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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(その 3：単純梁方式との比較)

既製ｺﾝｸﾘｰﾄ杭杭基礎正会員同
同
同二次設計

1.はじめに
その 1,2 において、片持ち梁方式曲げせん断試験による
M-φ関係の報告を行った。前報 1)では、単純梁方式曲げ試
験による M-φ関係の報告を行っているが、その 1,2 の試験体と杭径および載荷方式が異なる。杭の変形性能を評価する指標として、M-φ 関係を用いることが一般的であるが、杭径や軸力条件が異なる場合、M-φ 関係も異なる。
したがって、その 1,2 と前報で得られた試験結果を単純に比較することは難しい。
本報告では、杭径の異なる試験体の M-φ関係を一般化することにより M-φ関係の比較を行ったので、その結果を報告する。
2. M-φ関係の比較を行った試験体
表 1 に M-φ関係の比較を行った試験体条件および材料試験値を示す。試験 No.1,2 では、杭径 D=400mm の片持ち 梁 方 式 曲 げ せ ん 断 試 験 、 試 験 No.1a,2a で は 、 杭 径D=600mm の単純梁方式曲げ試験を実施している。試験
No.1,2 と試験 No.1a,2a とでは、杭肉厚 T や鋼管厚 ts、導入軸力 N が異なるが、いずれも T/D (径厚比)=0.15、ts/T(肉厚比)=0.10、軸応力σ=19.5N/mm2 となる様に設定している。また、試験 No.1,1a は中詰めコンクリート無し、試験 No.2,2a は中詰めコンクリート有りの試験体である。
図 1,2 に試験結果より得られた M-φ関係を示す。試験体の杭径が異なる試験 No.1 と試験 No.1a とでは、M およびφの大小関係が大きく異なり、単純に M-φ関係のみで比較することができないことがわかる。また、試験 No.2と試験 No.2a の M-φ関係についても同様である。
3.M-φ関係の一般化の方法
M-φ関係の一般化の方法の例を図 3 に示す。M-φ関係の一般化の方法として、縦軸(曲げモーメント M)に[×D/2EI]、横軸(曲率φ)に[×D/2]を行い、両軸の単位系の無次元化を図る。ここで、E には杭体コンクリートのヤング係数 Ec1、I には換算断面 2 次モーメント Ie を用いる。例
として杭径以外の諸元値を揃えた A 杭(D=400mm)と B 杭(D=600mm)の解析値を用いて、M-φ 関係の一般化を行った。M-φ関係のままでは M およびφの値に大きな差があるが、一般化を行うことによりグラフ上で重なることがわかる。
なお、この一般化の方法は、単純に弾性範囲内において、M およびφを用いて杭断面の最外縁ひずみを求めることと同じ意味である。

○田中 佑二郎*
正会員
小椋 仁志*菅一雅*
同中井 伸**
塚越 俊裕**
同関口 徹**
中井 正一***
表 1 試験体条件および材料試験値

試験 No.

1, 2

1a, 2a

載荷方式

片持ち梁

単純梁

杭径D(mm)400

600

杭肉厚T(mm)6090

鋼管厚ts(mm)

6.0

9.0

径厚比

T/D

肉厚比

ts/T

杭断面積A(mm )杭体

圧縮強度 Fc1(N/mm2)

117

119

ｺﾝｸﾘｰﾄﾔﾝｸﾞ係数 Ec1(N/mm2)

46,60048,200中詰

圧縮強度 Fc2(N/mm2)

29.6

22.6

ｺﾝｸﾘｰﾄﾔﾝｸﾞ係数 Ec22(N/mm )23,30020,800降伏強度 Fs(N/mm2)443

390

ﾔﾝｸﾞ係数 Es2(N/mm )209,600

208,200

導入軸力N(kN)

1,250

軸応力σ(N/mm2)

鋼管

Evaluation of M- relationship of SC pile by the cantilever beam
method bending shear test(Part3. Comparison with the simplebeam method)― 739 ―

0.150.10
6.41×10241.44×105

2,80019.5

図 1 M-φ関係(試験 No.1,1a：中詰め無し)

図 2 M-φ関係(試験 No.2,2a：中詰め有り)

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

2000

4.M-φ関係の一般化による比較結果
図 4 に試験 No.1,1a(中詰め無し)、図 5 に試験 No.2,2a(中詰め有り)、の MD/2EI-φD/2 関係による比較結果を示す。
同図中には、表 1 の材料試験値を用いて、平面保持の仮定に基づく断面解析 2)により算定した解析値を記載する。
4.1.試験 No.1,1a(中詰め無し)の比較
図 4 より、杭径の異なる MD/2EI-φD/2 関係(実測値)が概ね一致することが確認された。勾配に多少の差が生じているが、材料試験値のばらつきによるものと考えられM(kNm)

1500

B杭1000

A杭500

一般化前
00.00

0.01

[ × D / 2EI ]

0.02

0.03

0.04

0.05

φ(1/m)

0.0020る。材料試験値のばらつきは、Fc1 が設計値(105N/mm2)の1.11〜1.13 倍、Ec1 が設計値(40000N/mm2)の 1.17〜1.21 倍、0.0015
MD/2EI

Fs が 設 計 値 (325N/mm2) の 1.20 〜 1.36 倍 、 Es が 設 計 値(205000N/mm2)の 1.01〜1.02 倍である。ばらつきによる影響は、解析値の差からも確認されている。

0.0010A杭,B杭(重なる)

0.0005

MD/2EI の最大値については、ほぼ同等の値となるもの

一般化後の、φD/2 については、試験 No.1 が試験 No.1a の約 2 倍

0.00000の値を示した。その 1,2 に示した試験 No.1 の破壊性状と0.0025

0.005

φD/2

比べ、試験 No.1a ではφD/2=0.005 付近で局部的な鋼管の0.0075
0.01[×D/2]

図 3 M-φ関係の一般化の方法の例

陥没と鋼管内のコンクリートの剥落が確認されており、破壊性状が大きく異なる。試験 No.1 と試験 No.1a とでは破壊性状が異なることが、φD/2=0.005 以降に差が生じた理由と考えられる。
4.2.試験 No.2,2a(中詰め有り)の比較
図 5 より、4.1 と比べて中詰めコンクリートの有無による条件の差があるものの 4.1 と同様の結果および傾向が確認された。また、φD/2 が進行した範囲においても概ね結果が一致している。どちらの試験体も載荷点付近での鋼管の提灯座屈が発生しており、同様の破壊性状を示している。試験にて確認できた範囲(φ D/2=0.017 程度)におい

図4MD/2EI-φD/2 関係(試験 No.1,1a)

図5MD/2EI-φD/2 関係(試験 No.2,2a)ては、変形性能が同等程度と考えられる。載荷方式が片持ち梁方式であった試験 No.2 については、最終値としてφD/2=0.02, MD/2EI=0.002 まで得ている。
5.まとめ
杭径の異なる試験体の M-φ関係を一般化することにより M-φ関係の比較を行った。
・ 比較を行った試験体は杭径が異なるが、MD/2EI- φD/2 関係が概ね一致しており、確認できた範囲においては、変形性能が同等程度と判断できる。
・ 載荷方式の異なる場合であっても、MD/2EI-φ D/2 関係に与える影響は小さい。
・ 破壊性状が大きく異なる試験体の場合、MD/2EI- φ1)小椋他：単純梁方式による SC 杭の M-φ関係の評価（その 1〜3）,D/2 関係を最終値まで比較することは難しい。
・ 試験体の材料試験値が異なる場合は、MD/2EI- φ D/2関係にも影響がある。

参考文献
日本建築学会学術講演梗概集,pp.429-434,2015
2)吉田聡他：一体解析による耐震性能評価手法の検討（その 2 杭体の M-φモデルについて）,日本建築学会学講演梗概集,pp.511-512,2004

*
**
***

ジャパンパイル
千葉大学大学院工学研究科
千葉大学名誉教授******― 740 ―

Japan Pile Corporation
Chiba University
Emeritus professor of Chiba University