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土圧係数とは？1分でわかる意味、求め方と内部摩擦角の関係、ka、k0の意味は？

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土圧係数とは土圧の値を決定する係数であり、主働土圧係数、受働土圧係数、静止土圧係数の総称です。

土は土粒子間の摩擦力、粘着力などにより、自立する力（抵抗力）を持ちます。

そのため、壁（擁壁など）に作用する土圧（水平方向の圧力）は、土被り圧（鉛直方向の圧力）と比較すれば低減されます（小さい値になる）。

つまり、見方をかえれば土圧係数は、土による鉛直方向力と水平方向力との比率です。

今回は土圧係数の意味、求め方と内部摩擦角の関係、ka、k0の意味について説明します。土圧係数の求め方は下記が参考になります。

土圧係数の求め方は？主動土圧係数ka、受働土圧係数kp、静止土圧係数k0の求め方、土圧の求め方は？

土圧係数とは？

土圧係数とは土圧の値を決定する係数であり、主働土圧係数、受働土圧係数、静止土圧係数の総称です。

下図をみてください。壁の背面に土（背面土）があり、壁には土圧が作用します。

ここで、上図の壁を取り除くことを考えます。このとき背面土は崩れますが、土は土粒子間の摩擦力、粘着力による抵抗力を持つため、土はいくらか自立するでしょう。

次に、背面土を水に変えて同様に考えます。壁を取り除くと、その瞬間に水は流れてしまいます。ご存じのように、水は自立する力を持ちません。

仮に、前述の性質は保持しながら土と水の単位体積重量が等しければ「土圧＜水圧」となり、土は自立する力を持つ分、壁に作用する力は小さくなるのです。

さて、壁に作用する土圧は土の重さに起因するので、当然、深い位置になるほど土圧は大きくなり、下図のような三角形分布を示します（地表面載荷を無視する）。

ここで深さＨにおける土被り圧W（土の重さ、土による鉛直方向力）と土圧Ph（土による水平方向力）を比較します。

土被り圧は土の重さなのでW=γＨ（※γは土の単位体積重量とする）ですが、土圧は前述の理由よりγＨより小さくなります。

つまり「W>Ph　⇒　Ph/W＜１」すなわち、ある位置に作用する土圧は、同位置に作用する土被り圧より大きくならない、ことを意味します。

さらに、三角形状に分布する土圧の合力を算定しましょう。まず、水圧の合力と同様に、分布形状の面積と単位体積重量の掛け算を求めると

です。ただし、土圧は自立する力をもつので必ず上式の値より小さくなり、実際の土圧の値を算定するための係数Ｋを「土圧係数」とすれば、土圧を算定する式が得られます。

土圧には

・主働土圧　⇒　壁が背面土から離れる方向に変位するときの土圧

・受働土圧　⇒　壁が背面土に向かって変位するときの土圧

・静止土圧　⇒　壁と背面土が静止するとき（変位０）の土圧

があります。

主動土圧とは？1分でわかる意味、計算式、主動土圧係数の求め方、受働土圧との違いは？

受働土圧とは？1分でわかる意味、計算式、主働土圧との違い、受働土圧係数kpとは？

静止土圧とは？1分でわかる意味、計算式、主働土圧、受働土圧との違い、静止土圧係数とは？

静止土圧を基準に考えましょう。主働土圧は、静止状態から壁が土から逃げる方向に動くときの土圧であり、

壁が土から逃げる分、静止状態に作用する土圧より「小さく」なります。

逆に、受働土圧は静止状態から壁が背面土に向かって「押し込まれる」ときの土圧で、より土に向かって変位するのですから、

静止土圧より受働土圧の方が「大きく」なります。つまり、

・主働土圧　＜　静止土圧　＜　受働土圧

の関係があります。各土圧係数の求め方、土圧の詳細は下記が参考になります。

土圧係数の求め方は？主動土圧係数ka、受働土圧係数kp、静止土圧係数k0の求め方、土圧の求め方は？

土圧ってなに？良く分かる土圧の算定方法や土圧の種類

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ／建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書：「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学 改訂版/工学社」

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土圧係数の求め方と内部摩擦角の関係は？

土圧係数の求め方を下記に示します。

※なお、下記に示すka、kpは背面土と擁壁の摩擦力、土の粘着力、背面土の傾斜を考慮していない簡易式である。

一般式については省略する。

内部摩擦角の詳細は下記が参考になります。

内部摩擦角とは？1分でわかる意味、ざっくり地盤の特性を知る5つのTIPs、n値との関係

土圧係数のka、k0の意味は？

土圧係数のkaは主働土圧係数の記号、k0は静止土圧係数の記号です。また、kpは受働土圧係数の記号です。土圧係数のkaの意味は下記も参考になります。

土圧係数のkaとは？1分でわかる意味、主働土圧係数の公式、土圧係数のkp、k0とは？

まとめ

今回は土圧係数について説明しました。土圧係数とは土圧の値を決定する係数です。

土圧係数には主働土圧係数、受働土圧係数、静止土圧係数の3種類があります。

土圧係数の求め方、土圧の意味など下記も勉強しましょう。

土圧係数の求め方は？主動土圧係数ka、受働土圧係数kp、静止土圧係数k0の求め方、土圧の求め方は？

土圧ってなに？良く分かる土圧の算定方法や土圧の種類

主働土圧係数とは？【近日公開予定】

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