擁壁に掛かる土圧とは?

ドボク模型プレゼン講座第10回が
日経コンストラクション2015年4月13日発行号に
掲載されました。

ドボク模型プレゼン講座10回

 

道路の脇にある「コンクリートの壁」のことを
土木の専門家は擁壁(ようへき)と呼んでいます。

静かにたたずんでいる壁ですが、
実は、後ろから土が押してくる力に
人知れず耐えているのです。

どんな力が働いているのか?を
実験で確かめてみましょう。

まずは実験装置です。

土の代わりにパスタを使った実験装置です
土の代わりにパスタを使った実験装置です

土に見立てたパスタを、コンクリートの壁に見立てた板を使って実験します。
板を支える力を、はかりで測ります。

まずは、板を手前に引きます。

壁が離れるときは、背後の三角範囲のパスタが動きます
壁が離れるときは、背後の三角範囲のパスタが動きます

壁が離れるときは、背後の三角形範囲のパスタが動きます。
でも、実際に壁が動くときは、土が壁を押したときです。

このときの土が壁を押す力を、専門用語で「主働土圧」と呼びます。

今度は逆に、板を押して見ましょう。

壁を押すときは、土を押上げるので強い力が必要です
壁を押すときは、土を押上げるので強い力が必要です

壁を押すときには、背後の三角形範囲の土を押上げるので強い力が必要です。
しかも、三角形の範囲は、先ほどよりも大きくなります。

壁が土を押すときというのは、土が壁から力を受けるときです。
このときの土が壁から受ける力を、専門用語で「受働土圧」と呼びます。

さて、今回の実験の結果を下のグラフに整理しました。
壁を動かした距離と、はかりで測った力の関係はこんな風になります。

方眼紙に結果を整理しました
方眼紙に結果を整理しました

この結果を見ると、
壁がまっすぐのときにも、力がかかっています。
まっすぐ動かないときの力は、「静止土圧」と呼んでいます。
動いてなくても、壁に力はかかっているんですね。

このグラフ、土木を学んでいる人は教科書でよく見るのですが、
ピンと来ない人も多いかもしれません。

本格的な実験装置を作るのに比べると、
今回の実験は、ちょっと(かなり?)頑張れば作れます。

実際にやってみると手応えがかなり変わるので
とても面白いですよ。

この実験の動画は、以下の記事にあります。
こちらも見てくださいね。
パスタで土圧実験

実験の詳細は
日経コンストラクション2015年4月13日発行号
でも見ることができます。

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投稿者: bosaimokeijikken

身近なモノを使った簡単な実験を考案し、説明を通じて、防災学習やPRを行っています。 道路の脇にあるコンクリートの壁にかかる力、 裏山が崩れる原因と、それを防ぐ対策、など 生活の中に隠れている「土の力学」をシンプルに、直感的に説明します。 住民説明会、社内講習会、などで講師をします。 たまに、大学や高専で講義をすることもあります。

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