20305

日本建築学会大会学術講演梗概集（九州） 2007年 8 月

杭頭半剛接合工法を用いた既製杭の設計例
正会員
同同
既製杭
半剛接合

杭頭接合部
曲げ耐力○田中小林
内海

同
同
同

小林 恒一*1
佐々木 聡*2
松山 俊樹*3

定着筋
回転性能

1.はじめに近年、水平力が作用した杭頭部に生じる曲げモーメン： 杭１ CPRC杭φ500(Ⅰ種)5m＋φ500-400（C種）9m： 杭２ PHC杭φ600(C種)5m＋φ600-450（A種）9m

トを低減させる半剛接合工法について多くの研究開発がY34000

行われ、報告されている。杭頭を半剛接合部とすると、
Y24000杭頭の固定度が低減され、杭頭部に作用する曲げ応力を低下させることができる。その結果、杭断面、基礎梁断Y14000

面および配筋を合理的に設計できるため、基礎部全体のX14000

X24000

X3コストダウンが可能となる。

4000

X4

筆者らは、施工が簡便な杭頭半剛接合工法として、丸0。本報告では、本工法を用いた既製杭の設計例を示す。

N値3004000X5

図1

鋼と定着板からなる定着筋を用いた工法の開発を行った
1)2)

佑二郎*1勝已*2祥人*34000

X64000X74000X84000X9X10杭配置図

602.設計条件
2.1 建物および地盤概要
建物の構造形式は、鉄筋コンクリート造の地上 3 階建て、建築面積は、約 500m2 となっている。杭配置図を図5定着板

1 に、地盤概要を図 2 に示す。GL-0.0～9.0m が N 値 1～13 の粘土層、GL-9.0～10.8m が N 値 13 の砂礫層、GL-2.2 荷重条件
各柱下の長期軸力は、最小値 528kN・最大値 1466kN、定着長 = 875mm

値 30 以上の砂礫層となっている。

GL-(m)

10.8～13.5m が N 値 6～10 の粘土層、GL-13.5 以深が N
10杭設計用の総水平力は、6586kN となっている。
2.3 杭および杭頭接合部の仕様
杭および杭頭接合部の仕様を表 1、本工法の杭頭接合

定着筋φ25

既製杭15の概要(杭 No.1)を図 3 に示す。柱軸力に応じて、杭の仕様を 2 種類のグループに分けた。このグループに合わせて、本工法の杭頭接合部仕様を決定した。

図 2 地盤概要

杭の仕様について、杭 No.1 は CPRCφ500(Ⅰ種)5m+φ

表 1 杭および杭頭接合部の仕様

500-400(C 種)9ｍ、杭 No.2 は PHCφ600(C 種)5m+φ600450(A 種)9ｍ、両仕様とも杭の全長は 14m とした。杭天端を GL-1.1ｍ(杭先端は GL-15.1ｍ)として、杭先端を N 値30 程度の砂礫に十分な根入れを行うものとした。

図 3 杭頭接合部の概要(杭 No.1)

杭No.
杭仕様

12

上杭

CPRC500 Ⅰ種（5ｍ）

PHC600 C種（5ｍ）

下杭

φ500-400 C種（9ｍ）

φ600-450 C種（9ｍ）
14ｍ

杭頭接合部の仕様について、杭 No.1 には定着長 875mm

杭全長の鉄筋径φ25 を 10 本、杭 No.2 には定着長 770mm の鉄筋

材質

SNR490B

SNR490B

本数1010

径φ22 を 10 本配筋した。両仕様とも鉄筋の材質は、
SNR490B 材とした。なお、丸鋼と定着板の接合を六角ナットによる締付けとし、定着筋は既製杭の端板に接合す

定着筋仕様

鉄筋径φ25φ22

定着長875mm770mm※パイルキャップのコンクリート強度 Fc＝24N/mm2る形式とした。
Application to design of Pre-cast Concrete Pile Foundation withsemi-rigid Connection Method―609―

TANAKA Yujiro, KOBAYASHI Koichi
KOBAYASHI Katsumi, SASAKI Satoshi
UTSUMI Yoshito, MATSUYAMA ToshikiN

2.4 杭頭接合部の回転剛性の評価
杭頭接合部の回転機構のモデルを図 4 示す。杭頭部にM
ひずみ度：ε曲げモーメント(M)が作用した場合の杭頭接合部の回転角

N：軸力(θj)は、軸力(N)に応じて、定着筋の埋め込み長さ(Lb)、定埋め込長:Lb

M：杭頭モーメント
回転角:θｊ

着筋のひずみ度(ε)、中立軸(Xn0)を用いて式(1)より算定す･回･x

Δbる。算定結果の一例として、杭 No.1 および杭 No.2 の M-

Xno：中立軸までの距離
･定着

Dp：杭径
rs：定着筋の配筋位置⊿b：定着筋の伸び出し量

N.A.

θ関係(軸力 N＝0kN 時)を図 5 示す。軸力に応じた許容曲げモーメント時の回転剛性(K θ )は、許容曲げモーメントxn0(Ma)を回転角で除した値とする。

ε：ひずみ度
Lb：埋め込み長さD /2p+r -xDsn0pΔbθj =,Δb = ε ⋅ L b ・・・・・・・・・・(1)D p /2 + rs - x n0

θj：回転角Dp /2-rsMN3.設計例
構造検討として、①杭体の曲げモーメントおよびせん

図 4 杭頭接合部の回転機構のモデル
接合部の曲げモーメント Mj (kNm)

400

断力が杭体の許容応力度内に収まること②杭頭部の曲げ350

モーメントおよびせん断力が杭頭接合部の許容応力度内300に収まること、を確認する。

250

本例による杭頭固定および杭頭半剛接とした場合の検200

討結果一覧を表 2、杭 No.１の杭の曲げモーメント分布を

杭No.1

150

図 6、杭頭および接合部の曲げ応力の検討結果を図 7 示す。

杭No.2100

杭頭半剛接合にすることにより、杭頭部の曲げ応力を杭頭固定接合に比べて、20～40％程度低減させることが可能となる。一方で、地中部最大曲げ応力は、50～70％

短期許容曲げモーメント（杭No.1）
短期許容曲げモーメント（杭No.2）500程度増加するものの、杭全体としては、バランスの良い

051015-3接合部の回転角θj (10 rad.)20曲げモーメント分布となる。また、杭頭固定した場合の図 5 杭頭接合部の M-θ関係(軸力 N＝0kN 時)

杭頭曲げモーメントは、杭の許容曲げ応力度を越えてい-2000曲げ応力度内に収まり、さらに、杭頭接合部の許容応力24.まとめ
杭頭半剛接合工法を用いることにより、杭頭の固定度4が 0.58～0.85 に低減され、杭頭曲げ応力を低下させることで、杭体の合理的な設計が可能となる。
表 2 検討結果一覧
杭 No．
杭 径（上杭）杭 種
杭 本 数
検 討 軸 力 (kN)杭頭変位yo(mm)
負担水平力（kN/本）杭頭 杭頭Mo(kNm)
固定 地中部Mmax(kNm)
地中部Mmax深度(m)固定度α
杭頭変位yo(mm)
負担水平力（kN/本）杭頭 杭頭Mo(kNm)
半剛接 地中部Mmax(kNm)
地中部Mmax深度(m)
固定度α*1 ジャパンパイル 株式会社
*2 株式会社 フジタ*3 岡部 株式会社

1CPRC500Ⅰ
140～1666
13.9
198
309
48
4.5
1.00
18.2
196
180 ～ 248
75 ～ 83
3.5
0.58～0.80

2PHC600
C
16567～2205
13.9
239
444
55
5.5
1.00
18.2
241
283 ～ 377
83 ～ 96
4.0～4.5
0.62～0.85

深度（ m)

度にも収まる結果となっている。

曲げモーメント(kNm)
0200
400

600350682502001501001012CPRC500Ⅰ
杭頭接合部
杭頭半剛接
杭頭固定

300
曲げモーメント（ｋ N）たものが、杭頭半剛接合にすることによって、杭の許容50
杭頭固定
杭頭半剛接

14

図6
杭の曲げモーメント分布

0-2,000

0

2,000
4,000
軸力（kN）6,000

図7
杭および接合部の曲げ応力【参考文献】
1)山本秀明，佐々木聡，他：既製杭の杭頭半剛接合部に関する実験的研究(その 1)～(その 2)，AIJ 大会，pp.465～468，2006 年，2)小林
恒一，佐々木聡，他：既製杭の杭頭半剛接工法(SR パイルアンカー工法)，GBRC.vol.31.No.3，pp.13～18，2006 年 7 月

JapanPile Corporation
Fujita Corporation
Okabe Co.,Ltd―610―