逆打工法における柱打継ぎ部の力学性状に関する実験的研究

1

論 　 文】 UDC ：693

．

546 日本建築学会構造系論文報告集 第 393 号

・

昭 和 63 年11月

逆 打

工

法

に

お け

る

_柱

打

継

ぎ

_部

の

力

学性 状

に

_関

す

る

実 験 的 研 究

正 会 員 正 会 員 正 会 員

高

両

宮

幣

角

内

喜

昌

靖

文

＊

公

＊ ＊

昌

＊ ＊ 　

1，

序 　逆打コ ンク リ

ー

トに お け る打継ぎ部の処 理 法 とし て は

，

大 別する と直接法 注入法

，

充てん法が あ る1） 。

一

般 的に

，

直接 法で はブリ

ー

ジング_水の上昇に ともな う下 部コ ンクリ

ー

トの沈 降により

，

す き間が発生し

，

力学お よ び止水性の_面か ら弱点とな り や すい

．

こ の ため， 建 築 構 造 物で は処 理が簡 便な注入法が よ く採用さ れ る。 す き 間の 大 き さ は普通コ ン ク リ

ー

トを打込 む 場合

，

平 均する と 2

〜

10mm 程 度にな る場 合が多く2〕

_，

_{す き間が小さい} た め

，

セ メン トペ

ー

ス トやエポ キシ樹 脂 等の流 動 性の よ い_材料が注入 さ れ てい る。 既 往の研究か ら

，

打 継ぎ部コ ン クリ

ー

トの軸 力 伝 達 性 状は

一

体 部に比べ _小さ く

，

鋼材 に_{応 力集 中}が生じ や すいこ と が分かっ て い る3）

。

し か し_， 効 果的に注入 さ れ たペ

ー

ス トは

，

レイタンスの_存在に も か か わ らず

，

下 部コン ク リ

ー

ト表面の気 泡 跡等の凹 凸に よ く食い込み， 高い付 着 力 が 得ら れ ること も判 明し てい る4｝

。

　

一

方， 打 継ぎ部の 力学 性 状につ い て は

，

順 打継ぎ条件 で は多くの研 究 がな さ れて い るが， 逆 打 打 継ぎ部に関し て は

，

上下コ ンク リ

ー

トの

一

_体性を付 着 力や純 曲げt 純 せ ん断 等の単 純 試 験で評 価し た研 究5）

一

．

71_が 主であ り

，

実 構造部材に働く よ う な複 雑な応 力 条 件 下での研 究ぱ少 な い

。

特に

，

曲 げ やせん 断 耐 力は軸 力の影 響が大き く

，

複 合応 力下で の力学性 状を知っ て お くこと が 設 計 上 重 要で あ る。 今迄の調査 に よ る と

，

軸 力 伝 達 性状は充てん法が 最 良で_， 直接 法が最 も悪い3 ｝。 その他の 力 学 性 状につ い て も

，

レイタン ス処理や目荒しが可 能な充て ん法が有 利 にな るこ と が予 想さ れ る

。

入 沢 らS｝_は 曲 げせ ん断 性 状 を， 充てん法を主体に し て調べ てい る。 こ の研究で は

，

各種 の添 加 材 料入り モ ル タル を充てん す る と と もに

，

エ ポ キ シ樹 脂 を 用い た注 入 法

，

直接 法の比 較 実 験を行っ て いる。 これに よる と

，

す き間が完 全に開い て いる （3mm ）よ うな場 合は_， 3割 程 度の耐 力 低 下が認め られるが

，

そ の 他は

一

体 打 ち も含めほとん ど差がない。 この実 験で採 用 本 論文の概 要はH本 建 築学会 大 会学術 講 演梗概 集 〔S

．

60

_，

63）に_発表 済 　＊ _{（株 ）竹中工 務店技術 研 究 所 　大 阪 支 所 長}

・

T

．

_修 纏 _{（株 ）竹 中工 務 店 技 術 研 究 所 　大 阪 支 所 研 究員} 　 　 （昭和53年6月3日原稿 受理 ） した注入法は樹脂注入で あり

，

よ く用い られる セ メ ン ト ペ

ー

ス ト注 入 法に関 して は調 査し て い ない

。

　打継ぎ部の_力学性状は

，

使 用す る材料の ほ か に

，

_打継 ぎ部の形 状や位置，打 継ぎ面の処理状態等に影 響さ れ る。 形状や位置に関 して ば

，

荒 川e〕_{が曲 げせ ん 断} 実験に よっ て調 査し

，

亀 裂 想 定 線 上の打 継ぎ が最も不 利にな ること を示し ている。 ま た

，

表面の処 理 状 態につ い て は， ワ イ ヤ

ー

ブラ シ処 理 や 凝 結 遅 延 剤 等の効 果 を調べ た鈴木’〔，） の 研究や大 関11）_の 研 究等 多い が

，

軸 力がない状 態での試 験 が ほ と ん どであ る。 逆 打 打 継ぎ処 理は地 下 階で行われる こ と が多く

，

柱で は軸 力の影 響を 無視す るこ と はで き な い

。

特に_， 逆 打 打継ぎ形状に関しては

，

軸 圧 縮 耐 力に影 響す る傾斜角 度に関する研 究は少な い

。

本 報で は逆 打 打 継ぎ処 理 部の設 計

・

施工上の_指針 を得る た め

，

軸圧縮性 状に及ぼ す傾 斜角度の影響

，

ま た よ く採用さ れ る セ メン トペ

ー

ス ト注入法を主 体に し て_， 複合応力下にお ける_柱 の 力学 性 状につ いて，実 験的に調査 し た結果を報告す る。 　

2．

打継ぎ傾斜 角度が軸圧縮性状に及 ぼ す 影 響12） 　逆 打 打 継ぎ処 理に際し て は， 下部コ ンク リ

ー

トの充て ん性 を良く す る た め

，

打継ぎ部に傾斜をつ ける

。

水 平 面 と な す角 度 （の が大きい程 充て ん性は良く な る が， 力 学 的に は不 利になる

。

打継ぎ形 状と曲げや せ ん断耐 力に 関す る研 究は多いが

，

軸 力を対 象とし た圧縮 性状に_関す る研 究は少ない

。

既 往の研究で は， 小さい傾斜の場 合

，

耐 力に影 響が少ない こ と が報 告さ れ て い るが1〕

・

η

_，

₄₀° 以 上の _{傾 斜}に対 する検 討は なされて い ない

。

こ の た め， 軸 圧 縮 耐 力に及 ぼ す 打 継 ぎ角 度の 限 界につ い て調 査 を 行っ た

。

　

2．1

実験 概 要 　逆 打 打 継ぎ 形状は V字型と レ字 型が多い

。

そ こ で

，

実 験で は2つ の形 状に対 し て

，

それぞ れ 30

°

_， 45

°

_， 60

°

の 傾 斜 角 度で計6種 類 と水 平打 継 ぎ】種 類

，

合 計

7

種 類の 試 験 体を 2体つつ _{作 製} し た

。

図

一

上 に試 験 体の形状と 配 筋 状態 を示す

。

コ ン ク リ

ー

トの調合と_{試 験結果}を表

一

1 に示 す

。

型 枠は合 板 型 枠 を使 用し

，

横 打込 み と し た

。

実 験は約 4か月の屋 外 養 生 後， 100ton の電 子 管 式 圧縮 試 験 機で行っ た

。

上下の コ ン ク リ

ー

トの打継ぎ部を挾ん だ 軸 変 形量 を ゲ

ー

ジ タイ プの変 位 計で計 測し た

。

　 　 　 30　90　30

ii

匚

圖

／

跳

0055 250 0055 V型 　 150　 　 　 150

一

　

「

一

「

0 75 300 75 配 筋 状 況  打継 ぎ形状 単 位；  　 　 図

一

1　 試験体の形状と配 筋 表

一

1　コ ンク リ

ー

トの 調合と圧縮 強 度 鵬 材の最対 法（  _） 20 ス ラン_{プ （}  ） 18 空 気 量 （％） 4 水セ メ ン ト比 （％）

55

細_{骨 材 率 （}％_）

462

単 位 水 量（

k

ア蹠 3_） 191 粗 骨 材 （

klm3

） 950 重 　 　 　 量 細 骨 材 （

k1

皿3） 794 セ メ ン ト（

k

アロ動

347

混和材零 〔

klm3

）

3．

47

臠

釁

臠 野

368 〜

349

　 　ヤ ング係 数 ＊＊_（×105k 劇_cm2 ）

2．

86

−

　

2．

48

鬻

馨

臠

咢

1

’

26．

　 26

3〜

。

8 ＊_{ポ ゾ リス}

No ．

70

　

A3

_{タ イ プ} ＊ ＊ 現 場封か ん養 生

、3

体 平 均

2．2

実 験 結 果 と 考 察 　図

一

2は荷重と軸 変形の 関係を示し たもの であ る。 初 期 接線 勾配は同じ であり， 傾斜 角 度 が

45

°

以 下の もの は 最大荷重にな る変形 量も ほ ぼ同じ

0．2

％ 程度で あ る

。

609の もの はコ ン クリ

ー

トの最大耐力に な る前に急激に 破 壊 し

，

0

．

05

〜

O

．

08％程 度の変 形で打 継ぎ面に沿っ て 滑っ て い る

。

図

一

3は最 大 荷 重 を打 継ぎ角 度 別に プロ ッ トし たもの である

。

30

°

まで は 0

°

の もの と大 差のない_耐 力であるが， 45

°

では 1割 程 度

，60

°

に な る と半分程 度 まで 耐 力が低下 する

。

ま た，

V

字型 よ りレ字 型 が 低 下 し や す く， その傾向は角 度が大き く な る程顕著であ る。 写真

一

1は破 壊 状 況 を示 し た もので あ る

。

角度が

30

°

以 下で は

，

打 継ぎ面に関係ない ス ベ リ 線で破 壊 し てい る

。

45

°

で は

一

部 破 壊 面が打 継ぎ面と

一

致 し， こ の角度前後 から耐 力に影 響 する ことが予 想 され る

。

60

°

にな る と完 全に打 継ぎ面で破 壊 し て お り

，

こ の ため耐 力も大 幅に低

2

荷 重 100 80 60 　 40   荷 重 20 　 001 80 60 　 4D   20 o0 　　 　 　 　1　 　　 　 　 　 2　　 　 　 3 　　 　　（0

．

33％） （0

，

6？％〕魏 （副 　 　 図

一

2　軸 力と変形の関 係 100 最 　 80 大 荷 　 60 重   40 20 0

3

● _Oe o ● レ型 V型 03 　 角度 〔

e

）0° 　　30° 　 45

°

　 60

°

図

一

3　 最 大 荷 重と打 継 ぎ角 度の関 係 写 真

一

1 破壊 状 況

下す る

。

0

°

の もの の_{破 壊 面}は対角 線に沿っ て お り， ス ベ _{リ面と水 平面と}のな す角 度は

70

°

_強であっ た。 　破 壊状態は試験体 端面と載荷板間の_摩擦に よっ て も影 響さ れ

，

予測しに くいが

，一

般に はコ ン ク リ

ー

トの破 壊 はモ

ー

ル

・

ク

ー

ロ ン の包 絡 線 （1）式で説 明で きる

。

す な わ ち

，

破 壊 面は大きい_主応力 （軸方向）と

11

／

4一

φ／

2

の角 度を な す面と な る13 ） （図

一

4（a_{） 参 照 ）。} これ は水 平 面と

n

／4＋_φ／2とな り， 打 継 ぎ角 度 がこ の値に近づ く と

，

耐力 が低 下す る もの と考え ら れ る

。

打 継ぎ面がこ の 角 度か ら離れて いる間は

，

破 壊 面は打 継ぎ面 を横 切る形 に な り

，

耐 力 的に は

一

体 打 ち と大 差の ない状 態に な る

。

　 　 　τ＝＝ τo十σ

・

tan

Φ

・

………・

…・

………・

………・

（

1

） 　 　 τ ：せん 断 応 力 　 　 σ ：ス ベ リ面に直 角 方 向の応 力 　 　 φ：せ ん断 抵 抗 角 　 　 τo ：σ＝ O_{にお け る せ ん断応 力} 　実 際の破 壊 面は柱の形 状，特に細 長 比に も影 響 される

。

す な わ ち

，

端 面拘束の短柱で は

，

ス ベ リ線は柱の上下 面 以 上に は発 生しない ため，

ll

／4＋ φ／2が 柱の上 下の 対 角線の な す角 度よ り大きい _場合は

，

最も不利な角度はこ → σ₃

↓

σ・

1

大 きい 主劒 　 　 n14 （a） 図

一4

　モ

ー

ル

・

ク

ー

ロ ン の包 絡 線 0 σ_c の対 角線のなす角と な る。 通常は柱の シェ ヤ

ー

ス パ ン比 は

3〜5

程 度に な る た め

，

約

70

°

− soe

が対 角線の な す角 と なる

。

こ れ に対 し て φ はコ ン ク リ

ー

トに使 用 する材 料の_種類や締ま り方等に よっ て変 化し_，

一

概に決め ら れ ないが

，

モ

ー

ル_説を適用し

，

図

一4

（

h

＞に示す よ うに圧 縮 強 度 σ_c と引 張 強 度 σt か ら原 点を通るモ

ー

ル の応力 円 を描き， これ に接す る包 絡 線 （（

2

）式 ） を求め 14） ， （

3

） 式より φを計 算す る と

，

今 回の コ ン クリ

ー

ト強度で は 大体

59

°

〜

60

°

程 度 と なる。 こ の ためス ベ リ面は45

°

＋ （

59

°

− 60°

）／

2

≒

75

°

に な るもの と考え ら れ る

。

試 験結果 で は対 角 線の な す角 度は約 72

°

で あり

，

ス ベ リ面と ほ ぼ 近い角 度であっ た

。

したがっ て

，

普 通コ ン クリ

ー

トを用 い る

一

般的な柱で は

，

最 も不利な打継 ぎ角 度と し て

75D

前 後の値 を 考 えてお けばよい

。

　　　

・； （_σ 。

一

・，）σ／

2V砺

＋

砺

／

2 −・

一 ・

…

（

2

）

　　　

セm φ

一

（σ。

一

σ t＞／2

偏

一 ・

…一 ……一

（3） 　 実 物の柱では

，

鉄 骨 や 鉄 筋が沢 山 入っ て いる場 合が多 く， 鋼 材によ る拘 束 効 果が期 待で き る た め

，

厳密には断 面の条 件によっ て効 果は変わる もの と考え られる が， 通 常の設 計で は

，

軸 力はコ ンク リ

ー

トに持た せ るこ と に なっ てお り

，

角 度が大 きくなる場 合は

，

打 継 ぎ角 度の影 響に対 する配 慮 が 必 要である

。

　

3．

各種の処 理法に よ る逆 打 柱の曲げせ ん断 実 験15｝ 　3

．

1 実 験 概 要 　試 験 体は地下柱の実 状を考え

_，

図

一

5に示す 形状の も の を作 製し た。 打 継ぎ位 置は施工条 件によっ て変 化 する が， 施 工 可 能な範 囲で力 学 的に不 利な位 置と し て

，

柱 頭 側材 端か ら1／4L （

L

；柱 内 法高さ）を選定し た。 試 験 体の種 類は打 継ぎ処 理 法の違い によっ て 5種 類 （

一

体 打 ち， 直接法， 充てん法， エ ポキ シ樹脂注入法

，

セメ ン ト ペ

ー

ス ト注入法）を作 製 し た。 こ のな かで

，

直 接 法は最 　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　60 ツ

ー

7

’

筋〔D13）　 　 　 8

−

Dl9 主 筋 （D19｝ 　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　520 プレ

ー

ト〔9  ） 　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　　 　　 　 　40 　 100 ■oo 　 　 m 　 　 　　 　　 　 　　 　 一 　　　 　　 　　 40 「 200 打継 ぎ部　 歪み ゲ

ー

ジ

L

＿

40。

＿

_」

r400

躯

200L 　 　 　 　DL3＠50mm 675　　　　　　　1

．

350 　　　 　　 　　　 　　 　D13＠10Dmm 25°

．

↓　

1

．

。。。 　　　　　　　｛L 350　　 　 　 　　 　 　 　　 　 　 　　 　 　 　　 　 　 　　 　 　 　350 　　　　　　　　　単 位 ；mm 675 3

．

750 図

一

5　 試 験 体の形 状と配 筋 図

表

一一

2 試験体の種 類 試　験　鳳　の　 名　称 No 試 験 はの_{性 能} C D E A B C1_馬C8 1 打 継 ぎの有

・

無 打遜ざ無 灘 ぎ 何｛逆打工法， 2 処 　 理

，

方 　 法

一

体打ら 分離 型ll _{新 注 入 法} 新注入 法 新 注 入 法 充歌 法 Eご1三入含1 3 〜垂　入　 材　料 艇注入 ペ

ース

_ト ベ

ー

ス ト ベ

ース

_ト モル クル エポ キシ 4 添 　 加 　 剤帥 _タスコン タスコン タスコ ン タスコン 5 軸 力 （tf） 56 56 o 56 56 56 56 5 隙 悶゜1_〔mm ） 5＋

α

9 3 9 lOO 2

．

5 7 上＝ン ク リ

ー

ト 8月8日 8月3日 8月3日 8月3日 8月3臼 8月3臼 8丿13触 8 下コン ク リ

ー

ト 8 月 8日 8丿IB日 8月8H 8月8日 8月8日 8π8目 8川8日 9 注 入 処理 日 8月24u 8月24日 8月24日 8譯｝2ぐll8 丿124田 10 載 荷試 験 日 10月29臼 】1月9日

層

_{IO 月25}日 _{H 月 15}日 聖1月且3日 L田聖1日 L田 511 t） 2） 314 ｝ 5mm 厚の燃 ス チe

一

ルで隙1踊 を 確 保L 下 謡コンクリ

ー

ト打設後ス チ

囗

一

ルを除去 常 温 硬 化 型

エ

ポ キシ餅 脂注入〔

コ＝

シ〔切祉艇ボンドE200〕 カルンウム

・

サル フォ

・

アル_ミネ

ー

ト系の無収筋グラウ ト樗 1電 気 化 学 工 猛 偽｝祉 襲 ｝ tt入材料の_注入_{鬣 か ら逆 算 した 値} 悪の条 件 を想 定 して

，

5mm 以 上のす き 間が開くよ うに し

，

分 離 型 と 呼ぶ ことに す る

。

また

，

軸 力の有 無

，

す き 間の大 き さに よる影 響 等 を 調 査 する ため

，

セ メ ン トペ

ー

ス ト注 入 法の試 験 体は3体 作 製 し， 合 計 7体の試 験 体 を 作っ た （表

一2

参照）

。

　 試 験 体の設 計は 14階 建 程 度の実 例 を参 考に

，

縮 尺は 約1／2

．

5に し，

RC

部分の性 能 を 評 価す る た め， 構 真 柱 の よ うな鉄 骨の ない単純なもの と し た。 ま た

，

せ ん断耐 力 を確 認 す る た め， せん 断 破 壊 型の試 験 体 とな る よ うな 配筋を行っ た。 打継ぎ処理手順は

，

で き る だけ忠実に実 際の施 工 条 件に近づけるた め， 縦 打 ち と した。 各 試 験 体 打 継ぎ部の_{詳 細}を 図

一

6に示す

。

充て ん法は 同 図に示す よ うに

，

下 部コ ンクリ

ー

トを 約 100mm 程 度 控えて_打込 み_， ワイヤ

ー

ブ ラ シに よる レイタン ス処理後， モ ル タル の充てん を行っ た。 セメ ン トペ

ー

ス トの注入 は 上部コ ン ク リ

ー

ト底 面に発 泡スチロ

ー

ル （30×40mm ） を張 り付 け

，

下部コ ンク リ

ー

ト硬化 後シン_ナ

ー

で_{溶 解除去}し

，

注 入 路と し た （新 注 入 法丘6 り。 注 入は手 動 式の グラ ウトポ ン プを使用 し， ポンプの最 大 吐 出 圧 を約 8kgf／cm2 と し た

。

エ ポキ シ樹 脂は ド リル _（径約

5mm

_｝で注入孔 を 設 けた後

，

注入 ガン で数ヵ所か ら注入 した

。

　上下コ ン ク リ

ー

トの調 合

，

試 験 結 果を表

一

3に示す。 使 用 した鉄 筋は

JIS

　

G −

31i2お_よび3117 _{（鉄 筋}コ ンク リ

ー

ト用棒 鋼 ）に適 合する もの を用い

，

そ の力 学 試 験 結 果 を 表

一

4 に示す

。

注入法， 充て ん法に使 用 した材 料の 調 合 と試 験 結 果 を表

一5

に示す

。

　 試 験は 4台の 200tfの オイル ジャ ッキ を 交互に 2台 用 い て_， 大野式 逆 対 称正負 交 番 載 荷を行っ た

。

軸 力の導入 は

PC

鋼 棒 を 用い て行っ た

。

載 荷 履 歴は図

一

7に示 す よ うな要 領で_， 荷 重 制 御と し

，

各 荷 重 段 階で 3回の繰り返 しを行い_， 破 壊に至ら し め た

。

　測 定 項 目は各 部の変形 を主 体と し， 試 験 体固定 端 部に ‘00 　 　 　 400 − 一 上 衂7ンク リ

ー

ト 　 路 − 入 　 注 下師コンク リ

ー

ト 充 填 法 打 謎ぎ部 ＃ 細

　　　　

注 入 法打 継 ぎ部 畔 細 　 　 　 　図 哺 　打継ぎ部 詳 細 表

一3

　コ ンク リ

ー

トの調合と試 験 結 果 粗 骨材の最 対 法（  _） 20 ス ラ ン _{プ （}cm ） 18 空 気 量 （％） 4 水セ メ ン ト比（％ ）

60

細 骨 材 率（％）

472

単位 水量 〔

k

アm3 _） 190 粗骨 材（klm3 ） 944 重 　 　 　 量 細骨 材（k 　m3 ）

825

セ メ ン ト〔k　m3 ） 317

AE

減 水 剤 （

k

　

lln3

_） 0

．

793 　 圧 縮 強 度＊_（kg_∬｛皿 2_） （載 荷 前10／18｝

〜

（載 荷

f

麦11117） 264

−

234 上 　 　 　 部 ヤン グ係数＊ （×

105k

_凶cm2 ） （載 荷前10’18）

〜

（載 荷 後11／17）

2．

28−

　

2．

13

　

割裂強 度＊_（

kg

_{恥m2 ）} 〔戴 荷 前10’18）

〜

（載 荷 修を11／17〕 21

．

9

〜

　

22．

1 　 圧 縮 強 度＊ （

kg

σcm2 ） （氣 荷 前10／18）

一

〔載 荷 後11117）

264卿

　

256

下 　 　 　 部 ヤン グ係 数＊_（×

105k

凶cm2 ） （敏 荷 前10／18）

〜

（載 荷 後11’工7） 2

．

12

〜

　 2

．

11 　 割 裂強度零_（

kg

_{βcm2 ＞} （載 荷前10118）

一

〔載荷後U117）

27．

0〜

　

24，

8

＊ 現場封か ん養生

、

3体 平均

表

一4

　鉄 筋の 力学的性 質 測 　 　 定 　 　 粘　 　 果 鉄 筋の種別 歯

踏

驢

撫

驤

離

鰾

_{m ・} 置 37

．

15 司

．

5 L9

．

1 D

−

13236

．

654

，

9 且9

．

4 33 石

．

054

．

9 19

、

7 平 均値 35

．

554

、

8 且9

．

4 13B

　

359

．

3 2L

．

3 D

−

1923B

．

ξ 6D

．

2 2L

．

6 33 ア

．

859

．

3 2L1 平均値 38

．

259

．

6 21

．

3 埋め込んだ ボル トに固定さ れ た変位測定フ レ

ー

ム に， 変 位 計 をセ ッ トして測 定し た

。

図

一

8に は支点

，

加 力点， 変位測定位置と載荷に よ る試 験体の応 力状態 を 示し て あ る。 　3

．

2　 実 験 結 果と考 察 　

3，

2

．

1

　コンクリ

ー

ト試 験結 果

　

コ ン ク リ

ー

ト試 験 体 （径 100mm ， 高 さ200　mm ＞は 管 理 用 とし て ビニ

ー

ル シ

ー

トで密封し， 試験 体の近 く で 養生し た

。

試 験結 果を表

一

3に_示す。 上 下コ ン ク リ

ー

ト とも設 計 基 準 強 度に近い

，

バ _ラツキの少ない結 果 が得ら れた

。

表

一

5　注入材料の調 合 と試 験 結 果 調合条件 注 入 法 充 填 法 水セ メ ン _{ト比 （}

W

_κ

C

＋

TX

％〕 55 36 水W （k 1224

。

5

重 　 　 量 セ メ ン ト

C

（

k

2011

．

13

細 骨 材

S

（

k

0 12

．

5

添 加剤

T

＊_（

k

2．

51

．

37

圧 縮強度牌 （

k

塑  2_｝ 　 　 （

1W

）

〜

（

4W

）

232〜

270503

〜

667 P 漏斗13流下値 　 　（

1．

751

） 12秒

一

フロ

ー

値 　（cm ）

25，

5〜

　25

．

021

．

5

〜

　

21。

5 ＊

CSA

_{系 無 収縮剤} ＊ ＊ _3日 迄Φ

53

  ビニ

ー

ルチュ

ー

ブ養 生 　（

20

℃ ）

、

以後 標準水 中養生

、

3体 平 均 荷 重 （切 Ioa o 50 50 100 o 5　 　 　 10　 　 　 d5 　 繰返 し回数 20 図

一

7 載 荷 履 歴 200

「

t

加力 牽P　　　　　　　；　加1力

，

・

、

．

P

　　　　　　宀

圏

：_∴， ：

3

伽

←

一

ダイ ヤ ルゲ

ー

ジ ： ：

1

國

「

一一

一

．

一

．

一

．

一一

L −一

．

一

．

一

一

一

．

一

一

一

一

一

L− 『

＿ ，−rrπ

r1一

一

齟

一

L− 一一

■

一

一

．

一

一7−一

立 而 圀　 　：　 　 　

i

　 　 　 　 ！　 　 　

嚠

1 　　 　　　　 　　　　 　　　　 　　　　 　　　　 　　　　　 　　　　 　　　　 　　　　 　　　　 　　　 1 1_： 1

圏

　　　　　　1

　　　　　　　　　■

一

　　　　国

… 旨

鬮

… … 1 ；∵：

國

▲ _加槭

一

P ：

？

加力占P

↑

碍

上

単 位；mm 譲 験 「侭の応 丿丿状 態 図

一

8 加 力 点と変 形 測 定 位 置

　 3

．

2

．

2　破壊経過 　 打継ぎ部を分離型 （

B

）と し たもの以外の各試 験体は

，

ほ ぼよく似た破 壊 経 過 を 示し た

。

すな わ ち， 先ず せ ん断 力 （

Q

・

・

　

P

／

2

）と_{し て}

10

　tf

− 15

　tfの _荷重で材端部に曲 げひび割れ が発生し

，

その ひび割れ が斜めひび割れ‘こ発 展す るの は

25tf

前 後である

。

せん断ひび割れ は

30

　tf

−

40　tf_で発生し

，

_{最 終 的に は}

，

_{材端 部の} コ ンク リ

ー

トの 圧 壊が進 展し ながら_， 部 材を対 角 線 状に走る せ ん断ひび 割れが 大きくな りピ

ー

ク荷 重に至る

。

　図

一

9に破 壊 状 況を示 す。 分離型で は

，

打 継ぎ部か ら 亀裂が 発 生し． か ぶ りコ ンクリ

ー

_{トの は く離 的 な破 壊 状} 況 を示し

，

打継ぎ部の周 辺が破壊す るの みで

，

他は健全 な 状 態で終 局 を むか え る。 こ の ほかに， 打 継 ぎ 部で の ひ び割れ が大き く な り

，

破 壊に至っ たもの は

，

セ メン トペ

ー

ス ト注 入 法の

Ci

と

C3

である

。

こ の理 由は

，

　

C

_、

，

　

Cs

と も に注入前の す き間が大き く

，

また

CI

は そ の上に軸力 が ないために_， 打 継ぎ部の弱 点が現れ た ためと考え ら れ る。 これ に対し て，

Ci

，　

D

，　

E

は

A

と同様に打 継ぎに関 係の ない位置でせ ん断破壊が進行し

，

打継ぎ部が弱点と な る よ う な破 壊形態 を示し ていない

。

　 3

．

2

．

3　荷重と変形の_関係 　 図

一

10に各 試 験 体の せ ん断 力 （P〃2＞と部 材 角の 関 係を示す

。

部 材の降伏は

，

荷重

一

変形 図か ら明ら か に折 れ曲が る点と し

，

その時の荷重を降 伏 荷 重と し た。 表

一

6

は主 な実験結 果を

一

覧に したものであ る

。

　

一

体打ち （

A

）と セ メン トペ

ー

ス ト注入法 （

Ca

：す き 間3mm ）， 充てん 法 （

D

｝およびエ ポ キシ注 入 法 （E） は ほ ぼ同じ破 壊耐力 を示し た

。

その値は

47〜

49tf を示 し_， 破 壊 位 置は打 継ぎ位 置で は な く_， 材 端 寄り に発 生し た

。

（

4

＞式17） に よ る計算上の せん 断 破 壊 耐 力は

，

軸力 有 り では約40　tf

，

_{無 しで は約} 36　tfと なり_，　

B

と

C

、以 外は計算 値よ り大 きい_耐力 が確認さ れ た

。

　 　　ρ

Q

餌＝ oAQu

一

ト

0．

1

　σo

。

b・

ノ

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

呷

一・

・

・

・

・

・

・

…

　〔4　｝ 　pQu ：柱の終 局せん 断 耐 力 　 　σ ，：柱の平均軸方向応 力 度 打 継 ぎ位 量

一

　 　　kC1 試験 体 打 継 ぎ位鷺

∫

’ 「 ノ

_＿

　 　 ＼ ら 試験 体 打 継ぽ位璽

＿ ・

c3試験体 打 継暫位 置

一

₇₁

D 試 験 体 図→ 破 壊状況 表

一

6　試 験 結 果

一

覧 供　 　 試 　 　1駅　 　No 測定項 目 _{A B Cl} 馬 Cg D E 破 壊 時せ ん 断荷 重｛tの 47田

，

D11）

躡

瀞

 

．

2 ほo 射

糧

， ξ7

．

1 ほ00｝ 47

、

3qoo ｝ 降伏 時せ ん_{断 荷 垂 （面} 43

，

5r ［αo｝

隔

福

43

．

7 （iOP

漏

緜

438uOl ｝ 曲げ ひび割れ時せ ん 断 荷 重 （tO14

、

o P

．

9 9

．

6 【3

．

9 14

．

L 12

．

3 8

．

3 せ ん断ひ び割れ時せ ん断 荷 重（  41

，

5

　

一

30

．

8 32

，

7 臼」

．

4 破 壊 時 部 材 角 （X10 斗a 乢） 12

．

7 2

．

5 晝1

「

4 7

．

扛 30

．

8

−．

．

」

一圃

　4

．

9 8

．

3 8

．

7 降 伏時 耶材 角 〔X10 称ad

。

） 7

．

4 蘆

，

2 コ

，

2 4

．

7 噌

．

0 4

，

9 5

．

3 打 継 ぎ面の降 伏 時ズ レ伽 ） 0

、

54 Q

．

を50

．

43 0

．

22 079 D

，

37 0

．

00 打継ぎ面の_{降 伏 時 伸 縮 （}mm ） o

・

29 0

、

740

．

78 】

、

Ol 1

．

23 1

．

23 1

．

39

一

　 軸 方 向の _降伏 時 伸縮（mm ） o

，

71 o

．

390

，

48 040 025 075 o

、

43 但し

、

_{（ ）内 数 値}は_Aを100と し た 比 率（g5）

、

打 継 ぎ面の変 形 量は降 伏時 荷重サ イ クル の値を示 す

。

供難 ：c3

　

　

　

　

　

i

ノ

1

　

　

　

　

　

　

　

州

供試俵：B

｝

供試体二D 騎 50 せ せ

1

箆 ん 断 力25 _’

．

  （tf｝

曹

20

一

10 o 10　　 　 　 　 　　 20

・

20

一

墅o 10　 　 　 20 鄙材角〔x欺3ra6〕

．

_部材角吐x1 鹸 r副

，

₂₅

「

−

₂₅

，

_解

，

．

．

一

₅₀

・

50 供試体；C1

ー

　 0 　 5 せ

舅

25 〔

tf

｝

一

20

一

10 10 20 ノ 部材角国 岬 rad｝

一

25

ー

D5

一

儀試偉：E 50 供試休；C2 恥 せ ん

．

．

．

断

．

／ 力ゐ （制

D

F2Q

　　 　　 　　　

−

10 10　 　 　 20 邸材創x†r3

・

副 ゐ ！ ！

厂

．

レ

多

　

曹

501 図

一

10　荷重変 形 曲線

20 15 　 　   　 　 　 　 如 ズ レ 変 形 価 e

．

5 o 　 O 　 　 10　　Z）　 ヨ0　　40 　　5◎ 　 　 　 　 せ　ん　断　力　   図

一11

打 継ぎ部のズレ変形 ｛屈 の ｛ 力 断 ん せ 図

一

12　 打 継 ぎ部の伸 縮 　OAQu ：梁の終局せ ん断耐 力 　　

b

：_柱の_巾

　　

ゴ：応力 中 心 間 距離 　分 離 型 （

B

）は極 端に耐 力が低下 し

，一

体打ち （

A

） の

37

％に なっ た。 セ メン トペ

ー

ス ト注入法で もすき間 が大 きい

Cs

試 験 体 （9mm ）は A より1割 程 耐 力が低い

。

こ れ は_，す き間が_大き す ぎる とペ

ー

ス トの量 も多く な り， ペ

ー

ス トの余 剰水の脱 水が十 分でな く

，

密実なペ

ー

ス ト が得られず， 上 下コ ン ク リ

ー

トの

一

_{体 性が} 阻害さ れた た めと考え ら れ る

。

この傾 向は す き間の大き さを変え て， 上下コンク リ

ー

トの_付着 力 を調べた試験 結 果IS）_と

一

_致す る

。

軸力 がない_{場 合 （}

Ci

試験 体 ｝は， ほ ぼ計算 値に近 い値を示す が

，

軸 力が あ る場合よ り2 割程耐力が低く

，

軸力の効果が大きい

。

　 降伏 時せ ん断荷重は

A

を

100

と し た場合

C

、

，D ，

　

E

は ほと ん ど同じ値であるが_， C3 で は 87％，　

Ci

で は 57％

，

B

で は

29

％ に低下し て い る

。

　降 伏時の_変形は耐 力の_大きい

Ct，

　

D ，

　

E

では

，

部材 角 に して約

1

／

200

程 度，

C3

で は

1

／250，　

Ci

で

1

／

300

，　

B

で は 1／1000 程 度に な り， 耐 力の低 下 と と もにね ば りの 少ない柱と なってい る

。

これ らの試 験 結果 か ら

，

セ メン トペ

ー

ス ト注入法で す き間が

3mm

の もの は，充て ん法， エポ キシ注入法と同等の 力学性 状を有す る打継ぎ処 理 が な さ れて いる もの と 判 断 さ れ る

。

　

3，

2．

4

打 継ぎ部の変形 　図

一

11

，12

に打継ぎ部の 変形 （各荷重サイクル の第 1 回 目の最大 変形 量）と せ ん断 力の関係を示す

。

　分離 型 （

B

＞は

15

　tf_{程 度}の せ ん断力で ズレ， 伸びと もに大き く な る

。

軸 力の ない

Cl

試 験 体も ズレ

，

伸び変 形は比 較 的はや く 発生 してい る

。

他の試 験 体の変 形は ほ ぽよく似 た進み具 合である が， す き間の大 きい

C3

試 験 体は_{降伏 後}の ズレが大き く なっ てい る。 充てん法

，

エ ポ キシ注 入 法およびす き間が 3mm の セ メン トペ

ー

ス ト注 入法の各 試験体は よ く似た変形特性を示 し

，

降 伏までは

一

_{体打ちとあま り差は認 め られ ない} 。 　

4．

結 　 論 　単純圧縮 試験お よび曲げ せ ん断実験か ら

，

打 継ぎ形状

，

各種打継ぎ処理法によ る柱の力 学 性 状につ い て得 られ た 結 果 を ま とめて以 下に示す

。

　

1

） 打継ぎ部の傾 斜角度が

30

° 以下の場合

，

軸圧縮 耐 力はほと ん ど低 下し ない

。

45°で は耐 力 低 下は 1割 程 度

，

60

°

に な ると半分程度に低下す る。

70e− SO

°

に な ると最 も不利にな る可 能性が あ る ため

，

あ ま り大 きな傾 斜 角 度 をと らな い よ うにする ことが望ま しい_{。 施}工性も考慮す る と

20

°

〜30

° 程度が適当な角度と考え ら れ る

。

　2） F。／7程 度の軸 応 力 下では， せ ん断耐力は充てん 法， エ

ポ

キシ注入法， セ メン トペ

ー

ス ト注入法 （す き間 が 3mm ）とも大 差な く

，

ほぼ

一

体 打 ちと同 程 度である

。

ペ

ー

ス トが効 果 的に注 入 されていれば， セ メ ン ト系の注 入材で も

一

体 打ち と遜 色ない耐 力が得ら れる

。

　3） セ メ ン トペ

ー

ス ト注 入 法の場 合

，

す き間が大き く （9mm ）な り すぎると， せん 断 耐 力 が 低 下す る傾 向 を 示す。 こ れ は付 着 力 試 験か ら得ら れ た結 果と

一

致し

，

部 材と し て の力 学 性 状か ら も

，

す き 間が適 度の大き さ （3 mm 程 度 ）の状 態で注入処 理す ること が望ま しい

。

　4） 直 接 法 等で， す き間 が5mm 以 上にな り

，

何も注 入 され な い場 合

，

せ ん断 耐 力は大きく低 下し

，

破 壊 時せ ん断 荷 重は 4割 以 下に_， 降 伏 時せ ん断 荷 重は

3

割 以下に なる。 　5） 今 回の軸 力 （約 F

。

／7）で は

，

せ ん断 耐 力は軸 力

なしの_{場 合}より

2

割程 大き く な り

，

軸 力効果が顕 著で あ る

。一

般に_，

O．

4Fc 程度の _軸力 まで は曲げ耐 力の向上 が見込 め ること か ら

，

軸力がコ ン ク リ

ー

トで伝 達さ れ る よ うに

，

す き間が完 全に充て ん さ れる こと が重 要である

。

　 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 授に懇 切 丁 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 物であり， 心か ら感謝の意 を表し たい

。

参 考 文 献 1） 北 　後 寿

，

折 　 笠 弥

，

大 村 　 博 ：逆 打 ち工 法にお ける柱 　　打 継部の問 題 点 と対 策

一

柱 打 継 部に関 す る実 験結果の_紹 　　介

一，

建 築 技 術

，

No

．

258

_，

　pp

．

113

−

132

_，

1973

．

2 2） 高 幣 喜 文 ：逆 打工法に おける打 継ぎ処 理 法に_関す る研究 　 　 （その 3）

一

注 入 法 打 継ぎ部の隙 間の実 態 と付 着 強 度へ の 　　影 響

一，

日本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演梗 概 集

，

pp

．

207

〜

208

，

　 　 昭 和 59年 10月 3） 高 幣 喜 文 1逆 打工法にお け る柱の_{打 継}ぎ 処 理 法 に関す る 　　研 究

，

日本建築学会構造系論 文報 告集

，

No

．

387

，

　_pp

．

エ5 　　

−

23， 昭和63年5月 4）高 幣喜文

，

杉本 靖彦 ：逆 打 工 法に お け る打継ぎ処理 法に 　　関す る研究 （そ の 2｝

一

注入法の改善と そ の処 理 効 果

一，

　　日本 建築 学 会大 会学術 講 演梗 概 集

，

pp

．

141

−

142

，

昭和 　　56年9月 5）小谷

一

三

，

中里吉 明

，

本 橋 賢

一，

大 野 俊 夫 ：逆 巻コ ン クリ

ー

　 　 ト工 法 の開 発 研 究

一

逆巻工法に お け る打 継 目の付 着 強 度 　 　に関す る基 礎 実 験

一，

鹿 島建 設 技 術 研 究 所 年 報

，

第31 号

，

　　pp

．

1

〜

8

，

昭和58年6月 6） 宇 治公隆

，

松岡康訓 ：

A1

粉末を 混 入し た コ ン ク リ

ー

ト 　　で

一

体化し た逆打ちコ _ンク リ

ー

トの打 継 部せ ん断 挙 動

，

　　大成 建設技術研究所 報

，

第ユ6号

，

pp

．

51

−

59 7｝ 保坂

一

芳

，

吉住　彰

，

天 沼 邦

一

：逆 打 ちコ _{ンク リ}

ー

_ト打 　　継部充填モ ル タル用 混 和 材 GN

−

2を用いたモ ル タル の物 　　性につ _いて

，

日曹マ ス タ

ー

ビル ダ

ー

ズ研 究 所 報， No

．

5， ） 8 ） 9 10＞ ユ1） 12） 玉3） 14｝ 15＞ 16） 17） 18） PP

．

24

−

36

，

1982年 入 沢賢

一，

武田寿

一，

大 内　

一，

竹 本　靖 ：逆 打 工 法に よる打 継 部 を含 むRC 柱の実 験 的 研 究

，

大 林 組 技 術 研 究 所 報

，

No

．

14

，

　pp

．

24

−

28

，

ユ977 荒川　卓：鉄 筋コ ンクリ

ー

ト部 材に お け る打 継 ぎ部のせ ん断抵抗につ _{い て}

，

_{日 本 建 築 学 会 大 会 論 文 報 告 集 号 外} ， pp

．

　250

，

_{昭 和}40_年 9_月 鈴 木 忠 彦 ：コ _ンク リ

ー

トの水 平打 ち継 ぎ部の曲 げおよび せ ん断 耐 力に関 する研 究

，

日本 建 築 学 会 大 会 学術講 演 梗 概 集

，

pp

．

125

〜

126

_，

昭 和50年10月 大 関

一

美

，

山口育 雄

，

東 端 泰 夫

，

星 野伸夫

，

小川　徹 ： 水 平 打 継 ぎによ るRC 部 材の力 学性 状に関す る研究t 日 本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演梗概集， pp

．

1757

〜

1758

，

昭和 52年 10月 高幣喜 文

，

両角昌公

，

宮内靖昌 ：逆 打工法に お け る柱の 打継ぎ 処 理 法 に関す る 研究 （その 7_）

一

打継 ぎ角 度が柱の 軸圧縮 耐力に及ぼ す影響

一，

日本建築学会 大 会学術講 演 梗 概 集A

，

pp

，

485

〜

486

，

昭 和63年 10月 最 上 武 雄 編 著 ：土 質 力 学

，

技 報 堂

，

pp

．

497

，

　pp

．

751

，

1969 年 岡 田　清

，

六 車　熙編 集：コ _ンクリ

ー

ト工学ハ _{ン ドブ}ッ ク

，

朝 倉 書 店

，

pp

．

428

〜

429

，

1981年 高 幣喜 文

，

両 角昌 公 ：逆 打工法に お け る打継ぎ処理法に 関す る研 究 （その 4_＞

一

_{新 注入法}の_{構造実験結果}

一，

_日本 建 築学会大 会学術 講演梗 概 集

，

pp

．

633

〜

634

，

昭 和60年 10月 高 幣 喜 文

，

両 角 昌公

，

芳 野 辰

一

：逆 打工法におけるコ _ン ク リ

ー

トの打 継ぎ処 理に関 する研 究

，

竹 中 技 術 研 究 報 告

，

第 33号

，

pp

．

45

−

64

_，

1985年5月 大野和男

，

柴田拓二

，

服 部 高 重

，

荒 井 康 幸

，

桜 井 修 次

，

植 村 　 徹 ：鉄 筋コ ン ク リ

ー

ト柱の単 調お よび繰り返し加 力 時の せ ん断 耐 力 推 算 式

，

日本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集

，

pp

．

1705

〜

1708

，

昭 和53年9月 高 幣 喜 文

，

両 角 昌 公 ：逆 打 工 法におけ る打 継 ぎ処 理 法に 関す る研 究 （そ の 5）

一

注入 圧力と その効 果につ い て

一

，

H

本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集， pp

．

749

−

750， 昭 和 61年9月

SYNOPSIS

UDC:693.546

A

STUDY

ON

MECHANICAL

PROPERTIES

OF

CONSTRUCTION

JOINTS

IN

UNDERGROUND

CONCRETE

STRUCTURES

WITH

TOP

DOWN

CONSTRUCTION

byYOSHIFUMI TAKAHEI, MASAHIRO MOROZUMI, and

YASUYOSHIMIYAUCHI , Takenaka Technical

search Laberatery,OsakaRegienalOffice.,Members of

A.I.J

The

top

down

construction method

_presents

several specific technicalproblems, such as

O

the

joint

treatment

of top

down

concreting,

@

the

influence

of

heaving,

due

to excavation, on the concrete structure, and

@

the

ternporarysttpporting method of theweight of upper

floors

during

underground work ;thisweight must

be

sup-ported

by

steel columns

in

cast-in-place concrete _piles.

In

_particular,theeonstruction

joint

ef concrete

has

been

a matter of concern since the

introcluction

of the method.

Joints

created

by

top

down

concreting _produce a

layer

of

laitance.

Also

setting of the

lower

concrete causes

detachment

of the

joints,

weakening thestructure and

re-ducing watertightness.

In

Japan

threetypesof

joint

treatmentmethod

have

been

adopted :

(D

Directmethod

{D)

:

Concrete

of normal mixture or that containing a non-bleeding or expansive additive

is

used

for

the

lower

part.

@

Injection

method

(I)

:

Cement

pasteor epoxy resin

is

injected

iRto

theclearance

pro-duced

by

the setting of the concrete.

@

Filling

method

(F)

:

Non-shrinking

mortar

is

used to

fill

theclearance

(about

300mm)

between

upper and

lower

concrete.

In

this report the mechanical _propertiesof threetypesof

joint

treatment and theefficiency of theshape of con-struction

joints

on the axiat strength of columns are

described.

The

results obtained inthisstudy are summarized as

follows.

1)

From

the viewpoint of axial strength, theangle of construction

joints

must

be

under 4se,

2)

Under

cemplek stress conditions, the strength of the cement _paste

injection

rnethod

(3mm

clearance}

is

equal tothestrength of the

filling

method and theepoxy resin

injection

method.