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日本建築学会大会学術講演梗概集（九州） 2016 年 8 月

既製コンクリート杭の曲げ変形性能に関する研究（その 2 SC 杭の曲げせん断実験結果）
曲げせん断試験
曲げ耐力正会員○石川一真*

１．はじめに軸力を変化させた SC 杭の曲げせん断実験の変形性能および破壊状況について報告する。
２．最大および終局曲げモーメント
表 1 に試験結果,図 1 に杭頭曲げモーメント～部材角関係を示す。本論文では,終局時を杭頭曲げモーメントが最大曲げモーメントの 80%に低下した値（0.8Mmax）と定義

0.8Mmax(No.1)400200
0-200-400-600-800-60 -50 -40 -30 -20 -10

し な か っ た 。 No.4,5 は ,No.1 と 同 一 仕 様 で 軸 力(N=2000kN,3000kN) が 作 用 し た 場 合 で あ る 。 部 材 角 が10/1000rad までは安定的に挙動している。なお,部材角15/1000rad 程度になると杭頭部から 50mm 付近の圧縮側鋼

800
杭頭モーメント：M （kN・m）

メントに達する。その後, 50/1000rad まで大きく耐力低下600
400
0-200-400-600-25い 。 No.8 は セ メ ン ト ミ ル ク ( σ =27.4N/mm2,E=0.995 ×

800
600
400

2025101520255060-600-25-20-15-10-505

部材角：R （×10-3rad）

杭頭モーメント：M （kN・m）

材角の増加に伴い曲げモーメントも増加した。中詰材の

600
400
200

No.8(N=3500kN)
Mmax(No.8)
0.8Mmax(No.8)
No.9(N=3500kN)
Mmax(No.9)
0.8Mmax(No.9)0-200-400-600-800

曲げ破壊
曲げ破壊
曲げ破壊
曲げ破壊曲げ破壊
曲げ破壊
曲げ破壊

Study on flexural deformation of precast concrete piles
Part 2 Experimental Results of Bending Shear of Steel
Composite Concrete Pile

15-40080014567891001000

破壊状況

5-200

最大曲げモーメントに達した後,一旦耐力が低下するが,部最大時
終局時
杭径 壁厚 鋼管厚 軸力 軸力比
RMmax
R0.8Mmax
DTtｓN
Mmax
0.8Mmax-3-3(mm) (mm) (mm) (kN) N/Nmax (kN・m) （×10 rad） (kN・m) （×10 rad）
400
65
600.00
631
29.3
505
50以上
40065
62000
0.23
813
15.0
650
16.3
400
65
63000
0.34
845
15.1
67615.8400506
35000.47651
7.6
5218.940065
4.520000.24649
13.751914.740065635000.40856
13.6
691
50以上
40065635000.40
830
11.6671
50以上

0-800

10 N/mm )で,No.9 はコンクリート(σ=23.7N/mm ,E=2.67×

試験結果

-5200

104N/mm2 ）で中詰めした場合である。13/1000rad 程度でずれも鉛直荷重は試験終了時まで保持できていた。

-10-10002

物性が変形特性に与える影響は少ないと考えられる。い-15

No.6(N=3500kN)
Mmax(No.6)
0.8Mmax(No.6)
No.7(N=2000kN)
Mmax(No.7)
0.8Mmax(No.7)

1000
杭頭モーメント：M （kN・m）

No.4 の 80%程度であるが,部材角(RMmax,R0.8Mmax)はほぼ等し-20

部材角：R （×10-3rad）た場合である。7.6/1000rad で最大曲げモーメントに達しN=2000kN）を比較すると,No.7 の最大曲げモーメントは60-1000を想定した 1/3 縮小モデルで,軸力が(N=3500kN)が作用し考えられる。No.7(ts=4.5mm,N=2000kN)と No.4（ts=6mm,50200

なると杭全周方向に膨らみが連続した。No.6 は,1200mm

角が小さい理由としては,壁厚が薄く,軸力比が高い影響が40-800管の膨らみが顕著になった。さらに部材角 20/1000rad にた後,10/1000rad に達した。最大曲げモーメント時の部材

30

No.4(N=2000kN)
Mmax(No.4)
0.8Mmax(No.4)
No.5(N=3000kN)
Mmax(No.5)
0.8Mmax(No.5)

1000

No.1（N=0kN）は,部材角 29/1000 程度で最大曲げモー0部材角：R （×10-3rad）メント（Mmax）,△は終局曲げモーメントを示す。

No20Mmax(No.1)

600-1000時を終局時とした。表中には,最大時,終局時の杭頭曲げモ

表110No.1(N=0kN)

800ーメントおよび部材角を示す。図中の○は最大曲げモー2浅井陽一*

1000する。ただし,80%まで低下しなかった試験では,最大変形

4

同正負交番載荷
変形性能

杭頭モーメント：M （kN・m）

SC 杭
軸力-1000-60 -50 -40 -30 -20 -10010203040

部材角：R （×10-3rad）

図 1 杭頭曲げモーメント～部材角の関係
ISHIKAWA Kazuma and ASAI Yoichi― 759 ―

900

杭頭部から 200mm 位置の変位を平均した位置の変位を平均した杭頭部鉛直鉛直変形量（δN）を変形量を図 2 に示す。
示す。軸力無(No.1
No.1)の杭頭部は正の杭頭部は正方向（伸びる）に変形し方向（伸びる）に変形し,軸力軸力有(No.5,6,8),8)は負方向（縮負方向（縮む）に変形する。
む）に変形する。No.5,6 の場合は,最大曲げの場合は曲げモーメント
モーメント時を超えるとを超えると変形量が変形量が急激に大きくなる
急激に大きくなるがが,No.8(中詰有有)の場合は,部材角の場合 部材角の増加に伴い徐々にの増加に伴い徐々に増加増加した。

ひずみゲージ・変位計位置モーメント
M(kN・m)３．杭頭部鉛直３．
鉛直変形量～部材角関係
部材角関係

800700600500400300200

ひずみゲージから求めた曲率 杭頭部から75mm)
ひずみゲージから求めた曲率(杭頭部から100変位計から求めた曲率（杭頭部から変位計から求めた曲率（杭頭部から125mm位置)
計算値

00.00

４．曲げモーメント
４．曲げモーメント～曲率関係
関係
図 3 に No.5 の曲げモーメント～曲率関係を示す。の曲げモーメント 曲率関係を示す。
曲率関係を示す。曲0.010.02
曲率（1/m)
曲率（0.030.04

図 3 曲げモーメント
曲げモーメント～曲率関係(No.5)(No.5)

率算定位置は,ひずみゲージ
率算定位置は ひずみゲージの場合は杭頭
ひずみゲージ
杭頭部から 75mm75mm,変位計の場合は変位計の場合は,杭頭部から杭頭部から 125mm（変位計区間中心位（変位計区間中心位置）である。No.5置）
No.5 の計算値最大計算値最大曲げモーメントはモーメントは, ひずみゲージおよび変位計から求めたみゲージおよび変位計から求めた値より値より若干大きいがが,曲げモーメント
曲げモーメント～曲率関係は曲率関係はおおむね同様な傾向
おおむね同様な傾向であるである。
ひずみゲージから求めた曲率とひずみゲージから求めた曲率と変位計から求めた曲率から求めた曲率と変位計から求めた曲率変位計から求めた曲率が最大荷重付近で最大荷重付近で若干異なる理由
理由は,曲率算定位置が若干曲率算定位置が若干(a)No.1(N=0kN)(N=0kN)異なるためである異なる ためである。また,最大最大曲げモーメント時のモーメント時の鋼管
鋼管

写真 1

(b)No.5(N=2000kN)(N=2000kN)
試験終了後状況座屈の影響も受け座屈受けていると考えられる。と考えられる。
５．破壊状況
．破壊状況
写真 1 に No.1,5 の試験終了後状況を示す。軸力試験終了後状況を示す。軸力試験終了後状況を示す。軸力無(No.1No.1)の東側(E)(E)鋼管は伸びび,西側(W)鋼管
鋼管は杭頭部からから50mm 程度の位置程度の位置で座屈し膨らんでいる。軸力座屈し膨らんでいる。軸力有(No.5
座屈し膨らんでいる。軸力o.5)の鋼管は杭全周の鋼管は 全周方向にわたりにわたり,杭頭部からから 50mm 程度程度の位置で膨らんでい位置 膨らんでいた。杭頭部は杭頭部はスタブによってスタブによって拘束され拘束され(a) 外殻鋼管除去後(No.1)
外殻鋼管除去(b)杭内側杭内側(No.1)(c)外殻鋼管除去
外殻鋼管除去後(No.5)
外殻鋼管除去(d)杭内側杭内側(No.5)

るために,50mmるために 50mm 程度の位置でで座屈したと考えられる。
座屈したと考えられる。
写真 2 は,外殻外殻鋼管除去後後および杭内側よび杭内側破損状況を示を示す。軸力無(No.1)
す。
(No.1)は,杭頭部付近に付近にひびわれがひびわれがあり,杭杭内側は杭頭部から 100mm 程度の範囲でコンクリートが程度の範囲でコンクリートがの範囲でコンクリートが剥落していた。軸力落していた 軸力有(No.5)の杭外側コンクリートはの杭外側コンクリートは,杭頭の杭外側コンクリートは 杭頭部外側
外側から内側に向かって内側に向かって斜めに斜めに破壊されて破壊されており,杭
杭内側は杭頭部から 100mm 程度の位置で剥落程度落していた。
していた。写真 3 は,中詰有（有（No.8,セメントミルクセメントミルク）のの外殻鋼管除去
外殻鋼管除去後状況である。杭頭部から状況である。杭頭部から 100mm 程度のの位置でコンク
コンク

写真 2 鋼管除去後状況および杭内側状況
鋼管後状況および杭内側状況

リートおよび中詰セメントミルクにひびわれが発生していた。また,内側いた。
内側コンクリートとセメントミルク付着
コンクリートとセメントミルク付着コンクリートとセメントミルク付着状
況は良好であった。中詰材が内側コンクリートの剥落を杭頭部変形量δN (mm)抑えることによって抑えることによって,変形性能が向上したと考えられる。
変形性能が向上したと考えられる。
6.0
4.0
2.00.0-2.0-4.0-6.0-8.0-10.0-12.0

No.1
No.5
No.6No.8

最大時(a) 外殻鋼管除去後
外殻鋼管除去-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20-3rad）
部材角R （×10（

図 2304050

杭頭部鉛直
鉛直変形量～部材角
部材角関係*コンクリートパイル建設技術協会
コンクリートパイル建設技術協会(b)コンクリート撤去後
コンクリート撤去後

写真 3 外殻鋼管除去
外殻鋼管除去状況（No.8No.8）
６．おわりに軸力および中詰めの有無によって軸力および中詰めの有無によって,SC 杭の変形性能が異杭の変形性能がなることが分かったなることが分かった。
謝辞をその６に示す。
謝辞 その６に示す。
*Concrete
Concrete Pile Installation Technology Association― 760 ―