独立基礎の設計概要

この記事の要点

独立基礎の設計では、接地圧が地盤の許容支持力以下であることと、基礎底盤の曲げ・せん断に対する断面算定が必要となる。

軸力のみでなく曲げモーメントが作用する場合は偏心した接地圧分布を考慮する点が重要です。

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「基礎構造の種類｜直接基礎・杭基礎の違いと選定の考え方」で基礎形式は大まかに分けて２つある（直接基礎、杭基礎）ということを紹介しました。

ただし、直接基礎の形式でも３つに分けられます。

①独立基礎

②布基礎

③べた基礎

です。※各基礎の特徴は下記をご覧ください。

下の図で締めたような基礎形式を「独立基礎」と呼びます。一般的に独立基礎は基礎梁を繋ぐことが一般的です。なぜなら、ラーメン構造の場合を考えると、長期、地震時において曲げモーメントが柱脚に生じます。

力が伝達されるということは、必ず部材から部材へと力は釣り合います。つまり、基礎梁を繋いでおけば、柱脚の曲げモーメントは基礎梁へ伝達されますから、独立基礎の設計としては鉛直方向の力に対して「地耐力」の検討をすればよいだけになります。

ここで、面倒なのは「独立基礎で基礎梁を繋がない場合」です。

例えば柱脚が完全ピンの構造であれば柱脚に曲げが伝わらないので良いかもしれませんが（露出柱脚の検討としては完全ピンのモデル化をしても、柱頭の２～３割を設計用の曲げモーメントとして検討を行う必要があります。

）、そうすると上部構造の変形が大きくなりますし、鉄骨柱や梁が大きくなって不経済です。

また完全ピンであっても、下図のように、地震時は柱に作用するせん断力が柱脚に作用するため、柱脚下端から基礎底までの距離分、曲げモーメントが作用します。基礎梁が繋がっていればその曲げも基礎梁で伝達すればいいわけですが、繋がっていないとやっかいです。

以上のような場合では、フーチングの転倒の検討が必要になります。図のような方向に力をかけると想像してください。基礎梁は繋がっていませんので、あとはフーチングの重さが曲げモーメントに抵抗できるかどうかという検討が必要です。

また、ラーメン構造でなくブレース構造の場合も同様に、地震時はブレースに軸力が作用しますが、その斜め方向の軸力を鉛直・水平成分に分解したときの、水平成分の力Ｐが基礎底までの曲げモーメントとして作用するので、どうするか？という話になりますね。

混同しやすい用語

「独立基礎」と「深礎杭（しんそぐい）」

独立基礎は地盤が良好で支持力が確保できる場合の直接基礎。

各柱の下に独立したフーチングを設ける。

「転倒の検討」と「支持力の検討」

転倒の検討は基礎が水平力・偏心荷重で転倒しないかを確認すること。

支持力の検討は地盤の許容支持力以内に接地圧を収めることを確認する。

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意味を読んで終わりにせず、実際に理解できているかチェックしてみましょう。

この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営（16年以上）。著書「わかる構造力学」「わかる構造力学（改訂版）」（工学社）。