基礎の構造経済設計〜基本事項

　基礎工事は高額であり、構造体工事の中で最も建物全体コストに影響する部分です。

　基礎工事が高額な理由は単純な構造躯体数量のみではなく、土工事（掘削、埋戻し、残土処分）、山留工事などの仮設工事が非常に大きな影響を与えるためです。 そして、杭工事、土工事には大型の（高額な）重機を使用するので、この重機損料により、コストが高くなるのです。

　上部構造のコストは意匠計画による部分が大きいですが、地中にある基礎は構造計画で決まる部分がほとんどであり、構造設計によりコストは大きく変わります。
　構造設計者の腕の見せ所ですが、経済設計を行うにあたり難しいのは他の工事と違い、基礎工事は明確な単価が存在しない事です。

　理由としては施工条件（敷地の広さ、道路付け、市街地かどうか、地盤条件等）により、施工効率が大きく変わるため、重機の損料が変わるためですが、本当のところを言うと価格が一番ざっくりな所がコストを把握するのを難しくしています。値引き額が他の工種に比べ、異常に大きい。それがコストを分からなくしていますのが一番の理由です。
　杭、土工事業者も重機損料をトータルで考え、仕事が量に応じて、取りに行く、行かないを考え、見積もりを変えるからでしょう。

　そのような中でも基礎構造の経済設計の基本はあります。

何よりも根入れを少なくすること

　経済的な基礎の設計をするには何よりも基礎の根入れを少なくすることです。基礎の根入れを少なくすれば掘削量、山留工事費、残土処分費が減ります。

　基礎の根入れを決定するのは支持層の深さ（直接基礎の場合）と地中梁せいです。直接基礎とするために根入れが深くなってしまうのは仕方ありませんので、そのケース以外の場合は地中梁せいを出来るだけ小さくすることを考えます。どれだけ高強度材料を使っても、基礎の根入れが小さく出来れば、コスト的には有利になります。

　地中梁の応力としては上部構造からの応力（常時、地震時）があります。そして、地盤反力による応力（直接基礎）、杭偏心応力、杭頭曲げ応力がありますが、これらの付加応力の比率は非常に大きなウエイトを占めます。通常、50%か、それ以上になります。つまり、これら付加応力のコントロールするためには上部構造を含め、計画することが必要です。

　参考に土工事に係わる単価の例を以下に記載します。合計すると概ね、13,000円／ｍ／㎡です。建築面積500㎡で15ｃｍ根切りが少なくなれば、100万円ほどコストが下がります。

【土工事の単価】

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柱を減らしても基礎コストは下らない

　「杭の本数を減らしたいので柱を抜いて下さい。」と言われたことは構造設計者であれば、一度や二度はあると思います。 しかし、柱を減らしても基礎（杭）のコストは下りません。むしろ、基礎（杭）コストは上がります。

　当たり前のことですが柱の本数を減らしても基本的に建物の重量は変わりません。柱がなくなる重量などは微々たるものです。むしろ、スパン長が大きくなり、梁サイズが上がる影響の方が大きいです。
　では、これを数字で説明します。

　上図のように同じ大きさの建物で柱が２本と３本の場合を考えます。建物の重量は6000kN（600t）とします。もちろん、両方同じです。
　この時、柱２本の建物は①、③通りの杭には、3000kNずつかかります。柱３本の場合は②通りは 3000kN、①、③通りは1500kNとなります。
　杭の支持力は概ね、杭の断面積に比例します。つまり、柱２本の場合も３本の場合も必要な杭の断面積の合計は同じです。
　断面積に支持層の深さで決まる長さを乗じると杭の体積です。場所打ち杭のコストは体積で決まるので、コストは変わらない、減らないと言うことになります。
　場所打ち杭の径は10cm刻みなので、完全に同じにはならないですが、柱の本数を減らし、スパン長を長くしたことによるコスト増の方が大きいでしょう。

　これがＰＨＣ杭などの既成杭などでも、同じです。既成杭の場所、基礎一ヶ所に対し、複数本の杭を配置します。例えば、杭一本当たりの支持力が1500kNの場合、柱２本の場合は①、③通りに２本ずつ。柱３本の場合は②通りに２本、①、③通りに１本ずつとなり、本数は変わりません。

　基礎の構造経済設計の基本は根切りを少なくする事、そのためには地中梁を小さくする事と説明しました。上図における柱２本の建物の方が基礎が纏まってしまう分、地中梁に作用する杭偏心応力、杭頭曲げ応力が 大きくなってしまいます。これにより、地中梁サイズ、根切りが増える事となり、この分でもコストは上がってしまします。

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２通り以上の基礎工法を比較検討する

　基礎、杭工法の選定については、必ず、２通り以上の工法を比較検討しましょう。杭工事単価も上記に説明した通り、その時々で大きく変わってしまいます。前はこちらの方が安かったなど通用しないのです。

　予算がオーバーとなると必ず、狙われるのが構造です。中でも土の中に埋まってしまう基礎工事に対しては根拠なく、高いと言われます。自分を守るためにも必ず、２通り以上の工法を比較検討し、妥当性を説明しましょう。

　施工会社（ゼネコン）が決まっていれば、相談しましょう。杭メーカーに直接、連絡しても営業情報になるので喜んで見積もりを出してくれます。

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