JP2009256886A - 露出型柱脚におけるベースプレートとアンカーボルトとの固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】アンカーボルトによって引張方向だけでなく圧縮方向に対する振動エネルギも吸収させる形態の露出型柱脚構造に有効に適用することができ、双方向の振動に対してナットの緩みを的確かつ安定的に防止し得る、使い勝手の良好な露出型柱脚におけるベースプレートとアンカーボルトとの固定構造を提供する。
【解決手段】ベースプレート１に設けた複数のボルト挿通孔５に挿通した各アンカーボルト４に対して、ベースプレート１の上下から、座金６，７をそれらの座金６，７に形成したボルト挿通孔５より大きな凹部をベースプレート１との接触側に開放した状態に挟んだ上で螺合したナット８，９により前記ベースプレート１を締付け固定するとともに、座金６，７に形成した凹部、及びアンカーボルト４とボルト挿通孔５との間隙部に対して膨張性を備えるグラウト材を充填固化させることによって、ベースプレートとアンカーボルトとを強固に固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンカーボルトによって振動エネルギを吸収する制振機能を備えた露出型柱脚におけるベースプレートとアンカーボルトとの固定構造に係る改良技術に関する。

近時、地震時に柱脚部に作用する振動エネルギの吸収能力を向上して露出型柱脚における制振作用を改善する開発が盛んに試みられている。例えば、柱材の下端部に固着されるベースプレートの周辺部にアンカーボルト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、前記ベースプレートと基礎コンクリートとの間に間隙を設け、その間隙部におけるアンカーボルトの伸縮変形によって柱脚部に作用する曲げモーメントを吸収するように構成したもの（特許文献１）や、アンカーボルトを基礎コンクリートに対して非接着状態に埋設して、アンカーボルトによる振動エネルギの吸収能力を増大させたもの（特許文献２）、さらには基礎コンクリートの上方に形成される間隙部に位置するアンカーボルトに対してスリーブを外嵌することにより座屈が起らないように拘束したものなどが知られている（特許文献３）。
特開平４−３１２６５８号公報 特開２００６−２３３４４４号公報 特開平９−１３３８８号公報

ところで、上述の制振構造を採用した従来技術においては、ベースプレートとその周辺部に形成した挿通孔に挿通したアンカーボルトとを、上下のナットを用いて如何に強固かつ安定的に締付け固定し得るかが、本来の制振作用を的確に実現する上で、きわめて重要な前提事項となる。このベースプレートとアンカーボルトとの固定構造としては、ベースプレートの上面のナットの装着部分にナットの外形より大きな窪みを設けて接着剤を充填固化させることにより、ナットをベースプレートに対して回転しないように拘束した状態に固定するとともに、ベースプレートに形成したボルト挿通孔とアンカーボルトとの間にも接着剤を充填固化させるという従来技術が知られている（特許文献４）。しかしながら、この従来技術の場合には、ベースプレートの表面に窪みを設けて、その窪み内で接着剤を充填固化させるという技術手段を採用していたので、ベースプレートの下面側に適用すると、接着剤が固化前に窪みから流下してしまうことから、下面側のナットに対する緩み防止手段としては適用が困難であった。したがって、アンカーボルトに対して引張方向だけでなく、圧縮方向に対しても振動エネルギを吸収させる形態の場合には、ベースプレートの下面側のナットの緩みの問題が残った。とりわけ、ベースプレートと基礎コンクリートとの間に間隙を設け、その間隙部におけるアンカーボルトの引張及び圧縮の双方方向の変形によって振動エネルギを吸収させる形態の場合には、そのベースプレートの下面側のナットの緩みによる圧縮方向のがたつきの問題を払拭することは困難であった。
特開平９−１００８２２号公報

本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑み、アンカーボルトによって引張方向だけでなく圧縮方向に対する振動エネルギも吸収させる形態の露出型柱脚構造に有効に適用することができ、双方向の振動に対してナットの緩みを的確かつ安定的に防止し得る、使い勝手の良好な露出型柱脚におけるベースプレートとアンカーボルトとの固定構造を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するため、請求項１の発明では、柱材の下端部に固着されたベースプレートを基礎コンクリートに定着された複数本のアンカーボルトによって固定し、それらのアンカーボルトによって引張方向及び圧縮方向の双方向の振動エネルギを吸収して制振機能を奏するように構成した露出型柱脚構造において、前記ベースプレートの周辺部に設けた複数のボルト挿通孔にそれぞれ挿通したアンカーボルトに対して、ベースプレートの上下から、座金を当該座金に形成した前記ボルト挿通孔より大きな凹部を前記ベースプレートとの接触側に開放した状態に挟んだ上でナットを螺合し、それらのナットによりベースプレートを上下から締付け固定するとともに、前記上下の座金に形成された凹部とそれらの凹部をつなぐ前記ボルト挿通孔とアンカーボルトとの間隙部に対して膨張性を備えるグラウト材を充填して固化させることによって、ベースプレートとアンカーボルトとを強固に固定するという技術手段を採用した。なお、前記座金はナットと一体的に形成してもよいし（請求項２）、前記ベースプレートを基礎コンクリートの上面から離間した状態に締付け固定する形態に本発明を適用することも可能である（請求項３）。

本発明によれば、上述のように座金にボルト挿通孔より大きな凹部を形成し、その凹部をベースプレートとの接触側に開放した状態に挟んだ上でナットにより締付け固定するとの技術手段を採用したので、ベースプレートの下面側からの締付け固定に適用した場合にも、座金に形成した凹部の上方の開放部はベースプレートの下面によって閉蓋されることから、内部に充填したグラウト材が流下してしまうとの従来の問題は確実に解消される。また、膨張性を備えたグラウト材を用いて膨張固化させるとの技術手段を採用したので、そのグラウト材の固化過程における膨張作用によって、グラウト材をベースプレートの上下に設置される座金に形成した凹部とそれらの凹部をつなぐアンカーボルトとそのボルト挿通孔との間隙部に対して隅々まで的確に充填固化させることが可能である。しかも、グラウト材が剛性を有するベースプレート、アンカーボルト、及び座金によって囲まれ、実質的に密閉された間隙部内で固化することにより、密度の高い高強度のグラウト層が形成されることから、それらの座金の凹部内で充填固化したグラウト材とベースプレートの表面との間の強固かつ安定的な接触摩擦力と相俟って、上下のナットの緩みを的確に防止することができる。さらに、座金に設けたボルト挿通孔より外側にある凹部内に充填されたグラウト材は、当該部位において鉛直方向の膨張圧を作用させるので、ベースプレートと座金との密着性が高まり、上下方向の力によるがたつきがなくなる。以上のように本発明によれば、ベースプレートの上下からナットによってベースプレートとアンカーボルトとを強固で緩みのない状態に固定できるので、地震時等においてベースプレートを介して作用する引張方向及び圧縮方向の繰返し荷重をアンカーボルトに的確に伝達して振動エネルギを安定的に吸収することができ、良好な制振機能を実現することが可能である。

本発明は、柱材の下端部に固着されたベースプレートを基礎コンクリートに定着された複数本のアンカーボルトによって固定し、それらのアンカーボルトによって地震時における引張方向及び圧縮方向の双方向の振動エネルギを吸収して制振機能を奏するように構成した露出型柱脚構造であれば、広く適用することが可能である。ベースプレートを基礎コンクリートの上面から離間した状態に締付け固定する形態のものだけでなく、そのベースプレートと基礎コンクリートとの間隙部に圧縮力を実質的に負担しない圧縮性を備えた断熱材等を介在させた形態のものや、基礎コンクリートに対して非接着状態に埋設したアンカーボルトを用いてベースプレートを基礎コンクリート上に載置する形態のもの、さらにはアンカーボルトに対してスリーブを外嵌することにより座屈が起らないように拘束した形態のものなどにも適用することができる。また、座金に関しては、ナットと別体に構成した形態のものでもよいし、一体的に構成したものでもよい。因みに、座金をナットと別体に構成した場合に、締付け完了後に座金とナットとを溶接等により固着するようにしてもよい。座金に形成する凹部に関しては、真円状に限らず、ベースプレートに形成されたボルト挿通孔より大きなものであれば、その具体的な形状は問うところではないが、真円状の平座ぐりが実用的である。なお、上下に適用される座金のうち、少なくとも上方に設置される座金には、内部の凹部に通じるグラウト材の注入口が形成される。上下双方に適用される座金に対してグラウト材の注入口を形成しておき、下方に設置する座金に対する注入口の閉塞手段として栓体等を備えておく形態も有効である。なお、グラウト材としては、膨張性を有する無機系のものが好適であり、開放状態において膨張と収縮を経た後、最終的に膨張状態で固化するものである。

図１は本発明の一実施例を示した要部断面図であり、図２はその部分拡大断面図である。図中１はベースプレートで、柱材２の下端部に溶接等により固着されている。ベースプレート１は、基礎コンクリート３に定着した複数本のアンカーボルト４によって固定される。本実施例では、ベースプレート１を基礎コンクリート３の上面から離間した状態に設置する場合を例示したが、非接着状態のアンカーボルトを用いて基礎コンクリート３の上面に載置した状態に設置する形態も可能である。ベースプレート１の周辺部にはアンカーボルト４に対応した同数のボルト挿通孔５が形成してあり、図示のようにそれぞれのボルト挿通孔５に対してアンカーボルト４の頭部を挿通し、ベースプレート１の上下から前記ボルト挿通孔５より大きな凹部を形成した座金６，７を、それらの凹部をベースプレート１との接触側へ開放した状態に挟んだ上でナット８，９を螺合して、それらのナット８，９によってベースプレート１を上下から締付け固定する固定構造を採用している。なお、図中１０は緩み防止用のロックナットである。また、図中Ｍは柱脚部に作用する曲げモーメント、Ｆａはアンカーボルト４に作用する圧縮力、Ｆｂは他のアンカーボルトに作用する引張力を示したもので、地震時に柱材２を介して柱脚部に曲げモーメントＭが作用すると、その曲げモーメントＭの方向に応じてアンカーボルト４に対して圧縮力Ｆａや引張力Ｆｂからなる繰返し荷重が作用することになる。

次に本発明の特徴部である前記座金６，７に関して説明する。図３〜図５は前記座金６を示したものであり、図３は断面図、図４は平面図、図５は底面図を示したものである。また、図６及び図７は前記座金７を示したものであり、図６は断面図、図７は底面図を示したものである。前記座金６はベースプレート１の上面側に適用される座金であり、図３〜図５に示したように、一面に真円状の平座ぐりからなる凹部１１が形成されているとともに、その凹部１１に連通したグラウト材の注入口１２が形成されている。また、前記座金７はベースプレート１の下面側に適用される座金であり、図６及び図７に示したように、一面に前記凹部１１と同様の真円状の平座ぐりからなる凹部１３が形成されている。ここで、最も重要な点は、座金６に形成する凹部１１についても座金７に形成する凹部１３についても、その大きさをベースプレート１に形成されるボルト挿通孔５より大きく設定することにより、それらの凹部１１，１３内に充填されるグラウト材をアンカーボルト４とボルト挿通孔５との間隙部に充填されるグラウト材を介して一体的に固化できるように構成するとともに、ベースプレート１の上下面に対して広い範囲で接触させて強固な摩擦力を安定的に確保し、これによって上下のナットの緩みを的確かつ安定的に防止することである。なお、本実施例では、ベースプレート１の下面側に適用される座金７に関しては、凹部１３に連通したグラウト材の注入口を設けない場合を例示した。

しかして、本実施例の施工に当っては、図１及び図２に示したように、先ず基礎コンクリート３に埋設されて適宜の形態で定着された各アンカーボルト４に対して下方のナット９を螺合し、その上部に下方の座金７を凹部１３を上方へ向けてベースプレート１との接触側に開放した状態に設置する。次に、各アンカーボルト４を対応する各ボルト挿通孔５に挿通しながら、ベースプレート１をそれらの座金７の上部に載置し、さらにベースプレート１の上方に突出する各アンカーボルト４の頭部に対して上方の座金６を凹部１１を下方へ向けてベースプレート１との接触側に開放した状態に設置し、その上部に上方のナット８及びロック用のナット９を緩く螺合する。次に、下方のナット９と上方のナット８によりベースプレート１を上下から締付け固定して、ベースプレート１を基礎コンクリート３の上面から所定量離間した状態に設置する。しかる後、上方の座金６に形成した凹部１１に連通した注入口１２から、適宜の発泡材等を混入した膨張性を備えるグラウト材を充填する。これにより、注入口１２から注入された膨張性を備えるグラウト材は、上方の座金６に形成した凹部１１へ流入し、更にアンカーボルト４とボルト挿通孔５との間隙部、下方の座金７に形成した凹部１３へと順次流入して、それらの各部に充填される。そして、それらの各部に充填されたグラウト材の固化が開始されると、その固化の過程でグラウト材に混入した発泡材等が膨張して膨張圧力を周囲のグラウト材に及ぼすことになる。また、この膨張圧力の作用によって、グラウト材は、上下の座金６，７に形成された凹部１１，１３及びアンカーボルト４とボルト挿通孔５との間隙部の各部の隅々まで満遍なく的確に充填され、その状態で固化することになる。その結果、凹部１１，１３内で充填固化したグラウト材は、ベースプレート１の上下面と広い面積で的確に接触し、安定した強固な摩擦状態が得られる。しかも、それらの凹部１１，１３内で充填固化したグラウト材は、アンカーボルト４とボルト挿通孔５との間隙部において充填固化したグラウト材とも一体的に固化することから、両者相俟ってナットの緩みを的確かつ安定的に防止することが可能である。

本発明の一実施例を示した要部断面図である。 同実施例の部分拡大断面図である。 同実施例に用いた座金を示した断面図である。 同座金を示した平面図である。 同座金を示した底面図である。 前記実施例に用いた他の座金を示した断面図である。 同座金を示した底面図である。

符号の説明

１：ベースプレート、２：柱材、３：基礎コンクリート、４：アンカーボルト、５：ボルト挿通孔、６，７：座金、８，９：ナット、１０：ロックナット、１１：凹部、１２：注入口、１３：凹部

Claims (3)

1. 柱材の下端部に固着されたベースプレートを基礎コンクリートに定着された複数本のアンカーボルトによって固定し、それらのアンカーボルトによって引張方向及び圧縮方向の双方向の振動エネルギを吸収して制振機能を奏するように構成した露出型柱脚構造において、前記ベースプレートの周辺部に設けた複数のボルト挿通孔にそれぞれ挿通したアンカーボルトに対して、ベースプレートの上下から、座金を当該座金に形成した前記ボルト挿通孔より大きな凹部を前記ベースプレートとの接触側に開放した状態に挟んだ上でナットを螺合し、それらのナットによりベースプレートを上下から締付け固定するとともに、前記上下の座金に形成された凹部とそれらの凹部をつなぐ前記ボルト挿通孔とアンカーボルトとの間隙部に対して膨張性を備えるグラウト材を充填して固化させることによって、ベースプレートとアンカーボルトとを固定したことを特徴とする露出型柱脚におけるベースプレートとアンカーボルトとの固定構造。
2. 前記座金がナットと一体的に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の露出型柱脚におけるベースプレートとアンカーボルトとの固定構造。
3. 前記ベースプレートを基礎コンクリートの上面から離間した状態に締付け固定したことを特徴とする請求項１又は２に記載の露出型柱脚におけるベースプレートとアンカーボルトとの固定構造。

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