Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
95
*1 ジャパンパイル㈱技術開発部 (〒 103-0007 中央区日本橋浜町 2-1-1)*2 鹿島建設㈱技術研究所 博士(工学)*3 原子力安全基盤機構耐震安全部土木・建築グループ 博士(工学)*4 千代田工営㈱ 社長室長・博士(工学)*5 一般社団法人鋼管杭・鋼矢板技術協会
*1 Engineering Development Division, Japan Pile Corporation
*2 Kajima Technical Research Institute, Kajima Corporation, Dr. Eng.*3 Seismic Safety Division, Japan Nuclear Energy Safety Organization, Dr. Eng.*4 Planning Section, Chiyoda Geotech Co., Ltd., Ph. D.*5 Japanese Technical Association for Steel Pipe Piles and Sheet Piles
本稿の一部は日本建築学会大会学術講演会 (2010) において発表した注1)。
既往の水平載荷試験結果に基づく単杭のp‒y 関係の再検討
A REVIEW OF p–y RELATION FOR SINGLE PILES BASED ON FIELD HORIZONTAL LOADING TEST DATA
日本建築学会技術報告集 第17巻 第35号,95-100,2011年 2月
AIJ J. Technol. Des. Vol. 17, No.35, 95-100, Feb., 2011
吉川那穂 *1 鈴木康嗣 *2小林恒一 *3 金井重夫 *4阿部幸夫 *5
キーワード :単杭,水平載荷試験,p‒y 関係,水平地盤反力,モデル化
Keywords:Single piles, Horizontal loading tests, p-y relationship, Unit horizontal subgrade reaction force, Modeling
Nao YOSHIKAWA *1 Yasutsugu SUZUKI *2Koichi KOBAYASHI *3 Shigeo KANAI *4Yukio ABE *5
Based on past field test data on the horizontally loaded single piles, the authors have proposed a p-y model, which relates unit subgrade reaction force and pile displacement, for single piles. Particular attention was paid to evaluate the coefficient of horizontal subgrade reaction taking the pile diameter and the soil properties into account. The hyperbolic model presented in this paper shows good applicability to simulate the non-linear response of single piles subjected to horizontal loads regardless of the types of piles and soils, which can be useful for the advanced seismic design of piles.
������������������ p–y������
A REVIEW OF p–y RELATION FOR SINGLE PILES BASED ON FIELD HORIZONTAL LOADING TEST DATA
����� � � �1� � � ����� � � �2����� � � �3� � � ����� � � �4����� � � �5� � �
����������p–y ��������������
Keywords: Single piles, Horizontal loading tests, p-y relationship, Unit horizontal subgrade reaction force, Modeling
Nao YOSHIKAWA Yasutsugu SUZUKI� � �Koichi KOBAYASHI Shigeo KANAI Yukio ABE
Based on past field test data on the horizontally loaded single piles, the authors have proposed a p-y model, which relates unit subgrade reaction force and pile displacement, for single piles. Particular attention was paid to evaluate the coefficient of horizontal subgrade reaction taking the pile diameter and the soil properties into account. The hyperbolic model presented in this paper shows good applicability to simulate the non-linear response of single piles subjected to horizontal loads regardless of the types of piles and soils, which can be useful for the advanced seismic design of piles.
������
�����������������������������
���1)(��������)������������������
������������������������������
������������������������������
������������������������������
�������������������������� (���
�� 2)~8)) �������������������������
������������������N�����������
������������������������������
������������������������������
(�����) �� 10mm��������
���������������� (�����) �� 10mm �
�������������������� kh0���������
�����������������–1/2�����������
������������������������������
������������������������������
������������������������������
���
�����������������������������
������������������������������
�������������������������������
������������������������������
��������������������������
������������������������������
������������������������������
������������������������������
�������� ��������WG�������������
����������������
��������� kh0��������� 10mm ������
���� kh��������������� kh���������
������������������������ kh�����
��������� 9) ����������������� 3)��
������������� kh����������������
������ 10mm������������������ kh� (1)
�����������
kh = kh0 × ( y / 10 )�0.5� ( y � 1) (1)
�����������������������������
���� 13� (PC� 8����� 5�) �����(1) �����
����� 110������������������������
��������������������� 1��������
������������ 1)�������������� kh��
���� 10mm�� kh��������������������
����������� 10) ����������� (1) ����
����������������� (1) �����������
������������������������������
���������������(1) �������������
��������� 1��������������������
������������ (1) �� kh/kh0�����������
����������������� 1������������
���
���������������������������������� �����������������������
����������� �������� �������
�1 Engineering Development Division, Japan Pile Corporation
��� ������������� ������� �2 Kajima Technical Research Institute, Kajima Corporation, Dr. Eng. ������������������������������� ������� �3 Seismic Safety Division, Japan Nuclear Energy Safety Organization, Dr. Eng.���������������� ������� �4 Planning Section, Chiyoda Geotech Co., Ltd, PhD ���������������������� �5 Japanese Technical Association for Steel Pipe Piles and Sheet Piles
96
��������������
WG ���������������������������
������������������������������
�� 69���������������� 120���������
����������������� 7 ���26 ��� 11)~17)��
��������
�����������
�����������
�������������������
���� (���� 1/������������) �������
����
�������������������
��������������������� qu����� c�
��������
���������� 3%����������
�������������������� 1���������
�� 26��������������� (���) ������ 16
������������� 10����������������
������������qu�� c ��������������
�������� 400��� 1,000����������������
���������������� 600�� 1,000��������
�������������� N ����� 3~12������ N
����� 0�5�qu����� 20�75kN/m2����������
������������������� N������� 1/��
�� N ����qu�� 1/�������������������
����������������PC��PRC���������
�������������������������������
�������������������� H����� ytop��
���� 700mm��� 700mm�������� 2 (�����) �
� 3 (�����) ���������������� N��qu��
������������������������������
�������������������� 100mm ������
���������������������������� 2�
� 3����������������������������
���������������������
� 1� ��������������������
No. ��(mm) �����
��(m)
�����
�� N� qu�(kN/m2)
111) 600 ����� 24.1 � 6 �
212) 609.6 ���� 14.7 �� 5 �
312) 609.6 ���� 12.6 �� 6 �
413) 508 ���� 8 ��� 3 �
513) 508 ���� 8 ��� 3 �
614) 609.6 ���� 24 �� 12 �
715) 400 �������� 15 � 8 �
816) 800 ����� 25.8 � 3 �
911) 800 ����� 25.8 � 5 �
1012) 800 ���� 26.4 �� 5 �
1114) 1000 ���� 46 �� 10 �
1217) 1072.2 ����� 19.5 � 7 �
1317) 1072.2 ����� 19.5 � 7 �
1417) 914.4 ����� 26 � 4 �
1517) 914.4 ����� 26 � 4 �
1617) 914.4 ����� 26 � 4 �
1714) 609.6 ���� 18 ��� 0 24 1814) 609.6 �� 28.7 ��� � 201915) 400 �������� 18 �� 2 75 2014) 600 PRC 18 ��� 0 24 2114) 600 PC�� 10 ��� 2 27 2214) 600 SC�� 36 �� 0 40 2314) 609.6 �� 28.7 ��� � 202415) 1000 �������� 23.5 �� 2 75 2515) 1000 �������� 21 �� 2 75 2615) 1000 ��������� 17.5 �� 5 57
��������������� kh
�����������������������������
����������������������������� 9)
������������������� kh����������
��������������
� � � �toptop M
EIhH
EIhy 2
2
3
3
21
3211
��
�� �
���
� (2)
����h������B����E��������I�����
2�������Mtop���������������������
����������������� 2 �� Mtop� 0 ������
�������� �����������
44hk BEI
� �� (3)
��������������� kh��������������
���������������������� kh�������
������������������ h�����������
��� y������
� �03
12h h
y HEI�
�� �
� (4)
����h0 = Mtop / H = 0����������ytop� h�����
�����������������E � I ����������
� 1� ������ kh0/ kh10–����� y�� 10)
97
��������������
WG ���������������������������
������������������������������
�� 69���������������� 120���������
����������������� 7 ���26 ��� 11)~17)��
��������
�����������
�����������
�������������������
���� (���� 1/������������) �������
����
�������������������
��������������������� qu����� c�
��������
���������� 3%����������
�������������������� 1���������
�� 26��������������� (���) ������ 16
������������� 10����������������
������������qu�� c ��������������
�������� 400��� 1,000����������������
���������������� 600�� 1,000��������
�������������� N ����� 3~12������ N
����� 0�5�qu����� 20�75kN/m2����������
������������������� N������� 1/��
�� N ����qu�� 1/�������������������
����������������PC��PRC���������
�������������������������������
�������������������� H����� ytop��
���� 700mm��� 700mm�������� 2 (�����) �
� 3 (�����) ���������������� N��qu��
������������������������������
�������������������� 100mm ������
���������������������������� 2�
� 3����������������������������
���������������������
� 1� ��������������������
No. ��(mm) �����
��(m)
�����
�� N� qu�(kN/m2)
111) 600 ����� 24.1 � 6 �
212) 609.6 ���� 14.7 �� 5 �
312) 609.6 ���� 12.6 �� 6 �
413) 508 ���� 8 ��� 3 �
513) 508 ���� 8 ��� 3 �
614) 609.6 ���� 24 �� 12 �
715) 400 �������� 15 � 8 �
816) 800 ����� 25.8 � 3 �
911) 800 ����� 25.8 � 5 �
1012) 800 ���� 26.4 �� 5 �
1114) 1000 ���� 46 �� 10 �
1217) 1072.2 ����� 19.5 � 7 �
1317) 1072.2 ����� 19.5 � 7 �
1417) 914.4 ����� 26 � 4 �
1517) 914.4 ����� 26 � 4 �
1617) 914.4 ����� 26 � 4 �
1714) 609.6 ���� 18 ��� 0 24 1814) 609.6 �� 28.7 ��� � 201915) 400 �������� 18 �� 2 75 2014) 600 PRC 18 ��� 0 24 2114) 600 PC�� 10 ��� 2 27 2214) 600 SC�� 36 �� 0 40 2314) 609.6 �� 28.7 ��� � 202415) 1000 �������� 23.5 �� 2 75 2515) 1000 �������� 21 �� 2 75 2615) 1000 ��������� 17.5 �� 5 57
��������������� kh
�����������������������������
����������������������������� 9)
������������������� kh����������
��������������
� � � �toptop M
EIhH
EIhy 2
2
3
3
21
3211
��
�� �
���
� (2)
����h������B����E��������I�����
2�������Mtop���������������������
����������������� 2 �� Mtop� 0 ������
�������� �����������
44hk BEI
� �� (3)
��������������� kh��������������
���������������������� kh�������
������������������ h�����������
��� y������
� �03
12h h
y HEI�
�� �
� (4)
����h0 = Mtop / H = 0����������ytop� h�����
�����������������E � I ����������
� 1� ������ kh0/ kh10–����� y�� 10)
����������������������������
����� y����� kh�����������������
������� yb=10mm ����� kh������ yb�� kh10�
��������� kh/kh10������� y����� yb����
��� y/yb ������ 1���������� 4 (�����) �
� 5 (�����) ������� (1) �������������
��������������
kh = kh10 × ( y / 3yb )�1.0 (5)
� 4�� 5��������� kh/kh10�������������
����–0.5������������������������
���–1.0�������������������������
������������������������������
������������������������������
������������������������������
����
���� 4�� 5������ 1������������ 4��
(a) �� B�700mm��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � (a) �� B�700mm��
(b) �� B�700mm��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � (b) �� B�700mm��
� 2� ������������ H–ytop�� (�����)� � � � � � 3� ������������ H–ytop�� (�����)
� 4� �� kh/ kh10–y/yb�� (�����)� � � � � � � � � � � � � 5� �� kh/ kh10–y/yb�� (�����)
1
2
3
45
6
7
0
200
400
600
800
1000
1200
0 20 40 60 80 100
����
H(k
N)
���� ytop (mm)
B:700mm�� ����N�5 �,��5<N�10 ��N>10
24
25
26
0
200
400
600
800
0 20 40 60 80 100
����
H(k
N)
���� ytop (mm)
B�700mm��
�,��qu>50
89
10
11
12 13 14 1516
0
200
400
600
800
1000
1200
0 20 40 60 80 100
����
H(k
N)
���� ytop (mm)
B �700mm��
�,��N�5 �,��5<N�10
17
1819
20
21
22
23
0
200
400
600
800
0 20 40 60 80 100
����
H(k
N)
���� ytop (mm)
B�700mm�� ����qu�25 �,��25<qu�50 ��qu>50
0.1
1
0.01 0.1 1 10
��
k h/k
h10
y/yb
(y/3yb)�1.0
(y/yb)�0.5
40
8
0.1
1
0.01 0.1 1 10
��
k h/k
h10
y/yb
(y/yb)�0.5
(y/3yb)�1.0
8
40
98
5 �����������������������������
���������
������ p������ y�������
���������������������������� 18)�
p–y ��� 19)�������� 3)���������������
������������������������������
p–y����������������p–y�����������
��������������� 20)�������� 21), 22)����
����������������� p–y�����������
������������������������������
������������������������������
������������������ 21)�����������
������������������������������
����������� 22)������������������
���� p–y������������������������
�������� (6) ��������
hmax_h_hhmax_
h_h
h_h
py
k
y
pykyk
p�
��
�
��
1
1
1
11 (6)
����kh1_h����������pmax_h�����������
����p�kh×y���� (6) �������� (7) �����
(a) �� B�700mm��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � (a) �� B�700mm��
(b) �� B�700mm��� � � � � � � � � � � � � � � � � � � � � (b) �� B�700mm��
� � � � � 8� p�y������������� (�����)� � � � � � � 9� p�y������������� (�����)
� 6� 1/kh�y ���
� 7� ��������
1/kh = 0.002y + 0.0195
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0 20 40 60 80 100
1/k h
����� y (mm)
0
200
400
600
0 20 40 60 80 100
����p
(kN
/m2 )
����� y (mm)
pmax_h
kh1_h
�y
��������
� ����
1
2
3
4
5 67
0
200
400
600
800
0 20 40 60 80 100
����p
(kN
/m2 )
����� y (mm)
B:700mm��
�������� �����
����N�5 �,��5<N�10 ��N>10
89
10
11
12
13
14 15
16
0
200
400
600
800
0 20 40 60 80 100
����p
(kN
/m2 )
����� y (mm)
B �700mm��
�������� �����
����N�5 �,��5<N�10
2425
26
0
100
200
300
400
0 20 40 60 80 100
����p
(kN
/m2 )
����� y (mm)
B�700mm�� �������� �����
�,��qu>50
17
18
19
20
21
22
23
0
100
200
300
400
0 20 40 60 80 100
����p
(kN
/m2 )
����� y (mm)
B�700mm�� �������� �����
����qu�25 �,��25<qu�50 ��qu>50
99
hmax_h_hh py
kk��
1
11 (7)
(7) ����1/kh� y����������������4����
��� kh–����� y���� 1/kh–y�������������
�������������������� kh1_h� pmax_h�����
������������������������������
�� p–y��������������������������
���������������� y ������ (y<5mm) ��
����� y����������� p������������
�������1/kh–y ������������������� 6
������������������������������
������������ 10mm���������������
������������������������ 7�����
������������������������������
��������
��������������������������� kh1_h
� pmax_h ��������������������������
����� p–y������������� 700mm��� 700mm
������� 8 (�����) �� 9 (�����) �������
�� y���������������������������
������������������������������
����������������� (B<700mm) �����
(B�700mm) �������������������������
���������������qu>50kN/m2����������
���������������������
������� 10mm�� kh10�������
��������� 10mm���������� kh10�����
������ kh0������������� 3���������
����������������������� 1/3 �����
����������������������������� kh10
��������� pmax_h/3���������� kh0.3_h�����
��������� 10 �������kh0.3_h/kh10���� 0.98��
���� 0.94 ��������������� kh0.3_h� kh10���
������������������������������
�� 10mm �������������������� 10 ���
��������������� 3��������������
������������������������������
������������������������������
���
� 10� kh0.3_h� kh10���
� 12� �� kh/ kh0.3_h�y/y0.3_h�� (�����)
� 11� pmax_h/3���� y0.3_h��� B���
� 13� �� kh/ kh0.3_h�y/y0.3_h�� (�����)
0
10
20
30
40
0 10 20 30 40
p max
_h / 3���
k h0.
3_h
(MN
/m3 )
��� kh10 (MN/m3)
�:��� B:700mm���:��� B:700mm���:��� B:700mm���:��� B:700mm��
0
5
10
15
20
300 500 700 900 1100
p max
_h / 3���
y 0.3
_h(m
m)
�� B (mm)
�:��� B:700mm���:��� B:700mm���:��� B:700mm���:��� B:700mm��
B�0.01
B�0.02
0.1
1
0.01 0.1 1 10
��
k h/k
h0.3
_h
y/y0.3_h
(y/y0.3_h)�0.5
(y/3y0.3_h)�1
���
���40
8
0.1
1
0.01 0.1 1 10
��
k h/k
h0.3
_h
y/y0.3_h
(y/y0.3_h)�0.5
(y/3y0.3_h)�1
���
���
8
40
100
[2010年 6月 18日原稿受理 2010年 9月 1日採用決定]
���pmax_h/3������� y0.3_h���B����� 11����
�� B � 700mm ��������������������B �
700mm���������������������������
������������������������������
��������� y0.3_h��� B � 1%�� 2%��������
��������
�� kh/kh0.3_h� y/y0.3_h������������� 12 (����
�) �� 13 (�����) ����kh0.3_h� y0.3_h���������
���������� 4�� 5 ��������������� 1
���������������������������(6) �
���������� (1) ���������� (5) �� kh10 �
kh0.3_h��yb� y0.3_h���������������������
�� y/y0.3 _h < 1������������1����������
������������������������������
�������� 13�� 14�� 4�� 5������������
�������������������������������
������y/y0.3_h� 1.0 ������������������
�������������������
�����
�����������������������������
�������������� p������ y ��������
����������������������������
������� p������ y���������������
������������������������������
���� y�0.5��������������������
�������������� pmax_h������� 3�����
������������������� 10mm��������
������������������������� y0.3_h���
� 1%�� 2%����������
��������������������� p–����� y�
������������������������������
������������������������������
������������������������������
�����
��
�����������������������������
��������� �������� WG�����������
������������������������������
��� (�)�������������������(�)����
������������JFE�������(�)��������
������(�)����������������������
�����������������������
����
1) ���������� (2001��)�������, 2001 2) ���������������, ������, 10-1, pp.32–37, 1968 3)� ����������� k���� (3) ������� k��, ����,
Vol.17-11, pp.13-18, 1969 4)� ����, ������������������, � 14 ����������, pp.945-958, 1979
5) �����������������������, ��������������, � 446�, pp.67-72, 1993
6) �����������, �������������������������, pp.33-47, 2000
7) ����, ����������PC������, � 14����������, pp.949-952, 1979
8) ���������������� ��������, pp.57-59, 1971 9) Y. L. Chang�Discussion on “Lateral Pile Loading Tests” by L. B. Feagin,
A.S.C.E Transaction Vol.102, pp272-278, 1937 10) �������������������, ������, p164, 1990 11) HYSC� (�����������) �����������������, 2000
12) NS ������� (���������) ����������� (������) ���, 2004
13) ����(������������)������������, 2001 14) ���������������������������������������, 1979
15) ����, ���, ������, ����, ����������������������������� (�� 1~4) , ���������������, pp.1323-1330, 1989
16) ����, ����, ����, ����, ������������������������������, �������, No.637, VI-45, pp.115-124, 1999
17) ���, ���������������, ���, pp.68-73, 1987 18) ��� , ����������������� , ��������� ,
Vol.2, No.3, 1964 19) ���, ����, ���������������������, �����������, No.281, pp.41-55, 1979
20) ���, ����, �������������������, ����,Vol.2, No.8, pp.21-28, 1977
21) ����, ����, ������������� p–y �������,�������, No.645/�-50, pp.191-207, 2000
22) ����, ��������������������������������, ���������������, � 30�, pp.169-172, 2007
��
� 1) ����, ����, ����, ����, ����, ������������������������������� (�� 1~2) , 2010���������������