【論 文
1
UDC ：693．
5 第目本 建築 学387 会構造 系 論 文報告集 号・
昭和 63 年 5月逆 打
工
法
に
お
け
る
柱
の
打 継
ぎ
処
理
法
に
関
す
る
研 究
正 会員高
幣
喜
文
§1．
序逆打工法は
一
般に， 地 下工事の安 全 性， 周 辺 地 盤の沈 下 公 害 防 止，
工 期 短縮，
作業ス ペー
ス の確 保 等のメ リッ トが ある た め，
特に軟 弱 地 盤で，
深い地 下工事を伴 う市 街地の建設 工事に採 用され る ケー
スが多い1） 。逆打工法 採 用に際し て
，
設 計と施工上 配 慮 し な け れ ば な ら ない問 題 点は，
以下の 4項 目に大別さ れ る。 荷 重 を支える構 真 柱 鉄 骨 （以 下 構 真 柱 と 呼ぶ）と構真柱 くい の設 置に関す る問題，
山止 め 壁 と地下駆 体の取り合い に関する問 題，
掘 削に伴う地 盤の浮 上が り （リバ ゥン ド）と建物 荷重による沈 下 （セッ ト）の影 響に関 する問 題， コ ン ク リー
トの逆 打 打 継ぎ処理に関する問 題。
こ れ らの問 題の 中で， コ ンク リー
トの 逆 打 打 継 ぎ処理 は駆 体の品質確保の上で重 要で あ り，
近 年 特に材 料・
施 工分 野で注 目さ れ，
研 究 が進め ら れて い る2圃。
従 来， 新 旧コ ン ク リー
トの打 継ぎ目は欠陥にな りや すい た め， 力 学 性 状， 耐久 性 等に関す る研 究も多く 5）・
G｝，
順 打 工 法 で も注 意し な け れ ば な ら ない 部 位である。 逆 打 打 継ぎ 部 は上下の コ ン ク リー
トの一
体 化が難しい ため， 構 造， 耐 久性， 防水 性，
外 観 的に欠陥を生じや すい。
こ の た め，
材料的観 点か らの研 究が多く7）・
s），
膨 張 性や無 収 縮特 性 を 強調し た新し い添 加 材料が開 発さ れて い る9｝−
12） 。 これ らの新添 加 剤 を用いた研究の多く は，
モ ル タルやコ ン ク リー
トの物 性 調 査や， 室 内実験に よる性 能 把 握が ほ と ん どであ り，
複 雑な断 面形状と配 筋 状 態の実部材で， 環 境 や施工の影 響 も加 味し た性 能確認が十 分な さ れて いない のが現状であ る。
逆打工 法 は主に地下 階の施工に際 して採 用さ れ
，
駆 体 は施工時荷 重の影 響 を受け る。 特に，
大 規 模で高層 化し て き た近年の建 物で は， 大 深度の掘 削に伴う支持 地 盤の リバ ウン ドによる応 力再配 分 効 果 等の た め， 荷重が複 雑 に作 用し，
施 工 条件を十分考慮した設 計 をし な け れ ばな ら ない。SRC
造で は柱に かか る軸 力をコ ンク リー
トに 負 担させ るのが通 常の設 計 法で あ り，
本 設の鉄骨 を構真 柱とし て利用す る最 近の工 法で は， 設 計 条件と異なっ た 施1
法とな る。
特に 逆打 打 継ぎ部 分は上 下コ ン ク リー
ト の一
体性が確保さ れ難い ことか ら， 応 力 伝 達特性が順 打 工法の場 合と様 相が異な る ことにな り，
設計・
施工 上十 分 な 配 慮 が 必要である。 構 真 柱 鉄 骨を対象に施工時 応 力 を測 定し た事例は あ る がU），
弱 点と な り やすい逆 打 打 継 ぎ部に焦 点 を絞っ て測 定し た事 例は ほ と ん どな い。
本論 で は，
複 雑な 荷 重 が作 用 する実部 材の 中で，
特に ， 柱の 逆 打 打継ぎ処理部 分に作 用す る応 力を測 定 し， 応 力伝達 特 性 から打 継ぎ処理効 果 を 検 討し た。
また， 設計・
施工 上の指 針を得る た め，
地 下柱の設 計の現 状 を 分析し，
応 力 測定か ら得ら れ た結 果お よび既往の研 究 等 を参考に し て， 構 造的に合 理 的な処理 法 を提 案した。
一
確
三 謹ー
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二
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一
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図一
1 逆 打 工 法施工手 順 奪 （株）竹中工務 店 技 術研 究所大阪 支 所 長・
工修 （昭 和 62年 11 月 9日原稿受理1 上 部 上 那コ
ンク1丿一
ト コ ン ク ワー
トべ一
ス 打 ち継 ぎ 打 込み ロ 下 部 「「
部 コン クリー
ト コン ク1∫一
ト （i） 直接 法 （li） 注入 法 （ili） 充 填 法 図一
2 逆 打 打 継ぎ処 理 法の種 類 タ ル死 塩 §2．
逆 打 打 継 ぎ処理法の種 類逆打工法で は上 階の コ ンク リ
ー
トを先に打込 む た め， 荷 重 を支え る 工夫を し なければ な ら ない。 支 持 方 法と し て は， 仮設の 支柱を柱の周辺に設け る方 法と，
本 設の柱 の鉄 骨 （構 真 柱）を利用す る方 法がある。
最近は図一
1 に 不 す ように後 者の工 法 を採 用する場 合が多い 15 ）。
一 15 一
現 在 よく採 用され て い る打 継ぎ 処 理 法 は
，
図一
2に 不 すよ うな3種類に大 別され る2｝。 （D
の方 法は下 部コ ン ク リー
トの打込 み後，
再 振 動 をか けブリー
ジング水 を排 除 し，
流 動 圧で上部コ ン ク リー
トに密 着す る よ うに施工 す るもの で，
最 も簡単な処 理である。 （iOはブリー
ジングに 伴う沈 降や気 泡 跡等に生じるすき間に別 途 設け た注 入 孔 か ら，セメ ン トペー
ス トや樹脂 を注 入し，
上下コンク リー
トの一
体 化 をは か る方法である。
は下 部コ ン ク リー
ト を適 当な すき間を開けて打 止め， コ ン ク リー
ト上面の レ イタンス を除去した後，
無収縮モ ル タ ル を 打 込 む方 法で あ る。
直接 法や注 入法にお け る下部コ ン クリ
ー
トの打込み は，
図一3
に示 す よ うに漏 斗 状に設けた ア ゴ部 分か ら投 入 す る場 合 と， 上 部コ ンク リー
ト内に設 けたス リー
ブか ら投入 する 2種 類の方法が採用さ れ てい る。
ア ゴ部分は コ ンク リー
トの投 入口と再 振 動の た めの バ イブレー
ダー
挿 入，
お よび ブ リー
ジン グ水の排出場所と して機 能 する。 ア ゴ部 分は最終的に削り取り，
後処 理 をし なけれ ば な ら な いが，
下 部コ ンクリー
トの充て ん性は良く なる。
最 近，
後 処 理 手 間と外 観 を考えて ス リー
ブ打ち で ア ゴを設 けな い 方 法が と ら れ る 場合があるが，
再振 動やブ リー
ジング 水の排 出が不 十 分に な り， すき間が大き く な り や すい。
下部コ ン クリー
トの 充て ん性は打 込み方 法の ほ かに，
調 合， 型わ くの種 類，
打込み高さ，
配 筋状態，
打継ぎ形 状 等諸々 の条 件が影 響す る。
特に打 継ぎ部の傾 斜角が重 要 な要 因と な る が，
今迄の研 究か ら 20−
30°
の2
方 向 傾 斜 が適 当な形 状と さ れて い る2〕・
4｝。
環 境によ るバ ラツ キは あるが，
普 通コ ンク リー
トを 用い た一
般的な施工条 件で は， ア ゴ打ちで 3mm 前 後， ス リー
ブ打ちで 10 mm 近 いす き間がで き る16） 。充て ん法は30cm 前後離 して コ ン ク リ
ー
ト が打 止め られ るが， 充てん材 料は特 殊 添 加 剤がプレ ミックス され たモ ルタル状の もの が よ く 用い られ る。
粗 骨 材を 入 れて， 上下の コ ン クリー
トに近い配 合に し たい場 合に は， フ レ パ ック ドコ ン クリー
トと し て施工 する こ と も あ る3）。
一
一
M
r
一
−
7
一
［
」
｝
77η
り
；引
．
1ス
層
1−
7 芻ち 図一
3 下部コ ン クリー
ト打 設 方 法一
16
一
§3
．
実建 物にお け る柱 打継 ぎ部の応 力伝達 挙 動 の 測 定今ま での逆 打 打 継ぎ処 理に関する研究は実 験室 レベ ル の ものが多く
，
複 雑な形 状の実物の部材で， 施 工の影 響 も含ん だ 応 力 挙動 を調べ た事例は少ない 曳本 研 究で は，
施 工 的 条 件が最 終性 能の 確 認に重 要で あ る との認識か ら， 2現 場で充てん法，
注 入 法，
直接 法の 比較 実験 を行 い ， そ の効 果を 検 討 したe3
．
1 充てん法と注入法の比 較 実 験η 3．
1．
1 実 験概要実測 し た K 建物の概要 を 図
一
4に示す。
地 下 4 階 （B
．F
），
地上 12F
， 塔屋 3F で地 下2階 以 上の柱は ク ロ スH
鋼を使 用したSRC
造，
地 下 3〜4
階は仮設の H 型鋼を使 用し た RC 造で ある。
山 止め壁は φ660
mm の 鋼管柱列である。逆 打打 継ぎ処 理 部 分で
，
軸 力が十 分 伝 達さ れ る状態に なっ て い るか確 認するた め，
打 継ぎ部 を挟み 5 断面の構 真 柱応力を 測 定した。 応 力は鉄骨に取り付 けた カー
ル ソ ンタイ プのひずみ計か ら求め た。
畠
図一
4に は鉄 骨 断 面と 計 器 取り付け位置を示し てあ る。
計器は構 真 柱を建込 む 前にセッ ト し，
上 部 駆 体の施工 に伴う荷 重の増 加を計測 し た。 こ の 実 験では，B3F
で充て ん法，B
，F で注入法 処理を行い ， 両者の比 較を行っ た。
コ ン ク リー
トの打込 み は アゴ打ち と し， 硬 化 後に ド リルで注 入 孔 （φ20mm ） を数ヶ所 設け， セ メン トペー
ス トを注 入し た 。 充てん法 は下 部コ ンク リー
トを約 30c皿 控え て打込み，
ワ イヤー
ブラシで レイタン ス処 理 を行っ た後，CSA
系の添 加 剤 入 りモ ル タル を 充て ん し た。
使 用したコ ン ク リー
トお よ び充てん材の調 合と強度 試 験 結 果な ら び に使 用 鋼 材の検 1050 ■ 6000峠
700400 400L ト 151 （31 打継ぎ位置 （充 壌 法1 膤 瞳 屋 6DOO60005000 ゆ 250r 〔駐 ！ 30’
◎
6000 500 測 定 位 置 ト 〔fア一
6000 400 83FL’
，。。。，。。。
1
、。。。 ◎ ◎ L200L300 カ一
ル 地 下 階 平面 図 ソン溜ひずみ針KA−
100 〔東 京 測 器 製P lo50 950 「一一璽
「 一一
「 r550 400ト
駈OO ト 〔5 ） ω 1050 打継ぎ 位置 〔注 入 崖 ）li
≡
蚕
…田
」 〔3｝ 25Q 卜 〔貯 30’
H−
400×
4Q3×
21×
21F 陀ユ6x200〔SM50 八， 500 」 〔1〕 24−
HDZ5 ｛5D35 〕 W 毘 9×700（SSql 聡一
且DZ5 【SD35， 40D B唱FL B3F，
B4F 柱 断 面 B匸
F，
B∬柱 断 面死
図一
4 構 真 柱 応力 計 測位置 （K建 物 ）表
一
1 コ ンクリー
トの調合と圧縮強度 呼び強度（k アcm2 ） 225 粗 骨材の最大寸 法（ ｝ 20 ス ラ ンプ 〔cm ） 18 空気量（％） 4 水 セメ ン ト比（％） 60．
9 細骨材 率（％ ） 47．
3 単 位 水 量 （k m3 〕 190 粗 骨材（k ／m3 ｝ 948 重 量 細 骨材（k mり 828 セメ ン ト〔k mり 312 AE減 水剤〔 m3 ） 780 4週圧 縮 強度（kρ 2） 227−
262辱 ヤ ン グ係 数 （×105kgαcm2 ） 2．
0〜
2．
1 零 外気 水 中養生、
3体平 均 表一
2 充て ん材料の調 合と 圧縮強度 処 理 法 調 合 （klm3 ） 強 度＊＊ lkg翫m2 ） 水 セメント 砂 添 加 剤ホ
ヤング 係 獄 工k巳翫m21 充填 法 3707708601004182，
4×105 注入法 5561235一
1534701．
8×105 ＊ CSA 系 ＊ ＊ 外 気 水 中養 生、
3体 平均 （4W ） 表一
3 鋼 材の規 格と検 査結 果 （ミ ル シー
ト値 ） 引張 試験 化 学 戒 分 ｛鮒 鞴 建 物 用途 Y．
P 肌Skg Eム 〔制 CX100SiX100Mn ×1D口 PK10DOsxIo ゆoCE×IDO K7，
ン
ツ
37r4055辱
5525噌
跚 1639MoL8441 SM50As7 ，ン
シケ
昌
？
ブ 36r■o53咆
5625舳
29L7闇
」840−
41 ■ 1“ L9辱
盟 4噌
642噌
44 SS41K ケ昌
ッ
プ H 偏 29騨
認 “〜
■6 跚r
肌 田噌
1了 8噌
ID7317516呷
23 甅噌
L5一
sH 鯛 2呂噌
29443 盂閣
32 】7973旧
τ416呷
23 且Or12一
8D35K 主 筋 36ra855，
5826r292 ト2617闇
26関
噌
■
肝
33呻
39 訓〜
3836鞠
40 s 主 筋 鵠一
3957−
5922−
252 ト2517r 四 84噌
go29舳
3529噌
3矗 36、
40 査 結 果 を 表一
1，2
，3
に示す。
3．
1．
2 測 定結果打継ぎ部の構 真 柱 軸 力の経 時 変 化 を 図
一5
に示す。 構 真柱 軸力は施工条 件に よっ て，
かな り複 雑な動き を す る こ と が 知 ら れて いる14）。
こ の例で も ， 実 測値は計算 値の 推移と微妙な違いが認 め られ るが，
大 局 的に は， 周 囲 の コ ン ク リー
トが打込ま れるまで は近 似し た動きであ る。
違い が生じ る大き な 理由は， 計 算 上の荷重を安全 側に見 込 むこと の ほ か に，
工事 初 期で は計 測 ポ イン トが土中に あり，
軸 力が地盤に流れた り，
剛性の高い山 止め壁 等に 荷重の一
部が流れ る た め と考えら れ る。
掘 削最終 段 階に な る と計 算 値に近づ くの は， 鉄 骨 が 露 出さ れ ること と，
排土に よ る除 荷 重が大きくな り支持地 盤の リバ ウン ドの 影 響が現れ る た めと考え ら れ る。
コ ンク リー
トが打 込ま れてからは構 真 柱 軸 力の増加は少な く な る。 3．
1．
3 考 察 構 真 柱の各 断 面の軸力 分布を示し たものが図一
6であ る。 下 部コンクリー
トの打 込み と打継ぎ処理 が遅れ る た め，
構 真 柱へ の応 力 集 中は柱 下部で大 き く なっ て いる。 図一
6（2）は打継ぎ処理後の構真柱 軸 力の 増 加 を示し た もの である。
増加 軸 力は バ ラ ツ キ は あ る が打 継ぎ部 以 外 の一
体 部で10〜30tf
（平 均20 tf）程 度 ， 打 継ぎ部で は 充てん法で45 tf，
注入法で 60 tf近 く な っ ており， 応 力 集 中度は一
体部の2− 3
倍になっ て い る。
両 処 理 法の増 加 応 力の 絶 対 値を 比較すると， 注入法の方が打継ぎ部分 で応 力 集 中が顕 著であり，
充てん法の約L3
倍になっ て い る。 注入法で応力集 中が大 き くなる原 因は，
注 入 材の （薪
繕
藩
一耋
彎
葺
豎
妻
妻
至
崋
図一
5 構 真 柱 軸 力 経 時 変 化 〔K 建 物 ）表
一4
コ ンクリー
トの調合と圧縮強度 呼ぴ強 度 （klcm2 ） 240 粗骨 材の 最 大寸法〔 ｝ 20 ス ラン プ（cm ） 18 空 気 量（％ ） 4 水セ メ ン ト比（％） 55 細 骨 材 率｛％ ） 463 単位 水量（k アm3 ） 192 粗 骨 材（k m3） 944 重 量 細骨材（k m3 ） 794 セ メ ン ト【k m3 ） 349 AE減 水剤（1m3） 873 4週圧 縮 強度〔kgρ 2》 292〜
296＊ ヤ ング係 数 （×105kg〃cm2 ） 2，
1−
2．
3
申 外気 水 中養生、
3体平均 表一
5 充てん材 料の調 合 と 圧縮 強 度 処 理 法 調 合 （k lm3） 強 度材 ‘kgσcm2 ） 水 セ メン
ト 砂 添加 剤． ヤング係 数 ‘kg恥m2 ， 充 填法 450’
8008001004292．
3×105 注 入 法 6471160｝
1453121．
4×105 卑 CSA系 ＃ 外 気水 中養生、
3体平 均 （4W ） 充てん が不 十 分な ため， コ ンクリー
トの軸 力 伝 達 効 果が 十 分 発揮され なか っ た こ と と，
再 振 動に よっ て粗 骨材の 少ない コ ン ク リー
トが 打 継 ぎに集 まり， コ ン クリー
トの ヤング率 が一
体 部 より小さくな ること，
セ メン トペー
ス・
トの ヤン グ率 自身が コ ンク リー
トよ り小さい こと等の要 因が考え ら れ る。 以 上の結果か ら， 両 処 理 法 と も構 真 柱へ の応 力 集 中は 避け ら れ ない が，
打 継ぎ処 理 法 とし て は，
注入法 より充 てん法の方が好ま しいと言え る。
3．
2 充てん法と直接 法の比較実 験 3．
2．
1 実 験 概 要S
建 物は図一7
に示す形状で，SRC
＆RC
造 （φ660
mm の鋼 管 柱列 山止め壁〉，
B
、F ，
地 上8F
， 塔 屋2F で あ る。
この建物では本設の構 真 柱 鉄骨 を対 象に，
3，
1と 同じ方法で計測し た。
図一7
に柱 断 面 と計 測 位 置 を示し てあ る。
こ の 実験で も，BaF
で充て ん法，B
，F
で 直 接 法 処 理 を行い，
両 者の比較を行っ た。
コ ン ク リー
トはア ゴ打 ち と し，
余 盛り高さを10cm 以上確 保す る と と もに，
バ イブレー
ター
による再 振 動を打 込み後30分に行い，
ブ リー
ジング水 を十 分 排 除し た。 充てん法は3．
1
の場 合と ほ ぼ同じ方 法で実 施 し た。 使 用し た鋼材の検査結果， コ ン クリー
トな らびに充てん材の 調 合 と強 度 試 験 結 果 を表一
3 ， 4， 5に示す。
3．
2．
2 実 測 結 果 図一8
に打 継ぎ部 断 面の軸 力 経 時 変 化 を 示す。
当 初か ら構 真 柱 軸 力は計 算 値よ り か な り小さ い。
こ れ は柱が端一
18
一
（5） 構真柱 応 力 度（kgeern2 ） 処 理 後の構 真柱応力度（k凶cm2 ） 0 400800 1200 16000 100 200 300 400 〔4） 〔3） （2》 〔1） 計 測塹
甲
， 〕 （4） （3） 〔2） （1） 0 処理 〔前 〕「→．
後 ｝ 9162ノユ51 5161 皿 5！67’1 … 2几5 甲甲9’
，
，巳
娼
白6・
，
垂 ム層
7
↑
♂ …｝
一
処理1
（煎｝ 9／6 11／1 シe「毳
衡 67’1卩
ψ1551 ηし
qo、 、 ⇔ ♪，
鹽
’
甥
一
一
「「
’
6
♂，
，
，
’
「
100 200 300 （1）構真柱軸力（tf〕 図一
6蠍
9 ‘ 4000 7n 5／57tlgv
，
1
B3F 打 継 ぎ位 置 ｛充 填 法） B4F 打 継 ぎ位 置 〔注入法 ） 50 1DO （2）処 理 後の構真柱 軸 力（tf） 構 真 柱 軸力 分 布 （K 建 物 ） 図一
7 構真柱応 力計測位置 （S建物 ） 0 Φ 部に近い こと と不 均 等スパ ンのた め，
荷 重が隣接の壁や 柱に流れ た た めと考え ら れ る。
最 終 根切 り段階で軸力は 前 例 同 様 計 算 値に近づ く が，上 階の駆 体工事が進んで も， 前 例ほ ど大き くはなっ ていない。
図一9
は各 柱の構 真 柱 軸 力 分 布と処 理 後の増 加 荷 重に よ る構 真 柱 軸 力の増 加 を示したもの であ る。
図か ら特に 打 継ぎ 処 理部 分の断 面 （3）に注 目 す る と，
充てん 法 処 理 し た打継ぎ部分は， バ ラ ツキは あ る が そ の．
ヒ下の断 面 とほぼ近 似し た値に なっ て いる。 直接 法 処 理し た打 継ぎ 部 分は ほかの断 面より応 力度が大き く，
鉄骨へ の応 力 集↓ 軸 力 （tf）4 7
6
5
4 3 2 1Bl82B3B4 10 20 47
．
ρ
℃
、
、 実 測 値 、．
，・
、
駄．
B3F300
1
毒
ク ク リ リ 1 1 ｝ 卜 打 打 設 股1
舎
＆孟27 10’5 BIF B2F 柱 コ 下 ン 觚 ク コ リ ン ［ ク ト リ 打 1 股 ト 打 殴1
’
LO’22 助F 柱 下 部 夛 ク リ 1嚢
欝
嚢
嚢
丶 ’一 一
●奠・F 馬r甲
9需
、 L一
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一
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… し B3F一
冒
：H4」畠
、
，
L曹
、馳
■
一
一
一
1
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一
曽
旨」
一
層
冒
層
r，
図一8
構 真 柱 軸 力経時変化 （S
建 物 ） 中が大きい こと が わか る。
直 接 法の応 力集中は最 終 的に 充てん法の 1．
7倍になっ て お り，
注 入 法の倍 率 （1．
3倍 ） よ り大きい。3．
2．
3 考 察今回の計測は標 点 間 距 離が 100mm の ひずみ計に よっ て お り
，
測 定 値はユ00mm 間の ひずみ の平 均 値で ある。
打継ぎ部の上下コ ン ク リー
トのす き間は，
2〜
10mm の オー
ダー
で ありIS），
実 質 的な す き 間部分で は，
鉄 骨へ の 応 力 集 中はより大き く な る もの と考え ら れ る。 鋼 材 とコ ンクリー
トとの ヤング 係 数 比 （n）を 10とし て，
処理 後の増 加 軸 力 （7／28時 点）に対す る鉄 骨の分 担 軸 力 を 試 算し て図一
9に点線で示．
し た。 鉄 骨へ の応 力 集 中は計 算 値 より大き く なっ てい る が，
増 加 軸 力の見 込み方 （今 回はリバ ウン ド等によ る 影 響等は考え ず，
平 面 的な支配 面 積で単 純に求め た。
）， n の取り方に よる影 響が考え ら 表一
6 試験 体の種 類と材料特 性 賦験 体 名 称 A BCr q E1 ） 注 入淀 完 填 法 打継 ぎ処 理 法一
体 置接法ペ
ー
ス トペ
ー
スト工
解 ●ノ
モ ル タ ル 陳 間の穴 きさ 1皿
司 o7噌
33 92h100 条 件ス
ン
ラ
プ lom聖
単 位 量 〔驍6呼m3 諍 強 度 特 性工hgσem2 ］ W’C 〔馬 ） 杢 気 量慟 WcsGTF買
臨
宀 コ ン ク リ閇
ト 60 田 41go3 鹽7825944o ？9臼 241噌
関L2．
2噌
23 材 料 特 性 注 入ペー
スト W陀＋
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55 〔9 い 122 齔‘
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2．
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2 充 頃 モ ルタ ル W幻＋T＝
36〔覧 ， 4．
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F：AEza水 剤・
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ス1・
モル タル；CSA系k収nlifilD飆 柱応 力 度 〔k9彫an2 ⊃ 処理 後の構 真 柱応 力 度〔k8ツcm2 ） 0 500 工000 0 100 200 SOO 400 50D 処 理 〔
蠶
撫
、 〔5） 【4〕 〔3） （2） （1｝ 計 測 断 面 〔51itl 〔2｝ 〔1】一
Rde30「23 嵐、
・
強、
ヤ 6 処 理 ・吻
轍
熱’・8 P．
専
4
i
1 ： − lOO 200 300 釦00 C1）M真 柱軸 力 〔tfレ B盟 鱒 認 5厂31α237 虍8 ［一
凾
打継 ぎ位 置一
一
，
11 （充填 法 レ B4F 3 筒 鰓 馴 呂L田237 η8 打 継ぎ位置 犀 値 接 法 1II 50 100 150 200 〔2拠理後の構 真 柱 紬 力｛tf） 図ng 構 真柱軸力分 布 〔S 建 物 ） れ る。
打 継ぎ部分の鋼 材へ の局 部 的 応 力 集 中 度 をよ り正 確に知るた め，図一
10に示 すRC 造 試 験 体 （表一i
参 照 ｝ で追 加 調 査 を 行っ た。
こ の実 験で は打 継ぎ部と一
体 部の 鉄 筋に ひずみ ゲー
ジ （ゲー
ジ 長 10mm ）を張 付け，
軸 力 を加えて鉄 筋の荷 重 分 担 率 を比較し た。 図一
llは各 処 理法 別に，
鉄 筋の軸 力 分 担 率 を示し た もの で あ る。 こ れか ら，
直接 法の 場 合 鋼 材に ほ と ん ど全 応 力が集 中 し， 充て ん法で も一
体 部の 2倍の 応 力集 中が 生 じ て い る。
注P＝
56tf
（35kgeembゆ
4co 400 司一
一 上 齠コ
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ト 上 闇ゴ ン ク リー
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ト ヒ＿
柵＿
」 下 侈 コ ン ク 1｝一
ト 発 噛法 ，隅 r鰺訴 細 逆 打 打 継 ぎ部 ひずみゲー
ジ 注 人暖 打 融 章躑 解 細 （ゲー
ジ 長10 ）r490
一
閣
レ
200L SD13＠50皿
m一
SD凸3＠ 1001隔
m鰓
丿
正。。。．
675 1，
350 675 350 350 ＿一
フー
プ 筋〔SD1の 王筋 〔SD191 プレー
Mgm皿｝ P＝56
廿 （35kgfYcm『）・
3，
750 図＝
LIO 打継ぎ部鋼材応 力 測 定 試 験 体 入法で はすき間が大きいほど応 力 集 中が大き く な り，一
体部の 2−
3倍にな ること が わか る18〕。
今 回の実 物 柱で は，
処理後増 加 軸 力は直接 法 打 継ぎ部 で 180 tfであり，一
体 部 （約120
tf）の約 1．
5倍 程 度と 少な い値が計 測さ れ た。
これ はひずみ計の取 り付け位置 が 打 継ぎ部か ら少し外れ てい たためで あり，
正味のす き 間 部 分では，
以 上の追 加 実 験か ら，
鋼 材にか な り大きい 応 力集中が あるもの と考え ら れ る。
注入法で も一
体 部よ り応 力集中 が 大 きいの は，
充て ん性以 外に打 継ぎ直 下コ ン ク、
リー
トや 注 入ペー
ス トのヤン グ率の低い こと が原 因 と考え られ る。．
4．
逆打打 継 ぎ処 理 部の構 造 的検 討．
4．
1 打 継 ぎ部 設 計 荷 重と断 面 性能に関す る考 察最 近の大 規 模な逆 打工法では SRC 造 が主 体で あ り
，
本設の構真柱 鉄 骨 を用い る場 合が多い
。
中高 層の建 物で は，
地 上 階は地 震 入 力が大きい た め，
部 材の断 面は短 期 の荷重で設 計され る ケー
ス が ほ と んど で ある。
他 方，
軸 力が増え断 面が大き く な る地 下階は， 地上階に比べて 余 力が ある場合が多い。
特に，
地 下は 壁 が多く な る た め，
柱の水 平荷重負担率が減 少 する のが通 例であ る。
また，
打 継ぎ部は荷 重の小さ く な る柱 反 曲 点近傍に な る場 合が 多く，
余 力 も大き く な る。今回実 測し た事 例につ い て
，
柱の断 面 余 力 を検 討した 結 果 が 表一
7であ る。 検 討対 象は構 真 柱が本 設の鉄 骨 を 用い て いる柱 断 面で行っ た。K
建 物の柱の 許 容応力 度 に基づ くM− N
相関曲 線 を 求め，
設計荷重をプロ ッ ト した一
例を図一
12に示 す。
同 図に は鉄 骨の み，
鉄 筋の み，
鉄 骨と鉄 筋の合力線，RC
，SRC
とし て完 全な場 合を示 し てあ る。
方 向によっ て多 少の差 は あ る が， 短 期 荷 重 時 におい て も，
打 継ぎ部で は 鋼材で ぽぽ曲 げと軸 力を受け 100 分 担 率 ％ 0 イ ロ （爨 芽含
） 100 分翠
％ 0 イ ！ n （・
讌 灘
9
） 100 分 担 率 ％ 0 イ ロ （譲
黷 墅
、） 10D 外 羶 率 ％ 100 分 担 率 ％ 0 イ ロ （儻
i
錙
） 100 分鏝
ヤ ％ 0．
」
0 イ ロ イ ロ，充
轢 鯉
。。画
飜 皇
，．
5、d
气
、 し擁
筋
難
、、
°躍
艦
艶
） 図一11
鉄 筋の応力分担率 持つ こと がで き る。 長期の荷 重に は， 鉄 骨の みで十 分カ バー
で き る。 表一7
に はせ ん断 力に関して も検討し， 打 継ぎ部の設 計 荷 重 と耐 力の関係 を取りま とめ てあ る。
今 回の事 例で は，．
方 向に よっ て鉄 骨の みで もある程度カ バー
で き る が，RC
部 分の せ ん断 耐 力を期待し な ければ な ら ない。
1打 継ぎ部の処 理が不 完 全で，
す き 間が生じ ると仮 定 し た場 合，RC1
部 分の せ ん断 耐力は打 継ぎ部 周 辺の コ ン ク リー
ト お よび 帯 筋の 拘 束に よ る 主 鉄 筋 の ダ ボ 効 果 （Dowel
agtion ）に よっ て負担 さ れるもの と考え られ る。
主 鉄 筋の ダボ効 果に よる せ ん断 力の 伝 達につ い て は， RC は りの せ ん 断 破 壊 機 構の 範囲 内 で の 研究が多一
20
一
いzeL2i ）
．
逆打打 継 ぎ部を含む RC 柱の せ ん断 耐 力に関し て は， 実験例が若干 報 告 され てい るの みで あ る】9｝・
Z2｝ 。 こ れ ら の模型による実 験 的研 究か ら，
打継ぎ部の耐 力につ いて言える ことは， 軸 力がコ ン ク リー
トで も伝 達す る よ うに，
す き間の 処 理が う ま く な さ れ た場 合，
処 理 方 法， 注 入材 料の種 類に関 係な く，
一
体とそれほ ど変わ ら ない。
ま た 3mm 程 度のす き間がで きて い ても， ダボ 効果等で 最 終 耐 力は一
体 打ちの7
割 方発揮するデー
タ も報 告さ れ て おり19 ），
鉄 筋の施 工が正常です き間が小さ け れば，
注 入 が不 完 全な場合で も せ ん断 耐 力はある程 度期待で き る もの と考え ら れ る。
4．
2 合 理 的な打 継 ぎ 処理法の選 定打 継ぎ部の応 力伝達持性は充てん法がもっ とも優れ て いること がわ かっ た が，処理手 間とコ ス トは逆に な り 18）
，
設 計 上の余 力 も十 分考慮した合理 的な処理法を 選 定 す る 必要が あ る。 図一13
は以 上の検 討 を もと に，
打継ぎ部 分の構 造的要 求性 能にマ ッ チし た，
処 理法選定フロー
を 小 し た もの である。 こ の フロー
で は ま ず，
プレ ロー
ドも 含めて長 期 荷 重と施 工 時の軸力を主体と したチェ ッ クを 行い， 順次曲げ，
せん 断に対す る チェ ックを行う よ うに して あ る。 直 接 法で は下 部コ ン ク リー
トの施工を慎 重に 行っ て も，
すき間の発 生す ること が十 分 考えられ る た め ， 直接法 が採 用できる の は， 鉄骨 だ けで軸 力，
曲 げ， せ ん 断 を負担で きる場 合の み と し た。
注 入法はRC
部 分の 耐 力 を期 待 し な け ればな ら ない場 合である。 その効 果は 注入技 術の巧 拙， す き間の大小，
コ ン クリー
トの充て ん 性，
配 筋 状 態 等によっ て影響を受け る。
注入法 打継ぎ部 の鉄 骨へ の応 力集 中度を一
体 部の K，倍 とす る と，
今回 の諸 実 験か ら κF2〜
3程 度に な る。
ま た，
RC
の耐 力 は注入が不完全 な 場合を考 慮して， 安 全 を見込んで低 減 係 数K2
を か けて算 定 すること とし た。
K
，につ い ては今 後の研 究に待た なけれ ばな ら な いが， 3mm 以下の すき 間に抑え ら れ る 場合は，
文 献19）等 を 参 考に0．5
程 度の低 い値 をとっ て お け ば一
応 安 全と考え ら れ る。
充て ん法はRC
部 分の耐 力 をか な り期 待せ ざる を得ない場合で あ り，
こ のよ う な厳しい条 件で は施工時にも慎重な対 応が 望 まれ る。
表
一7
には参考のため，
図一
13の フロー
に従っ て計 測 し た2
事例の柱につ い て判 定し た結果を示してある。 こ れ ら の建物で は鉄 筋の効 果 も考 慮す る と直接 法で も可 能 な場 合も考え ら れるが，
安 全 をみ て注入法を採 用した。
5．
結 論打 継ぎ部の応 力 伝 達 挙 動の測 定と設 計
・
施工の実態調 査から，
逆 打 工 法にお け る柱の打継ぎ処理法につ いて得 た結論を以 下に示す。
（1） 逆 打 打 継ぎ部の鉄骨 に は，
一
体 部に比べ て大き な応 力が作用す る。 応 力 集 中 度は充てん法で一
体 部の 1〜
2倍 ， 注入法で 2〜
3倍，
直 接 法で は軸力の ほ と ん ど 2，
000 軸 力 1N ↑一
1，
・ざ 、
＼ ＼
短期 股 計 応力 柱頭 柱 脚 打 継 ぎ 長期 打 継 ぎ G方 向 o ● ◎ ◇ B方 向 △ ▲ ム 口 （BIF） 図一
12 柱の短 期M−
N 相 関 曲 線と設 計 値の関 係 （K建物） 表一
一
7 打 継 ぎ部の設 計 荷 重と耐 力の関係 事例 K建 物 S建 物・
柱記 号 C3 （BF ） F5（B ） 断 面 寸 法 てmm ） 950×9501150 ×1150 鉄 骨 断 面 積A 〔 2） 247 347 方 向 B方向 G方 向 B方 向 G方 向 断 面 係数Z（cm3 ） 2911291162926334 長 期 軸 力N 452452737737 短期軸 力N 475492761738 打 継 ぎ 部般 計 荷 重寧 短 期 曲 げM 654011278 短 期せ ん断 10365142158 畏 期 許 容N544544762762 躙 軸力 ブレロー
ドN5050145145 処 留 餌 艸 330341537523 鉄骨 40387074 曲げ 耐 力 鉄骨 M 5756110114 RC，
113 工14194192 せ ん断 耐力 鉄骨 8585138149 RC 6060 ユ1D100乙
7 NNNN M呂
YYYY 噸聊6 判 定 転 ツケ NYNNエ
7ク YYYY1
処理法 注入 法 注入 法 注入 法 注 入 法 採用 す る処 理 法 注 入 法 注入法 ； 単 位 〔N ：tf、
M ：tf一
皿・Q
：tf）：
奪
i Kl＝
3と し て算 定 林申 ； 図一
ISのフ ロー
判 定 式 参 照 （K2＝
0．
5と して算 定》 但し、
各記号の説 明は図一
13参 照 が鉄 骨と鉄筋に集 中する もの と考え ら れ る。 これか ら力 学的に処理 効 果が よい の は 充て ん法，
注 入 法， 直 接法の順に な る。（
2
＞ 充てん法は打 継ぎ処理法と して良 好な方 法で あ る が，
処 理 時 期が遅れ る と構真 柱に応 力 集 中 を生 じ好ま し く ない。 処 理は下 部の コ ンク リー
トの打 設 後，
で きる だ け早 急に完 了させ る ことが望ま しい。
（3） す き間に十 分 剛性のある充て ん剤が 入 り難い こ と と
，
モ ルタル分の多い コ ンク リー
トが打 継ぎ部に集ま る た め，
逆 打 打 継 ぎ部は鉄 骨へ の応力集 中が生じ や すい。
注 入 法 処 理 し た場 合で も打継ぎ部構 真 柱に は一
体 部の2
−
3倍の応力 集 中が起こ る。
ま た， 打継 ぎ 処 理前に か か☆ 設 計条 件の検 肘 〔N
．
M、
Q ） ☆ 施工条件の把 握 軸 力に対 する チ；
ッ ク ｛長期 及び施工時 応 力の検 討） ☆ 曲げモー
メ ン トに対 する チェ 7 ク 8MHN’
KlsMN・
rMH一
閧・
KtnAsA 。 ：軸 力Nに おける鉄骨の曲 げ耐 力 瀰 が鮹 する勒｛
・N・．講
，
〔N−
N・）｝
；鉄骨へ の応力 集 中 魔〔一
体 郁の倍 数｝ ；軸力N幽
に おける鉄 骨の曲 げ尉 力 ：軸 力〔N−
N’
）にBけるRC部分の山 げ耐 力 ：打 継 ぎ郁RC の耐 力低 減係 数 ：ヤン グ係 数比 ：鉄骨 及びコ ンク リー
ト断面棚 ☆ せ ん断に対 ずる チェ
ック Q ；殻 計せ ん断 力 sQ己＝【sMl 十8M2yh，
．
rQ ‘＝
（rMl 十rM2 ）ノh，
or2（Q−
5Q ‘） sQA，
rQA ：鉄骨 及びRC部分のせ ん断耐 力 8MISM2 ：柱 頭荘 脚の鉄骨の短期 許容 曲げモー
メン ト絶対値 rMl，
rMz ：柱 頭・
柱 脚のRCの短期 許 容 山げ モー．
メン ト絶 対値 ☆ 採 用 † る打 継ぎ処理法 打 継 ざ 都 股 階 刊「近の 隅 査 ブレロー
ド 〔Np〕の 調査 NO 8MN ≧M YES NO M岬＋K2，
MN一
鬪・
≧ YES．
｝
層
脚
NO YEs K2rQA ≧rQ6 NO sQ 八≧sQ6 YES 直 接 怯 充国
填 法 図一
13 処 理 法 選 定フ ロー
るプレロー
ド も含め る と，
構真 柱の軸力分担は か な り大 き く な る た め設 計・
施工上の配 慮 が 必要である。
（4
）打 継 ぎ 処 理 法の決 定は， 設計条件も考 慮して で き る だ け合理的な方 法 を選定す るこ と が望ま しい。
す な わ ち，
地下の柱 部 材は断 面 が 大き く な る上，
壁 率 が 大き く な る た め， 地 上に比べ て余 力が ある場合が多い。
また一
方 ， 軸力は柱の平面 的位置に よっ て も異な り， 掘 削に よ る支 持 地 盤の リバ ウン ドの影 響 等 も考 慮して施 工 時 荷 重を決 定す る 必 要 が あ る。
この よ う な 配慮か ら，
逆 打工 法で は鉄 骨断面に も余力が生 じ る場合が あ り，一
般的に 地下の 柱は構造的に安 全側に な る。
構造 的 側 面か ら は，
図一
13 に提 案 し た よ う なフ ロー
を 参考に， 充て ん法，
注 入法，
直 接 法を柱の余 力の程 度に よっ て，
使い分け る こと が合理的で あ る。
処理効果に関す る係 数 （K2）の と り 方 は今 後 研 究の 余地 が あ る が，
3mm 以 下の す き間 に お さ え ら れ る場 合，
当 面は一
体 部の半 分 （K
，＝
0．
5） 程 度の耐 力に してお けば安 全と考え ら れ る。
以．
ヒは 構 造的観点を主と し た が，
最 終 的な 処 理 法の決 定に は，
防 水 性，
耐久 性，
そ の他の側 面か らも，
場 所，
仕 上げ，
環境 等諸々の条件を含め て総合 的に検 討す る必 要が あ る。
構造的に は直接 法で可で あ る が，
総 合 的 検討 か ら注入法が採 用さ れ る事例 も多く，
今 後 注 入 法に改良 を加え，
処理効 果を高め ると ともに，
防 水 性，
耐 久 性の 面からも優れ た 処 理 法 を開発 する こと が課題で ある。
謝 辞 大 阪大 学建築工学 科の鈴 木計夫 教 授，
大 阪工業 大 学 建 築 学 科の大 場 新 太 郎 助 教授，
元（株 ）口 建 設 計 若 林 嘉 津 雄 博 士に懇切．
亅寧 なご指導を頂い た。
この よ う な 研究が 日 の 目を見るの は，
これ らの 先生 方の心暖ま る支援の賜物 であ る。
構造的検討に際して は，
弊 所の村 井，
宮 内 研究 員に，
また，
コ ン クリー
トの材 料 的な援 助 を両 角 研 究 員 に仰い だ。 こ の ほ かに，
研 究 を進 める上で， 協 力して頂 い た多くの 関係 者の方々 に，
心か ら感 謝の意 を表した い。
参 考 文 献 1） 2） ） 3 ） 4 ） 5 ） 6 ） 7 ） 8 ） 9 10） 11） 高 幣 喜 文 ；逆 打ち 工法，
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ON
CONSTRUCTION
JOINTS
OF
COLUMN
IN
UNDERGROUND
STRUCTURE
BY
TOP
DOWN
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，
Senioi Manager Authorized Con−
sulting Engineer
，
Takenaka
Technical Research Labor−
atory
，
Osaka Regioaal Offiee，
Member of A．
1．
J
．
The
topd
。wn constructi ・n methed involves many unique technicalprobiems
，
such asTemporafy
supPorts ；Anchoring
Qf steel columninto
cast−
in・
place concrete pier，
lnffuluence
to the structuredue
to gr・undbe−
haviour
by
excavation，
The
j
・int treatment ・f
concreteby
topd
・wn construction，
In
particular，
problems ofthe construction
joint
have
generated much concern since theintroduction
of the method．
Joints
created with thet°
pd
・wn c。 ・・t・ucti・nd
…1
・pbl
・edi・g ・・d
l
・itance
，
・e・ulti・gi
・ ・e・i… weaknessf
・。m the a、pect、 。fb
。th structural and water・
barrier
function
．
Discussed
in thispaper
is
a practical guidancefor
thedesign
of thejoint
treatment of concrete，
witchis
re−
seacbedby
measuering of stress on the steel column at structuraljoint
．
The
following
conclusions will
be
madeat this step
，
1）
Clearances
are made at cQncretejoint
by top・
down
concreting method．
The
clearance are2〜
10mmby
using nOrmal COnCrete miXtUre．
2｝
Therefore
，
the steel column’
sstress at thejQint
is larger than Ilon−
joint
part．
The
concentration of stress to steel at中
ejQint
willbe
1〜
2times of non−
joint
part on a filling method with non・
shrinkage mortar （F．
method ｝，
2
〜3times
of non・
joint
part on cement pasteinjection
皿ethod （1．
method ）．
3）
Axia
旦stress transmission of F．
method isbetter
than I．
method．
But the cost ofjoint
treatmentby
F．
methodis
higher
thanI．
method．
Therefore，
the method ofjoint
trestment 皿ustbe
decided
collsidering the remaining ofthe
steel column
．
So
I
make a proposal of rationalflow
of the selection ofjoint
treatment method， considering
