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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

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地反力は、地盤から基礎に作用する反力です。直接基礎のフーチングに作用し、曲げモーメントが生じます。


似た用語に、地耐力や接地圧があります。地耐力は地盤の耐力接地圧は基礎から地盤に作用する単位平米当たりの荷重です。


今回は、地反力の意味、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について説明します。


地耐力、接地圧の意味は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

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

地反力とは?

地反力とは、地盤から基礎に作用する反力です。下図をみてください。基礎は建物の重要を支える部材です。


基礎から地盤に作用する荷重を接地圧といいます。接地圧に釣り合うために、地盤から反力が生じます。これが地反力です。

地反力

地反力は、基礎フーチングの断面算定に用います。この時の注意点ですが、地反力の値は基礎自重を引くことができます。フーチングに作用する外力を整理すると、


-σ+Nf/A


です。σは接地圧(=(N+Nf)/A)、Nは上部構造の重量、Nfはフーチング自重、Aはフーチングの断面積です。


つまり、フーチング自重は地反力と逆向きに作用するので、引くことができます。接地圧の意味は、下記が参考になります。

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

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ/建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書:「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学 改訂版/工学社」

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地反力の読み方

地反力は「ちはんりょく」と読みます。関係用語の意味は、下記が参考になります。


接地圧 ⇒ せっちあつ

地耐力 ⇒ ちたいりょく

地反力と基礎梁の関係

独立基礎と基礎梁で構成される場合、基礎梁に地反力は生じません。建物の全ての重量は、基礎が負担すると考えるからです。基礎梁の意味は、下記が参考になります。

地中梁と基礎梁の違いと役割について


基礎梁とは違いますが、似た形状の布基礎は重量を負担するので、地反力が作用します。布基礎の設計は下記が参考になります。

布基礎の接地圧と配筋の決め方

地反力と地耐力、接地圧の違い

地反力と地耐力、接地圧の違いを下記に示します。


地耐力 ⇒ 地盤の耐力。地盤がどのくらいの荷重に抵抗できるか示す値

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


地耐力、接地圧の意味は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

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

地反力が作用する基礎フーチングの断面算定

地反力は上向きの力です。また、フーチング自重は下向きに作用します。地反力の計算式は


(N+Nf)/A-Nf/A


です。


地反力はフーチングの断面算定に用います。下図をみてください。地反力を受けるフーチングをモデル化すると、片持ち梁と考えることが可能です。

地反力の計算

地反力と片持ち梁

フーチングが「梁」、基礎柱の面が固定端と考えます。地反力は、等分布荷重です。フーチングには曲げモーメントとせん断力が作用します。これらを計算し、ベース筋(基礎筋)を算定します。


地反力の単位は、kN/㎡です。これを1m当たりの分布荷重に置き換えます(値は変わりませんね)。フーチングに作用する曲げモーメントは、


M=wL2/2


です。wは接地圧、Lはフーチング面から基礎柱面までの長さです。


応力を計算した後は断面算定です。断面算定はスラブと同じ要領で計算します。フーチングの厚み(せい)Dを仮定します。必要な引張り鉄筋は、


At=M/(ft×j)


です。Mは曲げモーメント、ftは降伏強度、jは(D-dt)×0.875です。D10~D16、D19~D25、D29~で許容応力度(降伏強度)が変わるので注意しましょう。

まとめ

今回は地反力について説明しました。地反力は、地盤から基礎に作用する反力です。


フーチングの断面算定では、接地圧から基礎自重を引くことを忘れないようにしましょう。似た用語に地耐力、接地圧があります。

地耐力とは?1分でわかる意味、単位、計算法、n値との関係

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

フーチングってなに?フーチングの意味と目的、地耐力との関係

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