学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和5年度 学科Ⅳ（構造） 問21
問題・正答・学習用解説
問題
鉄筋コンクリート造の擁壁の設計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：（1）
正答の考え方
L型擁壁の底版上の土の重量を、転倒への抵抗に考慮できないとする記述が誤りです。擁壁は、高低差のある地面の土が横へ崩れ出すのを支える壁です。L型擁壁は、縦の壁と底の板をL字状に組み、背面側へ延びる底版の上に土が載る形を持ちます。
背面の土圧は壁を前方へ押し、底版前端を中心に倒そうとします。一方、擁壁自身の重さと底版上の土の重さは、その回転と反対向きのモーメントを作ります。土の重量を、前端から土の重心までの水平距離をとすると、抵抗への寄与はです。適切に存在する土の重量は安定に利用できます。
土は壁を押す側でもあり、底版を押さえる側でもあります。土を全て危険側の荷重と考えて、底版上の鉛直重量を無視するのは適切ではありません。ただし、将来掘削される可能性、地下水による浮力、載荷条件なども含め、確実に見込める重量として評価することが必要です。転倒のほか、底面で滑ることや地盤の支持力も別に確認します。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）底版の上にある土は鉛直下向きに作用し、その作用線は転倒の中心となる底版前端から背面側へ離れています。そのため、擁壁自重と同じく安定モーメントを作り、一般に転倒への抵抗へ算入できます。たとえば土の重量が、腕の長さがなら、抵抗モーメントはです。土圧という水平作用と、土の自重という鉛直作用を、向きと作用位置を分けて扱います。
選択肢2
（2）主働土圧は、壁が土から離れる向きへ少し動き、土が広がろうとする際の土圧です。受働土圧は、壁が土を押し込む向きに動き、土が圧縮されて抵抗する際の土圧です。土を押し込むには大きな抵抗を動員するため、一般に主働土圧の方が小さくなります。壁が全く動かない状態の静止土圧とも区別します。言葉の「主」「受」から荷重の大小を推測するのでなく、壁の動く向きで理解します。
選択肢3
（3）内部摩擦角が大きい土は、粒同士がずれにくく、自分自身でせん断に抵抗する能力が高くなります。そのため一般に、背面から擁壁を押す主働土圧は小さくなります。単純な水平地盤・滑らかな鉛直壁のモデルでは、主働土圧係数はです。が大きいほど分子は小さく、分母は大きくなるため、係数が小さくなる関係を式でも確認できます。
選択肢4
（4）底版底面へ突起を設けると、擁壁が前へ滑ろうとした際に突起が前面の地盤を押し、地盤の抵抗を得られるため、滑動抵抗を増す方法として有効です。底面の摩擦だけに頼る場合より、横移動へ抵抗する仕組みが加わります。ただし、突起の前にある土が将来掘削されれば期待した抵抗を失う可能性があります。抵抗を見込む地盤の存在と性質、突起自身の強度を含めて設計する必要があります。
周辺知識
擁壁の安定は、主に転倒、滑動、支持力の三つに分けて考えます。転倒は土圧による回転、滑動は底面に沿う水平移動、支持力は基礎地盤が押されて壊れたり過大に沈んだりすることです。重さを増やすと転倒や滑動への抵抗は増えやすい一方、地盤へ加わる圧力も増えるため、一つの確認だけでは十分ではありません。
単純な条件の主働土圧は、深いほど上の土の重さが増えるため、深さに比例して大きくなります。高さの壁に三角形状の土圧が作用する場合、その合力は底面からの高さへ作用します。転倒モーメントはこのです。土の重量の抵抗モーメントは、
として反対向きへ足します。
地下水がたまると、水圧が土圧に加わり、底面には浮力も生じ得ます。水抜きや排水層は単なる付属設備ではなく、設計で想定した荷重状態を保つために重要です。土と水の作用を分け、どの向きへ動こうとするかを描くと、安定の計算を理解しやすくなります。