鋼管くい基礎接合部の終局耐力と変形能力

【論　 文

1

　 　 1 UDC ：624

．

155 ：624

．

155 ：624

．

07S

．

4 日本建築学会構造系論文報告集 第 366 号

・

昭 和 61 年 8 月

鋼管

く

い

基礎 接合部

の

_終

_局

_耐

力

と

_変

形 能 力

正 会 員 正 会 員 正 会 員 正 会 員

桐

牧

棚

秋

原

野

橋

山

英

俊

秀

秋

＊

雄

＊ ＊

光

＊ ＊ ＊

宏

＊ ＊ ＊＊ 　§

1．

序 　近年の震 害 調 査に より， くい基 礎の損 傷 が 明ら かに なっ て以 来， 基 礎 構 造の耐 震 設 計の確 立が急が れて きた が_， 1984年9月建 設 省より最 近の研 究 成果を盛 り込ん だ基 礎の耐 震 設 計 基 準 とし て 「地 震 力に対す る建 築 物の 基 礎の設 計指針」ω が 公 表され， 許 容 応 力 度 設 計に基づ く基 礎の設計 体 系が整え られ る に至っ た

。

し か し

，

上 部 構造の いわ ゆ る 「新 耐 震 基 準」との対 応でい えば 2次 設 計を含め多くの検 討 課 題 が 残さ れ て お り

，

今 後

一

層の研 究が も と め ら れて い る

。

な かで も， くい基 礎 接 合 部は上 部 構 造と くい と の接点に あっ て極め て重要な部位で あ り な がら

，

その _耐力

，

変形性 能

，

耐 荷機構などの_解明は ま だ不 十 分であ る

。

こ れ は 既製ぐい の 接合 部に限 定し た 場 合で もくい_{種 別}や接合 方法の ち がい， 群ぐいの性状， く い頭処理の影響な ど基礎 特有の_要素が問 題を複雑に して い る だ けでな く

，

接 合 部で の 3次 元 的 な 力 学機構 とい っ 　 ぽ た本質的な難し さ を も伴っ て いる た め と考え ら れ る。 　こ の分 野で は古 く黒正

，

広 沢の研究〔Z） が あ り

，

のみ込 みの深い場 合につ い て くい形状

，

の み 込 み 深 さ

，

くいに 対 する付 着 補 強 筋の有 無

，

基 礎 寸 法 等をパ ラメ

ー

タ と し た

一

連の実 験 的 研 究か ら の み込み部で基 礎 側の反 力を形 成する ス トレ スブロ ッ クを定 量 的に評 価し

，・

基 本 的な耐 荷 機 構 と 力 学モ デル を提 案 し た。 黒 正

，

和 田らに よる PHC く い

，

　 SC く い に関する最 近の研 究3）6 〕

−

9川 _{で は}

_，

の み込み が比 較 的 浅い場 合の実 験に より

，

0

．

3

〜

O

．

6D （

D

：くい径 ）程 度の の み込みで は基 礎 底 面で コ ンクリ

ー

トのすべ _{り破 壊}が発 生し て

，

耐 力が決 定され

，

こ の破 壊 性 状は く い に付 着 補 強 筋を溶 接す る ことに よ り改 善し得 るこ と

，

お よ び お お む ね 1

．

OD の み込め ば接 合 部の応 力 伝 達機能が発揮で き ること を明ら かに し た。 さ らに耐 荷 機 構

，

力 学モ デル に_関し て実験の ほか 解 析 面か ら も 研 　 本 報 告の

一

部は参 考 文 献 欄に示す 日本 建 築 学 会 大 会におい て 発 表し た もので ある

。

　 　 ’ _{（株 ）日建設計} 　 　＊ ＊ _{住友金属 工業 （株 ）} 　

帥

8 （株 ） 日 建 設計 　“1− 一 _{東京大 学　助教授}

・

_工博 　 　 　 （昭和61年1月14日原 稿 受 理 ） 究し

，

加 力 前 面の_柱形の曲げ耐 力と基 礎 底 面の 口の字 形 ラ

ー

メンの耐力の和で表さ れ る くい基 礎 接合部の_最大 耐 力 評 価 式を誘導し た。 こ の評価式は くい軸 力お よびの み 込み部くい周 面の _摩擦 力 がパ ラメ

ー

タに加え られ てい る 点で前 述の研 究と異なっ てい る

。

口 の字形ラ

ー

メンの耐 力は加 力 方 向と直 角で くい中 心 を通る線 上の亀 裂 発 生が 耐 力低 下を 生む崩 壊 形に対応す る もの で

，

山 本

，

太田ら も既 製コ ン クリ

ー

トくい に関 する研 究4）5 ）1°）12 〕_{に おい て} 基 礎 底 面で の くい周 辺 補 強の重 要 性 を述べ てい る

。

以 上の 研 究の ほ か

，

くい基 礎 接 合 部に関し て は か な り解 明され つづ ある もの の基 礎 側の終 局耐力 を評価す る前提に立っ た場 合， 崩 壊 形 として考 慮すべ き破 壊モ

ー

ドあ るいは基 礎 配 筋や種々 の補 強 筋の補 強 効 果 等い くつ か の検 討すべ き点が残さ れ てい る。 本 研 究はこの よ う な背 景の も とに 付着補強筋のないの み込みに依 存し た くい基 礎 接 合 部 を 対 象 として終 局 状 態の耐荷機 構お よ び崩 壊 形に関し て包 括的に_研究を行っ たもの であ る。 この よ う な形 式の くい 基 礎 接合部は基礎の_{断 面 形 状}に比べ_{材 長}が短い た め解 析 上 線 材に置換し が た く

，

また 3次 元 的な広が りをもつ た め

，

材料の _{非 線 形 性}をも考え合わ せる と純 粋 理 論 的な取 り扱いは極めて困難で あ る。 しか し

，

終 局 状 態に限 定し て力のつ り合いをモデル化 し

，

パ ラ メ

ー

タを極 力 少な く 単純 化 することにより

，

工 学 的に十 分 許さ れ る精 度で耐 力を評 価す ること は可 能である

。

本 研 究はこ の よ う な観 点か ら前 述の黒正

，

広 沢ら の モ デ ル を踏 襲し て

，

くい基 礎 接 合 部で想 定 され得る各 種 崩 壊 形につ いて耐 力評価式 を誘 導し

，

実 験 結 果との検 証 を 行っ た

。

　 本 研 究は耐 荷 力の増 加 をくいの み込み部で の支 圧 応 力 の進 展とし てとらえ_， 支圧破 壊とほかの破 壊モ

ー

ドを 連 続し た現 象と して扱っ て いるこ と お よ び新たに基 礎 底 面 で のすべ り破壊

，

基礎の加 力 前面部の せ ん断降伏

，

ある いは加 力 背 面 部の曲げ降 伏

，

せ ん断降 伏とい っ た前 述の 研 究で は取り扱わ れ てい ない が基 礎 寸 法， 配筋の状 態に よっ て は想 定さ れ得る崩 壊 形を包 括 的に評 価し た点が前 述の研 究と異な っ て いる。 な お

，

くい軸力につ い ては本 研 究で は水 平 耐 荷 機 構 とは独 立

，

に押 込み に関 して はく い の み込み部の くい端 面よ

め

直接 伝 達され る耐 荷 機 構が

一

₁₃₂

一

N ・

_十

_Column61rder

＿

Foot1“9 V1　＞2 争R2

「

一

一

一

コ

脚

　　　　

　

　

　

　

　

II II

　

　

　

　

　

I

臼1F

、

Ft GrOund B8

冂

dIMomomngofP 嚠Ie

’

’

SubgradgReaCtio

囗

PIle5

．

Rl

，

R2；Horizonta 「　Reac 霍

幽

ons

F　　；Fr嚠c宦1enel 　Roac！iOn

〔a ）Gene「∂I

　

Load　C田dltIon　 　　 　〔b）ldeelIzed

　

Mod61　mThls 　S置］dy

　 o サ　PIIe　Founda！ion

　 　 　 Fig

．

1　 Load

・

carrying 　Mechanism

，P

詈

ρ£ k ， ， しoad _（） oI

6

包？：A）

　　　 　 Fig

．

2　Force　Distribution　in　FoQting 　 　 　 Perr 　　

　　　　

し゜a

琴

「

「

eC 　 _TITIR

　

B離 ・

r

’ f

　

　

　

　

　

＿

．

　

1

−一

］

・

1

］

，，

　

　

　　

　

　　

　

　−

　 　 　 Pert 　　　 　　　Pert

　

A

Fig

．

3　Load　Conditions　of　Three　Components　of　Footi皿g

a：FlexurHI　YIel山ng　of　PIIe

d

：

Tenslle 　Y

旧

ldlng

’

Pa

「

t　T1 　

〆

，

　

／

！

，

！

乙

一

一

一

i

₁₂

　 　　 　

，

　 ／ I 　　　　　　I　　

〆

I_I

／

〆

I 　 　 　 　I

〆

L

−一

＿

＿

一

一

＿

＿

＿

y b1She3r　F日iIure 　 　 　 lPar τAl C：Flexur日I　F∋ 」lvre eLShe

己

r　Fa

卜

Iur

巳

　 　 　

．

．

Par 竃　B

脚

f 　Flexurel　Fallu

「

e

評

9：臼effrlng 　Fellure　　　　　　　 　　h

’

SIIp　Fnllure 　 　 　 　 　Rg

，

4　Failure　Modes 存 在 すると して対 象モ デルか ら除外し た。 ま た， こ の く い端 面における反 力に よ り生 ずるモ

ー

メ ン ト抵抗お よ び せ ん断 抵 抗あるいは引 抜き力につ い ても本 研 究では考 察 の_{対 象外}と し た

。

　 §

2．

くい 基 礎 接 合部の耐荷機構と耐 力評価 　2

．

1 力 学モ デ ル と耐 荷 機 構 　上 部 構 造 を含む くい 基 礎は

一

般に

Fig．1

（a_）に示す状 態に あり

，

くい の み込み部にお け る反 力と しては加 力 方 向 前 面と背 面の支 圧 力

RI

，　

R

， ， これ ら支圧 力に伴う摩 擦 力

F

，，

F2

お よびくい端 面での反力

Vi

，　

V2

が考え ら れ る。 軸 力の ない くい基 礎 部に着目 し た場合

，

こ の よ う な くい頭の せん断 力

，

曲 げモ

ー

メ ン トは

Fig．

1

（

b

）の よ うに くい を 片 特 柱に単純 化し て， 加 力長さ

L

をもつ 集 中 力 P に よる応 力 とし て近 似 的に評 価す るこ と がで き る

。Fig．

2は

Fig．

1（

b

）の くい基 礎接 合 部にお け る基 礎 側の反 力の流れをモ デル化し た も ので

，

基 礎 底 面で の支 圧 力

R1

は加 力前面 部

A

か ら直接上部構造に伝 達され る せ ん断力お よ び加 力背 面部 B へ 伝達_{さ れ る}引 張 力

T，

とつ り合 う。 な お以 後で は説 明の都 合上， 基 礎と くい の 関 係を天地 逆転 し て 図 示する

。Fig．

2 よりくい基 礎 接 合 部の耐 荷 機 構はこ の よ う な加 力 前 面 部A

，

背 面 部B お よびこれ ら を結ぶ連 結 部

T

の 3つ の要 素の合 成 とし て 考え るこ とがで き る

。

各 要 素の荷 重 状 態をFig

．

3に示 す

。

　

2．

2

　破壊モ

ー

ド と崩壊 形 　くい 基礎 接 合_部に 関する既 往の研 究に見ら れ た破壊 モ

ー

ドお よ び 基礎 寸 法

，

配 筋の状 態に よっ て は想定さ れ 得る破 壊モ

ー

ドを

Fig．

4に示す

。

これ らの_{破 壊}モ

ー

ド は以 下の ような状 態と して定 義す るこ と ができ る。 な お 本 研 究では終 局 状 態の説 明に_当た り， くい基礎接 合 部を 構 成す る各 要 素の破 壊に対して破 壊モ

ー

ドを

，

全体が崩 壊し た状態に対し て崩 壊 形とい う 用 語 を 用いる

。

　a

．

くい体が降 伏す る場 合 　くい体が くい頭に て曲 げ 降伏す る

。

　

b．A

部がせん断 降 伏する場合 　加 力 前 面 側に現れ る基 礎 を対 角に_結ぶ_{扇 形}の_{柱 断 面}が 　加力 方 向にせ ん断 降 伏 （破 壊 〉す る

。

　c

．A

_部が曲 げ 降伏する場 合 　加 力前 面 側の柱 断 面が加 力 方 向に曲げ降 伏す る。 　

d．

T 部が引 張 降 伏 （破 壊 ）す る場 合 　くい 中 心 を通る加 力 方 向に 直 角な線上に亀裂が発 生 　し

，

加 力前 面と背 面を結ぷ連 結部が_{引張降伏 （破 壊 ）} 　 す る

。

e

．B

部が せ ん断降伏 （破壊 ）す る場 合 　加 力 背 面 側の柱 断面 が 加 力 方 向にせ ん断 降 伏 〔破 壊 ） 　 する。 　

f．B

部が曲げ降伏 する場 合 　加 力 背面側の_{柱 断 面}が加 力 方 向に曲 げ 降 伏す る

。

一

₁₃₃

一

　 g

。

くい周 辺が圧壊す る場合 　 くい の み込み部 周 辺が支圧力に より圧壊す る

。

　

h．

基 礎 底面の連結部 補 強 筋の定 着 端 部 よ り 亀裂が 発 　生 し破壊す る場合

　

基礎 底 面の連 結 部 補 強 筋の定着 が 不 十 分である か_， ま 　た は拘 束さ れた コ ン ク リ

ー

トの_中に_{配 筋 さ}

．

れて いない 　た めに

，

補 強 筋の定 着 端 部か ら付着破 壊あ るい はすべ 　 り破 壊す る

。

　

・

・

　 　 　

．

　以上 8と お り の破 壊モ

ー

ドの う ち

，

a

_，

　c

_，

　

d，

　g は既 往の研 究ですで に考 慮さ れ てい る が

，b，

　e

_，

』f，

　

h

は本 研 究で新た に取り上 げた もの であ る

。

崩 壊 形はこれ ら破 壊モ

ー

ドの 1つ あ るいは複数の_組み合わ せ と して定 義 す ること がで き る

。

a

_，

　g は応力伝_達上

，

_{代 替 す}る機 構が な い た め， こ の破 壊モ

ー

ドの 発生 を崩 壊 形とみ な し， ま た

h

につ い て も変形 能 力が小さ く

，

ほ かの破 壊モ

ー

ド との組み合わ せ が成り立ち難いた め

，

hの み で崩 壊 形 と し た

。

ほ かの破壊モ

ー

ドにつ い て は A部とT 部， ま た は A 部と

B

部の_組み合わ せ と して 6とおり考え ることがで き

，

全体と して a

，

9

，h，

　

bd，

　

be，

　

bf，

　cd _，　ce _，　cf の 9と お り が存 在す る

。

　2

．

3

つ り合い_式 　 集中 力を受け る くいのつ _{り合い式は}

Fig．

1_（

b

_{）よ り下} 式の よ うに表さ れ る。 　 　　 P 十R，

＝R

，

………・

……・

…………・

・

…・

（

1

） 　 　　

P

（乙十 の

一R1

ん匚十R2九2

− FD

； _α

・

……

_，

……

（2 ） こ こ に L は加 力 高さを示 し，

1

は くい の のみ込み深さ を

，

D

は くい の直 径 を 表 す

。

、

R

、，　

R

，は支圧力の合力で作 用 点はのみ込み部くい端 面 より

h

，，

h

｝に あ る と す る

。

ま た F は支 圧 力 R、

，

R、に対 応し た摩擦力で見 掛け上の 摩擦係 数μ により限 界 値 とし て そ れ ぞ れμ

R1

，　

itRt

が あ る が

，

（1）式 より

R

，は

R

， よ り大きい た め

，

限 界の摩 擦力は次 式で表 現で き る

。

　 　　F

＝

μR2

・

……・

…・

・

……一 ……・

……・

………

（

3

） 　

2．

4 各部 耐 力 　各 破 壊モ

ー

ドに対 応した くい_{基礎接合部}の_{各 部}の終 局 耐 力は通 常の鉄 筋コ ンクリ

ー

ト部材と して以 下の よ うに 評 価す るこ と がで き る

。

　（

i

） A 部

，B

部の終 局せん断耐力 （

QbA

，

　

Q

。B） 　Fig

．

5の _{断 面}につ い て下 式に よ り算 定す る13〕

_。

　

　

　

・u−

fl

／

tA

・＋

瀦

………・

………・

・

…

・・） 　こ こ に

Fc

： コ ン ク リ

ー

ト圧縮強度 　 　　 　

Ac

：

Fig．

5に_示さ れ た柱 断 面 積 （ACAま た は 　 　 　

A

。B） 　 　 　 　 　

ft

：鉄筋の引 張 降 伏 応 力 度 　 　 　 　 　av ：くい周 辺の立 上 げ筋の全 断 面 積 　（4）式の第二項は せ ん断 面に_直交する くい_周辺 鉄筋 の ダボ 効 果 に よ る耐力増 分を表す。 こ の ほ か

，

摩 擦 力に

一

₁₃₄

一

　 匙

PartB 　 ACB 　 　 　 「

ヒ

｛

こ

） 　 　 　 　 しo∂d⇒ I　 I 　 　 　 l　 ： 　 　_Shear　 　 　 　 l　 l 　Se

匸

tlon 　　　　

鬮

　　

’

　 ofP ∂r【B

j

混

i

冂

A

廿ど

驚

1

：

　　 邑

．

s

Fig

．

5　 Section　for　Calculation　of　Shear　Strength〔Parts　A and　B〕

　

tPertB

　 　 　 　 L。，dC＞1

’

一

_丶

：₁ 　 　 　

・

l　 E 　 　 　 l　　　 I FteXLdreI

　

SeCτIon 　 　　I　　 l

　 uf

　

Pert　 、 F1，．u，a 、　 hE

　

°

日

」 　 Be

・

5 。I 　 Pnrt

　

BP 臼rtA 　 　　 　 　　d

日

　　 　 　 dA Flexural

　

SeCtlOn o 「ParlAoAFIexural

　

Bars O 「Par！A

　　　　　　　

2

−

a

Fig

．

6　Setion　for　Calcu且ation 　of 　Flexural　strength _〔Parts　A 　 　 　and　B）

　 　 　 Load⇒

r

−、

：

：1

　　　　　　

［

i

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

腔

　 　 　

Lb

　 　 　 b

＿

b

Fig

．

7　Setion　

for

　

Calculation

　of　Tensile　Strength（Part　T） 广b 丁

。

．

、

11

，

B

。

，

、

of

　

PartTTenSlIe 　Sec霍IOn 伴 う付 加 軸 力に対 応し た抵 抗 力が存在する がこ の効 果は 無 視し て い る

。

　（

ii

＞ A 部

，

　B _部の _{終 局 曲}げ耐力 （MyA

，

　 MyB_） 　 引 張 鉄 筋が降 伏して終 局 耐 力に達す る と し た前 提で

Fig．

6の断 面に対して下 式により算 定する。 ただ し， 評 価に用い る曲 げモ

ー

メ ン トは 0 点 （OA ま た は OB）回 りの値 とする

。

　 　　

My ＝

0

．

9at丿〜

d

−・

・

tt・

・

…

　

t…

　

tt・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

一

（5） 　こ こ に　at ：引 張 鉄 筋 断 面 積 　 　　 　 　

ft

：鉄 筋の引張 降 伏 応 力 度 　 　 　 　 　

d

：鉄 筋コ ン クリ

ー

ト断 面 として の応 力 中心 　 　 　 間距 離 （

d

、ま たは

de

）

OA

点は

A

部の 曲 げ 圧縮縁 側の くい のみ込み始 端レペ ル 線 上の点 を， また

Oe

点は くい 中心 を通り， 後 述 （18 ＞ 式 h． レベ ル線 上の点を示す

。

　 （

iij

） T 部の終 局 引張 耐 力 （Tu） 　くい中心 を通り加 力 方 向に 直 交す るFig

，

7の断 面に つ い て下 式に より算 定す る

。

こ の 断 面を 貫 通 す る鉄 筋の 耐 力は定 着が 十 分で あ る か， ま た は拘束さ れ たコ ン ク リ

ー

ト中に配 筋さ れ てい る場 合のみ考 慮で き るもの とす る

。

　 　 　

T

“＝

fta

τ

・

・

・

・

・

・

・

…

　

一・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　（6＞ 　こ こ に

ft

：鉄 筋の引 張 降 伏 応 力 度 　 　 　 　 　αT：Fig

，

7に示す断 面を貫 通す る 鉄筋の全断

　 　　 　 　 　 面積 　

Gv

）

A

部

，

　

B

部の 支圧耐力 （q．｝

　

支圧耐力 は荷重分 布 条 件や支圧面の断 面 形状， 配 筋 等 の ち がい に よ る影 響が大きい た め， 単

一

_{な式で表すこ と} は困 難であ る が

，

なか で も

一

般 的な表 現であ る 下 式 を 用 い て算 定す る〔1_％

　

　

　

F

・一 ・

・

F

・

ff

……一 …・

一 ・

…………・

…

（・・ 　こ こ に　Fe：支圧強 度 　 　 　 　 　A ：支 承 面 積 　 　 　 　 A、：支 圧 面 積 　 　　 7

，

m ：定 数 （γ

＝

・

1．O，

　m ＝ ・2

．

0と す_る）

A

，

A

，はFig

．

8

に示す面積と す る。 くい単 位 長さ当た りの支 圧 耐 力は下 式で表さ れる

。

　 　　q

．

；

Fo1

）

・

・

マ

r・

・

…



rr・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…



一・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

_{（8 ）} 　（V ）

B

部の すべ _{り破 壊 耐 力 （}

SE

_）

　

　

　

・・

一

需

別 ・鮒

畜

 

一

・

・

…一 ・

・

一

（・・ 　こ こ に_Fc ：コ ン ク リ

ー

ト圧縮強 度 　 　 　 　 　B ：基 礎 幅 　 　　 　 　

f

‘：鉄 筋の引 張降伏応 力 度 　 　　 　 aT ：すべ _{り面を貫通し}

_，

_{かつ 定 着 が 十 分}に さ 　 　 　 れ た

T

部の水平鉄筋 断 面 積 　 　　 　 α_。 ：くい_{周 辺}の_{鉛 直 鉄 筋 （立 上 げ筋）}の全断 广CC 。，laCt　A

，

，

a 　 　 　  

q

− −

i

　 　 Besrmg 　 　 Area

コ

し翩

「…

　　

L

−−

1k

］

囎

豊

、 嬲 Bearl・g　Am ・（A）

New

：

Centact　Are

己

〔AI）

Fig

_・

8



Area　for　Calculation　of　Bearing　Strength

　　 　 　し

・

8d⇒

r

『

‘

l

　 　 　 l　　　I Te

冂

s

鬮

le　Bers 　　　　　　　I 　 Sト博 eVer 聰 Ic Dorvvel　Act

／

un

Fig

．

　gMechanismQf 　 Interface　 Shear　 Transfer　_{acToss 　 a} 　 　 　

Cracked

　Shear　Plane

PA

．

ll h 「＝ Helghヒo 「 Loadlng　POIn匸〔L） ∈mbedded 　DBPヒh of 　PIIe〔’） 1

「

lg 　 　 　 　 Fb

・

D − 　 　 　 　 Br

巳

臼

dlh

　

of

　

F

α

｝

ヒlng （B ）

Fig

．

10Load　c Ωndition 　of　Pile

−

to

．

footing　Connection

　　 　 　 　　 　面積 これ は

Fig．

9に示 す すべ _り面での_{抵抗 力}を算出 し たも ので

，

_第

一

項およ び第二項はコ ンク リ

ー

トとT部 鉄 筋の 引張 耐 力を

，

また第三項は立 上げ 筋の ダボ効 果に よる耐 力 を 表 す

。

　2

．

5　 耐 力 評 価 式 　つ り_合い式 （ユ）p （2 ）

，

（3 ）お よ び各 部 終局耐 力 式 に より各 種 崩 壊 形の_{耐力 評 価 式 を誘 導 する}

_。

2．

2

_で述べ た よ うに対 象と し た崩 壊 形は

9

と おり で ある

。

　Fig．

1

（

b

＞にお ける支 圧 力R，

，

　 R2 は

Fig．

10の よ う に均 等 分 布 を仮定し

，

さ ら に単 位 長さ当た りの支圧力が （8）式の _q。 に_等しいとすると， 下 式の よ うに表さ れ る

。

　　　 　　　　 　

．

　　 　

Ri

　＝

2qu

_（

1一

ん 、）

…・

・

…・

……・

……・

・

一 ・

・

……

（10） 　　 　

R

，

＝2quhz・

…・

……・

・

…・

・

………

（11） したがっ て

，

（10 ）

，

（ll）式か らつ り合い式 （1）， （2）， （3 ）は_{下 式}と な る。

　　　P

＝2qu

（

1− h

一

h2

）

…・

…………・

……一 ・

…

（12＞

　　　

（

1− h

一 ん、）（L＋ の

一

（

t− h

，）

h

、＋

hl一

ん2μD

＝0

　 　 　

…・

…………・

………・

（

13

）

一

_方 ， 連結部

T

部の引 張 応 力を

T

。と する と

A

部，

B

部 の各 応 力の最 大 値は下式に よ り 表 さ れる

。

　　　

Q

，

＝2q

．（

t− h

［）

− To…・・・………・…・……・…

（

14

）

　

　　

M・ ・

−

2q・（1

−

・・）

（

hl−

・

El

’

）

　 　 　 　

B − D

　 　 　 十P_μ

　　　　　　　　　

2

− T

・

hi’

’

’

’

’

’

”… …・

・

……

（

15

）

　　　

Q

■

＝

To

・

・

・

…

　

一…

　

r・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

（16）

　

　

・

磯

・

望

・と き

　

　

　

Moe

−

To

（

hT− 2h2

_＋

蠡

）

＋

穿

　

（

Te＋

努

_ψ

）

　　 　 　 　　 　 　 　　

…・

・

…・

…・

……・

……・

……

（17a）

　

　

　

・

h

・〈

黜

挈

・ と き 　　 　ル「OB

＝To

／Zr十q

“

ん2（μ

0 − 2

／L2）

・

・

一・

一・

一・

・

・

・

…

　（17b） A 部の 最 大曲げモ

ー

メ ン トは のみ込み部 くい端面 位置 で発 生するが

，B

部の最 大 曲 げモ

ー

メン トは与 条 件に より その発 生 点が異な り

，

（17b ）式がA 部と同様のみ 込 み部くい端面 位置で最 大と な る_{場 合}であるの に_対し， （17a ） 式は支圧反 力 発 生 域 内に_最大値が存 在する場 合 で

，

その発 生点は の み込み部くい端面_{よ り}

　

　　

hs

−

…

÷

ザ

・

・

…一 ・

・

…・

…・

……・

…

_（・8） の_位置に あ る。 な お

M

。A

，

　

M

_。B はそ れ ぞ れ

Fig．

10

の

o

、 点

，OH

点回 りの曲げモ

ー

メ ン トの値と して示す

。

　支 圧 破 壊は くい前面と背面の 支圧反 力 発 生 域の深 さの 和が くい の み込み_深さに_達 し たFi

’

g

．

　11の 時 点に生 ずる もの と する

。

こ の状 態は （19）式に より条 件づけ る こと

一

₁₃₅

一

　 　 　 凵　 　 凵 　 　 　 qu 　 　　 　 q

凵

Fig　l　l　Bearing　Stress　Distribution　at　Bearing　Failure

がで きる。

　　　

2（

hI− hz

；；

1・

・

…

　一・

・

・

・

・

・

…

　

gr・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

9・

…

　

《19） た だ し_， 支圧破 壊を越え る他の崩 壊 形の耐 力を求め る場 合には支 圧 耐 力が （

8

）式に示す値 を越えて上 昇す るも もの とする。 以上 より各 崩 壊形の耐 力 評価 式は破 壊モ

ー

ドに対 応し た 各 部の応 力が終 局耐力に達し た状 態の力のつ り_合い式か ら以 下の よ うに誘導す るこ と ができる。 　 （1） 崩 壊 形 　

bd ，

　

be

，　

h

　　　

Pu− Rr

α・

｛

L

＋ ‘＋ψ

　

　

　

　

一

_{個 切}

_鴫

_（

　　　

R

，

L

十 　　

2q

．

）

・・

｝

　 　 　　 　 　 　　

・

一 ・

…・

・

………・

・

…・

………・

（

20

） こ こ に

bd

の場 合　

R

，

＝

QuA

十丁ゼ

………・

…………

（21　a）

be

の場 合

　

R

，

＝

Q

． 十

QtiB

・

・

…・

一 ・

……・

・

…

_（21

_b

_）

　

h

の_場合

　

R，

＝

SE

…・

…・

…・

…・

……・

・

…・

・

…

_（21　c） （

2

）　崩 壊 形　cd

，

　ce

，

　 c／

　　Pu

＝ 2q

．

（

1−

h

_，

− h

_，）

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

曾

・

・

・

・

・

・

・

…

　

一

一

一

t

（22）

h

，

，h

，は下式を満足する値

h

、

一

（

L

＋

21

｝

一

〔

雪

＋

2

”！

− 4m ・・

一 一 ・

・

…・

_（

₂₃

_＞ 　 　m ＝ （

L 一

_ん2XL 十 の十

hl− h2StD…・

…………

（24）

　　

MyA− 2q

．（

1一

小

一

・ BiD

）

　　　

　

・

2q．

（1

−

h，

一

・伽 β

iD

一

_恥

一…

_（

₂₅

_） こ こに cd の場合

　

丁。

＝Tu…・

・

……・

…・

…・

……・

…・

…・

（26） ce の_場合

_To＝

QuE

…一 ・

……・

………

（27） cf の場 合 　 　 　 　

To

　 　 　 ψ 　 　 　 の と き 　 　

2h

，≧

一一

十 　 　 　 　

2

　 　 　 　 q．

　　

雌

痴

一 ・

h

・＋

S

．

）

・

撃唾 馳

）

　 　 　　 　 　 　　 　

・

・

’

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　（28a ）

　

　

・

h

・く

磊

留

・ と き

　　

Mye

＝TohT

十q．

h

：（μ

D − 2h2

）

・

…

　

ttt

・

・

・

・

・

…

　

一

一

（

28

　

b

） （3｝　崩 壊 形　bf

　　

Pu

；

2qu（1

− h

ユ

ーhD ・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

（29）

一

₁₃₆

− ．

　

h

，

，h2

は （

23

＞式

，

（

24

）式

，

（

28a

）式

，

（

28b

） 式 お よ び下式 を 満 足 す る値 　 　　

QuA

；2qu

（

1− hi

）

一

　To

…・

…・

……・

…・

・

…・

・

一

_（30 ＞ 　（

4

）崩壊形　g 　 　　

Pu

＝ _α正　

12

（

L

_十 の_十 μ

OF − 21

（

2L

十

1

） 　 　　 　 　

− 2L − 1一

μ

1

）］

・

・

・

・

…

　

鹽

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　（31 ） 　（

5

） 崩壊形　α 　 　 　 　 　

Mp

　 　 　

・

・

…

　

甲

…

　

凾

幽

・

・

噛

9・

・

・

・

・

…

　

一・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　（32） 　 　 　Pu

ニ

　こ こ に

M

，：くい の全 塑性モ

ー

メ ン ト

　

§3

．

鋼 管 くい基礎接 合 部の実 験 結 果15，16〕_{と耐 力 評 価 式} 　 　　 の適用 　

3，1

実 験 計 画

　

鋼 管 単ぐい 基 礎の 1／2モ デル 試 験 体に対 し て水 平荷重 のみの_{加力 試験}を行っ た

。

加 力 高さ は

一

般 的な地 盤条件 の_範囲 に おいて曲 げモ

ー

メ ン トお よ びせん断 力が比 較的 大 と な る 場 合 を想 定 して 2

．

5D と し

，

基 礎寸 法は Fig

．

12

に示す

3．

oD

の立方体を標 準と し て_， 2

．

5D

，

5

，

0D の両ケ

ー

スを 比較のた めに追 加し た

。

またくい の み込み寸法 は0

．

75D の 1体 を除い て すべ て 1

．

OD とし た

。

加 力 方 式はFig

．

13

に示す

_装

置に よ る交番 繰 返し載 荷 を 採 用し

，

試 験体は

一

体打ち さ れ た基 礎 ばり に相 当 す る部 材を介し て反力台に固 定 し た

。

鋼 管 くい は最も支 持 力が大きい打 込み ぐい と し た場合の長期支持力と同 等の せん断 耐 力が確 保で き る断面と し

，

試 験 体に は通 常の配 筋で ある かご筋や主 筋の ほ か に 前述まで の議 論か らく い 基 礎 接 合 部の耐 力と靱 性の _向上 に_{効 果的}と推定で き る R

」

n 臼Bar5BtM （SDD ）

「

α

。

コ 黜 ユ Meln

　

BerS

隴

Sp

」

ral 　B Ver 亡

唱

c

目

I

　

BarS PIpePtX6ed 　Concre↑eof 　FOOtlng

−

Cage　Ba

「

s 　 　 　 　 Leng 【h 　In　mm 　 　 　L 塾D（50 勉 」

Fig

．

12　Specimen〔Type　ABD ）

ReactI

 

Wal1

Fig

_．

₁₃Test　Set

−

up

Io

冂

Table　lSpecimens　alld　Test　Results

DimensionEmbedded Reinforceme 冂t Strength TestResults

Qf　FOQtingD 巳P宣hof Mainof

Speqim  BXWXH （uni 電 ；D ） P

．

iIe （unit ：D） Rmg 　BarsSpiral 　Bars 　or　SteeI 　　PipenicaBarsBarsC   crete （購 の Ini量ialCrad く   （七 　Max

、

Str  gth 　　（t ）

．

　　　Max

．

Displac    宣 　　　 〔

厨

） A5

，

0x5

．

_Ox5

．

01

．

OTrlplg

　

D16

一

一

一

2071 α019

．

0 8

．

2

AVI5

．

口X5

．

OX5

．

01

．

OTrlple

　

D16

一

音D10

一

19410

．

D21

，

0 て1

．

7

AVπ 5

．

ox5

．

Ox501

、

OT 叩 leD16

一

16

−

D10

皿

2149

．

o24

．

012

．

6

B5DX50x5

，

₀₁

．

o

一

6Spirals ［爿58

−

D10

一

2288

、

O20

．

015

．

8 D5

．

Ox5

．

Ox5

．

01

．

0

『

一

一

6

−

D162109

．

o21

、

025

．

9

BD5

．

0×50x501

．

o

一

6SpiralsD158

−

D106

−

D162509

．

0 　　 　

．

₈₄₅桜128

．

5

CD5

．

口x5

、

Ox5

．

01

．

o

一

s

雛

，

畧

．

Be

一

6

−

D↑6198 ア

，

026

，

551

．

2

ABD5

．

Ox5

，

0x5

，

01

．

0Trlple 　D166SP

・

・

aisD158

−

D106

−

D162258

，

0 　 　 　 藪22

ア

．

545

．

0

AB5

．

0×5

、

0×5

．

01

．

0Trlple

　

D166SPIralsD158

−

D10

一

22115

．

022

．

_{0 8}

．

ア

LAB景 5

，

0x5

、

Ox5

．

01

．

0Tr 匹pla　D166SPIralsD158

−

D10

一

2098

．

D55

．

012

．

2

LAB皿 5

．

Ox5

．

Ox5

，

01

，

0T 叩 leD156SpiralsD108

−

D10

一

2208

．

o55

．

416

．

7

SB2

、

5x2

．

5x5

．

01

．

0

一

6SPIr日lsD138

−

D10

一

2278

，

017

，

819

．

4

SABD25x2

．

5x5

，

01

，

0Do

巳

ble　D166SPIralsD158

−

D104

−

D192209

．

o29

．

759

．

1

BDS5

、

Ox5

．

ox5

．

₀₀₇₅

一

5SpiralsD158

−

D106

−

D162096

．

o16

．

で 25

，

0

馴　 Local　buckling　of　the　steel 　pipe　pile　was 　observed

．

煙2　Maxim 凵m　strength 　after 　repehting 　20　tons　of　load　three　times

Table　2Mechanical　Properties　of　Reinforcement

Gra〔  ofSteeISizeYield 　　S！ress σ_丿（K痂 ガ） TensrIe

嘉

電

占

驪

Elon甲電lo冂 　　e（％） 　 　 　巣1Series 267

．

40x6

．

058448

．

55881

_，

n SteeIPir 蹌 PileSTK4126 ア

．

4ρx6

．

0 26ア

．

4。．g

．

δ 251

．

140

、

65 ア

、

547

．

ア 23

．

524

、

0 囗1 朋1 5ア

．

455

．

954

．

5

’

【 Main＆Cage D1655

、

552

．

428

．

111 ReinforOlr _◎ SD50 40

．

657

．

427

．

7 凹1 Bars D1956

．

654

．

228

．

1 田 58

、

258

．

950

．

1r Ri  D1657

．

555

．

625

、

4 阯 ReinforcirgSD50 4D

．

657

．

427

、

ア 齟1 Bars D1558

．

554

．

917

．

8 皿 ら8

、

559

．

052

．

1 【 Sp｝raI D1555

、

454925

．

2II Rei冂forじingSD50 59

．

556924

．

1III

Bars D1045

．

757

．

725

．

6 阻1 Vertlcal ₅₇₄₅₅

、

₈₂₉

．

_{5 【} ReinfDrci  SD50D1059

、

85 ア

、

926

．

1 旺 Bars 45

．

757

、

725

．

6 田 Stgel　PipeSS41500 疹x5

．

D25

．

736

．

944

．

o 【

漿1　Ser ｝es　r；Type ＄A 　and 　B

　 　 　 U：Types　AV   AVII

，

D

，

BD

，

CD 　and 　ABD 　 　 　 1］：Types 　AB

，

LAB　I

，

LABI  SB

，

SABD

．

　_andBDS ※2　Used　亅冂　Types　LAB

　

I

，

LAB

　

le　and 　AB

．

Fig，12

の リング筋， 立上 げ筋

，

ス パ イラ ル筋 等の補 強 筋 を配筋す るこ と と し た。 リング筋はT部を補 強し

，

立 上 げ 筋とスパ イラル 筋は

T

_部の ほ か

，

A _部B 部を含む 接 合部 全 体の補 強 を 意 図し ている

。Table

　

1

_にこれ らの 組み合わ せに よ る 14体の試 験 体の 内 訳 を 示す

。

タイ プ AからDは主 筋や各 種 補 強 筋 単 体の基 本 的な性状を 調べ るた めの_試験体で

，

これ ら を組み合わ せて配 筋し た場 合 と し て タイ プ

BD

か ら

ABD

を計画し た

。

タイ プAB か ら

LAB

　ll_{で は さら に補 強 筋の み を組み 合 わ せ た} 場 合に 着 目して

，

その配 筋 量

，

基 礎 寸 法 を変化さ せ ている。

一

方， タイ プ

SB

，

　

SABD

は基 礎 寸 法 を小さ く し

，

ま た タ イ プ

BDS

はの み込み深さを浅く す ることで

，

各々 の影 響を考 察で き る よ う 配 慮し た

。Tabie

　

l，

　

Table

　

2

に使 用し たコ ン ク リ

ー

ト， 鉄 筋お よび鋼 管の材料試 験 結 果を 示す

。

　3

，

2 実 験 結 果 　（1＞ 最 大 耐 力と変形 能力

　

各 試 験 体の最大耐 力 と最大耐力時の加 力 点の水平変位 をTable　1 に示す

。

ま た加力点で の 荷 重 変 形 曲 線 を

Fig．

亅4か ら

Fig．

18

に示す

。

繰 返し載 荷は最 大 耐 力に 到 達して後に逆 方 向 載荷へ _{移 行す る方 式}で 3サ イク ル 行っ た

。Fig．

14

か ら

Fig．17

は その 第

一

サ

・

f

クル 目の 結 果 を 示す

。

タイ プ

ABD

は最 大 耐 力 以 前に 3回の繰 返 し載 荷 を 行っ て お り

，Fig．

18は その全 履 歴 曲線で ある

。

これ らの_{実験 結果}か ら

，

リング筋

，

立 上 げ筋

，

ス パイラ ル筋の各 補 強 筋は単体で は 必ずしも効 果 的な補 強と は な ら ないが

，

これ ら を 組 み 合 わ せて主 筋と併 用する こ と に よ り耐 力と変形 能 力が と も に向上することが わ かっ た

。

リン グ筋は単独に用いた場 合 （タイ プ

A

）あ るい は立 上 げ筋やス パ イ ラル 筋 と併 用 し た場 合 （タ イ プ

AB

， AVI

_，

　AVm では最 大 耐 力は増 加す る が

，

そ の後に急 激な耐 力 低 下 を 誘 発して いる

。

こ の性状は基礎 寸 法や配 筋 量 （タイ プLABI

，

LAB 　ll_{）だけで は改 善されな いが}

，

主 筋 等で拘 束さ れ た コ ン ク リ

ー

ト中に配 筋さ れ た場 合 （タイ プABD ）に は安 定し た耐 力の_{増 加}が見ら れ

，

変 形 能力の_面で も有効に働くこ と が わ かっ た

。

ま た くい周

一

₁₃₇

一

び

君

P

ト

ト

　

ト 　

一

叩 釦 ¶

等

　　　　　

L

T −

‘

一 ao　　5D 　占O　JV 　 　 　 δ（

et

）

一

_“

AVI AYnB

Fig

．

₁₄Load

−

Displacement　Diagram 〔Type　

A ，

　AV　I

，

AV　ll 　 　 　 and 　B_）

　　　　　　　

P〔

略

1

　　　 　

　

　

v　

ら

　 　 　

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一

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コ

Fig

．

15　Load

・

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，

LAB 　I

，

　 　 　 LAB 皿and 　AB _） PLt

、

5u7b 十

苫

01510

_．

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貢

　

．

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7

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一

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一

5

一

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一

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BD SB 50 甜 　 　

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6

．

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．

一

1570

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一

Ω

一

S へBD

−．

■

．

．

B 幻

Fig

．

16　Load

・

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，

　SB

，

　SABD 　 　 　 and　B＞ 　 　 　 F（t／

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1

ズ

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I

Fig

．

1ア　Load

・

Displacement　Diagram_（Type　BD

，

　BDS _）

一138−．

一

7

P匚t ｝

mI

Fig

．

18　Load

−

Disp［acement 　Diagram_（Type　ABD _＞

辺の_立上 げ筋とス パ _イラル筋の _{併 用 （}タイ プB）は耐 力上昇は少ないが

，

安 定し

「

た復 元 力 特 性 を示し た。

一

方

，

基 礎 寸 法が2

．

5D と小さ い場 合 （タ イ プ

SB ，

　

SABD

_） の結 果で は同 様の _{補 強 に よ}り標 準 寸 法3

．

OD の 場 合 と 同等な耐 力と変 形 能 力が確 保で き

，

ま たのみ込み を浅く し

．

た場 合 （タ イ プBDS ）で も最 大 耐 力は 1／2に減 少し たが

，

急 激な耐 力低 下 を生 ずることな く安 定し た変 形の 増 加が見ら れ る。 　（2）　亀裂 発生 と崩壊 形 　 最 大 耐 力 時の亀 裂 発生状 況の

一

部を Fig

．

19に示す

。・

リング筋に より補 強 した試 験 体の _うち急 激に耐 力低 下し たもの （

_．

タ イ プ

A ，

LABI ）で は リング筋にそっ た亀 裂が_顕著に見ら れ_， 崩 壊 形がB部の すべ り破 壊で あるこ と が わ か る

。一

方， 立 上 げ筋とス パ イラル筋で補 強し た 場 合 （タイプ

B

）で は くい中 心 を通 り加 力 方 向に直 角 な亀裂がや や見られ るが_， 放 射 状の亀裂 発 生が特 徴とい え る

。

補 強 筋 をすべ _て組み合わ せ た場 合 （タイ プABD

，

SABD

｝は この よ うな放 射 状の亀 裂が基 礎 底 全 面にわ たっ て現れ て お り， の み込みが浅い場 合 （タイ プBDS ） につ いても 同様であっ た

。

これらの亀 裂はリング筋の み を配 筋し た場 合に見られ た円 弧 状の亀 裂と ち がい

，

荷 重 増加と と もに順 次 進展 した もの で_，

Fig．

4の

b

（また は c_｝

_，d

_， お よびe（また は

f

） が組み合わされ た 亀 裂 発 生 と なっ

『

どいる

。

この よ う な亀 裂に よ り大き く2つ に分 割 さ れ た断 面と それ ら を連結する部 位は Fig，2_，　 Fig

．

3に 示し た耐 荷 機構の

A

部， B 部，　 T 部にそれ ぞれ対 応 し てい る と考え ることがで きる

。

　3

．

3　 耐 力 評 価 式の適用 　各 試 験 体につ い て各 部 耐 力を算 定し_， 終局耐 力 評 価式 を適用し た。 解 析 結 果をTable　3に

一

覧 表で示 す

。

解 析 結果 は各崩 壊形 が単独に生ずる と して算 出し て お り

，

そ れ らの最小 値が 各 試 験 体の終 局 耐 力 と な る

。

タ イプD か ら

ABD

で は くい に よ る耐 力が 最 小 値 を 示 す が

，

タ イ プBD で局 部 座 屈が見ら れ た ほ か は

，

と く に くい に変 化はな く，実 際に は終局耐 力を決 定し て いない

。

し たがっ て

，

く い に よ る耐 力 を除 外し た場合の最小 値に下線を 付

Load

（Tvpe

　

A） ⊂Type　B） （Type

　

ABD ）

　 　 隣

L

＿

⇒

　

L

己

　’

　 ／ 　 γ 1 　 ピ

磯

＼ ＼

　「

Back

繊

_や

丶

　 　Sldb Fr

 

竃 ⊂Type　しAB［） Fig

，

19 （Type　SABD ） Crack　Patterns

望

　 Back （Tvpe 　BDS ）

Table　3UhimateStrength DecldedbyFallureMode

（unit ：t ）

Faほ ure

　　Mode 　aPiIePart　A 　　bShear

_．

_，

一

　 　 CBending 9Domi

隠 nt

　 　 肇2Min

，

Tes1 BendlngPartdefhdefBeari   Mod 日 ValueReSult

Specimen B

，

TT   SlonShearB   dingS 凵pTensionShearBer 匠1i

冂

9

A 25

．

525527

．

025

．

718

．

755

．

741

．

854

．

756

．

0 h 18

，

719

，

0 AV 【 25

、

526

．

027

．

727

．

519

．

544

．

448

，

₅₄₁

．

755

．

7 h ₁₉

．

₃₂₁

．

₀ AV囗 25

．

528

．

652

．

551

、

222

．

450

．

160

_．

O48

．

857

．

2 h 22

，

4240 B 25

，

320

．

252

．

229

．

521

．

825

，

855

．

441

．

ア 39

．

7bd20

．

220

，

0 D 25

．

525

，

727

．

547

．

528

．

755

．

557

．

192

．

956

．

5abd25

，

721

．

0 BD 25

．

5 廻 52

，

451

．

151

．

765

．

56B

．

695

．

540

．

0abd30

，

1 　 　 　 強 23

．

8 CD 25

．

324

．

925

．

74 ア

、

02 ア

．

755

．

555

，

492

，

854

．

4abd24

．

926

．

5 ABD25

，

357

，

051

．

550

．

851

．

口 83

．

567

．

795

，

558

．

8abeh51

．

02 ス5 AB 56

．

150

．

151

_，

ア 29

，

621

，

650

．

554

．

145

．

158

，

4 h 21

．

622

．

0 LABI56143

．

170

_．

672

．

629

，

5102

．

19D

．

142

，

46g h ₂₉

．

₅₅₅₀ LABn56

，

141

．

574

．

5 ア5

．

830

．

733

，

919 ア

．

142

．

49

，

4 h 50

、

755

．

4 SB 51

、

01 ア

、

224

．

525

，

819

．

621

．

454

，

155

．

256

，

0bd1 ア

．

217

．

8 SABD51

、

051925

，

940

．

928

．

559542

．

ア 76

．

154

．

9be25

．

9297 BDS51

．

024624

．

064725

．

494

．

495

．

2142

，

24

．

1bdehg23

．

416

．

1

ff1

，

Thefricti【｝nfac電or （μ）appli θdforth5s caIculation ls_O

．

4

．

燕2

，

Minimum 　value 　in　the　faiIure 　modes 　other 　tha冂 a　（underlined 　in　_{each　row ）}

m3

．

　Local　buckiing 　of　the　s 童eel　pipe　piIe　was 　observed

，

し て解 析 上の終 局 耐 力 とし， 終 局 耐 力 を 決 定し た崩 壊 形 お よ び近 傍の値 を 与え る崩 壊 形 を解 析 欄に示した

。

解 析 よ り得られた終 局 耐 力 と崩 壊 形は上 述の実 験 結 果 とよ く 対 応して お り， 崩 壊 形の考え方お よび耐 力 評 価 式 が 妥 当 なもの で あ る こ と が わ か る

。

と く に_本研究に て新た に取 り扱っ たA部のせ ん断 降伏とB部の _すべ り破 壊にっ い て は （4）式と （9）式によ り十 分 評 価でき ること が わ かっ た。 リング筋 単 体の効 果を検 討す る た めの試 験 体が多い こ と か ら

Table

　3で は

h

の すべ _{り破 壊}で耐 力が決 定さ れ るケ

ー

スが 多く見ら れ る が

，

前 述し た よ うに主 筋を配 筋 す れ ばこ の破 壊 性 状は改 善され るた め

，

支 配的な 崩壊形 は

A

部の せ ん断 降 伏とT 部の 引 張 降 状との_組み合わ せ で あ る とい え る。

一

方A部

，

B 部の曲げ降伏を伴う崩 壊 形は形 成し難い こと が わ かる

。

終 局 耐 力につ い て_実験 結 果と解析 値を

Fig，

20 に示す

。

の み込 み が ユ

．

OD の場 合は くいに_{局 部 座 屈}が見 られ た タイ プ

BD

，

3

回の繰 返 し載 荷 後の_最大 耐 力であ る タイ プ

ABD

お よび 試 験体に 不 良か所 が 見 ら れ た タ イプ

D

を除い て ほ ぼ よ く 対 応 し て い るが_， 0

．

75D の の み_込みの タイプ BDS は解析 値と 実 験 値との差が や や大き く， のみ込み が浅い場 合の耐 力 評 価 式の適 用に はさ らに検 討が 必要である

。

一139一

Pr じalC

凵

bted 　V

日

lues

｝

〕 DlD 匚 5 200 10

．

0 A_呈D 臼D ｝A臼 1

　▲

　 　 　

，

LAB1 　 　 ？

 

〆

睡

100

Fig

．

20　Comparison　DiagTam

　 　 　 Calculated　Values

20

．

0　　 　 　　 　 50

．

O 　〔tl

　 　 P｛Tesr　ReSu「ts ）

between 　Test　Results　 and

　 §

4．

結 　 　論 　の み込み形式の くい基礎 接合部につ い て_{想 定}さ れ る崩 壊 形 を包括 的に取 り上げ

，

各々の崩壊 形につ い て終 局 耐 力評価式を誘導し た。 鋼管くい基礎に関 する

…

連の実 験 結果か ら

，

既往の研究に見ら れ た崩 壊 形に加え て新た に 加力前面 部の せ ん断 降 伏

，

加 力 背 面 部の すべ り破 壊 等の 破 壊モ

ー

ドを考 慮し たこ の終 局 耐 力 式は

，

の み込み深 さ 1

．

OD の場 合に対し て工学 的に十 分な精 度で各 種の補 強 を し た くい基 礎 接 合 部の終 局 耐 力を評 価し得る ことお よ び加 力前面部の せ ん断 降 伏と連 結 部の引 張 降伏 との組み 合わ せに よ る崩壊 形が終 局 耐 力上支 配 的である こと が わ かっ た

。

また従 来の 基礎 寸法 を あ まり変えずに適 切に補 強す ることによ り鋼 管くい を含む曲 げ 耐 力の大 きな既 製 ぐい に見 合っ た耐 力と変 形 能 力をもつ く い基 礎 接 合 部の

「

設 計が可 能で あ り_， 主 筋と リング筋， 立上 げ筋， ス パ イ ラ ル筋 等 を組み合わせ た補 強 方 法は耐 力 上の_累加 効 果 が 見 ら れ

，

かつ 靱 性 向 上に有 効で あること が わ かっ た

。

し か し

，

の み込みが 0

．

75D の場 合につ い て は実 験値と解 析 値の差 が や や大 き く

，

また試 験体も

1

体と少ない こと か ら

，

さ らに十 分な検 討が必 要 で ある

。

　 謝 　辞 　 本 研 究 を進める に当た り

，

東 京 工 業 大 学 鈴 木 敏 郎 教 授 よ り貴 重な御 助 言 を 頂いた

。

こ こ に深 く感謝の意を表し ま す。 本 実 験は （株 〉日建 設 計， 住 友 金 属工業 （株 ）， テイエム技 研 （株 ）および住 倉 鋼 材 （株 ）の共 同 開 発に より

，

住 友 金 属工業 （株 ） 中 央 技 術 研 究 所 波 崎 研 究セ ン タに て実施 さ れ た もの であ る。 参考 文 献 1）　日本建築セ ンタ

ー

編 ：地震 力に対する建 築 物の基 礎の設

一一

₁₄₀

一

　 　計指 針， 昭 和59年9月 2） 黒 正清 治

，

広 沢雅也 ；第3章基礎底面にお け る抵 抗と設 　 　 計法

，

土 質 基 礎工学ラ イブラ リ

ー

6

，

土 質工 学会 編 3） 黒正清 治

，

武 秀 彦

，

林 静 雄

，

堀 井 昌 榑

，

和田 章

，

　 　 木原 碩 美

，

藤井 裕士

，

斉藤征 次 ：正負 交番繰 返し水平 力 　 　を 受け る杭 と基 礎の結 合部に関す る実 験 研 究 （その 1， 　 　 その 2

，

その 3）

，

日本 建築学 会 大 会学術 講 演梗概 集

，

　 　 19814 ） 太 田 　 実t 山 本 稜威 夫

，

大 西 靖 和 ：杭 頭 結 合 部の曲 げ 及 　 　 び引抜き実 験 （その 1， その 2）日本建築学会大会学 術 講 　 　 演梗概集

，

1982 5_）大 西靖和

，

山本稜威夫

，

太田　実 ：_水平力と軸力 を受け 　 　 る杭 頭 結 合 部の終 局 耐 力 （そ の 1_， その 2_｝， 日本建築 学 　 　 会 大 会 学 術 講 演梗 概 集

，

1983 6） 黒 正 清 治

，

和 田　章

，

小 林克 巳

，

林　静 雄

，

堀 井 昌 博

，

　 　 木 原 碩 美

，

武 　 秀彦

，

斉 藤 征 次 ：水 平 力 を受け る杭 と 基 　 　 礎の結 合 部に関 する研 究 （その 1

，

その 2

，

その 3）

，

日 　 　 本建築学会大 会学術 講演梗 概集

，

1983 7） 黒 正 清 治

，

和田　 章

，

小 林 克 巳

，

林 　 静 雄

，

堀 井 昌 博

，

　 　 木 原 碩 美

，

臼 井 　 賢

，

斉 藤 征 次 ：水 平 力 を 受 ける杭と基 　 　 礎の結合部に関す る研究 （その 4）

，

日本建築学会大会学 　 　 術講演梗概集

，

1983 8） 黒 正 清 治， 和 田　章， 小林 克巳

，

林 　静雄， 堀井曷博

，

　 　木 原 碩 美， 斉 藤 安 生， 臼 井　賢

，

斉 藤 征 次 ：水 平 力を受 　 　 け

1

る杭と基 礎の結 合 部に関す る研 究 （その 5）

，

日本 建 築 　 　学会大会学 術 講 演 梗 概 集

，

1984 9） 黒正 清 治

，

和田　章

，

小 林 克 巳

，

林　静 雄

，

堀井昌博

，

　 　木 原 碩 美

，

藤 井 裕 士

，

斉 藤 征 次

，

塚 本正彰；正負 交 番 繰 　 　返し水平力 を受ける_杭と基 礎の_{結合 部}に_関する_実験研 究 　 　 （その 4_）， 日本建築学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概集， 1984 10） 大 西 靖 和

，

山 本 稜 威 夫

，

太 田 　 実 ：水 平 力を受 ける杭 頭 　 　 結合 部の終 局耐力

．一

せ ん 断ス パ ン比2

．

5の場 合の耐 カ 　 　

ー，一

同　ひび割 れ 状 態

一，

日本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 　 　 梗概 集

，

1984 11） 黒 正 清 治

，

和 田　章

，

小林克巳

，

林　静 雄

，

堀 井 昌 博

，

　 　 木原 碩 美

，

斉藤安 生

，

塚本正彰 ：鋼製ソケッ ト に よ る杭 　 　頭 結 合 部に関す る研 究 （その 1

，

その2）

，

日本 建 築 学 会 　 　 大 会 学 術 講 演 梗 概 集

，

1985 12）　 山 本 稜 威 夫

，

太 田 　 実 1杭 頭 接 合 部に関す る強 度 特 性と 　 　 破壊性 状

一

PHC 杭φ450mm の場 合

一，

日本建築学 会大 　 　会学術 講 演 梗概集， 1985

13）　R

．

Park

，

　 T

．

　Pau且ay ；REINFORCED 　 CONCRETE 　 　STRUCTURES

，

　JOHN　WILEY ＆ SONS

，

1975

14）　コ ン クリ

ー

トの支圧強 度

，

鉄 筋コ ンク リ

ー

ト終局強 度設 　 　 計に関 する資 料シリ

ー

ズ 23

_，

建 築 雑 誌

，

1981

_，

6 15_{） 秋}山　宏

、

棚橋 秀光

，

加藤征宏

，

桐原 英秋

，

牧野俊雄

，

　 　 多賀 謙 蔵 ：水 平 力を受け る鋼 管くい基 礎 接 合 部に関す る 　 　 実 験 （その 1

，

その 2

，

その 3）

，

日本建築 学 会 大 会 学 術 講 　 　 演 梗 概 集

，

1984 16） 秋 山 　宏

，

棚 橋 秀 光

，

加 藤 征 宏

，

桐 原 英 秋

，

多賀 謙 蔵

，

　 　 小 林 洋

一

：_{水 平 力}を受け る鋼 管くい基 礎 接 合 部に関す る 　 　実験 〔そ の 4）， 日本建 築 学 会 大 会 学 術 講 演梗 概 集， 1985

SYNOPSIS

UDC:624.155:624. 1S4 :624. 078. 4

ULTIMATE

STRENGTH

AND

DEFORMABILITY

OF

STEEL

PIPE

PILE

FOOTING

CONNECTIONS

by HMEAKIKIRIHARA,

Nikken

Sekkei

Ltd.,TOSHIO

MAKINO, Sumitomo Metal

Industries,'Ltd.;

HIDEAK{

TANAHASHI,Nikken SekkeiLtd.,and Dr. HIROSHI

AKIYAMA, Assoe. Prof. of Universityof Tokyo, Members of A.I.J

Ultimate strength and deformabilityof the footingconnections ef steel _pipepilesembedded infootingcencrete

have

been

examined

by

adopting _peripheralreinforcing

bars

such as ring

bars,

spiral

bars,

and vertical

bars.

It

is

shown that the connections can

develop

_preferable

behavior

when _peripheral

bars

are

disposed

adequately together with main bars.Based on the experimental results,

failure

modes of the connections are introduced in-clusively and ernpirical

formulas

for

the ultimate strength are

derived,

which may enabie a more rational

earth-quake resistant

design

of pile

foundations.