20214

日本建築学会大会学術講演梗概集（北陸） 2019 年 9 月

既製コンクリート杭の機械式継手における引張耐力の検証（その 2 引張試験）

既製コンクリート杭ペアリング ジョイント正会員 ○長澤正会員
鈴木和彦＊1慶吾＊1

正会員 松木正会員 石川靖紀＊2
一真＊1,＊2

機械式継手
引張耐力
トリプル プレート ジョイント

1. はじめに

表 1 試験体概要

その 2 では、引張試験について示す。
PJ

2. 試験概要
表 1 に試験体概要を示す。杭径 600mm の PHC 杭 C 種同士を PJ または TPJ で継いだ。表 2,3 に、使用した鋼材とコンクTPJリートの材料強度を示す。表 2 は全てミルシートの値である。
写真 1 に、試験前の端板上面の様子を示す。端板の内側に杭体2 本の変位計を設置し、上下の端板間の隙間を測定した。また、端板補強バンド
内リング
外リング
端板補強バンド側板接続プレート
接続ボルト
接続ワッシャー
規格
長さPC鋼材
コンクリートSS400 板厚19mm
SS400 溝付鋼板 板厚3.2mm 長さ200mm φ9mm丸棒付き
SM400A 13.5×8.5×100mm
SM490A 13×9×80mm
SM400A 板厚16mm
SS400 縞鋼板 板厚4.5mm 長さ200mm
SM400A 26×38mm
SM400A 17×110mm
六角ボルト 強度区分10.9 基準強度700N/mm2 M14 24本
皿ばね座金 S55C M14 24枚
杭径600mm PHC杭 C種
1.85m + 1.85m
SBPDL1275/1420 線径10.0mm 24本 配置半径260mm
設計基準強度105N/mm2 肉厚90mm

端板の上面には、ひずみゲージを貼付した。写真 2 にひずみ
表 2 鋼材の材料強度
ゲージの貼付状況を示す。ひずみゲージの貼付位置は、FEM
材質解析で半径方向応力の分布形状を確認した 3 本の線（その 1の図 5 参照）と対応している。

PJ

図 1 と写真 3 に、試験装置の全体を示す。鋼管で製作した冶具に杭を通し、冶具と冶具の間に設置した油圧ジャッキ 4 台

TPJで、杭と継手に引張力を与えた。載荷方法は一方向繰返し載荷とし、杭体の短期許容引張荷重（2274kN）を 10 回、PC 鋼材

杭体端板補強バンド
内リング
外リング
端板
補強バンド
側板
接続プレート
接続ボルト
接続ワッシャー
PC鋼材の降伏荷重（2402kN）を 2 回載荷した後に、破壊まで載荷した。

表33. 試験結果
図 2 に荷重～変位関係を示す。繰返し載荷において、どちSS400
SS400
SM400A
SM490A
SM400A
SS400
SM400A
SM400A
強度区分10.9S55C
SBPDL1275/1420

杭体

コンクリート

降伏強度（N/mm2）
295310333364283
293300299――1426

引張強度（N/mm2）
461411455563431430448427――1490

ヤング係数（kN/mm2）――――――――――
201

コンクリートの材料強度
設計基準強度（N/mm2）105

圧縮強度（N/mm2）
118.0

ヤング係数
（kN/mm2）45.8

らの継手も安定した履歴ループを描いている。図中に示した設計値とは、材料の規格値を用いて求めた値であり、計算値とは材料の実強度を用いて求めた値である。最大荷重は、PJ は2928kN、TPJ は 2922kN であり、写真 4（a）に示すように杭体のPC 鋼材が破断して試験を終了した。写真 4（b）,（c）は、解体後の継手金具であり、どちらの金具も目視で分かるような変形および損傷はなかった。

写真 1 端板上面

写真 2 ひずみゲージ

図 1 試験装置図

写真 3 試験装置全景

図 3 に端板上面および下面のひずみ分布を示す。載荷 1回目ピーク時のひずみをグラフ化している。FEM 解析による応力分布と同様に、PC 鋼材の配置半径である 260mm にピークがあり、端板上面が圧縮ひずみ、下面が引張ひずみである。
図 4 に載荷 1 回目の荷重～ひずみ関係を示す。ひずみゲージの貼付位置は図 3 に示してある。図 4 中には、端板の降伏ひずみ（1322μ）も示している。降伏ひずみは、曲げを受ける板の短期許容曲げ応力度 1）2）3）（（1.5/1.3）×235＝271.1N/mm2）をヤング係数（205000N/mm2 ）で除して求めた。
どちらの継手も、降伏ひずみを超えたのは CO-X-3 と CI-X-3だけであり、その他のゲージは弾性範囲内に収まっている。また、端板下面（CI-X-3）より上面（CO-X-3）が先に降伏ひずみに達した。CO-X-3 のひずみ値に FEM 解析で得られた比した。これらが降伏ひずみを超える荷重は、PJ では 933kN、（1.155）を乗じて、PC 鋼材の配置半径における平均ひずみとTPJ では 1226kN であった。

Verification of tensile strength on the mechanical joints of precast
concrete piles (Part2 The results of tensile tests)― 427 ―NAGASAWA Kazuhiko, MATSUKI Yasunori,
SUZUKI Keigo, ISHIKAWA Kazuma

変位測定位置

PJ

TPJ

3000

3000

2500

2500

2000

2000

端板間の隙間荷重 (kN)

荷重 (kN)

CL

1500
1000

1500
1000

PC鋼材の破断荷重（計算値）
PC鋼材の破断荷重（設計値）
PC鋼材の降伏荷重（設計値）
杭体の短期許容引張荷重（設計値）

500

PC鋼材の破断荷重（計算値）
PC鋼材の破断荷重（設計値）
PC鋼材の降伏荷重（設計値）
杭体の短期許容引張荷重（設計値）

50000-0.5 0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5 3.0 3.5
変位 (mm)

4.0

4.5

5.0

5.5

-0.5 0.0

6.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5 3.0 3.5
変位 (mm)

4.0

4.5

5.0

5.56.0図 2 荷重～変位関係
ひずみゲージ位置PJ

TPJ-2000-2000

ひずみ (μ)2000
引張0

ひずみ (μ)端板上面の半径方向ひずみ2000
引張0-4000-8000
圧縮-10000

中間部
PC鋼材部
タップ穴部-8275

P=2274kN
200210220230

240 250 260 270
杭中心からの距離 (mm)

端板下面の半径方向ひずみ10000
引張8000-4762

280290300-8000
圧縮-10000

中間部
PC鋼材部
タップ穴部

P=2274kN
200310210220230240 250 260 270
杭中心からの距離 (mm)

280

10000
引張80009559
中間部
PC鋼材部
タップ穴部

6000

ひずみ (μ)ひずみ (μ)-4000-6000-6000

4000

290300

310

中間部
PC鋼材部
タップ穴部

6000
4000
2381
2000

2000

0
圧縮-2000

0
圧縮
-2000

P=2274kN
200210220230240 250 260 270
杭中心からの距離 (mm)

280

290

300

P=2274kN
200

310

210

220

230

240 250 260 270
杭中心からの距離 (mm)280290300

310

図 3 端板のひずみ分布
PJ

TPJ

CO-X-3

CI-X-3荷重 （kN）

2000

CO-X-3*1.155
1500

997kN
1000
933kN
500
降伏ひずみ -1322μ

降伏ひずみ 1322μ0-10000-8000 -6000 -4000 -2000 02000 4000 6000 8000 10000
圧縮
引張
ひずみ （μ）

2500

CO-X-1
CO-X-2
CO-X-3
CO-X-4
CO-X-5
PCO-X-1
PCO-X-2
PCO-X-4
PCO-X-5
TO-X-1
TO-X-2
TO-X-4
TO-X-5
CI-X-2
CI-X-3
CI-X-4
CI-X-5
PCI-X-2
PCI-X-4
PCI-X-5
TI-X-2
TI-X-4
TI-X-5
CO-X-3*1.155

CI-X-3
CO-X-3

2000

CO-X-3*1.155
荷重 （kN）

2500

15001326kN
1000

1226kN500
降伏ひずみ -1322μ

降伏ひずみ 1322μ0-10000-8000 -6000 -4000 -2000 02000 4000 6000 8000 10000
圧縮
引張
ひずみ （μ）

CO-X-1
CO-X-2
CO-X-3
CO-X-4
CO-X-5
PCO-X-1
PCO-X-2
PCO-X-4
PCO-X-5TO-X-1
TO-X-2
TO-X-4
TO-X-5
CI-X-3
CI-X-4
CI-X-5
PCI-X-4
PCI-X-5
TI-X-4
TI-X-5
CO-X-3*1.155

図 4 荷重～ひずみ関係
4. おわりに機械式継手の引張試験を行った。杭体の短期許容引張荷重未満で端板の一部が降伏したが、最終破壊箇所は継手ではなく杭体であった。
参考文献(a) 杭体＊1(b) PJ
写真 4 破壊後の試験体
＊2

継手研究会

(c) TPJ＊1

無溶接継手杭（PJ）工業会

1）日本建築学会：鋼構造設計規準―許容応力度設計法―, 2013.72）日 本 建 築 学 会 ： 鋼 構 造 塑 性 設 計 指 針 ,2011.63）2015 年版 建築物の構造関係技術基準解説書, p.640, 2015.6

Triple Plate Joint Association― 428 ―＊2Pair-ring Joint Association