学科Ⅳ（構造）
一級建築士 令和7年度 学科Ⅳ（構造） 問21
問題・正答・学習用解説
問題
杭基礎及び直接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：（2）
正答の考え方
斜面の近くでは、杭の周囲にある土の量や拘束が平坦な地盤の中央と同じではありません。斜面側へは土が動きやすく、杭を横から押し返す抵抗が小さくなるため、杭の水平剛性は一般に低くなります。水平剛性は、杭頭を同じ距離だけ動かすのに必要な力の大きさです。
複数の杭が基礎で結ばれて同じように水平移動する場合、硬い杭ほど大きなせん断力を負担し、柔らかい杭の負担は小さくなります。例えば水平剛性がkと2kの二本が同じ変位を受ければ、負担はとでです。斜面近傍の杭は水平剛性が低い側なので、斜面から離れた杭より負担せん断力が大きいとした選択肢2は不適当です。
これは、斜面近傍の杭を安全確認しなくてよいという意味ではありません。支持する土が少ない条件では、変位、地盤の破壊、杭の曲げなどを適切に検討する必要があります。「強い地盤の杭へ力が集まる」という力の分担の問題と、「弱い地盤の杭の変形や安全性を確認する」という問題を区別します。他の選択肢は、沈下に伴う下向き摩擦、基礎の根入れ、直接基礎の即時沈下の適切な扱いです。
各選択肢の解説
選択肢1
（1）杭より周りの土のほうが大きく沈むと、土が杭の表面を下へこすり、杭を下向きに引きずる力が生じます。これが負の摩擦力です。通常の支持に寄与する上向きの周面摩擦とは逆で、杭に加わる圧縮力を増やす作用になります。表面へ潤滑材を設けて土との摩擦を減らすのは、その下向きの力を低減する対策として有効です。ただし、支持に利用する周面摩擦まで無条件に期待できるわけではなく、処理した範囲の力の伝達を分けて考えます。
選択肢2
（2）斜面近傍では周囲の土の拘束が弱く、杭の水平剛性が低下するため、基礎で結ばれた杭群の中では一般にせん断力の分担が小さくなります。荷重が各杭へ最初から同じ値で配られるわけではなく、杭頭の移動をそろえる条件と各杭の硬さによって分担が決まります。「弱い場所ほど大きな力を負担する」と直感で決めるのは不適切です。ただし、力の負担が小さいことと、変位や地盤の安全性に余裕があることは同じではありません。
選択肢3
（3）地中へ根入れした基礎では、側面の地盤も建物の横移動を押し返すため、杭だけが水平力の全てを負担する状態から一定の範囲で低減できます。ただし地上部分が高いほど、その低減の度合いを小さくする扱いであり、記述は適切です。地中の抵抗があるという理由で、上部が高く転倒の影響も大きい建物まで同じ割合で杭の水平力を減らすことはできません。根入れ深さと建物高さなど、規定の適用条件を組み合わせて評価します。
選択肢4
（4）即時沈下は、荷重を載せた比較的早い段階で生じる地盤の変形です。粘性土でも砂質土でも、変形係数とポアソン比を適切に設定し、弾性体とみなして計算する扱いが可能です。変形係数は力に対する変形しにくさ、ポアソン比は縦に縮んだとき横へ広がる程度を表します。ただし、粘土から水がゆっくり抜けて進む圧密沈下は、この即時沈下とは別の現象です。弾性計算をしただけで長期の沈下まで全て確認したことにはなりません。
周辺知識
直接基礎は広い底面で地盤へ力を渡し、杭基礎は地中へ伸ばした杭の先端や周面で力を渡します。どちらも、壊れずに支える強さと、建物に支障がない程度の変形に抑えることを確認します。杭は地盤から独立した棒ではなく、周囲の地盤の沈下や水平移動によっても力を受けます。
摩擦力の向きは、杭と土のどちらが相対的に下へ動こうとするかで変わります。杭が土に対して下がろうとすれば土は上へ支え、土が杭に対して下がれば杭を下へ引きずります。同じ杭周面の摩擦でも、前者は支持、後者は追加の負担になるため、単に「摩擦は杭を支える」と固定して考えないことが大切です。
複数の支持材が同じ変位をする場合、力は硬いものへ多く集まります。本問の斜面近傍と離れた杭の比較も、この変形の適合と力のつり合いの組合せです。一本だけを同じ力で押す比較なら柔らかい杭ほど大きく動きますが、基礎で結ばれて同じ移動をする比較なら柔らかい杭の力は小さくなります。何を一定にした比較かを確かめます。