直接基礎の支持力係数と、内部摩擦角の関係
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支持力係数は、直接基礎の地耐力を計算するうえで大切な値です。支持力係数は内部摩擦角の大きさに関係しています。
今回は支持力係数の計算方法と、支持力係数と内部摩擦角の関係について説明します。
地耐力、内部摩擦角の意味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
支持力係数とは？
支持力係数とは、直接基礎の地耐力の計算に関係する値です。直接基礎の地耐力は、下式で計算します。
- qu＝ic×α×c×Nc＋ir×β×γ1×B×η×Nr＋iq×γ2×Df×Nq
今回説明する記号は、
- ・Nc
- ・Nr
- ・Nq
です。なお、地耐力の詳細な説明は下記が参考になります。
各記号は、Ncは直接基礎の粘着力に関係する係数、Nrは地盤の自重に関係する係数、Nqは基礎の根入れによる押さえ効果に関係する係数、です。
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支持力係数の計算方法
実は、支持力係数は各研究者によって提案する式が違うわけですが、今回は「建築基礎構造設計指針」に明記してある式を紹介します。
- ・Nq＝1+sinφ／(1－sinφ)×exp(πtanφ)
- ・Nc＝（Nq－1）×cotφ
- ・Nr＝（Nq－1）×tan1.4φ
です。ご覧の通り、全ての係数で内部摩擦角φが関係します。
支持力係数と内部摩擦角の関係
支持力係数と内部摩擦角の関係を下表に示します（参考は建築基礎構造設計指針です）。
| φ | Nc | Nq | Nr |
| 0° | 5.1 | 1.0 | 0 |
| 5° | 6.5 | 1.6 | 0.1 |
| 10° | 8.3 | 2.5 | 0.4 |
| 15° | 11.0 | 3.9 | 1.1 |
| 20° | 14.8 | 6.4 | 2.9 |
| 25° | 20.7 | 10.7 | 6.8 |
| 28° | 25.8 | 14.7 | 11.2 |
| 30° | 30.1 | 18.4 | 15.7 |
| 32° | 35.5 | 23.2 | 22.0 |
| 34° | 42.2 | 29.4 | 31.1 |
| 36° | 50.6 | 37.8 | 44.4 |
| 38° | 61.4 | 48.9 | 64.1 |
| 40°以上 | 75.3 | 64.2 | 93.7 |
このように、内部摩擦角が大きいほど支持力係数が大きくなります。粘土の場合は、内部摩擦角が0°で、Nr＝0になるので、地耐力を過大評価しないよう注意しましょう。
まとめ
今回は、支持力係数について説明しました。
土の分野は、まだまだ分からないことが多く、支持力係数を求める式でも、国内外の研究者で値にバラつきがあります。
その分、基礎には余裕をある程度見ておきたいですね。内部摩擦角や支持力係数の取り方に注意しましょう。
内部摩擦角や直接基礎の地耐力は下記を参考にしてください。
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