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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