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発明の名称 鉄骨柱脚におけるアンカー材の定着構造
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平9−296457
公開日 平成9年(1997)11月18日
出願番号 特願平8−109204
出願日 平成8年(1996)4月30日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 敏忠 (外1名)
発明者 佐 藤 邦 昭 / 中 村 嘉 宏 / 富 田 昭 夫 / 田 中 秀 宣 / 伊 藤 倫 夫
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 少なくとも四隅のアンカーボルトを垂直に基礎底面に伸ばし、該基礎底面に予め打設した捨コンクリートに固定した固定金物に前記アンカーボルトの下端を固定し、該アンカーボルトの中間部に支圧金物を固定し、そしてアンカーボルトの上部にベースプレートが支持されていることを特徴とする鉄骨柱脚におけるアンカー材の定着構造。
【請求項2】 支圧金物がアンカーボルトに作用する力に応じて多段設けられていることを特徴とする請求項1に記載の鉄骨柱脚におけるアンカー材の定着構造。
【請求項3】 支圧金物が溶接によりアンカーボルトに固定されていることを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の鉄骨柱脚におけるアンカー材の定着構造。
【請求項4】 支圧金物が高周波加熱等を用いてアンカーボルトに一体に熱間成形されたものであることを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の鉄骨柱脚におけるアンカー材の定着構造。
【請求項5】 固定金物及び支圧金物は鋳造又は鍛造製であって、円筒部と、フランジと、円筒部とフランジにまたがるリブとからなり、円筒部の内周面にはアンカーボルトのねじと螺合するねじが形成されており、またリブには補強材を連結する取り付け用穴が形成されており、さらにフランジに捨コンクリートに固定するボルト穴が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の鉄骨柱脚におけるアンカー材の定着構造。
【請求項6】 支圧金物相互および固定金物と支圧金物間を補強材で連結してなることを特徴とする請求項1又は5のいずれかに記載の鉄骨柱脚におけるアンカー材の定着構造。
【請求項7】 支圧金物相互およびベースプレートを支持する受台座と支圧金物間を補強材で連結してなることを特徴とする請求項1、5又は6のいずれかに記載の鉄骨柱脚におけるアンカー材の定着構造。
【請求項8】 固定金物はパイプと台座とを溶接したものであって、パイプの内周面にアンカーボルトのねじが螺合するねじが形成されており、台座に捨コンクリートに固定するボルト穴が形成されていることを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の鉄骨柱脚におけるアンカー材の定着構造。
【請求項9】 アンカーボルトのねじを固定金物のねじに螺合することによりアンカーボルトの上下方向の長さの微調整が可能であることを特徴とする請求項5または8のいずれかに記載の鉄骨柱脚におけるアンカー材の定着構造。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、土木・建築あるいは工作物において、鉄骨架構の鉄骨柱脚におけるアンカー材の定着構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から広く用いられている柱脚の構成は、図24に示すように、鉄骨柱2下にベースプレート3を固定し、基礎コンクリート1に予め埋め込まれたアンカーボルト4を前記ベースプレート3に予めあけられたボルト穴に嵌合し、ベースプレート3上面からのみナット5Aを締め付けて、柱2と基礎コンクリート1を固定させる方法が一般に用いられている。
【0003】また、アンカーボルト4に柱2を立設するに先だって予めナット5Bをアンカーボルト4に装着して高さ方向の位置を決めておき、ベースプレート3を嵌合してから各ボルト4をベースプレート3上面からナット5A、5Bで締付け、いわゆるベースプレート3を介してナット5A、5Bで両締めする方法が用いられるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記のアンカーボルト4をベースプレート3にナット5A、5Bを用いて上下から両締め固定する方法、あるいは図25に示すアンカーボルト4をベースプレート3に溶接6等で固定する方法、あるいは図26に示すアンカーボルト4をベースプレートを介さないで柱2に直接溶接7等で固定する方法、あるいは図27に示すボルト接合8等の金物を介して柱2に直接固定する方法では、次の問題がある。
【0005】(1) 柱脚が受ける鉛直方向の荷重はこれらのアンカー材に圧縮力として作用する。この場合、従来の引張力に対してアンカー材が機能するとした定着メカニズムは、アンカー材とコンクリートとの付着力に期待し、終局的にはアンカー材下端の折り曲げ部、あるいは下端に設けた定着板の上向きのコンクリート支圧耐力によって、アンカー材のめり込みに対して抵抗するとし、アンカー材に圧縮力が加わる時の応力伝達が明らかにされていない。この従来の考え方ではアンカーボルトに圧縮力を負担させる定着装置として安全性の面で問題が残されている。
【0006】(2) 柱脚に曲げモーメントが発生した時は、アンカーボルト群が、この曲げモーメントを負担する。この場合、アンカーボルト群の曲げ応力の中心軸に対して片側は引張力、他の側は圧縮力を負担し、両者の定着耐力が協力して、アンカーボルト群の曲げ耐力の機能が満足される。柱脚に加わる曲げモーメントは地震時には交番応力となるので、各アンカーボルトはそれぞれ引張と圧縮が交互に加わるのでその応力を耐荷する機能を持たなければならない。従来のアンカーボルトの定着に対しては、引張力に対して働くものとの考え方が定着しているのでこれらの交番応力に対する配慮が充分とは言えない。
【0007】(3) アンカーボルトはコンクリートの打設に先だって所定の位置に据付けるが、コンクリートの打設によって移動し、位置精度が狂うことがないようアンカーボルト群を支える支保構を仮設的に組み、これをそのままコンクリート中に埋め込む。また、基礎上部のコンクリート打設のための型枠を利用して、材木やテンプレートなどを用いて、ボルト群の上部位置を固定し、アンカーボルトを懸垂した状態でコンクリートを打設する。これらのアンカーボルトの据付装置と方法は、施工上の手間とコストがかかるが設計上耐力には寄与しない。
【0008】したがって、本発明は、鉄骨柱脚のアンカー材に加わる引張と圧縮の交番応力に対して充分な耐荷機能を有するアンカー材の定着構造を提供することを目的として成されたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、少なくとも四隅のアンカーボルトを垂直に基礎底面に伸ばし、該基礎底面に予め打設した捨コンクリートに固定した固定金物に前記アンカーボルトの下端を固定し、該アンカーボルトの中間部に支圧金物を固定し、そしてアンカーボルトの上部にベースプレートが支持されている。
【0010】また本発明によれば、支圧金物がアンカーボルトに作用する力に応じて多段設けられている。
【0011】また本発明によれば、支圧金物が溶接によりアンカーボルトに固定されている。
【0012】また本発明によれば、支圧金物が高周波加熱等を用いてアンカーボルトに一体に熱間成形されたものである。
【0013】また本発明によれば、固定金物及び支圧金物は鋳造又は鍛造製であって、円筒部と、フランジと、円筒部とフランジにまたがるリブとからなり、円筒部の内周面にはアンカーボルトのねじと螺合するねじが形成されており、またリブには補強材を連結する取り付け用穴が形成されており、さらにフランジに捨コンクリートに固定するボルト穴が形成されている。
【0014】また本発明によれば、支圧金物相互および固定金物と支圧金物間を補強材で連結している。
【0015】また本発明によれば、支圧金物相互およびベースプレートを支持する受台座と支圧金物間を補強材で連結している。
【0016】また本発明によれば、固定金物はパイプと台座とを溶接したものであって、パイプの内周面にアンカーボルトのねじが螺合するねじが形成されており、台座に捨コンクリートに固定するボルト穴が形成されている。
【0017】さらに本発明によれば、アンカーボルトのねじを固定金物のねじに螺合することによりアンカーボルトの上下方向の長さの微調整が可能である。
【0018】アンカーボルトの垂直軸部の中間に設けた支圧金物は、コンクリートが終局的に支圧金物を頂点とするコーン状の破壊に対して有効に作用する。コーン状の破壊面を考えると、その表面積が大きいことが耐力上必要であり、圧縮力に対しては支圧金物がボルト軸部に固定されているので、定着耐力に対する安全性が確保される。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図1において、基礎底面10に予め打設した捨てコンクリート11に締め付けボルト12等により、四隅のアンカーボルト4に対応して固定金物13を固定する。四隅のアンカーボルト4を垂直に基礎底面10に伸し、その下端を固定金物13に固定する。また、アンカーボルト4の中間部に支圧金物14を固定する。アンカーボルト4の先端部には、図示されていない鉄骨柱の下端に溶接等により固定されたベースプレート3が受台座及びナット5Aで支持されており、図示の例では受台座はナット5Aで、ナット5Bとでベースプレート3を両締して支持している。
【0020】図1に示す例では固定金物13及び支圧金物14は、詳細を後述する鋳造又は鍛造製であって、その円筒部にねじが形成されており、そのねじに図2に示すアンカーボルト4の下端及び中間部に形成されたねじ9が螺合することによりアンカーボルト4に固定される。アンカーボルト4の先端に形成されたねじ9は、ベースプレート3を固定するナット5A、5Bが螺合するねじである。
【0021】支圧金物14相互及び固定金物13と支圧金物14間を補強材15で連結しており、アンカーボルト4群相互の位置決めと、コンクリートの打設などによる水平方向の力に対して安定させている。この様にして配置されたアンカーボルト4の周囲に図示されていない立上がり鉄筋やフープ筋が配置され、コンクリートを打設して鉄骨柱脚を構築する。
【0022】又、図3には支圧金物14相互、及びベースプレート3を支持する受台座16と支圧金物14間を補強材15で連結して補強した例が示されている。
【0023】図1に示すものは、1本のアンカーボルト4に1つの支圧金物14を設けたものであるが、この支圧金物14は、図2に示すようにアンカーボルト4の応力に応じて多段に設けることもできる。
【0024】図4及び図5に鋳造製の固定金物13及び支圧金物14を示し、円筒部21と、フランジ22と、円筒部21とフランジ22にまたがるリブ23とからなり、円筒部21の内周面にはアンカーボルト4のねじ9と螺合するねじ24が形成されており、またリブ23には補強材15を連結する取り付け用穴25が形成されており、さらにフランジ22には捨コンクリート11に固定するボルト穴26が形成されている。リブ23は支圧金物14の面外曲げに対する補剛材を兼ねるものである。なお、本部品は、受台座16として用いてもよい。
【0025】図6は高周波などの熱間成形によりアンカーボルト4に一体に支圧金物14Aを形成したものである。また図7は図1に示すベースプレート3を支持する下部ナット5Bに代え熱間成形によりベースプレートの受台座16Aをアンカーボルト4に一体に形成したものである。
【0026】図8は最も実用的なもので、中心にボルト挿入穴を形成した円形の板体31をアンカーボルト4に開先溶接32して支圧金物14Bとしたものである。図9ないし図11は、中心にボルト挿入穴43を有する円筒部41とフランジ42からなり、円筒部41にみぞ溶接用の開先44が形成されていて、アンカーボルト4にすみ肉溶接45及び開先溶接46して支圧金物14Cとしたものである。
【0027】図12及び図13は固定金物の他の例を示し、この固定金物13Aは、パイプ51と台座52とをすみ肉溶接53したもので、パイプ51の内周面にはアンカーボルト4のねじ9が螺合するねじ54が形成されており、また台座52には捨コンクリート11に固定するボルト穴55が形成されている。この例の固定金具や図5に示す固定金具のように、アンカーボルト4のねじに螺合するものについては、図14に示すようにアンカーボルト4の上下方向の長さの微調整が出来る。
【0028】図15ないし図17は固定金具13を捨コンクリート11に固定する態様を示し、図15では捨コンクリート11に埋め込まれた鋼棒61を固定金具13の台座に溶接62している。図16ではアンカーボルト63により固定している。図17では台座の周囲をモルタル64で固定している。
【0029】図18に固定金物の捨てコンクリート上の位置決め方法を示し、捨コンクリート11上にセンター確認用の穴71を明け、固定金物13相互を定規となるフラントバー72等で固定する。そして、先の図15ないし図17で示す態様により固定金物13を捨コンクリート11に固定する。
【0030】図19はコンクリート補強用兼アンカーボルト位置決め用の金網80を溶接等によりアンカーボルト4に固定したものである。
【0031】図20はアンカーボルト4の外側に鋼管、塩ビパイプ91等を挿入し、アンカーボルト4をコンクリートに対してアンボント状態にしたもので、これによりアンカーボルトの周辺に生ずるコンクリート初期ひび割れの発生が防止でき、基礎コンクリートに安定した耐力が期待できる。
【0032】図21はアンカーボルト4の外側に螺旋状に加工した鋼棒92を挿入したもので、この螺旋がコンクリートのボルト軸に対して水平方向への拘束効果があるので特に異形鉄筋、ねじ鉄筋などをボルトに用いる時は付着耐力が増加し、初期ひび割れに対して有効に作用する。
【0033】図22において、柱脚2に矢印方向の曲げモーメントが発生すると、左側アンカーボルト4には矢印で示す引張力が作用し、右側のアンカーボルト4には矢印で示す圧縮力が作用する。アンカーボルト4に加わるこの引張力及び圧縮力に対して、定着板をコンクリートボリュームの大きい深部に設けて応力を伝達し定着することは、コンクリートが持つ、圧縮強さが大きく、剪断・引張強さの小さい材料に対して合理的な方法である。
【0034】したがって、アンカーボルト4の垂直軸部の中間に支圧金物14を設けることは、コンクリートが、終局的に支圧金物を頂点とするコーン状の破壊に対して有効に作用する。コーン状の破壊面Aを考えると、その表面積が大きいことが耐力上必要であり、圧縮力に対しては支圧金物がボルト軸部に固定されているので、定着耐力に対する安全性が確保されるものである。
【0035】図23はアンカーボルト4に複数段の支圧金物14を設けた場合の終局的な破壊面Aを示すものである。
【0036】
【発明の効果】アンカーボルトに加わる引張力及び圧縮力に対して、コンクリートボリュームの大きい深部に応力を伝達し定着することは、コンクリートが持つ、圧縮強さが大きく、剪断・引張強さ後移載材料に対して合理的な方法である。
【0037】したがって、アンカーボルトの垂直軸部の中間に支圧金物を設けることは、コンクリートが、終局的に支圧金物を頂点とするコーン状の破壊に対して有効に作用する。コーン状の破壊面を考えると、その表面積が大きいことが耐力上必要であり、圧縮力に対しては支圧金物がボルト軸部に固定されているので、定着耐力に対する安全性が確保されるものである。
【0038】また、固定金物、支圧金物、及びアンカーボルト上部のベースプレート支持部を補強材で節点を固定すればアンカーボルトだけで安定した架構となり、従来のような支保構が不要となり、労力、コストガ低減するだけでなく、基礎の配筋がしやすくなる。




 

 


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