6.3 実験結果
6.3.3 サドル付分水栓
サドル付分水栓を設置した青ポリ管の耐震性評価を行う．評価のポイントは，サドル付 分水栓の近傍への応力集中とサドル付分水栓にズレが発生し，漏水するかどうかである．
(1) サドル付分水栓近傍へのひずみ集中
軸方向ひずみ分布（管頂，管底）を図-6.16~図-6.19 に呼び径φ50，φ200それぞれの結 果を示す．x 軸は載荷側の土槽端からの距離を示し，0.4m の位置に金属製サドル付分水栓 が設置されている．変位は変位計①の値を示す．
呼び径 50では，2mm の変位で0.1%の圧縮ひずみが発生し，相対変位の増加とともに圧 縮ひずみが増大し，実験で与えた最大変位では1%に達している．一方，St4地点では管頂，
管底ともにほとんどひずみが発生していないことがわかる．相対変位の増加に伴い，載荷 側を最大とする圧縮ひずみが作用し，その後滑りが生じる．滑り開始以降は設置したサド ル突起部に地盤反力が作用し，サドル部より載荷側では圧縮ひずみが増加し，サドル以降 ではひずみが小さくなった．サドル付分水栓は管頂側に分岐の張出部を有するため，曲げ が作用し，管頂側により大きな圧縮ひずみが作用した．
表-6.3に呼び径ごとの最大ひずみ（St1-上）を示す．レベル2地震動の際に想定される相 対変位量は表-5.4で示す通りであるため，これらの相対変位時に管路に発生する最大ひずみ を示している．最大発生ひずみは，呼び径200で0.05%，呼び径50で0.3%であった．また，
想定以上の滑りが作用する場合における最大相対変位 100mm においても，最大ひずみは 1.0％（呼び径50）であった．想定以上の滑りが生じた場合においても，青ポリ管に発生す るひずみは許容ひずみ以下となり，サドル部近傍への応力集中は耐震設計上，問題無いと 評価できる．
表-6.3 サドル部近傍に発生する最大ひずみ
呼び径50 呼び径100 呼び径200 レベル2地震動で
想定される相対変位Δ
（表-5.4参照）
0.3% 0.18% 0.05%
Δ=3.3mm Δ=6.4mm Δ=12.2mm 実験での最大相対変位
（Δ=100mm） 1.0% 0.35% 0.07%
83
-12000 -10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
管頂ひずみ（μ)
載荷側からの距離（m)
相対変位2mm 相対変位10mm 相対変位20mm 相対変位50mm 相対変位100mm
St1-上
（管頂）
St2-上 St3-上 St4-上
サドル 設置箇所
St[番号]：ひずみゲージ
-12000 -10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
管底ひずみ（μ)
載荷側からの距離（m)
相対変位2mm 相対変位10mm 相対変位20mm 相対変位50mm 相対変位100mm St1-下
（管底）
St2-下
St[番号]：ひずみゲージ St3-下 St4-下
サドル 設置箇所
図-6.16 管頂ひずみ（呼び径50） 図-6.17 管底ひずみ（呼び径50）
-800 -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0 100
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
管頂ひずみ（μ)
載荷側からの距離（m)
変位2mm 変位10mm 変位20mm 変位50mm 変位100mm
サドル 設置箇所 St1-上
（管頂）
St2-上
St3-上 St4-上
St[番号]：ひずみゲージ
図-6.18 管頂ひずみ（呼び径200）
-800 -700 -600 -500 -400 -300 -200 -100 0 100
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
管底ひずみ（μ)
載荷側からの距離（m)
変位2mm 変位10mm 変位20mm 変位50mm 変位100mm サドル
設置箇所 St1-下
（管底）
St2-下
St[番号]：ひずみゲージ St3-下
St4-下
図-6.19 管底ひずみ（呼び径200）
84 (2) サドル付分水栓に作用した荷重
サドル付分水栓は，管と地盤との相対変位に伴い，地盤反力がサドル部に作用し，サド ルが管を拘束する力（摩擦抵抗力）を上回ることで，ズレて漏水することが懸念される．
表-6.4では，サドル付分水栓に作用した荷重を呼び径ごとに示す．表中の上段は，レベル2 地震動で想定される相対変位，下段は，本実験における最大相対変位100mmにおける値を 示す．サドル付分水栓に作用する荷重ΔPの算出方法は，直管部で滑りが開始した荷重Pcr
（初期勾配の変化点）を基準とし，滑り開始以降の荷重増分がサドル部に作用した荷重と 考え，その値を示す（図-6.20～図-6.23）．
結果は，レベル 2 地震動で想定される相対変位において，サドル部に作用する荷重は 1.7kN~4.6kN となった．さらに，本実験における最大相対変位 100mm における荷重は，
7.7kN~10.3 kNであったが，サドル付分水栓がズレて漏水することは無く，サドル部の管体 を拘束する力（摩擦抵抗力）がサドル部に作用する地盤反力を上回る結果となった（写真-6.6
～写真-6.8）．
よって，レベル2地震動で想定される相対変位および，想定以上の滑りを考慮した100mm 変位においてもサドル付分水栓からの漏水は無いと考えられる．
表-6.4 サドル付分水栓に作用する地盤反力ΔP
呼び径50 呼び径100 呼び径200 レベル2地震動で
想定される相対変位Δ
（表-5.4参照）
1.7kN 4.4kN 4.6kN Δ=3.3mm Δ=6.4mm Δ=12.2mm
実験での最大相対変位
（Δ=100mm） 7.7kN 8.6kN 10.3kN
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図-6.20 荷重-変位曲線（呼び径50） 図-6-21 荷重-変位曲線（呼び径100）
0 5 10 15 20 25
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
荷重P(kN)
変位量δ（mm)
サドル付分水栓φ50×20
3.3mm 1.7kN
7.7kN
0 5 10 15 20 25
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
荷重P(kN)
変位量δ（mm)
サドル付分水栓φ100×20
4.4kN
8.6kN
6.4mm
図-6.22 荷重-変位曲線（呼び径200）
0 5 10 15 20 25
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
荷重P(kN)
変位量δ（mm)
サドル付分水栓φ200×20 4.6kN
10.3kN
12.2mm
写真-6.6 100mm変位後（呼び径50）
漏水無し
漏水無し
写真-6.8 100mm変位後（呼び径200）
写真-6.7 100mm変位後（呼び径100）
漏水無し
86 6章参考文献
1) 日本ガス協会：高圧ガス導管耐震設計指針，pp.26-49，2013.
2) 日本水道協会：水道施設耐震工法指針・解説，I総論，pp.257 pp.-272，2009.
3) 小池武：埋設パイプラインの地震時ひずみ評価，土木学会論文報告集，No. 331, pp. 13-24, 1983.
4) 西川源太郎，塩浜裕一，鈴木剛史，大沼博幹，清野純史：水道配水用ポリエチレン管 の地震動に対する耐震性評価に関する研究，土木学会論文集 A1，Vol.72，No.4，pp.
I_424-I_433，2016.
5) 西川源太郎，塩浜裕一，鈴木剛史，大沼博幹，清野純史：地震時における水道配水用 ポリエチレン管の異形管・給水分岐の耐震性評価，土木学会論文集A1，Vol.73，No.4，
pp. I-412-I_421，2017.
6) 配水用ポリエチレンパイプシステム協会：水道配水用ポリエチレン管の耐震設計の手 引き，2018.
第７章
給水管の耐震性評価
87