JP3747273B2

JP3747273B2 - Fixing structure of exposed column base and its restoration method

Info

Publication number: JP3747273B2
Application number: JP16181799A
Authority: JP
Inventors: 淳夫田中; 信敬桑野; 徹元田
Original assignee: 日鐵建材工業株式会社
Priority date: 1999-06-09
Filing date: 1999-06-09
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2019-06-09
Also published as: JP2000345568A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、構造物の鉄骨柱のベースプレートをアンボンド型アンカーボルト及びナットを用いて定着する露出型柱脚の定着部構造、及びその復旧工法の技術分野に属する。さらに云えば、地震などによる過大応力負荷によって、アンボンド型アンカーボルトの軸部のみを降伏させ、同アンカーボルトのネジ部及び鉄骨柱、ベースプレート、鉄筋コンクリート造基礎コンクリート内の補強鉄筋（引張鉄筋）は降伏させずに健全性を維持させる露出型柱脚の定着部構造、並びに健全に維持されたネジ部を利用して過大応力負荷後の復旧をナットの増し締めによって行う露出型柱脚の定着部構造の復旧工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
露出型柱脚の定着部構造は、構造物の鉄骨柱の柱脚部定着手段として知られている。
本出願人も、先の特願平１０−１９６１９９号において、アンボンド型アンカーボルトの塑性変形能力を十分に発揮できるように、ネジ部の強度を軸部の強度よりも大きく設定して、地震などによる過大応力負荷が加えられたとき、軸部が降伏しても、ネジ部は降伏せず、同ネジ部へのナットの増し締めを可能にしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記先願発明のアンボンド型アンカーボルトは、ボルト自体に塑性変形能力を発揮させ、ネジ部の健全性を維持することは明快であっても、このアンボンド型アンカーボルトを採用する露出型柱脚の定着部構造を構成する各要素との強度比及び寸法比関係にまで目が行き届いていない。
【０００４】
この発明の目的は、アンボンド型アンカーボルトの強度と、露出型柱脚の定着部構造を構成する各要素との強度比を、地震などによる過大応力負荷に十分対応できる設定とし、各要素との寸法比を復旧後の性能が確保できる設定とすることで過大応力負荷後の定着部構造の復旧を容易に行えるように改良した露出型柱脚の定着部構造及びその復旧工法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る露出型柱脚の定着部構造は、
鉄筋コンクリート造基礎コンクリート中に軸部を埋め込み、ネジ部がコンクリート面上に突設されたアンボンド型アンカーボルト及びナットを用いて、同基礎コンクリート上に鉄骨柱のベースプレートを固定する露出型柱脚の定着部構造において、
鉄骨柱とベースプレート及び基礎コンクリートの各強度と、アンボンド型アンカーボルトの強度との関係が、地震などによる過大応力負荷に際して、鉄骨柱、ベースプレート及び基礎コンクリート内の引張鉄筋が降伏する以前に、アンボンド型アンカーボルトの軸部が降伏する強度比に設定して構成されていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、請求項１の露出型柱脚の定着部構造において、
アンボンド型アンカーボルトの強度に対して、鉄骨柱およびベースプレートの強度が１．０倍超〜２．０倍の範囲内に設定して構成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２の露出型柱脚の定着部構造において、
アンボンド型アンカーボルトのネジ部強度が、軸部の強度の１／０．７５〜１／０．９倍の範囲内に設定して構成され、同アンボンド型アンカーボルトの軸部有効長さが、鉄骨柱の外径の０．６７〜４．０倍の範囲内に設定して構成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載した発明は、請求項１又は２の露出型柱脚の定着部構造において、
アンボンド型アンカーボルトのネジ部と軸部が同一材料の構成であり、同ネジ部の有効径断面積が、軸部の断面積の１／０．７５〜１／０．９倍の範囲内に設定して構成され、同アンボンド型アンカーボルトの軸部有効長さが、鉄骨柱の外径の０．６７〜４．０倍の範囲内に設定して構成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載した発明は、請求項１又は２の露出型柱脚の定着部構造において、
アンボンド型アンカーボルトのネジ部の有効径断面積と軸部の断面積が同一であり、同ネジ部の強度が軸部の強度の１／０．７５〜１／０．９倍の範囲内に設定して構成され、同アンボンド型アンカーボルトの軸部有効長さが、鉄骨柱の外径の０．６７〜４．０倍の範囲内に設定して構成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項６に記載した発明に係る露出型柱脚の定着部構造の復旧工法は、
鉄筋コンクリート造基礎コンクリート中に軸部を埋め込み、ネジ部がコンクリート面上に突設されたアンボンド型アンカーボルト及びナットを用いて、同基礎コンクリート上に鉄骨柱のベースプレートを固定して構成される露出型柱脚の定着部構造において、
鉄骨柱とベースプレート及び基礎コンクリートの各強度と、アンボンド型アンカーボルトの強度との関係を、地震などによる過大応力負荷に際して、鉄骨柱、ベースプレート及び基礎コンクリート内の引張鉄筋が降伏する以前に、アンボンド型アンカーボルトの軸部が降伏する強度比に設定すること、地震などによる過大応力負荷が構造物に加えられ、同構造物の上部架構の立て入れ直しを行った後に、鉄骨柱のベースプレートと基礎コンクリート間のモルタル欠損部を修復してから、アンボンド型アンカーボルトのナットを増し締め施工して鉄骨柱のベースプレートを再定着することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、請求項１〜５の発明に係る露出型柱脚の定着部構造の実施形態を示す断面図であり、図２Ａ，Ｂは、同露出型柱脚を構成する鉄骨柱及びベースプレートに作用する力の関係を示す説明図、図３は、同定着部構造を構成する角部の強度の関係を示す説明図である。なお、図３中の符号１０が鉄筋コンクリート造基礎コンクリート１１の補強鉄筋であり、そのうち柱脚曲げＭの引張り側に位置して引張りを受ける鉄筋を引張鉄筋と称する。
【００１２】
図１の定着部構造において、捨てコンクリート１０上に構築された鉄筋コンクリート造の基礎コンクリート１１には、下端のネジ部２３を保持金具１によって支持した複数本のアンボンド型アンカーボルト２の各軸部２２が埋め込まれ、上端のネジ部２１を基礎コンクリート１１の上面１１ａ上に突出させている。また、同上面１１ａの中心部にレベル出しのための基準モルタル層３を設け、構造物の鉄骨柱４は、下端のベースプレート５を基準モルタル層３の上に載せてレベル出しを行った上で、各アンボンド型アンカーボルト２のネジ部２１へナット６をねじ込んで仮固定し、更にモルタル７を施工した後、ナット６を本締めして定着が行われている。
【００１３】
請求項１に記載した発明は、上記のように構成される露出型柱脚の定着部構造において、鉄骨柱４とベースプレート５及び基礎コンクリート１１の各強度と、アンボンド型アンカーボルト２の強度との関係を、地震などによる過大応力負荷に際し、鉄骨柱４、ベースプレート５及び基礎コンクリート１１内の引張鉄筋が降伏する以前に、アンボンド型アンカーボルト２の軸部２２が降伏する強度比に設定して構成されている。
【００１４】
つまり、アンカーボルト２の軸部２２のみを降伏させて、他の各構成要素は降伏させずに健全な状態を維持させるもので、この結果、アンカーボルト２の上端ネジ部２１及び下端ネジ部２３も降伏されずに健全な弾性状態を維持しており、そのネジピッチが変化されないので、ナット６の増し締めによって露出型柱脚の定着部構造の全体を簡単かつ確実に修復できるのである。
【００１５】
なお、この発明における強度比とは、ベースプレート５を含む鉄骨柱４又は基礎コンクリート１１の曲げ耐力の柱脚曲げ耐力に対する比を意味する。この請求項１の発明では、前記の強度比が１倍超以上であり、これによってベースプレート５を含む鉄骨柱４及び基礎コンクリート１１内の引張鉄筋は降伏しないことを示している。
【００１６】
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１の発明に係る前記強度比を具体的に示したもので、アンボンド型アンカーボルト２の軸部２２の強度に対して、鉄骨柱４及びベースプレート５の強度比が、最小は１倍超以上、最大は経済性を考慮して２倍までの範囲内に設定して構成する。
【００１７】
ところで、鉄骨柱４が降伏しないための条件は、柱脚の曲げ耐力ｂＭｕが鉄骨柱４の曲げ耐力ｃＭｙ（＝鉄骨柱の断面係数ｃＺ×鉄骨柱の降伏点ｃＦｙ）を下回ることが必要である。請求項２記載の発明の構成要件を考慮すると、鉄骨柱４の断面性能としては、下記の［数１］に示す範囲内に設定すればよい。
【００１８】
【数１】

【００１９】
なお、柱脚の曲げ耐力ｂＭｕを算定する下記の［数２］〜［数４］は、（財）日本建築センターの「建築物の構造規定」による技術慣行式を利用している（図２及び図３を参照）。
【００２０】
【数２】

【００２１】
【数３】

【００２２】
【数４】

【００２３】
次に、基礎コンクリート１１内の引張鉄筋が降伏しないための条件は、上記柱脚の曲げ耐力ｂＭｕが、基礎コンクリート１１の曲げ耐力ｋＭｙを下回ることが必要である。ここでも請求項２記載の発明の構成要件を考慮すると、下記の［数５］に示す範囲内になる。
【００２４】
【数５】

【００２５】
更に、アンカーボルト２の軸部２２のみが降伏し、ベースプレート５が降伏しないための条件は、引張側および圧縮側の両面においての検討が必要である。塑性化しないためのベースプレート５の板厚は、下記の［数６］及び［数７］によって算出する。［数６］はベースプレート５の引張側断面が塑性化しないための条件であり、［数７］は圧縮側断面が塑性化しないための条件である。これらの式において、ルート項以上が必須であるが、その上限は安全率と経済性を考慮して２倍程度に定めた。
【００２６】
【数６】

【００２７】
【数７】

【００２８】
以上の各設定を行うことにより、地震などによる過大応力負荷時において、アンカーボルト２の軸部２２以外は降伏せず、弾性状態を保持することが可能である。
【００２９】
次に、請求項３に記載した発明は、上記請求項１及び２に記載した発明の露出型柱脚における復旧後の性能を確保するために必要な条件を具体的に示したものである。即ち、アンボンド型アンカーボルト２の上端ネジ部２１及び下端ネジ部２３の強度を軸部２２の強度の１／０．７５〜１／０．９倍の範囲内に設定し、同アンボンド型アンカーボルト２の軸部２２の有効長さを、鉄骨柱４の外径の０．６７〜４．０倍の範囲内に設定して構成する。
【００３０】
構造物の設計は、構造物の構造及び規模に応じて、使用予想期間中にその区域に発生する確率が高いと推定される強い地震に対しては使用限界設計と称される短期設計（１次設計）を、そして、地震学的に発生可能な極めて大きい地震に対しては終局設計（２次設計）を行うことになっている。終局時（終局設計時）になったときの露出型柱脚の変形状態を回転角で示すと、最大で１／５０〜１／２５ラジアン程度と言われている。この部位を構造実験するときもこれに基いている。
【００３１】
つまり、柱脚部においては、応力負荷に対して１／５０〜１／２５ラジアン程度の回転角θを許容することが必要である。そして、復旧後も再び同程度の性能を発揮させるためには、当初と同等の回転角θを許容することが必要である。
【００３２】
本出願人の先願発明では、アンボンド型アンカーボルトが塑性変形能力を十分に発揮できるように、ネジ部の強度を軸部の強度よりも大きくし、ネジ部が降伏応力度以下（弾性状態）に維持されることを目指して、ネジ部と軸部との強度範囲を定めたが、請求項３に記載した発明においては、前記の強度範囲と、上記復旧後の回転角θの確保とを目的にしたアンカーボルトボルトの軸部長さの範囲を定めたのである。
【００３３】
下記の［表１］には、この発明に係る露出型柱脚における各構成要素の弾塑性状態を示している。
【００３４】
【表１】

［表１］によって明らかなように、終局時の軸部２２は、１度降伏して塑性変形を生じている。このとき軸部２２は、最大で回転角θ＝１／２５ラジアンに相当する残留伸び変形を受けている。このため再び終局状態になった時点では、さらに最大で回転角θ＝１／２５ラジアンに相当する伸びに対して破断しないことが必要で、累積の回転角θは、最大で１／１２．５ラジアンとなる。
【００３５】
一方、構造物の設計は、公共性及び経済性なども考慮しなければならない。よって、請求項３記載の発明においては、最大の累積回転角θからみて１／２５×２回分＝１／１２．５ラジアンに対して、安全率を２倍程度考慮した１／５ラジアン相当の伸長を期待できるアンカーボルトにし、最小は１／５０×２回分＝１／２５ラジアンに安全率を約２倍程度考慮した１／１２．５ラジアン相当の伸びを期待できるアンカーボルトボルトにする必要がある。
【００３６】
ここで、回転角θは、下記の［数８］に示す範囲内に設定すればよい（図２及び図３を参照）。
【００３７】
【数８】

【００３８】
上記のδに関する一様な伸びとは、図４Ａ、Ｂに示した「ＪＩＳＺ２２４１」金属材料引張試験方法に基いた引張試験を行ったときの最大引張時までの
伸びである。なお、Ｋ_σのＫ値は０．９９または０．９８が一般的である。
【００３９】
この一様な伸びδについては、下記の［数９］に示す範囲内が経済的で十分実用に耐え得る限界点である。これ以下では脆いアンカーボルトになり、これ以上ではコストが高くなる。
【００４０】
【数９】

【００４１】
また、上記ｄｔ＋ｄｃまたはｄｔ＋ｄｅを鉄骨柱の外径Ｃで示すと、下記の［数１０］の範囲が経済的で実用に耐え得る範囲である。これ以下では施工が面倒になり、これ以上では柱脚部が大きくなってコスト高を招く。
【００４２】
【数１０】

【００４３】
ところで、上記した［数８］〜［数１０］から、Ｌｂについて示すと、下記の［数１１］の範囲内になる。
【００４４】
【数１１】

【００４５】
従って、請求項３に記載した発明の構成要件の性能を備えるアンボンド型アンカーボルト２を用いた露出型柱脚では、あらかじめ構造設計の時点で鉄骨柱４の許容回転角θを設定することが可能であるため、復旧時にアンボンド型アンカーボルト２の伸びに基いて使用した回転角θを確認して、残りの許容回転角θ’を算定できる。地震などによる過大応力負荷の程度によっては、２回目の終局状態後においても復旧させて使用できる可能性がある。
【００４６】
次に、請求項４及び５に記載した発明は、上記請求項３に記載した発明の露出型柱脚の定着構造において、アンボンド型アンカーボルト２の上端ネジ部２１及び下端ネジ２３を降伏させずに、軸部２２のみを降伏させるために必要な条件として、それぞれの断面積及び材料強度に着目して具体的に示したものである。
【００４７】
即ち、請求項４に記載した発明は、アンボンド型アンカーボルト２の上端ネジ部２１及び下端ネジ部２３と軸部２２とを同一材料とし、同ネジ部の有効径断面積を軸部２２の断面積の１／０．７５〜１／０．９倍の範囲内に設定し、軸部２２の有効長さを鉄骨柱４の外径の０．６７〜４．０倍の範囲内に設定して構成する。また、請求項５に記載した発明は、アンボンド型アンカーボルト２の上端ネジ部２１及び下端ネジ部２３の有効径断面積と軸部２２の断面積とを同一にした上で、同ネジ部の強度が軸部２２の強度の１／０．７５〜１／０．９倍の範囲内に設定し、軸部２２の有効長さを鉄骨柱４の外径の０．６７〜４．０倍の範囲内に設定して構成する。
【００４８】
次に、請求項６に記載した発明は、上記請求項１〜５の発明に係る露出型柱脚の定着部構造に関して、地震などによる過大応力負荷後の復旧工法について述べたものである。この復旧工法の実施形態を図５Ａ、Ｂ及び図６Ａ〜Ｃに基いて
説明する。
【００４９】
図５Ａは、過大応力負荷前での露出型柱脚の定着部構造の有様を示す。図５Ｂは、大規模な地震時における鉄骨柱４及びベースプレート５並びにアンカーボルト２の挙動を示し、鉄骨柱４とベースプレート５が右方へ傾いて、左右両側の各アンボンド型アンカーボルト２の軸部２２に伸びを生じている。図６Ａ〜Ｃは、復旧を完了するまでの段階を順に示す。
【００５０】
即ち、先ず最初に、構造物の上部架構（図示省略）の立て入れを直すことで、鉄骨柱４及びベースプレート５を定着位置となし（図６Ａ）、超音波探傷などの手法や目視などによって、アンボンド型アンカーボルト２の上端ネジ部２１、ナット６、その他の各部の損傷の有無や軸部２２の伸び量を確認する。そして、圧壊もしくは破断されたモルタル層７を除去した上で（図６Ｂ）、ナット６を増し締めして仮固定を行う。
【００５１】
続いて、外側周囲に堰板９を設置してから、同部分へモルタルを再充填して補修し、同補修モルタル層８の硬化後にアンボンド型アンカーボルト２に対するナット６の本締めを施工することにより（図６Ｃ）、露出型柱脚の定着部構造を過大応力負荷前の性能に復旧させることができる。
【００５２】
【発明が奏する効果】
請求項１〜５に記載した発明に係る露出型柱脚の定着部構造によれば、構造物に過大応力負荷が加えられても、アンボンド型アンカーボルトの軸部のみが降伏し、他の鉄骨柱、ベースプレート及び基礎コンクリートは健全性を維持する。
【００５３】
従って、請求項６に記載した発明に係る復旧工法により、アンボンド型アンカーボルトに対するナットの増し締めのみを行うことで、露出型柱脚の定着部構造を簡単かつ確実に復旧させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１〜５の発明に係る露出型柱脚の定着部構造の実施形態を示す断面図である。
【図２】露出型柱脚を構成する鉄骨柱及びベースプレートに作用する力の関係を示すもので、Ａは柱脚部の正面図、Ｂは平面図である。
【図３】定着部構造を構成する各部の強度の関係を示す説明図である。
【図４】アンボンド型アンカーボルトの引張試験結果を示す図表であり、Ａは試験体中央付近で破断した場合の例、Ｂは中央から試験体の掴みの間で破断した場合の例である。
【図５】Ａは過大応力負荷前の露出型柱脚の定着部構造の有様を示す断面図、Ｂは過大応力負荷時の露出型柱脚各部の挙動を示す断面図である。
【図６】Ａは立て入れを直しを行って鉄骨柱及びベースプレートを定着位置に戻した状態を示す断面図、Ｂはモルタル欠損部を除去して仮締めを行った状態を示す断面図、Ｃは欠損部にモルタルを再充填して本締めを行った状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１１基礎コンクリート
１１ａコンクリート上面
２アンボンド型アンカーボルト
２１ネジ部
２２軸部
３基準モルタル層
４鉄骨柱
５ベースプレート
６ナット
７モルタル層
８補修モルタル層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention belongs to a technical field of a fixing portion structure of an exposed type column base that fixes a base plate of a steel column of a structure using an unbonded anchor bolt and a nut, and a restoration method thereof. As far Furthermore, by overstressing by an earthquake, to yield only the shaft portion of the unbonded type anchor bolts, threaded portion and steel columns of the anchor bolt, the base plate, reinforcing rebar in reinforced concrete foundation concrete (tensile reinforcing bar) surrender Fixing part structure of exposed column base that maintains soundness without causing damage, and fixing part structure of exposed type column base that uses a screw part that is kept healthy to recover after overstressing by tightening the nut. Related to the restoration method.
[0002]
[Prior art]
The fixing portion structure of the exposed column base is known as a column base fixing means for a steel column of a structure.
In the above-mentioned Japanese Patent Application No. 10-196199, the applicant also sets the strength of the screw portion to be larger than the strength of the shaft portion so that the plastic deformation ability of the unbonded anchor bolt can be sufficiently exerted, such as an earthquake. When an excessive stress load due to is applied, even if the shaft portion yields, the screw portion does not yield, and it is possible to retighten the nut to the screw portion.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Although the unbonded anchor bolt of the above-mentioned prior application invention makes it clear that the bolt itself exhibits plastic deformation ability and maintains the soundness of the threaded portion, the unbonded anchor bolt adopting this unbonded anchor bolt Attention has not been paid to the strength ratio and the dimensional ratio relationship with each element constituting the fixing unit structure.
[0004]
The object of the present invention is to set the strength ratio between the strength of the unbonded anchor bolt and each element constituting the fixing portion structure of the exposed type column base to sufficiently cope with the excessive stress load caused by an earthquake, etc. By providing a fixed part structure for the exposed column base and its restoration method so that the fixed part structure can be easily restored after an excessive stress load by setting the dimension ratio to ensure the performance after restoration. is there.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above problems, the fixing part structure of the exposed column base according to the invention described in claim 1 is:
Fixing of the exposed column base that fixes the base plate of the steel column on the foundation concrete using unbonded anchor bolts and nuts with the shaft portion embedded in the reinforced concrete foundation concrete and threaded portions protruding on the concrete surface In the substructure,
The relationship between the strength of steel columns, base plates and foundation concrete, and the strength of unbonded anchor bolts is the result of unbonded anchor bolts before the yielding of tensile reinforcement in steel columns, base plates and foundation concrete in the event of excessive stress loading due to earthquakes, etc. It is characterized in that it is configured to have a strength ratio at which the shaft portion of the anchor bolt yields.
[0006]
The invention described in claim 2 is the fixing part structure of the exposed column base of claim 1,
It is characterized in that the strength of the steel column and the base plate is set in the range of more than 1.0 times to 2.0 times the strength of the unbonded anchor bolt.
[0007]
The invention described in claim 3 is the fixing portion structure of the exposed column base according to

claim

1 or 2,
The screw portion strength of the unbonded anchor bolt is set within a range of 1 / 0.75 to 1 / 0.9 times the strength of the shaft portion, and the shaft portion effective length of the unbonded anchor bolt is It is characterized by being set within the range of 0.67 to 4.0 times the outer diameter of the steel column.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, in the fixing part structure of the exposed column base according to the first or second aspect,
The screw part and the shaft part of the unbonded anchor bolt are made of the same material, and the effective diameter cross-sectional area of the screw part is within the range of 1 / 0.75 to 1 / 0.9 times the cross-sectional area of the shaft part. The unbonded anchor bolt is configured to have a shaft portion effective length set in a range of 0.67 to 4.0 times the outer diameter of the steel column.
[0009]
The invention described in claim 5 is the fixing part structure of the exposed column base according to

claim

1 or 2,
The effective diameter cross-sectional area of the screw portion of the unbonded anchor bolt and the cross-sectional area of the shaft portion are the same, and the strength of the screw portion is within a range of 1 / 0.75 to 1 / 0.9 times the strength of the shaft portion. The unbonded anchor bolt is configured to have a shaft portion effective length set in a range of 0.67 to 4.0 times the outer diameter of the steel column.
[0010]
The restoration method of the fixing portion structure of the exposed column base according to the invention described in claim 6 is:
Exposed type constructed by fixing the base plate of the steel column on the foundation concrete using unbonded anchor bolts and nuts with shafts embedded in the reinforced concrete foundation concrete and threaded portions protruding on the concrete surface In the fixing structure of the column base,
The relationship between the strength of steel columns, base plates, and foundation concrete, and the strength of unbonded anchor bolts, was unbonded before the tensile reinforcement in steel columns, base plates, and foundation concrete yielded under excessive stress loading due to earthquakes, etc. The strength ratio of the anchor bolt shaft is set to yield, and an excessive stress load due to an earthquake is applied to the structure. After the upper frame of the structure is turned upside down, the base plate of the steel column and the foundation concrete are After repairing the mortar defect portion of the steel plate, the nut of the unbonded anchor bolt is tightened and tightened to re-fix the base plate of the steel column.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the fixing portion structure of the exposed column base according to the inventions of claims 1 to 5, and FIGS. 2A and 2B show a steel column and a base plate constituting the exposed column base. FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the acting forces, and FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the strengths of the corners constituting the identification attachment structure. In addition, the code | symbol 10 in FIG. 3 is a reinforcement reinforcing bar of the reinforced concrete foundation concrete 11, The reinforcing bar located in the tension | pulling side of the column base bending M is called a tension reinforcing bar.
[0012]
In the fixing portion structure shown in FIG. 1, each shaft portion 22 of a plurality of unbonded anchor bolts 2 in which a lower end screw portion 23 is supported by a holding metal fitting 1 is provided on a reinforced concrete basic concrete 11 constructed on a discarded concrete 10. Is embedded, and the screw portion 21 at the upper end protrudes on the upper surface 11 a of the foundation concrete 11. Further, a reference mortar layer 3 for leveling is provided at the center of the upper surface 11a, and the steel column 4 of the structure is leveled by placing the base plate 5 at the lower end on the reference mortar layer 3. The nut 6 is screwed into the threaded portion 21 of each unbonded anchor bolt 2 and temporarily fixed. After the mortar 7 is further applied, the nut 6 is finally tightened and fixing is performed.
[0013]
According to the first aspect of the present invention, in the fixing portion structure of the exposed type column base configured as described above, the strength of the steel column 4, the base plate 5, and the foundation concrete 11, and the strength of the unbonded anchor bolt 2 The relationship is set to a strength ratio at which the shaft portion 22 of the unbonded anchor bolt 2 yields before the tensile reinforcement in the steel column 4, the base plate 5 and the foundation concrete 11 yields when an excessive stress is applied due to an earthquake or the like. Has been.
[0014]
That is, only the shaft portion 22 of the anchor bolt 2 is yielded and the other components are maintained in a healthy state without yielding. As a result, the upper end screw portion 21 and the lower end screw portion 23 of the anchor bolt 2 are maintained. Since the sound elastic state is maintained without yielding and the screw pitch is not changed, the entire fixing portion structure of the exposed column base can be easily and reliably restored by tightening the nut 6.
[0015]
In addition, the strength ratio in this invention means the ratio of the bending strength of the steel column 4 including the base plate 5 or the foundation concrete 11 to the column base bending strength. According to the first aspect of the present invention, the strength ratio is more than 1 times, which indicates that the steel column 4 including the base plate 5 and the tensile reinforcement in the foundation concrete 11 do not yield.
[0016]
Next, the invention described in claim 2 specifically shows the strength ratio according to the invention of claim 1, and with respect to the strength of the shaft portion 22 of the unbonded anchor bolt 2, the steel column 4 and The strength ratio of the base plate 5 is configured to be set within a range of more than 1 times at the minimum and up to 2 times at the maximum in consideration of economy.
[0017]
By the way, the condition for preventing the steel column 4 from yielding is that the bending strength bMu of the column base needs to be lower than the bending strength cMy of the steel column 4 (= section modulus cZ of the steel column × yield point cFy of the steel column). . In consideration of the constituent features of the invention described in claim 2, the cross-sectional performance of the steel column 4 may be set within the range shown in the following [Equation 1].
[0018]
[Expression 1]

[0019]
In addition, the following [Equation 2] to [Equation 4] for calculating the bending strength bMu of the column base use the technical customary formula according to the “Structural Regulations of Buildings” of the Japan Building Center (FIG. 2). And FIG. 3).
[0020]
[Expression 2]

[0021]
[Equation 3]

[0022]
[Expression 4]

[0023]
Next, the condition for preventing the yielding of the tensile reinforcement in the foundation concrete 11 is that the bending strength bMu of the column base is lower than the bending strength kMy of the foundation concrete 11. Again, taking into account the constituent features of the invention as set forth in claim 2, it falls within the range shown in the following [Equation 5].
[0024]
[Equation 5]

[0025]
Furthermore, the conditions for yielding only the shaft portion 22 of the anchor bolt 2 and preventing the base plate 5 from yielding need to be studied on both the tension side and the compression side. The thickness of the base plate 5 for preventing plasticization is calculated by the following [Equation 6] and [Equation 7]. [Equation 6] is a condition for preventing the tensile side section of the base plate 5 from being plasticized, and [Equation 7] is a condition for preventing the compression side section from being plasticized. In these equations, the root term or more is essential, but the upper limit is set to about twice in consideration of the safety factor and economy.
[0026]
[Formula 6]

[0027]
[Expression 7]

[0028]
By performing each of the above settings, it is possible to maintain an elastic state without yielding except for the shaft portion 22 of the anchor bolt 2 at the time of an excessive stress load due to an earthquake or the like.
[0029]
Next, the invention described in claim 3 specifically shows the conditions necessary for ensuring the performance after restoration in the exposed column base of the invention described in

claims

1 and 2 above. That is, the unbonded anchor bolt 2 has its upper end screw portion 21 and lower end screw portion 23 set to have a strength within a range of 1 / 0.75 to 1 / 0.9 times the strength of the shaft portion 22. The effective length of the second shaft portion 22 is set in a range of 0.67 to 4.0 times the outer diameter of the steel column 4.
[0030]
The design of a structure is a short-term design (1) that is called a use limit design for a strong earthquake that is estimated to have a high probability of occurring in the area during the expected use period, depending on the structure and scale of the structure. The next design), and the ultimate design (secondary design) for extremely large earthquakes that can occur seismologically. When the deformation state of the exposed column base at the end time (at the time of final design) is indicated by the rotation angle, it is said that the maximum is about 1/50 to 1/25 radians. This is also based on structural experiments on this part.
[0031]
That is, in the column base, it is necessary to allow a rotation angle θ of about 1/50 to 1/25 radians with respect to the stress load. In order to exhibit the same level of performance again after the restoration, it is necessary to allow a rotation angle θ equivalent to that at the beginning.
[0032]
In the prior invention of the present applicant, the strength of the screw portion is made larger than the strength of the shaft portion so that the unbonded anchor bolt can sufficiently exhibit the plastic deformation ability, and the screw portion is less than the yield stress level (elastic state). However, in the invention described in claim 3, the strength range and the securing of the rotation angle θ after the restoration are set forth. The range of the length of the shaft portion of the intended anchor bolt bolt was defined.
[0033]
[Table 1] below shows the elastoplastic state of each component in the exposed column base according to the present invention.
[0034]
[Table 1]

As is apparent from [Table 1], the shaft portion 22 at the time of ultimate yielding once causes plastic deformation. At this time, the shaft portion 22 is subjected to a residual elongation deformation corresponding to a rotation angle θ = 1/25 radians at the maximum. For this reason, when the final state is reached again, it is necessary that the maximum rotation angle θ = 1/25 radians is not broken, and the cumulative rotation angle θ is 1 / 12.5 at the maximum. Become radians.
[0035]
On the other hand, the design of the structure must take into consideration publicity and economy. Therefore, in the invention according to claim 3, when the maximum cumulative rotation angle θ is seen, 1/25 × 2 times = 1 / 12.5 radians, which is equivalent to 1/5 radians considering a safety factor of about 2 times. It is necessary to make the anchor bolt that can be expected to expand, and the minimum is 1/50 x 2 times = 1/25 radians and the anchor bolt bolt that can be expected to be equivalent to 1 / 12.5 radians considering the safety factor about twice. is there.
[0036]
Here, the rotation angle θ may be set within the range shown in the following [Equation 8] (see FIGS. 2 and 3).
[0037]
[Equation 8]

[0038]
The uniform elongation related to δ is the elongation up to the maximum tension when a tensile test based on the “JIS Z 2241” metallic material tensile test method shown in FIGS. 4A and 4B is performed. Incidentally, K values of K _sigma is 0.99 or 0.98 are common.
[0039]
Regarding this uniform elongation δ, the range shown in the following [Equation 9] is the limit point that is economical and can withstand practical use sufficiently. Below this, it becomes a brittle anchor bolt, and beyond this, the cost becomes high.
[0040]
[Equation 9]

[0041]
Further, when the above dt + dc or dt + de is indicated by the outer diameter C of the steel column, the following [Equation 10] is an economical and practical range. Below this, the construction becomes troublesome, and beyond this, the column base becomes large, resulting in high costs.
[0042]
[Expression 10]

[0043]
By the way, from the above [Equation 8] to [Equation 10], Lb is within the range of the following [Equation 11].
[0044]
## EQU11 ##

[0045]
Therefore, in the exposed column base using the unbonded anchor bolt 2 having the performance of the constituent features of the invention described in claim 3, the allowable rotation angle θ of the steel column 4 can be set in advance at the time of structural design. Therefore, the remaining rotation angle θ ′ can be calculated by confirming the rotation angle θ used based on the elongation of the unbonded anchor bolt 2 at the time of recovery. Depending on the degree of excessive stress load due to an earthquake or the like, there is a possibility that it can be recovered and used even after the second final state.
[0046]
Next, in the invention described in

claims

4 and 5, in the fixing structure of the exposed column base of the invention described in claim 3 above, the upper end screw portion 21 and the lower end screw 23 of the unbonded anchor bolt 2 are not yielded. In addition, as a necessary condition for yielding only the shaft portion 22, the cross-sectional area and the material strength are specifically shown.
[0047]
That is, in the invention described in claim 4, the upper end screw portion 21 and the lower end screw portion 23 of the unbonded anchor bolt 2 and the shaft portion 22 are made of the same material, and the effective diameter cross-sectional area of the screw portion is cut off of the shaft portion 22. Set within the range of 1 / 0.75 to 1 / 0.9 times the area, and set the effective length of the shaft portion 22 within the range of 0.67 to 4.0 times the outer diameter of the steel column 4 Configure. In the invention described in claim 5, the effective diameter cross-sectional area of the upper end screw portion 21 and the lower end screw portion 23 of the unbonded anchor bolt 2 and the cross-sectional area of the shaft portion 22 are the same, The strength is set within a range of 1 / 0.75 to 1 / 0.9 times the strength of the shaft portion 22, and the effective length of the shaft portion 22 is 0.67 to 4.0 times the outer diameter of the steel column 4. Set to within the range.
[0048]
Next, the invention described in claim 6 describes a restoration method after an excessive stress load due to an earthquake or the like, with respect to the fixing portion structure of the exposed column base according to the inventions of claims 1 to 5 described above. An embodiment of this restoration method will be described with reference to FIGS. 5A and 5B and FIGS.
[0049]
FIG. 5A shows a state of the fixing portion structure of the exposed column base before an excessive stress load. FIG. 5B shows the behavior of the steel column 4 and the base plate 5 and the anchor bolt 2 during a large-scale earthquake. The steel column 4 and the base plate 5 are tilted to the right, and the shaft portions of the unbonded anchor bolts 2 on the left and right sides. 22 is stretched. 6A to 6C sequentially show the steps until the restoration is completed.
[0050]
That is, first of all, the upper frame (not shown) of the structure is corrected, and the steel column 4 and the base plate 5 are set as the fixing positions (FIG. 6A). The presence or absence of damage to the upper end screw portion 21, the nut 6, and other parts of the unbonded anchor bolt 2 and the extension amount of the shaft portion 22 are confirmed. Then, after removing the crushed or broken mortar layer 7 (FIG. 6B), the nut 6 is tightened and temporarily fixed.
[0051]
Subsequently, after installing the weir plate 9 around the outside, the mortar is refilled and repaired, and after the repaired mortar layer 8 is cured, the nut 6 is tightened against the unbonded anchor bolt 2. (FIG. 6C), the fixing part structure of the exposed column base can be restored to the performance before the excessive stress load.
[0052]
[Effects of the invention]
According to the fixing part structure of the exposed column base according to the inventions described in claims 1 to 5, even if an excessive stress load is applied to the structure, only the shaft part of the unbonded anchor bolt yields, and the other steel frame Columns, base plates and foundation concrete will remain sound.
[0053]
Therefore, by performing only the retightening of the nut to the unbonded anchor bolt by the restoration method according to the invention described in claim 6, the fixing portion structure of the exposed column base can be easily and reliably restored.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a fixing portion structure of an exposed type column base according to the inventions of claims 1 to 5;
FIGS. 2A and 2B show a relationship between a force acting on a steel column and a base plate constituting the exposed column base, in which A is a front view of the column base and B is a plan view; FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between strengths of respective parts constituting the fixing unit structure.
FIG. 4 is a chart showing a tensile test result of an unbonded anchor bolt, in which A is an example when the specimen is broken near the center of the specimen, and B is an example when the specimen is broken between the grips of the specimen from the center.
5A is a cross-sectional view showing a state of a fixing portion structure of an exposed column base before an excessive stress load, and FIG. 5B is a cross-sectional view showing the behavior of each part of the exposed column base at the time of an excessive stress load.
FIG. 6A is a cross-sectional view showing a state in which the steel column and the base plate are returned to the fixing position after being put upright, and B is a cross-sectional view showing a state in which a mortar defect portion is removed and temporarily tightened FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where mortar is refilled in a defect portion and final fastening is performed.
[Explanation of symbols]
11 Basic concrete 11a Concrete upper surface 2 Unbonded anchor bolt 21 Screw part 22 Shaft part 3 Standard mortar layer 4 Steel column 5 Base plate 6 Nut 7 Mortar layer 8 Repair mortar layer

Claims

Fixing of the exposed column base that fixes the base plate of the steel column on the foundation concrete using unbonded anchor bolts and nuts with the shaft portion embedded in the reinforced concrete foundation concrete and threaded portions protruding on the concrete surface In the substructure,
And each of the strength of the steel column and the base plate and foundation concrete, the relationship between the strength of the unbonded type anchor bolt, upon such as by excessive stress load earthquake, before the steel column, tensile rebar of the base plate and the foundation concrete to surrender, Unbond type A structure for fixing an exposed column base, wherein the shaft portion of the anchor bolt is set to a yield strength ratio.

2. The structure according to claim 1, wherein the strength of the steel column and the base plate is set in the range of more than 1.0 to 2.0 times the strength of the unbonded anchor bolt. Fixing structure of exposed column base.

The screw portion strength of the unbonded anchor bolt is set within a range of 1 / 0.75 to 1 / 0.9 times the strength of the shaft portion, and the shaft portion effective length of the unbonded anchor bolt is The fixing part structure of an exposed type column base according to claim 1 or 2, wherein the fixing part structure is set within a range of 0.67 to 4.0 times the outer diameter of the steel column.

The screw part and the shaft part of the unbonded anchor bolt are made of the same material, and the effective diameter cross-sectional area of the screw part is within the range of 1 / 0.75 to 1 / 0.9 times the cross-sectional area of the shaft part. The shaft portion effective length of the unbonded anchor bolt is set and configured within a range of 0.67 to 4.0 times the outer diameter of the steel column. The fixing part structure of the exposed column base according to claim 1 or 2.

The effective diameter cross-sectional area of the screw portion of the unbonded anchor bolt and the cross-sectional area of the shaft portion are the same, and the strength of the screw portion is within a range of 1 / 0.75 to 1 / 0.9 times the strength of the shaft portion. The shaft portion effective length of the unbonded anchor bolt is set and configured within a range of 0.67 to 4.0 times the outer diameter of the steel column. The fixing part structure of the exposed column base according to claim 1 or 2.

Exposed type that is constructed by fixing the base plate of the steel column on the foundation concrete using unbonded anchor bolts and nuts where the shaft part is embedded in the reinforced concrete foundation concrete and the screw part protrudes on the concrete surface In the fixing structure of the column base,
The relationship between the strength of steel columns, base plates, and foundation concrete, and the strength of unbonded anchor bolts, was unbonded before the tensile reinforcement in steel columns, base plates, and foundation concrete yielded under excessive stress loading due to earthquakes, etc. Set the strength ratio at which the anchor bolt shaft yields,
After an excessive stress load due to an earthquake or the like was applied to the structure and the upper frame of the structure was put up again, the mortar defect between the base plate of the steel column and the foundation concrete was repaired, and then the unbonded anchor bolt Rehabilitation method for the fixing structure of the exposed column base, characterized by re-fixing the steel column base plate by tightening the nut.