20202

日本建築学会大会学術講演梗概集（東北） 2009年 8 月

円環断面によるフーチング(パイルキャップ)の杭軸方向繰り返し支圧実験
正会員○永井 興史郎*1

同

前田 耕喜*2

菅 一雅*3

同

上紺屋 好行*4

同
支圧

高支持力杭

パイルキャップ

フーチング圧縮量
コンクリート強度

長期許容支持力
円形補強筋
250150

1. はじめに200120

筆者らは,高支持力杭の地震時杭頭応力(軸力と曲げ)によるフーチング(パイルキャップ)内の圧縮側の支圧を模3擬した繰り返し点載荷実験をフーチング内配筋 1),コンク

34

リート強度σB(テストピースの現場水中養生での実験当日

14 1強度)2),3),支圧面積3)をパラメータとして終局まで行い,載荷重~めりこみ関係を考察した.

22x
円形補強筋(5-350φ)

円形補強筋(5-300φ)

高支持力杭のフーチングの設計においては,長期軸力時の杭端板部支圧応力も問題となる.そこで,今回は実大よ700

りやや小さい既製杭頭部を模擬した円環断面による軸方

800
250

40

チングの圧縮量,内部ひずみ等について考察を行った.

かご筋(杭)

25x2. 供試体と実験概要

50

ガイド筋

鋼管

向力の繰り返し載荷実験を上記と同様の方法で行い,フー鋼管

上上中(3は下なし)
D13
下

かご筋
かご筋3を目標に各々1600kN(鋼管肉厚による限界)と立面(断面)図

図-1

供試体平面図と断面図(左：杭径200, 右:杭径250)

外管に溶接したものを模型杭としている.よって,円環状表-1の支圧面の面積はそれぞれ201,314cm2である.
フーチングの寸法,配筋(SD295A,かご筋D13)は,上記の模型杭の径に対して,実杭の場合とほぼ比例している.供試体は杭径,円形補強筋(図-1)の有無,コンクリート強度25ずみも計測した.その配置は図-1中に鉄筋計はかご筋にx200-2200-3200-4250-127252725印で,コンクリートひずみ計(長さ50mm)は直線棒(1~4)で250-227(紙面の都合で円形補強筋とともに)示した.

250-3
250-4

2527に対し σ B =25,27N/mm 2 である.円形補強筋のない試験体「200-1」「250-2」で,かご筋ひずみとコンクリート内ひフーチング供試体は図-1(断面図)の下面を上にしてコ供試体一覧

D-試験
σB
円形補強
体名 (N/mm2) 筋(D10)200-1を変数とし,表-1の8体とした.コンクリート強度はF c 24

円形補強筋

円形補強筋

荷した.長期支持力を450,700kNと想定し,最大荷重は,長40,50mm,厚さ25mmの端板形状で,厚さ6.0, 7.1mmの内管と50 10050 80

ら,同図に示す外径200,250mmの鋼管製模型杭によって載2000kN(載荷装置の限界)とした.各載荷面(支圧面)は幅D13下(3は下なし)

既製杭の最小径は300mmであるが,載荷装置による制約かかご筋(杭)25

中今回の支圧実験に用いた供試体の概略を図-1に示した.

期支持力

平面図

2005-300φ
5-350φ

ひずみ計測
鉄筋(x印),コンクリート(1〜4)
鉄筋(x印),コンクリート(1〜4)-ヤング係数(kN/mm2)

28.6(σB 25)
29.1(σB 27)(現場水中養生)

ンクリートを打設し作製した.実験時には図示のように,上記鋼管製模型杭を載せ,載荷した.支圧がほぼ0.5Fcに相た4点の変位計の平均値,実験時コンクリート上面の変位当する荷重刻みで繰り返し載荷し,各ステップで1分間荷は各隅角部の端部から50mm内側の4点での平均値,同じく重保持後の変位を計測,本論文の検討に用いた.

実験時コンクリート下面の変位はその側面に付けた4点の支圧板(杭端板)の変位は杭端板に90間隔で取り付け変位計の計測値の平均値とした.

Cyclic ring load tests on axial bearing stress of pile cap

NAGAI Koushiro, MAEDA Kouki,
SUGA Kazumasa, KAMIKONYA Yoshiyuki―403―

3. 実験結果とその考察
実験時コンクリート下面の変位と杭端板(支圧板)変位を普通目盛と両対数表示で図-2(a),(b)に示した.同図の座標(mm)の差(=フーチング中央部の杭支圧による圧縮量)を「フー2000

σ/σB=4は,ほぼ100N/mm2に対応する.杭径250の場合がや

110

チング圧縮量」と呼び,支圧σ(=荷重/支圧面積)との関係

0-2000杭径方向 杭軸方向 杭径方向
ひずみ(x) ひずみ
ひずみ
35

筋軸ひずみ(図略)はσ/σB=3.5で200μ程度であった.
コンクリートひずみの鉛直・水平分布を図-5にまとめ-8000-4000

110
Β

2σ

中段 -2000Β3σΒ4σ1850Β

-2000

図-5めり込み(mm)0-0.2-0.4-0.6-0.8-10
中央(2)(b)端板(1)位置のひずみ(µ)(a)中央(2)のひずみ(µ)

「200-1」では,2000kN(σ/σB=4)まで載荷したので,図-4には,その上段(端板下35mm)のコンクリートひずみを示し縮量とその残留値の勾配がやや増大するものが多い.かごひずみ(µ)

杭軸方向ひずみ

σ185ている.図3,4のσ/σB=2.5程度までは,いずれも載荷初期の部分を除き,ほぼ直線的に増加し,それ以上の載荷で,圧-1 104-6000の関係は明らかでない.図(b)中に点載荷時2)の平均を示し
フーチング圧縮量の除荷時の残留値を図-3に示した.

-6000

上段や圧縮量が大きい傾向にあるが,補強筋の有無と支圧剛性たが,本実験の変位に比べて小さい.

-4000

80座標(mm) 端版(1)130(4)

0(c)杭軸方向ひずみの水平分布

ひずみの鉛直・水平分布分布(200-1)

σ/σ =4B

200-1-100 -60
060 100
座標(mm)

0-0.2-0.4-0.6-0.8-1

σ/σ =2.5
B-125 -75250-20
座標(mm)

75125

図-7 実験後供試体中央部表面の凹凸て示した.図(a)は円環中央(2)下部のひずみであり,杭軸円周方向ひずみ(図-1参照)は上段で圧縮,中段で引張で方向ひずみは中段(端板下110mm)で最大,直交する杭径方あった.図(c)には,上段と中段の杭軸方向ひずみの水平分

向ひずみは上段で圧縮,中段で小さい引張となっている.

布を示した.端板下(1)における支圧=σBの場合(軸方向ひ径250の場合,2.35σBまでしか載荷出来なかったので,図は略いたが,ほぼ同様の傾向を示していた.図(b)は端板下ずみ約1000μ)に,上段の応力は表-1のヤング係数から(1)におけるひずみであり,上段の杭軸方向ひずみが大き

布では,杭径外(4)におけるひずみは小さく,同円周方向ひく,杭径方向ひずみは上下段共に引張となっている.端板ずみはほぼ圧縮で杭軸方向の1/4程度であった.

下(3)におけるひずみ(図は省略)は , いずれも1/3程度 で,σ≈29N/mm2と推定され,ほぼ支圧と同程度である.中段の分載荷後,供試体表面の残留変形の計測結果(直交2方向)の一部を図-7に,コンクリート表面と端板の変位から推定433.523しためり込みの残留値と関連づけて示した.載荷前には計2)点載荷測していないため,供試体作製時の不陸等も含まれているの平均1が,どの試験体も残留変形が見られ,特に円環の内側での2.5σ/σ

Β2σ/σ200-1200-2200-3200-4250-1250-2250-3250-4

1.5
10.5000.2 0.4 0.6 0.8

1

変形が鋭く,目視でも確認できた.

B200-1200-2200-3200-4250-1250-2250-3
250-40.1

1.2 1.4 1.60.1(a)フーチング圧縮量〜σ/σ

図-2

行った結果, 1)2.5σB程度までは残留変形は生じるが,大きなめり込みを生じない, 2)フーチングにひび割れを生

1
変位(mm)

変位(mm)

4. まとめと今後の課題
長期支持力時を想定した模型杭による杭頭支圧実験を(b)フーチング圧縮量〜σ／σB(両対数)B

じていない,フーチング圧縮量と支圧の関係

3)円形補強筋の効果が明確でない等の結果を得た.今回は明確に支圧降伏を確認できなかったので,
443.5

3.53σ/σ 3
B200-12.5

さらに大きな荷重と大径の杭による検証が必要である.
文献

2.5200-2σ/σ 2B200-3200-4

1.5

供試体2002

中央杭軸方向(鉛直)
端版1杭軸方向(鉛直)
端版3杭軸方向(鉛直)
中央杭軸直交(水平)端版1杭軸直交(水平)端版3杭軸直交(水平)

1.5

250-1
10.5

250-2

1

250-3

0.5

250-4
0

00.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
残留圧縮量(mm)

図-3 残留圧縮量~σ/σB

02000

0-2000 -4000 -6000 -8000 -1 104
ひずみ(µ)

図-4 上段コンクリートひずみ*1摂南大学工学部教授 工博,*2鹿島建設(株)*3ジャパンパイル(株) 工博 *4ジャパンパイル(株)1)増田・永井・前田・小林：パイルキャップコンクリートの支圧に関する繰り返し点載荷試験(その1,2), 日本建築学会
大会講演梗概集B-1, 2006年9月pp.525˜528, 2)永井・前田・小林：パイルキャップコンクリートの支圧に関する繰り返し点載荷試験(その3 コンクリート強度,めり込み~荷重関係),
日本建築学会大会講演梗概集B-1, 2007年9月pp.545˜546, 3)
永井・前田・小林：パイルキャップコンクリートの支圧に関する繰り返し点載荷試験 (その4 小さい支圧板による実験との比較), 日本建築学会大会講演梗概集B-1, 2008年9月pp.
561˜562*1 Prof, Faculty of Engineering, Setsunan Univ., Dr. Eng.
* 2 Kajima Corporation, *3,4 Japan pile Corporation, Dr. Eng.

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