JP2006125157A - 柱脚構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ベースプレートに設置されるアンカーボルト群の周囲に配筋される立上がり筋の配筋量を削減し、もって梁主筋などの他の配筋との干渉状態を緩和することにより、配筋作業の施工性を改善する。
【解決手段】ベースプレート４の周辺部に複数本のアンカーボルトが設置される柱脚構造において、それら複数本のアンカーボルトとして、適宜位置に定着板５を備えるアンカーボルト７，８と、異形鉄筋からなるアンカーボルト１１とを用い、その異形鉄筋からなるアンカーボルト１１の付着力により定着板５を中心に発生するコンクリート破壊に対して補強して、立上がり筋の配筋量を削減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄骨造や充填鋼管コンクリート造などに広く適用される柱脚構造に関する。

柱を介して柱脚部に曲げモーメントや軸力が作用すると、アンカーボルトに引抜き力が作用する。このアンカーボルトに作用する引抜き力に対する幾つかの抵抗手段が知られている。例えば、アンカーボルトとして異形鉄筋を用い、そのコンクリートとの付着力によって引抜き力に抵抗するもの（特許文献１）や、アンカーボルトの下部に定着板を設け、その定着板による定着力によって引抜き力に抵抗するもの（特許文献２）、あるいはそれらの手段を組合わせ、アンカーボルトとして異形鉄筋を用い、その下部に定着板を設けたもの（特許文献３）などが知られている。
特許第２５１６６５３号公報 特開平８−２０９７２１号公報 特許第２８７８８００号公報

ところで、定着板による定着力は、定着板を中心として発生するコーン状破壊に対するコンクリート自体の耐力と、そのコーン状破壊面を跨いで配筋される立上がり筋の引抜き耐力に依存する。そこで、必要な耐力を確保するため、柱型基礎部の周辺部には複数本のアンカーボルト群全体を囲むように多数の立上がり筋が配筋されるのが一般的な施工実体である。しかしながら、この柱型基礎部の周辺部に多数配筋される立上がり筋は、梁主筋等の他の鉄筋と干渉して配筋作業の障害となったり、コンクリートの流動を制約するおそれもあり、作業を煩雑にして施工性を低下させる原因になっていた。さらに、近年では高強度のアンカーボルトを使用した柱脚構造が数多く開発され、それに伴い１本当りのアンカーボルトの引張強度が大きくなり、柱型基礎部に配筋する立上り筋の配筋量も増える傾向にあることから、問題が更に増長される傾向にある。

本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑みて開発したもので、ベースプレートに設置される複数本からなるアンカーボルト群を囲むように周囲に配筋される立上がり筋の配筋量を削減し、もって梁主筋などの他の配筋との干渉状態を緩和することにより、配筋作業の施工性を改善することを目的とする。

本発明では、前記課題を解決するため、ベースプレートの周辺部に複数本のアンカーボルトが設置される柱脚構造において、それら複数本のアンカーボルトとして、適宜位置に定着部を備えるアンカーボルトと、異形鉄筋からなるアンカーボルトとを用い、その異形鉄筋からなるアンカーボルトの付着力により前記定着部を中心に発生する柱脚基礎部のコンクリート破壊に対する補強をするという技術手段を採用した。本発明では、定着部を備えるアンカーボルトと、異形鉄筋からなるアンカーボルトとの組合わせを採用し、異形鉄筋からなるアンカーボルトの付着力によって定着部を中心として発生するコーン状破壊やヒビ割れに対する補強を行うように構成したので、複数本のアンカーボルト群全体を囲むように柱型基礎部の周辺部に配筋される立上がり筋の配筋量を確実に削減することができる。なお、前記定着部は、アンカーボルトの適宜位置に定着板等からなる別体の定着部材を設置したものでもよいし、アンカーボルトにコブ状の突起部を形成したり、下端部をＬ型やＪ型に折曲げたものでもよい。また、その定着部を備えるアンカーボルトは丸鋼から構成してもよいし、異形鉄筋から構成することも可能である。さらに、前記異形鉄筋からなるアンカーボルトを前記定着部より下方まで延びた状態に設置するようにすれば、定着部を中心に発生する破壊面より下方に充分な付着長を確保できる。

本発明によれば、次の効果が得られる。
（１）アンカーボルトが備える定着部を中心として発生するコーン状破壊やヒビ割れを同じベースプレートに設置される他の異形鉄筋からなるアンカーボルトのコンクリートとの付着力によって補強するように構成したので、従来柱型基礎部の周辺部に配筋されていた立上がり筋の配筋量を確実に削減できる。
（２）したがって、立上がり筋と梁主筋等の他の鉄筋との干渉が減り、配筋作業が簡便になるとともに、コンクリートの流動に対する制約も軽減されるので、施工性を改善できる。
（３）異形鉄筋からなるアンカーボルトを定着部より下方まで延びた状態に設置するようにすれば、前述のようにコーン状破壊面より下方の付着長を充分に確保でき、所期の耐力、あるいはそれ以上の性能を確保することが可能である。特に、定着部間の水平方向のヒビ割れに対する耐力維持に有効である。

本発明は、鉄骨造や鉄骨鉄筋コンクリート造、充填鋼管コンクリート造などの柱脚構造として広く適用することが可能である。また、建物の柱脚構造としてだけでなく、鉄塔などの塔状構造物の柱脚構造としても適用できる。定着部を備えるアンカーボルトの場合には、外表面が平滑な丸鋼などから構成してもよいし、異形鉄筋から構成することも可能である。また、他方の異形鉄筋からなるアンカーボルトの場合には、外表面の凹凸によってコンクリートとの付着力が得られるものであればよく、例えば竹節状のものやネジ節状のもの、全ネジ状のものなどが使用可能である。その異形鉄筋からなる鉄筋の下端部は、Ｌ型やＪ型に折曲げられたものなど、具体的な形態に限定されるものではない。また、前記定着部の一形態として用いる定着部材には、定着板を上下のナットにより締付け固定するものや、定着板を予めナットに溶接して一体化したもの、あるいはナット自体を定着部材として使用するものなど、種々の形態のものが使用可能である。その定着部材の設置位置はアンカーボルトの下端部でも適宜の中間位置でもよい。さらに、前記定着部を備えたアンカーボルトと異形鉄筋からなるアンカーボルトとの組合わせ形態に関しても、種々のパターンが可能である。例えば、それらのアンカーボルト間の設置本数は、同数でも異なっていてもよい。また、直径や材質などに関しても、同じでも異なっていてもよいが、特に異形鉄筋からなるアンカーボルトには、コーン破壊に対する補強作用だけでなく、ベースプレートからの引抜き力も作用するため、それら両方の負荷を考慮して強度を設定することになる。しかして、異形鉄筋からなるアンカーボルトは、前記定着部を中心に発生する仮想コーン状破壊面を跨いで上下に延びる付着部によって、コーン状破壊に対する補強作用を奏する。すなわち、その仮想コーン状破壊面を跨いで上下に延びる異形鉄筋からなるアンカーボルト自体の付着部と、必要に応じて設置される従来の立上がり筋とによって、コーン状破壊に抵抗することになる。したがって、従来の立上がり筋の配筋量を確実に削減することができる。なお、仮想コーン状破壊面の上下に所期の付着力を確保するに十分な付着長があれば、それ以外の部分は丸棒状などの他の形状に形成することも可能である。

ところで、定着部を備えた丸鋼からなるアンカーボルトと異形鉄筋からなるアンカーボルトに対してベースプレートを介して同時に引抜き力が作用した場合には、一方の丸鋼からなるアンカーボルトにはコンクリートとの間の付着力が作用しないことから、そのベースプレートに対する締付け位置から定着部までが伸縮変形可能な範囲となるのに対して、他方の異形鉄筋からなるアンカーボルトの場合には、ベースプレートに対する締付け位置から付着部の上端部までの伸縮変形可能な範囲が短いため、その部分に応力が集中して付着部の上端部から順次付着破壊が生じやすいという問題がある。この点に関しては、異形鉄筋からなるアンカーボルトの付着部すなわち異形表面部を、仮想コーン状破壊面を挟んで上方に補強作用に必要な長さ分だけ形成し、それより上部については、丸棒状などの付着力の作用しない範囲とすることによって、他方の丸鋼からなるアンカーボルトの付着力が作用しない範囲との差を緩和することも有効である。また、異形鉄筋からなるアンカーボルトのベースプレートに対する締付け力を丸鋼からなるアンカーボルトより弱めに設定したり、ナットの締付け面を若干浮かしておき、ベースプレートを介して異形鉄筋からなるアンカーボルトに対して作用する引抜き力を他の丸鋼からなるアンカーボルトより若干遅延させることも可能である。なお、定着部を設置する側のアンカーボルトに対しても同様の異形鉄筋を採用する場合には以上の点は問題とならない。

図１は本発明の実施例１の縦断面を示したものであり、図２の平面図に指示したＡ−Ａ断面図である。図中１はコンクリートからなる柱型基礎部であり、この柱型基礎部１の上部には、施工過程で充填されるグラウト材２を介して、柱３の下端部に溶接等により一体的に形成されたベースプレート４が設置され締付け固定される。図２に示したように、ベースプレート４の周辺部には、柱３の外周部に沿って複数本のアンカーボルトが設置される。本実施例１では、ベースプレート４の四隅に、図１に示したように下部に定着部を構成する定着板５をナット６により固定したアンカーボルト７〜１０を配設し、各辺の中央部に異形鉄筋からなるアンカーボルト１１〜１４を配設する場合を示した。なお、図１に示したように、柱型基礎部１の周辺部には、前記アンカーボルト７〜１４を囲むように立上がり筋１５が設置本数を減らして配設される。

しかして、図１で示したように、柱脚部に矢印方向の曲げモーメントＭが作用した場合には、引張側の定着板付きのアンカーボルト７，１０と異形鉄筋からなるアンカーボルト１４に引張力が作用し、その引張力が過大になるとアンカーボルト７，１０の定着板５に基づく引抜き力により仮想コーン状破壊面１６に沿って破壊が生じることになる。そして、その場合には、異形鉄筋からなるアンカーボルト１１，１３，１４により前記仮想コーン状破壊面１６を上下に跨って生じる付着力が、仮想コーン状破壊面１６に沿って発生するコンクリートの上下分離破壊に抵抗する補強作用を奏する。したがって、この異形鉄筋からなるアンカーボルト１１，１３，１４の補強作用と前記立上がり筋１５の補強作用が相俟って、仮想コーン状破壊面１６からの破壊を予防したり、破壊後のコンクリートの上下分離に抵抗して致命的な破壊を防ぐ機能を奏することになる。なお、曲げモーメントＭの方向が変っても、以上の場合と同様に、異形鉄筋からなるアンカーボルト１１〜１４のうちの引張側とその両側部に該当する３本が立上がり筋１５と相俟って補強作用を奏することになる。したがって、本発明の場合には、アンカーボルト群を囲むように配筋する立上がり筋１５の配筋量を大幅に削減することができ、梁主筋などの他の配筋との干渉状態を緩和して施工性を改善することが可能である。なお、異形鉄筋からなるアンカーボルト１１〜１４の長さは、仮想コーン状破壊面１６の下方に所期の付着力が確保できる範囲で縮小することも可能である。

図３及び図４に示した実施例２は、前記実施例１の変形例であり、定着板付きのアンカーボルト７〜１０に関しても異形鉄筋を用いた場合を示したものである。すなわち、本実施例２では、全てのアンカーボルト７〜１４に異形鉄筋を使用し、その中の定着板５を備えたアンカーボルト７〜１０をベースプレート４の四隅に配設し、定着板を備えない長尺のアンカーボルト１１〜１４を各辺の中央部に配設したものである。本実施例２においても、定着板を備えない異形鉄筋からなるアンカーボルト１１〜１４の補強作用によって立上がり筋１５の配筋量を削減できる点は前記実施例１と同様である。

図５及び図６に示した実施例３は、前記実施例２の変形例であり、定着板を中間部に設置し、アンカーボルト７〜１０を定着板の下方まで延した場合を示したものである。すなわち、本実施例３では、アンカーボルト７〜１０としてネジ鉄筋や全ネジボルトを使用し、定着板１７を上下からナット１８，１９によって挟んで締付け固定することにより、アンカーボルト７〜１０の中間部に定着部を形成するように構成した場合を示した。本実施例３においても、定着板を備えない異形鉄筋からなるアンカーボルト１１〜１４が前記実施例１と同様の補強作用を奏し、立上がり筋１５の配筋量を削減することができる。

なお、以上の実施例において、アンカーボルトの設置位置を入替えて、ベースプレートの四隅に異形鉄筋からなる補強機能を奏するアンカーボルト１１〜１４を配設し、各辺の中央部に定着板付きのアンカーボルト７〜１０を配設することも可能である。この場合には、曲げモーメントＭが作用した場合の引張側に位置する定着板付きのアンカーボルト７〜１０の該当本数が１本に減り、引張側として機能するアンカーボルト７〜１０の本数に対する、補強作用を奏する異形鉄筋からなるアンカーボルト１１〜１４の割合が増え、補強作用が更に強化されることになる。したがって、立上がり筋１５の本数を図示しないフープ筋を支持するために必要な４本に削減する場合などに有効である。

図７〜図９は本発明の実施例４を示したものであり、図７は正面図、図８は平面図、図９は底面図である。図示のように、本実施例４に係る柱脚構造は、ベースプレートの周辺部に複数本のアンカーボルトを円状に配設するものであり、丸形の柱や鉄塔などの塔状建造物の柱脚構造に適合するものである。因みに、本実施例４は、アンカーボルトが円状に配設されるものであれば、柱の形状や塔の形状、及びベースプレートの形状には必ずしも拘束されない。図中２０は円形リング状の上部テンプレートであり、この上部テンプレート２０に形成された各挿通孔を介して、下端部に定着板２１を備えた丸鋼等からなるアンカーボルト２２と異形鉄筋からなるアンカーボルト２３とが交互に固定されている。そして、異形鉄筋からなる各アンカーボルト２３の下部は、それぞれ定着板２１より下方まで延びた状態にあり、それらの下端部を円形リング状の下部テンプレート２４に形成された挿通孔に挿入した状態で固定している。すなわち、本実施例４では、上下を上部テンプレート２０と下部テンプレート２４の挿通孔に挿通された状態で等間隔に支持された複数本の異形鉄筋からなるアンカーボルト２３と、それらの各間隔に配設され上部を上部テンプレート２０の挿通孔に挿通した状態で支持された定着板２１を備えた複数本のアンカーボルト２２との組立体２５を使用して施工されることになる。

そして、本実施例４では、前記組立体２５を図示しない適宜形状の柱型基礎部内に埋設し、その上部に突出した各アンカーボルト２２，２３の突出部に対して、柱や塔の下端部に一体的に固着されたベースプレートに形成された各挿通孔を挿通して上部からナット等によって締付け固定することにより、目的の柱や塔を立設することになる。そして、各アンカーボルト２２に設置された定着板２１を中心に発生するコーン状破壊や各定着板２１を結ぶように発生する水平方向のヒビ割れによる破壊に対しては、異形鉄筋からなる各アンカーボルト２３の補強作用が働くことになる。この場合、下部テンプレート２４に基づく定着作用も、異形鉄筋からなるアンカーボルト２３の付着力の増強手段として機能するので、その分アンカーボルト２３の長さを縮小することも可能である。しかして、本実施例４の場合も、上述の実施例１〜３と同様に、ベースプレートに設置するアンカーボルトとして、下端部に定着板２１を備えたアンカーボルト２２と異形鉄筋からなるアンカーボルト２３との組合わせを採用したので、周囲に設置する立上がり筋の配筋量を削減することが可能であり、他の梁主筋などとの干渉状態を緩和して施工性を改善することが可能である。

図１０は本発明の実施例５を示したもので、前記実施例４の変形例に関する。本実施例５は、各アンカーボルト２２に設置する定着板として１枚のリング状に連続した定着板２６を用い、その定着板２６に形成した各挿通孔に、各アンカーボルト２２の下端部を挿通して上下からナットにより締付け固定するとともに、異形鉄筋からなる各アンカーボルト２３の中間部を貫通させるように構成したものである。

図１１は本発明の実施例６を示したもので、前記実施例５の変形例に関する。本実施例６は、前記実施例５において異形鉄筋からなる各アンカーボルト２３の下端部を支持した下部テンプレート２４を削除したものである。本実施例６の場合には、異形鉄筋からなる各アンカーボルト２３は、上部を上部テンプレート２０に支持され、中間部をリング状の定着板２６に支持されることになる。

図１２の（ａ）〜（ｊ）はベースプレートの形状が正方形の前記実施例１〜３の変形例を例示した概略平面図である。図１３の（ｋ）〜（ｍ）はベースプレートが長方形の場合、（ｎ）は多角形の場合をそれぞれ例示した概略平面図である。図１４の（ｏ）〜（ｔ）は円形リング状のベースプレートに適した前記実施例４〜６の変形例を例示した概略平面図である。図中○印は定着部を備えたアンカーボルトの設置位置を示し、×印は異形鉄筋からなるアンカーボルトの設置位置を示したものであり、それぞれ定着部付きのアンカーボルトと異形鉄筋からなるアンカーボルトとの配置パターンを例示したものである。

本発明の実施例１を示したＡ−Ａ縦断面である。 同実施例１を示した平面図である。 本発明の実施例２を示したＢ−Ｂ縦断面である。 同実施例２を示した平面図である。 本発明の実施例３を示したＣ−Ｃ縦断面である。 同実施例３を示した平面図である。 本発明の実施例４を示した正面図である。 同実施例４を示した平面図である。 同実施例４を示した底面図である。 本発明の実施例５を示した正面図である。 本発明の実施例６を示した正面図である。 アンカーボルトの配置パターンを例示した概略平面図である。 他の配置パターンを例示した概略平面図である。 他の配置パターンを例示した概略平面図である。

符号の説明

１…柱型基礎部、２…グラウト材、３…柱、４…ベースプレート、５…定着板、６…ナット、７〜１０…定着板付きのアンカーボルト、１１〜１４…異形鉄筋からなるアンカーボルト、１５…立上がり筋、１６…仮想コーン状破壊面、１７…定着板、１８，１９…ナット、２０…上部テンプレート、２１…定着板、２２…定着板付きのアンカーボルト、２３…異形鉄筋からなるアンカーボルト、２４…下部テンプレート、２５…組立体、２６…定着板

Claims (3)

1. ベースプレートの周辺部に複数本のアンカーボルトが設置される柱脚構造において、それら複数本のアンカーボルトとして、適宜位置に定着部を備えるアンカーボルトと、異形鉄筋からなるアンカーボルトとを用い、その異形鉄筋からなるアンカーボルトの付着力により前記定着部を中心に発生する柱脚基礎部のコンクリート破壊に対する補強をしたことを特徴とする柱脚構造。
2. 前記定着部を備えるアンカーボルトが丸鋼からなる請求項１に記載の柱脚構造。
3. 前記異形鉄筋からなるアンカーボルトが前記定着部より下方まで延びた状態に設置された請求項１又は２に記載の柱脚構造。
   
   

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