ直線をアーム４Ａ，４Ｂの設計上の板厚中心線ＬＣ（図２参照）とし、板厚中心線ＬＣ奥行き方向の第２の側へアーム４Ａ，４Ｂの板厚の半分だけ平行移動させることによって直線ＬＡを特定することができる。
【００１７】
なお、図１に示されたハット形鋼矢板１の形状が幾何学的に成り立つ場合、アーム長さＢａ、有効幅Ｗ、ウェブ長さＢｗ、高さＨおよびフランジ角度θは、Ｗ−Ｂｗ−２Ｈ／tanθ＞０の関係を満たしている。ここで、高さＨは、ウェブ２およびアーム４Ａ，４Ｂの板厚を含み嵌合継手５Ａ，５Ｂの張り出しを含まないハット形鋼矢板１の断面の高さである。
【００１８】
図２は、図１に示されたハット形鋼矢板の嵌合継手における嵌合中心について説明するための図である。図示されているように、ハット形鋼矢板１の嵌合継手５Ａには、隣接して打設される別のハット形鋼矢板１の嵌合継手５Ｂが嵌合する。嵌合継手５Ａの嵌合中心ＥＡは、これに嵌合するアーム４Ｂおよび嵌合継手５Ｂを仮想的に配置した場合に、嵌合継手５Ａが形成されるアーム４Ａの端部位置と、仮想的な嵌合継手５Ｂが形成されるアーム４Ｂの端部位置との中間に位置する、アーム４Ａおよびアーム４Ｂの設計上の板厚中心線ＬＣ上の点として定義することができる。ハット形鋼矢板１の反対側に位置する嵌合継手５Ｂの嵌合中心ＥＢも、同様に定義することができる。上述のように、嵌合中心ＥＡ，ＥＢはハット形鋼矢板１の有効幅Ｗに関連する。
【００１９】
図３および図４は、打設時のハット形鋼矢板に発生する水平方向のたわみ変形について概念的に説明するための図である。図３はハット形鋼矢板に水平方向のたわみ変形を引き起こす、境界状況を示すハット形鋼矢板１を平面視した図であり、図４はハット形鋼矢板１を側面視した図である。図３および図４に示されるように、ハット形鋼矢板１は、上端でフランジ３Ａ，３Ｂを挟み込むバイブロハンマー６から加えられる鉛直方向の振動荷重Ｂによって打設される。バイブロハンマー６は、ハット形鋼矢板１を安定支持するために、奥行き方向（図中のｙ方向）の位置が断面の図心Ｃにほぼ一致するように配置される。
【００２０】
ここで、地表面近くには先行して打設されたハット形鋼矢板１Ｐがあり、ハット形鋼矢板１はハット形鋼矢板１Ｐの嵌合継手５Ｂに嵌合継手５Ａを嵌合させながら打設される。従って、地表面近くでは、ハット形鋼矢板１の嵌合継手５Ａは、ハット形鋼矢板１Ｐの嵌合継手５Ｂによって水平方向の変位を拘束される。嵌合継手５Ａは、嵌合継手５Ｂと嵌合中心ＥＡの近傍の複数の点で接触することによって水平方向の変位を拘束される。従って、ハット形鋼矢板１は、地上部に突出した長手方向下側の部分において、嵌合継手部と地盤からの拘束を受けることになる。これに対して、バイブロハンマー６による振動荷重の作用点である図心Ｃは、水平方向の変位が拘束される嵌合継手部から奥行き方向、すなわちハット形鋼矢板１の断面の弱軸方向の距離ｄだけ離れて位置するため、この距離ｄに応じて、図４に示されるようにハット形鋼矢板１Ｐの上端よりも上にあるハット形鋼矢板１の部分には振動荷重Ｂによる曲げモーメントＭが作用する。これによって、ハット形鋼矢板１に奥行き方向（図中のｙ方向）のたわみ量ｆが発生する。たわみ量ｆが大きくなると、バイブロハンマー６による鉛直方向の振動荷重Ｂの一部が水平方向の振動に変換されてしまい、打設方向の振動荷重が効果的に地盤内に伝達されずエネルギーロスによって施工性が低下する。
【００２１】
本発明者らの経験によれば、長さ１６ｍの従来のハット形鋼矢板をクローラークレーンから吊り下げたバイブロハンマーで振動荷重３３ｋＮ、鉛直方向振動の最大振幅６ｍｍで打設していたところ、ハット形鋼矢板が地中で５ｍ、地上で１ｍの合計６ｍで隣接するハット形鋼矢板に嵌合したところで、隣接するハット形鋼矢板の上端よりも上にある残りの１０ｍの部分の奥行き方向の振動が増大し、最大振幅６ｍｍに達した。この結果、バイブロハンマーが揺動し、振動荷重が効果的に作用しなくなった結果、ハット形鋼矢板の打設速度が低下した。
【００２２】
本実施形態では、施工性の低下を防止するために、たわみ量ｆを従来のハット形鋼矢板よりも低減することができるハット形鋼矢板１の断面形状を、地上部に突出したハット形鋼矢板を、下端が先行矢板との嵌合継手部及び地盤により拘束された固定端、上端が振動荷重による曲げモーメントを受ける自由端とした片持ち梁モデルとして検討した。検討にあたって本発明者らが着目した点は以下のとおりである。まず、図４に示されたような曲げモーメントＭに対抗して水平方向のたわみ量ｆを小さくするためには、曲げモーメントＭを小さくすること、および曲げモーメントＭに対する抵抗指標となるハット形鋼矢板１の断面２次モーメントＩを大きくすることが有利である。ここで、曲げモーメントＭは、継手嵌合位置と、施工機の鋼矢板把持位置となる断面図心との距離に比例するため、曲げモーメントＭを表す指標として図３に示した図心距離ｄを用いることができる。曲げモーメントＭを小さくするためには、図心距離ｄを小さくすることが有利である。曲げモーメントＭの指標である図心距離ｄと断面２次モーメントＩを組み合わせたＩ／ｄは、値が大きくなるほどたわみ量ｆが低減される指標である。
【００２３】
その一方で、単に、たわみ量を低減できる鋼矢板とするだけでなく、経済的な断面とすることも目指して、大断面化を指向し、有効幅Ｗを指標に取り入れた。広幅化することで、ウェブ幅を大きくでき、所定幅に占めるフランジ部の面積割合を小さくできるので、より少ない断面積で、所定幅当たりの断面２次モーメント即ち曲げ剛性を確保できる。つまり、経済的な断面で大きな断面２次モーメントＩが得られる。換言すれば、有効幅Ｗが大きい場合には、壁幅あたりの断面２次モーメントが同じ場合でもハット形鋼矢板１の単体（１枚あたり）の断面２次モーメントＩがより大きくなり、たわみ量ｆを許容可能な範囲に抑えることができる曲げモーメントＭの範囲を大きくすることができる。
【００２４】
ここで、曲げモーメントＭと図心距離ｄとは比例関係にあるため、図心距離ｄを大きくすると曲げモーメントＭが増大するが、このとき有効幅Ｗも大きくすれば、断面２次モーメントＩを増大させることによってたわみ量ｆを許容可能な範囲に抑えることができる。即ちｄ／Ｗを所定の値以下に抑えることによって、たわみ量ｆを許容可能な範囲に抑えることができる。
【００２５】
従って、以下の検討は、Ｉ／ｄおよびｄ／Ｗの値に着目して、たわみ量ｆを低減できるハット形鋼矢板１の断面形状の条件を特定することを意図している。
【００２６】
表１〜表４に検討の結果を示す。検討は、ハット形鋼矢板１を幅方向に連結した壁体の壁幅１ｍあたりの断面２次モーメントＩＷが１００００ｃｍ４／ｍレベル、２５０００ｃｍ４／ｍレベル、４５０００ｃｍ４／ｍレベル、および５００００ｃｍ４／ｍレベルの場合のそれぞれについて行い、比較例１〜比較例４として示す従来のハット形鋼矢板よりもたわみ量ｆが低減された例を実施例１〜実施例３２として示した。また、表１〜表４に示されたウェブ厚さｔｗ（ｃｍ）、ウェブ幅Ｂｗ（ｃｍ）、およびアーム幅Ｂａ（ｃｍ）が表す寸法は、図１に示されている。
【００２７】
【表１】
2020045115.tif 000003
【００２８】
【表２】
2020045115.tif 000004
【００２９】
【表３】
2020045115.tif 000005
【００３０】
【表４】
2020045115.tif 000006
【００３１】
図５は、上記の比較例１〜比較例４、および実施例１〜実施例３２を、断面２次モーメントＩ（ｃｍ４）と距離ｄ（ｃｍ）との比Ｉ／ｄを横軸、たわみ量ｆ（従来との比）を縦軸としてプロットしたグラフである。比較例１〜比較例４は点Ｐ１〜Ｐ４として示されており、実施例１〜実施例３２は断面２次モーメントＩＷのレベルごとに点Ｅ１〜Ｅ７、点Ｅ８〜Ｅ１６、点Ｅ１７〜Ｅ２９、および点Ｅ３０〜Ｅ３２のグループに分けて示されている。図５のグラフに示されるように、Ｉ／ｄの値は壁幅１ｍあたりの断面２次モーメントＩＷのレベルごとに異なるものの、各レベルの中では、Ｉ／ｄの値が大きくなるほど、たわみ量ｆが低減される傾向が見られた。
【００３２】
図６は、上記の比較例１〜比較例４、および実施例１〜実施例３２を、断面２次モーメントＩ（ｃｍ４）と距離ｄ（ｃｍ）との比Ｉ／ｄを横軸、距離ｄ（ｃｍ）と有効幅Ｗ（ｃｍ）との比ｄ／Ｗを縦軸としてプロットしたグラフである。図６のグラフにおいて、実施例を示す点Ｅ１〜Ｅ３２は、ｄ／Ｗ≦４．７５×１０−５×Ｉ／ｄ＋０．０８５の範囲に含まれる。これに対して、比較例を示す点Ｐ１〜Ｐ４はｄ／Ｗ＞４．７５×１０−５×Ｉ／ｄ＋０．０８５の範囲にある。従って、上記の検討の結果から、たわみ量ｆを低減できるハット形鋼矢板１の断面形状の条件として、以下の式（１）を特定することができる。
ｄ／Ｗ≦４．７５×１０−５×Ｉ／ｄ＋０．０８５  ・・・（１）
【００３３】
ここで、断面２次モーメントＩは距離ｄの２乗に比例して大きくなるため、断面２次モーメントＩが大きいほどｄ／Ｗは大きくなる。また、断面２次モーメントＩの増加率が距離ｄの増加率よりも大きいため、断面２次モーメントＩが大きいほどＩ／ｄも大きくなる。つまり、ｄ／Ｗの増加に伴い、Ｉ／ｄは増加する傾向にある。従って、ハット形鋼矢板においてＩ／ｄとｄ／Ｗとは相関する指標であり、例えば図６の比較例１〜比較例４（点Ｐ１〜Ｐ４）ではほぼ比例関係にある。ハット形鋼矢板において、経済的な断面にするために広幅化しつつ、かつ大きな断面２次モーメントを確保するためにｄの値を大きくした場合、たわみ量を許容可能な範囲に抑えるために、有効幅Ｗおよび距離ｄをそれぞれどのように決定するのが適切か、という基準はなかった。上記の検討では、たわみ量ｆを低減するという観点から、ｄ／ＷをＩ／ｄに応じて定まる所定の値以下に設定することが有効であることを見出し、従来鋼矢板で生じるたわみ量以下にするための条件として式（１）のＩ／ｄとｄ／Ｗとの関係を規定し、断面２次モーメントＩに応じて有効幅Ｗおよび距離ｄを決定するための基準を提供している。
【００３４】
なお、上述した実施例１〜実施例３２は幅方向に連結した壁体の壁幅１ｍあたりの断面２次モーメントＩＷが１００００ｃｍ４／ｍレベル、２５０００ｃｍ４／ｍレベル、４５０００ｃｍ４／ｍレベル、および５００００ｃｍ４／ｍレベルのハット形鋼矢板１を含むが、これらのハット形鋼矢板１の単体（１枚あたり）の断面２次モーメントＩは９５００ｃｍ４より大きく、かつ８００００ｃｍ４よりも小さい範囲にある（９５００ｃｍ４＜Ｉ＜８００００ｃｍ４）。
【００３５】
さらに、幅が拡大された、いわゆる薄肉大断面のハット形鋼矢板について、製造性を考慮した場合にはよりコンパクトな断面とすることが好ましい。この観点では、上記で検討した実施例のうち、ハット形鋼矢板１の単体（１枚あたり）の断面２次モーメントＩが９５００ｃｍ４より大きく、かつ４００００ｃｍ４よりも小さい範囲にある（９５００ｃｍ４＜Ｉ＜４００００ｃｍ４）ものがより好適である。
【００３６】
図７は、図６のグラフに示された実施例１〜実施例３２のうち、たわみ量ｆ（従来との比）が０．８未満、すなわちたわみ量ｆが従来のハット形鋼矢板の８０％未満にまで低減される例のみを抽出したグラフである。具体的には、実施例１〜実施例７、実施例９〜実施例１６および実施例２２〜実施例３２が抽出されている。図７のグラフにおいて、抽出された例を示す点Ｅ１〜Ｅ７，Ｅ９〜Ｅ１６，Ｅ２２〜Ｅ３２は、ｄ／Ｗ≦１．９０×１０−５×Ｉ／ｄ＋０．１１１、かつＩ／ｄ≧８２８の範囲に含まれる。これに対して、比較例を示す点Ｐ１〜Ｐ４はｄ／Ｗ＞１．９０×１０−５×Ｉ／ｄ＋０．１１１の範囲にある。従って、たわみ量ｆを実用上顕著な効果がみられる程度、具体的には従来のハット形鋼矢板の８０％未満にまで低減できるハット形鋼矢板１の断面形状の条件として、以下の式（２）および式（３）を特定することができる。
ｄ／Ｗ≦１．９０×１０−５×Ｉ／ｄ＋０．１１１  ・・・（２）
Ｉ／ｄ≧８２８  ・・・（３）
【００３７】
なお、上記の検討は、従来のハット形鋼矢板より効率的に経済的な断面を構築するために、ハット形鋼矢板１の有効幅Ｗを従来のハット形鋼矢板の有効幅である９０ｃｍを超えて拡大する検討の中で実施されたため、実施例１〜実施例３２において有効幅Ｗは１００ｃｍ以上になっている。しかしながら、上記の式（１）〜(３)の条件において、従来のハット形鋼矢板よりもたわみ量を低減する断面は、有効幅Ｗと距離ｄとの比ｄ／Ｗと、距離ｄと断面２次モーメントIとの比Ｉ／ｄとの関係としてのみ規定されるため、従来のハット形鋼矢板よりも経済的な断面を確保できる断面形状として、例えば有効幅Ｗが１００ｃｍ未満である場合にも適用可能であると考えられる。
【００３８】
その一方で、経済的な施工という観点からは、ハット形鋼矢板の有効幅を拡大しても既存の施工機を流用できることが望ましい。施工機の一種である圧入機としては、有効幅９０ｃｍ（比較例１〜比較例４）対応が普及している他、有効幅が９０ｃｍを超えるサイズに適応できる圧入機としては、有効幅１１５ｃｍ〜１４６．１ｃｍ対応のものが存在する。つまり、上記の観点では、ハット形鋼矢板の有効幅Ｗが１１５ｃｍ以上であることが好ましい。
【００３９】
以上で説明したような本発明の実施形態によれば、打設時に発生する水平方向のたわみ変形が効果的に低減される断面形状のハット形鋼矢板が提供される。このようなハット形鋼矢板は、例えばハット形鋼矢板の１対の嵌合継手のうちの一方のみを先行して打設された鋼矢板の嵌合継手に嵌合させながらハット形鋼矢板を地中に打設する工程を含む鋼矢板壁の製造方法において、特に有利である。このような鋼矢板壁の製造方法では、ハット形の鋼矢板の一方の継手が先行して打設された鋼矢板の継手に嵌合している位置に対して施工機が鋼矢板を支持して鉛直振動荷重を加える位置が偏心しているためハット形鋼矢板にたわみ変形を発生させるモーメントが生じやすいが、本発明の実施形態を適用することによってたわみ変形を効果的に抑制することができる。
【００４０】
ハット形鋼矢板のたわみ変形を抑制することによって、地上部におけるハット形鋼矢板の横ぶれ振動が低減され、施工機からの打設エネルギーが少ない損失で施工重機能力を効率よく活用した状態でハット形鋼矢板に伝達され、ハット形鋼矢板の地盤内への貫入速度を高く保つことができるとともに、施工重機の燃費効率のよい経済的な施工が可能になる。また、ハット形鋼矢板のたわみ変形を抑制することによって打設中のハット形鋼矢板のばたつきが小さくなり、施工に伴う騒音や振動を低減させることができる。ハット形鋼矢板の大断面化によって施工機が大型化すると騒音や振動も大きくなる可能性があるが、ハット形鋼矢板のたわみ変形を抑制することによって、騒音や振動を抑制した施工が可能になる。
【００４１】
また、ハット形鋼矢板のたわみ変形を抑制することによって、先行して打設された鋼矢板の継手との嵌合抵抗を小さくすることができるため、ハット形鋼矢板全体の打設時の抵抗を小さくすることができ、また継手の接触面での削れや溶着を防止することができる。
【００４２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４３】
１…ハット形鋼矢板、２…ウェブ、３Ａ，３Ｂ…フランジ、４Ａ，４Ｂ…アーム、５Ａ，５Ｂ…嵌合継手、６…バイブロハンマー、Ｃ…図心、ＥＡ，ＥＢ…嵌合中心。
【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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【国際調査報告】
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