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日本建築学会大会学術講演梗概集（関東） 2020 年 9 月

圧縮靱性を付与した既製コンクリート杭の一軸圧縮実験○渡邊秀和*1
大塚悠里*1
木谷好伸*2
長澤和彦*2

正会員
同
同
同
既製コンクリート杭
アンボンド

圧縮靱性
拘束効果

同
同
同
同

宮原清*2
平出務*1
浅井陽一*2
石川一真*2

同同
同

向井智久*1
中村聡宏*1
平尾一樹*2

一軸圧縮実験

1. はじめに2011 年東日本大震災や 2016 年熊本地震では，構造設計

うな特別な処理はしていないが，上下に設けたそれぞれ時に十分な検討が明示的に求められていない部位の損傷伝達しないように設計した。一方，B シリーズは A シリーが顕在化し，その結果，当該建築物が地震後，継続使用ズの結果を受けて全て中実円形断面を持つ既製コンクリできなくなる事例が確認されている

1)～3)。上記の典型的被2)3)10mmn の空隙を設けることでアンボンド鋼管に圧縮力がート試験体である。B-1 試験体は中実断面を持つ既製コン。現行基準

クリート杭であり，その外側にアンボンド鋼管を取り付において杭基礎は中小地震における損傷制御を目的としけたものが B-2 シリーズ 3 体，外側に鋼管を取り付け上下た設計が行われているものの，大地震後の継続使用性を端板と溶接したものが B-3 である。
A-2
A-3
60

能に基づく設計はほとんど行われていない。一方で研究400レベルでは，大地震後の継続使用性を確保するための設9995959560

靱性のある杭を採用している。の靱性能が十分に確保されているとはいえない。

60

鋼管
t=9.0
空隙

そこで本研究では，上記の研究背景を踏まえ，大地震鋼製端板t=19100って終局状態に至っていることが報告されており，杭体

鋼製端板
t=16500
100 100

場所打ち鋼管コンクリート杭や SC 杭では鋼管の座屈によ時の軸力作用下においても，建物の継続使用性を確保す

400るための十分な靱性能を有する杭体の開発を行う。今回

断面図

外観図

B-2-3は特に圧縮靱性に着目し，基本的な杭の圧縮挙動を確認することを目的に一軸圧縮実験を実施する。

40092. 実験概要
2.1. 試験体概要
代表的な試験体の配筋図を図 1 に，試験体一覧を表 1 に断面を持つ既製コンクリート杭 A-1，文献 8)を参考に A-1の外側にアンボンド鋼管を取り付けた A-2，比較用として上部構造の RC 柱を模した A-3 の 3 体である。なお，ここでいうアンボンド鋼管とは，試験体の上下の鋼製端板と鋼製端板
t=16軸方向鉄筋
16-D32300空隙ィジビリティスタディのための試験体である。中空円形

99鋼管
t=9.0

鋼管
t=9.0
鋼製端板
t=16鋼管
t=9.0空隙ある。A シリーズ試験体は，圧縮靱性を確認するためのフ400

B-39示す。A-3 を除いて，外径 400mm 高さ 400mm の既製杭で鋼管
t=9.0

58100

評価に資する技術資料が纏められつつある。そこでは，

266

空隙で，大地震時に対する杭基礎構造を対象とした構造性能5895

杭基礎構造の構造性能については，例えば文献 6)7)など

95500

95計法についての検討例が示された 4)5)が，この検討例では鋼管の接続をせずそれぞれ 10mm の空隙を設けた鋼管のことである。鋼管とコンクリートの間の付着を除去するよUniaxial compressive test for compressive ductility of precast concrete pile

500
9560

確保するための基礎構造の終局限界状態における構造性

95

害の一つとして杭基礎の被害が挙げられる

400
外観図

400
断面図

外観図

断面図

図 1 試験体配筋図

Hidekazu WATANABE, Kiyoshi MIYAHARA, Tomohisa MUKAI,Yuri OHTSUKA, Tsutomu HIARADE, Akihiro NAKAMURA,
Yoshinobu KIYA，Yoichi ASAI, Kazuki HIRAO,Kazuhiko NAGASAWA, Kazuma ISHIKAWA― 561 ―

断面形状

A-1
A-2
A-3
B-1
B-2-1
B-2-2
B-2-3
B-3

中空円形
中空円形
中実正方形
中実円形
中実円形
中実円形
中実円形
中実円形

400
400
500
400.8
398.1
398.4
398.8
399

400
400
500
399.5
397
399
400.6398

験体と比べて最大荷重が増加したことから，鋼管によるコンク
端板－
鋼管厚 鋼管長
空隙幅 軸方向
リート厚
鋼管
(mm)
(mm)
(mm)
鉄筋(mm)
接続方法
69.3
58―
―
―
―
―
―

―
9―
―
4.5
999―
348―
―
345
348
348
368―
未接続
――
未接続
未接続
未接続
溶接―20――
202020―――
16-D19―――16-D32―※1：Aシリーズの外径および高さは計測できていなかったため，実測値ではなく設計値を示す。

2.2. 加力方法
一軸圧縮実験は，図 2 に示すような載荷装置を用いて実施した。鉛直方向に設置した押側最大容量 5MN のジャッコンファインド効果によって杭の一軸圧縮強度が上昇したと考えられる。
20,00016,000（kN）

試験 外径※1 高さ※1
体名 (mm)
(mm)

試験体一覧

B-1
B-2-2
B-3
A-2

B-2-1
B-2-3
A-1
A-3

30

40

12,000

軸力合計

表18,000
4,000

キ 4 本を用いて，試験体の軸方向に圧縮力を作用させ 1 方向押し切り載荷を行った。載荷開始時は，試験体に偏心0荷重が作用しないように 4 本のジャッキ荷重が同じになる

0ように制御しながら実験を行った。脆性的に破壊した A-1，A-2 はそのまま破壊したが，それ以外の試験体は，最大荷1020軸変位（mm）

図 3 荷重変形関係

重の 50％～80％の点で変位制御に切り替えた。このとき， 4. まとめ試験体スタブの 4 隅に取り付けた変位計を用いて，切り替既製コンクリート杭に圧縮靱性を付与するための一軸え時からの変位増分が同一となるように制御した。

圧縮実験を行った結果，以下の知見を得た。
(1) 中空断面既製コンクリート杭は，外側にアンボンド鋼管を取り付けても，脆性的に破壊した。
(2) 中実断面既製コンクリート杭は，外側に取り付けたアンボンド鋼管によるコンファインド効果により一軸圧縮強度の上昇と靱性能の向上が確認できた。
今後は，今回の実験結果を基に定量的な評価を行い，圧縮靱性のある既製コンクリート杭の開発を行う。
謝辞
本研究は，（国研）建築研究所指定課題「既存鉄筋コンクリート造建築物の地震後継続使用のための耐震性評価手法の開発」により実施しました。関係各位に謝意を表します。

参考文献：
図2載荷装置と試験体設置状況

3. 実験結果
図 3 に実験で得られた荷重変形関係を示す。なお，荷重は 4 本の鉛直ジャッキの圧縮荷重の合計値を，変位は試験体に取り付けた 4 本の変位計の平均値を用いた。
中空断面既製コンクリート杭 A-1，A-2 および B-1 試験体は最大荷重を記録した後，荷重が急激に低下し脆性的に破壊した。一方，アンボンドの鋼管を外側に取り付けた B-2 シリーズは，鋼管が円周方向に降伏した付近で剛性が変化し荷重の増加が緩やかになった。その後上下端部に設けた 10mm の空隙が閉塞するまで荷重がほぼ一定となり，比較用の A-3 試験体と同じように圧縮靱性のある挙動が得られた。ただし，B-2-3 試験体は鉛直ジャッキの容量に達したために最後まで押し切ることができなかった。
上下端板と溶接した B-3 試験体は最大荷重付近で鋼管の座屈が見られた。B-2 シリーズおよび B-3 試験体は，B-2 試*1 国立研究開発法人 建築研究所*2 一般社団法人 コンクリートパイル・ポール協会

1) 国土技術政策総合研究所，建築研究所：平成 23 年（2011 年）東北地方太平洋沖地震被害調査報告，国土技術政策総合研究所資料第674 号，建築研究資料第 136 号，2012.32) 金子治，中井正一，阿部秋男，向井智久：東北地方太平洋沖地震
における杭基礎被害の要因分析に向けた検討 その 3 杭基礎の強度・変形特性に関する実験，日本建築学会大会学術講演梗概集,
2014.9, pp.699-700
3) 渡邊他：2016 年熊本地震により被災した RC 造庁舎における基礎構 造 部 材 の 損 傷 調 査 ， 第 15 回 日 本 地 震 工 学 シ ン ポ ジ ウ ム ，
pp.1844~1853, 2018.124) 喜々津ほか：地震後の継続使用性を確保した新築建築物の設計・
耐震性能評価 その 1～その 6，日本建築学会学術講演梗概集，pp.45-56, 2015.95) 草刈ほか：地震後の継続使用性を確保した新築建築物の設計・耐震性能評価 その 7～その 11，日本建築学会学術講演梗概集，pp.43-52, 2016.86) 向井ほか：大地震後の継続使用性を確保するためのコンクリート系杭基礎構造システムの構造性能評価に関する研究 その 1～その15，日本建築学会学術講演梗概集，pp.575-604, 2017.77) 郡司ほか：大地震後の継続使用性を確保するためのコンクリート系杭基礎構造システムの構造性能評価に関する研究 その 16～その 25，日本建築学会学術講演梗概集，pp.577-596, 2018.78) 宮木ほか：遠心成形コンクリート充填円形鋼管柱の軸圧縮耐力式，
日本建築学会構造系論文集，No. 482，pp.151-160, 1996.4*1 Building Research Institute*2 Concrete Pile and Pole Industrial Technology Association― 562 ―