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日本建築学会大会学術講演梗概集（北海道） 2013 年 8 月

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 1：押抜試験概要）

場所打ち鋼管コンクリート杭
支圧耐力

突起リング

正会員
同○吉田吉川映*1
那穂*1

同今井康幸*2

同菅一雅*1
服部 圭将*1

押抜試験199)，突起リングの軸方向のあきと厚さ比 (d/tz=6~17)，
１. はじめに建築物に用いられる場所打ち鋼管コンクリート杭では， 突起リング分割数 (nz=1,4,8) とした。 コンクリート強杭頭部に鋼管を併用して杭の剛性を高くすることで杭径度は，試験体打設時に採取したテストピースを水中養生を細くし，掘削残土や使用するコンクリート量を減らしし，押抜試験時に圧縮試験を行った結果とした。また，て環境負荷低減に貢献している。杭頭部に用いられる鋼突起リング分割時の水平方向のあきは 30mm とした。

管は内面にリブの付いたものや，端部に溶接肉盛りを施したものなど特殊な鋼管が用いられている。

試験体のうち鋼管の板厚が薄いものについては，座屈防止のために鋼管下端部中央までの範囲に鋼管外数段溶接によって取り付けることで，鋼管と内部 RC 構側に鋼板を巻いて補強し造を一体化させるものの実用化を図った

1)。杭概要を図1 に示す。

た。突起リングの上部に支圧力が働く際に，突起鋼管内面に設置したリング状の突起(支圧材)の支圧耐
2)

リング下方を補強してもや鋼管杭の杭支圧耐力に影響がないこ

頭結合構造 3)4) で研究がおこなわれており，支圧耐力算とは，予備試験において出にコンクリート断面積と支圧部断面積の比や鋼管の径確認を行った。

力については，コンクリート充填鋼管柱杭頭定着筋

鋼管主筋厚比の影響を考慮した式が提案されている。しかし，支圧材を分割した場合の影響や複数段設置した場合の支圧材同士のあきの影響については明確になっていない。そ２.２載荷方法
載荷方法は，コンクリのため，突起リング分割や突起リングのあきの影響を考ート上面に円形鋼板を設慮した支圧耐力の評価をめざし，各種押抜試験を実施し置し一様に圧縮力を加え,た。本報では，押抜試験の概要と突起リング分割の影響

鋼管下部で反力を受ける

突起ﾘﾝｸﾞ

図1について報告する。

(SRC 部)

から最下段突起リングの

鋼管鉄筋コンクリート杭部

筆者らは杭頭部にリブの無い平鋼管を用い，鋼管下端部には突起リング(平鋼をリング状に加工したもの)を複

杭概要

載荷重 P

円形鋼板コンクリート使用した。コンクリートは鋼管下端から 40mm 程度と鋼tz

管上端から 4.5mm の範囲は打設していない。突起リンd

グは各段水平に配置し，複数段の場合は鋼管軸方向に間40mm隔をあけて配置した。また，溶接については突起リング下側と分割切断面をすみ肉溶接とした。
試験体概要を図 2 に，試験体仕様を表 1 に示す。なお
表中には支圧耐力度を算出するための各係数を評価する際に用いた試験体の種類も記載している。試験体パラメー タ は 鋼 管 径 厚 比 (sD/st=58~199) ， コ ン ク リ ー ト 強 度(σb=24~51N/mm2) ， 鋼 管 径 突 起 リ ン グ 厚 比 (sD/tz=51~
Bearing Strength of Concrete and Backing Rings for Steel andConcrete Composite Pile. (Part1. Summary of the punching tests)― 495 ―

30mm

ングを溶接したものに，コンクリートを充填したものを載荷板

450mm

２. 試験概要
２.１試験体試験体は外径 457.2mm の鋼管(SS400)の内面に突起リDi
stDs D ：鋼管外径
st ：鋼管板厚d ：突起リングのあき(突起リング 2 段、4 分割の場合)

s

図2Di ：鋼管内径tz ：突起リング厚

試験体概要

YOSHIDA Ei, SUGA Kazumasa, HATTORI Yoshimasa,YOSHIKAWA Nao and IMAI Yasuyuki

表1押抜試験とした。円形鋼板は鋼管と接触しないように鋼管内径よりも若干小さいもので，厚みが 40mm の十分にNo.

剛なものを使用した。計測項目は載荷重と載荷板変位とした。載荷は一方向の単調載荷で約 10kN/sec の連続載荷とし，載荷板変位が 20mm 程度まで載荷を行った。載荷板変位 2mm 程度までは荷重制御，それ以降は変位制御とし，2mm 前後では荷重と変位量の双方を確認しながら計測を行った。荷重ピッチは 100kN，変位ピッチは変位量 10m までは 0.5mm ピッチ，以降は 1mm ピッチとした。
３. 支圧耐力度 σcu 算定
各試験体の支圧耐力度 σcu は，押抜最大荷重 Pmax から、鋼管とコンクリートの最大付着力 Pc を引いたものを突起リングの支圧耐力 Pcu とし、Pcu を突起リングの鉛直投影面積で除したものとした。Pc はコンクリート強度が同等の突起リングのない試験の最大荷重 Pmax_n を、コンクリートと鋼管の接触面積 Az で除して求めた τc に、突st(1-2)

P c =τ c ⋅ π ⋅ Di ⋅ Lc

(1-3)α,κで補正した支圧耐力度σcu /ακ(N/mm2)

Pcu =Pmax–Pc

τc =Pmax_n / (π ⋅ Di ⋅ Lc)(1-4)
Az=Az1 ⋅ n=π ⋅ tz ⋅ (Di–tz) ⋅ (π ⋅ Di–Sz ⋅ nz) / (π ⋅ Di) ⋅ n (1-5)
Di ：鋼管内径nnz

d/tz

σb

係数評価時採用試験

αβγ

κ120を掛けた値とした。
(1-1)

tz

14.5
11731.8
7.9223.041533.0〇
324.5〇
433.5〇〇
17546.4〇
6.4
4.524651.7〇
711〇
33.586〇984.510〇〇4.5215
33.0
11
3.0
4〇
〇
122.3〇〇
134.5〇〇
3.2241533.0
143.0〇〇
159.0
1–〇
164.5〇〇
2.3
433.0
173.0215〇〇
182.3〇〇
n:突起リング段数，nz:突起リング分割数， σb:コンクリート強度

起リングのある試験体のコンクリートと鋼管の接触面積

σcu =Pcu / Az

試験体仕様 (鋼管外径 sD=457.2mm)

Lc：鋼管と接するコンクリート長

Az1 ：突起リング 1 段分の鉛直投影面積

100Sz ：突起リング分割間隔

80604020
平均：108 σ=1.210４. 突起リング分割による影響
No.1，9，10 から突起リングの分割が支圧耐力度 σcu

00.20.40.60.81
分割なしのAzに対する割合

図3σcu/ακと Az の割合の関係

1.2に与える影響について検討を行った。突起リングの鉛直結果から，分割した突起リングを用いた時は，分割を考

投影面積 Az は分割なしのもの (No.1) に対して，nz=8慮した支圧面積で考えれば，支圧耐力度は分割しないも(No.9) は 83%，nz=4 (No.10) は 91%となっている。No.1のと同等であることが確認された。

は No.9，No.10 と比べて鋼管径厚比 sD/st と突起リング

支圧耐力の評価については同名報文(その 2)で報告すの軸方向あき d/tz が違うため， sD/st による係数 α と d/tzる。

による係数 κ によって補正した σcu/ακ で検討を行った。

【参考文献】

σcu/ακと Az の割合の関係を図 3 に示す。係数 αとκにつ1) ER Pile 工法：建築技術性能証明 評価シート, GBRC Vol.38 No.1,

いては，同名報文 (その 2) を参照されたい。

p71, 日本建築総合試験所, 2013.1

補正した支圧耐力度は 3 ケースで同等の値を示し，平均値は 108N/mm2，ばらつき σは 1.21N/mm2 であった。
このことから，分割した突起リングを用いた場合は Azを(1-5)式で評価することの妥当性が確認できた。

2) 宮尾ら：裏あてリング付コンクリート充填鋼管柱の付着耐力評
価, 日本建築学会技術報告集 第 4 号, pp.51-56, 1997.3
3) 外山ら：鋼管杭の杭頭結合構造に関する研究(その 5) 杭頭結合部の設計手法と押し込み耐力の算定式, 日本建築学会大会学術講演梗概集, pp.547-548, 2007.8
4) 高野ら：鋼管杭の杭頭結合構造に関する研究(その 7)内面ずれ

５. まとめ本報では突起リングを設置した鋼管に対する押抜試験
*1 ジャパンパイル(株)*2 丸五基礎工業(株)

止め支圧耐力の評価, 日本建築学会大会学術講演梗概集,
pp.551-552, 2007.8

Japan Pile Corporation
Marugo Foundation Corporation― 496 ―