技報

第 1 号(2003 年)

山留め H 形鋼を本設利用する「ATOMiK 合成壁」の開発
技術本部 建築技術第二部 黒澤 明
建築本部 建築部
古澤顯彦
１．はじめに
山留め壁に使用される H 形鋼は，ソイルセメント壁工法の台頭，材料コストの低下，近接施工箇所の増加，工期短縮メリット等により埋殺すことが多くなった．この H 形鋼を，頭付きスタッドにより地下外壁と一体化し，本設構造物として利用することによって地下外壁厚さを減少させ，地下空間増大を図ることができる．本報告は，実大試験体を用いた曲げせん断実験について報告する．本構法は，㈱新井組，大木建設㈱，㈱熊谷組，東洋建設㈱との共同研究により開発し，（財）日本建築総合試験所において建築技術性能証明を取得した．

ソイルセ メント 壁

Ｈ形鋼(芯材 )土水 圧等 の側 圧荷 重

２．構法概要図−1 に構法概要を示し，既存類似技術に対する特徴を以下に記す．
①形鋼材はソイルセメント壁工法の芯材の他，親杭横矢板工法のH 形鋼を対象としている．
②合成梁の 1 スパンに必要なスタッド本数(nf)に対する，配置したスタッド本数(np)の比率を合成度と定義し，合成度(np/nf)を最小 0.25 としている．
③スタッドと後打ち RC 壁の鉄筋との位置関係を規定しない．

▽B1F
スタ ッ ド
後打ち
ＲＣ壁壁筋
▽B2F

３．実験計画(１)試験体土水圧等の側 圧荷重（面外 ）本構法は合成構造であり，設計法は「日本建築学会：各種合成構造設計指針・同解説，1985（以下合成指針）」に準拠するが，本構造は土ソイル
水圧に対する地下外壁を目的としているため，試験体のパラメータはセメン
ト壁以下の点に着目して設定した．
後打ちＲＣ壁①合成度（スタッド本数）の相違による剛性・耐力を明確にする
Ｈ形鋼 壁筋スタ ッ ド（CASE1〜3）．
水平断 面②加力方向の相違による剛性・耐力を確認する（CASE3〜4）． 図−1 ATOMiK合成壁の概要③H 形鋼には山留め壁として土水圧による応力が存在している．この先行応力が剛性・耐力に及ぼす影響について確認する（CASE3･6 および CASE4･5）．
④スタッドが壁筋に拘束されない状態で剛性・耐力に影響がないことを確認する（全試験体）．
表−2 試験体材料の試験結果

表−1 試験体パラメータ一覧

スタッド
合成度
RC壁
スタッド
コンクリート(Fc27)
鉄筋(SD295A)
鉄骨(SS400)
先行応力加力方向
圧縮強度 壁主筋 径・長さﾋﾟｯﾁ・ｹﾞｰｼﾞ （np/nf）
試験体名 圧縮強度 ヤング係数 降伏強度 引張り強度 降伏強度 引張り強度 降伏強度 引張り強度
CASE1150W
1.0(N/mm2) (×104N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2) (N/mm2)
正曲げ3-D16W
CASE2 H-400
300S
0.25
CASE1 26.82.88なし
Fc16φ 150S
CASE3 ×200379(D16) 546(D16)
CASE2 33.4
3.212L=80
CASE4 ×8 27N/mm
0.5
CASE327.02.94
負曲げ
4-D13W
800S
275457319456
CASE5 ×13あり
CASE4 34.7
3.18
CASE6
3-D16W150S
正曲げ376(D13) 534(D13)
CASE5 34.83.16

試験体名H形鋼

ス タ ッ ド φ 16 L=80

H‑400× 200× 8× 1 3 側面 図ス チ フ ナ PL1 510 0 10 025 010 0
2,00 0

10 010 02,000

CASE698 144 58

3‑D1 6 3‑D1 610 025 035.23.22
正面図

40 0 30 0

正面 図379(D16) 546(D16)ＰＣ鋼 棒

12 5 20 0 12 545 0

図−2 CASE3
キーワード：合成構造，頭付きスタッド，地下外壁，合成度

図−3 CASE6

技報

第 1 号(2003 年)

3700

400 400 400 300
13060013050 115552400130800

表−1 にパラメータ一覧，表−2 に使用材料の試験結果を示す．また，試験体形状のうち図−2 にCASE3，図−3 に CASE6 を各々示す．
試験体は実物大とし，H 形鋼はソイルセメント壁工法に使用されることが多いサイズとピッチである，H‑400×200×8×13@450mm とした．RC 壁の厚さは地下 2 階程度を想定し 300mm とし，スタッドは必要本数を均等配置した．先行応力を導入する試験体では，PC 鋼棒をジャッキで緊張し，H 形鋼に圧縮軸力と曲げモーメントを導入した後，コンクリートを打設した．導入応力は，H 形鋼最外縁（RC 壁と反対側）の応力度が 160N/mm2（長期許容応力度400 350 400相当）となるまでとした．
(２)実験方法
加力装置の概要を図−4 に示す．試験体は単純
2000kN
オイルジャッキ
ロードセル
梁形式で支持し，加力は中央集中の一方向単調載支承加力板（ピン）試験体（150×450×50）
荷（鉛直方向下向き）とした．正曲げ試験体では
RC 壁（CASE1･2･3･6）が上側に，負曲げ試験体（CASE4･5）では RC 壁が下側に位置するように設支持点支持点（ピン）（ローラー）置した．なお，先行応力を有する試験体（CASE5･200020006）は，先行応力導入用の治具を取り付けた状態で架台加力を行った．加力制御は荷重制御で行い，設計 反力床5500
短期荷重を超えてから変位制御とした．

ma x

ma xdd

許容荷重実験値(kN)d

図−5 実験値と計算値の比較
５．おわりに
本実験の結果から以下の知見を得た．
①合成指針に準拠した設計は可能である．
②合成度は，地下壁に作用する応力に応じて 1.0〜0.25 の値をとることが可能である．
③H 形鋼は施工時には土水圧による力を受けるが，その先行応力による影響は小さい．
④H 形鋼に打設するスタッドは，後打ち RC 壁の鉄筋にのみこませる必要はない．

短期

最大荷重実験値(kN)

m ax

長期

図−4 加力装置の概要
４．実験結果表−3 実験結果一覧
各試験体の実験結果一覧を表−3 に示す．
実験条件
実験結果(kN)
計算値(kN)
ひびわれ発生荷重は目視により確認した荷曲げ H形鋼･RC せん断 鉄骨の 鉄筋の ｽﾀｯﾄﾞの設計 設計
試験体名
先行 加力
最大合成度
ひびわれ 壁のずれ ひびわれ 降伏荷 降伏荷 降伏荷長期 短期
重，H 形鋼と RC 壁のずれ発生荷重は H 形鋼
応力 方向荷重
発生荷重 発生荷重 発生荷重 重重荷重 荷重
重と RC 壁の相対変位と，鉄骨，鉄筋およびス CASE1 1.0−319301720692773 815 342 513
タッドのひずみ計測結果から判断した荷重 CASE2 0.25 なし 正曲げ 315 341 500 514 657 351 706 263 394250331520526688542 694 295 443である．なお，同表には，長期設計荷重， CASE3−
CASE45530
351400340 542 217 321
負曲げ
短期設計荷重を示す．図−5 に，終局強度 CASE5 0.5−20500
208330300 571 217 321あり
正曲げ 270301
550200720581 728 295 443
計算値と最大荷重実験値の比較および許容 CASE6
応力度の実験値と計算値の比較を示す．
最大荷重時の実験値／計算値は， 1200800
CASE1(合成度1.0 正曲げ )0.83〜1.2 倍の範囲にあり，また，CASE2(合成度0.25 正曲げ)7001000
CASE3(合成度0.5 正曲げ )CASE4(合成度0.5 負曲げ )既往の実験結果とも差が認められず，
600800
よい対応を示した．許容応力度にお500
P=1.20 P=0.83 P
P600
400
ける実験値／計算値は，短期荷重時= PP300
では CASE1 を除きよく一致した．ま400
CASE1(合成度 1.0 正曲 げ)
200
た，長期荷重でもすべての試験体に
保井 他 日本建 築学会 大会学術 講演梗概 集
CASE2(合成度 0.25 正曲げ)1999 pp.609〜 612
200
CASE3(合成度 0.5 正曲 げ)
100
筒井 他 日本建 築学会 大会学術 講演梗概 集
おいて実験値が計算値を上回っておCASE4(合成度 0.5 負曲 げ)
1997 pp.653〜 664
合成 指針
り，合成指針による計算値は安全側
0100200300 400 500 600 700 800
0200400600800
1000 1200
許容荷重計算値(kN)
終局耐力計算値(kN)の結果を与えると判断した．