日本建築学会大会学術講演梗概集（関東） 2011 年 8 月

20267

高軸力下における杭頭半剛接合法の構造性能に関する研究(その４ シリーズ２の実験結果)
杭基礎
耐震設計

図１に研究対象である改良型簡易接合法の概要 1，2） を示す。図２に静的構造実験の加力装置の概要を示す。加力方法には，一定軸力を導入した片持ち梁形式による正負交番載荷方式を採用した。主な計測項目は，加力点の水平力と水平変位，軸力，杭頭接合部の回転角，補強バンドのひずみである。
表１にシリーズ２の実験ケースの一覧を示す。実験は，杭の仕様（P2,3,4）と軸力レベルをパラメータとして 10ケース実施した。軸力レベルは，軸応力で 5 〜 40N/mm 2 の範囲にある。表２にシリーズ２の杭試験体の諸元を示す。
杭試験体には，杭径 300mm，長さ 1750mm の PHC 杭 C 種を用いており，設計基準強度と補強バンドの有無をパラメータとして３種類，７体作製した。パイルキャップには，へりあき寸法の最も大きな F3（H/D=1.0）の試験体を繰り返し用いた。シリーズ２の全てのケースにおいて，パイルキャップにひび割れは発生していない。なお，加力計測と試験体の詳細については前報 3） を参照されたい。

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図１

改良型簡易接合法の概要㋦⋥෻ജࡈ࡟࡯ࡓ㩇㩍㨹㩖㩩‫ޣ‬ടജࠨࠗࠢ࡞‫ޤ‬ࡠ࡯࡜࡯ࡇࡦゲജዉ౉↪
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図２３．杭頭接合部の曲げモーメント〜回転角関係
図３ ‑(a)〜(f)にシリーズ２における杭頭接合部の曲げモーメント M と回転角θの関係を例示する。同図には，試験杭の短期許容曲げモーメント M a と終局曲げモーメント
Mu を併記した。Ma は，杭コンクリートの設計基準強度 Fcを用いて算定した規格値である。M u は，平面保持を仮定した断面解析により，圧縮縁におけるコンクリートの軸応力が圧縮強度に達した際の曲げモーメントとして算定した。ここで，杭コンクリートの材料非線形性については，圧縮強度試験で得られた平均的な応力〜ひずみ曲線を用いた。また，P C 鋼棒については，材料試験結果から得られた降伏応力と引張耐力を用い，応力〜ひずみ関係をトリリニアでモデル化して用いた 3）。また，PHC 杭 ‑C 種の有効プレストレス（10N/mm 2）を考慮した。軸応力 20N/mm 2 以下の実験では，最大偏心モーメント（Me=0.5ND,N:軸力 ,D：杭径）が小さいために Mmax は Mu に達することはなく（Mmax/ၮ␆ࠦࡦࠢ࡝࡯࠻

２．シリーズ２の実験概要ࡄࠗ࡞ࠠࡖ࠶ࡊ

筆者らは，既製コンクリート杭の杭頭半剛接合法の１つである改良型簡易接合法を提案している 1）。前報，その１〜３ 2） では，改良型簡易接合法に関する静的構造実験について，パイルキャップの支圧耐力に着目したシリーズ１の実験結果，及びその耐力評価手法について報告した。その４では，杭頭部の破壊性状に着目したシリーズ２の実験結果について報告する。

Mu=0.28 〜 0.81），最大 67× 1 0 ‑ 3 r a d 程度の回転角まで安定した回転性状を示した（No.10，11）。M 〜θ 関係は，シリーズ１で得られた結果 2 ） とほぼ同様である。軸応力 30N/mm2以上の実験では，いずれのケースも杭頭部が曲げ圧壊を生じ，加力を終了

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１ . はじめに㪄㪊

半剛接合
パイルキャップ

青島一樹 *
小林治男 * *安達俊夫 * * *同同同࿁ォⷺ䋨㬍㪈㪇 㫉㪸㪻䋩

杭頭接合部
ＰＨＣ杭

○ 堀井良浩 *

正会員

表1
シリーズ

試験体
ﾊﾟｲﾙｷｬｯﾌﾟ

杭10

P2‑1

11
12131415
16

P2‑3P2‑4P3‑1P3‑2P4P2‑2

表2
名称

シリーズ２の実験ケース

実験N o.

2加力装置の概要

種別F3‑4軸力軸応力N（kN）
σn(N/mm2)
225
5340845010680
15900
201350301350301800
401800401800
40

シリーズ２の杭試験体の諸元
杭径mm

補強
バンド

ｺﾝｸﾘｰﾄ強度 ﾔﾝｸﾞ係数 ﾎﾟｱｿﾝ比 数量σB(N/mm2)E(N/mm2)

ν体

P2‑1〜4 PHC‑C‑Fc85

300 ｔ2.3‑L150

92.1

42,1800.21

4P3‑1〜2 PHC‑C‑Fc105

300 ｔ2.3‑L150

118.444,492

0.22

2300

116.744,156

0.23

1P4PHC‑C‑Fc105

無し

Study on Structural Performance of Semi-Rigid Pile Head Joint under High Axial LoadHORII Yoshihiro, AOSHIMA Kazuki,(Part4. Test Results of Series 2)

KOBAYASHI Haruo and ADACHI Toshio― 533 ―

図４に杭頭の最終ひび割れ状況を示す。軸応力 20N/mm 2以下の実験では，同図（a）に示すように杭頭部の補強バンド上端においてコンクリートの表層が若干剥落したが，構造ひび割れは発生しなかった。軸応力 30N/mm2 以上の実験では，いずれのケースも軸力の圧縮縁への集中に起因した曲げ圧壊を生じた。補強バンドの無い P4 を除く試験杭では，破壊荷重の８割以上の曲げモーメントが生じた際に圧縮側にてヘアークラックが観測され，その後，補強バンドの上部で曲げ圧壊を生じた（同図（b）〜(e)参照）。また，軸応力 30N/mm 2 を与えた P2 の実験では，比較的ひび割れ量が多く，杭頭圧縮側の縦ひび割れに加え，引張側の曲げひび割れが観測された（同図（b）参照）。これに対して，P 4 では破壊荷重の３割程度の曲げモーメントによって，杭頭圧縮側にヘアークラックが発生した。その後，ヘアークラックの数が増加し，杭頭圧縮縁にて曲げ圧壊を生じた（同図（ｆ）参照）。図５に補強バンドのひずみと回転角の関係を例示する（No.12）。同図には，補強バンドの降伏ひずみε y と杭コンクリートの圧縮強度試験から得られた破壊ひずみの平均値ε B を併記した。補強バンドは縞鋼板で作製されているため，断面形状が位置によって異ǻP0OO 㪉㪌㪇

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大成建設㈱ 技術センター
大成建設㈱ 設計本部
日本大学理工学部 教授・工博ԛǻP 0OOԚԙԘԛ

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杭頭の最終ひび割れ状況ǻ 0OO

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図５ 補強バンドのひずみと回転角の関係（N o . 1 2 ）ǻP0OO 㪤㩿㫂㪥㫄㪀

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㧔C㧕0Q 2(E㪉㪌㪇１） 青島一樹，島田博志，小室 努：改良型簡易接合法を採用した既製コンクリート杭杭頭部の力学性状 , 日本建築学会構造系論文集 第 6 0 7 号，pp.125‑132，2006.9２） 青島一樹，堀井良浩，小林治男，安達俊夫：高軸力下における杭頭半剛接合法の構造性能に関する研究（その１〜３），日本建築学会学術講演梗概集（北陸），pp.575‑580，2010.9３） 日本道路協会：道路橋示方書・同解説 Ⅳ 下部構造編 , pp.410‑413，
2002.3㪄㪈㪌㪇㪄㪈㪌㪇ǻP0OO ［参考文献］

４．杭頭の破壊性状と補強バンドのひずみなる。このため，各試験体のひずみ測定結果にはばらつきが多く，ひずみ量を定量的に評価することは困難であるが，例示したケースでは，ひずみ量が ε y とε B を超えている。これらの現象が曲げ圧壊したケースで多く見られることから，補強バンドが杭頭部のコンクリートを拘束し，曲げ耐力を向上させていると考えられる。

した（No.12 〜 16）。ここで，補強バンドのある P2 と P3の実験では，Mmax が Mu にほぼ達しており（M max/M u=0.97〜 1.33），補強バンドの上端にて曲げ圧壊を生じた。一方，補強バンドのない P4 では，M max が M u に達する前（M max/M u=0.86）に杭頭の圧縮縁が曲げ圧壊した。P4 と同一軸応力条件における P3 の M max は，P4 の約 1.28 倍となっており，補強バンドが杭頭の曲げ圧壊抑制に有効に作用しているものと考えられる。なお，軸応力 10N/mm2 以上の実験
では，M a を超える曲げモーメントが作用しているが，曲げ耐力や軸力保持能力の低下は生じていない。

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杭頭接合部の曲げモーメント〜回転角関係（シリーズ２）******― 534 ―Technology Center,Taisei Corporation
Design Division,Taisei Corporation
Prof.College of Science & Technology,Nihon Univ,Dr.Eng