20201

日本建築学会大会学術講演梗概集（関東） 2020 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 4 継手の降伏荷重の再評価）
既製コンクリート杭ペアリング ジョイント

一真＊1,＊2雄二＊2
宏志＊1
慶吾＊1

正会員 〇石川熊谷
正会員
正会員
八田鈴木
正会員

機械式継手
引張耐力
トリプル プレート ジョイント

繁尚＊1
靖紀＊2
照雄＊1
和之＊1

正会員 松江正会員 松木正会員 新川全田

継手の変形を端板内側に設置した変位計 No.1（写真 3）で測

1. はじめに筆者らは、機械式継手の引張耐力について前報で報告し1)た。前報では、引張試験における端板のひずみ値から降伏荷定した。変位計 No.1 は、取付冶具の根元が回転する影響を除去する為に 2 本の変位計を並列に使用している。

重を決定したが、この方法は安全側の評価ではあるものの鋼構造等の他の接合方法と比較して極めて厳しい評価方法であAA冶具 杭った。そこで今回は、新たに行った引張試験の荷重～変位関係から、slope factor 法 2)を用いて降伏荷重を決定したので、以下に報告する。
2. 試験概要
表 1 に試験体概要を、表 2,3 に鋼材とコンクリートの材料強A-A矢視図度を示す。前報その 2 と同様に、杭径 600 mm の PHC 杭 C 種同士をトリプル プレート ジョイント（以下 TPJ と表記）で接続しジャッキた。ただし、杭の製造会社を前田製管株式会社に変更したた

継手め、PC 鋼材の配筋が前報と異なっている。このため、杭の PC
鋼材破断荷重（設計値）は、前報では 2675kN であったが、今回は 2939kN となった。これは、より継手に厳しい状態で試験す

図 1 試験装置図

写真 1 試験装置全景ることを意図したものである。
引張力

図 1 と写真 1 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

No.11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

補強バンド荷とし、杭体の短期許容引張荷重（2287kN）を 10 回、PC 鋼材

上杭

継手継手金具の降伏荷重（2639kN）を 2 回載荷した後に、破壊まで載荷した。

PC鋼材

図 2（a）に試験体の全体図を、図 2（b）に拡大図を示す。継端板

手を含む試験体全体の伸びを変位計 No.11（写真 2）で測定し、No.1

表 1 試験体概要
TPJ

杭体端板
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
コンクリート下杭SS400 板厚19mm
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
2.0m + 2.0m
SBPDL1275/1420 線径10.7mm 23本 配置半径256mm
設計基準強度105N/mm2 肉厚90mm

引張力
外観

断面

外観

断面

図 2(a) 試験体(全体図)

図 2(b) 試験体(拡大図)

写真 2 変位計 No.11

写真 3 変位計 No.1

表 2 鋼材の材料強度
ミルシート
材料試験結果降伏強度 引張強度 破断伸び 降伏強度 引張強度 破断伸び
222（%）（%）（N/mm ） （N/mm ）（N/mm ） （N/mm2）
端板
SS400276460
2928745434
補強バンド
SS4003514443735543933
側板
SM400A
3004414132545638
接続プレートSM400A
3184473230543437
PC鋼材
SBPDL1275/1420
140014771113781479
10
材質

表 3 コンクリートの材料強度
コンクリート

設計基準強度（N/mm2）105

圧縮強度（N/mm2）115

ヤング係数（kN/mm2）
48.1

肉厚規格値
（mm）
90

実測肉厚上杭（mm）
下杭（mm）
104
103

Verification of tensile strength on the mechanical joints of precast
concrete piles (Part4 Reappraisal of yield load)

ISHIKAWA Kazuma, MATSUE Shigehisa, KUMAGAI Yuji,
MATSUKI Yasunori, HATTA Hirosi, SHINKAWA Teruo,
SUZUKI Keigo, ZENDA Kazuyuki― 401 ―

3500

3. 試験結果

3000

トのひびわれ発生により大きく剛性低下し、その後 3000kN 程度で再度剛性低下して2500いる。後者の剛性低下は、PC 鋼材の降伏によるものと推定される。最後は、変位が50mm 以上となって PC 鋼材が破断した。破断箇所は、写真 4（a）に示すように、PC荷重Ｐ（kN）

図 3（a）に示す、試験体全体（変位計 No.11）の荷重～変位関係は、杭体コンクリー

2000
PC鋼材破断(計算値)
PC鋼材破断(設計値)
PC鋼材降伏(計算値)
PC鋼材降伏(設計値)
杭体短期(設計値)
No.11
ひびわれ発生1500

鋼材の母材部であり、全本数が一気に破断した。破断荷重の実測値は、表 4 に示す

1000

通り、材料規格値による設計値の 1.13 倍、材料試験結果から求めた計算値の 1.08500倍であった。

(a)00

一方、図 3（b）に示す、継手（変位計 No.1）の荷重～変位関係は、終局まで小さな3500値を保っていた。写真 4（b）,（c）は、解体後の金具であり、目視で分かるような変形や3000損傷はなかった。

103040変位δ（mm）5060(b)引張試験により、最終破壊箇所は杭体である事を確認した。また、継手の荷重～2000
PC鋼材破断(計算値)
1500

PC鋼材破断(設計値)
PC鋼材降伏(計算値)

1000

PC鋼材降伏(設計値)
杭体短期(設計値)

500

No.100103040
変位δ（mm）

5060

y = 2767 x + 309(c)3000

荷重Ｐ（kN）

2500
PC鋼材破断(計算値)
2000

PC鋼材破断(設計値)
PC鋼材降伏(計算値)

1500

PC鋼材降伏(設計値)
杭体短期(設計値)

1000

No.1
骨格曲線(No.1)

500

初期剛性
00123
変位δ（mm）

453500

(d)

3000
2500

接線剛性
接線剛性(移動平均)
初期剛性の1/3
杭体短期(設計値)

2000
1500
1000
50000

変位関係から降伏荷重を決定し、それが杭体の短期許容引張荷重を上回っている

2000

4000
6000
軸剛性K（kN/mm）8000

図 3 試験結果グラフ

事を確認した。今後は、継手そのものの終局引張耐力を検証する。
参考文献

203500荷重Ｐ（kN）

降伏荷重の決定には slope factor 法を用いた。slope factor 法は、荷重～変位関係における接線剛性が初期剛性の 1/3 になる時の荷重を降伏荷重とするものである。
図 3（c）は、図 3（b）の横軸を変更し骨格曲線を強調表示したものである。骨格曲線上には、データ点をマーカーで示してある。履歴曲線は、繰り返し載荷においてループを描いている。また、骨格曲線に棚（荷重は同一のまま、変位が増大する部分）ができている。これらは、前報で示したように端板が局所的に降伏することによるエネルギー吸収、および機械的に接合していることによる「ズレ」や「馴染み」の影響と考えられる。なお、図中の初期剛性の直線は、荷重が 500kN と 1500kN のデータ点を結んで求めたものである。1 サイクル目の荷重～変位関係は、載荷初期に変位が不安定な部分があり、また載荷途中から剛性が変化するため、上記の方法をとった。（2 サイクル目の載荷時はこのような影響が少ないため、2 サイクル目の剛性を初期剛性として採用する場合もある。）
図 3（d）は、図 3（c）のデータ点間の傾きを接線剛性として求め、荷重との関係を示したものである。接線剛性（図中の水色線）を見ると、載荷初期と杭体短期荷重以上ではグラフが激しくブレている。また、杭体短期荷重では、荷重～変位関係の棚の影響で接線剛性が 0 になっている。このため、移動平均をとって滑らかな線（図中の青線）とした。（平均したデータの個数は 7 点である。）なお、図中のピンク色の縦線は、
図 3（c）で求めた初期剛性を 1/3 にした線である。そして、青線とピンク線が交わる荷重をグラフデータから読み取り、継手の降伏荷重とした。その値は、表 4 に示す通り、杭体の短期許容引張荷重の 1.29 倍であった。すなわち、継手の短期引張有効率は100％以上である。
5. まとめ荷重Ｐ（kN）

2500

4. 継手の降伏荷重の決定方法

表 4 試験結果

1）石川一真他：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 1～3）, 日本建築学会大会学術講演梗
概集, 構造Ⅰ, pp.425-430, 2019.92）建築研究所，日本鉄鋼連盟：鋼構造建築物の構造性能評価試験法に関する研究委員会報告書，pp.81-87, 2002.4

杭体の継手のひびわれ PC鋼材の PC鋼材の PC鋼材の短期許容
降伏荷重
荷重
破断荷重 破断荷重 破断荷重
比率
比率
引張荷重
（実測値）
（実測値） （設計値） （計算値） （実測値）
（設計値）
(kN)
(kN)
(kN)
(kN)
(kN)
(kN)
①
②
②/①
③
④
⑤
⑤/③ ⑤/④
2287
2958
1.29
2350
2939
3062
3310
1.13
1.08

写真 4(a) 破壊状況（継手は試験後に解体した）＊1

20継手研究会＊2

無溶接継手杭（PJ）工業会＊1

PC鋼材の母材部破断

写真 4(b) 端部金具

写真 4(c) 継手金具

＊2Pair-ring Joint Association

Triple Plate Joint Association― 402 ―

破壊状況