落石防護柵支柱の根入れ深さの影響に関する実規模衝撃荷重載荷実験（株）砂子組室蘭工業大学大学院
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○近藤林
竹内里史
茂樹
観月

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1. はじめに

PS7

れ深さに関する検討を行ってきた．さらに，実規模擁壁内に貫通して設置した支柱を対象に，静荷重および衝撃200020002

本研究では，これらの研究成果の下に，実規模擁壁を用い，支柱の根入れ深さを 3 種類に変化させた衝撃荷重載荷実験を実施し，支柱の必要根入れ深さを実証的に探468

PP = 182 kN
Py = 161 kN

100

荷重載荷実験も実施している.

PS3400300
᥾᧨ᚗ଒ӌ¬ Pi (kN)型による静荷重および衝撃荷重載荷実験を実施し，根入PS5雅人
智貴
徳光

600

著者らは，防護柵支柱の根入れ深さに関する動的挙動を考慮した合理的な設計法の確立を最終目的に，小型模小室
瓦井岸

0010203040஽ᩖ¬ t (ms)5060

図 2 重錘衝撃力波形索することとした．なお，本実験では支柱に対する作用せん断力がより大きくなる場合を想定し，衝撃荷重載荷

図 2 には，各試験体に関する載荷初期から 60 ms 経過後位置を擁壁上面から 0.4 m の位置に設定した．

までと 8 ms までの重錘衝撃力波形 Pi を比較して示してい2. 実験概要
図 1 には，本研究で使用した試験体の形状寸法を示している．試験体は高さ 2 m，幅 3 m の実規模擁壁模型にる．図中，梁理論に基づいた静荷重載荷時における降伏荷重 Py および全塑性荷重 Pp も示している．

対して，根入れ深さを 700 , 500 , 300 mm（以後それぞれ，図より，いずれの試験体においても，載荷初期に最大値PS7, PS5, PS3 試験体）に変化させた 3 体である．実験は，を示し，周期が 1 ms 程度，経過時間が 4 ms 以降におい1,000 kg 重錘を用い，落下高さを H = 2 m として，振りては周期が 3 ms 程度の高周波成分と 20 ms 程度の低周波子運動によって支柱に一度だけ衝突させることにより実成分から構成されていることが分かる．波形の継続時間施した．なお，載荷位置には局部座屈を防止するためにを見ると，PS7 と PS5 試験体の場合は両者類似している．

厚さ 6 mm の補剛材を溶接している．

しかしながら，PS3 試験体の場合には，経過時間が約 t =本実験における測定項目は，（1）重錘衝撃力 Pi ，（2）支12.5 ms までは 他の 2 試験体と類似の波形を示しているも柱各点の軸方向ひずみ εi ，（3）重錘の衝突速度 V や支柱ののの，その後振幅が緩やかに減少し，波動継続時間も延変形状況等を検討するための 2,000 fps での高速度カメラ

びており他とは応答性状が異なっていることが分かる．

撮影である．

PS7 と PS5 試験体の場合には，t = 10 ms 以降において3. 実験結果明確な衝撃力平坦域が形成されている．一方，PS3 試験体には，衝撃荷重が徐々に減少する傾向を示し，衝撃力平坦域が形成されず最大衝撃力発生以降の第 2 あるいは
1,600.4

1:0300〜700500

縁切用ビニールシート

400

載荷点×

試験体を対象に衝撃力平坦域の波形と降伏荷重 Py およびコンクリート基礎
1,300

図 1 試験体の形状寸法

全塑性荷重 Pp を比較すると，最大振幅値が Pp ，高周波成分を除去した場合が Py とほぼ対応していることが分かる．これより，設計工学的には全塑性荷重を用いて設計

L90×90×13

アンカーボルト I19
コンクリート基礎
3,000

第 3 の衝撃力が励起する波形を示している．PS7 と PS54,000

補剛板 t = 6 mm

2,000

2,000

中間支柱
H200×100×5.5×8可能であるものと推察される．
(mm)

図 3 には，各試験体の最大変位発生時における支柱縁ひずみ ε f 分布を比較して示している．図より，気中部のひずみ分布は全試験体で大きく乱れており，静荷重載荷時

キーワード：落石防護擁柵支柱，落石防護擁壁，衝撃荷重載荷，根入れ深さ
連絡先：〒 079-0394

北海道空知郡奈井江町字チャシュナイ 987 番地 10 （株）砂子組

TEL 0125-65-2326

1PS7 (t = 26.5 ms)
PS5 (t = 30.5 ms): ൐ᢉᠯᤈ)PS3 (t = 45.5 ms) (᪃͟Ʌȭɒᢐᔸ
0.18%
ͱᏚ 0.5ଥ‫ۿے‬ብȞɜɁᠾᫌ (m)

載荷側

非載荷側

෥˹᥂᪃͟Ʌȭɒ
-0.18%

෥˹᥂

非載荷側

載荷側

0(a) PS7載荷側

非載荷側-0.5(c) PS3ଥ‫ے‬ю᥂
-10.3 0.2 0.1 0Ʌȭɒ Hf (%)ଥ‫ے‬ю᥂

0 -0.1 -0.2 -0.3
Ʌȭɒ Hf (%)ऀएϫ (ᢐᔸϫ)٢᎔ϫ (᫿ᢐᔸϫ)(b) PS5
写真 1 支柱基部の変形状況

図 3 最大変位発生時における支柱縁ひずみ分布CLᢐᔸཟにおける片持ち梁のひずみ分布とは異なっていることが23°分かる．これは，載荷点位置が低いことにより大きな衝33°

撃力が励起し，基部近傍に局部座屈が発生する等支柱が‫ۿ‬ብ

300 mm

大きく損傷していることによるものと推察される．

16°

一方，擁壁内部のひずみ分布を見ると，基部近傍では全1mての試験体において 0.3% 以上の値を示しており，塑性ヒンジの形成が示唆される．また，PS7 と PS5 試験体の場

᫿ᢐᔸᬂ合には根入れ端近傍で零ひずみに漸近する分布性状を示し
図 4 PS3 試験体のひび割れ進展状況ていることより，十分定着されているものと推察される．

PS3 試験体の場合には，擁壁天端から 200 mm の深さにおいても大きなひずみ値を示しており，塑性ヒンジは擁なり，基部近傍に局部座屈の発生は確認できず，載荷側支壁天端からある程度深い位置で発生している可能性が示

柱フランジ端部から正面（道路）側に向かって明確な押抜き唆される．これより，PS3 試験体の場合には，擁壁天端部せん断破壊に至っていることが分かる．これは，支柱の根が大きく損傷し正常な定着状態に至っていないことが推入れが確保されていないため，せん断力が支柱の基部か察される．

らある程度深い位置まで作用することによって，擁壁天以上より，載荷点位置が低く曲げと共にせん断が卓越端面を非載荷側に押し出す作用が卓越し，擁壁が著しいする場合における支柱の必要根入れ深さは，本研究の範押抜きせん断破壊に至ったことによるものと推察される．

囲においては 500 mm 程度以上であることが示唆される．

図 4 には PS3 試験体に関するひび割れ分布を示してい写真 1 には，各試験体の実験終了後における支柱基部近る．図より，擁壁は，載荷側フランジ端部より生じる明傍および擁壁天端部の損傷状況を示している．
写真 1（a），（b ）より，PS7 と PS5 試験体の場合には，非確な押抜きせん断破壊によって，ブロック化して剥落する傾向にあることが分かる．

載荷側フランジの基部近傍に局部座屈が確認できる．こ4. まとめれは，支柱の根入れ深さが確保されていることによって，1) 支柱の根入れ深さが確保されている場合において，衝基部近傍に塑性ヒンジが形成されると共に支柱が大きく角撃力平坦域の最大振幅は全塑性荷重 Pp にほぼ対応す折れ状態に至っていることによるものと推察される．擁る．また，基部圧縮側フランジは局部座屈の傾向を示

壁部の損傷は，コンクリートの剥離が確認できるもののし，擁壁天端部の損傷は小さい．

ひび割れの発生は軽微である．これは，根入れ深さが十2) 根入れ深さが確保されていない場合には，擁壁内部に分確保されているため塑性ヒンジが基部近傍に形成され，塑性ヒンジが形成されていることが推察され，局部座支柱の角折れによって多くの入力エネルギーが消費され屈は発生せず，擁壁は載荷側フランジ端部より形成さたことによるものと推察される．

れる著しい押抜きせん断破壊に至る．

写真 1（c）の PS3 試験体の場合には，他の 2 試験体と異3) 実験結果での必要根入れ深さは 500 mm 程度である．