JP4708296B2

JP4708296B2 - 杭と柱の接合構造

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Publication number: JP4708296B2
Application number: JP2006264916A
Authority: JP
Inventors: 敏晴中村; 孝史三澤
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2006-09-28
Filing date: 2006-09-28
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2026-09-28
Also published as: JP2008082074A

Description

本発明は、主として１杭１柱式の鉄道ＲＣラーメン高架橋で採用される鉄筋コンクリート造の杭と鉄筋コンクリート造の柱との接合構造に関する。

従来、この種の杭と柱の接合構造は図７に示すようになっている。図中ＧＬは地面、ＧＬ´は盛土、１は鉄筋コンクリート造の杭を示している。杭１は、ケーシング工法により地表から掘削した孔内に鉄筋１１を建て込んだ後、孔内にコンクリートを打設することにより造成される。杭１の上端には、橋台２を支える鉄筋コンクリート造の柱３が接続されている。尚、柱３の下端部は鉄筋コンクリート造の地中梁４に一体に連続するフーチング３ａになっている。杭１の鉄筋１１と柱３の鉄筋３１は、夫々、周方向の間隔を存して配設した軸方向に長手の主筋１２，３２と、これら主筋１２，３２を取り囲む、軸方向の間隔を存して配設したリング状の帯鉄筋１３，３３とで構成される。

杭１の鉄筋１１の上端部は、杭１の上端面より上方にのびて、柱３の鉄筋３１の下端部にオーバーラップしている。これにより杭１と柱３の接続強度が向上する。然し、柱３の鉄筋３１の下端部における配筋作業がこれにオーバーラップする杭１の鉄筋１１に邪魔されて非常に面倒になり、また、鉄筋１１，３１のオーバーラップ部分へのコンクリートの打設も面倒になり、施工性が悪くなる不具合がある。

かかる不具合を解消するため、鉄筋コンクリート造の杭と鉄筋コンクリート造の柱とを、杭の鉄筋の上端部を柱の鉄筋の下端部にオーバーラップさせることなく接続する杭と柱の接合構造も従来知られている（例えば、特許文献１参照）。このものでは、断面正方形の鋼管の下半部が杭の上端部の鉄筋で囲われる断面中央部に埋め込まれると共に、鋼管の上半部が柱の下端部の鉄筋で囲われる断面中央部に埋め込まれ、杭と柱が鋼管を介して接続される。
特開２００５−７６３３０号公報

上記の如く杭と柱とを鋼管を介して接続するものでは、杭の鉄筋の上端部が柱の鉄筋の下端部にオーバーラップしないため、施工性が著しく向上する。然し、このものでは、本願発明者が行った後述する試験の結果、杭への鋼管の埋め込み深さや鋼管の周囲の杭部分の帯鉄筋の量が不足すると、鋼管周囲の杭部分のコンクリートが割裂破壊し、杭と柱の接続部分の曲げ耐力が低下すると共にじん性能も低下して、所要の耐震性能を確保できなくなることが判明した。

本発明は、以上の点に鑑み、杭への鋼管の埋め込み深さや鋼管の周囲の杭部分の帯鉄筋の量を適切に設定して、杭と柱の接続部分の曲げ耐力とじん性能とを杭の鉄筋の上端部が柱の鉄筋の下端部にオーバーラップするものと同等以上に向上できるようにした杭と柱の接合構造を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、鉄筋コンクリート造の杭と鉄筋コンクリート造の柱とを、杭の鉄筋の上端部を柱の鉄筋の下端部にオーバーラップさせることなく接続する杭と柱の接合構造であって、断面正方形の鋼管の下半部が杭の上端部の鉄筋で囲われる断面中央部に埋め込まれ、鋼管の上半部が柱の下端部の鉄筋で囲われる断面中央部に埋め込まれるものにおいて、鋼管の断面の一辺の長さ及び肉厚は、鋼管の断面の曲げ耐力が杭の鉄筋の主筋全体の断面の曲げ耐力と同等になるように設定され、ＪＩＳＧ３１１２に規定されるＳＤ２９５，ＳＤ３４５，ＳＤ３９０，ＳＤ４９０のうちの何れかの鉄筋コンクリート用棒鋼を帯鉄筋として用い、鋼管の断面の一辺の長さをｄ、杭への鋼管の埋め込み長さをＬ、鋼管の周囲の杭部分に配設されるリング状の帯鉄筋の帯鉄筋比をｐｗとして、ｐｗ・Ｌ／ｄの値が０．０１９〜０．０４０の範囲になるように鋼管及び帯鉄筋を配設してなることを特徴とする。

後述する試験結果から明らかなように、鋼管周囲の杭部分の帯鉄筋比ｐｗが同一である場合は、鋼管の断面の一辺の長さｄに対する杭への鋼管の埋め込み長さＬの倍率（＝Ｌ／ｄ）が大きくなる程、また、Ｌ／ｄが同一である場合は、鋼管の周囲の杭部分の帯鉄筋比ｐｗが大きくなる程、杭の鋼管周囲のコンクリートが割裂破壊しにくくなる。即ち、ｐｗ・Ｌ／ｄの値が大きくなる程、杭の鋼管周囲のコンクリートが割裂破壊しにくくなって、杭と柱の接続部分の曲げ耐力及びじん性能が向上する。そして、ｐｗ・Ｌ／ｄの値を０．０１９以上にすれば、杭と柱の接続部分の曲げ耐力及びじん性能を杭の鉄筋の上端部が柱の鉄筋の下端部にオーバーラップするものと同等以上に向上できる。尚、ｐｗ・Ｌ／ｄの値が大きくなるのに伴い施工性が悪くなるため、ｐｗ・Ｌ／ｄの値の上限は０．０４０としている。

図１は本発明の実施形態の杭と柱の接合構造を示している。尚、図７に示した上記従来例と同様の部材、部位には上記と同一の符号を付している。本実施形態では、図２に示されているように、杭１が断面円形であり、柱２が断面正方形である。

また、本実施形態では、杭１の鉄筋１１の上端部が柱３の鉄筋３１の下端部にオーバーラップしていない。その代り、図２に示す如く断面正方形の鋼管５を用い、この鋼管５の下半部を杭１の上端部の鉄筋１１で囲われる断面中央部に埋め込むと共に、鋼管５の上半部を柱３の下端部の鉄筋３１で囲われる断面中央部に埋め込んでいる。これにより、杭１と柱３とが鋼管５を介して接続される。尚、杭１と柱３の接続部分の曲げ耐力が杭１の鉄筋１１の上端部を柱３の鉄筋３１の下端部にオーバーラップさせる図７に示すものと同等になるように、鋼管５の断面の一辺の長さと肉厚は、鋼管５の断面の曲げ耐力が杭１の鉄筋１１の主筋１２全体の断面の曲げ耐力と同等になるように設定されている。

ここで、鋼管５及びコンクリートの材料強度を十分利用して、杭１と柱３の接続部分の曲げ耐力及びじん性能を効率良く向上させるには、杭１への鋼管５の埋め込み深さと鋼管５の周囲の杭部分の帯鉄筋比（帯鉄筋１３の配置間隔分の軸方向区間における帯鉄筋１３の総断面積を同区間の杭１の軸方向に沿う断面積で除した値）とを適切に設定して、鋼管５の周囲の杭部分のコンクリートが割裂破壊しないようにすることが必要になる。そこで、杭１への鋼管５の埋め込み深さと鋼管５の周囲の杭部分の帯鉄筋比とをどのように設定すれば良いかを調べるため、下記の試験を行った。

試験に用いた試験体はＮｏ１からＮｏ６までの６種類であり、何れの試験体も外形寸法は図３に示す通りである。即ち、試験体は、鉄道ＲＣラーメン高架橋の１柱１杭式の基礎に一般的に用いられるφ１０００ｍｍの杭の１／２モデルのφ５００（長さ２０００ｍｍ）の鉄筋コンクリート造の杭１であり、その一端にフーチング３ａに対応する平面形状２５００ｍｍ×１５００ｍｍ高さ８００ｍｍの直方体形状の接合部３ａ´が一体に形成されている。そして、接合部３ａ´を下にした上下反転姿勢で試験体を試験機のベースに接合部において固定し、杭１の上端に自重による圧縮応力度に相当する１Ｎ／ｍｍ^２の鉛直荷重を載荷する。また、接合部３ａ´から１５００ｍｍ離れた杭１の上部を油圧ジャッキで水平方向に押し引きし、この部分に正負交番の水平荷重を載荷するようにした。

Ｎｏ１の試験体は、図７に示した従来例を模したものであり、図４（ａ）に示すように、主筋１２が接合部３ａ´に亘って配設されている。主筋１２は、杭１の断面中心と同心の直径３６０ｍｍの円周上に周方向に等間隔で１６本配設されている。また、帯鉄筋１３は、図４（ａ）にＡ，Ｃで示す杭１の上部と接合部３ａ´内の領域では軸方向に１２０ｍｍ間隔で配設され、Ｂで示す領域では軸方向に６０ｍｍ間隔で配設されている。

Ｎｏ２〜Ｎｏ６の試験体も、主筋１２が杭１の断面中心と同心の直径３６０ｍｍの円周上に周方向に等間隔で１６本配設されているが、主筋１２は、図４（ｂ）に示すように、接合部３ａ´の６０ｍｍ手前で終端している。そして、杭１の鉄筋１１で囲われる断面中央部に接合部３ａ´の下端に達する鋼管５が埋め込まれている。また、帯鉄筋１３は、図４（ｂ）にＡで示す杭１の上部領域では軸方向に１２０ｍｍ間隔で配設され、Ｂに示す鋼管５の周囲の杭部分を含む領域では６０ｍｍ間隔で配設されている。

ここで、主筋１２は、Ｎｏ１〜Ｎｏ６の何れの試験体においても、ＪＩＳＧ３１１２で規定するＳＤ３４５製の直径１６ｍｍのものである。また、鋼管５は、Ｎｏ２〜Ｎｏ６の何れの試験体においても、ＳＭ４９０製で、断面形状が一辺２００ｍｍの正方形である。また、鋼管５の肉厚は、鋼管５の断面の曲げ耐力が１６本の主筋１２全体の断面の曲げ耐力と同等になるように、８ｍｍに設定されている。

Ｎｏ１の試験体の図４（ａ）のＡ，Ｂ，Ｃ各領域と、Ｎｏ２〜Ｎｏ６の試験体の図４（ｂ）のＡ領域に配設する帯鉄筋１３は何れもＳＤ３４５製の直径１０ｍｍのものである。また、Ｎｏ２〜Ｎｏ４の試験体の図４（ｂ）のＢ領域に配設する帯鉄筋１３は、上記と同様にＳＤ３４５製の直径１０ｍｍのものであるが、杭１への鋼管５の埋め込み深さＬがＮｏ２の試験体では８００ｍｍ、Ｎｏ３の試験体では６００ｍｍ、Ｎｏ４の試験体では４００ｍｍになっている。また、Ｎｏ５とＮｏ６の試験体は、杭１への鋼管５の埋め込み深さＬが共に６００ｍｍになっているが、図４（ｂ）のＢ領域に配設する帯鉄筋１３を、Ｎｏ５の試験体ではＳＤ３４５製の直径１３ｍｍのものとし、Ｎｏ６の試験体ではＳＤ３４５製の直径１６ｍｍのものとしている。

各試験体に用いた主筋１２、帯鉄筋１３、鋼管５及びコンクリートの材料強度の試験値を下記表１に示す。

試験は、各試験体の杭１の上部に上記の如く油圧ジャッキの押し引きで正負交番の水平荷重を載荷することで行った。荷重・変位の制御は、Ｎｏ１の試験体において以下の手順で行った。即ち、降伏するまでは荷重制御で水平荷重を正負１サイクル毎に１０ｋＮ宛増加させて載荷した。降伏の判定は、油圧ジャッキを押し出す方向の載荷において、引張側４５°方向（水平荷重の作用線に対し水平方向に４５°回転した方向）の主筋１１のひずみが降伏ひずみに達した時点とし、このときの変位を降伏変位とした。降伏後は、変位が降伏変位の偶数倍で３サイクル毎に段階的に増加するように変位制御で水平荷重を載荷した。載荷の終了は荷重―変位曲線の包絡線における水平荷重が最大水平荷重の５０％を下回ることを目標にした。Ｎｏ２〜Ｎｏ６の試験体の載荷試験は、Ｎｏ１の試験体の降伏変位を用いてＮｏ１の試験体の場合と同様の方法で行った。

以下の説明では、Ｎｏ１の試験体の降伏変位８．７ｍｍをΔと記し、油圧ジャッキを押し出す方向の水平荷重・水平変位を＋、油圧ジャッキを引き戻す方向の水平荷重・水平変位を−とする。また、荷重、変位は水平荷重の作用点の水平荷重、水平変位を意味する。

図５は各試験体の荷重と変位の履歴曲線を示している。尚、荷重は、鉛直方向荷重による偏心曲げモーメントの影響を加味した値になっている。

Ｎｏ１の試験体では、変位８．７ｍｍ、荷重１４８ｋＮで引張側４５°方向の主筋１２のひずみが降伏ひずみに達し、杭基部及び杭側面に３本の水平な曲げひび割れが発生した。その後、６Δまでは１７５ｋＮ前後の一定の荷重のまま変形が増大した。この間に曲げひび割れの先端から斜め下方へ向かうせん断ひび割れが発生した。せん断ひび割れは杭基部から３０ｃｍ程度の区間で密に発生した。また、杭基部には、コンクリートの圧壊に伴う縦方向のひび割れも生じた。

そして、６Δで杭基部コンクリートの圧壊に伴う被りコンクリートの剥落が始まり、変形が進むのに伴い剥落範囲が大きくなって、荷重が低下した。その後、１２Δの２，３サイクル目の繰り返し載荷において荷重は１サイクル目に比べ低下が顕著になり、１２Δの３サイクル〜１４Δにかけて主筋１２が破断して荷重は大きく低下した。履歴曲線の形状は、図５（ａ）に示すように、紡錘型の吸収エネルギーが大きい形状になった。また、破壊形式は、杭基部に塑性ヒンジが形成され、主筋１２が座屈して被りコンクリートがはらみ出す曲げ破壊であった。

Ｎｏ２の試験体では、変位１７．３ｍｍ、荷重１７１ｋＮで鋼管５の引張側ひずみが降伏ひずみに達した。また、２Δまでに水平のひび割れが鋼管埋め込み部（鋼管５の上端より下方の杭部分）の上部に３〜４本発生すると共に、鋼管埋め込み端部（鋼管５の上端と同レベルの部分）から下方にのびる鉛直の割裂ひび割れ及び杭基部から上方にのびる鉛直の割裂ひび割れが発生した。その後、２〜４Δの間で水平の曲げひび割れの進展とともに鉛直の割裂ひび割れも進展した。この鉛直の割裂ひび割れは荷重作用線に対し水平方向に±４５°回転した位置に集中して発生した。

そして、４Δで杭基部コンクリートの圧壊に伴う被りコンクリートの剥落が始まり、剥落範囲は徐々に大きくなったが、１２Δまでは２１５ｋＮ前後でほぼ一定の荷重のまま変形が増大した。１２Δでコンクリートの圧壊に伴う被りコンクリートの剥落が大きくなり、その後１６Δまで１２Δのときに比べ荷重の低下は見られるが、繰り返し載荷において荷重の低下は顕著ではなかった。履歴曲線は、図５（ｂ）に示すように、紡錘型の吸収エネルギーが大きい形状になった。載荷は試験機の限界から＋１６Δ、−１８Δで終了した。そのため、終局状態は確認できなかったが、破壊形式は杭基部での鋼管５の座屈による曲げ破壊と考えられる。

Ｎｏ３の試験体では、変位２２．４ｍｍ、荷重１７２ｋＮで鋼管５の引張側ひずみが降伏ひずみに達した。また、２Δまでに水平のひび割れが鋼管埋め込み部の上部に４本発生すると共に、鋼管埋め込み端部から下方にのびる鉛直の割裂ひび割れ及び杭基部から上方にのびる鉛直の割裂ひび割れが発生した。その後、２〜４Δの間で水平の曲げひび割れの進展とともに鉛直の割裂ひび割れも進展した。この鉛直の割裂ひび割れは荷重作用線に対し水平方向に±４５°回転した位置に集中して発生した。

そして、４Δで２０２ｋＮの最大荷重を示すが、この時点で鋼管埋め込み端部の水平の曲げひび割れ及び鉛直の割裂ひび割れが大きくなり、鋼管埋め込み端部下方の被りコンクリートの剥落が始まった。その後、４〜６Δまでは荷重をかろうじて維持したが、６Δで鋼管埋め込み端部下方の被りコンクリートの剥落が大きくなり、鋼管埋め込み端部下方２０ｃｍで折れ曲がったような変形状態になった。そして、８Δの繰り返し載荷において鋼管埋め込み端部を中心とした被りコンクリートの剥落を生じて荷重の低下が顕著になり、１０Δ、１２Δで荷重は大きく低下した。履歴曲線の形状は、図５（ｃ）に示すように、スリップ型に近似した吸収エネルギーが小さい形状になった。破壊形式は鋼管５の周囲のコンクリートの割裂破壊であった。

Ｎｏ４の試験体では、鋼管５の引張側ひずみが降伏ひずみを越えなかった。また、２Δまでに水平のひび割れが鋼管埋め込み部の上部に２本発生すると共に、鋼管埋め込み端部から下方にのびる鉛直の割裂ひび割れ及び杭基部から上方にのびる鉛直の割裂ひび割れが発生した。その後、２〜４Δの間で水平の曲げひび割れの進展とともに鉛直の割裂ひび割れも進展した。この鉛直の割裂ひび割れは荷重作用線に対し水平方向に±４５°回転した位置に集中して発生した。

そして、４Δで１４０ｋＮの最大荷重を示すが、この時点で鋼管埋め込み端部の水平の曲げひび割れ及び鉛直の割裂ひび割れが大きくなり、鋼管埋め込み端部付近の被りコンクリートの剥落が始まった。その後、荷重は４Δでの値を維持することなく６Δ、８Δ、１０Δで順に低下していった。また、６Δで鋼管埋め込み端部付近の被りコンクリートの剥落が大きくなり、鋼管埋め込み端部下方２０ｃｍで折れ曲がったような変形状態になった。そして、８Δの繰り返し載荷において荷重の低下が顕著になった。履歴曲線の形状は、図５（ｄ）に示すように、スリップ型に近似しており、Ｎｏ３の試験体に比べ吸収エネルギーは更に小さい。破壊形式は、Ｎｏ３の試験体と同様に鋼管５の周囲のコンクリートの割裂破壊であった。

Ｎｏ５の試験体では、変位２０．６ｍｍ、荷重１７５ｋＮで鋼管５の引張側ひずみが降伏ひずみに達した。また、２Δまでに水平のひび割れが鋼管埋め込み部の上部に２〜３本発生すると共に、鋼管埋め込み端部から下方にのびる鉛直の割裂ひび割れ及び杭基部から上方にのびる鉛直の割裂ひび割れが発生した。その後、２〜４Δの間で水平の曲げひび割れの進展とともに鉛直の割裂ひび割れも進展した。この鉛直の割裂ひび割れは荷重作用線に対し水平方向に±４５°回転した位置に集中して発生した。

そして、８Δで杭基部コンクリートの圧壊に伴う被りコンクリートの剥落が始まり、剥落範囲は徐々に大きくなったが、１６Δまで２００ｋＮ前後でほぼ一定の荷重のまま変形が増大した。１６Δで杭基部コンクリートの圧壊に伴う被りコンクリートの剥落が大きくなったが、荷重は殆ど低下しなかった。１８Δの繰り返し載荷において荷重の低下が顕著になり、３サイクル目を＋２０Δまで載荷した。履歴曲線の形状は、図５（ｅ）に示すように、紡錘型の吸収エネルギーの大きい形状になった。尚、試験機の限界はＮｏ２の試験体で載荷を終了した１６Δ程度であるが、Ｎｏ５，６の試験体では安全を確認しながら限界を超えて載荷を続行した。破壊形式は杭基部での鋼管５の座屈による曲げ破壊であった。

Ｎｏ６の試験体では、変位１７．８ｍｍ、荷重１７６ｋＮで鋼管５の引張側ひずみが降伏ひずみに達した。また、２Δまでに水平のひび割れが鋼管埋め込み部の上部に２〜３本発生すると共に、鋼管埋め込み端部から下方にのびる鉛直の割裂ひび割れ及び杭基部から上方にのびる鉛直の割裂ひび割れが発生した。その後、２〜４Δの間で水平の曲げひび割れの進展とともに鉛直の割裂ひび割れも進展した。この鉛直の割裂ひび割れは荷重作用線に対し水平方向に±４５°回転した位置に集中して発生した。

そして、８Δで杭基部コンクリートの圧壊に伴う被りコンクリートの剥落が始まり、剥落範囲は徐々に大きくなったが、１６Δまで２１０ｋＮ前後でほぼ一定の荷重のまま変形が増大した。１６Δで杭基部コンクリートの圧壊に伴う被りコンクリートの剥落が大きくなったが、荷重は殆ど低下しなかった。１８Δの繰り返し載荷において荷重の低下が顕著になり、２０Δの繰り返し載荷において荷重の低下が更に顕著になり、３サイクル目を＋２２Δまで載荷した。履歴曲線の形状は、図５（ｆ）に示すように、紡錘型の吸収エネルギーの大きい形状になった。破壊形式は杭基部での鋼管５の座屈による曲げ破壊であった。

各試験体の試験結果を下記表２に示す。尚、表２中の損傷レベル２は、繰り返し載荷で耐力低下が顕著にならない最大変位時点を意味する。

図６（ａ）は、Ｎｏ１の試験体と、Ｎｏ２，３，４の試験体の荷重―変位曲線の包絡線を示している。Ｎｏ２，３，４の各試験体は、鋼管５の周囲の杭部分の帯鉄筋比ｐｗが０．００４８と同一であるが、鋼管５の断面の一辺の長さｄ（＝２００ｍｍ）に対する鋼管５の埋め込み深さＬの倍率が４，３，２と互いに異なる（下記表３参照）。同図より、Ｎｏ２の試験体はＮｏ１の試験体よりじん性能が優れていることが分かる。尚、鋼管５の断面の曲げ耐力を主筋１２全体の断面の曲げ耐力と同程度に設定しているにも拘らず、Ｎｏ２，３，５，６の試験体はＮｏ１の試験体より最大荷重、即ち、曲げ耐力が大きくなっている。これは、鋼材の材料の規格値と実強度とが表１に示されているように異なること、即ち、主筋１２（ＳＤ３４５）では降伏点規格値が３４５ｋＮであるのに対し実降伏点が３８１〜３９１と異なり、鋼管５（ＳＭ４９０）では降伏点規格値が３２５ｋＮであるのに対し実降伏点が４０２〜４３１ｋＮと異なることに起因すると考えられる。

Ｎｏ３の試験体は、Ｎｏ２の試験体とほぼ同等の曲げ耐力を有するが、じん性能はＮｏ１の試験体よりも劣り、Ｎｏ４の試験体は曲げ耐力及びじん性能がＮｏ１の試験体よりも劣ることが分かる。

図６（ｂ）は、Ｎｏ１の試験体と、Ｎｏ３，５，６の試験体の荷重―変位曲線の包絡線を示している。Ｎｏ３，５，６の各試験体は、鋼管５の断面の一辺の長さｄに対する鋼管５の埋め込み深さＬの倍率が３と同一であるが、鋼管５の周囲の杭部分の帯鉄筋比ｐｗが０．００４８，０．００８４，０．０１３２と互いに異なる（下記表３参照）。Ｎｏ３の試験体では終局変位が１０７．０ｍｍでじん性率（終局変位を降伏変位で除した値）が３．３であるのに対し、Ｎｏ５の試験体では終局変位１５０．５ｍｍじん性率７．３、Ｎｏ６の試験体では終局変位１６３．１ｍｍじん性率９．２とじん性能が大きく向上している。

尚、帯鉄筋比ｐｗは、杭１のように中実円形断面の鉄筋コンクリート構造物においては、断面形状を面積の等しい正方形（等積正方形）とした場合の一辺の長さをｂｗ（ｍｍ）、帯鉄筋の配置間隔をＳｓ（ｍｍ）、Ｓｓの区間における帯鉄筋の総断面積をＡｗ（ｍｍ^２）として、Ａｗ／（ｂｗ×Ｓｓ）で定義される。これは、国土交通省監修、鉄道総合技術研究所編「鉄道構造物等設計基準・同解説コンクリート構造物」（平成１６年４月丸善発行）の１４４頁に記載されている「せん断補強筋比」と等価である。

上述した試験結果から明らかなように、鋼管５の周囲の杭部分の帯鉄筋比ｐｗが同一である場合は、鋼管５の断面の一辺の長さｄに対する杭への鋼管の埋め込み長さＬの倍率（＝Ｌ／ｄ）が大きくなる程、また、Ｌ／ｄが同一である場合は、鋼管５の周囲の杭部分の帯鉄筋比ｐｗが大きくなる程、鋼管５の周囲の杭部分のコンクリートが割裂破壊しにくくなって、曲げ耐力及びじん性能が向上する。即ち、ｐｗ・Ｌ／ｄの値が大きくなる程、曲げ耐力及びじん性能が向上する。そして、ｐｗ・Ｌ／ｄの値が、じん性能の劣るＮｏ３，４の試験体では夫々０．０１４４，０．００９６であるのに対し、じん性能に優れたＮｏ２，５，６の試験体では夫々０．０１９２，０．０２５２，０．０３９６になっていることから、ｐｗ・Ｌ／ｄの値を０．０１９以上にすれば、杭１と柱３の接続部分の曲げ耐力及びじん性能を杭１の鉄筋１１の上端部が柱３の鉄筋３３の下端部にオーバーラップする図７に示すものと同等以上に向上できることが分かる。尚、ｐｗ・Ｌ／ｄの値が大きくなるのに伴い施工性が悪くなるため、ｐｗ・Ｌ／ｄの値は０．０４０以下にすべきである。

Ｎｏ２〜６の試験体における鋼管５の断面の一辺の長さｄに対する杭１への鋼管５の埋め込み深さＬの倍率（＝Ｌ／ｄ）、鋼管５の周囲の杭部分（図４（ｂ）のＢ領域）の帯鉄筋比ｐｗ、ｐｗとＬ／ｄとの乗算値（＝ｐｗ・Ｌ／ｄ）及び耐震性能の評価を下記表３に纏めた。耐震性能の評価は、曲げ耐力及びじん性能がＮｏ１の試験体と同等以上になるものが○、そうでないものが×である。

ところで、帯鉄筋１３の強度が余りに低いと、ｐｗ・Ｌ／ｄの値を０．１９以上にしても十分なじん性能が得られない可能性がある。ここで、帯鉄筋１３として用いることが可能な鉄筋コンクリート用棒鋼（ＪＩＳＧ３１１２）としては、ＳＤ２９５，ＳＤ３４５，ＳＤ３９０、ＳＤ４９０（数字は降伏点の下限値を示す）が挙げられる。これら棒鋼の降伏点の範囲は、ＳＤ２９５で２９５〜３９０Ｎ／ｍｍ^２、ＳＤ３４５で３４５〜４４０Ｎ／ｍｍ^２、ＳＤ３９０で３９０〜５１０Ｎ／ｍｍ^２、ＳＤ４９０で４９０〜６２５とされている。試験体では帯鉄筋１３としてＳＤ３４５を用いているが、ＳＤ２９５でも降伏点がＮｏ６の試験体の帯鉄筋の実降伏点である３９１Ｎ／ｍｍ^２にほぼ等しい３９０Ｎ／ｍｍ^２になることがある。そして、帯鉄筋１３としてＳＤ２９５，ＳＤ３４５，ＳＤ３９０、ＳＤ４９０のうち何れかを用いれば、ｐｗ・Ｌ／ｄの値を０．１９以上にすることで、杭１と柱３の接続部分の曲げ耐力及びじん性能を杭１の鉄筋１１の上端部が柱３の鉄筋３３の下端部にオーバーラップする図７に示すものと同等以上に向上できる。

尚、Ｎｏ５，６の試験体では、帯鉄筋比ｐｗを大きくするために、帯鉄筋１３を太くしているが、帯鉄筋１３の軸方向間隔を狭くして帯鉄筋比ｐｗを大きくしても良い。また、Ｎｏ２〜Ｎｏ６の試験体では、鋼管５の周囲の杭部分より広範囲の図４（ｂ）のＢ領域で帯鉄筋１３の軸方向間隔を狭めているが、帯鉄筋１３の軸方向間隔を狭める領域は鋼管５の周囲の杭部分に限定しても良い。

本発明の実施形態の接合構造を示す杭と柱の縦断面図。図１のＩＩ−ＩＩ線切断面図。（ａ）試験体の正面図、（ｂ）試験体の平面図。（ａ）Ｎｏ１の試験体の配筋を示す図、（ｂ）Ｎｏ２〜Ｎｏ６の試験体の配筋を示す図。各試験体の荷重と変位の履歴曲線を示すグラフ。各試験体の荷重―変位曲線の包絡線を示すグラフ。従来例の接合構造を示す杭と柱の縦断面図。

符号の説明

１…杭、１１…杭の鉄筋、１２…主筋、１３…帯鉄筋、３…柱、３１…柱の鉄筋、５…鋼管。

Claims

鉄筋コンクリート造の杭と鉄筋コンクリート造の柱とを、杭の鉄筋の上端部を柱の鉄筋の下端部にオーバーラップさせることなく接続する杭と柱の接合構造であって、断面正方形の鋼管の下半部が杭の上端部の鉄筋で囲われる断面中央部に埋め込まれ、鋼管の上半部が柱の下端部の鉄筋で囲われる断面中央部に埋め込まれるものにおいて、
鋼管の断面の一辺の長さ及び肉厚は、鋼管の断面の曲げ耐力が杭の鉄筋の主筋全体の断面の曲げ耐力と同等になるように設定され、
ＪＩＳＧ３１１２に規定されるＳＤ２９５，ＳＤ３４５，ＳＤ３９０，ＳＤ４９０のうちの何れかの鉄筋コンクリート用棒鋼を帯鉄筋として用い、
鋼管の断面の一辺の長さをｄ、杭への鋼管の埋め込み長さをＬ、鋼管の周囲の杭部分に配設されるリング状の帯鉄筋の帯鉄筋比をｐｗとして、ｐｗ・Ｌ／ｄの値が０．０１９〜０．０４０の範囲になるように鋼管及び帯鉄筋を配設してなることを特徴とする杭と柱の接合構造。