建物を支える土台の杭

どんなに美しく、使いやすい建物でも、傾いては役割を果たせません。人と同様に土台がしっかりしてこそ成立します。

軟弱地盤上や高層の建物では、土台である基礎に杭を使用することが多いです。一般的には杭の先端を地中深くの硬質な地層に入れて建物を支え、建物の重量が杭から地盤内に広がって伝達されます。

隣の杭が近いとバランスが変わる

杭同士の配置間隔が広い場合には各杭の支持能力は同じですが、杭が近接していると単純ではありません。

例えば、柔らかくて厚いマットの上に皆さんが立ち、その後で同じマットに友達が載ったとします。自分よりも遠くに友達が立てば皆さんに影響はありませんが、すぐそばに立たれたらどうなりますか？足元が沈んでバランスを欠くでしょう。杭も同じです。隣の杭の影響で支持能力が変わります。これを「群杭効果」と呼びます。

地盤の時間変化を解析

杭は人と違って足元である杭の先端だけではなく、それより上の杭の周面も地盤に接しているため複雑です。近年は様々な形状の杭があり、群杭効果に不明な点が多いです。

そこで、この現象を解明しようと地中を観察できる土槽を使った模型実験を行っています。模型の杭に力を加えて地盤の状況を観察しますが、肉眼では地盤の動きはよくわかりません。地盤の動きを連続撮影し、その時間変化を解析することで地盤の動きと杭の支持能力の関係を分析しています。

建物に関する課題は皆さんの経験の延長線上で考えると非常に身近で興味深いものになります。その興味がより安心、安全な暮らしの実現に寄与するかもしれません。