学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和6年度 学科Ⅳ（構造） 問21
問題・正答・学習用解説
問題
杭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
選択肢3の群杭1本当たりの水平抵抗は、一般に単杭より小さくなります。群杭は、複数の杭を近くに配置して一つの基礎として働かせるものです。杭が横へ押されると、杭の周囲の地盤も変形して反力を生みます。隣の杭が近いと、この変形する地盤の領域が重なり、それぞれが独立した地盤の抵抗を使えなくなります。
特に同じ向きへ動く杭列では、前側の杭が地盤を押す影響を後側の杭も受けます。そのため、単杭の水平抵抗をそのまま本数倍した値を期待するのは過大評価になりやすくなります。杭間隔、配置、本数、荷重の向き、地盤の性質によって影響の大きさが変わります。
たとえば、ある同じ水平変位で単杭がの抵抗を示すとしても、4本の群杭が必ずを発揮するとは限りません。説明のため群杭効率を0.7と仮定すれば、全体は、1本平均はです。この0.7は例示であり、本問の設計値ではありません。杭本数を増やして基礎全体の抵抗が増すことと、1本当たりの効率が低下することを区別します。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）適切です。地盤条件や杭径、施工法を踏まえ、確実に施工できる範囲で杭長を設定する場合には、一般に長さ径比だけを理由とした杭体の許容圧縮力の低減は不要とする扱いです。地中の杭は周囲の地盤から横方向の支えも受け、空中に立つ柱とは条件が違います。ただし、どんな長さでもよいという意味ではありません。非常に軟らかい地盤、施工精度、接合部、適用する工法の条件などは別途確認します。
選択肢2
（2）適切です。杭に入った鉛直荷重は、杭先端が地盤を押す先端支持力と、杭の側面が地盤との摩擦・付着で伝える周面抵抗に分かれます。液状化のおそれがないという条件の下で、工法や地盤に対応する極限値を求め、その和として極限鉛直支持力を算定できます。先端面積に掛ける応力度と、周面積に掛ける抵抗は別の量です。鋼杭、既製コンクリート杭、場所打ち杭で施工による地盤への影響も異なります。
選択肢3
（3）1本当たりの水平抵抗は一般に小さくなる、と訂正します。周囲の地盤を介して干渉するという原因は正しいものの、その結果の方向が逆です。隣り合う杭は同じ土の範囲を押すため、各杭が単独の場合の反力を独立して発揮しにくくなります。杭同士の間隔を十分広くすると干渉は小さくなる側ですが、実際の配置や荷重方向に応じて評価が必要です。群杭全体と1本平均のどちらを比較しているかも確認します。
選択肢4
（4）適切です。パイルド・ラフト基礎は、地盤へ接する大きな直接基礎であるラフトと、その下の杭が協力して建物を支える基礎です。杭が荷重の一部を深い地盤へ伝えるため、ラフトだけの場合に比べ、全体が沈む平均沈下量や、場所ごとに差が生じる不同沈下量を減らす効果があります。杭が全荷重を負担し、ラフトは杭をつなぐだけという通常の杭基礎モデルとは、地盤との荷重分担の考え方が異なります。
周辺知識
杭基礎を理解するには、鉛直方向と水平方向の抵抗を分けると整理できます。鉛直方向では、先端と周面から地盤へ荷重を伝えます。水平方向では、杭が曲がり、周囲の地盤が横から押し返すことで抵抗します。鉛直支持力が十分でも、地震時の杭の曲げや横変位が十分安全とは限りません。
杭体が潰れずに負担できる力と、地盤が杭から受け取れる力も別です。杭の材料を強くしても、先端地盤の支持力が不足すれば全体の耐力は増えません。反対に地盤が強くても、杭体や杭頭の接合部が先に壊れれば荷重を伝えられません。長さ径比に関する条件は杭体の評価の話であり、支持地盤の強さを確認しなくてよいという話ではありません。
さらに、荷重を支えられることと、沈下を小さくできることも分けます。建物が不均等に沈むと、床が傾いたり壁にひび割れが入ったりします。パイルド・ラフトでは、平均沈下だけでなく沈下の偏りを抑えるよう杭を配置することが重要です。どの形式でも、杭一本、群としての相互作用、基礎全体、上部構造という順で、力と変形をつなげて考えます。