【杭基礎－基礎の根入れ効果】計算式

根入れ効果とは

杭基礎構造物の水平力算定時には、地下室などの地盤に埋まっている部分が受ける土圧を考慮します。

このことを、基礎の根入れ効果と言います。

根入れ部に働く土圧

建物に地震の力が加わると慣性力により水平方向の力が生じます。水平方向の力によって建物が力の加わる向きに動くとき、動きを止める方向に地盤からの反力がはたらきます。

建物が動こうとする側の反力を受動土圧、その反対側を主動土圧と言います。

通常、主動土圧は受動土圧に比べて小さいため、根入れ効果を見るときには、計算が簡単になるように受動土圧のみを考慮します。

土圧合力計算に必要な参考値

土の物性は非常にばらつきが大きいため、実際の土の定数を用いることが望ましいですが、一般的な値を表に示します。

表：裏込め土の諸定数の参考値

土圧合力PEtの式

建築基礎構造設計指針（日本建築学会）を参考として、土圧動力を算定する式をご紹介します。

$$y{＜}\Delta_{P}{の場合：}P_{Et}=\frac{(P_{P}-P_{0})(\Delta_{P}-y_{sp}){y}}{s\Delta_{P}y_{sp}+(\Delta_{p}-3y_{sp}){|y|}}{              }$$

$$y{≧}\Delta_{P}{の場合：}P_{Et}=P_{P}-P_{0}$$

y(m)：地盤変位-基礎部変位
⊿_P(m)：受動土圧に至る相対変位（=根入れ深さの5%）
y_sp(m)：0.1⊿_p

静止土圧合力P0と受動土圧合力PP

$${P}_0=\frac{1}{2}{\gamma}{B}{z}^{2}{K}_0$$
$${P}_{P}=2{c}{z}{B}\sqrt{{K}_{P}}+\frac{1}{2}{\gamma}{B}{z}^2{K}_{P}$$

P₀(kN)：静止土圧合力
P_P(kN)：受動土圧合力
γ(kN/m³：背面土の単位体積重量（表参照）
B(m)：基礎幅
K₀：静止土圧係数（=0.5）
c(kN/m²)：粘着力（表参照）
z(m)：根入れ深さ
K_P：受動土圧係数

受動土圧係数Kp

受動土圧係数K_pは、ランキン土圧理論に基づきます。

$$K_{P}=\tan^2{\frac{\pi}{4}+\frac{\phi}{2}}$$

以上、基礎の根入れ効果について、学習記録といたします。