20369

日本建築学会大会学術講演梗概集（九州） 2016 年 8 月

片持ち梁方式曲げせん断試験による SC 杭の M-φ関係の評価

伸*

同中井 正一 **

同

小椋仁志***

同

塚越 俊裕 *

同
同

田中金子佑二郎***
治****

同
同

関口 徹
菅 一雅

番載荷試験で得られた SC 杭の曲げモーメント M‐曲率φ関係の結果について報告する。
試験結果

2.1. M‐φ関係
図 1 にそれぞれの試験体の M‐φ関係を示す。図中の赤破線は解析による降伏値、黒破線は実験におけるモーメント M の最大値を示している。モーメントは P-δ 効果を考慮し算出している。曲率φは杭頭周辺の 4 箇所のひずみゲージより算出したがここでは、代表としてスタブ端面から 125mm 断面の値を示している。
以下、それぞれのケースの結果について述べる。
・試験 No.1（中詰め無し、軸力 1250kN）
載荷試験は降伏値を下回った水平変位 δ=73.8mm 時に
試験終了としている。小さい変位量で降伏値を迎えており、早い段階で杭体のコンクリートが圧壊した。曲げモ

*
***

1000

1000(b) No.2(a) No.1

Mmax=714.1

Mmax=668.7
500

降伏値

0-500

-1000-0.1
1000-0.05(c) No.3

00.05

曲率Φ (1/m)
Mmax=807.3

500

降伏値

0-500

-1000-0.1

-0.05

00.05

500-500

1000-0.05

00.05

0.1

曲率Φ (1/m)(d) No.4
Mmax=499.3

500

降伏値
0-500

-10000.1 -0.1

曲率Φ (1/m)

降伏値

0-10000.1 -0.1

曲げモーメントM (kN・m)

はじめに

曲げモーメントM (kN・m)

二次設計

本報では前報（その 1）に続き片持ち梁方式の正負交

2.

○中井

曲げモーメントM (kN・m)

1.

杭基礎正会員曲げモーメントM (kN・m)

既製ｺﾝｸﾘｰﾄ杭（その 2：試験結果）

-0.05

00.05

0.1

曲率Φ (1/m)ーメントの最大値は、668kNm であり、モーメントピー
図 1 試験体 M‐φ関係図

クまでの履歴ループは安定していることが分かる。しかし、ピーク後の曲げモーメントの値が急激に減少しており履歴ループが安定しない。

2.2. 中詰めの有無による影響
SC 杭の中詰めの有無による結果の差異について検討す・試験 No.2（中詰め有り、軸力 1250kN）
載荷試験は交番載荷後の正側一方向連続載荷δ=230mm時に試験終了としている。中空部分にコンクリート中詰めしているため曲げモーメントの最大値が 714kNm と増加している。また、モーメントピーク後の履歴ループも安定しておりループ面積も大きい。

るため、同じ導入軸力下の試験 No.1(中詰め無し, 軸力1250kN)、No.2(中詰め有り, 1250kN)の 2 つのケースを比較した。
図 2 に、試験 No.1 と No.2 について杭頭部(前節と同じ位置)の M‐φ関係を各載荷ステップごとにつなげた骨格曲線(実線)、解析結果(破線)を重ねて示す。この 2 ケース

・試験 No.3（中詰有、軸力 1875kN）
載荷試験は交番載荷後の正側一方向連続載荷δ=300mm時に試験終了としている。試験 No.2 に比べて軸力が 1.5倍であるため曲げモーメントの最大値が、807kNm と増加している。しかしモーメントピーク後の曲げモーメントの減少は大きく、ループ面積も小さくなる。の実験結果を比較すると、終局時の曲率に違いがみられる。中空の試験 No.1 では、解析による終局時の曲率φ=0.04(1/m)と実験の曲率がほぼ同程度の結果となった。しかし中空部にコンクリートを中詰めした試験 No.2 では解析による終局曲率を大きく上回っていることが分かる。
したがって、SC 杭の中空部にコンクリートを充填するこ・試験 No.4（中詰め有り、軸力-640kN）
載荷試験は交番載荷後の正側一方向連続載荷δ=300mm時に試験終了としている。軸力が引き抜き方向なので曲げモーメントの値は小さいが δ =300mm までモーメントは減少せず増加し続けている。履歴ループも安定しループ面積も大きい。とによって変形性能の向上が期待できるといえる。また、実験では終局までの計測は試験装置の関係上実施できなかったが、実験終了時の曲率φ=0.104(1/m)以上の値が期待できるため、使用上十分な変形性能が確認できた。
一方、2 つの解析結果を比較すると、概ね一致していることがわかる。これは中詰めによる変形性能の向上の効

Evaluation of M-  relationship of SC pile by the cantilever beam method
bending shear test (Part2. Test results)― 737 ―

Shin NAKAI, Shoichi NAKAI, Hitoshi OGURA,
Toshihiro TSUKAGOSHI, Yujiro TANAKA, Toru SEKIGUCHI,
Osamu KANEKO, Kazumasa SUGA

・ 引張方向の軸力は鋼管の負担により保持されている果を、解析によって考慮することが困難であり、実験を行わなければその効果を評価することは難しいといえる。と考えられ、今後試設計で使用する引張に関するデ2.3.導入軸力の影響ータを確保することができた。
1000
導入軸力の違いによる結果の差異について検討するたの 3 つのケースを比較した。
図 3 に、各ケースの M‐φ関係の骨格曲線（実線）および解析結果（破線）を重ねて示す。各ケースについて実験結果と解析結果を比較すると、初期剛性は概ね一致するが終局時の曲げモーメントや曲率には違いがあることが分かる。また、実験による曲率が解析による終局曲率を大きく上回っている。各ケースの解析による終局曲

曲げモーメントM (kN・m)

め、試験 No.2(軸力 1250kN)と No.3(1875kN), No.4(-640kN)

500率を比較すると大きな違いがみられ、軸力の大きいものほど終局時の曲率は小さいということがわかる。したが0って、軸力の方向と大きさが杭の M‐φ関係に与える影

00.020.04

0.06

0.080.10.12

曲率Φ (1/m)

響は大きい。

図 2. 中詰めの有無による M-φ関係の骨格曲線

2.5. 軸方向変位(軸力保持性能)
図 4 に各試験 No.の軸方向変位δv-水平部材角 R 関係を1000った。試験 No.2~4 は 10δy まで正負交番繰り返し載荷、10δy 以降は正方向への一方向載荷を行い試験終了とした。
試験 No.1 は終局を迎える直前の 4～5δy 間で押し込み方向の鉛直変位が大きく進行しており試験体の破損によるものと考えられる。対して試験 No.2, 3 は 10δy まで鉛直変位に大きな変化は確認されなかった。No.4 は、正負曲げモーメントM (kN・m)示す。試験 No.1 は 5δy までの正負交番繰り返し載荷を行500の載荷が繰り返されるごとに引き抜き方向に鉛直変位が増加することが確認された。試験 No.2~4 の 10δy 以降の0正方向への一方向載荷では、いずれも同様の勾配を示し

00.02

0.040.06

0.080.10.12ている。これは試験体の損傷でなく、水平部材角が大き曲率Φ (1/m)

くなった際の試験体の傾斜による鉛直変位であると判断

図 3. 軸力の違いによる M-φ関係の骨格曲線される。

30

なお、いずれの試験体においても実験終了まで導入軸力を保持していることが確認された。また、引張方向の20軸方向変位 (mm)

軸力は鋼管が負担していると考えられる。
3. まとめ本研究では、SC 杭に対して様々なケースで載荷試験を行って M‐φ関係を評価した。その結果以下の知見を得た。
・ 中空部分をコンクリートで中詰めした SC 杭は中空100-10の SC 杭と比較して変形性能の向上が期待できる。
-20・ 今回の片持ち梁方式の試験でもコンクリートを中詰めした場合の SC 杭は終局まで載荷は行えなかった-30-150が、曲率が最大で 0.104(1/m)となり、使用上十分な-100-50050100水平部材角 (1/1000rad)

変形性能を確認できた。

図 4. 軸方向変位-水平部材角関係
*
**
***
****

千葉大学大学院工学研究科
千葉大学名誉教授
ジャパンパイル（株）
戸田建設（株）

*
**
***
****

― 738 ―

Chiba University
Emeritus professor of Chiba University
Japan Pile Corporation
Toda Corporation150