鋼管巻き PHC 杭（SPHC 杭）に関する研究－その 1 概要
正会員
正会員
正会員
正会員
PHC 杭曲げ試験
1. はじめに鋼管
曲げせん断試験○加倉井正昭*1
林 隆浩*3
平川 泰行*5
西村 裕*7

正会員
正会員
正会員

桑原 文夫*2
毛井 崇博*4
加藤 洋一*6

合成杭
変形性能

PHC 杭体は高強度化が著しい。現在では通常的な性能
2時等の水平力による曲げ特性を鋼管で効果的に抵抗できとしてコンクリート強度は 105N/ｍｍ が使われており、るような高い曲げ耐力と変形性能を発揮できることを目更に高強度化の勢いである。また先端支持力も先端根固指した杭である。図.1 のように PHC 杭の一部を鋼管で補め杭の工法開発が進み、いわゆるα値が大きく増加し高強して、PHC 杭と鋼管の間にセメントミルクのグラウト支持力杭が通常となっている。一方で地震時の杭体の性材を充填したものである。

能は大きな鉛直荷重下において、地震時等の外力に対し

3. 製造方法て、短期を超えて終局までの変形性能が小さいことが指杭体の製造方法は図.2 に示すように縦置きを基本とす摘されている 1）。これに対して PRC 杭とか SC 杭等が開る。杭頭部を下に設置することにより鋼管と PHC 杭の間発され、PHC 杭に比べて改善されている。しかし PRC 杭に確実にグラウト材を充填することが可能となる。

はせん断耐力の増加はあるがそれほど大きくなく、かつ

4. 試験及び解析の概要

曲げ耐力も変形性能も大きな改善は見られない。これに対して SC 杭は大きな曲げ耐力とせん断耐力を示し、ある実施された試験および解析の概要は以下のようである。
4.1 曲げ試験（シリーズ 1）4 体程度の変形性能を示すが、最終的な破壊がコンクリート

鋼管：径 600ｍｍ、厚さ 9ｍｍ、SKK400の圧壊とそれに伴う鋼管の座屈による軸力の保持能力のPHC 杭：径 500ｍｍ、105N/ｍｍ2、A 種、C 種低下が懸念される。これらの課題に対して杭を鉛直荷重支持と水平荷重支持で役割分担した杭基礎も提案

2）

され軸力 0 での単純曲げ試験及び繰返し曲げ試験での降伏強度、終局強度、変形特性、繰返し荷重での性状把握、PHているが、ここでは１本の杭で鋼管と PHC 杭に水平と鉛C 杭の杭種の違いの影響等を把握するための実験を行った。

直を役割分担させながら抵抗する鋼管巻き PHC 杭（SPHC4.2 曲げ試験（シリーズ 2）杭）を提案し、その耐力及び変形性能等について各種の鋼管：径 600ｍｍ、厚さ 9ｍｍ、SKK490

試験結果とその評価を（その 1）から（その 4）で示した

PHC 杭：径 500ｍｍ、105 N/ｍｍ2、A 種ものである。

軸力 0、1000KN、2000KN での繰返し曲げ試験での降伏強2. 鋼管巻きした PHC 杭（SPHC 杭）とは度、終局強度、変形特性、繰返し荷重での性状把握、軸PHC 杭の大きな鉛直軸力保持能力を生かしつつ、地震力の違いの影響等を把握するための 3 体の実験を行った。
4.3 曲げせん断試験
鋼管：径 500、厚さ 4.5ｍｍ、SKK490
PHC 杭：径 400、105N/ｍｍ2、A 種

図.1 鋼管巻きした PHC 杭（SPHC 杭）の姿図

Study on the Prestressed High-Strength Concrete Pile
Covered by Steel Pipe －Part.1 Overview

図.2

SPHC 杭の製造方法*1 KAKURAI Masaaki , *2KUWABARA Fumio*3HAYASHI Takahiro, *4KEI Takahiro, *5HIRAKAWA Yasuhiro,*6KATOU Youichi, *7NISHIMURA Yutaka

2500
M(kN・m)2000

SPHC杭（鋼管径600、PHC杭径500）（単調載荷、正負繰返し載荷）

1500

1000

（a）鋼管の変形状況★:最大曲げ強度▼:鋼管引張降伏○:曲げひび割れ500

PHC杭（径500））

Φ(×10-6/mm)

00.0

10.0

図.3

20.030.0

40.050.0

SPHC 杭の M-Φ関係及び PHC 杭との比較

軸力 1250KN、2500KN での繰返し曲げせん断試験により降伏強度、終局強度、変形特性、繰返し荷重での性状把（b）グラウト部

握と、載荷時における軸方向の杭体の性状把握を行った。

）

また比較のために同一仕様の鋼管を使った SC 杭を作成し、曲げせん断試験により性状比較（軸力 2500KN）を行った。
5.

SPHC 杭の試験での挙動の特徴
PHC 杭を鋼管で補強すると杭体の曲げ耐力は大幅に増加させるとともに、その変形性能も大きく増加することが示された（図.3、その 2 参照）。
（c）PHC 部

一例として試験後の杭体を鋼管、グラウト部、PHC 部）の観察結果を図.4 に示す。鋼管は塑性変形をしているが、SC 杭のような局部座屈は発生していない（図.4(a)）
。更に

図.4SPHC 杭の破壊時の状況の一例

鋼管を取り去った後のグラウト部に引張り亀裂のみが認れるコンクリート部分の圧壊による鋼管軸部全体の座屈められた（図.4(b)）
。更にそのグラウト部を取り去った変形は発生せず（その 3 参照）、塑性変形が発生しても、PHC 部は健全な状態を維持していた（図.4(c））
。

その後の利用に支障はない範囲で留めることが可能であ

また、従来大きな変形性能を持つと言われていた SC 杭る。これは杭にとって重要なことであり、鋼管の塑性変に比べても格段の変形性能を示すことが明らかになり、形により一定のエネルギー吸収能力を持ちながら、PHCかつその変形性能を発揮しても鉛直支持性能も維持した

杭の軸力保持性能を維持し、地震後の補修の可能性が少結果となっている（その 3 参照）。

ない杭を設計することができるということになる。つま6. おわりにり地震時に杭は大きな耐震性能（曲げ耐力、エネルギーこれら実験結果から、SPHC 杭を用いれば、従来、変形吸収等）を発揮し杭体の性能劣化の無い杭が設計可能で性能を持つ杭として杭の 2 次設計（終局耐力設計）が比あり、地震後に杭体の耐震性を確認するために多大な費較的容易に行える道が開かれたと考える。

用をかけてその損傷を調査する掘削工事を必要としない

最近の既製コンクリート杭の場合、高強度コンクリートのために軸力下での曲げ破壊が爆裂的であり、変形性杭の可能性が開けたと言える。
参考文献

能に乏しく、かつ軸力保持性能が急激に低下する問題が

1）日本建築学会、建築耐震設計における保有耐力と変形指摘されている。今回の実験結果から、SPHC 杭は大きな性能（1990）pp140-144

変形を与えても PHC 杭が受ける損傷は軽微であり、変形

2）弘中孝宜、佐伯英一郎、永田誠、小林勝巳、山田哲、
量が余程大きくなければ、PHC 杭体はほとんど損傷せず、 和田章：細長い支持杭と太短い耐震杭を併用した損傷制鉛直軸力を維持することができた（その 2、その 3 参照）。 御杭基礎構造、日本建築学会構造系論文集、第 578 号、
またその時の鋼管には塑性変形は起きるが、SC 杭に見ら

pp59-66、2004 年 4 月*1,*2 パイルフォーラム㈱, *3 丸門建設㈱,*4 九州工業大学, *5 日本コンクリート工業㈱,*6 三谷セキサン㈱, *7㈱トーヨーアサノ*1,*2Pile Forum, *3Marumon Construction,*4Kyushu Institute of Technology,*5Nippon Concrete Industries, *6Mitani Sekisan,*7Toyo Asano Foundation