学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和4年度 学科Ⅳ（構造） 問19
問題・正答・学習用解説
問題
地盤及び基礎に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。選択肢
正答と解説
正答：（3）
正答の考え方
液状化のおそれがある砂質地盤に、施行令の表の許容応力度をそのまま用いる記述が誤りです。許容応力度は、地盤が単位面積当たりどれだけの荷重を安全に支えられるかという上限で、通常などで表します。土の種類だけを見て表の数値を選ぶ方法には、適用できる地盤状態という前提があります。
水を含む緩い砂が地震で繰り返し揺すられると、砂粒の間の水の圧力が高まり、粒同士が押し合う力が小さくなることがあります。この粒同士の押付け力が土の抵抗の重要な源です。液状化すると、普段は建物を支えていた地盤がその抵抗を失い、大きく沈んだり、傾いたり、横へ動いたりする可能性があります。
したがって通常の砂質地盤の表の値だけで安全とせず、地層、地下水位、砂の締まり方、想定する地震などから液状化の可能性と影響を調べ、必要な支持力・沈下の検討や対策を行います。「砂だから一定の強さがある」という見方から、「水を含む砂が揺れた後にもその強さを保てるか」という見方へ進めることが要点です。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）基礎スラブは、柱からの下向きの力と地盤からの上向きの接地圧で曲げられる厚い板です。スラブ自重を接地圧に加えると、その分だけ上向きの反力も増え、同じ位置の下向きの自重と概ね相殺します。このため部材応力の算定では、一般に自重分を除いた正味の接地圧を用いられます。ただし、地盤全体の支持力や沈下を調べる荷重からも自重を除いてよいという意味ではありません。検討対象を区別した記述です。
選択肢2
（2）壁が地盤へ押し込まれる方向に動くと、土は圧縮され、壁に抵抗する力が増えていきます。十分な変位が生じ、土が限界の状態になったときの大きな土圧が受働土圧です。壁が地盤から離れるときの主働土圧とは、壁の動く向きが逆です。壁がほとんど動かない段階で受働土圧の全量がすでに発揮されるわけではないため、抵抗として利用する設計では、その発揮に必要な変位も考える必要があります。
選択肢3
（3）液状化のおそれがある地盤は、地震時に砂粒間の抵抗が低下する可能性があるため、一般的な土の種類に対応する表の数値をそのまま適用できません。普段の支持力が足りていても、地震後の支持力や変形が問題になります。液状化判定、地盤の変形、基礎の支持状態などを適切な方法で評価する必要があります。表は条件を満たす地盤で使う簡便な評価であり、特別な危険性を検討しなくてよい免除規定ではありません。
選択肢4
（4）同じなのは総荷重ではなく、底面の単位面積当たりの荷重です。底面を広くしても圧力を同じに保つなら、総荷重は増え、地中深くまで応力の増加が及びます。その結果、圧縮される土の範囲が大きくなり、一般に即時沈下量も大きくなります。単純な弾性地盤の式でも沈下は接地圧と基礎幅に比例する形になります。「同じ総荷重を広い面積へ分散する場合」と取り違えると、大小を逆に判断してしまいます。
周辺知識
基礎の確認では、地盤が破壊しないことと、沈下が使用上問題にならないことを分けます。支持力が足りても、軟らかい層が大きく縮めば建物は沈みます。また、各柱の下で沈下量が違う不同沈下は、床の傾きや壁のひび割れにつながります。
即時沈下は、荷重を受けた直後に土の骨組みが変形して生じる沈下です。圧密沈下は、主に水を含む粘性土で、土中の水が時間をかけて抜けることに伴う沈下です。砂は水が通りやすく、粘土は通りにくいため、沈下の時間的な現れ方も異なります。
土の中の全体の圧力は、粒同士で伝える有効応力と、間隙水が受け持つ圧力に分けて考えます。液状化では水圧の分担が増え、粒同士の分担が減るため抵抗が低下します。基礎の問題では、荷重の大きさだけでなく、広がる範囲、土の種類、水の状態、時間、揺れによる変化まで確認すると、表の数値の使える範囲が理解できます。