構造コラム第27回「塔状比と基礎計画」

今回は、建物の高さと幅の比率と基礎計画ついての話です。

 

建物の高さ/建物の幅の比を塔状比と言います。

この塔状比が基礎の計画の目安になります。

 

 

 

この塔状比が2.5未満ですと、直接基礎の場合は常時荷重が支配的です。

必要地耐力は長期時の接地圧を考慮して検討します。

 

 

この塔状比が2.5以上となると、直接基礎の場合に地震時荷重の影響が出てきます。

必要地耐力は短期時の接地圧も考慮して検討します。

 

 

この塔状比が4未満ですと、杭基礎の場合は柱が押し込む力が支配的です。

杭は、長期軸力,短期軸力を考慮して必要支持力(=杭径)を検討します。

 

この塔状比が4以上となると、建物が倒れないように計画する必要が出てきます。

支点(柱下の杭位置)に引抜きが発生する可能性が高くなるためです。

杭は、地震時の引抜抵抗力を考慮して検討します。

 

また、この塔状比が大きくなればなるほど、杭に求められる引抜抵抗力も大きくなります。

そして、この引抜抵抗力は杭表面と地面との摩擦力が主たる要因です。

従って、場所打ち杭とした場合は杭径を大きくして杭表面積を大きくします。

 

 

 

 

 

建物形状によっては、部分的に塔状比2.5以上ないし4.0以上の場合があるかと思われます。

この時は前述の目安で考えると、部分的に地震力の影響が大きい直接基礎、部分的に引抜抵抗力の大きい杭基礎での設計が考えられます。

 

 

ここで、上図のように敷地境界までが狭い時の、直接基礎+地盤改良の場合を考えます。

まず、どのような改良工法であれ、一般的に一つの建物に対して部分的に改良体を変えることは行っておりません。

従って、『建物の殆どの部分で塔状比2.5未満だが、一部が2.5以上となる建物』の場合、その一部で必要となる短期接地圧が改良地盤の強度を決定する事があります。

(部分的に基礎面積を大きくして、短期接地圧と長期接地圧のバランスをとる方法もあります)

 

 

以上の様に、塔状比(建物の高さと幅の比)によって基礎計画が変わってきます。

構造種別、階数、高さ、面積などが似通っていても、建物形状が違えば(部分塔状など)、杭径や必要地耐力が変わってくるのはこのためです。

 

特に狭小地では、杭が打設できるか否かや、直接基礎を大きくできるかの問題点も含んでいます。

 

 

建物を計画する際には、塔状比が基礎計画へ影響することを考慮いただけると幸いです。

構造コラム第25回「鉄骨造の場合の地中部について」

今回は、鉄骨造の建物を計画する時に、気をつけていただきたい点です。

特に狭小敷地の場合にご注意ください。

延べ面積を大きくとるために、外壁ラインを敷地境界に目一杯寄せる場合を想定します。

 

この時、地上部の柱・梁は小さいので、綺麗に納まっているように見えます。

また、エレベーターがあったとしても柱と大梁をかわして有効寸法が確保できます。

 

確かに”地上部は”綺麗に納まっています。

 

建物には地上部だけでなく、地中部が存在します。

鉄骨造の柱脚で代表的な、露出柱脚で考えてみます。

 

仮に地中部に1000*1000のRC柱型が必要な場合は、どうでしょうか。

へりあき距離が短く掘削ができない可能性がある事がわかります。

また、エレベーターの場合はどうでしょうか。ピットの有効寸法が確保できますでしょうか。

 

 

 

 

このように、鉄骨造の場合は地中部に地上部の柱より大きいRC柱型が入ります。

外周部やピット部の計画の際には、地中部にボリュームの大きいコンクリートの塊が

入る事を念頭に計画をお願いいたします。

構造コラム第22回「基礎と建物と敷地」

今回は、基礎形式と建物規模と敷地条件のお話です。

①基礎形式の種類
基礎の種類は大きく二種類の形式に分かれます。
一つが直接基礎(独立基礎,布基礎,ベタ基礎)で、もう一つが杭基礎です。
そして、一つの建物において直接基礎と杭基礎の併用は、建築基準法施行令38条により原則禁止されています。

②建物規模と基礎形式の想定
建物規模・構造種別・設計ルートにより、どちらの基礎形式となるかが想定できます。
軽い木造は直接基礎,比較的軽い低層のS造やRC造も直接基礎、ペンシルビルタイプのS造や重いRC造は杭基礎などです。

③敷地条件と基礎形式の想定

敷地条件により採用できる基礎形式が想定されます。

直接基礎が想定される建物でも、地盤を調査した結果によっては、杭基礎としなければならない場合もあります。
例えば、液状化する地域で支持層が深い場合です。

液状化するだけでしたら、一般的な地盤改良で済むかもしれません。
支持層が10m程度にある場合は、液状化層を貫通して支持層まで地盤改良を行うことにより、直接基礎を採用できます。
しかし、支持層が15m程度となると杭基礎の採用を考える必要があります。
それは、一般的な地盤改良工法(柱状改良による工法)の適用範囲が10m前後までのためです。

逆に、建物規模から杭基礎が必要な場合でも、直接基礎としなければならない場合もあります。
例えば、敷地形状が鰻の寝床のような細長い場合です。

一般的に、敷地幅が狭く杭打機が旋回できないので、必要な箇所に杭を打つことができなくなるためです。
この時は、建物計画自体の変更が必要になったり、施工可能な杭基礎を探していただくなどが発生します。

お見積りをご依頼の際に地盤調査結果もご用意いただくと、基礎計画のご案内もできます。
近隣ボーリングでもよいので、ご用意いただけましたら幸いです。

構造コラム第14回「4号特例(平屋or2階建ての木造住宅)の基礎の設計について」

コラム第12回でもご案内したとおり、4号申請の建物でも安全性の確認は必要です。
また、上家については壁量計算や許容応力度計算などで安全性の確認ができることもわかりました。

基礎部分(基礎梁・直接基礎)の安全確認はどうでしょうか。
許容応力度計算では、上家から基礎部分まで一連で安全性の確認を行います。

また、耐震等級○・耐風等級○取得や等級○相当の設計のご依頼もあります。
その場合、上家を設計する地震・風の力が1.25倍ないし1.5倍となります。
上家が1.25倍ないし1.5倍の地震・風の力に耐えられても、それに見合った基礎を用意しないと意味がありませんので、基礎も1.25倍ないし1.5倍の力で設計します。

これを 上家→『耐震等級2(=1.25倍)』で設計,基礎→『等級なし(=1.0倍)』での設計の状態から考えてみたいと思います。
イメージしやすく『重さ125kgの荷物』と『持てる重さが100kgまでのAさん』と置き換えます。

Aさんは100kgまでしか持てないので、荷物を100kgまで減らしてしまいます。
折角、等級2の上家=荷物を用意したのに、等級なしの基礎=Aさんでは十分に持ち上げられません。
これでは建物全体として、等級無しの建物となってしまいます。

Aさんがトレーニングをして、『持てる重さが125kgまでのAさん』となれば、等級2の上家,等級2の基礎なので、建物全体として等級2の建物が出来上がります。

『構造設計をすると基礎が大きくなる』というお話も聞いたことがありますが、このあたりの事の話なのではないでしょうか。

2016年は熊本地震もあり、住宅の地震に対する安全性の関心が高まっていると思います。
お施主様のご要望に合わせた設計手法のご依頼をお願いいたします。