第 41 回地盤工学研究発表会
2006 年７月

715

H - 01 （鹿児島）
杭頭半固定接合部に用いる定着筋の引抜試験

杭 半固定 引抜き試験

西松建設㈱ 正会員 ○新井寿昭

戸田建設㈱ 国際会員 金子 治

飛島建設㈱

堀田 潔

高周波熱錬㈱

岡野崇宜

鹿島建設㈱

吉松敏行

㈱長谷工ｺｰﾎﾟﾚｰｼｮﾝ

中岡章郎

１．はじめに定着筋

杭頭半固定接合法として，図 1に示すようにリング部材(PCリング)を杭頭に被せる方法を開発した1),2)。この杭頭半固定接合法に用いる定着筋は，杭に引張軸力が発生する場合に，パイルキャップから杭へ引抜力を伝達するために，杭頭中央位置に配置される。この定着筋は，あらかじめ杭頭に設置したシース内にモルPCﾘﾝｸﾞ発泡ﾎﾟﾘｴﾁﾚﾝタルを充填した後に挿入することから，シースおよびシースグラウト材を介して引抜力が伝達される。本報告では，定着筋の性能を確認するために実施した室内

シースおよび原位置引抜試験について述べる。

図1 杭頭半固定接合 杭頭部

２．室内引抜試験

表 1 試験体一覧

２−１ 試験概要

No.

実施した試験は，シース種類，定着筋種類（定ｺﾝｸﾘｰﾄ

グラウト

鉄筋径1着長），グラウト強度，コンクリート強度をパラ2メータとして，気中で製作した試験体を用いた室内引抜試験である。
試験体一覧を表1 に示す。

50

Fc243

D224

定着筋種類

定着長

SD490

850

SD390750

SD685

1100

SD490

850

ｼｰｽ
型名
#1042

#3045

なお，グラウト材の強度試験結果は，541.8N/mm2(グラウト 36)，63.0N/mm2（グラウト650)であった。試験は 1/2 スケールで，試験体を＊ｼｰｽ型名#1042(内径 42m 外径 45mm)，#3045(内径 45mm 外径 50mm)

36

Fc3050計 6 体製作した。試験体の平面的な寸法は，定ﾅｯﾄ

着筋の引抜き性状に影響を及ぼさないことなどを考慮して決定し，反力冶具の支圧載荷板による拘束圧が作用する影響を少なくするために，定着筋とグラウト，シースとコ頭部変位計

油圧ｼﾞｬｯｷ

ンクリート間には載荷面から 100mmの領域を，絶縁材を用いて非付着区間とした。
試験体概要および加力方法を図 2 に示す。載荷は，ナットにより固定した定着筋

定着筋先端の載荷板をジャッキにより押し上げる加力方法（一方向載荷）により，定着筋シース非付着区間100が破断，あるいは定着筋が引抜けて荷重が低下350するまで行った。計測項目は，引張荷重，定着300筋の頭部変位，底部変位の 3 項目とした。
各試験体の荷重−頭部変位関係を図 3 に，試荷重 (kN)

250

２−２ 試験結果

200150験結果を表 2 に示す。荷重−頭部変位関係は定100

着筋の種類（破断強度）による影響が支配的と50なっており，その他のパラメータ（No.1,2,5,6）

0

No.1
No.2
No.3No.4No.5No.60255075100125150175200はほとんど影響していないことがわかる。全体

変位 (mm)底部変位計の性状は定着筋単体の引張試験と同様であり，

図3 荷重−変位関係

図2 試験体概要および加力方法

変位 2-5mm で降伏し，降伏だな，ひずみ硬化の後に変位 100-170mm で定着筋が破断（No.2,4）
するか，定着筋が抜け出し（No.1,3,5,6）てお

表 2 試験結果
No.

最大荷重(kN）

1

頭部

底部

最終抜出量(mm)

破壊形式

280142

1.712.6

鉄筋付着破壊

2281

168

00

鉄筋破断(頭部)

3231

156

1.58.3

鉄筋付着破壊

4355

105

00

鉄筋破断(頭部)

5275

111

1.58.8

鉄筋付着破壊

6268

152

1.58.9鉄筋付着破壊り，最終破壊状態直前までは定着筋単体の引張性状が支配的であると考えられる。破壊時の変形量は SD685 を用いた No.4 およびグラウト強度が低い No.5 ではやや小さく，その他は破壊形式によらずほぼ同じ値であった。なお，全ての試
験体でシースの変位（抜け出し）は認められな最大荷重時変位(mm)かった。
Pullout Tests of Steel Bar for use at Semi-rigid Connection of Pile Head
ARAI Toshiaki (Nishimatsu Construction) et al.

1429

表 3 試験結果，材料強度と付着耐力の比較
No.

最大荷重P (kN）

引張定着筋
破断強度
F (kN）

1280

263

1.06

691

2.47

1,302

4.65

765

2.73

2281

263

1.07

691

2.46

1,395

4.96

819

2.91

3231234

0.99

610

2.64

1,231

5.33

722

3.13

43553511.01894

2.52

1,805

5.09

1,059

2.985275

263

1.05539

1.96

1,089

3.968192.986268263

1.02691

2.58

1,395

5.219853.67

P/F

付着耐力/引張定着筋
B1 (kN)
B1 /P

付着耐力/シース内面
B2 (kN)
B2/P

付着耐力/シース外面
B3 (kN)
B3/P

最大荷重について，試験結果と材料強度の比較を表 3 に示す。最大荷重は定着筋の破断強度とほぼ同じ値（0.99-1.07）となっており，試験を実施したいずれの仕様であっても，杭側の定着筋は定着筋の破断強度と同等の引張強度を確保できることが確認された。
次に，定着筋およびシース内面，外面の付着耐力（B1,B2,B3）をグラウトまたはコンクリートの実強度（σBg,σBc）から算定した長期許容付着応力度Lfの 3 倍として求めた結果を表 3 に併せて示す。
B1=3×Lrfg×(鉄筋の周長)×(定着長)，B2=3×Lsfg×(シース内面の表面積)，B3=3×Lsfc×(シース外面の表面積）
f ，Lsfg，Lsfc＝1.35＋σBg/25 またはσBc/25

Lr g

σBg，σBcは実強度（添字のrは鉄筋，sはシース，gはシースグラウト材，cはコンクリートを示す）
ここで，付着耐力の計算値は，最小の定着筋の耐力（B1）でも，最大荷重≒定着筋破断強度に対して概ね 2 倍である。
，つまり上記で算定されしたがって，定着筋の定着長さを定着筋の付着耐力（B1）の 1/2（長期許容付着応力度Lrfgの 3/2）
る長期許容付着応力度Lrfgの 1.5 倍として設定すれば，引抜耐力として定着筋の破断強度に相当する耐力を確保できることがわかった。
一方，式から求められる終局付着強度は定着筋強度の 2 倍以上となっているが，実際にはNo.1,3,5,6 は最終的に定着筋破断以前に付着破壊している。この原因は，定着長が長くかつ付着破壊が定着筋の降伏以後の場合は，定着筋の降伏にともなうすべり量の急増により，降伏後の付着耐力が定着筋弾性時の付着耐力よりも低下することによると考えられる3)。
３．原位置引抜試験

定着筋 4-D32(SD390）

３−１ 試験概要
試験対象とした杭はアースドリル工法による場所打ちコンクリート杭(Fc30)で，杭径は 1000mm である。設置した定着筋(4-D32，SD390)の定着長さは 1250mm であり，グラウト材には Fc50 を用いた。引抜試験は 1 本ずつ行った。加力方法および計測方法を図 4 に示す。引張力は 3 サイクル作用1250させた。1,2 サイクルのピーク荷重は JIS 規格の降伏点を用いた降伏引張力
Ty=310kN とした。3 サイクル目は伸び変位が急激に増加することを確認するまで加力した。計測項目は，引張荷重と伸び変位である。

ｸﾞﾗｳﾄ(Fc50）

図 4 加力方法および計測方法

３−２ 試験結果
伸び変位が急増する時の引張力と伸び変位を表 4 に示す。定着筋間のばら つ き は 小 さ く ， 引 張 力 は 平 均 で 353.7kN （ 引 張 応 力 度 353.7 ×
3

表 4 定着筋降伏時の引張力と伸び変位

2降伏時

10 /794=445N/mm ）とJIS規格降伏点の 1.14 倍である。同じ仕様の室内引抜
No.
1

引張力
Pye(kN)360.3

う抜け出しではなく，定着筋の塑性伸び変位が支配的と考えられる。以上

2349.91.230から，原位置で施工された定着筋は，室内引抜試験の定着筋と同等の定着3349.7

1.110性能を有していることが確認できた。

4355.01.155

平均353.71.188

試験では，定着筋の引張降伏が付着破壊に先行していることから，伸び変位が急増する時点は定着筋の降伏時と考えられ，伸び変位は付着破壊に伴４．おわりに伸び変位
Dye(mm)1.255

杭頭半固定接合部に用いる定着筋の引抜性能について実験で確認した結果，定着筋の定着長さを長期許容付着応力度の1.5 倍として設定すれば，引抜耐力として定着筋の破断強度に相当する耐力を確保できる。また，現場施工した杭定着筋は室内引抜試験の定着筋と同等の定着性能を有していることが確認できた。
なお，本研究は鹿島建設，奥村組，五洋建設，戸田建設，飛島建設，西松建設，長谷工ｺｰﾎﾟﾚｰｼｮﾝ，松井建設，三井住友建設，高周波熱錬による共同研究の一環として実施した。関係各位に謝意を表す。
【参考文献】
１） 宮田，新井，伊勢本，舟木，山浦，堀田：杭頭半固定接合部に用いるﾘﾝｸﾞ部材のせん断抵抗，第 41 回地盤工学研究発表会（投稿中）２）秦，保井，鴨川，武内，青山，小林：杭頭半固定接合部の圧縮試験，第 41 回地盤工学研究発表会（投稿中）３）村山他：ﾏｯｼﾌﾞなｺﾝｸﾘｰﾄ中に定着された鉄筋の降伏以後の抜け出し特性，第 8 回ｺﾝｸﾘｰﾄ工学年次講演会論文集，pp597-660，1986.

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