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一口に住宅建築と言っても、ハウスメーカーや弊社のような地場工務店など各会社ごとに様々な工法があります。今回スポットをあてるのは基礎です。
完成した建物の状態から見えているのは地上に出ている部分のみですが、地面の下に隠れている部分は一体どのようになっているか？
基礎の形や造り方も会社によって様々です。シグマでは、基礎は建物の要だという考えから、丁寧な施工を心がけております。
シグマの平均的な住宅の工事期間は約6ヶ月ですが、そのうち基礎工事にかかる期間はおよそ1ヶ月を要します。
シグマの基礎がどのようにつくられているのか、解説したいと思います。
住宅の新築の場合、プランや配置が決まると、まずその土地の地盤調査をします。
現在は『スウェーデン式サウンディング試験(SWS)』と呼ばれる試験で地盤調査をし、その土地が持つ地耐力を測定します。
その測定値を元に、地盤改良が必要な土地か、又は地盤改良不要でベタ基礎のみで大丈夫か判断します。
次の資料はSWSの調査方法と結果資料のサンプルです。
地盤調査の概要（PDF）※資料提供：株式会社サムシング
基礎にも様々な形状がありますが、住宅建築では『布基礎』又は『ベタ基礎』が一般的となっています。
シグマではほとんど『ベタ基礎』を採用しております。
『ベタ基礎』とは、底盤一面が鉄筋コンクリートになっている基礎です。家の荷重を底盤全体で受け止め面で支えます。
また、地面をコンクリートで覆うので、地面からの湿気を防ぎ、シロアリや害虫も侵入しにくくなります。
一方で、地面をコンクリートで覆うため、コンクリートや鉄筋、掘る土の量などが増え、金額が高くなる傾向があります。
『布基礎』は断面がT字形の基礎です。ベタ基礎とは異なり、家の荷重を線で支えます。
構造体として、基礎の間を鉄筋コンクリートで覆わないため、ベタ基礎に比べて湿気防止の機能性が劣ります。
床下になる部分は防湿フィルムと防湿コンクリートを打ち、防湿とシロアリや害虫の侵入を抑制しますが、
この土間コンクリートは厚み6～10cmほどで配筋されないことも多く、その場合、強度はまったく期待できません。
しかし、ベタ基礎よりもコンクリートの量が減るため、コストは抑えられます。
ベタ基礎でも様々な形状があります。
どれもベタ基礎です。強度的にどの形状が強いか、一目瞭然ですね？
①②の形状は直下型の地震が来た場合、下から突き上げる力が働き、底盤スラブに割れやヒビが入る可能性があります。
一方③の形状は、外周だけでなく内部にも一定の間隔で深基礎（リブ）を設けています。
これによりリブで区画された面積が小さくなるので、割れにくくなります。
シグマではこの③の形状を採用していますが、実際に東日本大震災の時、
引渡しの済んだお客様にヒアリングした結果、大きな被害は1件もありませんでした。
砕石事業です。深基礎部のみ低くなります。
砕石の上にポリフィルムを敷きます。深基礎部に捨てコンが入ります。
建築基準法ではこのように、内部に深基礎を設けるという基準はなく、あくまで最低限の法律であるため、
これを満たしているから絶対に大丈夫ということではありません。
構造計算や様々な検証から、住まわれる方の安心・安全を確保するため、シグマの基礎はより強固な構造となっております。
基礎は『鉄筋コンクリート造』という構造になりますが、どうしてコンクリートと鉄筋がセットで用いられているのか？
それは双方の短所を補い合い、単体で使うよりも一緒に使うことで、さらに高い強度を得られるためです。
| 長所 | 短所 | |
| コンクリート | 熱に強い | 引張力に弱い |
|---|---|---|
| 鉄筋 | 引張力に強い | 熱に弱く錆びやすい |
熱に強いコンクリートで鉄筋を保護し、鉄筋の酸化を防ぐことで、鉄筋の長所である引張力への耐久性をより確かなものにする。
簡単に説明すると『鉄筋コンクリート造』とはこのような構造となります。
しかし、単純に鉄筋をコンクリートで包めば強度が出るのかと言うと、そこには正確な施工性が問われてきます。
鉄筋にはコンクリートのかぶり厚さが決められています。この厚みを確保しないと、鉄筋が空気にさらされ錆の原因になります。
引張力の低下どころか、鉄筋がコンクリートの内部で錆びてしまうと、錆の影響で鉄筋が膨張しコンクリートが割れる原因になります。
そのようなことがないよう、鉄筋をまっすぐに組み、コンクリート打設の際には空気が入らないよう、慎重に施工しています。
下図はシグマの基本的な配筋図です。瑕疵担保保険の基準に基づき決定しています。
鉄筋全景
深基礎部
コンクリートはセメント、水、骨材(砂･砂利)で構成されています。
料理をつくる際に食材の産地を確認することもありますが、それと同じように、セメントのメーカーはどこなのか？骨材の産地はどこなのか？
確認し、それどれどのような割合で混ぜ合わせるのか？生コンを発注する前に配合計画書で確認します。
現場でコンクリートを受け入れる際には、ミキサー車ごとに納品書を確認し、1台目の生コンで受入検査を行います。
物件ごとにコンクリートのスランプを確認し、空気量測定、塩化物量測定、圧縮強度試験などを行います。
受入検査全景
配合計画書とは使用予定の生コンの情報(スペック)をまとめた書類です。
指定した配合の設計条件が定められており、その数値から過不足がないよう生コンを調合し、
使用材料の詳細や、各材料の配合量、水セメント比、細骨材率を確認します。
スランプ(slump)とは、株が暴落するとか、人気が落ちた、スポーツなどで調子が悪い時などで用いられるように「下がる」という意味です。
コンクリートのスランプも同じく、どのくらい下がったかを示すものになります。
スランプ値の出し方は、上の内径が10cm、下の内径が20cm、高さが30cmの鋼製中空のスランプコーンに生コンを入れ、
突棒で25回突き攪拌した後で、コーンをゆっくりと引き抜いた時に元々の高さ30cmからどのくらい下がる(スランプする)のか、下がった値を計測します。
建築ではスランプ15cm～18cmが一般的です。スランプ値が大きいほど軟らかく、小さいほど固練りのコンクリートと言えます。
軟らかいということは、コンクリートに水が多く含まれ、コーンを引き上げれば潰れてしまいますが、固練りのコンクリートは
形を保とうとするので、コーンを引き上げても潰れる量は少なくなります。
またスランプ値の他に、スランプフロー値(スランプ試験後のコンクリートの広がり具合で流動性を判断する)も併用してコンクリートの軟らかさ、
流動性を判定しています。スランプフロー値はスランプ値の1.5～1.8倍であれば良いコンクリートとされます。
スランプ値がコンクリートの品質にどのような影響を及ぼすかと言うと、軟らかい(スランプが大きい)コンクリートは水の量が多く、
材料が分離しやすくなり、強度のばらつきが出てしまうこともあります。
逆に硬い(スランプが小さい)コンクリートは流動性が悪く、鉄筋が密に組まれている部分などを打設する際に、
コンクリートが隅々まで行き渡らず、充填しきれない部分が発生してしまう恐れが出てきます。
様々な面から検討し、シグマでは『スランプ15』のコンクリートを使っています。
配合計画書とは使用予定の生コンの情報(スペック)をまとめた書類です。
指定した配合の設計条件が定められており、その数値から過不足がないよう生コンを調合し、使用材料の詳細や、各材料の配合量、水セメント比、細骨材率を確認します。
生コンに含まれる塩化物イオン濃度を測定します。これによりコンクリート内の鉄筋の錆びやすさが分かります。
基準値は0.30㎏/㎥以下です。
圧縮強度試験とは第三者検査機関に提出し行う検査です。材齢7日と28日(コンクリート打設から7日後と28日後)
経過した時点の圧縮強度がどのくらいになるのか、それぞれ3本ずつ圧縮試験器にかけて強度を測定します。試験用にテストピース6本を採取し、標準養生(20℃)で28日間管理します。
それぞれ圧縮試験器にかけ平均値を出し、材齢28日で設計基準強度及び呼び強度より大きい数値であれば合格です。
1回目の底盤コンクリートの上に立上りコンクリートを打設します。
もちろん、1回目の底盤コンクリートが完全に固まってから、立上りの型枠を組み打設します。
そのためどうしても打継部が発生してしまうのですが、打継部で分離せず、一体化した構造物としなければなりません。
コンクリートが硬化する際、コンクリートの表面に「レイタンス」という脆弱な不純物が浮いてきます。
レイタンスがある状態でコンクリートを打ち継ぐとコンクリート同士の付着性が損なわれ、ひび割れの原因となってしまいます。
そのためシグマでは高圧洗浄機を使い、レイタンス除去をしっかり行ってから立上りを打設します。
養生とはコンクリート打設後、コンクリートが硬化するための期間を指します。
一般の方から基礎の形や鉄筋についてご質問をいただくことはよくあるのですが、養生についてご質問を受けることはあまりありません。
実はこの養生、基礎工事の中でかなり大切な内容になってきます。
水養生の様子
まずコンクリートを打設し、セメントが強度を発生するために必要な水は、夏は暑さで、冬は乾燥で急激に失われます。
初期段階に急激に乾燥してしまうと、表面がヒビだらけになり、後々の耐久性にも影響を及ぼします。
コンクリートの強度は条件がそろえば200年かけてじわじわと上がっていくとも言われています。
そのためには、セメントが強度発生に必要な水を逃がさないようにしなければなりません。
シグマでは、コンクリート打設後、スラブの上に水を張る『水養生』やポリフィルムを敷くなどして、湿潤な状態を保つようにしています。
さらに冬場はコンクリート打設後5日間、コンクリートが凍らないよう2℃を下回らないようにしなければなりません。
コンクリートが凍るということは、強度発生のために必要な水分が凍ってしまうため、
コンクリート強度を高める反応ができなくなり、粗悪なコンクリートとなってしまいます。
基礎が出来上がると、いよいよその上に木で軸組を組んでいきます。
いくら基礎が頑丈に出来ていたとしても、基礎の立上りに敷く土台を基礎にしっかり固定しなければ意味がありません。
その固定に使う金物がアンカーボルトです。シグマではM12(直径12mm)のボルトを使用しています。
鉄筋に一本ずつ固定します。
基礎にしっかりと埋め込みます。
写真のように、アンカーボルトを基礎の中にしっかりと埋め込みます。
埋め込み長さは、基礎立上り天端より250mm以上です。
設置位置にも条件があります。
土台を敷き、ボルトを締めました。
シグマ建設の家は根太レス工法のため、土台を座掘りし、専用の座金(タナカ：スクリュー座金Ⅲ)で固定します。
アンカーボルトが図面通り正しい位置に設置できているか、基礎の立上りコンクリート打設前にしっかりと管理します。
基礎と建物を固定するためにアンカーボルトのほかに、ホールダウンアンカーという金物も使用します。
アンカーボルトが基礎と土台を固定する金物でしたが、ホールダウンアンカーは基礎と柱を固定するために使う金物です。
アンカーボルトはたくさんの数を設置しますが、ホールダウンアンカーは全ての柱に設置するものではありません。
N値計算という、引き抜き耐力を各柱で計算し、引き抜き力が大きい柱にホールダウンアンカーを設置します。
また2階建の1階の柱が2階までの通し柱の場合も、引き抜き力が小さくても取り付けます。シグマでは1棟あたり、4～5本設置します。
ホールダウンアンカーは柱を固定するため、アンカーボルトより長さが長くなります。
そのため基礎への埋め込み長さも深くなり、シグマでは基礎立上り天端から360mm以上とし、
鉄筋を組みベースコンクリートを打つ前にホールダウンアンカーをセットします。
長さが長くなるため、太さもアンカーボルトより太いM16(直径16mm)となります。
立上り打設後
柱の受け金物とボルトを固定
アンカーボルトを正確に配置し、ホールダウンアンカーを必要な柱に取り付けることで、
地震や台風などの強風で建物が基礎からずれたり、浮き上がったりということがなくなります。
