JP2015501403A - アンカーロッド - Google Patents

Abstract

硬化可能な有機及び／又は無機モルタル化合物により部材の掘削孔に固定されるアンカーロッドは、取付領域１４と型出しされた部分１６を含む固定領域１２とを備える。型出しされた部分１６は、受容孔に充填される有機及び／又は無機モルタル化合物と相互作用する。型出しされた部分１６は円錐形に作られた拡張部からなり、拡張部の直径はアンカーロッドの自由先端の方向に沿って増加する。固定領域は、拡張区分の長さ（ｐ）の掘削孔の平均直径（ｄｃｕｔ， ｍｅｄ）に対する比が０．４０から０．６０、拡張区分の外径（ｄＡ）のコア径（ｄＫ）に対する比が１．３５から１．５５、拡張区分の円錐角（α）が２２．５?から２７．５?である。【選択図】図１

Description

本発明は、掘削孔に有機及び／又は無機モルタル化合物により化学的な留め付けをするアンカーロッドに関し、より詳細には、未清掃及び／又はひび割れのある掘削孔並びに請求項１の前提部分に記載された構成要素の引張領域での留め付けに関するものである。

圧入及び／又は噛合結合により掘削孔に固定された拡張ボルト又はアンダーカットシステムで留め付け箇所を施工する従来の留め付け方法に加え、アンカーロッド又はその他の留め付け用要素をモルタル化合物で充填した掘削孔に挿入し、そのモルタル化合物が硬化することにより固定する化学的留め付け方法が従来技術として知られている。これらの複合アンカリングシステムの長所は、どのような留め付け要素を選択しても、拡張圧がほとんど作用しないことから、軸方向及び縁部の間隙が小さくて済むことである。

アンカーロッドのシャフトに形成される複数の拡張部が固定領域として使用されるアンカーロッドは、従来技術として知られており、複合拡張アンカーと呼ばれる。このようなアンカーロッドでは、モルタル化合物が硬化した状態で何らかの力が伝搬する。これは、一つは掘削孔の側面とモルタル化合物の間の複合モルタルの接着作用、もう一つは拡張部を通じた拡張効果により生じる現象である。拡張効果を通じてアンカーロッドに応力が働く際には、アンカーロッドに働く法線力（張力）が径方向に作用する拡張力に変換され、この留め付け機構が拡張することから、構成要素の引張領域又はひび割れの発生したコンクリートに影響が及びうる。

周知の複合拡張アンカーは、拡張力が及ぶ範囲が非常に広いため、縁に近い場所での留め付けに適するかどうかは条件次第になるという欠点がある。

複合アンカーを使用する際に、留め付け要素を安定的に固定するには、硬化用モルタル化合物の充填前に掘削孔の清掃が必要となり、これに時間を要するとともにゴミにより作業環境が著しく悪化する結果になる。清掃作業が不十分又は全く行われない場合、定格荷重に悪影響が及ぶ。最悪の状況、特に掘削孔の側面と硬化用のモルタル化合物の間に大量のゴミがあるような状況では、応力が作用した場合に、モルタルシェルとともにアンカーロッドが掘削孔から抜け出ることがある。

本発明の目的は、前述の周知のアンカーロッドの問題を解決することにある。固定用基部で荷重が均等で、ひび割れの入ったコンクリート及び未清掃の掘削孔でも縁部近くで留め付けが可能であるとともに、従来と少なくとも同程度又はそれ以上の水準の定格荷重を達成するアンカーロッドを提供する。

本発明は、掘削孔の清掃に長時間を要しないだけでなく、定格荷重を低下させることなく他の拡張アンカー又は複合拡張アンカーと比較してより縁部に近い場所で留め付けができるように固定領域の設計が最適化されたアンカーロッドを開発するという考えによる。本発明はまた、ひび割れの有無にかかわらず使用でき、高水準の定格荷重を達成するアンカーロッドを提供することを目的とする。

固定領域の外径が大きく、コア径が小さい場合、定格荷重が高くなるという事実は知られている。しかし、外径もコア径も特定の範囲内の値しか設定できない。すなわち、固定領域の外径は、主に掘削孔の直径により制限される。外径の設定値は、アンカーロッドが掘削孔に問題なく挿入できるために十分な値であればよいが、小さすぎる値を設定することはできない。小さすぎる場合は、アンカーロッドの周囲を囲み、掘削孔の側面とアンカーロッドの間の環状の間隙部を充填するモルタルシェルの厚みが増加することから、このモルタルシェルを割り開き、掘削孔の側面に対する拡張を発生させることができなくなってしまう。法線力の影響でアンカーロッドの破損といった材料破壊がいつ発生するかは、固定領域の応力直径により決まる。応力直径は、掘削孔のサイズ又はアンカーロッドの公称直径に応じた特定の最小値にする必要がある。

もう一つの目的は、上述の短所を解決し、未清掃及びひび割れの入った掘削孔でも最高水準の定格荷重が達成でき、縁部に近い個所でも留め付けが可能になるように、冒頭で述べた種類のアンカーロッドの固定領域を所定の条件下で設計することである。

上述の目的は、請求項１に記載のアンカーロッドにより達成される。特に好ましい発明の実施例は請求項１の従属項に記載されている。

本発明者等は、円錐形の拡張部の外径とコア径の比及び円錐形の拡張部の長さと掘削孔の平均直径の比が、特に未清掃の掘削孔において達成されなければならない定格荷重に影響することを発見した。その発見に至る過程において、高い定格荷重、低い拡張圧、そして掘削孔の清掃及びひび割れの有無を問わず使用可能といった優れた特性は、上記２つの比が特定の範囲にある場合に達成されることを見出した。その中の１つの比が、本発明で規定する特定の範囲外である場合、アンカーロッドの特性に大きく影響する。さらに、本発明者は、複数の拡張部の形状配置が重複し、相互に影響することから、上記２つの比がお互いに依存していることを見出した。

アンカー軸に対して測定される拡張部の円錐角から、張力とも呼ばれる法線力の割合を求めることができる。法線力は拡張力とも呼ばれる径方向の力に変換され、円錐角が小さくなるほど、径方向の力の割合が大きくなる。しかし、縁に近い部材の領域では、径方向の力が大きすぎてはならない。最小限の拡張力で最大限の法線力を複合拡張アンカーに加えようとすると、拡張部の円錐角の値は比較的狭い範囲内になる。

本発明の目的を達成するため、型出しされた部分を含む固定領域をアンカーロッドに設けた。この型出しされた部分は、軸方向に一列に配置された複数の拡張部から形成される。拡張部は円錐形で、その直径はアンカーロッドの自由先端の向きに沿って増加する。拡張部は、その長さ（ｐ）の掘削孔の平均直径（ｄ_{ｃｕｔ， ｍｅｄ}）に対する比が０．４０から０．６０、外径（ｄ_Ａ）のコア径（ｄ_Ｋ）に対する比が１．３５から１．５５、円錐角（α）が２２．５°から２７．５°であることを特徴とする。この場合、アンカーロッドの直径について、メートル法のＩＣＢＯ及びＥＴＡＧガイドライン又はヤード・ポンド法のＡＣＩガイドライン３５５．２．０７に準拠して、掘削孔の平均直径ｄ_{ｃｕｔ， ｍｅｄ}は、掘削孔の直径の最大値と最小値の和の２分の１とする。すなわち、
ｄ_{ｃｕｔ， ｍｅｄ}＝（ｄ_{ｃｕｔ， ｍｉｎ}＋ｄ_{ｃｕｔ， ｍａｘ}）／２

拡張区分の長さ（ｐ）の掘削孔の平均直径（ｄ_{ｃｕｔ， ｍｅｄ}）に対する比は０．４０から０．５５、外径（ｄ_Ａ）のコア径（ｄ_Ｋ）に対する比は１．４０から１．５５、円錐角（α）は２５°であるのが好ましい。拡張部の円錐部分の表面形状は、固定領域に亘り一定である。

その結果、円錐形の拡張部の数値は以下の通りである。

掘削孔の平均直径ｄ_{ｃｕｔ， ｍｅｄ}は所定の掘削孔の直径に対してほぼ一定となるため、この比は拡張部の長さｐのほぼ全範囲に亘り調整が可能である。

ｐのｄ_{ｃｕｔ， ｍｅｄ}に対する比が０．６０を超える場合、拡張部の長さが必要以上に増加し、固定領域に収まる拡張部がより少なくなることから、定格荷重が低下する。この比が０．４０未満の場合、理論上の定格荷重が高くても、拡張部の形状配置においては、コア径ｄ_Ｋの増加又は外径ｄ_Ａの減少につながり、結果としてｄ_Ａとｄ_Ｋの比に悪影響を及ぼす。

ｄ_Ａのｄ_Ｋに対する比が１．５５を超える場合、理論上は高い定格荷重が達成できるが、アンカーロッドの材料破損を防ぐために最小限に抑えなければならない固定領域の応力断面の設計には不都合である。掘削孔のサイズにより制限される外径ｄ_Ａが任意の値の場合、アンカーロッドの荷重負担能力を犠牲にせずにコア径ｄ_Ｋを任意に小さくすることはできない。ｄ_Ａのｄ_Ｋに対する比が１．３５未満の場合、設定可能な定格荷重が低下する。

円錐角は、定格荷重及びアンカーロッドの拡張効果に直接影響する。円錐角が２２．５°未満の場合、定格荷重がより高くなる。しかし、その結果として拡張効果も大きくなり、大きな法線力が径方向の大きな力（拡張力）に変換されることから、アンカーロッドを縁に近い場所で留め付けに使用する際に制約が出てくる。円錐角が２７．５°を超える場合、拡張効果が低下することから、アンカーロッドがモルタルから剥離しなくなり、モルタルシェルが割り開かれなくなる可能性が高くなる。そのため、モルタルシェルが拡張できなくなり、アンカーがモルタルシェルとともに掘削孔の側面から剥離し、掘削孔から抜け出てしまうこともある。

取付領域に荷重を加える手段としては、ネジが便利で、特に標準的なネジが便利であり、それにより取付部分を所定の位置に固定する

未清掃及び／又はひび割れの入った掘削孔を使用する際には、複合拡張アンカーとモルタル化合物の連結を、接着結合ではなく、噛合結合で行うことが不可欠である。高い定格荷重に加え、未清掃及び／又はひび割れの入った掘削孔でのその後の拡張を複合拡張アンカーにより実現するには、拡張区分を囲むモルタルシェルを割り開く必要がある。これは、接着又は摩擦結合によりアンカーロッドの拡張区分にモルタルシェルが粘着していない場合のみに可能である。

それ故、固定領域に硬化モルタル化合物に付着しない面を設けると効果的である。このためには、モルタル化合物に非粘着のケーシング又はコーティングを固定領域に設けることが好ましい。これにより、開口した割れ目で、引張荷重によりアンカーロッドを硬化モルタルシェルから引き離し、軸方向に動かせるようになる。変位中には、張力の方向にひびが入ったモルタルシェルと固定領域との間に円錐形の拡張区分が滑り込み、アンカーロッドとモルタルシェルとの間で噛合結合による張力が再び発生する。引張荷重をさらに増加させると、円錐形の拡張部の表面によって径方向の力が生じ、硬化モルタルシェルが破壊される。これを通じて、アンカーロッドが掘削孔の側面に対して拡張できるようになり、掘削孔とモルタルシェルが再び噛合結合される。それ故、モルタルシェルと掘削孔の側面の間にゴミの層が存在しても、アンカーロッドが部材に働く力を発生させることができる。事後的に拡張する機能により、アンカーロッドはコンクリートのひび割れた部位や引張領域での使用に適したものになっている。事後的な拡張が可能な本発明のアンカーロッドは、清掃が不十分又は未清掃の掘削孔でも使用が可能である。

表面が粗いネジ山は、光沢性のニッケル及び／又はクロムのめっき、又はワックス状の合成ポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、シリコーンポリマーなどその他の離型剤及び／又は潤滑油でその表面を被覆してもよい。または、表面を電解研磨などの方法で電気化学的に研磨することも可能である。

アンカーロッド設置の際に、掘削孔の基部から開口部へのモルタルの流れを確保し、空気の混入を防ぐため、円錐形の拡張部を設けるべきである。特に小さな環状間隙の場合は、無機及び／又は有機のモルタル化合物を移動させる手段、例えば流路などを設けるべきである。円錐形の拡張部分の流路は、お互いにオフセットされた位置に設置することが好ましく、アンカーロッドの固定領域の周りに螺旋状に設置することが特に好ましい。これにより、円錐形の拡張部の表面が最も一様かつ完全な湿潤状態になる。アンカーロッドの設置の際に円錐形の拡張部に閉じ込められた空気があれば、圧力により上に押し上げられ、流路から掘削孔の開口部へと送られる。流路は、有機及び／又は無機モルタル化合物が通過する際に大きな抵抗力が働かないような寸法にする必要がある。これにより、アンカーロッド挿入時に発生する抵抗力を低減することができる。結果として、硬化モルタル化合物を用いた固定領域が最も完全な湿潤状態になる。

以下、本発明の実施例が図面を参照してより詳細に説明される。

本発明のアンカーロッドを示す図である。

本発明のアンカーロッドの特に好ましい実施例では、円錐形の拡張部が相互に連結された状態で、固定領域の周りを螺旋状に取り巻いており、それによりネジのように型出しされた部分が、図１に示すような粗いネジ山のようになっている。このため、型出しされた部分には有機及び／又は無機のモルタル化合物が移動するための手段を設ける必要がない。円錐形の表面全体が部材に荷重を加えるために使用できることから、定格荷重の向上が可能となる。

本実施例では、円錐形の拡張部の長さ（ｐ）が、固定領域の長手方向で一定値となるネジのピッチ（ｐ’）に対応している。その結果、有機及び／又は無機のモルタル化合物が均等に運ばれ、固定領域全体でアンカーロッドの完全な湿潤状態が確保される。

アンカーロッドの設置は、周知の方法で行われる。

アンカーロッドの材料の鉄が破断されることを防ぐためにも、円錐形の拡張部の応力断面を、少なくとも取付領域の円筒形シャフト、接続ネジ、又はその他の固定要素の応力断面に対応させる必要がある。応力作用時に継続的に拡張することができるという長所を有するため、本発明のアンカーロッドは部材の引張用域又はひび割れの入った掘削孔に設けることができる。さらに、時間を要する掘削孔の清掃をアンカーロッドの設置前に行う必要がない。固定領域の表面形状、より正確には固定領域の型出しされた部分の形状が最適化されていることから、縁に近い部材の領域でもアンカーロッドの定格荷重が向上する。

必須とされていた清掃工程（例えば、掘削孔のブロー、ブラッシング、再ブロー）を省略できるようになると、施工上の安全性が向上し、アンカーロッドをはるかに迅速に設置できるようになる。アンカーロッドの設置に清掃機器が別途必要にならないことから、周辺の空気やユーザーが掘削のブロー粉塵や清掃の際に発生するゴミに晒されることはなくなる。

以降、本発明を図面に記載した好ましい実施例に基づいて詳細に説明する。図１は、固定領域１２と取付領域１４を有するアンカーロッド１０を示す。型出しされた部分１６が設けられた固定領域１２を、完成した掘削孔に挿入方向Ａに沿って挿入する。

アンカーロッド１０を挿入する前に、硬化が可能な有機及び／又は無機モルタル化合物を掘削孔に充填し、硬化が可能なモルタル化合物と固定領域１２を噛合結合で連結する。この掘削孔の直径（ｄ_ｃｕｔ、図示せず）は固定領域１２（ｄ_Ａ）の最大直径より大きく設定されており、そのため掘削孔のすべての側面は硬化モルタル化合物に囲まれるようになっている。円錐形の拡張区分の最大外径ｄ_Ａは、掘削孔の直径より約０．２ｍｍ小さく設定されている。

円錐形の拡張区分の応力断面１６ｄ_Ｋは、アンカーロッド１０の応力断面にほぼ対応する。

型出しされた部分はアンカーロッド１０の固定領域１２が埋め込まれた状態になり、領域全体が覆われるが、円筒形シャフト及び接続ネジの一定部分を掘削孔に埋設された状態にすることもできる。型出しされた部分は、アンカーロッド１０の最小埋め込み深を示す。図から明らかな通り、型出しされた部分１６は、円錐形の拡張部の形をしており、アンカーロッドの周りをネジのように周っているため、粗いネジ山のようになっている。円錐部の表面は、アンカーロッドの挿入方向Ａから見て逆方向に向いており、長手方向にはアンカーロッド１０の縦軸に対して円錐角αを成している。

実施例では、取付領域１４の自由端と固定領域１２の先端の間に直径が若干小さな領域２６が取付領域１４に設けられており、この領域は他の取付部品の固定又はアンカーロッドへの刻みを入れる際に用いることができる。領域２６の直径は取付領域１４の直径と同じにすることができるが、ネジを設けた場合は、ネジとして用いることができる。

留め付けのためには、所要の深さと直径の掘削孔を最初に作成する。次に、適切な量の硬化が可能な有機及び／又は無機モルタル化合物で掘削孔を充填し、固定領域１２を先にしてアンカーロッドを掘削孔に挿入する。円錐形状の拡張部１６が螺旋状になった形態では、掘削孔の開口部の方向に沿ったモルタル化合物の流れが最適になる。モルタル化合物が硬化すると、アンカーロッドは荷重が最大値になるまで応力に耐えることができる。

図１が示す本発明のアンカーロッドの好ましい実施例について、以下の表（表２：メートル法［ｍｍ］、表３：ヤード・ポンド法［インチ］）に示すパラメータの国際共通の標準値は、以下の通りである。メートル法のＩＣＢＯ及びＥＴＡＧガイドライン又はヤード・ポンド法のＡＣＩガイドライン３５５．２．０７に基づく掘削孔の公称直径（ｄ_{ｃｕｔ， ｎｏｍ}）、掘削孔の最小直径（ｄ_{ｃｕｔ， ｍｉｎ}）、掘削孔の最大直径（ｄ_{ｃｕｔ， ｍａｘ}）、中間値（ｄ_{ｃｕｔ， ｍｅｄ}）、円錐形の拡張部のピッチ（ｐ）、円錐角（α）、円錐形の拡張部の外径（ｄ_Ａ）、円錐形の拡張部のコア径（ｄ_Ｋ）、ピッチ（ｐ）と掘削孔の平均直径（ｄ_{ｃｕｔ， ｍｅｄ}）の比、外径（ｄ_Ａ）と円錐形の拡張区分のコア径（ｄ_Ｋ）の比。

表２は図に示す実施例の標準アンカーロッドの所望値であって、
１：掘削孔の公称直径
２：ＩＣＢＯ及びＥＴＡＧガイドラインに基づく掘削孔の最小直径
３：ＩＣＢＯ及びＥＴＡＧガイドラインに基づく掘削孔の最大直径
４：掘削孔の中間値（ｄ_{ｃｕｔ， ｍｅｄ}＝（ｄ_{ｃｕｔ， ｍｉｎ}）＋（ｄ_{ｃｕｔ， ｍａｘ}）／２）
５：ネジのピッチ
６：円錐角
７：円錐形の拡張区分の外径
８：円錐形の拡張区分のコア径

表３は図に示す実施例の標準アンカーロッドの所望値であって、
１：掘削孔の公称直径
２：ＡＣＩガイドライン３５５．２．０７に基づく掘削孔の最小直径
３：ＡＣＩガイドライン３５５．２．０７に基づく掘削孔の最大直径
４：掘削孔の中間値（ｄ_{ｃｕｔ， ｍｅｄ}＝（ｄ_{ｃｕｔ， ｍｉｎ}）＋（ｄ_{ｃｕｔ， ｍａｘ}）／２）
５：ネジのピッチ
６：円錐角
７：円錐形の拡張区分の外径
８：円錐形の拡張区分のコア径

Claims (11)

1. 荷重を付加するための手段を有する取付領域（１４）と、受容孔に充填された硬化可能な有機及び／又は無機モルタル化合物と相互作用する型出しされた部分（１６）とを含む、前記受容孔に挿入が可能な固定領域（１２）と、を備えたアンカーロッドであって、
   前型出しされた部分は軸方向に一列に配置された複数の拡張部を備え、前記複数の拡張部は円錐形を有し、その各々の直径が前記アンカーロッドの自由先端の方向に沿って増加するものに於いて、
   前記拡張部の長さ（ｐ）の掘削孔の平均直径（ｄ_{ｃｕｔ， ｍｅｄ}）に対する比が０．４０から０．６０、
   前記拡張部の外径（ｄ_Ａ）のコア径（ｄ_Ｋ）に対する比が１．３５から１．５５、
   前記拡張部の円錐角（α）が２２．５°から２７．５°である
   ことを特徴とするアンカーロッド。
2. 前記拡張部の前記長さ（ｐ）の前記掘削孔の平均直径（ｄ_{ｃｕｔ， ｍｅｄ}）に対する比が０．４０から０．５５、
   前記拡張部の前記外径（ｄ_Ａ）の前記コア径（ｄ_Ｋ）に対する比が１．４０から１．５５、
   前記拡張部の前記円錐角（α）が２５°である
   ことを特徴とする請求項１に記載のアンカーロッド。
3. 前記円錐形の拡張部（１６）の長さが、前記固定領域（１２）の長手方向でほぼ一定である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアンカーロッド。
4. 前記円錐形の拡張部（１６）の表面は、前記有機及び／又は無機モルタル化合物と粘着しない性質を有する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載のアンカーロッド。
5. 前記円錐形の拡張部（１６）の表面にコーティングを設ける、ことを特徴とする請求項４に記載のアンカーロッド。
6. 前記円錐形の拡張部（１６）の表面に光沢性のニッケル及び／又はクロムのめっきを設ける、ことを特徴とする請求項５に記載のアンカーロッド。
7. 前記円錐形の拡張部（１６）の表面が電気化学的に研磨されている、ことを特徴とする請求項４に記載のアンカーロッド。
8. 前記円錐形の拡張部（１６）の表面が電解研磨されている、ことを特徴とする請求項７に記載のアンカーロッド。
9. 前記円錐形の拡張部（１６）に前記有機及び／又は無機モルタル化合物を移動させる手段が設けられている、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１に記載のアンカーロッド。
10. 前記有機及び／又は無機モルタル化合物を移動させる手段が流路である、ことを特徴とする請求項９に記載のアンカーロッド。
11. 前記円錐形の拡張部（１６）が前記アンカーロッドの前記固定領域（１２）の周りに螺旋状に設置されている、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１に記載のアンカーロッド。
    
    
    
    

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