JFE 技報 No. 10 （2005 年 12 月）p. 32–34 製品・技術紹介 新しい熱間圧延鋼矢板「ハット形鋼矢板 900」 “Hat-Shaped Steel Sheet Piles” —The Widest (900 mm) Hot Rolled Steel Sheet Piles in the World— 13.2 10.8 1. はじめに 300 230 1931 年に鋼矢板の生産が開始されて以来 70 余年が経過 900 900 した。その間，鋼矢板は戦災復興期・高度成長期における unit: mm 国土保全や国土開発の一翼を担い，その生産量を飛躍的に Fig. 1 Shapes of section 伸ばし，1970 年代には年間約 100 万トンに達した。その後， 1980 年代以降には 80 万トンレベルで推移してきたが，バ （溶接用熱間圧延鋼矢板）に準拠している。なお，呼称 ブル経済崩壊後の経済減速期に入り，鋼矢板需要も停滞し， （10H，25H）は断面二次モーメントを 1 000 cm /m 単位で 4 現在は 60 万トン台で推移している。このような背景のもと， 表した時の概数と，ハット形を意味する英文字の H で表記 公共事業の重点化と工事コストの縮減など社会資本整備に したものである。 対して一層の効率性が要求され，より信頼性の高い製品や 工法の開発が求められている。また，常に地震などの自然 3. 開発目標と着眼点 災害の脅威にさらされている我が国においては，構造信頼 性の高い製品・工法の出現が望まれる。今回紹介するハッ ト形鋼矢板はこのような認識のもとに，鉄鋼メーカー 3 社 （JFE スチール，新日本製鐵 （株） ，住友金属工業 （株） ）にて ハット形鋼矢板 900 の開発にあたっては，次の各項の点 に着目し断面設計を行った。 （1） 優れた施工性 共同開発した「新しい時代の鋼矢板」である。 ハット形状の採用により，継手近傍に平坦部を設け 部材一枚あたりの剛性を高くし，施工時における土中 2. ハット形鋼矢板 900 の概要 での変形を小さくした。さらに，U 形鋼矢板の打設時 の向きが互い違いになるのに対して，嵌合時において ハット形鋼矢板 900 の断面形状を Fig. 1 に示す ｡ 特長は 隣り合う部材の向きを揃えることにより（Fig. 2） ，施 有効幅（継手中心間の長さ）を 900 mm とし，大断面で薄 工時に部材が変形する方向を一致させた。その結果， 肉のハット（帽子）形としたことである。また従来の U 形 継手の競り合いによる貫入抵抗が小さくなり，大断面 と異なり ､ 嵌合継手の位置を鋼矢板壁体の最外縁部になる でありながら極めて優れた施工性を実現させた。 ようにするため，両継手を非対称の形状としている ｡ 形状 （2） 高い構造信頼性 および寸法の許容差，化学成分・機械的性質は JIS A 5523 Fig. 2 に示すように，壁体構築後の中立軸と鋼矢板 Hat-shaped steel sheet piles The neutral axis of one (single) sheet pile corresondes with that of the wall formed with the sheet piles. U-Shaped steel sheet piles Neutral axis of one (single) sheet pile Neutral axis of the wall formed with sheet piles Fig. 2 General figure on ration of joint efficiency − 32 − 新しい熱間圧延鋼矢板「ハット形鋼矢板 900」 25H 25 000 Joint efficiency: 0.8 20 000 15 000 Joint efficiency: 0.45 3W 10H 10 000 5 000 2W 0 60 80 100 120 140 Section modulus (cm3/m) Geometrical moment of inertia (cm4/m) 2 000 30 000 1 200 10H 3W 800 Steel weight (kg/m2) Joint efficiency: 0.6 2W 400 0 60 160 Joint efficiency: 1.0 25H 1 600 80 100 120 140 Steel weight (kg/m2) 160 Fig. 4 Relation between steel weight and efficiency of section 1.6 m 1.6 m 1.6 m 板に適用されているものを準用してよい。なお，その際に， 600 継手効率については，上部工の有無に関わらず低減の必要 Pm: fully plastic load (Experiment value) はなく，1.0 として計算を行う。 500 Load (kN) 400 5. 施工 Py: Yield load (Experiment value) Pm: fully plastic load (Design value) 300 ハット形鋼矢板 900 の施工性検証を目的に，現場打設試 Py: Yield load (Design value) 験を行ってきた。ここでは，バイブロハンマを用いた砂質 200 土主体の地盤での事例を紹介する。試験はハット形鋼矢板 Experiment value Design value 100 0 900（10H 12 m）と広幅鋼矢板（3W 12 m）との比較 打設で確認した。ハット形鋼矢板 900 では，バイブロハン Material standard, σy 295 N/mm 0 50 100 150 マの振動荷重作用点を鋼矢板の図心に一致させてより効率 200 的な打設性を確保するためにフランジ部を 2 点でつかみ固 Displacement (mm) Fig. 3 Results on bending test for hat-shaped steel sheet piles (10H) 定できるように開発したダブルチャックを採用した。広幅 鋼矢板では汎用チャックを使用している。Fig. 5（次のペー ジ）より打設時間を比較すると一枚当たりでは広幅鋼矢板 一枚あたりの中立軸とが一致する断面形状を採用する の方が若干短かったが，単位壁長さに換算すればハット形 ことで，頭部拘束の有無に関わらず，継手効率による 鋼矢板 900 の方が幅広のために短い時間で施工できること 断面性能低減が不要となった。また，Fig. 3 に示すよ を 確 認し た。 打 設 され た ハット形 鋼 矢 板 900 の 一 例 を うに大断面でありながら全塑性荷重に至るまで安定し Photo 1（次のページ）に示す ｡ た塑性変形性能が確保されており，地震時等に対する また，専用の油圧圧入引抜機の開発も進められている ｡ 塑性化を考慮できる高い構造信頼性を実現させた。 6. おわりに （3） 優れた経済性 Fig. 4 に示すように，単位壁面積あたりの鋼材質量 を，継手効率を考慮した同じ断面性能の 600 mm 幅の ハット形鋼矢板 900 は，これまでも鋼矢板が多く用いら Ｕ形鋼矢板（以下，広幅鋼矢板）より低減させた。さ れてきた河川・港湾・農水分野の護岸や岸壁以外にも，道 らに，有効幅を 900 mm としたことにより，施工枚数 路・宅地造成の擁壁，雨水幹線下水路などの構造壁，圧密 を広幅鋼矢板と比ベ 2/3（Fig. 2）に削減し，優れた経 沈下などによる地中応力の遮断壁，止水壁などを構築する 済性を実現させた。 資材としての用途が期待される ｡ これらの分野においても， その「優れた施工性」 ， 「高い構造信頼性」 ， 「優れた経済性」 4. 設計 を発揮できるものと考えている。今後とも良質な社会資本 形成を担うべくさまざまな用途開発や技術開発を進めてい ハット形鋼矢板を用いた壁体の設計には，現在 U 形鋼矢 く所存である。 − 33 − 新しい熱間圧延鋼矢板「ハット形鋼矢板 900」 Time (minute: second) N-value 0 10 20 30 40 0 50 GL 02’00 04’00 06’00 08’00 10’00 1 000 Layer 0 Bank 2 Silty clay 4 Silty sand 8 Silty clay 10 12 Depth (GL-m) 11 000 Depth (GL-m) 4 6 6 8 10H 10 Sand mixed gravel 11.0 Sandy silt 12 Silty sand 14 14 Fig. 5 Photo 1 10H 2W 2 Sand Example of construction test Hat-shaped steel sheet piles (under construction) − 34 − 2W
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