構造｜負の摩擦力

過去問検索すると１８問ヒット。結構な頻度。
なんとなく整理がついておらず、問題で？が頭に出ることもしばしば。

負の摩擦力の前に、通常の杭にかかる力のむきを整理。

■　杭の種類

杭には、上部の柱から鉛直荷重に対して、２種類の支持方法がある。
　杭先端の抵抗力で支持　⇒　支持杭
　杭周面の摩擦抵抗力で支持　⇒　摩擦杭

支持杭は、杭先端を固い地盤（支持層）まで差し込んで、
杭先端で鉛直荷重を支える方法。

摩擦杭は、杭周面と土の接触面での摩擦力を結集させて、
柱からの荷重を支える方法。

鉛直荷重の支え方（作用する力が発生する場所）に違いがあるが、
杭には、上向きの力が作用することは共通。

■　杭周辺の地盤沈下による力＝負の摩擦力

杭の回りの土が圧密沈下した場合、
杭を下に引きずり込もうとする力が生まれる。
その引きずり込もうとする下向き↓の力が「負の摩擦力」。

柱からの鉛直荷重に加え、「負の摩擦力」による下向きの力が発生するので、
杭の支持力は、より大きな力が必要となる。

ただし、圧密沈下（比較的長期）の作用によるものなので、
地震時（短期）における構造検討には、「負の摩擦力」は考慮しなくてもよし。

■　杭の軸方向力の変化

圧密沈下する地盤が杭の途中にあった場合、
その地盤から上のみ地盤が沈下するので、負の摩擦力はその圧密沈下した地盤まで発生。
つまり圧密層（中立点）で、下向きの力（柱からの鉛直荷重+負の摩擦力）が最大となる。

■　支持杭と摩擦杭

地盤沈下した場合、摩擦杭はいっしょに沈下するので、負の摩擦力は小さくなる（なくなる）。
一方支持杭は、杭先端を固い地盤に支持されているので、杭の沈下はない。
もろに負の摩擦力の力を受ける。（＝負の摩擦力が大きい）

以上から、摩擦杭より支持杭のほうが負の摩擦力は大きくなる。

03191
杭先端以深の地層が圧密して地盤沈下を生じている場合，これによる負の摩擦力は杭に生じない．
→○

支持杭であっても、杭先端以深が沈下するので、支持層自体が沈下するため、
杭も沈下するので、負の摩擦力は生じない。