鋼管巻き既製コンクリート杭の構造性能比較―その１ 試験概要と変形性能
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既製コンクリート杭
曲げせん断試験○加倉井正昭*1
毛井 崇博*4
浅井 陽一*7

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桑原 文夫*2
平川 泰行*5
小森 彰彦*8

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林 隆浩*3
松田 竜*6
岡田 憲幸*9

鋼管巻き杭
変形性能

1. はじめに1.5

前報 1）～9）にて、既製コンクリート杭（PHC 杭・PRC倍 の 軸 力（ 3750kN ） 下 に お杭・SC 杭）に鋼管を巻いて補強した杭（SPHC 杭、SPRCける曲げせん断試

杭、SSC 杭、以後、鋼管巻き杭と称す）の曲げせん断試験

験を行った。

結果について報告した。各既製杭は、鋼管を巻くことに既製コンクリーより、曲げ強度が上昇し、変形性能が著しく改善される

ト杭の軸圧縮耐力ことを報告している。本報告では、各試験体共通（外径pre Ｎ cu に 対し ての500φ）で行った定軸力下での曲げせん断試験結果より、軸 力 比 Ｎ /pre Ｎ cu

各々の鋼管巻き杭の変形性能および曲げ強度等について

は、PHC 杭で 0.18～まとめて検討したものである。

0.53、PRC 杭で 0.16～0.49、SC 杭で 0.14～0.41 である。

2. 試験概要

図１ SPRC 杭試験体断面

また、表１から、鋼管巻き杭の最大曲げ強度は stＭu は、加力方法、載荷方法や測定方法の詳細は、既報

1)～9)で既製杭の最大曲げ強度 preＭu に対して、2.0～3.4 倍ほど上報告している。試験体は鋼製スタブに取り付け、加力点昇することがわかる。

高さＨ＝2000 ㎜（Ｍ／ＱＤ＝4.0）による曲げせん断実験

３. 試験結果概要である。表１に試験体一覧を示す。既製杭 400φに対して

図２に、各軸力下における杭頭面の曲げモーメントＭ鋼管 500φ×６㎜を巻いて補強（以後、補強鋼管と称す）（Ｍ＝Ｑ×Ｈ+Ｎ×δ）と部材角Ｒの包絡線の関係を示す。

したものである。既製杭と補強鋼管の間には、Fc27 のグ

図３に、図２と同様に各軸力下におけるＭと杭頭部の平ラウトを充填している。図１に例として SPRC 杭の断面を均曲率φの関係の正側包絡線を示す。曲率φは、杭頭面示す。曲げせん断実験では、既製コンクリート杭の上部から凡そ 250 ㎜(SPHC 杭)または 215 ㎜（SPRC 杭、SSC 杭）に軸力を載荷し、想定する建物の長期荷重相当（Ｎ＝離れた位置での鉛直変位の差分より求めた平均的な曲率1250kN）、短期荷重相当（2500kN 相当）、及び短期荷重のである。図２には、最大曲げ強度時 exＭu（〇）と、補強表１

試験体一覧
既 製 杭載荷軸力試験体名Ｎ(kN)

S5P4A-L

1250

S5P44-S

2500---3750

S5R4ⅡーL

1250

S5R4ⅡーS

2500

S5R4ⅡーU

3750

S5S4-L

1250

S5S4-S

2500

S5S4-U3750

鋼管巻き杭
保有軸耐力 軸力比 最大曲げ軸力比 最大曲げ共通ＮＮ
グラウト
preＮcupreＭmax
stＮcu
stＭmax(preＮtu) preＮcu(kNm) 補強鋼管 (stＮtu)
(kNm)
stＮcu

軸耐力

杭種

既製杭の断面性状

PHC杭A種径×厚さ 400φ×65 Fc105
PC鋼材 10-7.1φ(1275/1420)2（σe＝4.0N/㎜ ）

7071

0.18
0.35(-510)0.53

径×厚さ 400φ×65 Fc105
7587
CPRC杭 PC鋼材 8-10φ(1275/1420)
2Ⅱ種（σe＝5.9N/㎜ ）(-1404)
異形棒鋼 8-D16（SD345)

0.16SC杭径×厚さ 400φ×65 Fc105
鋼 管 400φ×6(SKK490)

9058(-2655)

0.33304(-3839)
Fc27
414

0.490.140.280.411205764712523

500×6（SKK490) (-4733)
14044(-5984)

0.10

1034

0.21

最大曲げ比

0.31

3.400.10

1099

0.20

最大曲げ比

0.30

2.650.09

13000.18

最大曲げ比

0.27

2.01

［共通］既製杭Fc105,グラウトFm27、基礎部既製杭の中詰めFc36［備考］最大曲げ比＝鋼管巻き杭と既製杭の最大曲げ強度の比 stＭmax/preＭmax

Structure Performance of Precast Concrete Pile
Covered by Steel Tube Part.1 Test-Outline andDeformation Performance*1 KAKURAI Masaaki, *2 KUWABARA Fumio, *3 HAYASHI Takahiro*4 KEI Takahiro, *5 HIRAKAWA Yasuyuki, *6 MATSUDA Ryu,
*7 ASAI Yoichi *8 KOMORI Akihiko *9 OKADA Noriyuki

鋼管が降伏ひずみ（Ｆ y/sＥ）時に達した時の曲げモーメ率 exφu は降伏時の曲率 exφy に対して、SPHC 杭で 5.7 倍、ント exＭy（△）を記している。図２のＭ-Ｒ曲線において、 SPRC 杭で 7.4 倍以上、SSC 杭で 5.6 倍以上であり、大きな靭各 試 験 体 共 に 、 軸 力 Ｎ ＝ 1250 、 2500kN で は 、 Ｒ ＝性能を有している。

30/1000rad までは耐力低下も少ない。軸力Ｎ=3750kN の場

5. おわりに合は、既製コンクリート杭に対する軸力比 stＮcu/pre Ｎcu

鋼管巻き杭は、高軸力下においても、最大荷重の曲率は、は 0.4～0.5 と大きいためか、Ｒ≒20/1000rad で最大曲げ降伏時の曲率 exΦy に対して 5.6 倍以上であり、大きな靭強度に達した後、荷重低下が見られる。図３のＭ―φ関性能を有している。

係もＭ-Ｒ関係と同様に、Ｎ=3750kN の場合は、最大曲げ謝辞

強度後、曲げ強度は低下するが、Ｎ＝1250、2500kN では、 本報（その 1）（その 2）および一連の研究は、SPHC 杭研究
大きな曲率まで、耐力低下は見られない。図３および表会の活動の一部であり会員各位のご協力に感謝いたします。

３（（その２）参照）より、鋼管巻き杭は、最大荷重の曲SC杭1500

M(KN･m)1000

PRC杭Ⅱ種500

2000

PHC杭A種

N=1250kN

0M(kNm)

2000

SC杭

1500
PRC杭
PHC杭

1000-500

S5S4-L-1000

500

S5R4Ⅱ-L
S5P4A-L-1500

N=1250ｋN

0-20000-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50
R(/1000rad)
SC杭

1500

M(KN･m)1000

PRC杭Ⅱ種500

246810φ（x10-5/㎜）

014SC杭

1500

PHC杭

PRC杭

1000

-500

122000PHC杭A種

N=2500kN

M(kNm)

2000

S5S4-S-1000

500

S5R4Ⅱ-S
S5P4A-S-1500
-2000

2000

0SC杭

1000

PRC杭Ⅱ種500
0246810φ（x10-5/㎜）

1214SC杭1500
1000-500

S5S4-U-1000

S5R4Ⅱ-U-1500-2000-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50
R(/1000rad)

図２△；設計降伏時〇；最大曲げ時

2000

N=3750kN

M(kNm)

1500

N=2500ｋN0-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50R(/1000rad)

M(KN･m)△；設計降伏時〇；最大曲げ時各軸力下における曲げモーメントと部材角Ｒの関係（包絡線）*1*2 パイルフォーラム㈱, *3 丸門建設㈱,*4 前九州工業大学, *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*8 マナック㈱ *9 ホクコンマテリアル㈱

PRC杭

500

N=3750ｋN△；設計降伏時〇；最大曲げ時

002

46810φ（x10-5/㎜）

1214

図３ 各軸力下における曲げモーメントと脚部平均曲率φの関係（正側包絡線）*1,*2 Pile Forum, *3 Marumon Construction,*4 Kyushu Institute of Technology,*5 Nippon Concrete Industries,*6 Mitani Sekisan, *7 Toyo Asano Foundation*8 Manac *9 Hokukonmaterial