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杭に作用する応力とは?

杭は上部構造の重さを支持するだけでなく、地震時でも水平力を伝達する役目があります。地面より下に作用する水平力とは、当然、上部構造の水平力(1階に作用している水平力)+地中部に埋もれている基礎重量×kが作用します。


kとは水平震度で、1次設計の場合は0.1です。地中部に埋もれている基礎重量とは、例えば、フーチングであったり地中梁や1階のスラブが該当します。これらは、地中部ということで、小さい水平震度しか作用しないことに注目してくださいね。


また、終局時の検討ではkを0.2で割り増して使うことが多いです。設計条件によって、さらに割増すこともあります。


また、杭に作用する水平力は上部構造と同じように「剛床仮定」が適用されます。剛床仮定をおさらいすると、剛床仮定とは、床は剛な部材であるため水平力が伝達できると考えます。分かるような分からないような文言ですが、これが非常に重要なのです。


剛床仮定があることで、地震力は床を介して柱へ伝達することが可能です。例えば、吹き抜け部分のように床が無い建物も多く存在します。これは、剛床仮定が成立しているとは言えません。


こういった場合、地震力はどのように伝達すればよいでしょうか?



上図のように、床がなければ、地震時の水平力を全ての部材に伝えることができませんね。杭でも同じことが言えます。つまり、1階の床によって剛床仮定が成立するからこそ、全ての地震力は、全ての杭で負担することができるのです。


もし、剛床仮定が成立しなければ、負担している軸力毎に水平力を決める必要があり、非常に手間ですし、色々な断面が増えて面倒です。

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