鋼管巻き PHC 杭（SPHC 杭）に関する研究－その 5 杭頭部接合条件（半剛接合）を考慮したときの挙動
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PHC 杭
杭頭接合
1. はじめに鋼管
曲げせん断試験○加倉井正昭*1
毛井 崇博*2
平川 泰行*4
浅井 陽一*6

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桑原 文夫*1
林 隆浩*3
吉田 新治*5

合成杭
想定した杭頭接合部仕様は 2 種類である。埋込み深さ

既報 1）において鋼管巻き PHC 杭（以後 SPHC 杭）は大を 100ｍｍとする以外に NO.1 は杭体と基礎部の間に何もきな耐力と変形性能があることが示された。本報は RC 基設けないものであり、半剛的な挙動が軸力の大きさによ礎付きの SPHC 杭をいわゆる半剛接合状態2）にした場合、 って変わることが予想された。NO.2 は PHC 杭端部にアン軸力の変化も含めて曲げせん断挙動がどのように変わるカーを設けたもので、杭体に引き抜き力が働いた場合のか、その時 SPHC 杭体がどうなるかについての試験結果対応として想定した。アンカーは曲げにあまり抵抗せず報告の概要である。

NO.1 と大きく違わないことを想定した。

2.

試験方法及び試験体の概要

軸力は長期相当の軸力（ 1250KN ）、短期相当の軸力（2500KN）及び短期相当の軸力の 1.5 倍（3750KN）及びN
ピン
鋼管 厚さ 6 m m
ｾﾒﾝﾄﾐﾙｸ
PHC105( 厚さ 65 m m )-QΦ 5002245
20003245+Q2 倍（5000KN）とした。

試験体の概要を図.1 に示す。軸力は PHC 杭のみに載荷
ーは NCP アンカー（D22（SD345））を使用した。基礎部

杭頭部断面
1000
100分のコンクリートは呼び強度 24N/mm2 の早強コンクリー
NO.1700

5001900[立あった。使用した鋼管は径 500 ㎜、厚さ 6 ㎜、SKK490 、ラウト材は設計基準強度 27 N/mm2 で実強度としては 37.2N/mm2（NO.1）、43.0 N/mm2（NO.2）であった。

面]

3. 試験結果の概要
3.1 試験 NO.1

ピン+Q-Q

Φ 500

2245
2000

トで実強度 37.5 N/mm2（NO.1）、39.3 N/mm2（NO.2）でであり PHC 杭は径 400ｍｍ、105N/mm2、A 種である。グ700

N3245

項目も前報 1）とほぼ同様である。
し、埋込み部分周辺には鉄筋などの補強はない。アンカ

Φ 400

鋼管 厚さ 6 m m
ｾﾒﾝﾄﾐﾙｸ
PHC105( 厚さ 65 m m )Φ 400
NCPｱﾝｶｰ

NCPｱﾝｶｰ
10-D22

杭頭部断面

図.2 に曲げモーメント M と変形角 R の関係を示す。試験は軸力を 1250KN、2500KN、3750KN、5000KN と増加させ、各荷重段階で変形角を 1/100 まで繰返し載荷を行いながら順次軸力を増加させた。5000KN では変形角を 1/50まで載荷して終了した。軸力が 1250KN、2500KN では1/100 程度の変形角に於いてもいわゆる半剛効果による

1000100

M・R 関係の非線形性状が著しいが、鋼管は弾性領域に留まった。また軸力の増加に伴い M・R 関係に於いては剛NO.2700500
1900[立700面]図.1 試験体概要

Study on the Prestressed High-Strength Concrete Pile
Covered by Steel Pipe －Part.5 Behavier of Pile HeadConnections

試験装置及び試験法については前報 1）と同様に一定の軸力下において水平力による繰返し加力を行った。測定性の増加と共にその耐力も大きく増加する。3750KN、5000KN の大きな軸力においても変形角 1/100 では若干の非線形挙動を示す。しかしその勾配はまだ増加傾向が顕著であり、大きな曲げモーメントまで抵抗する結果となっている。5000KN の軸力に於いて、変形角 1/50 では基*1 KAKURAI Masaaki , *1KUWABARA Fumio*3HAYASHI Takahiro, *2KEI Takahiro, *4HIRAKAWA Yasuhiro,*5YOSHIDA Shinji, *6ASAI Youichi

礎部の杭周辺の亀裂が顕著になり曲げモーメントの増加

最大軸力 3750KN で変形角 1/33 までの試験結果においてが止まった。

は、基礎部分の破壊性状、SPHC 杭体性状はどちらも載荷に伴う各部分の破壊状況を述べると以下のようでNO.1 とほとんど変わらない結果であった。

ある。軸力 1250KN～3750KN での 1/100 の変形角におい写真.2 に試験終了後の SPHC 杭の外観と内部の PHC 杭ては若干の引張り亀裂が基礎部分のコンクリートに発生部分の状況を示す。どちらも NO.1 と同様に目に見える損する。軸力の増加に伴い 5000KN での 1/50 の変形時にお傷はなく、健全な状況であった。

いては、基礎部分表面のコンクリートにはひび割れから図.4 に載荷に伴う杭頭部付近の鉛直変形結果を示す。

杭 周 面 からの 亀 裂 発 生 が み ら れ た 。 杭 体 は 3750KN 、No.1、NO.2 とも水平力載荷時に鉛直変位の増加はなく、5000KN 軸力時に鋼管表面のひずみが降伏値を超えたが、杭体及び基礎部分は鉛直支持性能を維持していることが外観的には鋼管部に変状は見なれなかった。

示された。

写真.1 に試験終了後の SPHC 杭の外観及び内部の PHC杭の状況を示す。基礎部分は埋込み部分で亀裂、はく離などの現象がみられるが、杭底面部分には損傷などは観M(kN･m)
No.2
1000 (PHC端部アンカー)察されなかった。内部の PHC 杭も健全な状況であった。

500

M(kN･m)1000

鋼管の降伏点0No.1(浅い埋込み型)

-500

500

N=1250kNN=2500kN
N=3750kN-10000鋼管の降伏点-500

N=1250kN
N=2500kN
N=3750kN
N=5000kN-1000-1500-40 -30 -20 -10 0

10 20 30 40R(/1000rad)

図.3-1500-40 -30 -20 -10 0

M・R 関係（NO.2）

10 20 30 40R(/1000rad)

図.2

M・R 関係（NO.1）

写真.2 試験後の杭体の状況（NO.2）
δ(mm)

δ(mm)

写真.1 試験後の基礎及び杭体の状況（NO.1）
3.2 試験 NO.2

No.1
2.0 (浅い埋込み型)
1.0
0.0-1.0-2.0-3.0-4.0-5.0-40 -30 -20 -10 0

N=1250kN
N=2500kN
N=3750kN
N=5000kN

10 20 30 40

2.0
1.00.0×-1.0-2.0-3.0
No.2-4.0 (PHC端部アンカー)-5.0-40 -30 -20 -10 0

R(/1000rad)

図.3 に曲げモーメント M と変形角 R の関係を示す。
試験は軸力を 1250KN、2500KN と増加させ、各軸力段階

N=1250kN
N=2500kN
N=3750kN

10 20 30 40R(/1000rad)

図.4 軸変形結果

で変形角を 1/100 まで繰返し載荷を行った。最後の参考文献

3750KN では変形角 R を 1/33 まで載荷して終了した。

1）加倉井他、鋼管巻き PHC 杭（SPHC 杭）に関する研究（その 1～

NO.1 に比べると同じ軸力下で得られた曲げモーメントはその 4）、日本建築学会 2014 年度大会学術講演梗概集、pp676-682

若干大きくな傾向を示した。ただ 3750KN の軸力では

2）濱田他、簡易な杭頭接合工法の回転剛性評価法に関する考察、日NO.1 と比べて 1/100 までだがその差は少なかった。また

本建築学会構造系論文集、第 78 巻、第 688 号,pp1095-1104,2013 年*1 パイルフォーラム㈱, *3 丸門建設㈱,*2 九州工業大学, *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*1Pile Forum, *3Marumon Construction,*2Kyushu Institute of Technology,*4Nippon Concrete Industries, *5Mitani Sekisan,*6Toyo Asano Foundation