CAD フリーデータ／鋼矢板・ハット型鋼矢板・軽量鋼矢板

道路やビルなどの基礎工事の土留工では、鋼矢板(シートパイル)で土砂の流出を防ぎます。

重機使用や掘削作業など大規模な工事では、作業員の安全確保も非常に重要です。

鋼矢板の種類はJIS規定に沿い、ハット形、U形、直線形など型式による分類と、Ⅱ型、Ⅲ型など約８種類の強度による分類があります。

◆◆◆ 鋼矢板の設置工法の概説、問題点とその解決方法 ◆◆◆

◆ 鋼矢板設置の問題

鋼矢板の設置時に事故など災害が起こると、工事全体の停止、労基署の立ち入り対応、工事遅延コストの負担、会社の信頼欠如などの問題も併発します。
法的な不備も問題点のひとつです。

◆ 鋼矢板設置するとき起こる事故とは

土留工事では、鋼矢板以外にも、重機械の操作ミスや衝突も多発しています。
ほとんどが強度計算不足、施工法の検討不足などが原因です。

◆ 鋼矢板設置工事計画の不足はなぜ起きるのか？

資材搬入方法や人員配置の計画不足、工事全体像の理解不足、などが考えられます。

◆◆◆ シートパイル・鋼矢板のCADデータを使った問題解決 ◆◆◆

◆ 鋼矢板の選定と土留め工事の構造について

鋼矢板の選定は、形式だけでなく、サイズや重量、機械強度など多岐に渡ります。
鋼矢板で土砂を支える方式と、切梁やアンカーなどで側圧を支える方式が選べます。

◆ 鋼矢板の強度を確保するための方法

鋼矢板設置を確実に行うために有効なのが、CADデータです。
強度計算は、エクセルやフリーの計算ソフトでも十分にできます。
有料解析ソフトの中には、一定期間無料で使用できる製品もあります。

◆ 鋼矢板の設置方法の検討事項とは？

土留め工事を含めた基礎工事は、支保工、建設重機操作の資格など、法的免許を有する関係者についての明記を含め、関係官庁の承認が必要です。
鋼矢板の挿入時の振動や騒音など、公害防止対策をはじめ、法的確認事項もクリアにしましょう。

◆ 鋼矢板設置工事の計画不足をなくし安全を確保する方法

現場では、トラック、油圧圧入機などの重機とともに、操作する作業員など多くの工事関係者が輻輳します。
このような環境では、作業要領の徹底理解、適切な監視員の配置がキーとなります。
鋼矢板の完成図をCAD図面で確認し、3D表示でイメージできると、危険ポイントに監視員を配置できるなど、全体的な工事理解に貢献します。

◆◆◆ まとめ／鋼矢板設置工事の危険を回避するに
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　CADデータを使用する方法 ◆◆◆

◆ 鋼矢板設置工事の危険を回避するには

土留め工事施工方式を決定し、鋼矢板を選定した後、強度計算を通して安全を確認しましょう。

◆ 土留工を安全に施工するための方法

工事完了までの作業計画を、現場状況に合わせて作成します。
現場には監視員を適切に配置し、作業員にKYKや安全ミーティングで危険防止を図ります。

◆ 鋼矢板設置に関して、CADデータを利用する利点

CADデータと3Dデータの管理は、膨大な量の鋼矢板の配置図面を容易に作成でき、図面変更や差し替えもスムーズです。
多量のデータ計算を短時間で行え、ひとつの図面で危険ポイントを察知できます。

■ 曲げ加工について

製品加工のための塑性加工については、素材に力を加えて、全体もしくは部分的に、目的とする曲率に素材を変形させる技術を曲げ加工とよびます。

鋼矢板などの操作は、プレス成形では最も重要な要素を占めまず。板を曲げると、そりやスプリングパックなどの形状や寸法精度上の問題、曲げ割れなどの加工上の問題が発生します。

曲げ加工は大ぎく分けて、型工具を使って曲げる型曲げと、ロールを用いたロール成形の2つに分類されます。

型曲げには4種類あります。V曲げ、∪曲げ、カーリング、折り曲げです。前2つが曲げ加工の主流で、Vや∪字形の上下金型を使い、間に挟んだ板を曲げる方法です。カーリングは板を端から型の間に押し込み、鋼矢板などをカールさせる方法です。素材の端を丸めて安全にするために用いられます。身近な例では、ホッチキスの針を止める方法がカーリングです。折り曲げは、固定工具ではなく移動する工具を用いて曲げます。

ロール成形は、通常3本のロールを用いて板を円弧状に曲げるロールフォーミング、ロール曲げと、型を切った圧延ロールを用いたロール成形があります。

前者は、1本のロールを板を挟んで反対側に置き、ロールの軸間距離を調節することにより曲げていきます。
後者は、長い製品の場合に用います。鋼矢板など、同じ断面形状がずっと続く場合に有効です。

管の曲げ加工では、管の内部に球を圧入パンチで押し込んで管の内径を揃える玉通し加工をする場合もあります。

曲げ加工での最大の問題は、スプリングバックです。これは、鋼矢板など、曲げ加工したあと力を抜くと、変形させたものがいくぶん戻ってしまい、製品の寸法に狂いが生じる現象です。変形に、塑性変形だけでなく弾性変形の要素もあることが原因です。この現象は、板厚が薄くなればなるほど、高強度になればなるほど顕著になります。

鋼矢板や自動車部品などは、薄肉化・高強度化がトレンドなためスプリングバックが問題となります。これを防ぐ方法は3つあります。鋼矢板などの両端に引張力を作用させて型に沿わせてなじませる引張曲げ成形、逆に圧縮力をかけるダメ押し、コンピュータ・シミュレーションで塑性加工後の材料の挙動を予測する加工シミュレーションによる金型設計です。

深絞り加工は、ダイとしわ押さえで挟み込んだブランク板をパンチでダイ穴に押し込んで成形する方法です。しわ押さえとダイの間に挟まれた部分をフランジ部とよびます。フランジ部は、深絞り成形をしている間、円周方向に縮まり、板は座屈してしわになるのです。

しわ押さえとは、文字通り成形品のしわを押さえる部分です。鋼矢板など、成形した缶は場所によって呼び名が違います。フランジ部以外では、フランジとダイの境界をダイラジアス、胴と底部の境界をパンチラジアスとよびます。

製缶で欠陥が出るのは、フランジ部のしわと、パンチラジアス部の割れが大半です。ここではダイ・フランジ部でいったん上面に凸に加工された鋼矢板などが、下面に凸に曲げ戻し変形をされます。このため、板厚が一番薄くなると同時に加工硬化され、割れに至る可能性があります。一般的に、この部分で割れない素材を入手することが深絞り加工の成否を分けます。

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