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日本建築学会大会学術講演梗概集（九州） 2007年 8 月

2 本群杭で支持されたパイルキャップの鉛直載荷時のせん断強度評価法
正会員
同同
パイルキャップ

杭頭接合部○岸田小林林慎司*1
恒一*2
静雄*4

同同田中
酒井佑二郎*2
慎二*3

せん断耐力表－1 試験体緒元
はじめに
試験体
№1№2
№3№4
No.5
昨年度 2 本群杭で支持されたパイルキャップの鉛直載フーチングせい(mm)
560
360
[1]
パイル荷実験 を行ったので，ここではパイルキャップのせん断長さ(mm)624
キャップ寸
312
幅(mm)
強度について考察を行う。
法
杭径(mm)
152（鋼管杭，中詰めコンクリート）
2. 実験概要
袴筋
3-D10@100
2-D10
帯筋
3-D10@197
2-D10@194
対象とした試験体は筆者らが行った[1]試験体 5 体である。
配筋仕様
ベース筋4-D13@60
2-D13
主要な因子を表-1 に示す。図-1 に試験体 No.1 の配筋図
柱主筋（D10）有り
有り
アンカー筋（D10）有り有りを示す。試験体 No.1 には，袴筋およびベース筋，3 段のコンクリート（圧縮強度：29MPa，割裂強度：2.5MPa）
材料特性
D10（SD295；σy=363MPa，降伏ひずみ：2151μ）
帯筋を配筋している。試験体 No.1 の仕様を標準型とし，
D13（SD345；σy=363MPa，降伏ひずみ：1949μ）
柱筋を加えたものが試験体 No.2，アンカー筋を加えたものが試験体 No.3 である。また，試験体 No.1 のフーチングせいを 560mm から 360mm に小さくしたものが試験体No.4 である。試験体 No.5 は試験体 No.4 に対して，袴筋とベース筋を少なくした代わりに柱筋とアンカー筋を配筋した試験体である。
載荷方法は，パイルキャップ上面のジャッキから球座および載荷板（150×150mm，t=25mm）を介しての鉛直に単調載荷とした。すべての試験体がせん断破壊である。
(b)上下の配筋図(a)側面から見た図
3. 検討結果
図－1 試験体形状（試験体 No.1）
3.1 鉄筋のひずみ状態
今回の試験体において，鉄筋は袴筋，ベース筋，帯筋， であり，荷重が増加してもほとんど変化していないので，柱筋およびアンカー筋の 5 種類である。また，ベース筋鉛直荷重時のひび割れ強度には寄与しないと判断した。と袴筋は写真-1 のようにかご筋の様に配筋されているの
表-2 にそれぞれの鉄筋の最大強度時のひずみの値と降で，横筋と縦筋の 2 つに分類した。試験体 No.2 の各鉄筋伏ひずみに対する比を示す。ここで，鉄筋ひずみの値はの荷重－ひずみ関係を図-2 に示す。全ての試験体においせん断ひび割れが発生するまで圧縮状態であることを考て折り下げ，折り上げ配筋(以下：縦筋)となっている袴筋慮した値となっている（図-2(a)参照）。とベース筋は，初期において圧縮を受け，荷重 1000kN 付
3.2 ひび割れ発生時強度
近で各鉄筋のひずみが圧縮から引張りへ転化し，その後図-3(a)に試験体 No.4 のひび割れ状況を示す。図よりは最大荷重まで引張り力を受けた。斜めひび割れが発生
載荷位置と杭を結ぶようにせん断ひび割れが発生していするまで全体的に圧縮力を受け縮んでいる。また，どのる。そこで，このひび割れはコンクリートの割裂強度に試験体においても縦配荷重2P(kN) 最大強度時のベース筋
荷重2P(kN)
筋された袴筋とベースのひずみ量
1400
1400
袴筋筋は降伏ひずみに達す
1200
1200
帯筋
るものはなかったが，
1000
1000
試験体 No.1，2，4 およ
アンカー筋
800
800
D10降伏ひずみび 5 では帯筋の降伏後
ベース筋
600
600
（袴筋･帯筋）に荷重が頭打ちとなっ400
D13降伏ひずみ
400（ベース筋）た。なお，図-2(b)より200200
柱主筋
ひずみ(μ)
アンカー筋や柱筋は圧（b）
ひずみ(μ)（a）00-1000 -5000500
縮領域に配筋されてい-5000500
1000 1500 2000 2500
写真－1 配筋図
るために常に圧縮状態

1.

（試験体 No.1）

図－2

ひずみの状態（(a)試験体 No.2，(b)試験体 No.5）

Shear Strength Estimation of Pile Cap under Vertical Loading with the Twin Pile GroupKISHIDA Shinji, TANAKA Yujiro, KOBAYASI Koichi, SAKAI Shinji, HAYASHI Shizuo―369―

達した時に発生したと考え，その表－2 最大強度時のひずみ量とαn の値
横筋
縦筋
強度をコンクリート負担分とし，
帯筋
ベース筋
袴筋
ベース筋
袴筋
式（1）のように計算する。ここで，上中下μαa1μαa2μαa3μαbαcμvαbμvαcd はせん断ひび割れ時に生じた直径No.1
2003 0.931
1438 0.738
281 0.144
353 0.164（mm）[＝載荷位置と杭を結んだ距
2151 1.000
1949 1.000
707 0.363
917 0.426
No.2
No.3
1662 0.773
1576 0.809
460 0.236
378 0.176
離]，l は反力幅（mm）[図-3（b）
2151 1.000 1949 1.000
403 0.207
735 0.342
No.4810 0.377
No.5
737 0.343
2151 1.000 1949 1.000
参照]，ft はコンクリート割裂強度
平均
774 0.360
1939 0.901 2151 1.000
1772 0.909
463 0.237
596 0.2772（N/mm ），θはひび割れの角度[＝ 係数αn0.360.90
1.00.910.360.240.28
注）表中の斜体の数字は降伏ひずみに達したことを意味する．
d のなす角度，図-3（a）参照]。な表－3 実験結果と計算結果
お，実験結果よりひび割れの角度
実験値
計算値と載荷位置と杭を結んだ直線の角度（θ）はほぼ一致しコンクリート負担分鉄筋負担分
ひび割れ
最大強度発生時強度
角度補正 縦筋横筋 ベクトル和 合計ていることを確認した。ひび割れ発生時の強度とコンク
Qc
Qmax
Pc'
Pc
vPs
hPs
Ps
Pｃ＋Ps 実験値/kN
kN
kN
kN
kN
kN
kN
kN
計算値
リート負担分の計算値との関係を図-5(a)に示す。フーチ
No.1350626 324.1 310.4 36.6 312.1
314.3 624.7 1.00
ングせいが大きい試験体に関してはばらつきが見られる
No.2
400
643 324.1 310.4 36.6 312.1
314.3 624.7 1.03
が，ある程度実験値との適合性が良いことがわかる。
No.3
300
618 324.1 310.4 36.6 312.1
314.3 624.7 0.99

Pc ′ = πdl × f t 2(1)Pc = Pc ′ cos θ(2)

No.4

187.5

540 212.5

191.0

36.6 265.7

268.2 459.3

1.18

No.5

190

362 212.5

191.0

0.0 172.6

172.6 363.6

1.00

Ps = ∑ α n × As × σ y（ベクトル和）2PP’

3.3 最大せん断強度
最大せん断強度については，式（3）のようにコンクリート負担分と鉄筋負担分の和と考える。コンクリート負担分は 3.2 章に示した式（2）を用い，鉄筋負担分については式（4）のようにひび割れを横切る鉄筋がひび割れ発生後にせん断強度に寄与する（図-4 中の丸で囲んだ鉄筋）と考えた。なお，係数αn は 3.1 章の各鉄筋のひずみ状態から判断し，降伏ひずみに対する最大耐力時のひずみの値の割合である。また，袴筋のαc は実験データが無い為，帯筋の上のαa1 と同じ値を準用する。ここで，As は，σy はせん断ひび割れ面を横切る各鉄筋の断面積（mm2）各鉄筋の降伏応力度（N/mm2 ）である。図-5(b)に実験値と計算値の比較を示す。フーチングせいが小さい試験体
No.4 と No.5 も実験値との適合性が良く，全体として評価できることがわかる。
P = Pc + Ps
(3)

dft

θ

ft

l：反力幅（ =152mm

PP’PP(b)側面図(a)正面図

図－3

ひび割れ図と計算概念図
縦 筋
vPs=袴筋分＋ベース筋分横 筋
hPs=帯筋分＋袴筋分＋ベース筋分
鉄筋負担分（ベクトル和）Ps=√(vPs2+hPs2)

(4)

まとめ
今回の検討結果から，ひび割れ発生時強度はコンクリート割裂強度より算定でき，最大強度はコンクリート負担分と鉄筋負担分の和とすることで，フーチングせいや鉄筋量の違いも考慮できる算定式となることがわかった。
4.

図－4500切断位置図
700(a)ひび割れ発生時(b)最大強度時

600400

実験値，kN

ひび割れ発生時強度，kN【謝辞】本実験に，御協力頂いた香取慶一先生(東洋大学)，中沼弘貴氏(首都大学東京)，また関係者各位に謝意を表します。
【参考文献】[1]田中佑二郎他：2 本群杭で支持されたパイルキャップの鉛直載荷実験，日本建築学会大会学術講演梗概集，C-2，pp.427-428，2006.9

300200100500
400300200100

コンクリート負担分，kN

00100200300400

図－5*1 芝浦工業大学 准教授・博士(工学)*2 ジャパンパイル*3 芝浦工業大学 大学院生
*4 東京工業大学 教授・博士(工学)

2P500

計算値，kN

00100 200 300 400 500 600 700

実験値と計算値の比較*1 Associate Professor, Shibaura Institute of Technology, Dr.Eng.
*2 Japanpile Corpararion*3 Graduate Student, Shibaura Institute of Technology*4 Professor, Tokyo Institute of Technology, Dr.Eng.

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