日本建築学会大会学術講演梗概集	 （関東）	 2015 年	 9	 月	 20220

鋼管の端部定着力を変化させた場所打ち鋼管コンクリート杭の曲げ試験
正会員
同
場所打ち鋼管コンクリート杭
鋼管コンクリート部材

曲げ試験

1.はじめに
場所打ち鋼管コンクリート杭とは、従来の場所打ち鋼管コンクリート
杭には、鋼管とコンクリートとの一

表 1 試験体仕様
鋼管

No.1

No.2

No.3

完全定着

不完全定着

定着なし

主筋

12.3mm×3 段

4.5mm×1 段

無12445 kN

1571 kN

0 kN

突起リング終局支圧耐力*1

図18575 kN （実測板厚 8.5mm より算出）

鋼管の軸方向耐力*2*1 突起リングの支圧耐力算定式による値*2 鋼管断面積×降伏強度で算出した値

表 2 コンクリートの材料強度 (N/mm2)
基準強度

圧縮強度

割裂引張強度

ヤング係数2732.62.523.7×103

工したもの（以下、突起リング）をことにより汎用性を高めた場所打ち

6-D25 (Pg=0.6%) SD345 PCD=549mm

配筋
突起リング

れに対して、筆者らは平鋼を丸め加隅肉溶接で一般の鋼管に取り付ける

φ800 t=9.0mm SM490

鋼管コンク
リート部

鉄筋コンクリート部

り、汎用性に欠ける面があった。こ試験体
鋼管下端の定着状況
鋼管

突起リング

パイラル状のリブの付いた鋼管や特起を設けた鋼管などが用いられておにおける鋼管とコンクリートは、突起リングのみで定着されている。図中には、ひずみゲージの取付け位置も付体性を高めるために、内面全体にス別な装置を使って端部に溶接成形突

一雅*1
慎司*2

クリートに接しないように工夫した。よって、鋼管下端
鋼管外周筋

鋼管コンクリート部 (SRC構造)

耐震性を高めた杭である。

菅岸田ト部（断面 D）の外径を 782mm とし、鋼管の断面がコン管巻きにした杭であり、地震時に大用する部分に鋼管を使用することで同同終局曲げ耐力

パイルキャップ

場所打ちコンクリート杭の上部を鋼
きな曲げモーメントやせん断力が作裕介*1
一真*1○本間石川

表3杭の概要鋼材および鉄筋の材料強度 (N/mm2)
材質

降伏強度

引張強度

ヤング係数

鋼管φ800SM490405.7521.8199.9×103

ように、鋼管内面に突起を設ける仕様の場合、突起の量

主筋 D25SD345370.3557.1

196.0×103

により鋼管とコンクリートとの一体性が異なり、鋼管コ

外周筋 D38SD345

384.8577.2

197.6×103

鋼管コンクリート杭の開発を行ってきた（図 1）。本杭のンクリート部の曲げ耐力も変化するものと考えられる。
そこで、鋼管端部の突起リングの量、すなわち鋼管とコンクリートとの定着力を変化させた試験体を用いて曲げ試験を行い、鋼管端部の定着力が鋼管コンクリート部の曲げ耐力に与える影響を実験的に検証したので報告する。
2.試験概要試験体は、表 1 に示すように鋼管下端の突起リングの仕様を変化させた 3 体とした。試験体の製作図を図 2 に示す。外径 1000mm の部分（断面 A）はパイルキャップを模擬したスタブであり、外径 800mm の部分（断面 B）が鋼管コンクリート部（SRC 構造）である。スタブが先

図 2 試験体図（No.1）

行破壊しないように、スタブも鋼管巻きの SRC 構造（鋼400変位計④管 t=9.0mm SKK490）とした。なお、鋼管コンクリート部の鋼管内面には、コンクリートとの付着力の発生を抑えるために、グリスを塗布し、その上にフィルムを貼り付けた。また、鋼管下端から突出している鉄筋コンクリー

2001200

変位計③12002200

変位計①1450

図 3 載荷方法

変位計⑤変位計②1450
3100200(mm)The Bending Test of Concrete Filled Steel Pipe Considering Anchor Strength at End of The Pipe
HOMMA Yusuke, ISHIKAWA Kazuma, SUGA Kazumasa, KISHIDA Shinji― 439 ―方、完全定着 No.1 では、鉄筋降伏時の分布と同様に記した。
使用したコンクリートおよび鋼材の材料試験結果を表引張側で鋼管ひずみの方が鉄筋より大きい傾向である。

2,3 に示す。各材料強度を用いて突起リングの支圧耐力お⑥ 不完全定着 No.2 および定着なし No.3 は、変形角の増よび鋼管の軸方向耐力を求めて表 1 に併記している。突加とともに比例して抜出し量も増加していることがわ

1)起リングの支圧耐力は、吉川ら の鋼管内コンクリートのかる。一方、完全定着 No.1 は 0.1rad 以上まで載荷し押抜試験結果に新たなデータを追加して評価し直した支ても抜出し量は 3mm 程度であった。

圧耐力算定式を用いて求めている。

⑦ ⑤および⑥より、完全に定着された場合、大変形時に試験体 No.1（突起リングの板厚 12.3mm×3 段）は、突おいても、ある程度鋼管と鉄筋コンクリートが一体性

起リングの支圧耐力が鋼管の軸方向耐力を上回っており、を保ち、鋼管がひずみ硬化域に入るまで曲げモーメン

突起リング付近のコンクリートが支圧破壊する前に鋼管トを負担し続ける状態にあったと推測できる。このたが降伏するため、鋼管がコンクリートに完全に定着されめ、曲げモーメントも増加し続けたものと推測できる。

無の状態で一方向繰返し載荷とした。

2500

No.3

鋼管降伏2000

鉄筋降伏

1500
1000

No.30.00

0.00

2500
鋼管‐250る比で表した。これらの図より以下のことがわかる。

‐500① 初期の剛性は試験体間で大きな違いは見られない。

500

鉄筋

一方、定着なしの No.3 は 0.01rad 付近でピークとなり、その後耐力低下を示した。
③ 終局曲げ耐力は、定着状態に応じて、定着なし No.3（2727.5kN･m）＜不完全定着 No.2（3166.1kN･m）＜
完全定着 No.1（4163.4kN･m）の順に大きい。

ゲージ取付け位置(mm)No.1 は 0.02rad 以降も曲げモーメントが増加し続けた。

ゲージ取付け位置(mm)げ モ ー メ ント が 一 定 にな っ た が 、完 全 定 着 とし た

‐250

変化の現れた領域 0.03rad 時に着目すると、不完全定
着 No.2 と定着なし No.3 は、鉄筋降伏時の傾向と異なり、引張側で鉄筋ひずみが鋼管より大きい。その傾向は No.3 の方が顕著であり、全体的に鋼管内で鉄筋コンクリートが独立して挙動している様子も伺える。一500圧

鋼管降伏0‐250鋼管
鉄筋

引圧

鉄筋降伏鋼管
鉄筋鋼管降伏0鋼管

‐250

鉄筋

引‐500‐2‐1012500 降伏ひずみに対する比圧

鉄筋降伏

2500‐250引圧

250鋼管
鉄筋‐2500‐1012降伏ひずみに対する比圧

0
鋼管

‐250引

鉄筋降伏

250

鉄筋
引‐500‐500‐10‐50510500 降伏ひずみに対する比‐10‐50510500 降伏ひずみに対する比‐10‐50510500 降伏ひずみに対する比0.03rad時

2500
鋼管0.03rad時

2500‐250鉄筋鋼管
鉄筋‐500‐500‐20‐15‐10 ‐5 0 5 10 15 20
降伏ひずみに対する比0.03rad時

2500
鋼管‐250鉄筋‐500‐20‐15‐10 ‐5 0 5 10 15 20
降伏ひずみに対する比‐20‐15‐10 ‐5 0 5 10 15 20
降伏ひずみに対する比No.1
No.2No.3
図 6 各試験体の断面 B におけるひずみ分布⑤ 鉄筋降伏時のひずみ分布は、各試験体とも鋼管と鉄筋さい傾向がある。各試験体で曲げモーメントの挙動に

図 5 θ-δx 関係‐500□は、試験体ごとに若干異なっている。の引張側における鋼管ひずみが、他の 2 試験体より小51015202530抜出し量δx (mm) 変位計4と5の平均値

250‐1012
降伏ひずみに対する比0近で、鋼管降伏〇が現れた。しかしながら、鉄筋降伏のひずみが良く対応した分布である。定着なし No.3

引250‐250④ 各試験体とも曲げモーメントが 2000kN･m を超えた付0‐500‐2② 鋼管下端を不完全定着とした No.2 は、0.02rad 以降曲鋼管降伏ゲージ取付け位置(mm)圧

ゲージ取付け位置(mm)

ひずみ分布を図 6 に示す。ひずみ値は降伏ひずみに対す

0.15

500

ゲージ取付け位置(mm)

鉄筋降伏時および 0.03rad 時における各試験体の断面 B の0.050.10
変形角θ (rad)図 4 M-θ 関係
500ゲージ取付け位置(mm)の抜出し量 δx の関係を図 5 に示す。また、鋼管降伏時、0.06

θは変位計1,2,3より算出

0に、各試験体で比較した変形角 θ と鉄筋コンクリート部

No.20.090.035003.実験結果
曲げモーメント M と変形角 θ の関係の骨格曲線を図 4*1 ジャパンパイル(株) 博士（工学）*2 芝浦工業大学 教授 博士（工学）0.12No.2

3000

ゲージ取付け位置(mm)

変位計の取付け位置を図 3 に示す。載荷パターンは軸力

No.1

No.1

3500

ゲージ取付け位置(mm)No.3 は定着なしの仕様である。試験体の載荷方法および0.154000
変形角θ (rad)ートに対して鋼管が不完全に定着された仕様である。

曲げモーメント M（kN・m）する前に突起リングの支圧破壊が生じるため、コンクリ

4500

ゲージ取付け位置(mm)た仕様である。一方、No.2（4.5mm×1 段）は鋼管が降伏4.まとめ
鋼管の端部定着力によって鋼管コンクリート部の曲げ耐力が変化することを実験的に確認した。今後、本試験結果を踏まえて、鋼管コンクリート部の曲げ耐力の設計方法を構築する。なお、本試験は、丸五基礎工業株式会
社、株式会社ジオダイナミックおよび菱建基礎株式会社のご協力を頂きました。ここに記して謝意を表します。
参考文献 1) 吉川ら：場所打ち鋼管コンクリート杭に用いる突起リングの支圧耐力（その 2：支圧耐力の評価） 日本建築学会大会学術講演梗概集、構造Ⅰ、
pp.497-498, 2013.8*1 JAPAN PILE CORPORATION, Dr.Eng.
*2 Prof., Shibaura Institute of Technology, Dr.Eng.

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