日本建築学会大会学術講演梗概集	 （関東）	 2015 年	 9	 月	 20216

単純梁方式による SC 杭の M-φ関係の評価（その 2:試験結果）

杭基礎二次設計

1. はじめに本報では（その１）に続き、正負交番載荷試験の結果で得られた SC 杭の曲げモーメント M-曲率関係を評価した結果を、杭体の破壊状況と併せて比較した結果について報告する。
2. 試験結果
2.1 軸力の影響
まず、導入軸力の違いによる結果の差異について検討するため、試験 2(軸力 0)、試験 3(2800kN)および試験5(4200kN)の 3 つの試験を比較する。
図 1 に、各試験における載荷点中央部の M-関係を正方向の載荷ステップごとにつないだ骨格曲線(実線)、および設計で使用される強度や剛性を用いた解析 1)の結果(破線)を重ねて示す。曲率は、載荷点中央部のひずみ値から求○中井 伸*
小椋 仁志**
関口 徹*

同
同同

田中 佑二郎**
菅 一雅**
中井 正一*

2.3 中詰め材の影響
中空の SC 杭と中空部に中詰めした SC 杭による結果の差異について検討するため、試験 3(中空)、試験 6(ソイルセメント)と試験 7(コンクリート)の 3 つの試験を比較した。
図 3 に、M-関係の骨格曲線(実線)および解析結果(破3000

曲げモーメントM (kN・m)

既製ｺﾝｸﾘｰﾄ杭

正会員
同
同

2500
2000
1500

試験3(試験値)1000

試験3（解析値）500

試験4(試験値)
試験4(解析値)めている。3 つの試験の結果を比較すると、終局時の曲げ00モーメントには大きな違いはみられないが、曲率には違0.01

0.02

0.03

0.04

曲率 φ (1/m)

いが見られる。軸力を導入しないケースに比べ軸力を導図 1．軸力の違いによるＭ‐φ関係の骨格曲線

入した値が大きいほど場合には終局時の曲率は小さくな
3000

このように、軸力の影響により、SC 杭の変形性能が大きく異なることが確認される。
一方、試験結果と解析結果を比較すると、初期剛性は概ね一致するものの、終局時の曲げモーメントや曲率には違いのあることが分かる。特に、軸力の無い場合にその違いが大きい。これは、解析では鋼管降伏後の強度増幅が見込まれておらず、また、大変形時にも杭体の断面曲げモーメントM (kN・m)り、より変形が小さい段階で終局を迎えることが分かる。

試験2(試験値)
試験3(試験値)
試験5(試験値)2500

試験2(解析値)試験3(解析値)試験5(解析値)2000
1500
1000500

保持が仮定されていることによるものと考えられる。

002.2 鋼管厚の影響
鋼管厚の違いによる結果の差異について検討するため、

0.01

0.02

0.030.04

曲率 φ (1/m)
図 2．鋼管厚の違いによるＭ‐φ関係の骨格曲線試験 3(鋼管厚 9mm)と試験 4(12mm)の 2 つのケースを比較

3000

図 2 に、M-関係の骨格曲線(実線)および解析結果(破線)を示す。試験値・解析値ともに、終局時の曲げモーメントには違いが見られるものの、曲率にはあまり違いが見られない。したがって、鋼管が厚くなると強度については大きくなるが、変形性能にはあまり影響しないものと考えられる。試験と解析の相違は、前節とほぼ同様である。

曲げモーメントM (kN ・ m)

した。
2500
2000
1500
試験3(試験値)1000

試験3(解析値)試験6(試験値)500

試験7(試験値)
00

0.01

0.02

0.03

0.04

曲率 φ (1/m)

図 3．中詰め材の違いによるＭ‐φ関係の骨格曲
Evaluation of M- relationship of SC pile by simple beam
method (Part 2. Test results)― 431 ―

Shin NAKAI, Yujiro TANAKA, Hitoshi OGURA,Kazumasa SUGA, Toru SEKIGUCHI, Shoichi NAKAI

破壊状況となる。また、大変形を伴う計測は困難であ線)を示す。3 つのケースを比較すると、終局時の曲げモる。

ーメントには大きな違いは見られないが、終局時の曲率には違いが見られる。中空の試験 3 では解析による終局時の曲率(0.025/m)に届くことなく、早い段階で終局を迎えてしまう。中空部にソイルセメントを中詰めした試験 6

参考文献 1)吉田聡他：一体解析による耐震性能評価手法の検討（その 2 杭体の M-モデルについて）,日本建築学会学術講演梗概集,pp.511-512,2004
3000

では計測断面よって差があるが、中空の場合とほぼ同程トを中詰めした試験 7 では、解析による終局時の曲率を大きく上回っていることが分かる。したがって、SC 杭の中空部にコンクリートを中詰めすることによって変形性能の向上が期待できることが分かる。
図 4 に、コンクリートを中詰めした試験 7 の M-関係を示す。大きなループを描いており、地震時のエネルギー吸収を期待できる。なお、この試験体は杭体のたわみ量が大きくなったため（その２）で述べた理由によって鋼曲げモーメントM (kN・ m)度〜1.5 倍の結果となった。しかし、中空部にコンクリー
2000

解析値(降伏)10000-1000-2000

管が座屈するまえに載荷を中止した。したがって、中空-3000-0.04

部にコンクリートを中詰めすると、試験で確認された最終測定値 0.057/m 以上の終局時の曲率とエネルギー吸収能-0.02

00.020.04

曲率 φ (1/m)
図 4．試験 7 Ｍ‐φ関係図

力を期待できるものと判断される。
2.4 破壊状況
写真 1 に中空のケースの破壊状況を示す。軸力を導入した中空の試験 3〜5 の場合は、すべて破壊時に鋼管が一方の載荷点直下で大きく陥没し、その内部のコンクリー
トが鋼管から剥離・落下した。しかし、実際の杭ではこのような 1 点への集中荷重が作用することはないと考えられるため、実際には生じない破壊状況といえる。単純梁方式の載荷の問題点の一つといえよう。
写真 2,3 に中詰め材を充填した試験体の破壊状況を示

写真 1．中空のケースの破壊状況す。ソイルセメントを中詰めした試験体では、載荷点間の鋼管に提灯座屈を生じて破壊に至っている。コンクリートを中詰めした試験体では杭中央部に少し膨らみがあるのみで、破壊には至っていない。
3. まとめ本報（その２）では、SC 杭に対する様々なケースの曲げ試験で得られた M-関係を評価し、破壊状況と併せて比較、検討した。その結果以下の知見を得た。
写真 2．ケース No.6 破壊状況

・ 導入軸力が終局時の曲率に与える影響は大きい。
・ SC 杭の鋼管厚が終局時の曲率に与える影響は小さい。
・ 従来の中空の SC 杭では、コンクリート部が早い段階で圧壊し、十分な変形性能が得られない。
・ 根固め材を想定したソイルセメントを充填した場合では中空の SC 杭と同程度〜1.5 倍の変形性能となる。中空部にコンクリートを中詰めすることにより、大幅な変形性能の向上が期待できる。

写真 3．ケース No.7 最終状況

・ 単純梁方式の載荷方法では、一方の載荷点で陥没する***

千葉大学大学院工学研究科
ジャパンパイル***― 432 ―

Chiba University
Japan Pile Corporation

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