JPH07122267B2

JPH07122267B2 - 土木・建築用山留構造及び一体化火打材

Info

Publication number: JPH07122267B2
Application number: JP63270762A
Authority: JP
Inventors: 貞夫田尻; 義一久田
Original assignee: 丸紅建材リース株式会社
Priority date: 1988-10-28
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1995-12-25
Anticipated expiration: 2010-12-25
Also published as: JPH02120411A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は土木・建築用山留構造の改良及びそれに使用す
る一体化火打材の改良に関する。

［従来の技術］従来の土木・建築現場における山留の架構体は、土中に
打ち込まれた矢板内側掘削部に、腹起し材が矢板に直交
状態で取付けられ、さらに腹起し材に直角に該腹起し材
を支える切梁材を架設するとともに、該腹起し材補強の
ため、火打材を切梁の両側より腹起し材にわたって二本
架設されるのが普通であった。

近年は施工効率の向上のため、切梁と二本の火打材を一
体化した火打ブロック、いわゆる一体化火打材が使用さ
れることも多くなってきた。

第８図は従来の山留構造における腹起しの接続部を図示
するもので、水平方向に隣合う腹起し30,30の端部を突
き合わせこれをボルト・ナット31で締付固定するととも
に腹起し30,30の両外側面に補強板32,32を添わせ、これ
をボルト・ナット33で固定して連結するものである。そ
して腹起しに一体化火打材を装着するには、一体化火打
材の取付板（第９図ないし第12図の符号41a〜41d）の全
体を腹起しに当接させ、取付板及び腹起しのボルト挿通
孔に挿通したボルト及びナットで締付固定するものであ
る。

また、第９図ないし第12図は従来の一体化火打材を示す
ものであり、例えば、実公昭54−25285号公報（第９図
図示のもの）、実公昭59−7404号公報（第10図図示のも
の）、実開昭61−206742号公報（第11図図示のもの）及
び実開昭62−129445号公報（第12図図示のもの）等のも
のがある。いずれも概略三角形状に形成されており、切
梁の端部に連結する切梁当接部40a,40b,40c,40dと、腹
起しに当接しこれに固定する取付板（部）41a,41b,41c,
41dと、これらの間に配設する斜材42a,42b,42c,42dある
いは補強材43a,43c,44a,45a等で構成される。

［発明が解決しようとする課題］一般的な山留工法に使用される山留材（腹起し材、切梁
材）は定尺（１〜7m位）のＨ型鋼加工材で、土木・建築
現場において、所定の長さに組合せて使用される。ま
た、その継手部は端部をボルトにより連結し、さらに、
その両側に補強板を添わせボルト接合して補強を行な
う。しかし、このような現行の方法では強度が不十分で
あり、完全な継手構造とはならない。

したがって、日本建築学会（山留め設計施工指針）及び
土木学会（トンネル標準示方書（開削編）・同解説）に
よれば、腹起しは通常、連続ばりとして設置するが、鋼
製の転用材の場合、継手に連続材としての諸剛性が得ら
れず、切梁及び火打の交点をピンとして仮定し安全側に
その支点間の単純梁として計算するものと規定してい
る。

また、従来型の火打材（角度45゜）を使用した場合は、
実験結果によれば、これらの斜材の取付部の緩みのため
に、取付初期には、ほとんど応力が伝達されず、大きな
変形後初めて効果が発揮されることが知られている。そ
のため、その支点を割引いたところに想定し、第13図の
l_eのような有効スパンの単純梁として計算される。この
ように腹起しと切梁は、連続ばりとして設置されるにも
かかわらず計算上は単純梁として計算される不合理が生
じている。また、従来型の火打を使用した場合には、さ
らに上記のように有効スパンを長くして過大設計をする
こととなり産業上きわめて不経済である。

さらに、一体化火打材を使用すれば、上記取付部の緩み
は生じることはなく、その有効スパンは一体化火打材の
端点間との単純梁とすることが可能であるが、その交点
部は一体化火打材の取付板の大きな面で受けることとな
り、連続梁的効果がなくなる欠点を生じる。

周知のように連続梁的効果とは一本の連続したはりに３
点以上の支点がある場合、その端部以外の支点部に発生
するモーメントによって、はり中央の曲げモーメントが
引き上げられて小さくなるもので、当分布荷重におい
て、そのはり中央部に発生する曲げモーメントは、単純
梁でＭ＝1/8wl²に対し、連続ばりではＭ＝1/10wl²〜1/1
2wl²となり、約20〜33％の減少となる。

本発明の山留構造は上記従来技術の欠点を解決するもの
であり、切梁スパンを従来より大きくすることができる
ようにし、すなわち山留構造を少ない鋼材で架設できる
ようにして、山留架構体の架設及び解体作業を容易、か
つ、迅速に行なうことができ、工期の短縮と工費の低減
を図ることができる山留構造を提供することを目的とす
る。

また、本発明の山留構造に用いる一体化火打材の目的
は、連続梁的効果を生じさせる明確な支点を確保するこ
とができて本発明に係る山留構造に適応するものを提供
することにあり、また従来の一体化火打材に比べてその
重量を少なくし、あるいは構造を比較的簡単にし、形状
の小型化も可能にすることにより、製造コストの低減及
び運搬の便を向上せしめたものを提供することにある。

［課題を解決するための手段］前記目的を達成するための本発明の土木・建築用山留構
造は、土中に打ち込んだ矢板に対して水平方向に腹起し
を当接させ、該腹起しに直交する方向に切梁を架設する
とともに、これら腹起しと切梁との連結部分に一体化火
打材を設ける山留構造において、前記腹起しは隣合う間
をピン節点により結合して水平方向に連続状態に組合わ
せ、前記一体化火打材は、一対の斜材を二股状に設け、
該斜材の拡開側両端部の間を連結材で結合し、該連結材
の両端で前記腹起し対面側に一対の腹起し当接片を設
け、前記一対の斜材の二股交点部分に切梁当接部を設け
たものであって、前記切梁当接部に前記切梁の端部を固
定し、前記一対の斜材の拡開側両端部を前記腹起しの連
続状態組合わせ部を跨ぐ位置に配置し、前記連結材と前
記腹起しとの間を前記腹起し当接片の介在により隙間を
あけた状態にして前記腹起し当接片部分を腹起しに固定
したものである。

前記のように腹起しの連続状態組合わせ部をピン節点と
する場合には、一体化火打材の２個の腹起し当接片のス
パンの半分と、隣合う一体化火打材間における隣合う腹
起し当接片のスパンとの比を2.83以上とすることが好ま
しい。

前記目的を達成するための本発明の他の土木・建築用山
留構造は、前記山留構造における隣合う腹起しの間をフ
リーに、すなわち、何ら結合しないようにして水平方向
に連続状態に組合わせたものである。

前記のように腹起し間を結合しないで連続状態に組合わ
せた場合には、一体化火打材の２個の腹起し当接片のス
パンの半分と、隣合う一体化火打材間における隣合う腹
起し当接片のスパンとの比を２以上とすることが好まし
い。

そして、前記各山留構造における一体化火打材は、斜材
を圧縮鋼材にて、連結材を引張鋼材にてそれぞれ構成す
ることが好ましい。

また、腹起し当接片は一体化火打材の連結材と腹起しの
間に介挿するものであってよい。

前記目的を達成するための本発明の山留構造に使用する
一体化火打材は、土中に打ち込んだ矢板に対して水平方
向に腹起しを当接させるとともに、該腹起しを、隣合う
間を結合しないか、あるいはピン節点により結合して水
平方向に連続状態に組合わせ、該腹起しと直交する方向
に切梁を架設し、これら腹起しと切梁との連結部分に設
けるものであって、二股状に形成する圧縮鋼材からなる
一対の斜材と、該斜材の拡開側両端部の間を結合する引
張鋼材からなる連結材と、該連結材の両端と前記腹起し
との間に前記連結組合わせ部を跨いで介在させ、前記腹
起しと連結材とに隙間をあけた状態にして前記連結材と
腹起しを固定する腹起し当接片と、前記一対の斜材の二
股交点部分に設け、前記切梁を固定する切梁当接部とを
備えたものである。

そして、前記一体化火打材において、斜材はＨ型鋼と
し、連結材Ｔ型鋼とすることが好ましく、連結材を鋼板
としてもよい。

［実施例］以下、本発明を図面に基づき実施例をもって説明する。

第１図は、本発明の山留構造を示し、この図において、
１は矢板、2,2は矢板１に当接させる腹起し、３は切
梁、10は一体化火打材を示す。腹起し2,2は、Ｈ型鋼か
らなり、隣合う間をいわゆるピン節点として水平方向に
継ぎ足すものである。すなわち、第２図のように腹起し
の端部をボルト・ナット26にて結合したり、第３図のよ
うに、腹起し2,2の端部に自在軸継手27を設け、それに
より結合するものである。28は自在軸継手27の軸（垂直
軸）である。

腹起し2,2のピン節点による連続状態の組合わせに関し
ては、例えば第３図のように自在軸継手27を使用した場
合には腹起し2,2が軸28を中心にして回動できるように
されているため、ピン節点そのものであるが、例えば、
第２図のように腹起し2,2の突き合わせ端部を複数本の
ボルト・ナット26a,26bで連結した場合もピン節点とい
うことができる。第２図は表裏４本のボルト・ナットで
固定しているが、26aのみ２本としたり、あるいはナッ
トを緩めておいたりすることができ、また26aを腹起し
の幅方向の中央に位置させたり、腹起しの突き合わせ端
面間のボルト上にワッシャを介在してもよい。

すなわち、第８図のように、さらに腹起し30,30の両側
から接続部分（連続状態組合わせ部分）に補強板32,32
を添わせるとともに、これを腹起し30,30にボルト・ナ
ット33で固定する場合は、強固な連結となり、いわゆる
剛に近い節点と云うことができるが、これに比べ第２図
のものの結合力はそれ程強いものではなく、ある程度の
回転を許すためである。

また一体化火打材10は、第４図図示のように一対の圧縮
鋼材（Ｈ型鋼）からなる斜材11,11を二股状に設け、こ
れら斜材11,11の拡開側両端部の間を引張鋼材（Ｔ型
鋼）からなる連結材12で結合し、斜め材11,11の二股交
点部分に切梁当接部13を設け、連結材12の両端で腹起し
対面側14に一対の腹起し当接片15,15を設けるものであ
る。16,17,18等は斜材11,11の二股交点部の内側に設け
る補強片である。これら各部は溶接により接合一体化す
る。また切梁当接部13には切梁３の端部をボルト・ナッ
トで連結するためのボルト挿通孔19があけられ、斜材1
1,11の二股交点部の側面には切梁３との連結に際し接続
部分に添える補強板20をボルト・ナットで固定するため
のボルト挿通孔21があけられる。また連結材12の両端部
及び腹起し当接片15,15を連通して腹起し2,2側面にボル
ト・ナットで固定する長穴のボルト挿通孔22があけられ
る。この一体化火打材10は、切梁当接部13に切梁３を連
結するとともに、斜材11,11の拡開側両端部が腹起し2,2
のピン接点による接続部23を跨ぐように腹起し当接片1
5,15を腹起し2,2に当接させ、両者をボルト・ナット25
にて固定する。したがって、一体化火打材10は一体の腹
起し当接片15,15でのみ腹起し2,2と当接し、両腹起し当
接片15,15間では連結材12と腹起し2,2との間には隙間24
があけられることになる。

なお、一対の腹起し当接片15,15の中央に腹起し2,2の接
続部が位置することが好ましい。

この山留架構体においては、第２図及び第３図のように
腹起しをピン節点による接続により連続状態に組合わせ
て使用するものであるが、これを何ら連結することな
く、いわゆるフリー端として連続状態に組合わせて使用
してもよい。

また、山留架構体に使用する一体化火打材10には腹起し
当接片15,15を連結材12に接合一体化して設けるが、一
体化火打材10に腹起し当接片15,15を設けず、これを別
個のものとし、山留架構体の組立時に一体化火打材10の
連結材12と腹起し２との間に介挿するようにしてもよ
い。すなわち、この場合の腹起し当接片15,15にも連結
材12の両端部に対応してボルト挿通孔をあけておき、腹
起し2,2への取付時にそれらの孔にボルトを挿通すれば
結果的に一体接合した場合と同じことになる。

本発明の山留構造では、一体化火打材10は、腹起し2,2
に対し、その斜材11,1の拡開側両端部において、腹起し
当接片15,15を介して当接し、腹起し当接片15,15間にお
いて腹起し2,2とに隙間があるため、腹起し当接片15,15
の部分で部分的に腹起し2,2から加わる荷重を受け、こ
れを支える。そして、連結材12は、従来における取付板
41a,41b,41c,41dのように、腹起し2,2にその全面が当接
し、その全面で腹起し2,2より加わる荷重を直接に支え
るものではなく、斜材11,11の拡開側両端の間を連結
し、これらの間隔が広がらないよう支えるためのもので
あり、したがって、従来の取付板41a〜41d、あるいはそ
の周辺補強構造に見られるような強固な構造にする必要
がない。そこで、本発明の一体化火打材10では、斜材1
1,11をＨ型鋼にして強度を持たせるのに対して、連結材
12はＴ型鋼としている。この連結材12は上記のような役
割から、その他に単に鋼板を用いてもよく、あるいは例
えばワイヤーロープのようなものも考えられ、要は、一
対の斜材11,11の拡開側両端部が腹起し2,2よりの荷重を
受けて広がろうとするときに加わる張力に耐えうるよう
なものであればよい。したがって、連結材12は、従来の
一体化火打材の取付板に比し、その構成を簡単で、重量
の小さい部材にて構成できることになる。例えば、従来
の第９図に示すものは、取付板41aが板材ではあるが、
その強度不足をカバーするため、斜材42a,42aを取付
け、かつ斜材42a,42aとの間に大きな台形状の補強材43a
を設け、さらに補強板44a,45aを取付けた複雑な構造と
なっている。また第10図のものも取付板41bが板材では
あるが、その中央部に切梁ブロック44bを当てるととも
に接合した補強構造にしている。また第11図のものも補
強板43cや切梁ブロック44cを設け、第12図のものは取付
板（部）41dをＨ型鋼材としており、いずれも本発明よ
り重量が嵩むことになる。

次に本発明の山留構造の切梁スパンについて説明する。

本発明の山留構造において、第５図に示すように一体化
火打材10a,10bの２個の腹起し当接片15a,15b間,15c,15d
間のスパンの半分と、隣合う一体化火打材10a,10b間に
おける隣合う腹起し当接片15b,15cのスパンとの比は、
腹起し2,2の連続状態組合わせ部がいわゆるピン節点に
あっては2.83以上、またいわゆるフリー端にあっては２
以上とすることが望ましい。

下記の第１表は、いわゆるピン節点の場合の本発明の山
留構造における上記スパンとモーメントの関係を示すも
のであり、第５図はその説明図である。また第２表は、
いわゆるフリー端の場合であり、第６図はその説明図で
ある。そして、第１表および第２表のデータをまとめた
ものが、第７図である。第３表は一般的に採用される切
梁スパンにおける発生モーメントとその低減効果を表わ
すデータである。

第１表及び第２表において、l₁＝スパン１は一体化火打
材10a,10bの２個の腹起し当接片15a,15b,15c,15dのスパ
ンの半分、l₂は隣合う一体化火打材10a,10bで隣合う腹
起し当接片15b,15cのスパン、Ｗは腹起しに加わる荷
重、Ｍは従来の山留構造の場合（単純梁）のモーメン
ト、M₁はスパンl₁間に生じるモーメント、M₂はスパンl₂
間に生じるモーメントである。なお、第５図及び第６図
でＬは切梁スパンであり、Ｌ＝l₂＋2l₁となる。また、
a,bはピン節点である。

第１表ないし第３表は下記の通りである。

第１表のピン節点の場合は、スパンl₁とスパンl₂の比が
約2.83以上より低減効果が表われ、その比が4.0で最も
効率が良い。一方、第２表の腹起しフリー組合わせの場
合は2.0以上より低減効果が表われ、その比が2.83付近
で最も効率が良くなっている。また、一般的に採用され
る切梁スパンは6.0m〜7.5mが多く、今、スパンl₁の長さ
を1.20mとすれば、そのスパン比の範囲は3.0〜4.25とな
り、従来構造に比較して65％以上のモーメント低減効果
が可能である（第７図）。

第３表は一般的に採用される切梁スパンにおける発生モ
ーメントとその低減効果を表わしたものであるが、この
表より、例えば切梁スパンをＬ＝6.0mとしたときの従来
型での発生モーメントは1.620Wであるが、本発明の場合
では0.900Wとなり、モーメント比でいえば56％となっ
て、それだけ腹起しに用いる材料を強度的に見て小さく
することが可能である。また、腹起しに同じ材料を使用
する場合には、切梁スパンＬ＝7.20mの本発明での発生
モーメントは1.440Wであり、従来型Ｌ＝6.0mより小さい
ことから、従来型に比較して1.2mも切梁スパンを広くす
ることができる。

［作用］本発明の山留構造は一体化火打材の腹起し取付点である
一体化火打材の連結材の両端の腹起し当接片位置が明確
な支点となり、該トラス・ユニットの両支点中央部の腹
起し連続状態組合わせ部をピン節点あるいはフリー端と
することにより、連続ばり的効果の活用が可能となり、
ゲルバー梁（継手部ピン）、両端張出梁（継手自由）等
のはり構造とすることができる。

これらのはり構造の利点は、各スパンを適当に調整する
と、その連続ばり的効果により腹起し材に発生する曲げ
モーメントを最小に押えることが可能となり、その経済
的なメリットが大きい事である。

また、本発明の一体化火打材は、腹起しから受ける荷重
をその斜材の開拡両端部で受け、これら斜材の開拡両端
部の間を連結する連結材は、腹起し当接片が介在するこ
とで腹起しに直接当接せず、連結材には直接荷重が加わ
らないので従来のように当該部分の強度をさほど考慮し
なくとも済む。

［発明の効果］以上述べたように、本発明の山留構造によれば、隣合う
腹起しのピン節点結合による連続状態組合わせ部、若し
くは結合しない連続状態組合わせ部に跨る位置で、腹起
しと一体化火打材の斜材の拡開側両端部との間に腹起し
当接片を介在させ、腹起しと一体化火打材の連結材とに
隙間をあけた状態で両者を固定しているので腹起し材に
発生する曲げモーメントを低減できるので、強度的に従
来と同等能力の一体化火打材を使用する場合には切梁ス
パンを大きくとることができ、この結果、山留構造に使
用する山留材を少なくすることができて架構体の架設及
び解体作業を容易、かつ迅速に行い、工期の短縮と工費
の低減を実現できる。なお、切梁スパンを大きくとれる
ことは山留構造内の作業スペースを大きくできることに
もなり、作業能率の向上にも貢献できる。

また、本発明の山留構造は、その切梁スパンを従来構造
と同等とする場合には、１個の一体化火打材に加わる荷
重負担が小さくなり、このため、一体化火打材の使用鋼
材のランクを落して小型、軽量化することが可能にな
り、一体化火打材の製造コストの低減が図れ、また山留
工事現場等への運搬効率も上り、そのコストも低減で
き、山留架設時の作業性もよくなる。

さらに、本発明の一体化火打材は、本発明の山留構造に
使用することで上記各効果を奏することができる山留構
造を構成することができ、またその連結材部分において
構造を簡単化することができ、形状の小型化及び軽量化
が図れ、製造コスト等の点で有利である等の効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る山留構造の部分平面図、
第２図及び第３図は腹起しの接続部部分の平面図、第４
図は本発明の実施例に係る一体化火打材の斜視図、第５
図及び第６図は本発明の山留構造の切梁スパン等の説明
図、第７図は本発明の山留構造におけるスパン比とモー
メント比を示すグラフ、第８図は従来の山留構造におけ
る腹起しの接続部の平面図、第９図ないし第12図は従来
の一体化火打材の斜視図、第13図は従来の山留構造の説
明図である。 1:矢板、２……腹起し 3:切梁 10,10a,10b:一体化火打材 11,11:斜材、12:連結材 13:切梁当接部 14:腹起し対面側 15,15,15a〜15b:腹起し当接片 23:腹起しの接続部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】土中に打ち込んだ矢板に対して水平方向に
腹起しを当接させ、該腹起しに直交する方向に切梁を架
設するとともに、これら腹起しと切梁との連結部分に一
体化火打材を設ける山留構造において、前記腹起しは隣
合う間をピン節点により結合して水平方向に連続状態に
組合わせ、前記一体化火打材は、一対の斜材を二股状に
設け、該斜材の拡開側両端部の間を連結材で結合し、該
連結材の両端で前記腹起し対面側に一対の腹起し当接片
を設け、前記一対の斜材の二股交点部分に切梁当接部を
設けたものであって、前記切梁当接部に前記切梁の端部
を固定し、前記一対の斜材の拡開側両端部を前記腹起し
の連続状態組合わせ部を跨ぐ位置に配置し、前記連結材
と前記腹起しとの間を前記腹起し当接片の介在により隙
間をあけた状態にして前記腹起し当接片部分を前記腹起
しに固定したことを特徴とする土木・建築用山留構造。
【請求項２】一体化火打材の２個の腹起し当接片のスパ
ンの半分と、隣合う一体化火打材間における隣合う腹起
し当接片のスパンとの比を2.83以上とした請求項１記載
の土木・建築用山留構造。
【請求項３】途中に打ち込んだ矢板に対して水平方向に
腹起しを当接させ、該腹起しに直交する方向に切梁を架
設するとともに、これら腹起しと切梁との連結部分に一
体化火打材を設ける山留構造において、前記腹起しは隣
合う間を結合せずに水平方向に連続状態に組合わせ、前
記一体化火打材は、一対の斜材を二股状に設け、該斜材
の拡開側両端部の間を連結材で結合し、該連結材の両端
で前記腹起し対面側に一対の腹起し当接片を設け、前記
一対の斜材の二股交点部分に切梁当接部を設けたもので
あって、前記切梁当接部に前記切梁の端部を固定し、前
記一対の斜材の拡開側両端部を前記腹起しの連続状態組
合わせ部を跨ぐ位置に配置し、前記連結材と前記腹起し
との間を前記腹起し当接片の介在により隙間をあけた状
態にして前記腹起し当接片部分を前記腹起しに固定した
ことを特徴とする土木・建築用山留構造。
【請求項４】一体化火打材の２個の腹起し当接片のスパ
ンの半分と、隣合う一体化火打材間における隣合う腹起
し当接片のスパンとの比を２以上とした請求項３記載の
土木・建築用山留構造。
【請求項５】一体化火打材は、斜材を圧縮鋼材にて、連
結材を引張鋼材にてそれぞれ構成した請求項１ないし４
のいずれかに記載の土木・建築用山留構造。
【請求項６】腹起し当接片は一体化火打材の連結材と腹
起しの間に介挿するものである請求項１ないし５のいず
れかに記載の土木・建築用山留構造。
【請求項７】土中に打ち込んだ矢板に対して水平方向に
腹起しを当接させるとともに、該腹起しを、隣合う間を
結合しないか、あるいはピン節点により結合して水平方
向に連続状態に組合わせ、該腹起しと直交する方向に切
梁を架設し、これら腹起しと切梁との連結部分に設ける
山留構造の一体化火打材であって、二股状に形成する圧
縮鋼材からなる一対の斜材と、該斜材の拡開側両端部の
間を結合する引張鋼材からなる連結材と、該連結材の両
端と前記腹起しとの間に前記連結状態組合わせ部を跨い
で介在させ、前記腹起しと連結材とに隙間をあけた状態
にして前記連結材と腹起しを固定する腹起し当接片と、
前記一対の斜材の二股交点部分に設け、前記切梁を固定
する切梁当接部とを備えることを特徴とする一体化火打
材。
【請求項８】斜材はＨ型鋼からなり、連結材はＴ型鋼か
らなる請求項７記載の一体化火打材。
【請求項９】斜材はＨ型鋼からなり、連結材は鋼板から
なる請求項７記載の一体化火打材。