20382

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 4 CPRC 杭の曲げせん断実験結果）
正会員
CPRC 杭軸力

曲げせん断実験
曲げ耐力○長谷川表1No.1終局モーメント

部材角：R （×10‐3rad）‐35 ‐30 ‐25 ‐20 ‐15 ‐10 ‐50

5 10 15 20 25 30 35

No.4最大モーメント

部材角：R （×10‐3rad）‐10‐8‐6‐4‐202

46810図1

同船田一彦

800
700
600
500
400300200
1000‐100‐200‐300‐400‐500‐600‐700‐800ⅡⅡⅡⅠⅣⅡ

0.00
0.27
0.40
0.41
0.26
0.40

123456224.5
400.8403.2
392.0
442.9403.2

247.6450.7503.9486.8
510.6
505.3

264571584720549
600

1.18
1.42
1.45
1.48
1.24
1.49

1.07
1.27
1.16
1.48
1.08
1.19

破壊形式

曲げ曲げ
曲げせん断
曲げ
曲げ

※№6の設計値および計算値は、中詰めコンクリートを無視して算出した。

写真 1 No.1
表2

写真 2

ⅡⅡⅡⅠⅣⅡ

1234
5
6

0.00
0.27
0.40
0.41
0.260.40

写真 3

No.3

No.4

モーメント－部材角一覧表
最大時

軸力比実験
杭ｹｰｽ
種
No.

計算値
Mu'Mmax(kN・m) (kN・m)
247.6
450.7
503.9
486.8
510.6
505.3

終局時

Mmax時
比率0.8Mmax時
破壊部材角 0.8Mmax
Mmax/Mu'部材角モード(kN・m)
RMmax(kN・m)
R0.8Mmax(1/1000)(1/1000)

264571584
720549
600

14.6
9.3
8.87.6
11.4
10.0

212
457-

30.5
9.7-1.07
1.27
1.16
1.48
1.08
1.19

曲げ
曲げ
曲げ
せん断
曲げ
曲げ

※№6の計算値は、中詰めコンクリートを無視して算出した。

No.2最大モーメントNo.2終局モーメント

部材角：R （×10‐3rad）
02

46

600
500
400
300
200
1000‐100‐200‐300‐400‐500‐600

8 10 12 14No.5
No.5最大モーメント

部材角：R （×10‐3rad）‐14 ‐12 ‐10 ‐8 ‐6 ‐4 ‐2

実験結果一覧表

計算値
比率
設計値
実験値
比率
Mu'Mmax/Mu Mmax/Mu'MuMmax(kN・m) (kN・m) (kN・m) (kN・m) (kN・m)

No.2‐14 ‐12 ‐10 ‐8 ‐6 ‐4 ‐2No.4

軸力比

杭頭モーメント：M （kN･m）

杭頭モーメント：M （kN･m）

No.1最大モーメント

600
500
400
300
200
1000‐100‐200‐300‐400‐500‐600実験 杭ｹｰｽ 種No.

杭頭モーメント：M （kN･m）

800
700
600
500
400
300
200
1000‐100‐200‐300‐400‐500‐600‐700
‐800

No.1

杭頭モーメント：M （kN･m）

杭頭モーメント：M （kN･m）

杭頭モーメント：M （kN･m）

1. はじめに
本論文では，その 3 での CPRC 杭曲げせん断実験における実験結果について報告する。表 1 に実験結果を示す。
2．破壊状況
№1～6 のいずれのケースにおいても，破壊に至るまで軸力を保持していた。また，杭頭部が鋼製スタブに拘束されていることにより，スタブ上端面から 50mm 程度以上離れた箇所が最も大きく損傷する破壊状況であった。写真 1 に № 1 （ Ⅱ 種 ， N=0kN ）， 写 真 2 に № 3 （ Ⅱ 種 ，N=3000kN），写真 3 に№4（Ⅰ種，N=3000kN）の破壊状況を示す。No.3 は，No.1 と同一仕様で軸力 3000kN が作用した場合で，軸力 0kN 時よりも破壊に至るまでのひび割れ本数が少なく，軸力が作用していることでコンクリートの損傷範囲も大きい状況であった。破壊形式は，№4 以外すべて曲げ破壊であった。No.4 は，No.3 の杭体内鉄筋量が少ない場合であるが，想定以上に曲げ耐力を有していたことから，曲げ破壊前にせん断破壊した。写真 3 の通り，試験体全長に斜めひび割れが発生した。
3. 最大および終局杭頭モーメント
表 2 に各実験ケースで得られた最大時および終局時の杭頭モーメントと部材角を示す。また，図 1 に№1～№6 の各実験ケースにおける杭頭モーメント－部材角を示す。
本論文では，終局時を杭頭モーメントが最大モーメントの後 80%に低下した値（0.8Mmax）と定義し，最大モーメント（Mmax）を●，終局モーメントを▲で図 1 中に示した。ただし，№3～№6 のケースは，終局に至る前に破壊したため図 1 および表 2 には記載していない。
300250200150100500‐50‐100‐150‐200‐250‐300

秀

正負交番載荷変形性能

02468 10 12 14No.3No.3最大モーメント

部材角：R （×10‐3rad）‐10 ‐8‐6‐4‐20246810800
700
No.6600500
No.6最大モーメント
400300200
1000‐100‐200‐300‐400‐500‐600
部材角：R （×10‐3rad）‐700‐800‐14 ‐12 ‐10 ‐8 ‐6 ‐4 ‐2 0 2 4 6 8 10 12 14

杭頭モーメント－部材角図（№1～№6M-R 図）

Study on flexural deformation of precast concrete piles ( Part4 :Experimental results of Bending Shear Test of COPITA Pretentioned andReinforced Spun High Strength Concrete Piles )― 763 ―HASEGAWA Shigeru, FUNADA Kazuhiko図 2 は軸力の影響比較のため№1・№2・№3 を，図 3 は600

鉄筋量の影響比較のため№2・№5 を，図 4 は中詰めコン

500

No.2400

No.3

No.1

クリートの影響比較のため№3・№6 を重ねて図示した Mは異なりせん断破壊であったことから，№3・№4 の鉄筋量の影響比較は今後追加実験を実施してから行うものとする。図 2 より，No.1（N=0 kN）最大モーメント時部材角は 14.6/1000 rad で，その後大きく荷重は低下せずに

杭頭モーメント：M （kN･m）R 図である。なお，№4 の破壊形式は，その他のケースとNo.1最大モーメント20/1000rad まで変形し，終局モーメント時には 30/1000rad300

No.1終局モーメント200

No.2最大モーメントNo.2終局モーメント100

No.3最大モーメント0‐100‐200‐300‐400まで変形した。No.2・No.3 は，No.1 と同一仕様で軸力‐5002000kN および 3000kN の高軸力とした試験体である。最大‐600‐35モーメント時部材角は 9/1000 rad 程度で，最大モーメント‐30

図2ことなく破壊に至った。№2 では終局モーメント時までの

700
600500400300200
1000‐100‐200‐300‐400‐500‐600‐700た。鉄筋量の影響について図 3 に示す。№2 最大モーメン
ト時部材角が 9.3/1000 rad，№5 最大モーメント時部材角が11.4/1000 rad で，杭体内の鉄筋量の多い方が，部材角は大杭頭モーメント：M （kN･m）

部材角を計測できたが，№3 では終局モーメント前に破壊り，軸力が高いほど，変形性能は小さくなる傾向であっ‐20‐15‐10‐5051015202530

部材角：R （×10‐3rad）

後は，No1（N=0 kN 時）に比べて大きな変形性能を示すに至った。軸力の違いにより変形性能が異なる結果であ‐25きくなった。図 4 より，№3（中詰め無し）最大モーメン
ト時部材角が 8.8/1000 rad，№6（中詰め有り）最大モーメ

M-R 図（No.1・No.2・No.3 比較）
No.2
No.5
No.2最大モーメントNo.2終局モーメントNo.5最大モーメント‐14 ‐12 ‐10 ‐8ント時部材角が 10.0/1000 rad で，くい中空部に中詰めコン‐6‐4‐2024681012141012部材角：R （×10‐3rad）

クリートを打設することにより最大モーメント時の部材

図3M-R 図（No.2・No.5 比較）

角は大きくなったが，SC 杭ほど変形性能の向上効果は確
700
600

No.3

リート拘束効果に起因するものと考えられる。

500No.6400

No.3最大モーメント300

No.6最大モーメント4. 曲げモーメント-曲率（M-φ）関係
図 5 に No.3（Ⅱ種，N=3000kN）の計算値および実験で得られた M-φ図を示す。曲率算定位置は，スタブ上端より 125mm（変位計測区間中心位置）である。実験値は変位計から求めた曲率を示す。実験値と計算値（計算に用杭頭モーメント：M （kN･m）認できなかった。これは，外殻鋼管の有無によるコンク

200
1000‐100‐200‐300‐400

いたコンクリート，PC 鋼棒および異形棒鋼の応力-ひずみ‐500

曲線はその 3 記載）とを比較すると，計算値は変形をやや‐600‐700

大きく評価するが，おおむね精度よく評価していると考‐12‐10‐8‐6‐4‐202468部材角：R （×10‐3rad）えられる。

図4M-R 図（No.3・No.6 比較）

5. おわりに
本論文における CPRC 杭曲げせん断実験の結果，以下の知見を得た。
①破壊に至るまで軸力を保持していた。
②軸力が高いほど，最大モーメント時および最大モーメント後の破壊に至るまでの変形性能が小さい傾向にある。
③杭中空部に中詰めコンクリートを打設しても，SC 杭ほど変形性能の向上効果はない。
謝辞をその 6 に示す。

一般社団法人コンクリートパイル建設技術協会（COPITA）

図5

No.3M-φ図（計算値・実験値比較）

Concrete Pile Installation Technology Association― 764 ―35