杭基礎の支持力計算｜道路橋示方書・建築基準の両方に対応

計算方法と適用範囲

このツールで計算できること

杭基礎の1本あたりの鉛直支持力（押込み）・引抜き抵抗力・沈下量・水平抵抗の検討を行います。準拠基準として道路橋示方書（土木）と告示・建築基礎構造設計指針（建築）を選択でき、打込み杭・場所打ち杭・中掘り杭・プレボーリング杭・鋼管ソイルセメント杭・回転杭の各工法に対応します。

計算方法・使用式

• 土木基準（道路橋示方書Ⅳ下部構造編）: 地盤の極限支持力 Ru = qd・A + U・ΣLi・fi（式10.5.4。qd・fiは杭工法・地盤種別ごとの特性値の表による）、押込みの制限値 Rd = ξ1・ΦY・λf・λn・(Ry−Ws) + Ws − W（式10.5.3）、変位の制限値 Rdp（λs=0.55。式10.5.1）、極限引抜き抵抗 Pu（式10.5.6。回転杭は羽根のアンカー効果を加算、式10.5.7）と引抜きの制限値 Pd（式10.5.5）・変位の制限値 Pdp（λp=0.25。式10.5.2）を照査します。
• 建築基準（平成13年国交省告示第1113号第6・建築基礎構造設計指針）: 極限支持力 Ru = qp・Ap + (Σ(10/3)Ns・Ls + Σc・Lc)・φ を求め、許容支持力は長期 Ra = Ru/3、短期 Ra = 2Ru/3 とします。
• 周面摩擦: 粘性土はc（入力がある層）またはN値からの推定値、砂質土はN値から、工法ごとの上限値付きで層ごとに算定し積み上げます。
• 沈下量: 杭の軸方向ばね定数Kv（道路橋示方書 式10.6.3／10.6.6）により、杭頭荷重から杭頭沈下量を推定します。
• 水平抵抗: Changの式（半無限長の弾性支承梁）により、水平地盤反力係数kH（k = λ・k0・(B′/0.3)^(-3/4)、k0 = α・E0/0.3）と特性値 β = (kH・D/(4EI))^(1/4) を用いて、杭頭の水平変位・地中部最大曲げモーメントを求め、許容変位（杭径の1%など）と比較します。杭頭剛結・ヒンジの両条件に対応します。

入力と出力

入力: 準拠基準・杭工法・支持形式（支持杭/摩擦杭）・検討ケース（長期/短期・常時/地震時）、杭の諸元（杭径・先端径・断面（中空/中実）・肉厚・杭長・杭頭深さ・ヤング係数・単位体積重量）、設計荷重（押込みNd・引抜きPt・水平Hd）、地層条件（最大20層。層厚・土質・N値・c・γ）、支持層の条件（先端N値・変形係数E0）、照査条件（ξ1・λn・許容変位・安全率）。

出力: 押込み支持力（Ru・Rd・Rdpまたは長期/短期Ra）と設計荷重の比較、引抜き抵抗（Pu・Pd・Pdp）の照査、杭頭沈下量、水平抵抗（杭頭変位・最大曲げモーメント・その深さ）のOK/NG判定。計算過程つきの帳票（計算書）を出力できます。

適用範囲・計算上の仮定

• 単杭1本あたりの計算です。群杭効果・杭群としての基礎全体の設計（フーチング・杭配置・杭体断面の照査）は対象外です。
• 支持力は標準貫入試験のN値（および粘性土のc）による推定式で算定します。載荷試験による設定が優先される場合はそちらによってください。
• 水平抵抗のChangの式は、地盤を一様な弾性支承とみなす略算法です。多層地盤ではkH算定用の変形係数の代表値の設定に注意してください。
• 負の周面摩擦力（ネガティブフリクション）・杭体の断面照査（応力度・座屈）・液状化時の低減は対象外です。
• 摩擦杭で軸方向ばね定数の推定式が道路橋示方書に規定されない工法は、沈下量を算定しません（その旨を結果に表示します）。

使用基準・参考文献・設計者が確認すべき事項

• 道路橋示方書・同解説Ⅳ下部構造編（平成29年11月、日本道路協会）: 式10.5.1〜10.5.7（支持・引抜き）、表-10.5.2・表-10.5.3（qd・fiの特性値）、式10.6.1・10.6.3・10.6.6（β・Kv）、式8.5.2・8.5.3（地盤反力係数）。
• 平成13年国土交通省告示第1113号 第6（建築基準選択時の支持力式）。
• 建築基礎構造設計指針（日本建築学会）: 許容支持力の考え方。
• Changの式（杭の水平抵抗）。

ξ1・λnなどの部分係数・安全率、許容変位、地盤定数（N値・c・E0）の代表性は設計条件により異なります。支持層の確認（層厚・連続性）、施工法に応じた先端処理、群杭・杭頭結合部の設計は、設計者が別途確認してください。