JP2012031570A - Foundation structure, construction method therefor, and building - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、基礎構造、その施工方法、および建物に関し、特にたとえば、コンクリート基礎を有する建物に伝わる地震入力エネルギを低減させるための、基礎構造、その施工方法、および建物に関する。 The present invention relates to a foundation structure, a construction method thereof, and a building, and more particularly, to a foundation structure, a construction method thereof, and a building for reducing, for example, seismic input energy transmitted to a building having a concrete foundation.
従来、住宅などの建物に伝わる地震入力エネルギを低減させるための手段として、地盤からの振動を沈静化させるオイルダンパや、地盤からの振動を水平方向のすべりによって吸収するすべり支承や、同じく転がりによって振動を吸収する転がり支承などが採用されている。 Conventionally, as means for reducing the earthquake input energy transmitted to buildings such as houses, oil dampers that calm vibrations from the ground, sliding bearings that absorb vibrations from the ground by horizontal sliding, and also rolling A rolling bearing that absorbs vibration is used.
たとえば、特許文献１に記載された免震装置では、基礎の上に取り付けられる下台と建物の下に据え付けられる上台との間に転がり支承が移動可能に設けられる。そして、下台および上台に転がり支承の前後左右を塞ぐダンパを設け、このダンパによって、転がり支承を下台と上台との間の所定位置に停止させる。
For example, in the seismic isolation device described in
また、住宅などの建物に伝わる地震入力エネルギを低減させるための手段として、土台やコンクリート基礎に免震処理を施すことも考えられる。たとえば、特許文献２に記載された技術では、コンクリート製基礎に埋設されたアンカーボルトの軸部が木製土台の挿通孔に通され、軸部と挿通孔との間には免震ゴム体が介在される。
しかしながら、特許文献１の技術では、転がり支承のみならず、この転がり支承を所定位置に停止させるダンパなどの設備を取り付ける必要があり、その施工に手間や時間がかかる。そして、コストの面でも、より安価で費用対効果が高いものが求められる。
However, in the technique of
また、特許文献２の技術では、免震ゴム体によって、コンクリート製基礎からアンカーボルトに伝わった地震の水平振動でアンカーボルトと木製土台とが直に激突することが防止されるものの、地震の際の水平動ないし上下（垂直）動がアンカーボルトにかかることで、アンカーボルトが繰り返し曲げ伸ばしされて塑性変形してしまうと、金属疲労によってアンカーボルトの強度が大幅に低下するという問題があった。そして、アンカーボルトの強度が低下した場合には、十分な地震力低減効果を発揮することができなくなってしまう。 Further, in the technique of Patent Document 2, the seismic isolation rubber body prevents the anchor bolt and the wooden base from colliding directly with the horizontal vibration of the earthquake transmitted from the concrete foundation to the anchor bolt. When horizontal or vertical (vertical) movement of the anchor bolt is applied to the anchor bolt, when the anchor bolt is repeatedly bent and stretched and plastically deformed, there is a problem that the strength of the anchor bolt is significantly reduced due to metal fatigue. And when the intensity | strength of an anchor bolt falls, it will become impossible to exhibit sufficient seismic-force reduction effect.
それゆえに、この発明の主たる目的は、新規な、基礎構造、その施工方法、および建物を提供することである。 Therefore, the main object of the present invention is to provide a novel foundation structure, its construction method, and a building.
この発明の他の目的は、簡単かつ安価に施工でき、しかも長期的に地震低減効果を発揮することができる、基礎構造、その施工方法、および建物を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a foundation structure, a construction method thereof, and a building that can be constructed easily and inexpensively and can exhibit an earthquake reduction effect in the long term.
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の構成を採用した。なお、括弧内の参照符号および補足説明などは、本発明の理解を助けるために後述する実施の形態との対応関係を示したものであって、本発明を何ら限定するものではない。 The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems. Note that reference numerals in parentheses, supplementary explanations, and the like indicate correspondence relationships with embodiments described later to help understanding of the present invention, and do not limit the present invention in any way.
第１の発明は、コンクリート基礎を有する建物に伝わる地震入力エネルギを低減させるための基礎構造であって、コンクリート基礎の立上り部に形成される挿通孔、その一部が立上り部に埋設された状態で挿通孔内に挿通されるアンカーボルト、アンカーボルトを構成する線材を少なくとも１巻き以上螺旋状に巻回することによって一部よりも上側に形成され、挿通孔内に収容されるコイルばね部、およびアンカーボルトと挿通孔との間に介在され、コイルばね部の上方および下方の少なくともいずれか一方を覆う弾性部材を備える、基礎構造である。 1st invention is a foundation structure for reducing the earthquake input energy transmitted to the building which has a concrete foundation, Comprising: The insertion hole formed in the rising part of a concrete foundation, The state by which the one part was embed | buried in the rising part An anchor bolt inserted into the insertion hole, a coil spring part formed above the part by spirally winding at least one turn of the wire constituting the anchor bolt, and accommodated in the insertion hole, And a basic structure provided with an elastic member that is interposed between the anchor bolt and the insertion hole and covers at least one of the upper and lower sides of the coil spring portion.
第１の発明では、基礎構造（１０）は、たとえばスチールハウス（１００）などの建物の耐力壁（１０２）に伝わる地震入力エネルギを低減させるためのものである。コンクリート基礎（１２）の立上り部（１４）には、挿通孔（２０）が形成されおり、その挿通孔の内部には、アンカーボルト（１６）が挿通されている。アンカーボルトの下部はコンクリート基礎に埋設されており、それよりも上側には、線材を螺旋状に巻回させることによって形成したコイルばね部（２８）が形成されている。さらに、挿通孔とアンカーボルトとの間には、たとえばコイルばね部の上方および下方を覆う弾性部材（４２）が設置されている。このような基礎構造においては、地震等によりコンクリート基礎が振動しても、その振動による運動エネルギをアンカーボルトのコイルばね部に吸収させるとともに、コイルばね部の引っ張り曲げ変形による耐力壁の回転を利用して、地震入力エネルギの一部を位置エネルギに変換することによって、住宅に伝わる地震入力エネルギが低減される。また、アンカーボルトのコイルばね部が変形する際には、そのアンカーボルトを弾性部材によって受け止めることにより、アンカーボルトの変形を抑え、さらに変形によってアンカーボルトに生じる応力を弾性部材で覆っている範囲全体に拡散させることで、応力集中によるアンカーボルトの負担を軽減させる。 In the first invention, the foundation structure (10) is for reducing seismic input energy transmitted to the bearing wall (102) of a building such as a steel house (100). An insertion hole (20) is formed in the rising portion (14) of the concrete foundation (12), and an anchor bolt (16) is inserted into the insertion hole. A lower portion of the anchor bolt is embedded in the concrete foundation, and a coil spring portion (28) formed by spirally winding a wire is formed above the anchor bolt. Furthermore, between the insertion hole and the anchor bolt, for example, an elastic member (42) that covers the upper and lower portions of the coil spring portion is installed. In such a foundation structure, even if the concrete foundation vibrates due to an earthquake or the like, the kinetic energy due to the vibration is absorbed by the coil spring part of the anchor bolt and the rotation of the bearing wall due to the tensile bending deformation of the coil spring part is utilized. Thus, by converting a part of the earthquake input energy into potential energy, the earthquake input energy transmitted to the house is reduced. Further, when the coil spring portion of the anchor bolt is deformed, the anchor bolt is received by the elastic member to suppress the deformation of the anchor bolt, and further, the entire range in which the stress generated in the anchor bolt by the deformation is covered by the elastic member. By diffusing, the burden on the anchor bolt due to stress concentration is reduced.
第１の発明によれば、簡単かつ安価に基礎構造を施工でき、しかもその基礎構造が長期的に地震低減効果を発揮することができる。 According to the first invention, the foundation structure can be constructed easily and inexpensively, and the foundation structure can exhibit an earthquake reduction effect in the long term.
第２の発明は、第１の発明に従属し、挿通孔の内部に配置される管部材をさらに備え、アンカーボルトが管部材の内部に挿通され、弾性部材がアンカーボルトと管部材との間に介在される。 A second invention is dependent on the first invention and further includes a pipe member disposed inside the insertion hole, the anchor bolt is inserted through the pipe member, and the elastic member is provided between the anchor bolt and the pipe member. Intervened in.
第２の発明では、コンクリート基礎（１２）の立上り部（１４）の挿通孔（２０）の内部には、管部材（２２）が配置される。アンカーボルト（１６）は、この管部材を介して、挿通孔の内部に挿通され、コイルばね部（２８）が管部材の内部に収容される。また、弾性部材（４２）は、アンカーボルトと管部材との間に介在される。 In 2nd invention, a pipe member (22) is arrange | positioned inside the insertion hole (20) of the standing part (14) of a concrete foundation (12). The anchor bolt (16) is inserted into the insertion hole through the tube member, and the coil spring portion (28) is accommodated in the tube member. The elastic member (42) is interposed between the anchor bolt and the pipe member.
第３の発明は、第２の発明の基礎構造の施工方法であって、（ａ）弾性部材を取り付けたアンカーボルトを型枠内の所定位置に配置するステップ、（ｂ）型枠内にコンクリートを打設して、ステップ（ａ）で配置したアンカーボルトの下部を一体的に埋め込んだコンクリート基礎を形成するステップ、（ｃ）ステップ（ｂ）で形成したコンクリート基礎の上面の、アンカーボルトに対応する位置に管部材を配置して、当該管部材内にアンカーボルトのコイルばね部および弾性部材を収容するステップ、および（ｄ）ステップ（ｃ）で配置した管部材を一体的に埋め込んだ打ち増しコンクリート部を形成するステップを含む、基礎構造の施工方法である。 3rd invention is the construction method of the foundation structure of 2nd invention, Comprising: (a) The step which arrange | positions the anchor bolt which attached the elastic member in the predetermined position in a formwork, (b) Concrete in a formwork To form a concrete foundation in which the lower part of the anchor bolt arranged in step (a) is integrally embedded, (c) corresponding to the anchor bolt on the upper surface of the concrete foundation formed in step (b) Placing the pipe member at a position where the coil spring portion and the elastic member of the anchor bolt are accommodated in the pipe member, and (d) the reinforcement in which the pipe member arranged in step (c) is integrally embedded It is the construction method of foundation structure including the step which forms a concrete part.
第３の発明では、ステップ（ａ）において、コンクリート基礎（１２）を形成するための型枠内の所定位置に、弾性部材（４２）を取り付けたアンカーボルト（１６）を配置する。ステップ（ｂ）において、型枠内にコンクリートを打設して、アンカーボルトの下部を一体的に埋め込んだコンクリート基礎を形成する。ステップ（ｃ）において、コンクリート基礎の上面に管部材（２２）を配置して、その管部材内にアンカーボルトのコイルばね部（２８）と弾性部材とを収容する。ステップ（ｄ）において、管部材を一体的に埋め込んだ打ち増しコンクリート部（１８）を形成する。 In 3rd invention, the anchor bolt (16) which attached the elastic member (42) is arrange | positioned in the predetermined position in the formwork for forming a concrete foundation (12) in step (a). In step (b), concrete is placed in the formwork to form a concrete foundation in which the lower part of the anchor bolt is embedded integrally. In step (c), the pipe member (22) is arranged on the upper surface of the concrete foundation, and the coil spring portion (28) of the anchor bolt and the elastic member are accommodated in the pipe member. In step (d), a reinforced concrete part (18) in which the pipe member is integrally embedded is formed.
第４の発明は、第１または２の発明の基礎構造を備える建物。 4th invention is a building provided with the foundation structure of 1st or 2nd invention.
第４の発明では、コンクリート基礎（１２）の立上り部（１４）に埋設されたアンカーボルト（１６）がたとえばスチールハウス（１００）などの建物の耐力壁（１０２）に固定され、この耐力壁に伝わる地震入力エネルギを低減させる。 In the fourth invention, the anchor bolt (16) embedded in the rising portion (14) of the concrete foundation (12) is fixed to a load bearing wall (102) of a building such as a steel house (100), for example. Reduce transmitted earthquake input energy.
この発明によれば、建物に伝わる地震入力エネルギをアンカーボルトのコイルばね部によって低減させるとともに、そのアンカーボルトの負担を弾性部材によって軽減させるようにしたため、長期的に地震低減効果を発揮できる基礎構造を簡単かつ安価に施工できる。 According to the present invention, the earthquake input energy transmitted to the building is reduced by the coil spring portion of the anchor bolt, and the load of the anchor bolt is reduced by the elastic member. Can be constructed easily and inexpensively.
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。 The above object, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.
図１−図３を参照して、この発明の一実施例である基礎構造１０は、たとえばスチールハウス１００などの住宅に適用され、コンクリート基礎１２の立上り部１４にアンカーボルト１６を埋設して、このアンカーボルト１６と固定した耐力壁１０２に伝わる地震入力エネルギを低減させるものである。
1 to 3, a
なお、コンクリート基礎１２は、ベタ基礎および布基礎を含み、そのコンクリート基礎１２の立上り部１４によって囲まれた部分に防湿コンクリートなどが打設されていてもよい。
In addition, the
図１−図３に示すように、コンクリート基礎１２の立上り部１４は、通常の上下方向の長さ（つまり、高さ）よりも高くなるように打ち増し（増打）されており、そこに打ち増しコンクリート部１８が形成されている。打ち増しコンクリート部１８の高さは、少なくとも、詳細は後述する、アンカーボルト１６のコイルばね部２８の上下方向の長さ（つまり、高さ）よりも大きく設定されており、たとえば１５０ｍｍである。また、増打コンクリート部１８の上面には、外表面を整えるための均しコンクリートが打設されており、この均しコンクリートが２０ｍｍ程度の厚みを有している。
As shown in FIG. 1 to FIG. 3, the rising
打ち増しコンクリート部１８（立上り部１４）の所定位置には、挿通孔２０が形成されている。挿通孔２０は、打ち増しコンクリート部１８を上下方向に貫通する円柱状の孔（空間）であり、その径は、たとえば１４０ｍｍである。挿通孔２０の内部には、管部材２２を介して、下部がコンクリート基礎１２に埋設された状態のアンカーボルト１６が挿通されている。
An
管部材２２は、アルミニウム合金、鋼またはステンレス鋼などの金属を素材として、断面略円形の中空パイプ状に形成され、その外面が挿通孔２０の内面と密着している。管部材２２の内径は、少なくともアンカーボルト１６のコイルばね部２８を収容可能な所定の大きさに設定され、たとえば１３０ｍｍである。なお、管部材２２の表面には、酸化や劣化を防止するために防錆処理が施されている。
The
図４に示すように、アンカーボルト１６は、たとえばＪＩＳ Ｇ ３１０１に準拠するＳＳ４００などを素材として、断面真円形状を有する線材（棒鋼）を加工することによって成形される。アンカーボルト１６の寸法は、Ｍ１６ボルトとほぼ同等であり、線材の径は、たとえば１６ｍｍである。
As shown in FIG. 4, the
アンカーボルト１６は、縦（上下）方向の両端に平坦部２４，２６を有しており、その平坦部２４と平坦部２６との間の位置に、コイルばね部２８が形成されている。
The
コイルばね部２８は、アンカーボルト１６の線材を３巻き螺旋状に巻回させることによって筒状に形成され、詳細は後に説明するように、その形状特性により、力が加わることによって弾性変形する。コイルばね部２８の径（巻き径）は、たとえば７０−１００ｍｍに設定される。
The
ここで、線材の径に対するコイルばね部２８の巻き径を大きくすれば、その分だけ線材を巻回させるための曲げ加工が容易になるため、コイルばね部２８の成形性（加工性）は向上する。しかし、コイルばね部２８の巻き径を大きくしすぎると、それに応じてコンクリート基礎１２の幅を大きく設定しなければならず、これによって施工の自由度が制限されることとなる。したがって、コイルばね部２８の巻き径は、曲げ加工を容易にするためにできるだけ大きくすることと、コンクリート基礎１２の幅に対応させてできるだけ小さくすることとの、いわば二律背反的な条件を勘案して決定されることが望ましく、たとえばコイルばね部２８の巻き径を線材の径の４−７倍程度に設定すると好適である。
Here, if the winding diameter of the
また、アンカーボルト１６の平坦部２４，２６には、ねじ３０，３２が切られており、このねじ３０，３２に座金３４，３６とナット３８，４０が螺合されて締め付けられる。
具体的には、図１−図２に示すように、アンカーボルト１６の上端側の平坦部２４のねじ３０には、座金３４（たとえば、丸座金）を介して、ねじ３０に螺合するナット３８が締め付けられ、これによって、詳細は後述する、ホールダウン金物１１０にアンカーボルト１６が固定される。
Specifically, as shown in FIG. 1 to FIG. 2, a nut that is screwed into the
また、アンカーボルト１６の下端側の平坦部２６のねじ３２には、座金３６（たとえば、角座金）を介して、ねじ３２に螺合するナット４０が締め付けられ、この座金３６がコンクリート基礎１２に埋設されることにより、コンクリート基礎１２に対するアンカ効果を発揮する。アンカーボルト１６の埋め込み長さは、たとえば３２０ｍｍである。
Further, a
また、挿通孔２０の内部には、アンカーボルト１６のコイルばね部２８の上方および下方の位置に、弾性部材４２が設置される。弾性部材４２は、管部材２２（挿通孔２０）の高さ範囲内に収まるように、アンカーボルト１６と管部材２２との間に介在される。
Further, in the
図５に示すように、弾性部材４２は、シリコーンゴム、ウレタンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等の合成ゴムからなり、略短円柱状に形成される。弾性部材４２の径は、管部材２２の内径と略等しく設定され、たとえば１３０ｍｍであり、その上下方向の長さは、たとえば５０ｍｍである。
As shown in FIG. 5, the
弾性部材４２の略中心には、アンカーボルト１６の平坦部２４，２６を挿通させるためのボルト孔４４が形成されている。また、弾性部材４２の上下方向の一方側の面は、弾性部材４２の外周縁よりもやや内側からボルト孔４４に向けて所定角度で傾斜する傾斜面４６によって形成されている。
A
アンカーボルト１６に弾性部材４２を取り付けるときには、図６に示すように、傾斜面４６を下向きにした弾性部材４２によってコイルばね部２８の上方を覆うとともに、傾斜面４６を上向きにした弾性部材４２によってコイルばね部２８の下方を覆うようにする。
When attaching the
ここで、この実施例におけるスチールハウス１００の耐力壁１０２について、この発明の理解に必要な範囲で、簡単に説明する。
Here, the bearing
図７に示すように、スチールハウス１００においては、耐力壁１０２は、スタッド１０４およびトラック１０６を含む。スタッド１０４は、耐力壁１０２の横方向に設けられる縦材であり、たとえばリップ溝形鋼からなる。トラック１０６は、耐力壁１０２の縦方向両端（上下端）に設けられる横架材であり、たとえば溝形鋼からなる。トラック１０６の内面（溝）は、スタッド１０４の上下端部を収納可能な幅に設定され、各トラック１０６の溝どうしが向かい合うようにして配置される。
As shown in FIG. 7, in the
図８に示すように、トラック１０６の溝内にスタッド１０４の下端部が差し込まれて、ドリルねじやくぎ等により、スタッド１０４の一方のフランジ１０４ａとトラック１０６の一方のフランジ１０６ａとが固着（固定）され、スタッド１０４の他方のフランジ１０４ｂとトラック１０６の他方のフランジ１０６ｂとが固着（固定）される。なお、トラック１０６の所定位置には、アンカーボルト１６を挿通させるためのボルト孔１０８が形成されている。
As shown in FIG. 8, the lower end portion of the
また、スタッド１０４の内面（溝）には、ホールダウン金物１１０が取り付けられる。ホールダウン金物１１０は、スタッド１０４（耐力壁１０２）をアンカーボルト１６に固定するためのものであり、そのサイズは、たとえば１５ｋＮ用程度のものが用いられるが、これに限定される必要はなく、耐力壁１０２の壁倍率(強度)に応じて適宜選定するとよい。
A hole-
ホールダウン金物１１０は、主板１１０ａ、底板１１０ｂ、および側板１１０ｃを含み、主板１１０ａは、たとえば矩形状等に形成され、その所定位置にドリルねじやくぎ等が打ち込まれることにより、スタッド１０４のウェブ１０４ｃに固定される。
The hole-
また、底板１１０ｂは、たとえば矩形状等に形成され、主板１１０ａの下端縁から水平方向に立ち上がって連続的に形成される。底板１１０ｂには、アンカーボルト１６を挿通させるためのボルト孔１１２が形成されており、このボルト孔１１２にアンカーボルト１６の上端側のねじ３０を挿通させ、座金３４を介してナット３８で締め付けることによって、ホールダウン金物１１０がアンカーボルト１６に固定される。
The
側板１１０ｃ，１１０ｃは、たとえば台形状等に形成され、主板１１０ａの横方向の両端縁から、底板１１０ｂの形成される方向と同方向に立ち上がって連続的に形成される。側板１１０ｃは、溶接等によって底板１１０ｂの端縁に固定されており、ホールダウン金物１１０自体の強度および剛性等を向上させる。
The
図１−図３を参照して、上述のような基礎構造１０を形成する方法の一例について説明する。
With reference to FIGS. 1-3, an example of the method of forming the
先ず、アンカーボルト１６に弾性部材４２を取り付けて、そのアンカーボルト１６を、コンクリート基礎１２を形成するための型枠（図示せず）内の所定位置に適宜な固定具等を用いて仮固定する。このとき、アンカーボルト１６によるコンクリート基礎１２のコーン破壊等を考慮して、コンクリート基礎１２の幅をアンカーボルト１６のコイルばね部２８よりも少なくとも５０ｍｍ程度大きく設定しておくと好適である。
First, the
アンカーボルト１６に弾性部材４２を取り付けるときには、傾斜面４６を下向きにした弾性部材４２のボルト孔４４にアンカーボルト１６の上端側の平坦部２４を挿入し、そのまま弾性部材４２を下方にスライドさせて、弾性部材４２の傾斜面４６がアンカーボルト１６のコイルばね部２８の上側を覆うようにする。そして、同じように、傾斜面４６を上向きにした弾性部材４２のボルト孔４４にアンカーボルト１６の下端側の平坦部２６を挿入して、そのまま弾性部材４２を上方にスライドさせて、弾性部材４２の傾斜面４６がコイルばね部２８を覆うようにする。
When attaching the
それから、型枠内にコンクリートを打設して、アンカーボルト１６の下部を一体的に埋め込んだコンクリート基礎１２を形成する。そして、コンクリート基礎１２の養生後、型枠を解体する。
Then, concrete is placed in the mold to form the
次に、コンクリート基礎１２の上に、打ち増しコンクリート部１８用の型枠（図示せず）を形成する。続いて、その型枠内のアンカーボルト１６に相当する位置に、管部材２２を配置する。具体的には、管部材２２の内部に弾性部材４２とアンカーボルト１６のコイルばね部２８とを収容して、そのまま管部材２２の下端開口をコンクリート基礎１２の上面に当接させて固定する。また、管部材２２の上端開口には、テープ等の封止具を装着して、その上端開口を封止する。
Next, a formwork (not shown) for the reinforced
それから、型枠内にコンクリートを打設して、打ち増しコンクリート部１８を形成する。打ち増しコンクリート部１８の養生後、外表面を整えるための均しコンクリートを打設し、この均しコンクリートが乾いたら、管部材２２における均しコンクリートの天面よりも上部に露出している部分を適宜切断する。ただし、増打コンクリート部１８と略等しい高さを有する管部材２２を使用するのであれば、管部材２２の長さを調整する必要はない。
Then, concrete is placed in the formwork to form a reinforced
その後、トラック１０６のボルト孔１０８とホールダウン金物１１０のボルト孔１１２とをアンカーボルト１６の位置に対応させて、コンクリート基礎１２上に耐力壁１０２を構築する。そして、アンカーボルト１６のねじ３０を、座金３２を介してナット３４で締め付けることによって、アンカーボルト１６にホールダウン金物１１０、つまり耐力壁１０２を固定する。
Thereafter, the
なお、アンカーボルト１６のねじ３０をホールダウン金物１１０にナット３４で締め付けるときには、規定のトルクで締め付けることができるようにトルクレンチを使用することもできるが、ねじ３０に予め定めた適正な締め付け位置をマーキングしておくようにしてもよい。
Note that when tightening the
このような基礎構造１０においては、地震、または不同沈下等に伴ってコンクリート基礎１２が振動しても、図９に示すように、アンカーボルト１６のコイルばね部２８がその振動に対応して変形することによって、振動による運動エネルギが吸収される。
In such a
具体的には、地震の縦波（上下動）等によりコンクリート基礎１０２が垂直方向に揺れても、アンカーボルト１６のコイルばね部２８が軸方向に伸縮、変形することによって、振動による運動エネルギが吸収される。また、地震の横波（水平動）等によりコンクリート基礎１０２が水平方向に揺れても、アンカーボルト１６のコイルばね部２８が軸方向に曲げ変形することによって、振動による運動エネルギが吸収される。つまり、振動による運動エネルギをアンカーボルト１６のコイルばね部２８に吸収させることにより、スチールハウス１００の耐力壁１０２に伝わる地震入力エネルギを低減させることができる。
Specifically, even if the
さらに、ある大きさ以上の水平動が生じると、耐力壁１０２（スチールハウス１００）がその力方向に揺すれ、これが左右繰り返して応答することにより、耐力壁１０２の重心が上方に移動することとなるが、この実施例によれば、このコイルばね部２８の引っ張り曲げ変形による耐力壁１０２の回転を利用して、地震入力エネルギの一部を位置エネルギに変換することにより、スチールハウス１００の耐力壁１０２に伝わる地震入力エネルギを低減させることができる。
Furthermore, when a horizontal movement of a certain size or more occurs, the load-bearing wall 102 (steel house 100) is shaken in the direction of the force, and this repeatedly responds to the left and right, thereby moving the gravity center of the load-
以上のように、この実施例によれば、振動による運動エネルギをアンカーボルト１６のコイルばね部２８に吸収させるとともに、このコイルばね部２８の引っ張り曲げ変形による耐力壁１０２の回転を利用して、地震入力エネルギの一部を位置エネルギに変換することで、スチールハウス１００の耐力壁１０２に伝わる地震入力エネルギを低減させて、スチールハウス１００の揺れを抑えることができる。
As described above, according to this embodiment, the kinetic energy due to vibration is absorbed by the
しかも、この基礎構造１０は、特許文献１のように転がり支承やダンパなどの設備を取り付ける場合と比較して、簡単に施工することができ、また、製品コストや取り付けなどの施工コストを抑えることができるため、経済的である。つまり、この実施例によれば、簡単かつ安価に基礎構造１０を施工することができる。
In addition, the
また、この実施例によれば、地震等に伴ってコンクリート基礎１２が振動し、アンカーボルト１６のコイルばね部２８が変形したときに、アンカーボルト１６を弾性部材４２によって受け止めて、アンカーボルト１６の変形を抑えることができる。したがって、アンカーボルト１６が弾性限界を超えて塑性変形を起こしたりせず、その効果を発揮し続ける。
Further, according to this embodiment, when the
その上、アンカーボルト１６のコイルばね部２８が変形したときに、その変形によって生じる応力を弾性部材４２で覆っている範囲全体に拡散させることができる。したがって、応力集中によるアンカーボルト１６の負担が軽減されるので、金属疲労によって破損等が生じることも少なくなる。
In addition, when the
ここで、本願発明者等は、アンカーボルト１６のせん断耐力や弾性限界について、弾性部材４２の寄与を評価するための試験を行った。具体的な試験内容は、以下の通りである。
Here, the inventors of the present application conducted a test for evaluating the contribution of the
図１０に示すように、アンカーボルト１６の一方側（以下、「支点側」ということがある）の平坦部２６を固定して当該アンカーボルト１６を水平方向に延ばし、アンカーボルト１６の他方側（以下、「力点側」ということがある）の平坦部２４に垂直下方向の荷重（Ｎ）をかけて、その荷重（Ｎ）ごとに、“Ａ：支点側平坦部”、“Ｂ：支点側曲部表側”、“Ｃ：支点側曲部裏側”、“Ｄ：支点側コイルばね部”、“Ｅ：力点側コイルばね部”、“Ｆ：力点側曲部表側”、“Ｇ：力点側曲部裏側”および“Ｈ：力点側平坦部”の各測定ポイントでのひずみ量（％）を測定した。そして、それと同時に、荷重（Ｎ）ごとの、アンカーボルト１６の荷重がかかっている部分の垂直下方向への移動量（ｍｍ）を測定した。その測定結果を図１１に示す。
As shown in FIG. 10, the
また、図１２に示すように、コイルばね部２８の軸方向の両側に弾性部材４２を取り付けたアンカーボルト１６の支点側の平坦部２６を固定し、弾性部材４２を下方向に動かないように木台等によって支持して、アンカーボルト１６の力点側の平坦部２４に垂直下方向に荷重（Ｎ）をかけ、その荷重（Ｎ）ごとに、“Ａ：支点側平坦部”、“Ｂ：支点側曲部表側”、“Ｃ：支点側曲部裏側”、“Ｄ：支点側コイルばね部”、“Ｅ：力点側コイルばね部”、“Ｆ：力点側曲部表側”、“Ｇ：力点側曲部裏側”および“Ｈ：力点側平坦部”の各測定ポイントでひずみ量（％）を測定した。そして、それと同時に、荷重（Ｎ）ごとに、アンカーボルト１６の荷重がかかっている部分の垂直下方向への移動量（ｍｍ）を測定した。その測定結果を図１３に示す。
Further, as shown in FIG. 12, the
なお、図中では、荷重をかけた方向、すなわち垂直下方向へのひずみ量（％）ないし移動量（ｍｍ）を正の数で表わしている。また、各グラフは、測定したデータの集合体によって構成されている。さらに、弾性部材４２を下方向に動かないように支持した理由は、上記実施例と近似させた状態、すなわちアンカーボルト１６の軸方向と直交する方向への弾性部材４２の動きを拘束した状態でアンカーボルト１６のひずみ量（％）ないし移動量（ｍｍ）を測定するためである。
In the figure, the amount of strain (%) or the amount of movement (mm) in the direction in which the load is applied, that is, the vertically downward direction, is represented by a positive number. Each graph is composed of a collection of measured data. Furthermore, the reason why the
図１１（ａ）に示すように、アンカーボルト１６に弾性部材４２を取り付けていない場合には、“Ａ：支点側平坦部”において、荷重が１４００Ｎを超えたあたりから、ひずみ量（％）の増加率（つまり、グラフの傾き）が急に大きくなっている。また、図１１（ｂ）に示すように、アンカーボルト１６の移動量（ｍｍ）の増加率も、荷重が１４００Ｎを超えたあたりから急に大きくなっており、このような結果から、アンカーボルト１６の“Ａ：支点側平坦部”では、荷重が１４００Ｎを超えたあたりで弾性限界を過ぎて塑性変形の領域にはいったと推察できる。
As shown in FIG. 11 (a), when the
一方、図１３（ａ）に示すように、アンカーボルト１６に弾性部材４２を取り付けている場合には、アンカーボルト１６に弾性部材４２を取り付けていない場合（図１１参照）と比較して、荷重（Ｎ）に対するひずみ量（％）が全体的に低く（小さく）なっており、このような結果から、アンカーボルト１６のせん断耐力が向上されていることが分かる。特に、“Ａ：支点側平坦部”、“Ｂ：支点側曲部表側”、“Ｃ：支点側曲部裏側”、“Ｄ：支点側コイルばね部”、および“Ｅ：力点側コイルばね部”の各測定ポイントにおいては、荷重が６０００Ｎを超えてもひずみ量（％）の増加率が大きくなる傾向が見られず、荷重（Ｎ）とひずみ量（％）とがほぼ比例した状態が保たれている。また、図１３（ｂ）に示すように、アンカーボルト１６の移動量（ｍｍ）についても、荷重が６０００Ｎを超えても移動量（ｍｍ）の増加率が大きくなる傾向が見られず、このような結果から、アンカーボルト１６の弾性限界が向上されていることが分かる。
On the other hand, as shown in FIG. 13A, when the
以上の結果から分かるように、アンカーボルト１６と管部材２２（挿通孔２０）との間に弾性部材４２を設置し、この弾性部材４２によってコイルばね部２８の上方および下方を覆うようにすることで、アンカーボルト１６のせん断耐力や弾性限界を向上させることが可能である。したがって、上述したように、アンカーボルト１６が弾性限界を超えて塑性変形を起こしたりせず、その効果を発揮し続ける。また、応力集中によるアンカーボルト１６の負担が軽減されるので、金属疲労によって破損等が生じることも少なくなる。つまり、アンカーボルト１６の長寿命化を実現することが可能であり、延いては、基礎構造１０が長期的に地震低減効果を発揮することができる。
As can be seen from the above results, an
ところで、上述の実施例では、アンカーボルト１６の線材を３巻き螺旋状に巻回させることによってコイルばね部２８を形成したが、これに限定される必要はなく、コイルばね部２８は、線材を少なくとも１巻き以上螺旋状に巻回させることによって形成可能である。
By the way, in the above-mentioned embodiment, the
たとえば、図１４に示すように、アンカーボルト１６の線材を１巻き螺旋状に巻回させることによってコイルばね部２８を形成し、そのようなアンカーボルト１６を用いて、基礎構造１０を形成するようにしてもよい。
For example, as shown in FIG. 14, the
なお、本願発明者等は、線材を１巻き螺旋状に巻回させることによってコイルばね部２８を形成したアンカーボルト１６のせん断耐力についても、上述した図１２の試験内容と同じ要領で試験を行った。その測定結果を図１５に示す。
In addition, the inventors of the present application have also tested the shear strength of the
図１５（ａ）に示すように、“Ｂ：支点側曲部表側”、“Ｃ：支点側曲部裏側”、“Ｄ：支点側コイルばね部”、および“Ｅ：力点側コイルばね部”の各測定ポイントにおいては、荷重が６０００Ｎを超えてもひずみ量（％）の増加率が大きくなる傾向が見られず、また、“Ａ：支点側平坦部”、“Ｇ：力点側曲部裏側”および“Ｈ：力点側平坦部”の各測定ポイントにおいても、荷重が４０００Ｎを超えたあたりまでひずみ（％）の増加率が大きくなる傾向が見られない。また、図１５（ｂ）に示すように、アンカーボルト１６の移動量（ｍｍ）についても、荷重が６０００Ｎを超えても移動量（ｍｍ）の増加率が大きくなる傾向が見られない。ただし、線材を３巻き螺旋状に巻回させることによってコイルばね部２８を形成したアンカーボルト１６の測定結果（図１３参照）と比べると、“Ｄ：支点側コイルばね部”、および“Ｅ：力点側コイルばね部”を除いて、荷重（Ｎ）に対するひずみ量（％）が全体的に高く（大きく）なっていることが分かる。
As shown in FIG. 15 (a), "B: fulcrum side curved part front side", "C: fulcrum side curved part back side", "D: fulcrum side coil spring part", and "E: force point side coil spring part" At each measurement point of, there is no tendency for the rate of increase in strain (%) to increase even when the load exceeds 6000 N, and “A: fulcrum side flat portion”, “G: back side of the bending point side of the force point side” Also, at each measurement point of “H” and “H: force point flat portion”, the increasing rate of strain (%) does not tend to increase until the load exceeds 4000 N. Further, as shown in FIG. 15B, the movement rate (mm) of the
以上の結果から分かるように、線材を１巻き螺旋状に巻回させることによってコイルばね部２８を形成するようにしても、アンカーボルト１６のせん断耐力や弾性限界を向上させて、アンカーボルト１６の長寿命化を実現することが可能である。さらに、このようにアンカーボルト１６の線材を螺旋状に巻回させる数を少なくすることで、コイルばね部２８を形成するときの施工コストを抑えることができ、延いては、アンカーボルト１６の製品コストを抑えることができる。
As can be seen from the above results, even if the
また、図１６に示すように、アンカーボルト１６の線材を５巻き螺旋状に巻回させることによってコイルばね部２８を形成し、そのようなアンカーボルト１６を用いて、基礎構造１０を形成するようにしてもよい。
In addition, as shown in FIG. 16, the
なお、本願発明者等は、線材を５巻き螺旋状に巻回させることによってコイルばね部２８を形成したアンカーボルト１６のせん断耐力についても、上述した図１２の試験内容と同じ要領で試験を行った。その測定結果を図１７に示す。
In addition, the inventors of the present application conducted a test on the shear strength of the
図１７（ａ）に示すように、“Ａ：支点側平坦部”、“Ｂ：支点側曲部表側”、“Ｃ：支点側曲部裏側”、“Ｄ：支点側コイルばね部”、“Ｅ：力点側コイルばね部”、“Ｆ：力点側曲部表側”、および“Ｇ：力点側曲部裏側”の各測定ポイントにおいて、荷重が６０００Ｎを超えてもひずみ量（％）の増加率が大きくなる傾向が見られない。また、図１７（ｂ）に示すように、アンカーボルト１６の移動量（ｍｍ）についても、荷重が６０００Ｎを超えても移動量（ｍｍ）の増加率が大きくなる傾向が見られない。
As shown in FIG. 17A, “A: fulcrum side flat part”, “B: fulcrum side curved part front side”, “C: fulcrum side curved part back side”, “D: fulcrum side coil spring part”, “ Even if the load exceeds 6000 N, the rate of increase in strain (%) at each measurement point of E: force point side coil spring, F: force point side curve side, and G: force point side curve side There is no tendency to increase. Further, as shown in FIG. 17 (b), the movement amount (mm) of the
以上の結果から分かるように、線材を５巻き螺旋状に巻回させることによってコイルばね部２８を形成するようにしても、アンカーボルト１６のせん断耐力や弾性限界を向上させて、アンカーボルト１６の長寿命化を実現することが可能である。
As can be seen from the above results, even if the
ここで、線材を螺旋状に巻回させる数を多くすれば、その分だけコイルばね部２８が水平方向に容易に曲げ変形するようになるため、コイルばね部２８に振動による運動エネルギを吸収させることが困難になる。しかし、こうすることにより、コイルばね部２８の引っ張り曲げ変形による耐力壁１０２の回転がより効果的に機能するため、より多くの地震入力エネルギを位置エネルギに変換することが可能になる。
Here, if the number of windings of the wire is increased, the
つまり、アンカーボルト１６のコイルばね部２８の巻き数をむやみに増やしても、地震入力エネルギの一部を位置エネルギに変換する割合が増える一方で、振動による運動エネルギをコイルばね部２８に吸収させる割合が減ってしまうため、単純にアンカーボルト１６の地震低減効果そのものが向上するということはない。したがって、アンカーボルト１６の施工コストを抑えつつ、基礎構造１０に地震低減効果を発揮させるためには、アンカーボルト１６の線材を螺旋状に巻回させる数は、１巻き以上５巻き未満程度に設定すると好適であると考えられる。
That is, even if the number of turns of the
逆に言えば、地震入力エネルギを位置エネルギに変換する機構を優先的に利用して基礎構造１０に地震低減効果を発揮させるためには、アンカーボルト１６のコイルばね部２８の巻き数を５巻き以上に設定すればよい。
In other words, in order to preferentially use the mechanism for converting the earthquake input energy into the potential energy and to make the
また、上述の実施例では、アンカーボルト１６のコイルばね部２８の上方および下方に弾性部材４２を設置したが、これに限定される必要はなく、図１８に示すように、コイルばね部２８の上方または下方の一方のみに弾性部材４２を設置するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the
なお、本願発明者等は、コイルばね部２８の上方または下方の一方のみに弾性部材４２を取り付けたアンカーボルト１６のせん断耐力や弾性限界について、上述した図１２の試験内容と同じ要領で試験を行った。その測定結果を図１９に示す。
The inventors of the present application conducted a test in the same manner as the test content of FIG. 12 described above with respect to the shear strength and the elastic limit of the
図１９（ａ）に示すように、コイルばね部２８の支点側と力点側とを弾性部材４２によって覆った場合の測定結果（図１３参照）と比較すると、荷重（Ｎ）に対するひずみ量（％）が全体的に高くなっているものの、アンカーボルト１６に弾性部材４２を取り付けていない場合の測定結果（図１１参照）と比較すると、荷重（Ｎ）に対するひずみ量（％）が圧倒的に低くなっていることが分かる。また、図１９（ｂ）に示すように、アンカーボルト１６の移動量（ｍｍ）についても、アンカーボルト１６に弾性部材４２を取り付けていない場合の測定結果（図１１参照）と比較すると、低くなっている。
As shown in FIG. 19A, the strain amount (%) relative to the load (N) is compared with the measurement result (see FIG. 13) when the fulcrum side and the force point side of the
以上の結果から分かるように、アンカーボルト１６のコイルばね部２８の上方または下方の一方のみに弾性部材４２を設置するようにしても、アンカーボルト１６の負担を軽減させることができる。したがって、アンカーボルト１６の長寿命化を実現することが可能であり、基礎構造１０は長期的に地震低減効果を発揮することができる。
As can be seen from the above results, the load on the
さらに、上述の実施例では、コンクリート基礎１２の立上り部１４に形成された挿通孔２０の内部に、管部材２２を介して、アンカーボルト１６を挿通させたが、これに限定される必要はなく、挿通孔２０の内部に、アンカーボルト１６を直接挿通させるようにしてもよい。たとえば、ボール紙等で形成されたボイド管の内部に弾性部材４２とアンカーボルト１６のコイルばね部２８とを収容して、そのボイド管を一体的に埋め込んだ打ち増しコンクリート部１８を打設し、打ち増しコンクリート部１８の養生後にボイド管を解体するようにすれば、アンカーボルト１６が挿通孔２０の内部に直接挿通されることとなる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施例では、コンクリート基礎１２の立上り部１４を通常の高さよりも高くなるように打ち増し（増打）して、その打ち増しコンクリート部１８を上下方向に貫通する挿通孔２０を形成したが、これに限定される必要はなく、コンクリート基礎１２の立上り部１４を打ち増しせずに、つまり打ち増しコンクリート部１８を形成せずに、そのまま挿通孔２０を形成するようにしてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the rising
さらにまた、弾性部材４２を略Ｃ字状に形成して、取り外しが可能なように、アンカーボルト１６に外嵌するようにしてもよい。こうすることにより、アンカーボルト１６の下部をコンクリート基礎１２に埋設した後でも、当該アンカーボルト１６に弾性部材４２を取り付けることが可能となる。したがって、現場に応じて最適な施工方法および施工手順を選択することができ、基礎構造１０を効率よく容易に形成することができる。
Furthermore, the
また、コンクリート基礎１２を形成するための型枠にアンカーボルト１６を仮固定した後で、その型枠内にコンクリートを打設したが、これに限定される必要はなく、固化する前の半生状態のコンクリートにアンカーボルト１６を打ち込むようにしてもよい。
Moreover, after temporarily fixing the
さらにまた、上述の実施例では、アンカーボルト１６の下端側の平坦部２６のねじ３２に座金３６を介してナット４０が締め付けられ、この座金３６がコンクリート基礎１２に対するアンカ効果を発揮したが、これに限定される必要はない。図２０に示すように、アンカーボルト１６の下端側の平坦部２６を略Ｌ字状に曲げて、そこをコンクリート基礎１２に対するアンカとして機能させるようにしてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
さらに、上述の実施例では、アンカーボルト１６をＳＳ４００によって形成したが、アンカーボルト１６の材質は特に限定されない。たとえば、バネ鋼によってアンカーボルト１６を形成した場合には、コストが嵩むものの、線材を螺旋状に巻回させるときの施工性やコイルばね部２８の弾性を向上させることが可能である。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
また、上述の実施例では、管部材２２を鋼、アルミニウム合金、またはステンレス鋼などの金属によって形成したが、管部材２２の材質は特に限定されない。たとえば、高密度ポリエチレンや塩化ビニル等の合成樹脂によって管部材２２を形成した場合には、管部材２２が耐食性および耐薬品性が付与されるため、管部材２２の表面に防錆処理を施す必要がなくなる。
Moreover, in the above-mentioned Example, although the
さらにまた、上述の実施例では、スチールハウス１００のコンクリート基礎１２の立上り部１４に基礎構造１０が形成されたが、これに限定される必要はなく、スチールハウス以外のたとえば木造住宅に適用して、コンクリート基礎に埋設したアンカーボルト１６を住宅の土台等に固定するようにしてもよいし、また住宅のみならず、倉庫や事務所などコンクリート基礎を有する各種建物に適用可能である。ただし、高層ビルなどの重量建物よりも、軽量な建物に好適に用いられる。
Furthermore, in the above-described embodiment, the
なお、上述した径や高さ等の具体的数値は、いずれも単なる一例であり、必要に応じて適宜変更可能である。 Note that the specific numerical values such as the diameter and height described above are merely examples, and can be appropriately changed as necessary.
１０ …基礎構造
１２ …コンクリート基礎
１４ …立上り部
１６ …アンカーボルト
１８ …打ち増しコンクリート部
２０ …挿通孔
２２ …管部材
２８ …コイルばね部
４２ …弾性部材
１００ …スチールハウス
１０２ …耐力壁
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記コンクリート基礎の立上り部に形成される挿通孔、
その一部が前記立上り部に埋設された状態で前記挿通孔内に挿通されるアンカーボルト、
前記アンカーボルトを構成する線材を少なくとも１巻き以上螺旋状に巻回することによって前記一部よりも上側に形成され、前記挿通孔内に収容されるコイルばね部、および
前記アンカーボルトと前記挿通孔との間に介在され、前記コイルばね部の上方および下方の少なくともいずれか一方を覆う弾性部材を備える、基礎構造。 A foundation structure for reducing earthquake input energy transmitted to a building having a concrete foundation,
An insertion hole formed in the rising portion of the concrete foundation,
An anchor bolt inserted into the insertion hole in a state in which a part thereof is embedded in the rising portion,
A coil spring portion that is formed above the part by spirally winding at least one turn of the wire constituting the anchor bolt, and is accommodated in the insertion hole, and the anchor bolt and the insertion hole A base structure comprising an elastic member interposed between and covering at least one of the upper and lower sides of the coil spring portion.
前記アンカーボルトが前記管部材の内部に挿通され、前記弾性部材が前記アンカーボルトと前記管部材との間に介在される、請求項１記載の基礎構造。 A pipe member disposed inside the insertion hole;
The foundation structure according to claim 1, wherein the anchor bolt is inserted into the pipe member, and the elastic member is interposed between the anchor bolt and the pipe member.
（ａ）弾性部材を取り付けたアンカーボルトを型枠内の所定位置に配置するステップ、
（ｂ）前記型枠内にコンクリートを打設して、前記ステップ（ａ）で配置したアンカーボルトの下部を一体的に埋め込んだコンクリート基礎を形成するステップ、
（ｃ）前記ステップ（ｂ）で形成したコンクリート基礎の上面の、前記アンカーボルトに対応する位置に管部材を配置して、当該管部材内に前記アンカーボルトのコイルばね部および前記弾性部材を収容するステップ、および
（ｄ）前記ステップ（ｃ）で配置した管部材を一体的に埋め込んだ打ち増しコンクリート部を形成するステップを含む、基礎構造の施工方法。 A construction method for a foundation structure according to claim 2,
(A) a step of arranging an anchor bolt to which an elastic member is attached at a predetermined position in the mold;
(B) placing concrete in the mold and forming a concrete foundation in which the lower part of the anchor bolt arranged in the step (a) is integrally embedded;
(C) A pipe member is arranged at a position corresponding to the anchor bolt on the upper surface of the concrete foundation formed in the step (b), and the coil spring portion of the anchor bolt and the elastic member are accommodated in the pipe member. And (d) a method for constructing a foundation structure, including a step of forming a reinforced concrete portion in which the pipe member disposed in step (c) is integrally embedded.
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