JP2015094459A - 拡開アンカーの施工方法 - Google Patents
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Abstract
Description
拡開アンカーとしては、スリーブ打ち込み式拡開アンカー(例えば、特許文献1参照)、芯棒打ち込み式拡開アンカー(例えば、特許文献2参照)などがある。
この例で用いられる拡開アンカー141は、スリーブ打ち込み式拡開アンカーであって、スリーブ142と、このスリーブ142に挿通するテーパボルト143とを備えている。テーパボルト143は、ねじ軸部145およびテーパ部146を有する。
スリーブ142の先端部には、複数の一定間隔のスリット148が形成されており、これらスリット148によって、スリーブ142の先端部は複数の突片状の拡張部144に分割されている。
図9(a)〜図9(d)に示すように、母材60に、一定径の下孔61(ストレート形状)を形成し、これに拡開アンカー141を挿入する。スリーブ142の打ち込みによって、テーパ部146により拡張部144を拡張させることによって、スリーブ142を下孔61内面に係止させる。次いで、ナット147をねじ軸部145に締め付けることによって、取付物70を母材60に押さえつけて固定する。
図11に示すように、この例で用いられる拡開アンカー101は、芯棒打ち込み式拡開アンカーであって、貫通孔114を有する円筒状のアンカー本体110と、貫通孔114に挿入される芯棒120とを備えている。
アンカー本体110の先端部には、複数の一定間隔のスリット113が形成されており、これらスリット113によって、アンカー本体110の先端部は複数の突片状の拡張部112に分割されている。
図10(a)および図10(b)に示すように、コンクリート躯体である母材60に、一定径の下孔61(ストレート形状)を形成し、これに拡開アンカー101を挿入する。
図10(c)に示すように、芯棒120の打ち込みによって拡張部112を拡張させることによって、アンカー本体110を下孔61内面に係止させる。次いで、ナット115をねじ軸部111に締め付けることによって、取付物70を母材60に押さえつけて固定する。70aは取付物70に形成された貫通孔である。
特許文献3には、スリーブ打ち込み式の拡開アンカーをアンダーカット形状の下孔に固定する施工方法が開示されている。特許文献4に記載には、内部コーン打ち込み式の拡開アンカーをアンダーカット形状の下孔に固定する施工方法が開示されている。特許文献5には、自穿孔式のアンカーをアンダーカット形状の下孔に固定する施工方法が開示されている。
しかしながら、芯棒打ち込み式の拡開アンカーは、スリーブ打ち込み式、内部コーン打ち込み式、自穿孔式などのアンカーに比べて外径が小さいため、固着強度(最大引張荷重)が低くなりやすい。
また、ストレート形状の下孔内面への固着は摩擦によるため、拡開アンカーの固着強度には限度がある。さらに、拡開アンカーに加えられた荷重や母材の劣化を原因として、拡開アンカーの固着強度が低くなるという問題もある。
アンダーカット形状の下孔を採用すれば、拡張部が、摩擦だけでなく支圧により下孔内面で移動規制されるため、固着強度を高めるうえで有利であるが、初期剛性(引張載荷時)等が低くなるため、固着強度の点で十分とはいえなかった。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、施工・管理が容易であり、かつ固着強度を高く維持することができる拡開アンカーの施工方法を提供することを目的としている。
本発明は、貫通孔を有する筒状のアンカー本体と、前記貫通孔に挿入される芯棒と、を備え、アンカー本体の先端部が、長さ方向に沿う複数のスリットによって複数の突片状の拡張部に分割された拡開アンカーを施工する方法であって、前記アンカー本体として、前記スリットの間隔が先端方向に行くに従って小さくなったものを使用し、前記母材に、深さ方向に行くに従って内径が大きくなるように傾斜した内面を有する拡径部を有する下孔を穿孔し、前記下孔内に、前記アンカー本体を挿入し、前記芯棒によって前記拡張部を内側から拡張させて、前記拡張部を前記拡径部の内面に係止させる拡開アンカーの施工方法を提供する。
前記拡径部の対面する内面どうしがなす角度は、10〜20°であることが好ましい。
前記拡径部は、前記下孔に挿入したドリル部材を、前記母材の表面に直接または間接的に設置した基端側支持部を支点として旋回動させることにより形成することができる。
前記アンカー本体の拡張部は、先端側が幅広となる形状であることが好ましい。
アンカー本体のスリットは、間隔が先端方向に行くに従って徐々に小さくされているため、拡張部は先端側の機械的強度(剛性)が高くなる。
このため、機械的強度の高い拡張部の先端部がアンダーカット状の傾斜面である拡径部に係止することによって、引き抜き方向の力に対する耐性を高めることができる。
従って、拡開アンカーに大きな荷重が加えられたり母材が劣化した場合でも、固着強度を高く維持することができる。また、固着強度を高く維持できるため、施工後の管理も容易になる。
本発明に係る一実施形態の拡開アンカー1およびこれを用いた施工方法を図1〜図6を参照して説明する。
図1は、本発明の一実施形態の拡開アンカーの施工方法を示す工程図であり、符号60はコンクリートや石材からなる躯体(母材)、62は母材60に穿孔された下孔、70は取付物、70aは取付物に形成された貫通孔である。
図2は、拡開アンカー1を用いて取付物70を母材60に固定した状態を示す図である。図3は、拡張部12が未拡張である拡開アンカー1を示す図であって、(a)は拡開アンカー1の正面図であり、(b)は拡開アンカー1の断面図であり、(c)は拡開アンカー1の下面図である。
以下、特に断りがない限り、長さ方向とはアンカー本体10の長さ方向をいう。
アンカー本体10の先端10bから所定長さ範囲の部分の内面には、内方に膨出した膨出部10cが形成されている。膨出部10cは、厚肉化により貫通孔14内面から内方に膨出した部分である。
アンカー本体10の先端10bを含む部分である先端部15には、先端10bから後端方向に向けて、長さ方向に沿う複数のスリット13が形成されており、これらスリット13によって、アンカー本体10の先端部は複数の突片状の拡張部12に分割されている。
拡張部12の側縁12aは直線状に形成することが望ましい。
図示例では、スリット13は周方向に90°間隔で4つ形成され、この部分のアンカー本体10は4つの拡張部12に分割されている。
図3(c)に示すように、複数のスリット13は、アンカー本体10の中心軸を中心とする軸周りの回転対称形となる位置に形成されることが望ましい。なお、スリット13の数は、3以上が好ましい。
先端部15の外径は、主部16の外径とほぼ同じである。先端部15の外径は、長さ方向に一定としてよい。
このため、スリット13は、先端方向に行くほど狭くなるテーパ―形状であるといえる。
先端10bにおける、隣り合う側縁12a、12aは、互いに当接してもよいし、離間していてもよい。
スリット13が先端方向に幅狭となる形状であるため、拡張部12は、先端に向けて徐々に幅広となる形状である。
先端方向に行くほど外径が徐々に大きくなる先端部15Aを有するアンカー本体10Aを用意する。先端部15Aには、先端10bから後端方向に向けて複数のスリット13Aが形成されており、これらスリット13Aによって、アンカー本体10の先端部は複数の拡張部12Aに分割されている。
スリット13Aの間隔(隣り合う拡張部12A、12Aの距離)は、スリット13Aの形成方向(図5(a)および図5(b)の上下方向)に沿って一定である。
これによって、図3に示すように、テーパ―形状のスリット13を有するアンカー本体10を得る。
本体部20bの長さは、図5に示すように、後述する打ち込みによって先端部20cが拡張部12を押し広げることができる長さとされる。
拡開アンカー1による固定対象物である取付物70は、例えばアングルやサドルなどの取付用金具である。各種機械や装置などの器物は、取付物70を介して母材60に固定することができる。
また、器物を直接、拡開アンカー1を介して母材60に固定することもでき、この場合、取付物70は器物である。
図1(a)に示すように、母材60上に取付物70を置き、その上に基端側支持部30を設置する。取付物70には、ドリル部材40が挿通する貫通孔70aが形成されている。貫通孔70aの内径は、後述する拡孔工程におけるドリル部材40の旋回動を可能とするべく、ドリル部材40のドリル部材本体41の外径より大きくされている。
なお、基端側支持部30は母材60の表面に直接設置してもよい。
ベース部31は、円板状の基板部33と、その上面33aに突出形成された円筒状の筒状ねじ部34とを備えている。
筒状ねじ部34の外周面には、キャップ部32を螺着するための外ねじ部34a(雄ねじ部)が形成されている。
大径部35aおよび小径部35bの内径は、後述する拡孔工程におけるドリル部材40の旋回動を可能とするべく、ドリル部材40のドリル部材本体41の外径より大きくされている。
上板部36には、ドリル部材40が挿通する挿通孔36aが形成されている。
外筒部37の内周面には、雄ねじ部34aに螺合する内ねじ部37a(雌ねじ部)が形成されている。このため、キャップ部32は、内ねじ部37aをベース部31の外ねじ部34aに巻き締めることによりベース部31に固定される。
挿通孔36aの内径は、後述する拡孔工程におけるドリル部材40の旋回動を可能とするべく、ドリル部材40のドリル部材本体41の外径より大きくされている(図1(b)参照)。
ベース部31およびキャップ部32は、それぞれ金属製とすることができる。
ドリル部材40は、ドリル部材本体41と、ドリル部材本体41の外周面から外方に突出するフランジ部42とを有する。フランジ部42の外径は、ベース部31の小径部35bの内径より大きい。
下孔61は、母材60の表面に対し垂直であり、深さ方向に一定の内径を有する。
図1(b)に示すように、ドリル部材40のフランジ部42の外径は小径部35bの内径より大きいため、フランジ部42は段部35cに係止する。
大径部35a、小径部35b、挿通孔36a、および貫通孔70aの内径は、ドリル部材本体41の内径に比べて十分に大きいため、ドリル部材40を、フランジ部42を支点として旋回動させることができる。すなわち、回転工具(図示略)をドリル部材40の基端部に接続してドリル部材40を軸回りに自転させつつ、ドリル部材40を、母材60表面に対し傾斜させた状態で、平面視において下孔を中心とした円を描くように旋回動させる。
これによって、下孔62の少なくとも一部は、深さ方向に行くほど内径が大きくなる形状となる。図示例では、下孔62の上部は、ほぼ一定の径の主部62bであるが、下孔62の下部は、深さ方向に行くに従って徐々に内径が大きくなるように傾斜した内面を有する拡径部62aとなっている。拡径部62aは、傾斜した内面を有するため、いわゆるアンダーカット形状であるといえる。
例えば、ドリル部材40を左に傾斜させた後(図1(b)参照)、逆に右に傾斜させ、次いで、紙面手前側に傾斜させ、続いて紙面奥側に傾斜させれば、4つの方向にドリル部材40の傾斜方向の姿勢を変化させたことになる。これによって、アンダーカット形状の下孔62を形成することができる。
拡径部62aの対面する内面どうしの傾斜角度αは、例えば10°以上とすることができる。傾斜角度αは、小さすぎれば拡開アンカー1の固着強度が低下するが、傾斜角度αをこの範囲とすることによって、拡張部12が摩擦だけでなく支圧によっても拡径部62a内面に対して移動規制されるため固着強度を高めることができる。
傾斜角度αは、例えば20°以下とすることができる。傾斜角度αは、大きすぎれば、拡径部62aの内面に対する拡張部12の係止強度が低くなる可能性があるが、傾斜角度αをこの範囲とすることで、拡張部12を拡径部62a内面に確実に係止させることができる。
図1(c)に示すように、ドリル部材40を下孔62から引き抜くとともに、基端側支持部30を取付物70から外す。
図示例では、キャップ部32の挿通孔36aの内径はドリル部材40のフランジ部42の外径より小さいため、ドリル部材40は、キャップ部32をベース部31から外さない限り基端側支持部30から離脱できない構造となっている。このため、ドリル部材40と基端側支持部30とは一体的に取り扱うことができる。
図1(d)に示すように、拡開アンカー1(図3参照)を基端側支持部30の挿通孔36a、35、および、取付物70の貫通孔70aに挿通する。これによって、アンカー本体10の先端部15は、拡径部62aに達する。
この状態で、ナット21をねじ軸部11に螺着する。この際、ナット21と取付物70との間に座金22を設置する。
図1(e)および図4に示すように、アンカー1の貫通孔14に挿入された芯棒20を打ち込むと、芯棒20の先端部20cが膨出部10cを外方に押圧し、拡張部12を拡張させる。これによって、拡張部12は、下孔62の拡径部62aの内面に係止する。
図1(f)に示すように、必要に応じて、ナット21をねじ軸部11に巻き締めることによって、アンカー本体10を上昇させると、拡張部12を拡径部62aの内面に確実に係止させることができる。拡張部12は、摩擦だけでなく支圧によっても拡径部62aに対し移動規制される。
これによって、取付物70を母材60に押さえつけて固定することができる。
拡開アンカー1のスリット13は、間隔が先端方向に行くに従って徐々に小さくなっているため、拡張部12は先端側が幅広となる形状である。このため、機械的強度の高い拡張部12の先端部がアンダーカット状の傾斜面である拡径部62a内面に係止することによって、引き抜き方向の力に対する耐性を高めることができる。
従って、拡開アンカー1に大きな荷重が加えられたり母材60が劣化した場合でも、固着強度を高く維持することができる。また、固着強度を高く維持できるため、施工後の管理も容易になる。
以下、テーパ―形状のスリットを有する拡開アンカーを「テーパ―アンカー」といい、ストレート形状のスリットを有する拡開アンカーを「ストレートアンカー」ということがある。また、アンダーカット形状の下孔を「アンダーカット孔」といい、ストレート形状の下孔を「ストレート孔」ということがある。
これは、以下の理由によると推測できる。
ストレート形状の下孔内面への拡張部の固着は摩擦によるため、例えば埋込み長さを長くしても固着強度を高める効果はない。
一方、アンダーカット形状の下孔では、拡張部が摩擦だけでなく支圧により下孔内面で移動規制されるため、固着強度を高めるうえで有利であるが、拡径部で内径が大きくなっているため、その内面に対する拡張部の固着が不十分となりやすいという問題がある。
これに対し、本実施形態の拡開アンカーの施工方法では、テーパ―形状のスリット13を有する拡開アンカー1を使用するため、機械的強度の高い拡張部12の先端部を拡径部62a内面に係止させることによって、上述のアンダーカット孔の問題を解消し、固着強度を高めることができる。
従って、本実施形態の拡開アンカーの施工方法は、上述の3つのケースに比べ、高い固着強度が得られる。
従って、打ち込み不足、打ち込み不良を解消できる。また、母材が高強度コンクリートである場合でも施工可能となる。
コンクリート躯体である母材60に、拡径部62aを有する下孔62(アンダーカット孔)を形成し、この下孔62に、図1に示す方法に従って、拡開アンカー1(テーパ―アンカー)を設置した。
下孔62の拡径部62aの内面の傾斜角度αは、20°である。
図7は、拡開アンカー1の固着強度の測定結果を示すグラフである。横軸は拡開アンカー1の変位量であり、縦軸は拡開アンカー1に加えた最大引張荷重である。図7には「アンダーカット孔+テーパ―アンカー」と表示する。
下孔61を、アンダーカット形状ではなくストレート形状(図1(a)、図10参照。ストレート孔)としたこと、および、スリット113が一定間隔である拡開アンカー101(図11参照。ストレートアンカー)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、拡開アンカー1を設置した。最大引張荷重の測定結果を図7に示す。図7には「ストレート孔+ストレートアンカー」と表示する。
下孔61をストレート形状(図1(a)、図10参照。ストレート孔)としたこと以外は実施例1と同様にして、拡開アンカー1(テーパ―アンカー)を設置した。最大引張荷重の測定結果を図7に示す。図7には「ストレート孔+テーパ―アンカー」と表示する。
スリット113が一定間隔である拡開アンカー101(図11参照。ストレートアンカー)を用いたこと以外は実施例1と同様にして、拡開アンカー1を設置した。最大引張荷重の測定結果を図7に示す。図7には「アンダーカット孔+ストレートアンカー」と表示する。
詳しくは、実施例1は、比較例1(ストレート孔+ストレートアンカー)に比べて、施工時の抵抗は約60%減少し、引張強度は約80%増加した。
実施例1は、比較例2(ストレート孔+テーパ―アンカー)に比べて、施工時の抵抗は約50%減少し、引張強度は約70%増加した。また、変位が2mmであるときの最大引張荷重は約15%増加し、変位が4mmであるときの最大引張荷重は約90%増加した。
実施例1は、比較例3(アンダーカット孔+ストレートアンカー)に比べて、施工時の抵抗は同等であり、引張強度は約40%増加した。
比較例3は、アンダーカット孔の採用により比較例1に比べて引張強度は高くなったが、初期変位が大きいため、取付物を母材に固定する性能の点で優れているとはいえない。
これに対し、実施例1は、初期変位が小さいため、取付物70を母材60に固定する性能も良好である。
拡径部62aの内面の傾斜角度α(図2参照)を5°(実施例2)、10°(実施例3)、20°(実施例4)、25°(実施例5)のいずれかとした下孔62に、拡開アンカー1を設置した。その他の試験条件は実施例1に準じた。
各実施例について、施工のしやすさ、拡開アンカーの初期剛性(載荷時の母材への食いつき)および最大荷重(最大引張荷重)について評価した。結果を表1に示す。
表1において、△は可(Fair)、○は良(Good)、◎は優(Very Good)を意味する。
表1によれば、傾斜角度αが5°の場合は初期の剛性は良いが施工性・最大荷重がやや低かった。傾斜角度αが25°の場合は施工性は良く、最大荷重も十分であるが、初期の剛性がやや低かった。
これらより総合的に判断すると、傾斜角度αは10°〜20°の範囲が好ましいと判断される。
Claims (4)
- 貫通孔を有する筒状のアンカー本体と、前記貫通孔に挿入される芯棒と、を備え、アンカー本体の先端部が、長さ方向に沿う複数のスリットによって複数の突片状の拡張部に分割された拡開アンカーを施工する方法であって、
前記アンカー本体として、前記スリットの間隔が先端方向に行くに従って小さくなったものを使用し、
前記母材に、深さ方向に行くに従って内径が大きくなるように傾斜した内面を有する拡径部を有する下孔を穿孔し、
前記下孔内に、前記アンカー本体を挿入し、前記芯棒によって前記拡張部を内側から拡張させて、前記拡張部を前記拡径部の内面に係止させることを特徴とする拡開アンカーの施工方法。 - 前記拡径部の対面する内面どうしがなす角度は、10〜20°であることを特徴とする請求項1に記載の拡開アンカーの施工方法。
- 前記拡径部は、前記下孔に挿入したドリル部材を、前記母材の表面に直接または間接的に設置した基端側支持部を支点として旋回動させることにより形成することを特徴とする請求項1または2に記載の拡開アンカーの施工方法。
- 前記アンカー本体の拡張部は、先端側が幅広となる形状であることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項に記載の拡開アンカーの施工方法。
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