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一軸圧縮強度(qu)とは?N値との換算・粘着力との関係・単位

この記事の要点

一軸圧縮強度(qu)は側圧なしの圧縮試験で得られる最大強度で、qu=12.5Nで推定でき、粘着力c=qu/2の関係から地盤の支持力計算に用いられる

この記事では、一軸圧縮強度とは何か、粘着力とどう関係するのか、一軸圧縮強さとは何かを整理します。

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一軸圧縮強度は、側圧が無い状態で圧縮荷重を掛けたときの強度です。一軸圧縮試験により測定します。


今回は、一軸圧縮強度の意味、n値との関係、単位、粘着力の求め方について説明します。


一軸圧縮試験、粘着力は下記が参考になります。

一軸圧縮試験とは?方法・供試体寸法・粘着力と一軸圧縮強度の求め方

土の粘着力cとは?1分でわかる意味、求め方、単位、n値との関係は?

一軸圧縮強度とは?

一軸圧縮強度は、側圧が無い状態で圧縮荷重(鉛直方向の荷重)を作用させたときの、供試体の最大強度です。


地盤の強度を表す用語です。※供試体については下記が参考になります。

供試体とは?意味・試験体との違い・寸法・養生方法


下図をみてください。この供試体に、鉛直方向の圧縮力を作用させます。


圧縮力を少しずつ増分すると、供試体の強度も増えます。ある時、供試体の圧縮強度が最大になり、強度が低下します。


この最大の強度が「圧縮強度」です。


一軸圧縮強度


一軸圧縮強度は記号で「qu」です。


なお、地盤は、普通の部材(上部構造の柱や梁)と比べて、鉛直だけでなく側圧も作用します。


よって、「一軸」圧縮強度といいます。コンクリートは、側圧が作用しないのが普通なので、単に「圧縮強度」とかきます。


同じ圧縮強度でも用語が異なるので注意してください。

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一軸圧縮強度とn値の関係

一軸圧縮強度は地盤のn値と関係があります。下記に関係式を示します。


この推定式を使えば、一軸圧縮試験を行わなくてもquが推定可能です。例えばN値が10のときquは、

です。一軸圧縮強度をしないときは役立つ式です。N値の意味は下記をご覧ください。

N値とは?目安・求め方とN値40・50の地耐力・杭の支持力計算

一軸圧縮強度の単位

一軸圧縮強度の単位は、kN/㎡が一般的です。

一軸圧縮強度と粘着力の関係

一軸圧縮強度と粘着力の関係式を下記に示します。


C=qu/2


Quの半分の値が粘着力です。簡単ですね。つまり粘着力は、N値さえわかれば推定式より求まります。N値が10のとき粘着力は下記です。


・C=12.5/2×N=62.5


です。粘着力の詳細は下記をご覧ください。

土の粘着力cとは?1分でわかる意味、求め方、単位、n値との関係は?

一軸圧縮強度と地耐力の関係

直接基礎の地耐力の式には、粘着力に関する項があります。


一軸圧縮強度は粘着力と関係するので、quが大きいほど地耐力も大きくなります。地耐力については下記が参考になります。

極限支持力度とは?計算方法・N値との関係と許容支持力度との違い(地盤設計)

地耐力とは?1分でわかる意味、単位、計算法、n値との関係

混同しやすい用語

圧縮強度(コンクリートの)

コンクリートの圧縮強度は側圧なしの状態で測定する強度で、単に「圧縮強度」と呼びます。

一軸圧縮強度も同じく側圧なしですが、地盤(土)に用いる用語で「一軸」を付けて区別します。

三軸圧縮強度

三軸圧縮強度は側圧(σ3)を与えた状態での最大強度で、一軸圧縮強度(σ3=0)より高い値になります。

一軸圧縮試験から得られるのはあくまで側圧なしの強度です。

試験での問われ方|管理人の一言

「qu=12.5N」でN値から推定できること、「c=qu/2」の関係が頻出。(一級建築士 頻出:qu=12.5N・c=qu/2の関係は一級建築士 構造 基礎構造カテゴリで繰り返し出題)

単位(kN/㎡)とコンクリートの圧縮強度との使い分けも整理しておこう。

一軸圧縮強度を整理した表を示します。

項目関係式N値=10の場合
一軸圧縮強度 ququ=12.5N(kN/㎡)qu=125 kN/㎡
粘着力 cc=qu/2c=62.5 kN/㎡
単位kN/㎡?

まとめ

今回は一軸圧縮強度について説明しました。一軸圧縮試験も併せて理解してください。


また、n値との関係式、粘着力との式は暗記しておきましょう。また粘性土の地耐力を求めるときに使う値です。


一度、粘着力から地耐力の大きさを計算しましょう。下記も参考になります。

土の粘着力cとは?1分でわかる意味、求め方、単位、n値との関係は?

一軸圧縮試験とは?方法・供試体寸法・粘着力と一軸圧縮強度の求め方

三軸圧縮試験とは?意味・供試体の試験法とuu・cu・cd試験の違い(地盤調査)

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理解度チェック

Q.

一軸圧縮強度quとは?

側圧が無い状態で圧縮荷重を掛けたときの最大強度で、一軸圧縮試験で測定します。

Q.

一軸圧縮強度quのN値換算・粘着力との関係は?

qu=12.5Nで推定でき、粘着力c=qu/2の関係があります。

ハナダユキヒロ

この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。

2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営(16年以上)。

著書「わかる構造力学」「わかる構造力学(改訂版)」(工学社)。

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