$$S_{total} = S_i + S_c + S_s$$
全沈下量(m):即時沈下 $S_i$(弾性)+一次圧密沈下 $S_c$+二次圧縮沈下 $S_s$。
$$S_i = \frac{qB(1-\nu^2)}{E} I_s$$
即時弾性沈下(m):$q$ は基礎接地圧(kPa)、$B$ は幅(m)、$I_s$ は形状係数。
$$T_v = \frac{c_v t}{H_{dr}^2}$$
時間係数(無次元):$c_v$ は圧密係数(m²/s)、$H_{dr}$ は排水距離(m)。
基礎幅・根入れ深さ・荷重・N値・土質を入力すると、テルツァーギ式で極限支持力と安全率を計算し、圧密沈下曲線を即描画。土層断面と応力球の可視化付きで、基礎設計の初期検討に使えます。
$$S_{total} = S_i + S_c + S_s$$
全沈下量(m):即時沈下 $S_i$(弾性)+一次圧密沈下 $S_c$+二次圧縮沈下 $S_s$。
$$S_i = \frac{qB(1-\nu^2)}{E} I_s$$
即時弾性沈下(m):$q$ は基礎接地圧(kPa)、$B$ は幅(m)、$I_s$ は形状係数。
$$T_v = \frac{c_v t}{H_{dr}^2}$$
時間係数(無次元):$c_v$ は圧密係数(m²/s)、$H_{dr}$ は排水距離(m)。
建築物の基礎設計:戸建住宅から高層ビルまで、全ての建物の基礎(直接基礎、杭基礎など)の設計に必須の計算です。不同沈下(偏った沈下)を防ぎ、建物の傾きやひび割れを未然に防ぎます。
土木構造物(橋梁・擁壁):橋の橋脚や擁壁(土留め壁)の安定計算に応用されます。特に盛土の下の軟弱粘土層が圧密沈下すると、完成後に道路がデコボコになるため、事前の沈下予測と対策(地盤改良など)が重要です。
プラント・タンク基礎:化学プラントや石油タンクなど、巨大で重い構造物を支える基礎の設計で多用されます。均一な沈下は許容されることもありますが、タンクが傾くと液面計測に誤差が生じるなど、運用上の問題が発生します。
地盤調査の計画と結果の解釈:設計の前に実施するボーリング調査や試験載荷の計画を立てる際、また得られた土質パラメータ(c, φなど)をどう設計に活かすかを判断する際の基礎理論となります。
このツールを使い始めるとき、いくつか気をつけてほしいポイントがあるよ。まず、「安全率が大きければ大きいほど良い」という誤解。確かに安全ではあるけど、経済性とトレードオフなんだ。例えば安全率を5.0や10.0にすると、必要以上に大きな基礎を設計することになり、コストが跳ね上がる。実務では、地盤調査の精度や構造物の重要性を考慮して、2.5〜3.0という「適切な」範囲を目標にするんだ。
次に、パラメータ入力の「単位」。これは本当に大事!ツールでは[kN/m²]や[kN/m³]を使っているけど、現場のデータが[tf]や[g/cm³]で来ることがよくある。例えば、単位体積重量γを間違えて1.8[tf/m³]のまま入力すると(正しくは18[kN/m³])、計算結果が1/10になって重大な誤りだ。入力前には必ず単位換算を確認しよう。
最後に、この計算は「均質な地盤」と「中心荷重」が前提だという点。実際の現場はもっと複雑だ。地盤が層状だったり、基礎に偏心荷重(例えば建物の端に機械を設置するなど)がかかったりすると、計算式がもっと複雑になる。このツールの結果は「第一近似」として捉え、複雑な条件では専門ソフトや詳細な検討が必要だと覚えておいてね。
関東ロームの現場でB=2.0m、Df=1.5m、N値=15、Q=500kN、E0=15000kPaの条件を入力した場合:極限支持力qu≈280kPaが算出され、安全率Fs≈1.12となります。この場合、即時沈下Si≈8.5mm、1年後の圧密沈下Sc≈18mm程度が予測されるため、安全率が不足するため基礎幅を2.5mに拡大するか、根入れを2.0mに深くする再設計が必要です。