20173

日本建築学会大会学術講演梗概集（関東） 2006年 9 月

引抜き力を受ける既製コンクリート杭の杭頭半剛接合法に関する研究
その１ 実験概要
杭頭接合部
引抜き力

ＰＨＣ杭半剛接合

正会員
同非会員

杭基礎
耐震設計

１．はじめに○青島 一樹 *小室 努 **
神澤 富章 * * *同 島田 博志 **同 小林 治男 **ࡄࠗ࡞ࠠࡖ࠶ࡊࡄࠗ࡞ࠠࡖ࠶ࡊ

筆者らは，既製コンクリート杭の杭頭半剛接合法として改良型簡易接合法を提案している 1 ）．改良型簡易接合法
は，定着鉄筋等を用いずに，杭頭をパイルキャップに100mm 程度根入れし，杭頭外周部にテーパー状の空隙を設ける構造である．一般的な固定型の杭頭接合法に比較して杭頭固定度が低く，杭頭部の曲げモーメントを低減する効果がある．しかし，定着鉄筋を用いないため，引抜き力が作用する箇所には適用できない．そこで，引抜き力が作用する箇所にも適用できる既製コンクリート杭の杭頭半剛接合法を考案し，構造実験による性能確認を行った．本報では，考案した引抜き対応タイプの杭頭半剛接合法と構造実験の概要について報告する．

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（a ）断面図

図１( b ) 平面図

引抜き対応タイプの杭頭半剛接合法の概要
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２．杭頭接合法の概要
図１に引抜き対応タイプの杭頭半剛接合法の概要を示す．引抜き対応タイプは，複数本の引抜き抵抗用アンカー鋼棒を杭頭部に結合する構造である．アンカー鋼棒の結合には，ＰＨＣ杭の杭頭端板にあるボルト穴を利用する．本構造において，杭頭接合部の回転性能を向上させるためには，アンカー鋼棒の伸び性能を十分に発揮させることが重要となる．このため引抜き抵抗用鋼棒には付着力が少ない丸鋼をアンカー形式で採用することとした．ただし，通常のネジ付アンカー鋼棒を採用した場合，鋼棒軸部が十分に伸びる前にネジ部破断が生じてしまう．この問題を解決するために，２種類のアンカー鋼棒を採用した．１つは丸鋼端部に転造ネジ加工を施した S N R 4 9 0 アンカー鋼棒である．転造ネジは，切削ネジに比較してネジ部の断面欠損が少ないため，軸部とネジ部の強度差が少ない．このため，ネジ部が降伏応力に達してひずみ硬化が進行する間に軸部が降伏するメカニズムが働く．よって，アンカー鋼棒はネジ部破断が生じるまでに高い伸び性能を発揮することができる．２つめのアンカー鋼棒には PC 鋼棒を採用した．PC鋼棒は，普通鋼棒に比較して高強度であるため，損傷限界時の伸び性能（許容ひずみ）を大きくとれる設計上の利点がある．ただし，PC 鋼棒は，SNR 鋼棒と異なり，材料特性にひずみ硬化が存在しないので，転造ネジを採用しても軸部の伸び性能を十分に発揮できない．このため，PC 鋼棒タイプには，図２と写真１に示すように，ボタンヘッド付の P C 鋼棒と接続カプラーを用いて杭頭端板およびアンカー定着版へ結合する方式とした．接続カプラーの強度をPC 鋼棒の軸部より大きくすることで，PC 鋼棒の伸び性能を十分に発揮することができる．

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（a ）杭頭端板部( b ) アンカー定着部

図２ P C 鋼棒タイプの接続部の詳細䊗䉺䊮䊓䉾䊄䊗䉺䊮䊓䉾䊄ઃ㪧㪚㍑᫔

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（a ）接続前の状況

写真１( b ) 杭頭端板の接続状況

P C 鋼棒タイプの接続部の状況

３．試験体
試験体は，杭径 600mm の PHC 杭と鉄筋コンクリート製のパイルキャップ（へりあき 200mm）で構成されており，杭頭接合部の仕様を変えて４体作製した．引抜き抵抗用の鋼棒に SNR490‑ φ 14.55mm × 16 本が２体，PC 鋼棒 A 種
２号 ‑ φ 1 1 m m × 1 6 本を採用したものが２体である．表１に引抜き抵抗用鋼棒の諸元を示す．パイルキャップへの杭頭の根入れについては，PC 鋼棒タイプの１体には，改良型簡易接合法 1 ） と同様にテーパークリアランス加工を施して 1 0 0 m m 根入れしたが，その他の試験体では根入れを行っていない．また，SNR 鋼棒を採用した試験体のうち１体は，鋼棒に付着を切るためのアンボンド処理を施しStudy on Semi-Rigid Pile Head Joint for Precast Concrete Piles under Tension Load, Part1 Outline of Tests
AOSHIMA Kazuki, SHIMADA Hiroshi, KOMURO Tsutomu, KOBAYASHI Haruo and KANZAWA Tomiaki―345―

た．試験体に使用した杭は，φ 600‑PHC 杭 ‑C 種（Fc85）であり，加力スパンが約 2.0 ｍになるように杭長を調整した．パイルキャップに使用したコンクリート強度は，実験日で 28.9 〜 31.5（N/mm 2 ）の範囲であった．なお，試験体の作製時には，実際の杭頭接合部の施工状況を模擬して，杭頭を上にした状態でパイルキャップのコンクリートを打設した．

増し，最終的に最小軸力で杭頭接合部を破壊させる計画とした（表２，図３参照）．
主な計測項目は，杭頭接合部の回転角と水平変位，アクチュエータの水平荷重と水平変位，軸力導入ジャッキの荷重，および引き抜き抵抗用鋼棒のひずみである．
表１

有効径

断面積

（mm）

（mm）

（mm ）

（N/mm ） （N/mm ） （N/mm ）SNR490

610

14.55

157.0

210,000

330492

PC鋼棒‑A種2号（SBPR 785/1030）

680

11.00

95.0

210,000

7851030

軸力（kN）

軸力
パターン‑600〜2500
1000‑500〜2500‑700〜2500
2500〜‑10000‑400‑800‑600〜2500
1000‑500〜1500‑1000〜20000‑200‑400‑600‑800‑1000‑600〜2500
1000‑460〜15000‑200‑400‑600‑700‑600〜25000‑460〜15000‑200‑400‑600‑800‑100010段階
一定軸力

鋼棒種別

４．実験ケース
表２に実験ケース一覧を示す．実験は，軸力をパラメータに実施しており，同一の試験体に対して初めに杭頭接合部の曲げモーメントＭと回転角θの関係の精査（曲げ実験）を行い，その後せん断耐力の精査（せん断実験）を行った．また，曲げ実験では，初めに引き抜き抵抗用鋼棒が弾性範囲内におけるＭ ‑ θ関係を各軸力レベル（‑ 6 0 0 〜2 5 0 0 k N の範囲で 1 0 段階）で精査し（損傷限界実験と称す），その後，鋼棒が弾性域を超えるＭ ‑ θ関係を一定軸力もしくは変動軸力で精査した（終局限界実験と称す）．

引抜き抵抗用鋼棒の諸元

有効長さ

表２No.

試験体名22加力モード
曲げ損傷限界1SNR16‑N0‑B

SNR490
φ14.55×16本

曲げ終局限界2000
せん断
曲げ損傷限界５．加力方法と計測項目

曲げ終局限界加力方法には，曲げ実験では片持ち梁形式を，せん断実験では１次不静定形式を採用した．図３に加力方法の概要を示す．曲げ実験では，パイルキャップを反力フロアーに固定し，杭先端部分を上部アクチュエータを用いて水平加力する．杭先端の上部に取り付けた２台の軸力導入用ジャッキによって正負の軸力を制御する．せん断実験では，下部アクチュエータを取り付け，上部アクチュエータの水平変位をゼロ保持した状態で下部アクチュエータにより水平加力を行う．曲げ損傷限界実験では，弾性限界回転角に達するまでの水平力を１ステップ２サイクルで与えた．曲げ終局限界実験では，水平力を部材角で制御し，最大 10 ステップ（部材角：33.5 × 10 ‑3 rad）まで加力した．
せん断実験では，水平力を杭頭せん断力により制御し，１ステップ１サイクルで与えた．軸力は，徐々に引抜き力を2PC鋼棒‑A種
φ11×16本

PC16‑N02000
せん断

曲げ損傷限界曲げ終局限界SNR490
SNR16‑N0‑A φ14.55×16本
ｱﾝﾎﾞﾝﾄﾞ処理

32000
せん断

曲げ損傷限界曲げ終局限界4PC16‑N100

PC鋼棒‑A種
φ11×16本

200100
せん断ਅㇱࠕࠢ࠴ࡘࠛ࡯࠲
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10段階
一定軸力
変動軸力

一定軸力

10段階
一定軸力
変動軸力

一定軸力

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10段階
一定軸力

ト杭の杭頭半剛接合の適用例，建築技術，pp163‑163,2005.9਄ㇱࠕࠢ࠴ࡘࠛ࡯࠲‫ߍᦛޓ‬ታ㛎ᤨ㧦ടജ‫ࠎߖޓ‬ᢿታ㛎ᤨ 㧦෻ജ

図３一定軸力1）青島一樹，佐藤啓治，新田隆雄，島田博志，小室 努：既製コンクリー

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実験ケース一覧
へりあき 根入れ（mm） （mm）

鋼棒の種別

弾性係数 降伏耐力 引張耐力2㧽
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加力方法の概要

大成建設㈱ 技術センター
大成建設㈱ 設計本部部
高周波熱錬㈱ 製品事業部******―346―

Technology Center, Taisei Corporation
Design Division, Taisei Corporation
Product Division, Neturen Corporation