第 48 回地盤工学研究発表会
2013 年 7 月

668

E - 04 （富山）

杭頭縁切り工法における杭頭部の挙動に関する繰返しせん断実験（その３）模型杭せん断 室内実験

関西大学

学生会員○永井雅

国際会員

伊藤淳志

ジャパンパイル

石川一真

国際会員

小椋仁志

エービーシー建材研究所

野瀬貴弘

１．はじめに前報 1,2)では、杭頭部に曲げ変形を生じさせる実験装置を用いた繰返しせん断実験により、杭頭にクロロプレンゴム（以下、ゴムと略称）を設置した場合の杭頭部の挙動についての検討結果を報告した。今回は、前報より圧縮強度の大きいゴムを用い、さらに摩擦材の枚数を増やしたものも含めて一連の繰返しせん断実験を行ったので、以下に報告する。
２．実験概要本実験で用いた実験装置を図１に示す。基礎スラブ（H鋼ベース）の寸法は 300×150×150 ㎜であり、杭は直径φ48.8 ㎜、長さ 250 ㎜の機械構造用炭素鋼(S50C)を用いた。摩擦材は FRP を下地として、変性ビニルエステル樹

図１脂を塗布し表面を UV 硬化させたもの（以下 FRP 板と称表１す）と、一般構造用圧延鋼材（SS400、表面は未処理、以下鋼板と称す）の２種類を使用した。前報で用いたゴムの圧縮強度は 7.7MPa であったが、破断したものもあった
ため、今回は圧縮強度が 10.6MPa のクロロプレンゴムを採用した。実験種類を表１に示す。表中の使用材料の組合せは、先頭のものが杭側に設置した材料となっている。
実験は、H 鋼ベース上の摩擦材（厚さ 12 ㎜）の他にゴム(幅 70×奥行 70×厚さ 12 ㎜)のみを設置する場合と、ゴムと摩擦材の間に小型の摩擦材(幅 80×奥行 80×厚さ 12実験装置（単位:㎜）
実験種類

実験記号

使用材料の組合せ

ゴム-F
ゴム-鋼
ゴム-F-10ゴム-鋼-10ゴム-F-F
ゴム-鋼-鋼
ゴム-F-F-10
ゴム-鋼-鋼-10ゴム-FRP板
ゴム-鋼板
ゴム-FRP板
ゴム-鋼板
ゴム-FRP板-FRP板
ゴム-鋼板-鋼板
ゴム-FRP板-FRP板
ゴム-鋼板-鋼板

軸応力σ(N/㎟)
510510㎜)を介在させる場合の２通りの組合せとした。せん断実
験は、杭に 5 または 10N/㎟の軸応力を与えた後、静的にH 鋼ベースに水平加力し、変位量が±15mm までの正負交番繰返し加力を３サイクル（毎分１㎜の変位速度を目標）実施した。
３．実験結果杭頭および H 鋼ベースの水平変位量をそれぞれ Sp、Sbとする。また、ゴムのみを介在させる場合はゴムの水平変位量を、ゴムと小型の摩擦材を介在させる場合は小型

図２

τ/σ‐Sp、Sm、(Sb－Sp)関係(ゴム‐F)の摩擦材の水平変位量を中間変位量 Sm とする。摩擦材がFRP 板の場合のせん断応力比τ/σと Sp、Sm および相対変位量(Sb-SP）との関係の例を図２および図３に示す。また、摩擦材が FRP 板および鋼板の場合の１サイクル目のτ/σ‐(Sb-SP)関係をまとめて図４および図５に示す。
これらの図より、以下のことがわかる。①SP は、Sb よりかなり小さく、杭はほぼ弾性的な挙動となっている。②
ゴム‐F の場合におけるτ/σは、サイクルごとに増大する。また、ゴムと H 鋼ベース上の FRP 板との間で主に滑図３

τ/σ‐Sp、Sm、(Sb－Sp)関係(ゴム‐F‐F)

Cyclic Shear Tests of Pile Head Joint with Sliding Mechanism (Part3)
NAGAI Masaru, ITO Atsushi (Kansai Univ.),
ISHIKAWA kazuma, OGURA Hitoshi (JAPAN PILE Corp.),NOSE Takahiro (ABC Research Laboratory for Building Materials Co., Ltd.)1335

っている。③ゴム‐F‐F の場合も同様の傾向であるが、ゴム‐F の場合よりサイクルごとのτ/σの増大量は小さい。また、１、２サイクル目は杭とゴムの間で主に滑り、３サイクル目は小型の摩擦板と H 鋼ベース上の摩擦板との間で主に滑っている。ただし、３サイクル目の正側加力時にゴムと小型の摩擦材との間で大きく滑る現象が見られた。④摩擦材が FRP 板の場合、１サイクル目の正方向最大変位時のτ/σは、ゴム‐F＞ゴム‐F‐10＞ゴム‐F‐F＞ゴム‐F‐F‐10 の順に大きくなっている。⑤鋼板の場合は、ゴム‐鋼‐鋼＞ゴム‐鋼‐鋼‐10＞ゴム‐鋼

図４１サイクル目のτ/σ‐(Sb－Sp)関係(FRP 板)

図５

１サイクル目のτ/σ‐(Sb－Sp)関係(鋼板)＞ゴム‐鋼‐10 の順に大きくなっていた。
τ/σ-（Sb-SP）関係における S=10,0,-10 ㎜時のせん
断応力比をピーク値τ y/σとして、その推移を摩擦材がFRP の場合を図６に示した。図６より、ゴムのみを介在させた実験において、加力の繰返しに伴ってτ y/σが増大していく傾向にあるが、ゴムと小型の摩擦材を介在させた実験では、２サイクル正側加力時まではτ y/σは増大し、それ以降は安定した挙動を示し 0.4～0.5 程度で推移している。また、軸応力による明確な違いは認められないが、ゴムだけを介在させた場合より、ゴムと小型の摩擦材を介在させた場合の方がτy/σが小さくなる。
ここで、図１に示す杭頭に貼り付けたひずみゲージの測定値から杭頭固定度を算出した。詳細は省略するが、
全実験の１サイクル目の正側 S=10 ㎜時の杭頭固定度は、0.01～0.03 となっており、ほぼ 0 に近いため、前報と同様に、この工法はピン支承に近いものと考えることができる。
前報および本報の実験におけるせん断応力比‐水平変位量関係における１サイクル目正側 Sb＝10 ㎜時のせん断応力比の値を表２に示した。表２より、以下のことがわ

図６

τy/σの推移（FRP 板）

表２

せん断応力比一覧表

かる。①砂（層厚 35 ㎜）を介在させた実験は、ゴムを介在させた実験よりもせん断応力比が大きくなる傾向がある。②本報告のゴム‐FRP 板の場合を除くと、軸応力を大きくするとせん断応力比が小さくなる。③ゴムを用いた実験では、摩擦材に FRP 板を用いた場合の方が、鋼板

文献１)を用いた場合よりもせん断応力比が小さくなる。④全体
的に、摩擦材を２枚重ねて用いるとせん断応力比は小さ

使用材料の組合せ

軸応力σ(N/㎟)

砂-FRP板砂-鋼板
砂-FRP板-FRP板
砂-鋼板-鋼板

5

ゴム-FRP板

くなる傾向がある。

ゴム-鋼板

４．おわりに

文献２)

今回、圧縮強度の大きいクロロプレンゴムを杭頭に設置することによって、破断することなく実験が実施できた。また、摩擦材を重ねることによって、せん断応力比

ゴム-FRP板-FRP板
ゴム-鋼板-鋼板
ゴム-砂-FRP板
ゴム-砂-鋼板
ゴム-FRP板が小さくなる傾向のあることが確認できた。
最後に、今回の実験を行うにあたり多大のご協力をい

ゴム-鋼板
本報告

ただいた、関西大学卒業研究生の小川健太氏に謝意を表

ゴム-FRP板-FRP板

する。なお、本研究の一部は「平成 24 年度関西大学大学
ゴム-鋼板-鋼板

院理工学研究科高度化推進研究費」によって行った。

5105105510510510510

１サイクル目の正側Sｂ =10mm時のせん断応力比0.940.64
0.60
0.39
0.31
0.24
0.37
0.25
0.32
0.39
0.47
0.48
0.37
0.40
0.41
0.40
0.32
0.31
0.530.40

参考文献
1) 遠藤哲也･伊藤淳志･石川一真･小椋仁志･野瀬貴弘：杭2) 遠藤哲也･永井雅･伊藤淳志･石川一真･小椋仁志･野瀬

頭縁切り工法における杭頭部の挙動に関する繰返しせん

貴弘：杭頭縁切り工法における杭頭部の挙動に関する繰

断実験，第 46 回地盤工学研究発表会，pp.1297-1298，

返しせん断実験（その２），第 47 回地盤工学研究発表会，2011.7

pp.1139-1140，2012.7

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