鋼管巻き PHC 杭（SPHC 杭）に関する研究－その 9 変動軸力を考慮したときの挙動○加倉井正昭*1
正会員
林 隆浩*2
1
桑原 文夫*
正会員
毛井 崇博*3
平川 泰行*4
正会員
松田 竜*5
6浅井 陽一*鋼管合成杭
曲げせん断試験
変動軸力

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PHC 杭
杭頭接合
1. はじめにの目標部材角に向けて、図２に示すように軸力を変動させSPHC 杭の鋼管外側部分に鉄筋を溶接して RC 基礎部分たが、負加力での引張側は、定着筋の性状になることと、にアンカーした場合において、外柱を対象に軸力を変動さ加力装置の関係から、50≦N≦2500kN とした。引張を受けせて繰り返し曲げ試験を行った結果報告の概要である。

た場合の SPHC 杭の性状については前報（その 8）2）に報告

２. 試験方法及び試験体の仕様している。
1）

試験体の概要は図１に示す。前報（その 6） 定軸力下３. 試験結果の概要

で行った２体の実験（No.3-1、No.3-2）と同じ形状・詳細

図３に No.5 試験体の杭体の最大曲げモーメントＭと杭である。試験装置、測定項目も（その 6）と同様である。

体の部材角Ｒ（Ｒ＝δ/ｈ、δ；杭体頂部の変形、ｈ；加鋼管は 500φ×6 ㎜（SKK490）、PHC 杭は 400φ×65 ㎜

力ｽﾊﾟﾝ 2000 ㎜）の関係を示す。図４に No.3-1 と比較して（Fc105N/mm2,Ａ種）を使用した。グラウト材の設計基準

Ｍ－Ｒ関係を示す。No.5 試験体は、No.3-1 と同様に、

22

Fmc は 30N/mm であり、実験時の圧縮強度は 43.0N/mm であ

R=15/1000rad の繰返し載荷でスタブにコーン状の破壊がった。また、杭頭部の定着は、鋼管外側のみに鉄筋（18-発生し、部材角 R＝±20/1000rad の繰り返し載荷で杭頭補D19,SD390）をフレア溶接し、PHC 杭には定着筋は設けて強筋の破断音が確認された。終局時は SPHC 杭頭に局部座いない（図１杭頭部詳細参照）。基礎部分のコンクリート屈変形が見られた。終了後の試験体および内部の PHC 杭の2は 、 Fc24N/mm の 早 強 コ ン ク リ ー ト を 用 い 、 実 強 度 で状況を写真 1 に示す。定軸力の試験体 No.3-1 と同様に基38.3N/mm2～41.3 N/mm2 であった。杭体の埋込み長さは、礎スタブは損傷が見られたが、杭体には大きな損傷は見な190mm も同じである。

れなかった。加力後に、鋼管とグラウトを除いて PHC 杭の前報試験体 No3-1 と No.3-2 は、R≦1/100 まで、N＝損傷状態を確認したが、いずれの試験体共に損傷は殆ど見

1250kN（長期荷重相当）、N＝2500kN（短期荷重相当）の定られなかった。

軸力を載荷し、その後、終局まで N＝2500kN、3750kN の定定軸力試験体 No.3-1 と変動軸力試験体 No.5 の最大耐力軸力で載荷している。本試験体（No.5）は、各サイクルの比較を表１に示す。変動軸力試験体 No.5 は、部材角 R がN小さい時から、N=2500kN まで載荷していたためか、定軸力ピン

試験体 No.3-1（R≦1/100 では N＝1250kN）に比べて、最大-Q

鋼管 厚さ 6 m mる。なお、正側および負側の杭体の設計最大曲げ強度は
ｾﾒﾝﾄﾐﾙｸ
995kNm、750 kNm 以上であり、いずれも実験値は上回った。
PHC105
定着 665m m (35d b )鋼管 t6（ SKK490)( 厚さ 65 m m )耐力が若干低下し、その時の部材角も若干早めに生じていセメントミル

各サイクル
負ピーク時R10100019019060

杭頭部断面ベース天端
▽10鋼管
ｱﾝｶｰ筋

鋼管ｱﾝｶｰ筋
18-D19110

Φ400

両側フレア溶接

7005001900700

Study on the Prestressed High-Strength Concrete Pile Coveredby Steel Pipe －Part.9 Behavior of Pile Head Connections

under Varing Axial Force

2500kN1250kN

50kN

鉄筋 D19(SD390)0部材角 R(/1000rad)[ 杭頭部詳細 ]図 1 試験体概要（No.3-1、No.3-2、No.5）と杭頭部定着詳細

各サイクル
正ピーク時R

ク t44（ Fc30）

PHC杭 t65（ Fc105）

軸力 N(kN)

Φ500

2245
20003245+Q

図２

変動軸力の載荷法*1 KAKURAI Masaaki , *1 KUWABARA Fumio*2 HAYASHI Takahiro *3 KEI Takahiro*4 HIRAKAWA Yasuhiro *5 MATSUDA Ryu *6 ASAI Youichi

M(kN･m)M(kN･m)No.51000 (鋼管部アンカー)

1000

500

50000-500-500

設計最大曲げ強度正側；995kNm
変動軸力負側；750kNｍ-1000

図５に軸変位、図６に鋼管最外端の定着筋のひずみを比No.5

較して示す。軸変位の大きな進展は見られず、アンカー筋

定軸力 2500

変動最大 2500も降伏ひずみ近傍内で挙動している。以上より、正側加力

12211093

において、N=2500ｋN 下の変動軸力試験体（No.3-1）と定部材角(×10 )20.215.1

軸力試験体（No.5）の性状の違いは、殆ど見られなかった。

軸力(kN)

定軸力 2500

変動最小 50-1148-775-20.1-19.6

最大耐力(kN･m)-3

最大耐力(kN･m)-3

部材角(×10 )δ(mm)参考文献1）林他、鋼管巻き PHC 杭(SPHC 杭)に関する研究（その 6）杭頭部接合条件（アンカー）を考慮したときの挙動、日本建築学会 2015年度大会（関東）学術講演梗概集 pp415-4162）松田他、鋼管巻き PHC 杭(SPHC 杭)に関する研究（その 8）引張
軸力下における曲げ実験、日本建築学会 2016 年度大会（九州）学術講演梗概集 pp723-724

δ(mm)1.00.0×-1.0-2.0-3.0
No.5-4.0
変動軸力-5.0 (鋼管部アンカー)-6.0-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40R(/1000rad)

図５ε(％)

変動軸力と定軸力の比較（最終まで）

No.3-1

軸力(kN)

負側

図４

最大耐力の比較試験体

正側-1500-50-40-30-20-10 0 10 20 30 40 50
R(/1000rad)

最大曲げと部材角の関係

表１No.5(変動軸力)
No.3-1(定軸力)-1000-1500-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40R(/1000rad)
図３N=2500kN

軸変位図εy0.2（a）試験後の杭体とスタブの状況

鋼管アンカー筋D190.4

No.5

No.3-1

εy0.2

0.00.0-0.2 εy-0.2

εy

変動軸力

-0.4
-40 -30 -20 -10 0

10 20 30 40R(/1000rad)
図６N=1250kN
N=2500kN

10 20 30 40R(/1000rad)ε(％)

鋼管アンカー筋D190.4

1.00.0×-1.0-2.0-3.0-4.0
No.3-1-5.0 (鋼管部アンカー)-6.0-40 -30 -20 -10 0-0.4-40 -30 -20 -10 0

鋼管定着筋のひずみ*1 パイルフォーラム㈱,*2 丸門建設㈱,*3 前九州工業大学大学院 *4 日本コンクリート工業㈱,*5 三谷セキサン㈱*6 ㈱トーヨーアサノ

N=1250kN
N=2500kN

10 20 30 40

R(/1000rad)（(b)試験後の PHC 杭の状況
写真１

試験後の試験体の状況*1 Pile Forum, *2 Marumon Construction,*3 Kyushu Institute of Technology,*4 Nippon Concrete Industries *5 Mitani Sekisan,*6 Toyo Asano Foundation