2015年度 試験対策のポイント 「計算・記述問題編」 計算（１） 鋼管（拡底翼なし）の地盤から決まる 許容鉛直支持力の計算例（住宅地盤の補強工法設計例 P40） 計算（１）解説 計算（１）解説 基準書P82,83 地盤から決まる許容鉛直支持力 拡底翼がある場合 は摩擦力を考慮し ない 3 Ｎ 鋼管先端平均Ｎ値 10 ≦ Ｎ ≦ 30 πＤ 2 πＤw2 Ap＝ 拡底翼の場合は Ap＝ 4 周面摩擦を考慮しない ●先端に拡底翼がある場合 1 R a 2＝ ( 100・N・Ap ) （kN ） 4 支持力を求める際の先端 平均Ｎ値の上限値30 1Ｄ 1Ｄ Ｎs 砂質土部分の平均Ｎ値 2 ≦ Ｎs ≦ 15 qu 粘性土部分の一軸圧縮強さ 30 ≦ ｑｕ ≦ 100 先端に拡底翼がある場合 ▼GL 周面摩擦を考慮 周面摩擦を考慮する 1 10 1 ｛ 200・N・Ap＋（ ･Ns・Ls＋ ･ qu・Lc ）φ｝（kN ） 3 2 3 基準書P.84 地盤から決まる許容鉛直支持力 先端に拡底翼がない場合 ●先端に拡底翼がない場合 R a 2＝ 計算（１） 周面摩擦を考慮しない （kN/m2） 支持地盤 ※本資料の著作権は、NPO 住宅地盤品質協会に属します。無断転用・転載を禁止します。 1Ｄｗ 1Ｄｗ 先端平均Ｎ値 の算定範囲 10 ≦ Ｎ ≦ 30 層厚 2.0m 以上 鋼管先端から上下に1Ｄ、1Ｄw 1/8 2015年度 試験対策のポイント 「計算・記述問題編」 計算（２） 計算（２） ２ ４ ．下 図 の 条 件 で 独 立 基 礎（ 短 辺 1.2ｍ ×長 辺 1.5ｍ ）を 深 度 1.50ｍ に 設 置 す る 。 この条件で地盤の長期許容支持力度（解答は小数点第一位まで）を計算により 求 め よ（ 記 述 問 題 の 答 案 用 紙 の 所 定 欄 に 解 答 す る こ と ）。な お 、こ の 問 題 で は 基 礎 の 根 入 れ 効 果 は 1.5ｍ す べ て 考 慮 し て 計 算 す る こ と 。 水位 独立基礎 1.00ｍ 土質：細砂 Ｎ 値 ＝ 10 γ ＝ 18.0kN/m 3 1.50ｍ 荷 重 の 傾 斜 は 無 視 で き る た め i c ,i r ,i q は そ れ ぞ れ 1 と す る 。 5.00ｍ 以 上 （ 1.2m×1.5m） 土質：粘土 qu ＝ 120 kN/m 2 γ ＝ 16.5kN/m 3 γ：土 の 単 位 体 積 重 量（ kN/m 3 ） qu ： 一 軸 圧 縮 強 さ （ kN/m 2 ） せん断抵抗角 支持力 係数 0度 5度 10 度 15 度 20 度 25 度 28 度 32 度 36 度 Nｃ 5.1 6.5 8.3 11.0 14.8 20.7 25.8 35.5 50.6 75.3 Nr 0 0.1 0.4 1.1 2.9 6.8 11.2 22.0 44.4 93.7 Nq 1.0 1.6 2.5 3.9 6.4 10.7 14.7 23.2 37.8 64.2 40 度 以 上 こ の 表 に 掲 げ る せ ん 断 抵 抗 角 以 外 の せ ん 断 抵 抗 角 に 応 じ た N ｃ , Nr , Nq は 、 表 に 掲 げ る 数 値 を そ れ ぞ れ 直 線 的 に 補 完 し た 数 値 と す る 。 計算（２） 計算（２）解説 計算問題の出題内容 正解 qa=125.7（ kN/m 2 ） α ＝ 1.0+0.2（ 1.2/1.5） ＝ 1.16 c ＝ qu／ 2=120／ 2＝ 60.0（ kN/m 2 ） Ｎ ｃ ＝ 5.1 γ 2 D f ＝ 18×1.0＋ 8×0.5＝ 22.0 Ｎ ｑ ＝ 1.0 qa ＝ 1/3(1.16*60*5.1+0+22.0*1.0)＝ 125.7（ kN/m 2 ） 直接基礎の長期許容支持力度 建築における直接基礎の長期許容支持力度の算定方法は、 下の３つの式から求めることができる。 国土交通省告示1113号第2 ① qa=1/3(icαCNc +iγβγ1BNγ +iqγ2Df Nq) ボーリングﾞ調査、標準貫入試験、土質試験 ② qa=qt +1/3N'γ2Df 平板載荷試験 ③ qa=30+0.6Nsw スウェーデン式サウンディング試験 8 ※本資料の著作権は、NPO 住宅地盤品質協会に属します。無断転用・転載を禁止します。 2/8 2015年度 試験対策のポイント 「計算・記述問題編」 計算（２）解説 計算（２）解説 α,β：基礎荷重面の形状に応じて掲げる係数 基準書pp30～31 基礎の短辺（B）と長辺（L）の寸法で決まる係数 ① qa =1/3(icαCNc +iγβγ1BNγ +iqγ2Df Nq) 表．１ 形状係数 qa ：地盤の許容支持力度（kN/㎡） ic,iγ,iq ：基礎に作用する荷重の鉛直方向に対する傾斜角に応じて次の式によって計算した数値 基礎荷重面の形状 係数 ただし、θおよびφはそれぞれ次の数値を表すものとする。 θ：基礎に作用する荷重の鉛直方向に対する傾斜角、（θがφを超える場合はφとする）（度） φ：基礎の特性によって求めたせん断抵抗角（度） α,β：基礎荷重面の形状に応じて掲げる係数（表１参照） Ｃ：基礎荷重面下にある地盤の粘着力（kN/㎡） Ｂ：基礎荷重面の短辺又は短径（ｍ） Nc,Nγ,Nq ：せん断抵抗角に応じて掲げる支持力係数（表２参照） γ1 ：基礎荷重面下にある地盤の単位体積重量または水中単位体積重量（kN/㎥） γ2 ：基礎荷重面より上方にある地盤の平均単位体積重量または水中単位体積重量（kN/㎥） Df ：基礎に近接した最低地盤面から基礎荷重面までの深さ（ｍ） 円形 円形以外の形状 α 1.2 1.0+0.2×（B/L） β 0.3 0.5-0.2×（B/L） この表においてBおよびLは、それぞれの基礎荷重面の短辺または短径およ び長辺または長径の長さ（単位 メートル）を表すものとする。 Ｃ：基礎荷重面下にある地盤の粘着力（kN/㎡） 力学試験結果から求めます 粘着力Cは、三軸圧縮試験結果から求めることができる また、一軸圧縮強さquが得られていれば、 飽和粘土であれば、C=qu/2から求めることができる。 9 計算（２）解説 計算（２）解説 Nｃ，Nｒ，Nq：せん断抵抗角に応じて掲げる支持力係数 せん断抵抗角φで決まる係数 砂質土の場合 [大崎の式] γ１，γ２：単位体積重量 Df ：基礎に近接した最低地盤面から基礎荷重面まで の深さ（ｍ） 布基礎 φ =√（20×N ）＋15 （°） N値から大崎の式を用いて、φに該当するNｃ，Nq，Nrを求める Df 粘性土の場合 φ =0° γ2 地下水位より下は水中単位体積重量（γ-10）を 用いる。 γ１ Df は、実務上では安全側 表．２ 支持力係数 単位体積重量は、室内試験によることが望ましいが、 参考値として下表の値を用いることもある。 に無視することもある。 せん断抵抗角Φ 支持力 係数 0度 5度 10度 15度 20度 25度 28度 32度 36度 40度以上 Nｃ 5.1 6.5 8.3 11.0 14.8 20.7 25.8 35.5 50.6 75.3 Nr 0 0.1 0.4 1.1 2.9 6.8 11.2 22.0 44.4 93.7 土の種類 Nq 1.0 1.6 2.5 3.9 6.4 10.7 14.7 23.2 37.8 64.2 単位体積 重量γ （kN/m3） この表に掲げるせん断抵抗角に応じたNｃ,Nr,Nqは、表に掲げる数値をそれぞれ直線的に補完した数値とする。 ※本資料の著作権は、NPO 住宅地盤品質協会に属します。無断転用・転載を禁止します。 試験問題では、条件が示されており、それに従ってください。 表 土の単位体積重量γ の目安 沖積層 洪積層 砂質土 シルト 粘性土 腐植土 砂質土 シルト 粘性土 18 16 15 10 19 17 16 （17～19） （15～17） （14～16） （8～13） （18～20） （16～18） （15～17） ローム 14 （12～15） 12 3/8 2015年度 試験対策のポイント 「計算・記述問題編」 計算（３） 計算（３）解説 例題：下図の条件でべた基礎（短辺5ｍ×長辺8ｍ）を深度1.2ｍに設置する。 の条件で地盤の長期許容支持力度（解答は小数点第一位まで）を計算により 求めよ。 なお、この問題では基礎の根入れ効果は1.0ｍすべて考慮して計算すること。 荷重の傾斜は無視できるため考慮しない。 計算式 qa =1/3(icαCNc +iγβγ1BNγ +iqγ2Df Nq) α=1.0+0.2×（B/L）=1+0.2×（5/8）=1.125 β=0.5-0.2×（B/L）=0.5-0.2×（5/8）=0.375 べた基礎 Ｂ=5m、Ｌ=8m 土質：細砂 Ｎ値＝10 γ＝17.0kN/m3 水位 ＧＬ-1.00m 1.2ｍ 表.1より （円形以外の形状） B=5m、L=8m C = qu/2=100/2＝50（kN/m2） Ｎｃ =5.1、Ｎｑ =1.0、Ｎｒ = 0 （表2 粘土のため、φ=0度として） γ2×Df = （（17×1.0＋7×0.2）/Ｄｆ）×Ｄｆ＝18.4（kN/m2） 土質：粘土 5.00ｍ以上 qu＝100 kN/m2 γ＝16.0kN/m3 γ：土の単位体積重量（kN/m3） qu：一軸圧縮強さ（kN/m2） 計算（３）解説 計算（３）解説 地下水位が途中にある場合の単位体積重量の求め方 計算式 qa =1/3(icαCNc +iγβγ1BNγ +iqγ2Df Nq) べた基礎 Ｂ=5m、Ｌ=8m 土質：細砂 Ｎ値＝10 γ＝17.0kN/m3 水位 ＧＬ-1.00m 土質：粘土 qu＝100 kN/m2 γ＝16.0kN/m3 1.2ｍ α=1.0+0.2×（B/L）=1+0.2×（5/8）=1.125 β=0.5-0.2×（B/L）=0.5-0.2×（5/8）=0.375 5.00ｍ以上 γ：土の単位体積重量（kN/m3） qu：一軸圧縮強さ（kN/m2） 表.1より （円形以外の形状） B=5m、L=8m C = qu/2=100/2＝50（kN/m2） Ｎｃ =5.1，Ｎｑ =1.0，Ｎｒ = 0 （表2 粘土のため、φ=0度として） 水位より上：17×1.0=17.0 （kN/m2） γ2×Df = （（17×1.0＋7×0.2）/Ｄｆ）×Ｄｆ＝18.4（kN/m2） 水位より下：（17-10）×0.2=1.4 （kN/m2） qa＝1/3(1.125×50×5.1+0+18.4×1.0)＝101.75 γ2Df ：17+1.4=18.4 （kN/m2） 単位体積重量を求める場合は、Dfで割ると 正解 qa =101.7（kN/m2） γ=15.3kN/m3となる。 ※本資料の著作権は、NPO 住宅地盤品質協会に属します。無断転用・転載を禁止します。 4/8 2015年度 試験対策のポイント 「計算・記述問題編」 記述（１） 記述（１） ２ ５ ． 次 の 問 題 に つ い て 解 答 せ よ （ 問 題 ２ ５ .記 述 問 題 の 答 案 用 紙 を 使 用 し 、 400 解 答 例 （ 400 字 程 度 ） 字 以 内 で ま と め る こ と ）。 下図は、液状化の影響が地表面に及ぶ程度を簡易判定する場合に用いられてい この判定方法は，沖積層を対象として，土質と地下水位を確認することにより，液 る。この簡易判定法を説明し、さらにこの簡易判定法の留意点について記述せ 状化によって発生する地表面の変状の程度を推定しようとするものである。液状化発 よ。 生 の 可 能 性 の 検 討 は ， 地 表 面 か ら 5m 程 度 ま で の 地 下 水 で 飽 和 し た 砂 層 に つ い て 行 う 。 表 層 の 非 液 状 化 層 の 厚 さ H 1 と そ の 下 部 の 液 状 化 層 の 厚 さ H 2 と の 関 係 に よ っ て ，地 表 面 に 被 害 が 及 ぶ 程 度 を 推 定 す る 。非 液 状 化 層 H 1 は ，地 下 水 位 よ り 浅 い 砂 層 ま た は 粘 性 土 （ 細 粒 分 含 有 率 Fc が 35％ を 超 え る の 粒 度 の 土 層 ） を い う 。 液 状 化 層 H 2 は ， 非 液 状 化 下 面 か ら 地 表 面 下 5m ま で の 砂 層 を い う 。地 下 水 位 が 浅 く ，液 状 化 層 厚 が 厚 い ほ ど ，液 状 化 の 影 響 が 地 表 面 に 及 ぶ 程 度 が 大 き い こ と に な る 。こ の 判 定 法 は 簡 易 判 定 法 で あ り ， SWS 試 験 か ら 得 ら れ る 情 報 だ け で は ， 土 質 や 地 下 水 位 の 判 定 が 劣 る た め ， サ ン プ リ ン グによる土質確認や土質試験を行い，地下水位の測定精度向上が不可欠である。中地 震 動 に 対 応 す る と な っ て い る が ，地 震 動 の 大 き さ に よ っ て は ，深 度 5m 以 深 で も 影 響 が 図．液状化の影響が地表面に及ぶ程度の判定 （地表面水平加速度値200㎝/ｓ2相当） 記述（１）解説 及ぶ可能性があることに留意する必要がある。 記述（１）解説 小規模建築物の設計における液状化簡易判定法 液状化発生の可能性の検討は、地表面から5m 程度までの地下水で飽和した砂層について行う。 小規模建築物の設計における液状化簡易判定法 液状化の影響が地表面に及ぶ程度の判定 （地表面水平加速度値200cm/s2相当） 中地震動（地表面水平加速度値150～200cm/s2） に対して、微地形などからの概略判定や簡易粒度 分析と地下水位にもとづく簡易判定法が推奨され ている。 日本建築学会 小規模建築物基礎設計指針 ※本資料の著作権は、NPO 住宅地盤品質協会に属します。無断転用・転載を禁止します。 日本建築学会 小規模建築物基礎設計指針 5/8 2015年度 試験対策のポイント 「計算・記述問題編」 記述（１）解説 記述（１）解説 小規模建築物の設計における液状化簡易判定法 簡易判定法の問題点 ○ 完新統（沖積層）を対象として、土質と地下水位を確認することにより、 液状化によって発生する地表面の変状の程度を推定しようとするもの。 ○ 地表面から深さ5mまでの範囲の、表層の非液状化層の厚さＨ1とその 下部の液状化層の厚さＨ2 との関係によって、地表面に被害が及ぶ 程度を示したもの。 ○ 非液状化層Ｈ1は、地下水位より浅い砂層または粘性土（細粒分含有率 Ｆｃが35%以上の粒度の土層）をいう。 ○ 液状化層Ｈ2は、非液状化層下面から地表面下5mまでの砂層をいう。 ○ SWS試験から得られる情報だけでは土質や 地下水位の判定の精度が劣る。 ○ 地震動の大きさによっては地表面から5mに 限定されない。 ○ 地下水位が浅く、液状化層厚Ｈ2が厚いほど、液状化の影響が地表面に 及ぶ程度が大きい。 日本建築学会 小規模建築物基礎設計指針 記述（１）解説 記述（１）解説 例題：液状化層（FL ＜ 1）が深度 2～4 m（層厚 2.0 m）の細砂層が確認さられた。この層 での補正 N 値は 10、繰返しせん断応力比 L（= d/’z）が 0.15 としたときの Dcy を 算出する。 補正 N 値 Na=10、繰返しせん断応力比 L= 0.15 を図.3 から繰返しせん断ひずみcy は、2％ が得られる。液状化層厚 2.0m の 2％ひずみ相当分は、Dcy＝200cm×2％＝4.0 cm となる。 図.3 繰返しせん断ひずみcyの求め方 建築基礎構造設計指針 P66 ※本資料の著作権は、NPO 住宅地盤品質協会に属します。無断転用・転載を禁止します。 また、この時の液状化による影響程度は、表．１から「軽微」となる。 6/8 2015年度 試験対策のポイント 「計算・記述問題編」 記述（１）解説 記述（２）解説 地表変位を Dcy として、下表を用いて液状化による建物被害程度を予測します。なお表中 の Dcy は、㎝の単位で表され、鉛直方向の変位として地震後に生じる沈下量にも相当します。 柱状地盤改良工事における近隣施工 ① 地盤変位の発生要因 表.1 Dcyと液状化の程度の関係 Dcy 0 5 以下 5～10 10～20 20～40 40 を超える 液状化の 影響の程度 なし 軽微 小 中 大 甚大 記述（２）解説 ② 影響軽減の例 記述（２）解説 基準書 P61 適用に注意を要する地盤 ・ 擁壁などの工作物および建築物に隣接する場合 事前の検討 ① 打設方法 （打設方向、打設順序、打設間隔 等） ② スラリーの配合 ③ スラリーの吐出方法等の施工方法 参考文献 1）「排土式深層混合処理工法（変位制御型）と施工例」：堀切、上村、栗原、基礎工、1996.7 施工時の土圧により工作物を 動かしてしまうことや、補強を していない擁壁(不安定な擁壁)等 は土圧や建物荷重、地震時の 短期荷重等で外側にはらんだり する場合があり、地盤そのものが 安定していないことを考慮し設計 しなければならない。 図．擁壁に近接する施工 2）「陸上工事における深層混合処理工法・設計マニュアル」：土木研究センター、1999.6 ※本資料の著作権は、NPO 住宅地盤品質協会に属します。無断転用・転載を禁止します。 7/8 2015年度 試験対策のポイント 「計算・記述問題編」 記述（２）解説 適用に注意を要する地盤 擁壁の近接施工時の観測方法 計測点 不動点 計測点 計測点 計測点 不動点 水糸 擁壁 ※本資料の著作権は、NPO 住宅地盤品質協会に属します。無断転用・転載を禁止します。 柱状改良 改良体 8/8
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