JP2024030270A - 柱脚構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構造で、曲げモーメントを低減することが可能な構造物の柱脚構造を提供する。【解決手段】 柱脚は、柱体３と柱体３の下端に接合されたベースプレート５とを有する。柱脚は、周囲のスラブコンクリート１３に形成された空間に配置され、充填材１５によって埋設される。すなわち、柱脚の周囲は充填材１５によって埋められる。充填材１５としては、柱脚の変位を許容するように可逆的に変形可能な材質で構成される。例えば、充填材１５としては、砂利、軽石、砂などの多数の粒状物から構成されてもよい。【選択図】図１

Description

本発明は、構造物の柱脚構造に関するものである。

図５に示すように、一般的な構造物１００は、柱体１０１、梁１０５等から構成される。柱体１０１は、基礎１０３と接合される。このような構造物１００に対して、側方からの力Ｘが付与されると、柱体１０１には曲げモーメントＭが生じる。この場合、柱体１０１と基礎１０３との接合部において、最も大きな曲げモーメントが生じる。このため、柱体１０１および基礎１０３の変形を抑えるためには、高い剛性が要求される。

このような柱体１０１の下部における基礎１０３との接合構造としては、柱脚に接合されたベースプレートを、基礎に対してアンカーボルトで固定する方法が一般的である（例えば特許文献１）。

特開２０１３－６４２４４号公報

ここで、例えば、中低層構造物では、鋼製の柱体１０１や梁１０５の剛性は十分であるが、コンクリート製の基礎１０３の剛性が不足する場合がある。より頑丈な基礎１０３を得るためには、より大きく深い基礎１０３が必要となる。例えば、柱体１０１に用いられる鋼材は規格品であるため、最も安価な柱体１０１を選択しても、中低層構造物に要求される剛性に対しては十分な余裕がある場合がある。これに対し、基礎１０３と柱体１０１との接合部における柱脚構造は、曲げモーメントに耐えうる十分な剛性を確保する必要があり、コスト増の要因となっていた。

これに対し、基礎１０３と柱体１０１との接合部をピン構造とする方法もある。ピン構造とすることで、柱脚に生じる曲げモーメントを小さくすることができる。したがって、より小さな基礎１０３とすることができる。

一方、美観等の観点から、床スラブの一部に空間を形成し、当該空間に柱脚構造を構築し、その後、ベースプレートを含む柱脚の一部を充填コンクリートで埋設する場合がある。しかし、このような構造とすると、基礎１０３と柱体１０１との接合部をピン構造としても、柱脚の周囲の充填コンクリートと、さらにその周囲の床スラブを構成するコンクリートによって柱脚が拘束されるため、柱脚の回転変形が妨げられ、前記した効果を十分に得ることができないという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、簡易な構造で、曲げモーメントを低減することが可能な構造物の柱脚構造を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、本発明は、柱体と、前記柱体の下端に接合されるベースプレートと、を有する柱脚と、前記ベースプレートが固定される基礎と、前記柱脚の周囲であって、スラブコンクリートとの間に設けられる充填材と、を具備し、前記充填材は、前記柱脚の変位を許容するように可逆的に変形可能であることを特徴とする柱脚構造である。

前記ベースプレートは、アンカーボルトが挿通される孔と、前記孔の周囲の少なくとも一部に形成されるスリットと、を具備し、前記スリットで囲まれた部位が、変形容易部として機能させてもよい。

前記充填材は、多数の粒状物からなってもよく、又は、前記充填材は、圧縮変形可能な弾性部材からなってもよい。

本発明によれば、床スラブを構成するスラブコンクリートと、柱脚構造との間に、コンクリートではなく変形可能な充填材が充填されるため、周囲のスラブコンクリートや基礎との間で、柱脚の移動が許容される。このため、柱脚に曲げモーメントがかかった際に、充填材の中で柱脚が回転して、曲げモーメントを低減することができる。この際、ベースプレートと基礎との間に空間が必要ないため、ベースプレートの下方をモルタル等で埋めることができ、モルタルとベースプレートとの十分な摩擦を確保することができる。

また、さらに、ベースプレートにスリットを入れることで、ベースプレートが変形しやすく、柱脚が回転変形しやすくなる。このため、柱脚に生じる曲げモーメントをより低減することができる。

また、スラブコンクリートとの間に充填材が多数の粒状物であれば、柱脚の回転に応じて、充填材の形状を容易に可逆的に変化させることができ、また、充填も容易である。また、スラブコンクリートとの間に充填材が圧縮変形可能な弾性部材であれば、柱脚の回転に応じて容易に可逆的に形状を変化させることができ、また、長期にわたってスラブコンクリートとの隙間を埋めることができる。

本発明によれば、簡易な構造で、曲げモーメントを低減することが可能な構造物の柱脚構造を提供することができる。

柱脚構造１を示す図。 図１のＡ－Ａ線断面図。 柱脚構造１ａを示す図。 （ａ）、（ｂ）は、柱脚構造１の動作を示す図。 構造物１００を示す概念図。

以下、本発明の実施の形態にかかる柱脚構造１について説明する。図１は、柱脚構造１を示す正面図であり、図２は、図１のＡ－Ａ線断面図である。なお、図１、図２は、充填材１５の部分透視図とする。柱脚構造１は、主に、柱体３、ベースプレート５、アンカーボルト９、基礎１１、充填材１５、型枠１９等から構成される。

柱脚は、柱体３と柱体３の下端に接合されたベースプレート５とを有する。なお、図示した例では、柱体３はＨ鋼柱であるが、丸形柱や角形柱であってもよい。また、図示した例では、柱体３の一方の側にガセットプレートを介してブレース１７が接合されるが、ブレース１７は必ずしも必要ではなく、また、異なる方向に対してもさらにブレース１７を配置してもよい。

ベースプレート５は鋼製の板状部材である。ベースプレート５には、柱体３との接合部の周囲に複数の孔が設けられ、それぞれの孔にはアンカーボルト９が挿通される。アンカーボルト９の一端は基礎１１に埋設され、アンカーボルト９によって、ベースプレート５が基礎１１に固定される。

なお、アンカーボルト９の配置や本数は特に限定されないが、例えば、ベースプレート５の四隅近傍にそれぞれ配置してもよく、図２に示すように、ベースプレート５の中央に近づけて配置し、いわゆるピン構造としてもよい。

また、図３に示す柱脚構造１ｂのように、ベースプレート５ａを用いてもよい。ベースプレート５ａは、アンカーボルト９（アンカーボルトが挿通される孔）の周囲の少なくとも一部にはスリット２１が設けられる。スリット２１は、ベースプレート５ａの側面側から略Ｌ字状に形成される。すなわち、スリット２１は、それぞれのアンカーボルト９（ベースプレート５の孔）を少なくとも二方向から囲むように形成される。

このように、アンカーボルト９が、異なる２方向のスリット２１の間に配置されることで、アンカーボルト９で固定されるベースプレート５に、変形容易部２３を形成することができる。変形容易部２３は、柱体３に外力が生じた際にベースプレート５ａが変形し、柱体３の回転変形を許容する部位である。なお、スリット２１は、必ずしも必須ではない。

ベースプレート５と基礎１１との間には、モルタル７が充填される。すなわち、ベースプレート５の下方には、基礎１１との間に隙間は形成されず、ベースプレート５の下面の全体がモルタル７と接触する。

柱脚は、周囲のスラブコンクリート１３（床スラブ）に形成された空間に配置され、充填材１５によって埋設される。すなわち、柱脚の周囲には充填材１５が充填され、柱脚が埋設される。充填材１５と周囲のスラブコンクリート１３との間には、型枠１９が配置される。

ここで、通常、スラブコンクリート１３を打設する際には、柱脚を設置する部分を囲むように基礎１１上に型枠１９を設置して、型枠１９の外側にコンクリートを打設することで、スラブコンクリート１３に、柱脚を設置する空間を形成（いわゆる箱抜き）することができる。

この際、スラブコンクリート１３の型枠１９をそのまま残して、柱脚構造１を施工してもよいが、スラブコンクリート１３の硬化後、型枠１９は撤去してもよい。なお、型枠１９の材質は特に限定されず、例えば木枠などが使用可能である。さらに、当該空間に柱脚を設置後、基礎１１上に、当該空間を埋めるように充填材１５を充填することで、柱脚構造１を施工することができる。

なお、充填材１５としては、柱脚の変位を許容するように可逆的に変形可能な材質で構成される。例えば、充填材１５としては、砂利、軽石、砂などの多数の粒状物から構成されてもよい。充填材１５が多数の粒状物であれば、柱脚の大きな変位にも追従可能であり、柱脚周りに充填材１５を充填する作業も容易である。又は、充填材１５としては、発泡材やゴムなどの圧縮変形可能な弾性部材であってもよい。発泡材やゴムなどの圧縮変形可能な弾性部材であれば、柱脚の変位に追従することができるとともに、通常時には、常に一定の形態を保持することができる。

次に、柱脚構造１に対して曲げモーメントが付与された際の動作について説明する。なお、柱脚構造１ａも同様である。図４（ａ）は、柱脚構造１の部分断面図である。前述したように、基礎１１上にベースプレート５が固定され、ベースプレート５と柱体３（及びガセットプレート等の一部）が充填材１５に埋設される。

図４（ｂ）に示すように、この状態から、例えば、柱体３にブレース１７の方向に力がかかると（図中矢印Ｂ）、充填材１５が柱脚の変位に応じて変形し、柱脚がＢ方向へ回転することが許容される。このように、基礎１１（スラブコンクリート１３）に対して、柱脚が回転動作することで、柱脚にかかる曲げモーメントを低減することができる。

なお、Ｂ方向への力がなくなると、柱脚は元の状態に戻る。この際、充填材１５も元の状態に戻り、充填材１５とスラブコンクリート１３との間に隙間が形成されることは抑制される。

以上、本実施の形態によれば、柱体３に外力が付与された際に、充填材１５の変形によって、柱脚の回転変形を許容することができる。このため、柱脚の回転剛性を小さくすることができる。このため、簡易な構造で、柱脚にかかる曲げモーメントを低減することが可能である。

この際、充填材１５を粒状物で構成すれば、スラブコンクリート１３と柱脚の間に充填材１５を充填するのが容易である。また、柱脚の変位が大きい場合でも、充填材１５が柱脚の変位に追従して変形可能である。

また、充填材１５を例えば発泡材等の弾性部材で構成すれば、柱脚の変位に対して弾性変形によって追従することができる。また、弾性部材の場合には、粒状物と異なり定形であるため、柱脚の回転変形後に元の状態に戻った際に、元の形状に確実に戻ることができる。

また、ベースプレート５にスリット２１形成すること、ベースプレート５の変形も容易となる。このため、ベースプレート５の変形によっても、柱脚への曲げモーメントの低減効果を得ることができる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１ａ………柱脚構造
３………柱体
５、５ａ………ベースプレート
７………モルタル
９………アンカーボルト
１１………基礎
１３………スラブコンクリート
１５………充填材
１７………ブレース
１９………型枠
２１………スリット
２３………変形容易部
１００………構造物
１０１………柱体
１０３………基礎
１０５………梁

Claims (4)

1. 柱体と、前記柱体の下端に接合されるベースプレートと、を有する柱脚と、
   前記ベースプレートが固定される基礎と、
   前記柱脚の周囲であって、スラブコンクリートとの間に設けられる充填材と、
   を具備し、
   前記充填材は、前記柱脚の変位を許容するように可逆的に変形可能であることを特徴とする柱脚構造。
2. 前記ベースプレートは、
   アンカーボルトが挿通される孔と、
   前記孔の周囲の少なくとも一部に形成されるスリットと、
   を具備し、
   前記スリットで囲まれた部位が、変形容易部として機能することを特徴とする請求項１記載の柱脚構造。
3. 前記充填材は、多数の粒状物からなることを特徴とする請求項１記載の柱脚構造。
4. 前記充填材は、圧縮変形可能な弾性部材からなることを特徴とする請求項１記載の柱脚構造。

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