JP3273165B2 - Exposed column base of building - Google Patents
Exposed column base of buildingInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、建築物の露出型
柱脚の技術分野に属する。The present invention belongs to the technical field of exposed column bases for buildings.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、建築物の露出型柱脚に関しては多
種多様な技術開発が進められている。 例えばアンカーボルトの降伏特性（降伏応力度）に
着眼した技術は、特公平２ー１４４９６号公報その他に
開示されている。 アンカーボルトをアンボンドタイプで使用する技術
は、特公昭５１ー１０４２号公報その他に開示されてい
る。 アンカーボルトのネジ部を軸部の外径よりも大径と
する拡径アンカーボルトを使用する技術は特開昭６１ー
７８９２５号、特公平７ー４５７３１号公報その他に開
示されている。 高張力鋼によるアンカーボルトを使用する技術は、
特公昭５０ー２４５２４号公報その他に開示されてい
る。2. Description of the Related Art Conventionally, various technologies have been developed for exposed column bases of buildings. For example, a technique focusing on the yield characteristic (yield stress degree) of the anchor bolt is disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-149696 and others. The technique of using an anchor bolt in an unbonded type is disclosed in Japanese Patent Publication No. 51-1042 and others. Techniques using an enlarged diameter anchor bolt in which the screw portion of the anchor bolt has a larger diameter than the outer diameter of the shaft portion are disclosed in JP-A-61-78925, JP-B-7-45731 and others. Technology using anchor bolts made of high-strength steel
This is disclosed in Japanese Patent Publication No. 50-24524 and others.
【０００３】[0003]
【本発明が解決しようとする課題】柱脚は、鉄骨柱に作
用する軸方向力、曲げモーメント及びせん断力を基礎へ
確実、十分に伝達するように設計される。柱脚の力学的
性状は非常に複雑である。最近では耐震安全性の観点か
らも応力伝達性状、変形性状、及び耐力等々に関する研
究開発が上述したように多様に進められている。The pedestal is designed to reliably and sufficiently transmit the axial, bending and shear forces acting on the steel column to the foundation. The mechanical properties of the pedestal are very complex. In recent years, from the viewpoint of seismic safety, research and development on stress transmission properties, deformation properties, strength, and the like have been variously advanced as described above.
【０００４】柱脚に使用するアンカーボルトの材質は、
柱脚の塑性変形能力を左右する重要な項目である。従
来、アンカーボルトの材質に関しては、日本建築学会が
「鋼管構造設計施工指針、同解説」の中で、アンカーボ
ルトの材料を表１のように規定している。これはＪＩＳ
規格、Ｇ３１０１一般構造用圧延鋼材 ＳＳ４００ Ｓ
Ｓ４９０ ＳＳ５４０に関するものである。The material of the anchor bolt used for the column pedestal is
This is an important item that determines the plastic deformation capacity of the column base. Conventionally, regarding the material of the anchor bolt, the Architectural Institute of Japan has specified the material of the anchor bolt as shown in Table 1 in the “Guidelines for Design and Execution of Steel Pipe Structures and Explanations”. This is JIS
Standard, G3101 rolled steel for general structure SS400 S
S490 This relates to SS540.
【０００５】[0005]
【表１】 [Table 1]
【０００６】また、阪神大震災後の平成８年１０月２０
には、建築構造用圧延棒鋼ＳＮＲＪＩＳ Ｇ３１３８が
表２のように制定された。[0006] Also, after the Great Hanshin Earthquake, October 20, 1996
Has established SNRJIS G3138, a rolled steel bar for building structures, as shown in Table 2.
【０００７】[0007]
【表２】 [Table 2]
【０００８】ところで、構造用鋼等に関しては、その変
形能力を示す尺度として「伸び」が考えられている。そ
の一方で、降伏点又は耐力（以下、降伏点と総称す
る。）と引張強さ（極限強さ）の比、即ち「降伏比」に
ついても、前記「伸び」と同様に構造物の変形性能を示
す尺度として考えられている。降伏比が小さいほど変形
能力が大きい柱脚となる。降伏比はまた、材料の降伏点
から破断に至るまでの所謂余力を示す尺度でもある。By the way, with respect to structural steel and the like, “elongation” is considered as a scale indicating its deformability. On the other hand, as for the ratio between the yield point or proof stress (hereinafter collectively referred to as the yield point) and the tensile strength (extreme strength), that is, the “yield ratio”, similarly to the “elongation”, the deformation performance of the structure Is considered as a measure of The lower the yield ratio, the higher the deformation capacity of the column base. The yield ratio is also a measure of the so-called residual power from the yield point of the material to the break.
【０００９】従って、柱脚に使用するアンカーボルトの
材質に関しては、上記「伸び」及び「降伏比」の双方に
関する検討が進められてしかるべきである。しかし、従
来は上記のように降伏特性に関する検討が進められて
いる程度でしかない。上記の高張力鋼によるアンカー
ボルトにしても、上記「伸び」及び「降伏比」の双方に
関する検討は進められていない。Therefore, regarding the material of the anchor bolt used for the column base, the study on both the “elongation” and the “yield ratio” should be advanced. However, conventionally, studies on the yield characteristics as described above have only been conducted. Regarding the above-mentioned anchor bolts made of high-strength steel, studies on both the “elongation” and “yield ratio” have not been advanced.
【００１０】次に、柱脚に使用するアンカーボルトが大
きな変形能力を確保するためには、ネジ部の破断に先行
して軸部が降伏することが重要な条件である。そのため
には前記の降伏比が、ネジ部の有効断面積と軸部断面積
の比よりも小さいことが条件（以下、この条件をＸと言
う。）とされる（鋼管構造設計施工指針・解説１２５頁
参照）。Next, in order to secure a large deformation capacity of the anchor bolt used for the column base, it is an important condition that the shaft part yields before the thread part is broken. For this purpose, the condition that the yield ratio is smaller than the ratio of the effective cross-sectional area of the threaded portion to the cross-sectional area of the shaft portion is set as a condition (hereinafter, this condition is referred to as X). See page 125).
【００１１】因みに、ＪＩＳ Ｂ１０８２によって規定
されたネジ規格によるネジ部の有効断面積計算式によれ
ば、ネジ部の有効断面積及びネジ部谷径断面積は表３の
ようである。According to the formula for calculating the effective cross-sectional area of the screw portion according to the screw standard defined by JIS B1082, the effective cross-sectional area of the screw portion and the cross-sectional area of the root portion of the screw portion are as shown in Table 3.
【００１２】[0012]
【表３】 [Table 3]
【００１３】表３のＡ2 ／Ａ0 値を参照すると、前記降
伏比の上限が８０％であれば、およそ上記の「条件Ｘ」
を満足することになる。しかしながら、アンカーボルト
の一般的な製造方法、又は引っ張り試験の結果からは、
前記の「条件Ｘ」を満たすだけでは、ネジ部の先行破断
の防止に十分な条件とは言えない。即ち、アンカーボル
トのネジ部を作る手段が、切削ネジの場合は、図３Ａ、
Ｂに例示したように磨き丸鋼１２を使用することによ
り、ネジ部外径ｄ3 と軸部外径ｄ0 を同径とすることが
可能である。しかし、引張り試験に於いて、軸部の降伏
よりもネジ部の破断が先行して発生することが多い。Referring to the value of A 2 / A 0 in Table 3, if the upper limit of the yield ratio is 80%, the above “condition X” is approximately satisfied.
Will be satisfied. However, from the general manufacturing method of anchor bolts or the results of tensile tests,
Simply satisfying the above “condition X” is not a sufficient condition for preventing the premature rupture of the screw portion. That is, when the means for forming the screw portion of the anchor bolt is a cutting screw, FIG.
The use of polished round bars 12 as illustrated in B, and screw outer diameter d 3 and the shaft outer diameter d 0 may be the same diameter. However, in the tensile test, the fracture of the screw portion often occurs before the yield of the shaft portion.
【００１４】その原因は、ネジ部１０の谷径断面積と材
料の引張り強さとを乗じた値よりも、軸部１１の断面積
と材料の降伏点とを乗じた値が大きくなった場合か、そ
こまで後者の値が大きくなくとも、ネジ部の切削による
切り欠き効果によって、ネジ谷部の応力集中によりネジ
部の破断強度が低下していると考えられる。因みに図２
にはネジ部１０と軸部１１の一般形態と各呼径を示して
いる。ｄ0 が軸部外径、ｄ1 はネジ部谷径、ｄ2 が有効
径、ｄ3 が外径（呼径）である。The reason is that the value obtained by multiplying the cross-sectional area of the shaft portion 11 by the yield point of the material is larger than the value obtained by multiplying the root cross-sectional area of the screw portion 10 by the tensile strength of the material. However, even if the latter value is not so large, it is considered that the breaking strength of the screw portion is reduced due to the stress concentration at the screw root portion due to the notch effect due to the cutting of the screw portion. By the way, FIG.
Shows general forms of the screw portion 10 and the shaft portion 11 and respective nominal diameters. d 0 is the axial outer diameter, d 1 is the threaded portion minor diameter, d 2 is the effective diameter, d 3 is the outer diameter (DN).
【００１５】上述したように、アンカーボルトの材料の
「降伏比」の上限値が８０％以下でも、表３のＡ1 ／Ａ
0 （谷部断面積／軸部断面積）の値が全て０．８（８０
％）以上ではないので、ネジ部の先行破断が発生するこ
とを理解できる。次に、転造ネジの場合は、転造ネジ加
工の方法として、軸径Ｄの丸鋼を図４Ａのように予めネ
ジ部を略有効径ｄに切削加工をし、その後ネジ部を転造
加工する（図４Ｂ）場合と、図５Ａに示す丸鋼１２の全
体を、伸線加工法で図５Ｂのように略ネジ有効径ｄに形
成し、しかる後図５Ｃのようにネジ部１０を転造加工す
る場合とがある。As described above, even if the upper limit of the “yield ratio” of the material of the anchor bolt is 80% or less, A 1 / A in Table 3 is used.
0 (valley cross-sectional area / shaft cross-sectional area) values are all 0.8 (80
%), It can be understood that a premature fracture of the screw portion occurs. Next, in the case of a rolled screw, as a method of forming a rolled screw, a round bar having a shaft diameter D is previously cut into a substantially effective diameter d as shown in FIG. 4A, and then the threaded portion is rolled. In the case of processing (FIG. 4B), the entire round steel 12 shown in FIG. 5A is formed to a substantially effective screw diameter d as shown in FIG. 5B by a wire drawing method, and then the screw portion 10 is formed as shown in FIG. 5C. In some cases, rolling is performed.
【００１６】前者（図４）の場合は、図３の切削ネジと
同様に、ネジ部外径ｄ3 と軸部外径ｄ0 を略同径とする
ことが可能である。転造ネジは切削ネジと異なり、切り
欠き効果による強度低下もなく、ネジ谷部は加工効果に
より強度が上昇していることから、ネジ部全体の引張り
強度は、ネジ部有効径ｄ2 と同径の丸鋼と同等と従来考
えられていた。In the former case (FIG. 4), the thread part outer diameter d 3 and the shaft part outer diameter d 0 can be made substantially the same as in the case of the cutting screw of FIG. Rolling screws unlike the cutting screw, no strength reduction due to notch effect, since the screw troughs have strength by working effect is increased, the tensile strength of the entire threaded portion includes a thread portion the effective diameter d 2 equal It was previously considered equivalent to a round steel of diameter.
【００１７】しかし、実際には前述した転造ネジの引張
り試験に於いても、切削ネジと同様に軸部の降伏開始よ
りもネジ部（特にネジ根元）の破断の方が先行して発生
することが少なくない。この事実は、切削ネジと同じ
く、アンカーボルトの材料の「降伏比」の上限値が８０
％以下でも、ネジ部の先行破断を完全に防止できないこ
とを意味する。However, actually, in the above-described tensile test of the rolled screw, the fracture of the screw portion (especially the screw root) occurs earlier than the start of the yield of the shaft portion, similarly to the cutting screw. There are many things. This fact indicates that the upper limit of the "yield ratio" of the anchor bolt material is 80
% Or less means that the premature rupture of the thread cannot be completely prevented.
【００１８】図５に示す転造ネジ加工法の場合は、ネジ
部の有効径ｄ2 と軸径ｄ0 が略同径となり、前者よりも
有利となる。よって、アンカーボルトの材質を降伏比の
上限が８０％以下の材料と組み合わせることにより、柱
脚のアンカーボルトとして使用可能な範囲となる。もっ
とも伸線加工の段階で軸部の材料の機械的性質が加工効
果によって降伏比が上昇し、伸びが減少する方向に変化
し、アンカーボルトとして適さなくなる場合もある。そ
の確認のために伸線加工後の軸部の機械的性質の検査や
品質管理が煩雑となる。In the case of the thread rolling method shown in FIG. 5, the effective diameter d 2 of the thread portion and the shaft diameter d 0 are substantially the same, which is more advantageous than the former. Therefore, by combining the material of the anchor bolt with a material having an upper limit of the yield ratio of 80% or less, the range becomes usable as the anchor bolt of the column base. However, at the stage of wire drawing, the mechanical properties of the material of the shaft portion may change in the direction in which the yield ratio increases and the elongation decreases due to the working effect, and may not be suitable as anchor bolts. Inspection of the mechanical properties of the shaft after wire drawing and quality control for the confirmation are complicated.
【００１９】以上のことから、ネジ部の先行破断を完全
に防止するためには、降伏比に関してはその上限が、表
３のＡ1 ／Ａ0 値より小さい値（略７５％）以下、理想
的には７０％以下としなければならないことが分かる。
しかし、高張力鋼で理想的なアンカーボルト材料（降伏
比７０％以下）が入手困難という厳しい現実がある。即
ち、高張力鋼（降伏点が４４０〜６００Ｎ／mm 2 の範
囲）で入手が可能な、降伏比の上限値が８０％以下の材
料と、アンカーボルトのネジ部の谷径を軸部の外径より
大きい拡径に形成する技術を組み合わせることによっ
て、より完全にネジ部の先行破断を防止した高張力のア
ンカーボルトの提供が可能となる。From the above, the preceding fracture of the screw portion is completely completed.
In order to prevent this, the upper limit of the yield ratio is
A of 31/ A0Less than the value (approximately 75%), ideal
It can be seen that it must be set to 70% or less.
However, the ideal anchor bolt material (yield
(Ratio of 70% or less) is difficult to obtain. Immediately
High-tensile steel (having a yield point of 440 to 600 N / mm TwoRange of
Materials with an upper limit of yield ratio of 80% or less, which can be obtained in box)
Material and the root diameter of the screw part of the anchor bolt from the outer diameter of the shaft part
By combining the technology to form a large diameter,
High-tension
An anchor bolt can be provided.
【００２０】以上に述べた観点から従来の各技術を概観
した場合、上記〜から理解されるように、いずれか
の検討項目を個別に満たすものは存在するが、全ての検
討項目を総合的に満たすものは存在しない。即ち、高強
度で、しかも「伸び」の大きいアンカーボルトを用いた
柱脚は見当たらない。例えば高張力鋼に属するＰＣ鋼棒
は、高強度ではあるが、伸びは５％程度でしかない。When the conventional technologies are overviewed from the above-mentioned viewpoints, as will be understood from the above, there are some which individually satisfy any of the examination items, but all the examination items are comprehensively considered. There is nothing to satisfy. That is, there is no column base using an anchor bolt having high strength and large "elongation". For example, a PC steel rod belonging to high-strength steel has high strength, but elongation is only about 5%.
【００２１】また、「降伏比」に関して、理想的なアン
カーボルトの材料（降伏比７０％以下）が入手困難とい
う現実もある。例えば表１の場合、降伏点の数値が「１
９５以上」のように曖昧で、降伏比の決め手になる規定
がない。表２の場合は降伏比が「８０％以下」のように
規定されてはいるが、降伏点の数値が「２３５以上」と
か「４４５以下」のように小さ過ぎる。Further, regarding the "yield ratio", there is a reality that it is difficult to obtain an ideal anchor bolt material (yield ratio of 70% or less). For example, in the case of Table 1, the numerical value of the yield point is “1”.
95 or more ", and there is no rule that determines the yield ratio. In the case of Table 2, the yield ratio is defined as “80% or less”, but the numerical value of the yield point is too small such as “235 or more” or “445 or less”.
【００２２】よって、本発明の目的は、アンカーボルト
はアンボンドタイプとして、塑性ヒンジはアンカーボル
トの塑性変形とする露出型柱脚を提供することである。
本発明の次の目的は、アンカーボルトの材質を降伏点が
大きい高張力鋼とし、しかも変形能力が大きい「伸び」
及び「降伏比」の条件を満たし、更に回転バネ定数（回
転剛性）が小さく、アンカーボルトのネジ部の先行破断
を完全に防止した露出型柱脚を提供することである。Accordingly, an object of the present invention is to provide an exposed column base in which the anchor bolt is an unbonded type and the plastic hinge is a plastic deformation of the anchor bolt.
The next object of the present invention is to use a high-strength steel with a large yield point as the material of the anchor bolt, and also have a "deformation" with a large deformation capacity.
Another object of the present invention is to provide an exposed column base that satisfies the conditions of "yield ratio", has a small rotation spring constant (rotation rigidity), and completely prevents the premature rupture of the screw portion of the anchor bolt.
【００２３】[0023]
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めの手段として、請求項１記載の発明に係る建築物の露
出型柱脚は、建築物の露出型柱脚において、 そのアンカ
ーボルトはアンボンドタイプであり、柱脚の塑性ヒンジ
をアンカーボルトの塑性変形として実現するため、下記
の条件を満たすことを特徴とする。アンカーボルトの材
質の機械的性質は、降伏点が４４０〜６００Ｎ／mm２の
範囲（高張力鋼）で、降伏点と引張り強さとの比（降伏
比）の上限が８０％、伸びは１８％以上であること。ア
ンカーボルトのネジ部は、谷径が軸部の外径より大きい
拡径に形成されていること。アンカーボルトの引張り有
効長さは、その軸部の外径の１６〜２０倍であること。 As a means for solving the problems described above Means for Solving the Problems], exposed type column base of a building according to the first aspect of the present invention, in the exposed type column base of a building, the anchor <br The bolt is an unbonded type, and the plastic hinge of the column base
To realize the plastic deformation of the anchor bolt,
Is satisfied . The mechanical properties of the anchor bolt material are as follows: the yield point is in the range of 440 to 600 N / mm 2 (high tensile steel), the upper limit of the ratio between the yield point and the tensile strength (yield ratio) is 80%, and the elongation is 18%. That is all. The thread portion of the anchor bolt is formed so that the root diameter is larger than the outer diameter of the shaft portion. With anchor bolt tension
The effective length is 16 to 20 times the outer diameter of the shaft.
【００２４】[0024]
【００２５】[0025]
【発明の実施形態及び実施例】請求項１記載の発明に係
る建築物の露出型柱脚は、図１に例示したような形態で
実施される。即ち、予めコンクリート基礎１の中に所定
の配置で垂直に埋設された複数本のアンカーボルト２の
上部に、鉄骨柱３の下端に取り付けたベースプレート４
のボルト孔を嵌め、前もってベースプレートの設置レベ
ルに合わせてセットしてある高さ調節用の先行モルタル
５の上にベースプレートの下面を載せ、鉄骨柱３の垂直
度、柱芯を調整した後に締め付けナット６で強固に固定
する。そして、前記ベースプレート４とコンクリート基
礎１の上面との隙間に、モルタル（及びグラウト材）７
を充填して固める。図１中の符号８はアンカーボルト２
の定着板、９は囲い枠である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The exposed column base of a building according to the first aspect of the present invention is embodied in a form as illustrated in FIG. That is, a base plate 4 attached to a lower end of a steel column 3 is mounted on an upper part of a plurality of anchor bolts 2 vertically embedded in a concrete foundation 1 in a predetermined arrangement in advance.
Then, the lower surface of the base plate is placed on the preceding mortar 5 for height adjustment which has been set in advance according to the installation level of the base plate, and after adjusting the verticality of the steel column 3 and the column core, tighten the nut. Fix firmly with 6. A mortar (and grout material) 7 is provided in a gap between the base plate 4 and the upper surface of the concrete foundation 1.
Fill and harden. Reference numeral 8 in FIG.
Reference numeral 9 denotes an enclosing frame.
【００２６】本発明は、上記した露出型柱脚のアンカー
ボルト２に関する材料的研究の成果として実施される。
もっとも、アンカーボルト２は、アンボンドタイプであ
ることを前提とする。その理由はアンカーボルト２に大
きな塑性変形を期待し、柱脚の塑性ヒンジを、アンカー
ボルトの塑性変形として実現するためである。ここで言
うアンボンドタイプの意味は、予めシース管などでアン
カーボルト２をコンクリート基礎１から絶縁した構成、
或いは予めアンカーボルトの表面にコールタールその他
の剥離剤を塗布するなどして当該アンカーボルトに或る
大きさの引張り荷重が作用した段階でコンクリートから
剥離して縁が切れるような構成、又はアンカーボルトの
表面には何も加工を行わず、そのままコンクリート基礎
と密着させるが、当該アンカーボルトにアンカーボルト
の表面のコンクリート付着力より大きな引張り荷重が作
用した段階でコンクリートから剥離して縁が切れるよう
な構成、つまり、アンカーボルトが比較的大きな荷重を
受けたとき、実質的にアンカーボルトの下部の定着板８
で基礎コンクリート１と締結されるように、従来一般に
行われている構造を指す。The present invention is carried out as a result of a material study on the anchor bolt 2 of the above-mentioned exposed column base.
However, it is assumed that the anchor bolt 2 is an unbonded type. The reason is that large plastic deformation of the anchor bolt 2 is expected, and the plastic hinge of the column base is realized as the plastic deformation of the anchor bolt. The meaning of the unbond type here is a structure in which the anchor bolt 2 is insulated from the concrete foundation 1 in advance by a sheath tube or the like,
Alternatively, a structure in which a coal tar or other release agent is applied to the surface of the anchor bolt in advance and the edge is peeled off from the concrete when a certain amount of tensile load is applied to the anchor bolt, or the anchor bolt is cut off No processing is performed on the surface of the anchor bolt, and it is brought into close contact with the concrete foundation.However, when a tensile load greater than the concrete adhesive force on the anchor bolt surface is applied to the anchor bolt, the anchor bolt peels off from the concrete and the edge is cut off. When the anchor bolt receives a relatively large load, the anchor plate 8 substantially below the anchor bolt is configured.
Refers to a structure that is generally performed in the past so as to be fastened to the foundation concrete 1.
【００２７】次に、上記アンカーボルト２の材質は、柱
脚のサイズを可及的に小さくコンパクト化するために、
機械的性質のうち降伏点が４４０〜６００Ｎ／mm2 の範
囲の高張力鋼を使用する。鋼材の機械的性質は、降伏点
が上がるに従って「降伏比」は上がり、「伸び」は下が
る傾向となることが一般的に知られている。降伏点のみ
を考えれば高い方ばよいが、降伏点が高くなるに従っ
て、「降伏比」の上限値８０％以下、又は「伸び」１８
％以上の条件を同時に満足する材料の入手が困難となっ
てくる。本発明では、あまりコストアップにならず、入
手が可能で実用的な範囲として、上限値を６００Ｎ／mm
2 と定めた。このような高張力鋼のアンカーボルトを使
用することにより、同一サイズの柱脚（ベースプレート
のサイズ、アンカーボルトのサイズが同一）と比較し
て、回転バネ定数（回転剛性）が同じでも耐力が大きい
柱脚が可能となる。逆に言えば、耐力が同一の柱脚の場
合、そのサイズが小さいコンパクトなものとなり回転バ
ネ定数が小さくなるので、鉄骨柱３のモーメント（応
力）を基礎へ伝達する割合が小さくなり（半剛性）、結
局コンクリート基礎１のサイズのコンパクト化を図れる
ことになる。Next, in order to make the size of the column base as small as possible and compact, the material of the anchor bolt 2 is as follows.
Among the mechanical properties, a high-tensile steel having a yield point in a range of 440 to 600 N / mm 2 is used. It is generally known that the mechanical properties of steel materials have a tendency that the “yield ratio” increases and the “elongation” decreases as the yield point increases. The higher the yield point, the better. The higher the yield point, the lower the upper limit of the “yield ratio” is 80% or the lower the “elongation”.
% At the same time, it becomes difficult to obtain a material that satisfies the above conditions. In the present invention, the upper limit is set to 600 N / mm as a practically available range that does not increase the cost so much.
Determined as 2 . By using such high-tensile steel anchor bolts, compared to column bases of the same size (base plate size and anchor bolt size are the same), the proof stress is large even if the rotation spring constant (rotation rigidity) is the same. Pillars become possible. Conversely, in the case of column bases having the same proof stress, the size is small and compact, and the rotation spring constant is reduced. Therefore, the ratio of transmitting the moment (stress) of the steel column 3 to the foundation is reduced (semi-rigidity). ) In the end, the size of the concrete foundation 1 can be reduced.
【００２８】一方、柱脚の塑性変形能力を大きくするこ
と、そのためにアンカーボルト２のネジ部の先行破断を
防止し軸部の降伏を実現する手段として、アンカーボル
トの材質は、降伏点と引っ張り強さの比、即ち「降伏
比」の上限を８０％までとし、「伸び」は１８％以上の
材質とする。「伸び」は大きいにこしたことはないが、
前述したように材料の降伏値が上がるに従って「伸び」
は低下してくる。理想的には３号試験片で２１％以上が
望ましいが、本発明では実用範囲として許容できる１８
％以上を下限値とした。On the other hand, as a means for increasing the plastic deformation capacity of the column base and for preventing the threaded portion of the anchor bolt 2 from being prematurely fractured and achieving the yield of the shaft portion, the material of the anchor bolt is the yield point and the tensile strength. The upper limit of the strength ratio, that is, the "yield ratio" is up to 80%, and the "elongation" is a material of 18% or more. "Elongation" has never been great,
As described above, "elongation" increases as the material yield value increases
Is falling. Ideally, 21% or more is desirable for the No. 3 test piece, but in the present invention, 18% is acceptable as a practical range.
% Or more was defined as the lower limit.
【００２９】アンカーボルト２のネジ部２ａに関して
は、その有効径、理想的には谷径が軸部の外径よりも大
きい拡径に形成する。その理由は、既に上記解決課題の
項で詳しく説明したように、柱脚に使用するアンカーボ
ルトに大きな塑性変形能力を確保するためには、ネジ部
の破断に先行して軸部が降伏することが重要な条件とな
る。そのために材質の「降伏比」が、ネジ部の有効断面
積と軸部断面積の比よりも小さいことが条件（以下、こ
の条件をＸと言う。）とされるからである。The screw portion 2a of the anchor bolt 2 is formed such that its effective diameter, ideally, the root diameter is larger than the outer diameter of the shaft portion . The reason is that, as already explained in detail in the above-mentioned problem, in order to secure a large plastic deformation capacity for the anchor bolt used for the column base, the shaft part yields before the thread part breaks. Is an important condition. For this reason, the condition that the “yield ratio” of the material is smaller than the ratio of the effective cross-sectional area of the threaded portion to the cross-sectional area of the shaft portion is set as a condition (hereinafter, this condition is referred to as X).
【００３０】ここに先の説明を復唱することは省くが、
前記「降伏比」の上限が８０％であれば、およそ上記の
「条件Ｘ」を満足することになる。しかし、アンカーボ
ルトの一般的な製造方法、又は引っ張り試験の結果を検
討すると、前記の「条件Ｘ」を満たすだけでは、ネジ部
の先行破断の防止に十分な条件と言えないから、要する
に、降伏比の上限が８０％でも、ネジ部の先行破断を防
止できないことを意味する。従って、アンカーボルトの
ネジ部が軸部の外径よりも大きい拡径に形成しなければ
ならないことが解かったのである。Here, we will not repeat the previous explanation,
If the upper limit of the “yield ratio” is 80%, the above “condition X” is approximately satisfied. However, considering the general manufacturing method of anchor bolts or the results of a tensile test, it is not sufficient to satisfy the above “condition X” to prevent the premature rupture of the threaded portion. Even if the upper limit of the ratio is 80%, it means that the premature rupture of the screw portion cannot be prevented. Therefore, it was found that the screw portion of the anchor bolt had to be formed to have a larger diameter than the outer diameter of the shaft portion.
【００３１】以上に詳述したアンカーボルト２の材質の
条件を現実に満たすものとしては、例えば株式会社合鐵
建材が鋼構造物用高張力鋼（タイロッド）として販売し
ている商品名ＮＨＴ６９０（４４０Ｎ／mm２用の材
質）、或いは商品名ＮＨＴ７４０（６００Ｎ／mm２用の
材質）を好適に採用して実施することが出来る。本発明
は更に、アンカーボルト２の引張り有効長さを軸部の外
径の１６〜２０倍で実施する。以下に、その意義を説明
する。As a material that actually satisfies the conditions of the material of the anchor bolt 2 described in detail above, for example, NHT690 (440N) sold by Gotei Kenzai Co., Ltd. as high-strength steel (tie rod) for steel structures / Mm 2 ) or NHT740 (trade name) (material for 600 N / mm 2 ). The present invention further provides that the effective pulling length of the anchor bolt 2 is 16 to 20 times the outer diameter of the shaft . The significance is described below.
【００３２】先ずアンカーボルトの引張り有効長さの上
限値は、従来から採用されている２０ｄとした。有効長
さの下限値に関しては、従来一般に採用されている材料
ＳＳ４９０の降伏点２７５Ｎ／mm2 （表１ ＳＳ４９０
の１６＜ｄ≦４０範囲の降伏点）と、本発明で採用する
降伏点の下限値４４０Ｎ／mm2 とを比較すると、次のこ
とが分かる。まず、回転バネ定数の一般式は次の数１で
表すことが出来る。First, the upper limit of the effective pulling length of the anchor bolt was set to 20d which has been conventionally used. Regarding the lower limit of the effective length, the yield point 275 N / mm 2 of the conventionally used material SS490 (Table 1 SS490)
16 <d ≦ 40) and the lower limit of 440 N / mm 2 of the yield point employed in the present invention, the following can be understood. First, the general formula of the rotation spring constant can be expressed by the following equation (1).
【００３３】[0033]
【数１】 上記の数１は、下記の通り、回転バネ定数は数２に比例
する。(Equation 1) In the above equation (1), the rotation spring constant is proportional to the equation (2) as described below.
【００３４】[0034]
【数２】 但し、KBS：回転バネ定数 Lb：アンカーボルトの引張り有効長さ（ｃｍ） Ｅ：アンカーボルト材料のヤング係数（ｔ／ｃｍ2 ） nt：引張り側アンカーボルトの本数 Ab：アンカーボルトの軸部の断面積（ｃｍ2 ） dt＋dc：柱脚の回転中心から引っ張り側アンカーボルト
芯までの距離（ｃｍ）上記の数１から、回転バネ定数
は、アンカーボルトの軸部の断面積に比例し、アンカー
ボルトの引張り有効長さに反比例することが分かる。(Equation 2) However, KBS: Rotational spring constant Lb: Effective tension length of anchor bolt (cm) E: Young's modulus of anchor bolt material (t / cm 2 ) nt: Number of anchor bolts on tension side Ab: Break of shaft part of anchor bolt Area (cm 2 ) dt + dc: distance from the center of rotation of the column base to the tension anchor bolt core (cm) From the above equation (1), the rotation spring constant is proportional to the cross-sectional area of the shaft of the anchor bolt. It can be seen that it is inversely proportional to the effective pulling length.
【００３５】ここで、同じ引張り耐力（材料の降伏点×
軸部断面積）となるＳＳ４９０と本発明品との断面積を
それぞれAb1 、Ab2 とすれば、次の数値が求められる。 この場合の軸部の直径をそれぞれdb1 、db2 とすれば、
次の数３が成り立つ。Here, the same tensile strength (yield point of material ×
Assuming that the cross-sectional areas of the SS490 and the product of the present invention, which are the cross-sectional areas of the shafts, are Ab 1 and Ab 2 respectively, the following numerical values are obtained. If the diameters of the shafts in this case are db 1 and db 2 respectively,
The following equation 3 holds.
【００３６】[0036]
【数３】 つまり、上記の数２と数３から、ＳＳ４９０を採用した
アンカーボルトと、同じ引張り耐力を持つ本発明品のア
ンカーボルトは、軸部の断面積が０．６２５倍、軸部の
直径が０．７９０倍となる。(Equation 3) That is, from the above Expressions 2 and 3, the anchor bolt of the present invention having the same tensile strength as the anchor bolt employing SS490 has a cross-sectional area of 0.625 times the shaft portion and a diameter of the shaft portion of 0.2 mm. 790 times.
【００３７】ここで、数１の LbをLb＝Ｊ×dbとおき
（但し、Ｊは係数、dbは軸部直径）、同じ引張り耐力と
なるＳＳ４９０と本発明品の回転バネ定数をそれぞれKB
S1、KBS2とすれば、次の数４が成り立つ。Here, Lb in Equation 1 is set as Lb = J × db (where J is a coefficient and db is the diameter of the shaft), and SS490 which has the same tensile strength and the rotation spring constant of the product of the present invention are KB.
Assuming S 1 and KBS 2 , the following equation 4 holds.
【００３８】[0038]
【数４】 但し J1：SS490 に対する係数 J2：本発明品に対する係数 ここで上記の数４に於いて、同じ回転バネ定数となる
J1、J2の関係は、次の数５のように、(Equation 4) Where J 1 is a coefficient for SS490 and J 2 is a coefficient for the product of the present invention.
The relationship between J 1 and J 2 is given by
【００３９】[0039]
【数５】 (Equation 5)
【００４０】以上のことから、同じ引張り耐力を持つＳ
Ｓ４９０と、本発明のアンカーボルトを使用した場合と
を比較すると、本発明の回転バネ定数をＳＳ４９０の回
転バネ定数以下にする条件は、本発明品の引張り有効長
さをＳＳ４９０の０．７９倍、つまり略０．８倍まで減
少させても達成できることを意味する。From the above, S having the same tensile strength can be obtained.
When S490 is compared with the case where the anchor bolt of the present invention is used, the condition that the rotary spring constant of the present invention is equal to or less than the rotary spring constant of SS490 is that the effective pulling length of the product of the present invention is 0.79 times that of SS490. That is, it can be achieved even if it is reduced to about 0.8 times.
【００４１】以上の検討から、従来のアンカーボルトの
引張り有効長さ２０ｄに対して、本発明品の引張り有効
長さの下限値は、従来の２０ｄの０．８倍、つまり、１
６ｄとした。From the above study, the lower limit of the effective pulling length of the product of the present invention is 0.8 times that of the conventional 20d, that is, 1 d against the effective pulling length of the conventional anchor bolt of 20 d.
6d.
【００４２】[0042]
【本発明が奏する効果】本発明に係る建築物の露出型柱
脚によれば、アンカーボルトのネジ部の先行破断を完全
に防止でき、大きな変形能力を確保できる。高張力ボル
トの採用により耐力の大きい柱脚を実現でき、換言すれ
ば、柱脚のサイズが小さいコンパクト化が達成され、且
つコンクリート基礎のコンパクト化も達成される。According to the exposed column base of a building according to the present invention, the premature breakage of the screw portion of the anchor bolt can be completely prevented, and a large deformation capacity can be secured. By adopting the high tension bolts, a column base having a large proof stress can be realized. In other words, the column base can be made small in size and the concrete foundation can be made compact.
【図１】本発明を実施する露出型柱脚の形態を示した立
面図である。FIG. 1 is an elevation view showing a form of an exposed column base embodying the present invention.
【図２】アンカーボルトのネジ部の一般的形態図であ
る。FIG. 2 is a general configuration diagram of a screw portion of an anchor bolt.
【図３】Ａ、Ｂはネジ部の切削加工法の工程順を示す説
明図である。FIGS. 3A and 3B are explanatory diagrams showing the order of steps in a cutting method of a thread portion. FIGS.
【図４】Ａ、Ｂはネジ部の転造加工法の工程順を示す説
明図である。FIGS. 4A and 4B are explanatory diagrams showing the order of steps in a rolling process of a thread portion.
【図５】Ａ〜Ｃは転造加工法の異なる工程順を示す説明
図である。FIGS. 5A to 5C are explanatory diagrams showing different process orders of the rolling method.
２ アンカーボルト ２ａ ネジ部 ｄ0 軸部外径 ｄ1 谷径 ｄ2 有効径2 anchor bolts 2a threaded portion d 0 axis outer diameter d 1 root diameter d 2 effective diameter
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−224434（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−26566（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−112537（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−331965（ＪＰ，Ａ) 特公 平７−45731（ＪＰ，Ｂ２) 実公 平７−54347（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E02D 27/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-7-224434 (JP, A) JP-A-7-26566 (JP, A) JP-A 2-112537 (JP, A) JP-A 5- 331965 (JP, A) JP 7-45731 (JP, B2) JP 7-54347 (JP, Y2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) E02D 27/00
Claims (1)
塑性ヒンジをアンカーボルトの塑性変形として実現する
ため、下記の条件を満たすことを特徴とする。アンカー
ボルトの材質の機械的性質は、降伏点が４４０〜６００
Ｎ／mm２の範囲（高張力鋼）で、降伏点と引張り強さと
の比（降伏比）の上限が８０％、伸びは１８％以上であ
ること。アンカーボルトのネジ部は、谷径が軸部の外径
より大きい拡径に形成されていること。アンカーボルト
の引張り有効長さは、その軸部の外径の１６〜２０倍で
あること。 In the exposed type column base of claim 1] building, the anchor bolt is Unbonded type, the column base
Realizing plastic hinge as plastic deformation of anchor bolt
For, wherein the satisfy the following condition. The mechanical properties of anchor bolt materials are as follows:
In the range of N / mm 2 (high-tensile steel), the upper limit of the ratio between the yield point and the tensile strength (yield ratio) is 80%, and the elongation is 18% or more.
That. The thread portion of the anchor bolt is formed so that the root diameter is larger than the outer diameter of the shaft portion. Anchor bolt
The effective pulling length is 16 to 20 times the outer diameter of the shaft.
There is.
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| JPH11158884A JPH11158884A (en) | 1999-06-15 |
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-
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- 1997-12-01 JP JP33052597A patent/JP3273165B2/en not_active Expired - Lifetime
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