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JP7632985B2 - Manufacturing method of hat-shaped steel sheet pile and steel sheet pile wall - Google Patents
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JP7632985B2 - Manufacturing method of hat-shaped steel sheet pile and steel sheet pile wall - Google Patents

Manufacturing method of hat-shaped steel sheet pile and steel sheet pile wall Download PDF

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Description

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。 The present invention relates to a method for manufacturing hat-shaped steel sheet piles and steel sheet pile walls.

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。 Hat-shaped steel sheet piles are widely used in civil engineering and construction work to build walls for retaining soil and water blocking. Hat-shaped steel sheet piles are driven into the ground during driving, so a technique has been proposed to improve workability by reducing the penetration resistance. For example, Patent Document 1 describes a technique for suppressing the earth discharge pressure during driving and improving workability by setting the flange angle, i.e., the angle between the flange and the web and the arm, so that the intersection of the perpendicular lines passing through the center of each flange in the cross section of the hat-shaped steel sheet pile is located outside the cross section of the groove of the hat-shaped steel sheet pile. Patent Document 2 also describes a technique for minimizing the penetration resistance by optimizing the flange angle. Patent Document 3 describes a technique for setting the flange angle based on an economic index and a workability index that indicates the penetration resistance at the bottom end of the steel sheet pile. Patent Document 4 describes a technique for setting the cross-sectional shape of a steel sheet pile that is excellent in at least one of the performances of economy and workability, based on the relationship between an economic evaluation index and a workability evaluation index that indicates the ratio of the blockage resistance acting on the bottom end of the steel sheet pile during driving to the cross-sectional area.

特許第3488230号公報Patent No. 3488230 特許第3488233号公報Patent No. 3488233 特許第5764945号公報Patent No. 5764945 特開2014-148798号公報JP 2014-148798 A

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。 The techniques described in the above Patent Documents 1 to 4 all focus on the behavior of steel sheet piles in the ground, and aim to improve workability by reducing the penetration resistance and blockage resistance that act after the steel sheet pile is penetrated into the ground. In other words, as a method for evaluating the workability of steel sheet piles, the focus has been only on the mechanism of inserting the steel sheet pile into the ground, and the optimum steel sheet pile shape has been sought based on the relationship with the ground resistance and soil particle behavior around the steel sheet pile. However, according to the knowledge obtained by the inventors, in addition to the behavior of the steel sheet pile in the ground, the behavior above ground during installation also affects the workability. In other words, the actual installation of the steel sheet pile proceeds in a manner in which the steel sheet pile is installed in the ground and the state where it protrudes above ground proceed in parallel, and the workability of the steel sheet pile is affected by the coupled behavior of the steel sheet pile in the ground and above ground. Specifically, it was found that when steel sheet piles are driven while being connected widthwise with joints, horizontal deflection deformation occurs in the hat-shaped steel sheet piles, which are driven while the joints are restrained to the previously driven steel sheet pile, reducing workability.

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。 Specifically, if deformation such as twisting or bending occurs in the hat-shaped steel sheet pile, the penetration resistance from the ground from the bottom end of the steel sheet pile and the sides of the steel sheet pile during driving, and the fitting resistance with the joints of the steel sheet pile driven beforehand, may increase. In addition, if deformation such as bending or twisting occurs in the hat-shaped steel sheet pile above ground, the construction machine such as a vibro hammer may tilt or swing, and the vibration energy of the construction machine, which is originally used to vibrate the hat-shaped steel sheet pile in the vertical direction, may be lost as energy in the horizontal vibration and rotational behavior of the hat-shaped steel sheet pile, resulting in a decrease in the penetration speed of the hat-shaped steel sheet pile into the ground. If the construction machine tilts or swings, a horizontal load is applied to the head of the steel sheet pile, which may increase the deflection and twisting behavior of the steel sheet pile, resulting in a vicious cycle of further increasing the loss of vibration energy. Therefore, to ensure good workability of steel sheet piles, it is important to suppress the deflection and torsional deformation of the steel sheet piles above ground as well as their behavior in the ground.

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。 However, the behavior of the hat-shaped steel sheet pile above ground, which may cause such a decrease in workability, is not described in the above-mentioned Patent Documents 1 to 4. In evaluating the installation performance of a steel sheet pile, it has not been done to search for the optimal cross-sectional shape of the steel sheet pile by looking at the overall behavior of the steel sheet pile, including the aboveground part, as well as the behavior in the ground. One reason for this is that when the cross section of the steel sheet pile is small, the position where the construction machine supports the steel sheet pile is not significantly eccentric from the cross-sectional center of gravity of the steel sheet pile, and therefore deformation such as bending and twisting of the steel sheet pile that affects the installation performance is unlikely to occur in the aboveground part. Therefore, it has been thought that the installation performance of the steel sheet pile is dominated by resistance from the ground. In fact, if the steel sheet pile is small, the cross-sectional deformation of the steel sheet pile during installation is not significantly exposed in the aboveground part, and the relationship between the deformation behavior in the aboveground part and the installation performance has not been paid attention to, and there has been no knowledge about the relationship between the two. However, in recent years, the cross-section of hat-shaped steel sheet piles has become larger, which has led to increased deformation behavior, such as twisting and bending, of hat-shaped steel sheet piles above ground, which may affect construction workability.

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。 The present invention aims to provide a new and improved manufacturing method for hat-shaped steel sheet piles and steel sheet pile walls that can improve workability by reducing the horizontal deflection deformation that occurs above ground when the hat-shaped steel sheet piles are driven.

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(cm)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115cm以上であり、断面2次モーメントIが9500cmより大きく、かつ40000cmよりも小さい。
d/W≦4.75×10-5×I/d+0.085 ・・・(i)
According to an aspect of the present invention, a hat-shaped steel sheet pile includes, in a cross section perpendicular to the longitudinal direction, a web extending along the width direction on a first side in the depth direction, a pair of flanges extending from both ends of the web in the width direction to both sides in the width direction and toward a second side in the depth direction, a pair of arms extending from each end of the pair of flanges on the second side in the depth direction along the width direction and toward both sides in the width direction, and a fitting joint formed at an end of each of the pair of arms opposite to the pair of flanges. The cross section of the hat-shaped steel sheet pile has a second moment of area I ( cm4 ), a distance d (cm) between a straight line corresponding to a surface of the second side in the depth direction of the pair of arms in the cross section and the centroid of the hat-shaped steel sheet pile, and an effective width W (cm) of the hat-shaped steel sheet pile satisfy the relationship of the following formula (i), in which the effective width W is 115 cm or more, and the second moment of area I is greater than 9500 cm4 and smaller than 40000 cm4 .
d/W≦4.75× 10-5 ×I/d+0.085...(i)

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)
In the above-mentioned hat-shaped steel sheet pile, the area second moment I, the distance d, and the effective width W may satisfy the relationships of the following formulas (ii) and (iii).
d/W≦1.90×10 -5 ×I/d+0.111...(ii)
I/d≧828...(iii)

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。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a steel sheet pile wall using the above-mentioned hat-shaped steel sheet pile. The method for manufacturing a steel sheet pile wall may include a step of driving the hat-shaped steel sheet pile into the ground while engaging only one of the fitting joints of the hat-shaped steel sheet pile with the fitting joint of the steel sheet pile that has been driven in advance.

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。 The above-mentioned configuration improves workability by reducing the horizontal deflection deformation that occurs in the aboveground portion when driving hat-shaped steel sheet piles.

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。FIG. 2 is a cross-sectional view of a hat-shaped steel sheet pile according to one embodiment of the present invention. 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。FIG. 2 is a diagram for explaining a fitting center in a fitting joint of the hat-shaped steel sheet pile shown in FIG. 1 . 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。FIG. 13 is a diagram showing the boundary conditions of the hat-shaped steel sheet pile during driving, and conceptually explaining the engagement with the preceding sheet pile and the gripping state of the hat-shaped steel sheet pile by the vibro hammer. 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。FIG. 13 is a diagram for conceptually explaining the horizontal deflection deformation that occurs in a hat-shaped steel sheet pile during driving. 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。1 is a graph in which the comparative examples and examples of the present invention are plotted with the ratio I/d of the area second moment I to the distance d on the horizontal axis and the deflection amount f shown as a ratio to the deflection amount generated in a conventional hat-shaped steel sheet pile on the vertical axis. 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。1 is a graph plotting comparative examples and examples of the present invention with the ratio I/d of the area second moment I to the distance d on the horizontal axis and the ratio d/W of the distance d to the effective width W on the vertical axis. 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。This graph shows only the examples in which the deflection amount f is reduced to less than 80% of that of the conventional hat-shaped steel sheet pile, out of the examples shown in the graph of FIG. 6 .

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。 A preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Note that in this specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals to avoid redundant description.

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。 Figure 1 is a cross-sectional view of a hat-shaped steel sheet pile according to one embodiment of the present invention. As shown in Figure 1, the hat-shaped steel sheet pile 1 includes, in a cross section perpendicular to the longitudinal direction (z direction in the figure), a web 2 extending along the width direction (x direction in the figure) on a first side in the depth direction (the back side in the y direction in the figure), flanges 3A, 3B extending from both ends of the web 2 in the width direction to both sides in the width direction and toward a second side in the depth direction (the front side in the y direction in the figure) and forming a flange angle θ (acute angle side) with the width direction, arms 4A, 4B extending from the respective ends of the flanges 3A, 3B on the second side in the depth direction along the width direction and toward both sides in the width direction, and fitting joints 5A, 5B formed at the ends of the arms 4A, 4B opposite to the flanges 3A, 3B.

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(cm)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L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E,E間の距離に等しい。
d/W≦4.75×10-5×I/d+0.085 ・・・(1)
As described later, the area moment of inertia I ( cm4 ) of the hat-shaped steel sheet pile 1 in this cross section, the distance d (cm) between the straight line L A corresponding to the surface of the second side in the depth direction of the arms 4A, 4B in the cross section (the front side in the y direction in the figure) and the centroid C of the hat-shaped steel sheet pile 1, and the effective width W (cm) of the hat-shaped steel sheet pile 1 satisfy the relationship of the following formula (1). Note that the effective width W is equal to the distance between the fitting centers E A and E B.
d/W≦4.75×10 -5 ×I/d+0.085...(1)

ここで、直線L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L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L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E,Eを結ぶ直線をアーム4A,4Bの設計上の板厚中心線L(図2参照)とし、板厚中心線L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Lを特定することができる。 Here, due to manufacturing errors, the straight line L A may not necessarily strictly coincide with the faces of the actual arms 4A and 4B. However, even in such a case, for example, in the cross section of the hat-shaped steel sheet pile 1 shown in the design drawing, the second side faces in the depth direction of the arms 4A and 4B are on the same straight line, and it is possible to specify the straight line L A corresponding to these faces. In this case, the extension direction of the arms 4A and 4B shown in the design drawing coincides with the width direction of the hat-shaped steel sheet pile 1. In addition, in the hat-shaped steel sheet pile 1 driven into the ground after construction, for example, due to deformation of the arms 4A and 4B during construction, for example, at the head end face of the hat-shaped steel sheet pile 1 exposed above ground, the second side faces in the depth direction of the arms 4A and 4B may not strictly coincide with each other. However, even in this case, it is possible to specify the straight line L A corresponding to the second side faces in the depth direction of the arms 4A and 4B shown on the same straight line in the design drawing showing the state before driving, for example. When design drawings are not used, the straight line connecting the fitting centers E A and E B located at the respective ends of the arms 4A and 4B at the head end face of the hat-shaped steel sheet pile 1 exposed above ground is taken as the designed thickness center line L C of the arms 4A and 4B (see Figure 2), and the straight line L A can be identified by translating the thickness center line L C by half the thickness of the arms 4A and 4B toward the second side in the depth direction.

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。 When the shape of the hat-shaped steel sheet pile 1 shown in Figure 1 is geometrically valid, the arm length Ba, effective width W, web length Bw, height H, and flange angle θ satisfy the relationship W-Bw-2H/tan θ>0. Here, height H is the height of the cross section of the hat-shaped steel sheet pile 1, including the plate thickness of the web 2 and arms 4A, 4B, but not including the overhang of the fitting joints 5A, 5B.

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E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L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Eも、同様に定義することができる。上述のように、嵌合中心E,Eはハット形鋼矢板1の有効幅Wに関連する。 2 is a diagram for explaining the fitting center in the fitting joint of the hat-shaped steel sheet pile shown in FIG. 1. As shown in the figure, the fitting joint 5A of the hat-shaped steel sheet pile 1 is fitted with the fitting joint 5B of another hat-shaped steel sheet pile 1 that is driven adjacent to it. The fitting center EA of the fitting joint 5A can be defined as a point on the design plate thickness center line LC of the arm 4A and the arm 4B, which is located midway between the end position of the arm 4A where the fitting joint 5A is formed and the end position of the arm 4B where the virtual fitting joint 5B is formed, when the arm 4B and the fitting joint 5B that fit thereto are virtually arranged. The fitting center EB of the fitting joint 5B located on the opposite side of the hat-shaped steel sheet pile 1 can be defined in the same way. As described above, the fitting centers EA and EB are related to the effective width W of the hat-shaped steel sheet pile 1.

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。 Figures 3 and 4 are diagrams for conceptually explaining the horizontal deflection deformation that occurs in a hat-shaped steel sheet pile during driving. Figure 3 is a plan view of a hat-shaped steel sheet pile 1 showing the boundary conditions that cause horizontal deflection deformation in the hat-shaped steel sheet pile, and Figure 4 is a side view of the hat-shaped steel sheet pile 1. As shown in Figures 3 and 4, the hat-shaped steel sheet pile 1 is driven by a vertical vibration load B applied from a vibro hammer 6 that clamps the flanges 3A and 3B at the upper end. In order to stably support the hat-shaped steel sheet pile 1, the vibro hammer 6 is positioned so that its position in the depth direction (y direction in the figure) approximately coincides with the centroid C of the cross section.

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E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。 Here, a hat-shaped steel sheet pile 1P is driven in advance near the ground surface, and the hat-shaped steel sheet pile 1 is driven while fitting the fitting joint 5A to the fitting joint 5B of the hat-shaped steel sheet pile 1P. Therefore, near the ground surface, the fitting joint 5A of the hat-shaped steel sheet pile 1 is restrained from horizontal displacement by the fitting joint 5B of the hat-shaped steel sheet pile 1P. The fitting joint 5A is restrained from horizontal displacement by contacting with the fitting joint 5B at multiple points near the fitting center EA . Therefore, the hat-shaped steel sheet pile 1 is restrained by the fitting joint and the ground at the longitudinal lower part protruding above ground. On the other hand, the centroid C, which is the point of application of the vibration load by the vibro hammer 6, is located a distance d away from the fitting joint part where the horizontal displacement is restrained in the depth direction, i.e., in the direction of the weak axis of the cross section of the hat-shaped steel sheet pile 1, so that according to this distance d, a bending moment M due to the vibration load B acts on the part of the hat-shaped steel sheet pile 1 above the upper end of the hat-shaped steel sheet pile 1P as shown in Fig. 4. As a result, a deflection f in the depth direction (y direction in the figure) occurs in the hat-shaped steel sheet pile 1. If the deflection f becomes large, part of the vertical vibration load B by the vibro hammer 6 is converted into horizontal vibration, and the vibration load in the driving direction is not effectively transmitted into the ground, resulting in energy loss and reduced workability.

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。 According to the experience of the inventors, when a conventional hat-shaped steel sheet pile of 16 m in length was being driven with a vibro hammer suspended from a crawler crane with a vibration load of 33 kN and a maximum amplitude of 6 mm in the vertical direction, when the hat-shaped steel sheet pile engaged with the adjacent hat-shaped steel sheet pile at a total of 6 m (5 m underground and 1 m above ground), the vibration in the depth direction of the remaining 10 m above the top end of the adjacent hat-shaped steel sheet pile increased and reached a maximum amplitude of 6 mm. As a result, the vibro hammer swung and the vibration load was no longer effective, and the driving speed of the hat-shaped steel sheet pile decreased.

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。 In this embodiment, in order to prevent deterioration of workability, the cross-sectional shape of the hat-shaped steel sheet pile 1, which can reduce the deflection amount f more than the conventional hat-shaped steel sheet pile, was examined as a cantilever model in which the hat-shaped steel sheet pile protruding above ground is a fixed end whose lower end is restrained by the fitting joint part with the preceding sheet pile and the ground, and the upper end is a free end that receives the bending moment due to the vibration load. The inventors focused on the following points in the examination. First, in order to reduce the horizontal deflection amount f against the bending moment M as shown in FIG. 4, it is advantageous to reduce the bending moment M and to increase the area secondary moment I of the hat-shaped steel sheet pile 1, which is an index of resistance to the bending moment M. Here, since the bending moment M is proportional to the distance between the joint fitting position and the cross-sectional centroid, which is the position where the steel sheet pile is gripped by the construction machine, the centroid distance d shown in FIG. 3 can be used as an index representing the bending moment M. In order to reduce the bending moment M, it is advantageous to reduce the centroid distance d. I/d, which combines the centroid distance d, which is an index of bending moment M, and the second moment of area I, is an index that reduces the amount of deflection f as the value increases.

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。 On the other hand, we aimed not only to make a steel sheet pile that can reduce the amount of deflection, but also to make the cross section economical, so we aimed to make it larger in cross section and incorporated the effective width W as an indicator. By making it wider, the web width can be increased and the area ratio of the flange portion to a given width can be reduced, so that the geometric moment of area, i.e., bending rigidity, per given width can be ensured with a smaller cross-sectional area. In other words, a large geometric moment of area I can be obtained with an economical cross section. In other words, when the effective width W is large, even if the geometric moment of area per wall width is the same, the geometric moment of area I of a single hat-shaped steel sheet pile 1 (per piece) becomes larger, and the range of bending moment M that can keep the amount of deflection f within an acceptable range can be increased.

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。 Here, since the bending moment M and the centroid distance d are proportional, increasing the centroid distance d increases the bending moment M, but if the effective width W is also increased in this case, the second moment of area I can be increased and the deflection amount f can be kept within an acceptable range. In other words, by keeping d/W below a specified value, the deflection amount f can be kept within an acceptable range.

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。 Therefore, the following study is intended to identify the conditions for the cross-sectional shape of the hat-shaped steel sheet pile 1 that can reduce the amount of deflection f, focusing on the values of I/d and d/W.

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Iが10000cm/mレベル、25000cm/mレベル、45000cm/mレベル、および50000cm/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。 The results of the study are shown in Tables 1 to 4. The study was carried out for the cases where the moment of inertia IW per meter of wall width of the wall body in which hat-shaped steel sheet piles 1 are connected in the width direction is 10,000 cm 4 /m level, 25,000 cm 4 /m level, 45,000 cm 4 /m level, and 50,000 cm 4 /m level, and examples in which the deflection f is reduced compared to the conventional hat-shaped steel sheet piles shown as Comparative Examples 1 to 4 are shown as Examples 1 to 32. The dimensions represented by the web thickness tw (cm), web width Bw (cm), and arm width Ba (cm) shown in Tables 1 to 4 are shown in FIG. 1.

Figure 0007632985000001
Figure 0007632985000001

Figure 0007632985000002
Figure 0007632985000002

Figure 0007632985000003
Figure 0007632985000003

Figure 0007632985000004
Figure 0007632985000004

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(cm)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I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I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。 5 is a graph plotting the above-mentioned Comparative Examples 1 to 4 and Examples 1 to 32, with the ratio I/d of the geometrical moment of area I (cm 4 ) to the distance d (cm) on the horizontal axis and the deflection amount f (comparison with the conventional example) on the vertical axis. Comparative Examples 1 to 4 are shown as points P1 to P4, and Examples 1 to 32 are shown divided into groups of points E1 to E7, points E8 to E16, points E17 to E29, and points E30 to E32 according to the level of the geometrical moment of area IW . As shown in the graph in FIG. 5, although the value of I/d differs for each level of the geometrical moment of area IW per 1 m of wall width, there was a tendency that within each level, the deflection amount f was reduced as the value of I/d increased.

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(cm)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)
6 is a graph plotting the above-mentioned Comparative Example 1 to Comparative Example 4 and Example 1 to Example 32, with the ratio I/d of the area second moment I (cm 4 ) to the distance d (cm) on the horizontal axis and the ratio d/W of the distance d (cm) to the effective width W (cm) on the vertical axis. In the graph of FIG. 6, points E1 to E32 showing the examples are included in the range of d/W≦4.75×10 −5 ×I/d+0.085. In contrast, points P1 to P4 showing the comparative examples are in the range of d/W>4.75×10 −5 ×I/d+0.085. Therefore, from the results of the above study, the following formula (1) can be specified as a condition for the cross-sectional shape of the hat-shaped steel sheet pile 1 that can reduce the deflection amount f.
d/W≦4.75×10 -5 ×I/d+0.085...(1)

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。 Here, the area moment of area I increases in proportion to the square of the distance d, so the larger the area moment of area I, the larger d/W becomes. Also, since the rate of increase of the area moment of area I is greater than the rate of increase of the distance d, the larger the area moment of area I, the larger I/d becomes. In other words, I/d tends to increase with an increase in d/W. Therefore, in hat-shaped steel sheet piles, I/d and d/W are correlated indicators, and for example, in Comparative Examples 1 to 4 (points P1 to P4) in Figure 6, they are almost proportional. In hat-shaped steel sheet piles, when the width is increased to achieve an economical cross section while the value of d is increased to ensure a large area moment of area, there was no standard for how to appropriately determine the effective width W and distance d, respectively, in order to keep the deflection within an acceptable range. In the above study, it was found that from the viewpoint of reducing the amount of deflection f, it is effective to set d/W to a value equal to or less than a predetermined value determined according to I/d, and the relationship between I/d and d/W in formula (1) was defined as a condition for keeping the amount of deflection equal to or less than that which occurs in conventional steel sheet piles, providing a standard for determining the effective width W and distance d according to the moment of inertia I.

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Iが10000cm/mレベル、25000cm/mレベル、45000cm/mレベル、および50000cm/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9500cmより大きく、かつ80000cmよりも小さい範囲にある(9500cm<I<80000cm)。 In addition, the above-mentioned Examples 1 to 32 include hat-shaped steel sheet piles 1 having a cross-sectional area moment of inertia IW per meter of wall width of the wall bodies connected in the width direction of 10,000 cm4 /m, 25,000 cm4 /m, 45,000 cm4 /m, and 50,000 cm4 /m, but the cross-sectional area moment of inertia I of each hat-shaped steel sheet pile 1 (per piece) is in the range greater than 9,500 cm4 and less than 80,000 cm4 (9,500 cm4 < I < 80,000 cm4 ).

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9500cmより大きく、かつ40000cmよりも小さい範囲にある(9500cm<I<40000cm)ものがより好適である。 Furthermore, for the hat-shaped steel sheet pile with an expanded width, i.e., a so-called thin-walled, large cross section, it is preferable to make the cross section more compact when considering manufacturability. From this viewpoint, among the examples discussed above, it is more preferable that the area second moment I of the hat-shaped steel sheet pile 1 (per piece) is in the range of more than 9500 cm4 and less than 40000 cm4 (9500 cm4 < I < 40000 cm4 ).

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)
Figure 7 is a graph in which only examples in which the deflection amount f (comparison with the conventional example) is less than 0.8, that is, the deflection amount f is reduced to less than 80% of the conventional hat-shaped steel sheet pile, are extracted from Examples 1 to 32 shown in the graph of Figure 6. Specifically, Examples 1 to 7, Examples 9 to 16, and Examples 22 to 32 are extracted. In the graph of Figure 7, points E1 to E7, E9 to E16, and E22 to E32 showing the extracted examples are included in the range of d/W≦1.90×10 −5 ×I/d+0.111 and I/d≧828. In contrast, points P1 to P4 showing the comparative examples are in the range of d/W>1.90×10 −5 ×I/d+0.111. Therefore, the following equations (2) and (3) can be specified as the conditions for the cross-sectional shape of the hat-shaped steel sheet pile 1 that can reduce the deflection amount f to a level at which a significant effect can be obtained in practical use, specifically to less than 80% of that of conventional hat-shaped steel sheet piles.
d/W≦1.90×10 -5 ×I/d+0.111 (2)
I/d≧828 (3)

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。 The above study was carried out in the course of considering expanding the effective width W of the hat-shaped steel sheet pile 1 beyond the effective width of 90 cm of the conventional hat-shaped steel sheet pile in order to construct a more efficient and economical cross section than the conventional hat-shaped steel sheet pile, and therefore the effective width W is 100 cm or more in Examples 1 to 32. However, under the conditions of the above formulas (1) to (3), the cross section that reduces the amount of deflection more than the conventional hat-shaped steel sheet pile is defined only as the relationship between the ratio d/W of the effective width W to the distance d and the ratio I/d of the distance d to the area second moment I. Therefore, it is considered that the cross section shape that can ensure a more economical cross section than the conventional hat-shaped steel sheet pile can also be applied, for example, when the effective width W is less than 100 cm.

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。 On the other hand, from the viewpoint of economical construction, it is desirable to be able to reuse existing construction machines even if the effective width of the hat-shaped steel sheet pile is expanded. As for pressing machines, which are a type of construction machine, those capable of an effective width of 90 cm (Comparative Example 1 to Comparative Example 4) are widely used, and as pressing machines that can be used for effective widths exceeding 90 cm, there are machines capable of effective widths of 115 cm to 146.1 cm. In other words, from the above viewpoint, it is preferable that the effective width W of the hat-shaped steel sheet pile is 115 cm or more.

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。 According to the embodiment of the present invention described above, a hat-shaped steel sheet pile with a cross-sectional shape that effectively reduces horizontal deflection deformation that occurs during driving is provided. Such a hat-shaped steel sheet pile is particularly advantageous in a manufacturing method for a steel sheet pile wall that includes a process of driving the hat-shaped steel sheet pile into the ground while fitting only one of a pair of fitting joints of the hat-shaped steel sheet pile into the fitting joint of the steel sheet pile that was previously driven. In such a manufacturing method for a steel sheet pile wall, the position where the construction machine supports the steel sheet pile and applies a vertical vibration load is eccentric to the position where one joint of the hat-shaped steel sheet pile fits into the joint of the steel sheet pile that was previously driven, so a moment that causes deflection deformation is likely to occur in the hat-shaped steel sheet pile, but the application of the embodiment of the present invention can effectively suppress the deflection deformation.

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。 By suppressing the deflection deformation of the hat-shaped steel sheet pile, the lateral vibration of the hat-shaped steel sheet pile above ground is reduced, and the driving energy from the construction machine is transmitted to the hat-shaped steel sheet pile with little loss and while efficiently utilizing the construction machine's force, the penetration speed of the hat-shaped steel sheet pile into the ground can be maintained high, and economical construction with good fuel efficiency of the construction machine is possible. In addition, by suppressing the deflection deformation of the hat-shaped steel sheet pile, the flapping of the hat-shaped steel sheet pile during driving is reduced, and noise and vibration associated with construction can be reduced. If the construction machine becomes larger due to the large cross-section of the hat-shaped steel sheet pile, noise and vibration may also increase, but by suppressing the deflection deformation of the hat-shaped steel sheet pile, construction with suppressed noise and vibration is possible.

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。 In addition, by suppressing the flexural deformation of the hat-shaped steel sheet pile, it is possible to reduce the mating resistance with the joints of the steel sheet pile that was cast in advance, which reduces the resistance of the entire hat-shaped steel sheet pile when it is cast, and also prevents scraping and welding at the contact surfaces of the joints.

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。 The above describes in detail preferred embodiments of the present invention with reference to the attached drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is clear that a person with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can conceive of various modified or revised examples within the scope of the technical ideas described in the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present invention.

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、E,E…嵌合中心。 1... hat-shaped steel sheet pile, 2... web, 3A, 3B... flanges, 4A, 4B... arms, 5A, 5B... fitting joints, 6... vibro hammer, C... centroid, E A , E B ... fitting centers.

Claims (3)

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(cm)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115cm以上であり、前記断面2次モーメントIが9500cmより大きく、かつ40000cmよりも小さいハット形鋼矢板。
d/W≦4.75×10-5×I/d+0.085 ・・・(i)
A hat-shaped steel sheet pile,
In a cross section perpendicular to the longitudinal direction, the panel comprises a web extending along the width direction on a first side in the depth direction, a pair of flanges extending from both ends of the web in the width direction to both sides in the width direction and toward a second side in the depth direction, a pair of arms extending from each end of the pair of flanges along the width direction and toward both sides in the width direction on the second side in the depth direction, and fitting joints formed at the ends of each of the pair of arms opposite to the pair of flanges,
a second moment of area I ( cm4 ) of the hat-shaped steel sheet pile at the cross section, a distance d (cm) between a straight line corresponding to a second side surface of the pair of arms in the depth direction at the cross section and the centroid of the hat-shaped steel sheet pile, and an effective width W (cm) of the hat-shaped steel sheet pile satisfy the relationship of the following formula (i), the effective width W is 115 cm or more, and the second moment of area I is greater than 9,500 cm4 and smaller than 40,000 cm4 .
d/W≦4.75× 10-5 ×I/d+0.085...(i)
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)
The hat-shaped steel sheet pile according to claim 1 , wherein the area second moment I, the distance d, and the effective width W satisfy the relationships of the following formulas (ii) and (iii).
d/W≦1.90×10 -5 ×I/d+0.111...(ii)
I/d≧828...(iii)
請求項1または請求項2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。
A manufacturing method of a steel sheet pile wall using the hat-shaped steel sheet pile according to claim 1 or 2,
A manufacturing method for a steel sheet pile wall, comprising: a step of driving the hat-shaped steel sheet pile into the ground while engaging only one of the fitting joints of the hat-shaped steel sheet pile with a fitting joint of a steel sheet pile driven in advance.
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