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周面摩擦力とは?1分でわかる意味、計算、n値、粘着力との関係

周面摩擦力とは、杭周面の摩擦抵抗による支持力です。杭の支持力は、杭先端支持力と杭周面摩擦力を足し合わせた値です。周面摩擦力のみで、建物の重量を支える杭を「摩擦杭」といいます。今回は周面摩擦力の意味、計算、n値との関係、粘着力との関係について説明します。摩擦杭については下記の記事が参考になります。

摩擦杭ってなに?現役設計者が教える摩擦杭の特徴と、メリット・デメリット


また、杭には負の摩擦力が作用することもあります。負の摩擦力は下記の記事が参考になります。

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周面摩擦力とは?

周面摩擦力とは、杭種面の摩擦抵抗による支持力です。杭周面は、地盤と接触しています。この接触面に摩擦抵抗が働き、建物重量を支えます。下図をみてください。杭周面を示しました。

杭周面

杭の周面摩擦力は、杭の長さ、N値、粘着力の値に影響します。計算法は後述しました。


N値が期待できない場合、液状化の恐れがある場合は、杭の周面摩擦力は期待できません(0とみなす)。

周面摩擦力の計算

周面摩擦力の計算式は下記です。※下式は、打ち込み杭、セメントミルク工法、埋め込み杭、場所打ち杭による計算式です。


Rfは杭の極限周面摩擦力、Nsは砂質地盤の平均N値、Lsは砂質地盤の長さ、quは一軸圧縮強度、Lcは粘土地盤の長さ、φは杭の周長です。n値、一軸圧縮強度は下記の記事が参考になります。

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一軸圧縮強度とは?1分でわかる意味、n値との関係、単位、粘着力


砂質地盤、粘土地盤それぞれの周面摩擦力を計算し、合計した値に、杭の周長をかければよいですね。地盤が一様の場合(例えば、砂質地盤のみ)、どちらかの摩擦力は0(ゼロ)です。


なお、今回紹介した周面摩擦力の計算式は、大臣認定を取得した杭工法と違います。杭メーカーごとに、「10/3」や「2」の係数が異なります。例えば、杭の表面に節をつくって摩擦抵抗を高めた製品もあります。

周面摩擦力とn値の関係

前述した周面摩擦力の計算式より、砂質地盤はN値が関係します。N値が大きいほど、周面摩擦力も大きい値ですね。

周面摩擦力と粘着力の関係

粘土地盤の周面摩擦力は、一軸圧縮強度の大きさが関係します。粘着力cとquの関係は下記です。

よって、周面摩擦力は粘着力の値に比例して大きくなります。※一軸圧縮強度は、下記の記事が参考になります。

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まとめ

今回は周面摩擦力について説明しました。意味が理解頂けたと思います。周面摩擦力は、杭周面の摩擦抵抗による支持力です。N値と粘着力が大きいほど、周面摩擦力は大きくなります。周面摩擦力の計算式を理解してください。また、杭の支持力は先端支持力と周面摩擦力を足した値だと覚えてくださいね。下記の記事も併せて参考にしてください。

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