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杭基礎とは?1分でわかる意味、設計、杭工事の手順、支持層、フーチングの配筋

杭基礎とは、「杭」とよばれる円筒(えんとう)の柱を支持層に到達させることで、建物を支持する基礎です。支持層が深い場合、液状化が起きる場合など、杭基礎を用います。今回は杭基礎の意味、設計、杭工事の手順、杭基礎と支持層、フーチングの配筋について説明します。


杭の意味、読み方、種類については下記の記事が参考になります。

杭の読み方は?1分でわかる意味、建築業界での使い方

杭の種類はどのくらい?設計者が教える杭の種類と各杭の特徴、施工方法

杭基礎とは?

杭基礎とは、杭とよばれる円筒の柱を支持層に到達させ、建物を支持する基礎です。下図をみてください。これが杭基礎です。

杭基礎

杭基礎は2つの部材からなります。「杭」と「フーチング」です。フーチングは、鉄筋コンクリートの塊と考えてください。杭とフーチングはしっかり接合し、一体化させます。


支持層が浅い場合、支持層に直接フーチングを設置し、建物を支持する直接基礎が採用されます。※直接基礎の意味、特徴は下記の記事が参考になります。

直接基礎とは?1分でわかる種類、設計方法、地盤改良、杭基礎との違い


日本は支持層が深い地盤が多いです。支持層が何十メートルもあると、そこまでフーチングをつくるのが困難です。そこで、杭を使うのです。杭は円筒で、細長い部材が多いです。地中に設置する「柱」と考えてもよいですね。※杭の意味は、下記の記事が参考になります。

杭の種類はどのくらい?設計者が教える杭の種類と各杭の特徴、施工方法


また、杭には


支持杭

摩擦杭


があります。杭の種類は下記の記事が参考になります。

杭の種類はどのくらい?設計者が教える杭の種類と各杭の特徴、施工方法

杭基礎の設計

杭基礎の設計は、下記の項目をチェックします。


・杭の支持力(地盤の支持力)の計算、建物の重量との比較

・杭の断面算定(水平力の検討)

・フーチングの断面算定

・杭とフーチングの接合部の検討

・液状化による影響、負の摩擦力による影響の確認


杭の支持力などは、下記の記事が参考になります。支持杭と摩擦杭で計算式が変わります。

極限支持力とは?1分でわかる意味、許容支持力との違い、求め方、安全率


前述したように、杭とフーチングの接合部分(杭頭接合部)の検討や、液状化による影響、負の摩擦力による影響などを考慮します。※杭頭接合部、負の摩擦力の意味は、下記の記事が参考になります。

極限支持力とは?1分でわかる意味、許容支持力との違い、求め方、安全率

ネガティブフリクションとは?1分でわかる意味、原理、沈下の関係、対策

杭基礎と支持層の関係

支持層が地面から数十メートル下にあると、直接基礎では困難です。杭は支持層に到達させ、ある程度根入れ(杭を支持層の中に入れること)させます。これは各杭メーカーの仕様を確認しましょう。


※支持層の意味は、下記の記事が参考になります。

支持層とは?1分でわかる意味、定義、深さ、厚さ、n値との関係

杭基礎とフーチングの配筋

下図をみてください。1本打ちの杭(1つのフーチングに対して、1本の杭)は、柱から伝わる軸力と、杭の支持力が、そのまま釣り合います。フーチングは、鉄筋が負担するような応力が作用しません。※もちろん鉄筋は配置します。

杭基礎と1本打ちの杭

しかし、2本打ちの杭になると、柱から伝わる軸力が、杭に伝わるまで距離があります。これは梁と同様に、曲げモーメントで伝達します。


つまり、フーチングは曲げモーメントによる引張鉄筋を配置します。

杭基礎と2本打ちの杭

詳細な計算方法は、下記の書籍に書いてあります。

鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説

杭基礎と杭工事の手順

杭基礎をつくるための、杭工事の手順を簡単に説明します。なお、杭工法は最も一般的なプレボーリング工法(セメントミルク工法)とします。下記に整理しました。


・基礎構造をつくるため、根切り行う

・オーガーなどで、支持層まで地盤の掘削を行う。※このとき、掘削液を注入

・所定の深度に到達したあと、根固め液を注入。※根固め液は、支持力を確保するため必要なもの

・オーガーを引き上げる。※根固め液、杭周固定液を注入しながら引き上げ

・上記よりつくられた孔に、杭を挿入する。


※プレボーリング工法とは、あらかじめつくった孔に、杭を後で挿入する方法です。下記の記事も参考になります。

既製杭とは?すぐに分かる種類、長さ、へり空き、間隔について

杭の種類はどのくらい?設計者が教える杭の種類と各杭の特徴、施工方法

まとめ

今回は杭基礎について説明しました。意味が理解頂けたと思います。杭基礎は、杭を用いた基礎です。支持層が深い場合、杭基礎が必要です。杭基礎の意味、特徴など覚えてくださいね。杭の種類も重要です。下記の記事も合わせて参考にしてください。

既製杭とは?すぐに分かる種類、長さ、へり空き、間隔について

杭の種類はどのくらい?設計者が教える杭の種類と各杭の特徴、施工方法


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