JP2010242394A - 鋼板のコンクリート構造物への設置構造 - Google Patents

Abstract

【課題】アンカー部材にせん断力があまり作用しない構造とすることができる。
【解決手段】既存の鉄筋コンクリート建物の耐震補強を行うために、既存の鉄筋コンクリート建物のコンクリート躯体１０に補強用鋼板２を設置する構造で、コンクリート躯体１０に締結部（ネジ部）３ａを突出させた状態で埋設されたあと施工アンカー３と、補強用鋼板２のコンクリート躯体１０への設置面と反対側の面に配設されるカバー用鋼板４と、から概略構成される。補強用鋼板２は、あと施工アンカー３の締結部３ａが挿通される貫通孔２ａを備えて、貫通孔２ａの内径はあと施工アンカー３の締結部３ａの径よりも大きく形成される。カバー用鋼板４にはボルト孔４ａが形成されて、貫通孔２ａおよびボルト孔４ａに挿通された締結部３ａにはナット１２を介してボルト１１が締結される。
【選択図】図２

Description

本発明は、耐震補強などのために鋼板をコンクリート躯体やコンクリート部材に接合する鋼板のコンクリート構造物への設置構造に関する。

従来、鋼板や形鋼などの鋼材をコンクリート躯体に固定する場合に、予めコンクリート躯体に締結部分（ネジ部）を上方に露出させた状態で複数のアンカーボルトを埋設しておき、鋼材に形成されたボルト孔にアンカーボルトの締結部分を貫通させて座金を介してナットで締結して、鋼材をコンクリート躯体に固定している。
また、既存の鉄筋コンクリート建物などに、例えば、耐震補強の為に開口部へ枠付きブレースを設置したり、大型の設備機器類や鉄骨造の工作物を設置したりする場合には、既存のコンクリート躯体に穿孔して、その穿孔に埋設するあと施工アンカーを使用している。

特許文献１によるベースプレート（鋼板）とアンカーボルトとの固定方法では、ベースプレートのボルト孔は、アンカーボルトの締結部分の外周面とボルト孔の内周面とのクリアランスが５ｍｍよりも大きくなるように形成されると共に、ボルト孔の上部には、ボルト孔に連通する充填材注入溝が形成されている。
そして、ベースプレートのボルト孔にコンクリート躯体に固定されたアンカーボルトの締結部分を貫通させた後に座金を介してナットで締結し、締結部分の外周面とボルト孔の内周面とのクリアランスに充填材注入溝から充填材を注入して、ベースプレートとアンカーボルトを固定している。締結部分の外周面とボルト孔の内周面との間にクリアランスがあることで、アンカーボルトとボルト孔の位置が多少ずれたとしても、コンクリート躯体の所定の位置にベースプレートを設置することができる。

特開２００５−２３７６９号公報

最近では、既存の鉄筋コンクリート建物などの開口部へ、耐震補強の為に枠付きブレースを設置する場合に、枠材にＨ形鋼などの形鋼ではなく、鋼板で形成された枠（枠鋼板）を使用する構造が開発されている。建物の開口部と枠鋼板とは、所定の間隔で設置されたあと施工アンカーで固定されて、枠鋼板は座屈しない構造となっている。
コンクリート躯体にあと施工アンカーを使用して鋼板を固定している場合、鋼板がコンクリート躯体から離れる方向に引っ張られると、あと施工アンカーには軸力（引張力）が作用する。また、鋼板とコンクリート躯体とが、鋼板とコンクリート躯体との接合面と平行な方向に相対変位すると、あと施工アンカーにはせん断力が作用する。

上述した建物の開口部に枠鋼板を設置する場合には、あと施工アンカーは、枠鋼板の座屈を防止できればよく、鋼板とコンクリート躯体とのすべりを拘束しなくてもよいことになる。しかしながら、従来のあと施工アンカーを使用する鋼板のコンクリート躯体への接合構造では、あと施工アンカーがせん断力を負担する必要がない場合でも、あと施工アンカーにせん断力が作用するという問題があった。
そして、あと施工アンカーがせん断力を負担する必要がない場合でも、あと施工アンカーは軸力とせん断力の両方に対して破壊しない強度に設計されるため、あと施工アンカーの径を太くしたり、設置する本数を増やしたりしなければならないことがあった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、鋼板をコンクリート構造物へ接合するアンカー部材にせん断力があまり作用しない鋼板のコンクリート構造物への設置方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る鋼板のコンクリート構造物への設置構造は、コンクリート構造物の表面に設置された鋼板を固定する構造であって、コンクリート構造物に締結部を突出させた状態で埋設されて、鋼板に形成された第一の貫通孔に締結部が挿通されるアンカー部材と、鋼板を前記コンクリート構造物と共に挟むように鋼板の表面に設置されて、アンカー部材の締結部が挿通される第二の貫通孔が形成されたカバー用鋼板と、第一及び第二の貫通孔に挿通された締結部に座金を介して締結されるナットと、を備え、第一の貫通孔は、締結部の外周面との間にクリアランスが形成される程度に大きく形成されていることを特徴とする。

本発明では、第一の貫通孔は、締結部の外周面との間にクリアランスが形成される程度に大きく形成されていることにより、鋼板のコンクリート構造物への設置面に平行な方向に鋼板とコンクリート構造物とが相対変位しても、クリアランスの範囲内であれば第一の貫通孔の内周面とアンカー部材の締結部の外周面とが接触しないので、アンカー部材には、鋼板とコンクリート構造物との相対変位によるせん断力は作用せず、鋼板とコンクリート構造物との間に生じる摩擦と、鋼板とカバー用鋼板との間に生じる摩擦によるせん断力が作用する構造とすることができる。
また、鋼板はコンクリート構造物とカバー用鋼板とに挟まれた状態で固定されているので、鋼板がコンクリート構造物から離れて座屈することを防ぐことができる。
また、コンクリート構造物へアンカー部材を設置する際に、アンカー部材の位置が多少ずれたとしても、クリアランスがあるので鋼板を設置することができる。

また、本発明に係る鋼板のコンクリート構造物への設置構造では、ナットの外径の１／２の寸法と、カバー用鋼板の厚さ寸法との和は、第一の貫通孔の直径寸法と第二の貫通孔の半径寸法との差よりも大きい値であることを特徴とする。
本発明では、ナットの外径の１／２の寸法と、カバー用鋼板の厚さ寸法との和は、第一の貫通孔の直径寸法と第二の貫通孔の半径寸法との差よりも大きい値とすることにより、第一の貫通孔の中心軸と第二の貫通孔の中心軸が最大限ずれた場合にも、ナットの外周から斜め方向に作用するナットの締結力がカバー用鋼板を介して貫通孔の周囲の鋼板に伝達するので、鋼板がコンクリート構造物から離れて座屈することを防止することができる。

本発明によれば、鋼板の第一の貫通孔は締結部の径よりもクリアランスが形成される程度に大きく形成されて、鋼板はコンクリート構造物とカバー用鋼板とに挟まれた状態で固定されていることにより、アンカー部材は軸力を負担できて、鋼板とコンクリート構造物とが相対変位してもアンカー部材には、鋼板とコンクリート構造物との相対変位によるせん断力は作用せず、鋼板とコンクリート構造物との間に生じる摩擦と、鋼板とカバー用鋼板との間に生じる摩擦によるせん断力が作用するので、アンカー部材に軸力のみの負担させる場合に、アンカー部材の径を小さくしたり、設置するアンカー部材の本数を少なくしたりできて、コストおよび労力の軽減や工期の短縮を実現でき、また、アンカー部材の設置による騒音や粉塵を低減することができる。

本発明の実施の形態による鋼板のコンクリート構造物への設置構造の一例を示す側面図である。 図２は図１に示す鋼板のコンクリート構造物への設置構造の部分拡大側面図である。 図３は図２に示す鋼板のコンクリート構造物への設置構造の平面図である。 図４は図２に示す鋼板のコンクリート構造物への設置構造の補強用鋼板の貫通孔の大きさと、カバー用鋼板の厚さとの関係を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態による鋼板（被接合部材）のコンクリート構造物への接合構造について、図１乃至図４に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施の形態による鋼板のコンクリート構造物への設置構造１は、既存の鉄筋コンクリート建物の耐震補強を行うために、既存の鉄筋コンクリート建物のコンクリート躯体１０に補強用鋼板２を設置する構造で、コンクリート躯体１０に締結部（ネジ部）３ａを突出させた状態で埋設されたあと施工アンカー３と、補強用鋼板２のコンクリート躯体１０への設置面と反対側の面に配設されるカバー用鋼板４と、から概略構成される。

補強用鋼板２は、既存の鉄筋コンクリート建物に形成されている開口部の四方に沿って設置されて補強用鋼板枠６を形成し、補強用鋼板枠６の内側には、ブレース７が設置されている。補強用鋼板枠６には、地震などによる水平外力によって軸圧縮力が作用するため、この軸圧縮力で補強用鋼板枠６が座屈しないように、補強用鋼板枠６はコンクリート躯体１０に設置されたあと施工アンカー３によってコンクリート躯体１０に固定されている。
図２および図３に示すように、補強用鋼板２（補強用鋼板枠６）には、あと施工アンカー３の締結部３ａが貫通する貫通孔２ａが形成されていて、貫通孔２ａの内径は締結部３ａの外径に比べてクリアランスが形成される程度に大きく形成されている。また、貫通孔２ａの内径は、後述するカバー用鋼板４のボルト孔４ａの内径よりも大きく形成されている。

あと施工アンカー３は、コンクリート躯体１０に形成された孔部１０ａに埋設されるアンカー部３ｂと、アンカー部３ｂと連続して、アンカー部３ｂが埋設された際にコンクリート躯体１０から突出する締結部３ａとから構成される。
アンカー部３ｂは、例えば、孔部１０ａに挿入され打ち込まれて、アンカー部３ｂの側面に形成された図示しない凹凸が孔部１０ａ内周のコンクリートに付着することでコンクリート躯体１０に固定される公知の構成をしている。

締結部３ａは、ねじ山が形成されていて、座金１２を設置してナット１１が締結される構造である。
本実施の形態では、あと施工アンカー３は、地震などによる水平外力によって、補強用鋼板２（補強用鋼板枠６）に軸圧縮力が作用し補強用鋼板２が座屈しないために設置されているので、あと施工アンカー３、補強用鋼板２がコンクリート躯体１０から離れないように、軸力のみを負担できる強度があればよい。

カバー用鋼板４は、補強用鋼板２の貫通孔２ａを覆うことができる大きさで所定の厚さの鋼板である。
カバー用鋼板４は、あと施工アンカー３の締結部３ａが挿通するボルト孔４ａを備え、ボルト孔４ａの内径は、あと施工アンカー３の締結部３ａの径に応じて規定された寸法とする。

ここで、補強用鋼板２の貫通孔２ａの大きさと、カバー用鋼板４の厚さとの関係について説明する。
図４に示すように、ナット１１の中心から外周の角１１ａまでの長さＬａと、カバー用鋼板４の厚さｔとの和を寸法Ｌ１とし、補強用鋼板２の貫通孔２ａの直径Φａと、カバー用鋼板４のボルト孔４ａの半径Ｌｂとの差を長さＬ２とする。そして、長さＬ１が長さＬ２よりも大きくなるように、カバー用鋼板４の厚さｔと補強用鋼板２の貫通孔２ａの直径Φａを決定する。
このようにカバー用鋼板４の厚さｔおよび補強用鋼板２の貫通孔２ａの直径Φａが決定されると、あと施工アンカー３の位置と補強用鋼板２の貫通孔２ａとが最大限ずれた場合にも、ナット１１の外周から斜め方向に作用するナット１１の締結力がカバー用鋼板４を介して貫通孔２ａの周囲の補強用鋼板２に伝達する構成となる。

次に、補強用鋼板２のコンクリート躯体１０への設置方法について図面を用いて説明する。
あらかじめ、補強用鋼板２のコンクリート躯体１０への設置位置を確認し、コンクリート躯体１０にあと施工アンカー３を設置する位置と、補強用鋼板２に貫通孔２ａを形成する位置を決定し、工場などで補強用鋼板２に貫通孔２ａを形成しておく。
そして、コンクリート躯体１０のあと施工アンカー３を設置する位置を穿孔して孔部１０ａを形成し、その孔部１０ａにあと施工アンカー３のアンカー部３ｂを埋設し、打ち込みなどによりアンカー部２ｂをコンクリート躯体１０に固定する。

次に、コンクリート躯体１０に補強用鋼板２を設置する。
補強用鋼板２の設置は、あと施工アンカー３の締結部３ａを補強用鋼板２の貫通孔２ａに挿入し、補強用鋼板２を決められた位置に配置する。
このとき、貫通孔２ａは締結部３ａの径に対して大きく形成されているので、コンクリート躯体１０へあと施工アンカー３を設置する際に、あと施工アンカー３の位置が多少ずれたとしても、補強用鋼板２の位置は貫通孔２ａの内周面と締結部３ａの外周面とのクリアランスの範囲内で決められた位置に配置することができる。

そして、カバー用鋼板４のボルト孔４ａにあと施工アンカー３の締結部３ａを挿通し、締結部３ａに座金１２を介してナット１１を締結することで補強用鋼板２がコンクリート躯体１０に設置される。また、このように設置されたカバー用鋼板４は、補強用鋼板２の貫通孔２ａを覆った状態となる。
このとき、補強用鋼板２の貫通孔２ａの内周面とあと施工アンカー３の締結部３ａの外周面との間は、コンクリート躯体１０とカバー用鋼板４とに挟まれて空間が形成される。この空間は、空間のままとするか、強度が低く、貫通孔２ａの内周面と締結部３ａとをほとんど固定しない強度の充填材を充填する。

このように設置された補強用鋼板２とコンクリート躯体１０の設置構造では、補強用鋼板２がコンクリート躯体１０から離れる方向に引っ張られると、あと施工アンカー３には軸力（引張力）が作用し、あと施工アンカー３はこの軸力を負担する。そして、補強用鋼板２のコンクリート躯体１０への設置面に平行な方向に補強用鋼板２とコンクリート躯体１０とが相対変位しても、補強用鋼板２の貫通孔２ａはあと施工アンカー３の締結部３ａの径よりも大きくクリアランスがあるので、このクリアランスの範囲内であれば、貫通孔２ａの内周面があと施工アンカー３の締結部３ａの外周面と接触しないので、あと施工アンカー３には、補強用鋼板２とコンクリート躯体１０との相対変位によるせん断力は作用せず、補強用鋼板２とコンクリート躯体１０との間に生じる摩擦と、補強用鋼板２とカバー用鋼板４との間に生じる摩擦によるせん断力が作用する構造とすることができる。

また、ナット１１の中心から外周の角１１ａまでの長さＬａと、カバー用鋼板４の厚さｔとの和の寸法Ｌ１は、補強用鋼板２の貫通孔２ａの直径Φａと、カバー用鋼板４のボルト孔４ａの半径Ｌｂとの差の長さＬ２よりも大きくなるように、カバー用鋼板４の厚さｔと補強用鋼板２の貫通孔２ａの直径Φａとが決定されていることにより、あと施工アンカー３の位置と補強用鋼板２の貫通孔２ａとが最大限ずれた場合にも、ナット１１の締結力がカバー用鋼板４を介して貫通孔２ａ周囲の補強用鋼板２に伝達するので、補強用鋼板２がコンクリート躯体１０から離れて座屈することを防止することができる。

上述した本実施の形態による鋼板のコンクリート構造物への接合構造１では、あと施工アンカー３には軸力（引張力）が作用し、せん断力があまり作用しないことにより、あと施工アンカー３に軸力を負担させる場合には、あと施工アンカー３の径を小さくしたり、設置する本数を少なくしたりすることができるので、コストや労力を低減できると共に工期を短縮することができる効果を奏する。
また、あと施工アンカー３を設置する本数を少なくできることにより、あと施工アンカー３を設置する際の騒音や粉塵を低減することができる。
また、補強用鋼板２の貫通孔２ａは、あと施工アンカー３の締結部３ａの外周面に対して大きく形成されているので、コンクリート躯体１０へあと施工アンカー３を設置する際に、あと施工アンカー３の位置が多少ずれたとしても、補強用鋼板２を設置することができる。

以上、本発明による鋼材のコンクリート構造物への接合構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上述した実施の形態では、既存のコンクリート躯体１０にあと施工アンカー３を設置して補強用鋼板２を設置しているが、新設のコンクリート構造物にアンカーボルトを設置して補強用鋼板２を設置してもよい。
また、本実施の形態では、鉄筋コンクリートの建物などのコンクリート躯体１０に補強用鋼板２を設置しているが、コンクリート躯体１０に代わってコンクリート製の工作物や部材などに補強用鋼板２や補強用鋼板２に代わる鋼板を設置してもよい。

１ 鋼板のコンクリート構造物への設置構造
２ 補強用鋼板（鋼板）
２ａ 貫通孔
３ あと施工アンカー（アンカー部材）
３ａ 締結部
４ カバー用鋼板
１０ コンクリート躯体（コンクリート構造物）

Claims (2)

1. コンクリート構造物の表面に設置された鋼板を固定する構造であって、
   前記コンクリート構造物に締結部を突出させた状態で埋設されて、前記鋼板に形成された第一の貫通孔に前記締結部が挿通されるアンカー部材と、
   前記鋼板を前記コンクリート構造物と共に挟むように前記鋼板の表面に設置されて、前記アンカー部材の締結部が挿通される第二の貫通孔が形成されたカバー用鋼板と、
   前記第一及び第二の貫通孔に挿通された前記締結部に座金を介して締結されるナットと、を備え、
   前記第一の貫通孔は、前記締結部の外周面との間にクリアランスが形成される程度に大きく形成されていることを特徴とする鋼板のコンクリート構造物への設置構造。
2. 前記ナットの外径の１／２の寸法と、前記カバー用鋼板の厚さ寸法との和は、前記第一の貫通孔の直径寸法と前記第二の貫通孔の半径寸法との差よりも大きい値であることを特徴とする請求項１に記載の鋼板のコンクリート構造物への設置構造。

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