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平板載荷試験の結果と地耐力の算定式の違い

直接基礎で地耐力を算定する方法は2つあります。1つは、地耐力の算定式(基準法と建築基礎構造設計指針で式は違います)、もう1つは平板載荷試験によって試験する方法です。又は、両者を併用する場合もあります。


建築基準法を読み解くと、両者の方法が明記されていて、2つの式には違いがあります。今回は、平板載荷試験の結果と地耐力の算定式の違いを読み解いていきましょう。


なお、今回の記事はN値や地盤調査に関する記事を読んでおくと、よりスムーズに理解できます。


地耐力の算定方法(基準法の場合)

地耐力の算定は、下式です。

これは、建築基準法による場合と建築構造基礎設計指針で若干の違いに注意が必要です。基礎指針の方が、地耐力が低く算定されます。


この式は、3つの項があります。1つは粘土層の耐力、2つ目が砂層の耐力、3つ目が基礎を埋め込むことによる基礎深さに関する耐力です。


当然、粘土地盤を支持層とする場合、砂層の項は無くなります。逆もしかりです。あとは、求めた地耐力を1/3してやれば、地盤の長期許容応力度(長期地耐力)が算定されます。


地耐力の計算方法は、下記の記事が参考になります。


一方、平板載荷試験ではどのような式を用いるのでしょうか。


平板載荷試験の算定方法

平板載荷試験とは、実際に現地で地耐力を測定する方法です。簡単に言えば、予定する支持層の上に直径30cmの鉄板を敷きます。これに反力装置やらジャッキを取り付け、架台を組みます。その上に重量物(例えば重機など)を載せ、時間の経過と地盤の強度を測定するのです。


この方法で算定された地盤の強度(極限支持力)をqtとしましょう。すると、地耐力は下式で示されます。


qa=qt/3+(N‘×r×Df)/3


N‘はN値ですが、土の種類と、密実かどうか?で判断されます。これは下記のように、

・密実な砂層 N‘=12

・ゆるい砂層 N‘=6

・粘土層 N‘=3


となります。rは土の単位体積重量、Dfは基礎底です。ここで疑問に思うのは、密実かどうか?と言う点です。例えば、支持層のN値をみてN=30くらいあれば密実と言えると思います。


逆にN値10程度では、ゆるい砂層でしょう。テルツアーギによる地盤の判別表が、よく地盤調査報告書に明記されています。これを参考にすると良いでしょう。


※N値に関しては、下記の記事も参考になります。


平板載荷試験の結果で、どの値がqtなのか?

平板載荷試験の結果で荷重変位曲線や荷重時間曲線が描かれています。このとき、荷重が落ち着いてきたら、その値がqtと判断できます。つまり、荷重が上昇しないことは降伏を意味しているからです。


平板載荷試験の注意点

注意したいのは、平板載荷試験が直径30cmの円盤で実験測定している点です。基礎から地盤に力が伝わるとき、圧力球根と呼ばれる範囲に力が伝わります。この圧力球根は基礎の大きさに影響して、力が伝わる範囲は広がります。


もし、想定している支持層が薄く、N値の低い層がある場合、平板載荷試験で良くても実際の基礎は圧力球根が大きく、その軟弱地盤に荷重が広がっているかもしれません。


まとめ

今回は、平板載荷試験について説明しました。地耐力を調べる方法として効果的です。前述したように、支持層はある程度の厚みがあるのか?と言う点に注意したいものです。

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