拡低杭の有効利用のための先端形状最適化とその鉛直支持能力に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650565
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 山本 春行 広島大学, 大学院・国際協力研究科, 助教授 (60158293)
• Keywords: 拡低杭 / 先端形状 / 最適化 / 鉛直支持力 / 表面粗さ / 摩擦抵抗 / 模型実験 / 加圧砂タンク

Research Abstract

既往の解析的研究によれば、拡底杭の先端形状が現在の形(フラット型)では、鉛直方向の荷重の増大につれ杭周方向への引っ張りひずみも大きくなるため、拡底面にひび割れが発生する現象が得られている。これに対し、拡底面を尖らせたペンシル型の杭では、地盤からの締め付け力が杭中心方向へ作用するため、拡底面でのひび割れ現象を防ぐことができる。本年度の研究としては、以上の現象が実際に生じるかどうか確かめることを目的として、加圧砂タンクの開発・作製とモルタル製模型拡底杭の開発・作製の後、これらを用いた模型実験を行った。本年度の研究を通じて得られた知見は、以下のとおりである。
1) 拡底面下部の先端が鋭くなるほど最大耐力に至るまでの変位は大きくなり、したがって、先端部の角度により、その沈下剛性を制御することが可能である。
2) すべての実験ケースにおいて、杭軸から拡底部が広がり始める部分での圧壊により、最大耐力に至ったことが、載荷後の掘り出し観察により確認された。そして、拡底面がフラット型の場合にも杭軸部の圧壊により最大耐力に至っているが、その底面には、同心円状ならびに放射状のひび割れが観察された。
3) 上記の2)において、拡底面にひび割れが観察されたが、どの時点で発生したものか不明であったため、さらに底面がフラット型のモルタル製拡底杭において、軸部での破壊荷重に対する載荷荷重の比Rが50,60,70,75,80%および100%まで載荷された計6体の掘り出し観察を行ったところ、Rが60%以上の載荷を受けた拡底杭では拡底面にひび割れが発生していることが確認できた。
4) 荷重〜沈下関係によると、これらのひび割れの発生が杭の支持耐力に及ぼす直接的な影響はほとんどないと考えられるが、ひび割れの程度によっては補強筋の腐食に繋がる重要な問題である。

Research Products

• [Publications] 徐〓: "杭の鉛直支持力に及ぼす先端形状の影響に関する研究(その1 鋼製杭を用いた実験)" 日本建築学会中国支部研究報告集. 第22巻. 25-28 (1999)
• [Publications] 山本秀明: "杭の鉛直支持力に及ぼす先端形状の影響に関する研究(その2 モルタル杭の拡底面に発生するひび割れの確認実験)" 日本建築学会中国支部研究報告集. 第22巻. 29-32 (1999)