杭の引き抜き抵抗力の算定方法は？計算式と設計時の考慮点
この記事の要点
杭の引き抜き抵抗力は、杭の周面（側面）に作用する摩擦力（周面摩擦力）によって決まります。
杭自重も抵抗力に含められます。
計算はRa＝Σ(u×qf×L)で求めます（u：杭の周長、qf：単位面積当たり摩擦力、L：各層の杭長）。引き抜き力が作用するケースは浮き上がり防止・転倒防止の検討時に重要です。
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杭の引き抜き抵抗力地震時には柱に引き抜き力が作用することもあります。この引き抜き力をＮｔ、長期軸力をＮＬとしたとき、支点に引き抜き力が作用するかどうかは下式によって判断します。
・ＮＬ－Ｎｔ+Ｗｆ＜0 のとき、支点に引抜力が作用している。
・ＮＬ－Ｎｔ+Ｗｆ＞0 のとき、支点に圧縮力が作用している。
つまり、長期軸力と基礎重量が引き抜き力より大きければ引き抜きは作用していません。しかし、これが逆転した場合、基礎に引き抜き力が作用しています。
杭基礎なら、杭の引き抜き抵抗力より小さいことを確認するのです。今回は、杭の引き抜き抵抗力の算定方法を説明します。
杭の詳細は下記が参考になります。
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杭の引き抜き抵抗力を計算式より求める
まず、杭の引き抜き抵抗力は一般的に２つの式があります。１つは、実験式による方法。２つ目は算定式による方法です。実験式による方法は、その値を用いるだけですから、今回は割愛して、算定式による方法について考えましょう。
引き抜き抵抗値からＲｔは下式より、
Ｒｔ＝4/15×（10/3×Ｎｓ×Ｌｓ+1/2×qu×Ｌｃ）×φ
で算定されます。要は、引抜きに抵抗する力は摩擦力のみ、ということです。また、圧縮時の摩擦抵抗力と何が違うのか？よくみると係数が「4/15」になっています。
これは、長期支持力の安全率1/3に0.8倍を掛けた数値です。
1/3×0.8＝0.2666⇒4/15
圧縮と引き抜きでは摩擦力が異なること、海外でも圧縮時の８割としていることから、決められた係数です。
液状化した層は摩擦力を見込めない
液状化した層が地盤の振動によって、過剰間隙水圧となり土粒子の結合が無くなる現象です。要するに強度が無くなると考えてください。
強度が無い層に、摩擦力を見込むことはできません。その名の通り、土が水になった状態ですから。つまり、思っている以上に引き抜き抵抗力は小さい点に注意しましょう。下記も併せて参考にしてくださいね。
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理解度チェック
支点（基礎）に引き抜き力が作用するかはどう判断しますか。
答えを見る
引き抜き力Nt、長期軸力NL、基礎重量Wfとして、NL－Nt＋Wf＜0 のとき引き抜き力が作用、NL－Nt＋Wf＞0 のとき圧縮力が作用していると判断します。長期軸力と基礎重量が引き抜き力より大きければ引き抜きは作用しません。
杭の引き抜き抵抗力は何によって決まりますか。算定式の係数の特徴を答えてください。
答えを見る
杭の周面（側面）に作用する摩擦力（周面摩擦力）によって決まり、杭自重も含められます。算定式 Rt＝4/15×(10/3×Ns×Ls＋1/2×qu×Lc)×φ の係数4/15は、長期支持力の安全率1/3に0.8倍を掛けた値（圧縮時の摩擦力の8割）です。
液状化した層で引き抜き抵抗力に注意が必要なのはなぜですか。
答えを見る
液状化した層は過剰間隙水圧で土粒子の結合がなくなり強度が失われるためです。強度のない層には摩擦力を見込めないため、引き抜き抵抗力は思っている以上に小さくなる点に注意が必要です。
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- 名前 ハナダユキヒロ/ミツメラボ代表.
- 2010年 弊サイトを開設
- 2010～2017年 国立大学大学院修了
- 2017年12月に当HPが書籍化。
- 「わかる構造力学」
- 2022年4月に「わかる構造力学」の改訂版出版。
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