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はじめに

下部工基礎スイートの製品に関係する指針として、令和2年9月に杭基礎設計便覧（以降、R2杭基礎便覧）が発刊されました。これは、平成29年道路橋示方書（以降、H29道示）の限界状態設計法や部分係数法に対応したものです。杭基礎設計便覧は、従来から道路橋示方書の杭基礎に対して補完する役割を果たしてきました。H29道示では、杭頭部の照査方法についての具体的な記述が無く、弊社製品では杭頭接合部について一部を除いて未対応としていましたが、本便覧が発刊されたことで漸く対応することができるようになりました。本稿では、対応内容について、R2杭基礎便覧の記載内容を交えながらご紹介いたします。

杭とフーチングの接合部の設計

照査内容は、表1の通りです。[1]は仮想鉄筋コンクリート断面による照査、[2]は水平押抜きせん断照査、[3]は鉛直押抜きせん断照査と、照査項目は平成27年杭基礎設計便覧（以降、H27杭基礎便覧）と変わりません。仮想鉄筋コンクリート断面による照査は、曲げモーメント及び軸方向力に対して、疲労に対する耐久性能照査（杭頭補強鉄筋の引張応力度≦引張応力度の制限値）、永続・変動作用支配状況の限界状態１（曲げモーメント≦降伏曲げモーメントの制限値）を行います。

なお本照査は、場所打ち杭の場合は、H27杭基礎便覧と同様に照査の対象にはなっていません。水平押抜きせん断照査は、式（1）～（3）で行います。杭頭水平力が杭頭接合部のフーチングの押抜きせん断力の制限値Ppud'を超えないことを照査します。フーチング下面鉄筋を考慮する場合についての言及もありますが、具体的な算定方法については記載はありません。鉛直押抜きせん断照査についての具体的な記載はありませんが、押抜きせん断耐力の特性値Ppuの式として、式（3）の代わりに、平成19年杭基礎設計便覧　Ⅲ.6.2による式（4）を用います（端部の杭の場合の式）。

なお、標準的な縁端距離を確保するなど条件を満足する場合は、水平押抜きせん断照査と鉛直押抜きせん断照査は省略できるとあります。

	限界状態１	限界状態３
[1]曲げを受ける杭頭部（杭とフーチングの境界面）	杭頭接合部の仮想鉄筋コンクリート断面で可逆性を確保できる限界（杭頭補強鉄筋が降伏）を超えない。	杭頭接合部の仮想鉄筋コンクリート断面で曲げ破壊を生じない。
[2]せん断を受ける杭頭接合部（フーチングの水平押抜きせん断）	限界状態３に対する照査を満足する場合には限界状態１を超えないとみなす。	フーチングの水平押抜きせん断破壊が生じない。
[3]せん断を受ける杭頭接合部（フーチングの鉛直押抜きせん断）	限界状態３に対する照査を満足する場合には限界状態１を超えないとみなす。	フーチングの鉛直押抜きせん断破壊が生じない。

表1　杭頭接合部における耐荷性能の照査の概念（R2杭基礎便覧　表-Ⅲ.5.3 p.315）
※[1]については限界状態１を満足すれば、限界状態３を満足するとあります。 ここに、

Ppud'	：杭頭接合部のフーチングの押抜きせん断力の制限値（N）
kp	：杭頭接合部のフーチングの押抜きせん断力の制限値を算出するための補正係数で、0.70とする。
Ppud	：押抜きせん断力の制限値（N）
ξ1	：調査・解析係数で、[道示Ⅲ]表-5.7.2に示す値とする。
ξ2Φps	：部材・構造係数と抵抗係数の積で[道示Ⅲ]表-5.7.2に示す値とする。
Ppu	：押抜きせん断耐力の特性値（N）で、式（3）により算出する。
k	：補正係数で、1.70とする。
h'	：水平方向の押抜きせん断力に抵抗するフーチングの有効厚さ（mm）
l	：フーチング内への杭の埋込み長（mm）
D	：杭径（mm）。ただし、鋼管ソイルセメント杭の場合は、鋼管径とする。
τpc	：押抜きせん断応力度の基本値（N/mm2）で、[道示Ⅲ]表-5.7.1による。
d	：杭端からフーチング端までの距離（mm）
h	：垂直方向の押抜きせん断に抵抗するフーチングの有効厚さ（mm）

その他の対応

H29道示に記載が無い項目としては、「杭頭をカットオフする場合のPHC杭の照査」があります（R2杭基礎便覧 P.274～）。

R2杭基礎便覧では、杭頭をカットオフする場合の照査として、永続・変動作用支配状況について耐荷性能照査の前提の照査、耐荷性能照査（軸力及び曲げモーメントに対して限界状態１・限界状態３、せん断力に対しては限界状態３）及び耐久性能照査（疲労・内部鋼材の腐食）を行うように規定されています。

H27杭基礎便覧との違いとして、中詰めコンクリートを無視した円環断面を使う、カットオフの影響を考慮しない場合と考慮する場合で断面力を求めて、それぞれで照査を行うというものがあります。