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圧力球根とは?1分でわかる意味、杭、基礎、平板載荷試験との関係

圧力球根とは、地盤に作用する荷重により、応力が作用する範囲をいいます。圧力球根は、大きさの等しい圧力を結んで得られる曲線ですが、見た目が球根のようなので、「圧力球根」です。今回は、圧力球根の意味、基礎と平板載荷試験との関係について説明します。

圧力球根とは?

圧力球根とは、地盤に作用する荷重により、応力が作用する範囲を言います。下図を見てください。これが圧力球根です。

圧力球根

圧力球根は、地盤に発生する応力の等しい点を結んでできる曲線です。発生する鉛直応力は、荷重点から離れるにしたがって(地盤の深度が深くなるほど)、小さくなります。


荷重の範囲をBとしたとき、圧力球根は深さ1.5B〜2.0B以内が沈下や支持力に大きな影響を及ぼす範囲です。


下図をみてください。圧力球根と応力増加分の関係を示しました。

圧力球根と応力増加分の関係

上図のように、荷重点から離れるほど応力は小さくなります。

基礎と圧力球根

基礎の大きさを、Bとしたとき地盤に沈下や支持力の影響を及ぼす範囲は、1.5〜2.0Bでした。

基礎と圧力球根

よって、荷重の作用する範囲が大きいほど圧力球根も大きくなります。直接基礎とするとき、表層は良好な地盤だったとしても、基礎の大きさによっては、軟弱地盤に圧力球根が影響する可能性もあります。

軟弱地盤と圧力球根

一様に良好な地盤でないとき、基礎の大きさには十分注意しましょう。

杭の圧力球根

杭の先端にも圧力球根が生じています。直接基礎と同様に、応力が影響する範囲を考慮します。例えば、N値の高い砂層や砂礫層の下に、圧密沈下を起こす粘土層がある場合、沈下や支持力の影響が無いか確認をします。

圧力球根と平板載荷試験の関係

直接基礎の支持力度(地耐力)を測定するとき、平板載荷試験が行われます。平板載荷試験では、所定の大きさの載荷版から荷重を作用させ支持力度を測定します。ただ、圧力球根の原理により、載荷版幅の1.5倍の範囲しか調査できません。


※平板載荷試験については下記の記事が参考になります。

平板載荷試験の結果と地耐力の算定式の違い

まとめ

今回は圧力球根について説明しました。圧力球根の意味が理解頂けたと思います。構造設計では、圧力球根をあえて計算することはありませんが、その考え方が平板載荷試験などに活かされています。また基礎による圧力が作用する範囲と、荷重幅の関係も併せて覚えておきましょう。

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