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接地圧とは?1分でわかる意味、単位、基礎、計算式との関係、地反力との違い

接地圧(せっちあつ)とは、接地面に作用する単位面積当たりの荷重です。建築では、基礎の設計で算定します。基礎は建物の全荷重を支えるので、地盤の沈下や崩壊を招かないよう、接地圧<地耐力を確認します。今回は、接地圧の意味、単位、基礎、計算式との関係、地反力との違いについて説明します。似た用語に、地耐力や地反力があります。下記が参考になります。

地耐力とは?1分でわかる意味、単位、計算法、n値との関係

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接地圧とは?

接地圧(せっちあつ)とは、接地面に作用する単位面積当たりの荷重です。建築では、基礎の設計で接地圧を求めます。下図をみてください。基礎が地盤に接地しています。基礎は建物の全重量を支えるので、基礎から地盤に接地圧が作用します。

接地圧と基礎

「接地圧=圧力」と考えてもよいです。接地圧が地盤に作用するとき、地盤が崩壊・沈下しては、建物が安全とはいえません。そこで地盤の耐力を算定し、接地圧と比較します。「接地圧<地耐力」となるよう設計し、安全性を確認します。


地耐力の意味は下記が参考になります。

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接地圧の単位

接地圧の単位は


kN/u


が一般的です。建築物は重さが大きいので、kNやmなど数字のケタが小さくなる単位を使います。

接地圧と地反力の違い

接地圧と地反力の違いを、下記に示します。


接地圧 ⇒ 基礎から地盤に作用する、単位平米当たりの荷重

地反力 ⇒ 接地圧により地盤から受ける反力。地盤から基礎に作用する。単位平米当たりの反力で、基礎の断面算定を行う場合、接地圧から基礎自重を引いた値


接地圧と地反力では、力の向きが違います。下図をみてください。接地圧は、基礎から地盤へ作用する荷重です。作用・反作用により、力が作用すると必ず反力が生じます。よって、接地圧により反力が生じます。これが地反力です。

接地圧と地反力

確認方法は簡単です。机を手のひらで押してください。手に力を感じますよね。これは机から受ける反力です。

接地圧の計算式と基礎の関係

接地圧は下式で計算します。


σ=(N+Nf)/A


σが接地圧、Nが上部構造の重量、Nfが基礎自重(※ただし土とコンクリートの平均単位体積重量20kN/m3)、Aは基礎の断面積です。上部構造の重量には、1階の柱軸力、地中梁自重、1階床の荷重などを含めます。


柱軸力の計算は下記が参考になります。

柱軸力の算定


要するに基礎を含めた全重量を、基礎の断面積で除した値が「接地圧」です。


なお、一般的な構造計算は一貫計算プログラムで行います。一貫計算プログラムで計算した場合、上部構造の重量は『支点反力』という形で出力されます。支点反力は1Fから上の重量と1F床、地中梁の重さが入っています。


なお、地反力の計算式は下記です。


σ'=N/A


σ'が地反力、Nが上部構造の重量、Aは基礎の断面積です。前述した接地圧の式と比較すると、Nfが無いですね。下図をみてください。地反力は、地盤から基礎に向かう力でした。

地反力と接地圧

基礎の断面算定を行う場合、基礎に作用する外力は下記の通り整理できます。


−σ+Nf/A


σは接地圧で上向きの力、基礎には自重があり下向きに作用します。よって、基礎の断面算定で必要な地反力は、前述した式を用います。


地反力の意味は、下記も参考になります。

地反力とは?1分でわかる意味、読み方、基礎梁、地耐力と接地圧の違い、基礎フーチングの断面算定

まとめ

今回は接地圧について説明しました。意味が理解頂けたと思います。接地圧は、接地面に作用する単位面積当たりの荷重です。基礎から地盤に作用する平米荷重ともいえます。接地圧は、基礎を含めた全重量を基礎断面積で除した値です。似た用語に地反力、地耐力があります。下記も併せて参考にしてくださいね。

地耐力とは?1分でわかる意味、単位、計算法、n値との関係

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