JP4718947B2

JP4718947B2 - 定着部材の定着構造

Info

Publication number: JP4718947B2
Application number: JP2005272725A
Authority: JP
Inventors: 一久福田; 和美若山; 正樹増田; 和浩金田
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2005-09-20
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-09-20
Also published as: JP2007085034A

Description

本発明は、定着部材の定着構造に関し、さらに詳しくは、コンクリート躯体に定着される鉄筋やアンカーボルト等の定着部材の定着構造に関する。

下部構造物と上部構造物を一体化させる場合、例えば鉄筋コンクリート構造物では、上部構造物の主鉄筋の下端部を下部構造物のコンクリート打設範囲内に予め配筋したうえで、下部構造物のコンクリートを打設し、上部構造物の主鉄筋を下部構造物に定着させることが行われている。

また、上部構造物を固定するための鉄筋やアンカーを下部構造物に予め配置しておくことが、作業の都合上問題となる場合には、下部構造物の所定位置にシース管を予め埋設しておき、必要な作業が終わった段階で、シース管に上部構造物の鉄筋やアンカーを差し込み、シース管と鉄筋との間にグラウト材を充填して一体化する工法が採られている。

例えば特許文献１には、図５に示すように、シース体１０２をコンクリート１０４中に埋設しておき、そのシース体１０２内にアンカーボルト１０１を挿入し、シース体１０２内にモルタル１０５等をグラウトして、アンカーボルト１０１を固定するアンカーボルト定着装置において、前記アンカーボルト１０１は、軸部１０１Ａをアンボンド形式とし、先端に軸径より大きい定着体１０１Ｂを設けたアンカーボルトの定着装置が開示されている。
特開平１１−１１７３２１号公報（段落００２０〜００２２、図４）

しかしながら、アンカーボルト１０１の先端に軸径より大きい定着体１０１Ｂを設けた場合、シース体１０２とモルタル１０５との付着面Ｆが付着破壊を起こし、アンカーボルト１０１が降伏する前に抜けてしまうおそれがある。そのため、アンカーボルト１０１の定着長を、シース体１０２とモルタル１０５との付着耐力から定まる長さ以下にすることができなかった。

また、アンカーボルト１０１の抜けを防止するためには、アンカーボルト１０１の挿入長（定着長）を大きくして、定着体１０１Ｂよりも上方にあるモルタル１０５とシース体１０２との付着面Ｆの面積を大きくする必要がある。そのため、コンクリート１０４の厚さを大きくしなければならず、施工材料と施工手間の増加を招いていた。

本発明はかかる問題を解決するために成されたものであり、定着部材の挿入長を小さくすることができる定着部材の定着構造を提供することを目的とする。

本発明に係る定着部材の定着構造は、コンクリート躯体と、前記コンクリート躯体に埋設されたシース管と、前記シース管に挿入された定着部材と、前記シース管と前記定着部材との間に充填された充填材と、を備える定着部材の定着構造であって、前記シース管は、一端側が前記コンクリート躯体の外面に開口する細径部と、前記細径部の他端側に連結され前記細径部よりも径の大きい拡径部と、を有し、前記定着部材は、当該定着部材の軸部よりも径の大きい支圧部を有し、前記支圧部は、前記シース管の拡径部内に配置されており、前記細径部の長さは、前記細径部の他端側から前記支圧部までの距離よりも長いことを特徴とする。

かかる構成によれば、定着部材に引き抜き力が作用すると、支圧部を介して、拡径部に充填された充填材に支圧力が作用する。そして、かかる支圧力は、充填材を介してシース管の拡径部に伝達される。シース管は、一端側よりも径の大きい拡径部を他端側に有することから、当該拡径部を介してコンクリート躯体に支圧力が作用することとなる。支圧力によるせん断面は、くさび型あるいは逆円錐台形になることから、シース管の内面と充填材との付着面（円筒形）よりも、面積が大きくなる。そのため、より大きな引き抜き力に抵抗することができる。換言すれば、同じ引き抜き力に対してより短い定着長で抵抗することができる。

また、前記軸部の軸方向に対して外向きに略４５°の角度で前記支圧部から延ばした線が記拡径部の内面と交差する位置に、前記支圧部が配置されているのが好ましい。換言すれば、前記支圧部は、当該支圧部から延ばした支圧力によるせん断面が前記拡径部の内面と交差する位置に配置されているのが好ましい。

モルタルやセメントミルクなどの充填材が支圧破壊を起こす場合、そのせん断面は、引き抜き力が作用する方向に対して略４５°程度の傾きを有することが多い。したがって、かかる構成によれば、支圧部から延ばした支圧力によるせん断面が前記拡径部の内面と交差する位置に、前記支圧部が配置されていることから、支圧力によるせん断面が前記拡径部の内面と確実に交差することとなり、定着部材に作用した引き抜き力をシース管の拡径部に確実に伝達することができる。ここで、「支圧力によるせん断面」とは、仮想のせん断面であり、拡径部に充填された充填材が支圧破壊を起こした場合に生じるであろうせん断面をいう。

また、前記拡径部は、前記細径部から離れるほどテーパ状に拡径する構成とするのが好ましい。

かかる構成によれば、テーパ状に拡径する拡径部によってコンクリート躯体に支圧力を作用させることができる。

本発明によれば、定着部材に引き抜き力が作用すると、シース管の拡径部を介してコンクリート躯体に支圧応力が作用することとなるため、シース管の内面と充填材との付着力によって引き抜き力を負担する場合に比較して、定着部材の定着長を短くすることができる。そのため、コンクリート躯体を薄くすることが可能となり、施工材料及び施工手間を低減することができる。

本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態においては、定着部材の定着構造を住宅のべた基礎と立上り部との結合に適用した場合について説明する。
図１は、本実施形態に係る定着部材の定着構造を示した断面図である。図２は、本実施形態に係る定着部材の定着構造の作用を示した断面図である。図３は、本実施形態に係る定着部材の定着構造の施工手順を示した説明図である。

［定着部材の定着構造の構成］
本実施形態に係る定着部材の定着構造１は、図１に示すように、コンクリート躯体２と、当該コンクリート躯体２に埋設されたシース管３と、当該シース管３に挿入された定着部材４と、シース管３と定着部材４との隙間に充填された充填材５とから構成されている。また、本実施形態においては、コンクリート躯体２の上に、住宅の基礎の立上り部を構成するプレキャスト部材１０が設置されている。

（コンクリート躯体２）
コンクリート躯体２は、図１に示すように、地盤Ｇの上に平板状に形成されたコンクリート部材であり、本実施形態では住宅のべた基礎部分を構成している。コンクリート躯体２は、例えば地盤Ｇ上にコンクリートを現場打ちすることにより構築される。

（シース管３）
シース管３は、後記する定着部材４を挿入する鞘管としての役割を担う中空部材であり、図１に示すように、コンクリート躯体２に埋設されている。シース管３は、円筒形状の細径部３ａと、これよりも内径及び外径の大きい円筒形状の拡径部３ｂと、から構成されている。細径部３ａの一端側（図１の上側）は、コンクリート躯体２の上面に開口している。また、細径部３ａの他端側は、段差部３ｃ（図２参照）を介して拡径部３ｂの一端側に連続している。シース管３は、図１の奥行き方向に、所定の間隔で複数設置されている。なお、シース管３の材質は、特に限定されるものではなく、鋼管を加工して形成してもよいし、樹脂材料を用いて射出成形等により形成してもよい。

（定着部材４）
定着部材４は、コンクリート躯体２と、その上に設置されるプレキャスト部材１０、あるいはさらにその上に設置されるプレキャスト部材（図示省略）と、を連結する部材である。定着部材４の他端側（図１の下側）は、シース管３の開口部からシース管３の内部に挿入されている。定着部材４は、棒状の軸部４ａと、この棒状の軸部４ａの他端側に設けられた支圧部４ｂとから構成されている。

軸部４ａは、コンクリート躯体２とプレキャスト部材１０とを連結する棒状の部材であり、本実施形態では、プレキャスト部材１０の主筋となる異形鉄筋で構成されている。
支圧部４ｂは、定着部材４に引き抜き力が作用したときに充填材５を支圧する部分であり、本実施形態では、軸部４ａよりも外径の大きいナットを軸部４ａの他端部に溶接固定することで構成されている。支圧部４ｂは、シース管３の開口部から挿入可能なように、細径部３ａの内径よりも小径に形成されている。

また、定着部材４は、図２に示すように、シース管３の拡径部３ｂの範囲内に支圧部４ｂが位置する程度まで、シース管３に挿入されている。具体的には、定着部材４は、支圧部４ｂから軸部４ａの軸方向に対して角度θだけ傾いて外側に延びる支圧力によるせん断面５ｓが拡径部３ｂの内面と交差するように、シース管３に挿入されている。これにより、定着部材４に作用した引き抜き力が支圧部４ｂを介してシース管３の拡径部３ｂに伝達されることとなる。

支圧による引抜抵抗と施工性を考慮すると、支圧部４ｂの径Ｒ（ｍｍ）は、軸部４ａの径Ｄ（ｍｍ）の２倍程度（２Ｄ）を標準とするのが好ましい。また、力学上の抵抗機構に基づくと、例えば、軸部４ａの定着長Ｌａ（ｍｍ）と、軸部４ａの降伏強度ｆｙ（Ｎ／ｍｍ²）と、を考慮して、支圧部４ｂの径Ｒを大きくしたり、小さくすることも考えられる。下記に、支圧部４ｂの径Ｒ（ｍｍ）の計算式を示す。

上記計算式は、軸部４ａの径Ｄの１５倍の定着長さを基準として、定着長Ｌａをそれ以下にする場合には支圧部４ｂの径Ｒを割増する式になっている。定着長Ｌａは、通常１５Ｄ〜２０Ｄの範囲に設定するが、例えば軸部４ａの降伏強度ｆｙが４９０Ｎ／ｍｍ²を超える場合や、太径の材を用いる場合には、２５Ｄ程度となることも考えられる。
また、上記計算式は、定着部材４の軸部４ａの強度としてＳＤ３４５クラスを基準として、それ以上の降伏強度の部材を用いる場合には支圧部４ｂの径Ｒを割増する式になっている。軸部４ａに用いる材料としては、市販の鉄筋として降伏強度ｆｙが２９５〜６８５（Ｎ／ｍｍ²）の範囲のものを想定している。
なお、上記計算式には、コンクリートの強度ｆｃは反映されていないが、定着性能を上げるためには、コンクリート躯体２の強度ｆｃ及び充填材５の強度は３０Ｎ／ｍｍ²以上とするのが望ましい。

（充填材５）
充填材５は、定着部材４に作用する引き抜き力をシース管３さらにはコンクリート躯体２に伝達する役割を担うものであり、図１に示すように、シース管３と定着部材４との隙間に充填されている。充填材５は、例えば、所定の強度を発揮するように配合されたモルタルまたはセメントミルク等で構成されている。

（プレキャスト部材１０）
プレキャスト部材１０は、住宅の基礎の立上り部を構成する部材として工場などでプレキャスト形成された断面長方形状を呈する部材であり、図１に示すように、コンクリート躯体２の上面に設置されている。プレキャスト部材１０は、コンクリート躯体２の上面に設置したときにシース管３と重なる位置にシース管１１を備えており、コンクリート躯体２の上面から突出した定着部材４の軸部４ａを挿通可能に構成されている。なお、定着部材４の軸部４ａとシース管１１との隙間には充填材１２が充填されており、プレキャスト部材１０と定着部材４とが一体化されている。

［定着部材の定着構造の作用］
つづいて、本実施形態に係る定着部材の定着構造１の定着部材４に上向きの引き抜き力Ｐが働いた場合の作用について、図２を参照して説明する。

図２に示すように、定着部材４に上向きの引き抜き力Ｐが作用すると、定着部材４の支圧部４ｂの上面４ｃによって充填材５が押圧される。すなわち、充填材５に支圧力が作用する。

そして、かかる支圧力は、軸部４ａの軸方向（すなわち引き抜き力Ｐの作用方向）に対して外向きに角度θだけ傾いたせん断面５ｓに沿って応力伝達される。なお、角度θは４５°程度となる。

このとき、支圧部４ｂは、図２に示すように、せん断面５ｓの拡径部３ｂ側の端部が拡径部３ｂの内面と交差するように配置されていることから、定着部材４に作用した引き抜き力Ｐは、せん断面５ｓよりも上方にある充填材５を介してシース管３の拡径部３ｂに伝達されることとなる。

シース管３の拡径部３ｂに定着部材４および充填材５を介して引き抜き力Ｐが作用すると、シース管３の段差部３ｃによってコンクリート躯体２が押圧される。すなわち、コンクリート躯体２に支圧力が作用する。そして、かかる支圧力は、軸部４ａの軸方向に対して外側に角度θだけ傾いたせん断面２ｓに沿ってコンクリート躯体２に応力伝達される。なお、角度θは４５°程度となる。また、拡径部３ｂの外周面とコンクリート躯体２との間にも付着力が作用する。

したがって、定着部材４に作用した引き抜き力Ｐは、コンクリート躯体２のせん断面２ｓに作用するせん断力と、拡径部３ｂの外周面に作用する付着力と、によって受け持たれることとなる。そのため、従来にくらべて大きな引き抜き力Ｐを負担することができる。換言すれば、従来よりも短い定着長で同じ大きさの引き抜き力Ｐを負担することができる。

［定着部材の定着構造の施工方法］
つづいて、本実施形態に係る定着部材の定着構造１の施工方法について、図３を参照して詳細に説明する。

はじめに、図３（ａ）に示すように、構築すべきコンクリート躯体２の底面の形状に合わせて地盤Ｇを掘削し、側端部となる位置に型枠Ｋを設置するとともに、鉄筋Ｔを配筋する。そして、定着部材４を挿入すべき位置にシース管３を設置・固定し、コンクリートポンプＣＰなどを用いてコンクリートＣを打設してコンクリート躯体２を構築する。これにより、コンクリート躯体２にシース管３が埋設される。

つぎに、型枠Ｋを脱枠して地盤Ｇを埋め戻した後、図３（ｂ）に示すように、埋設されたシース管３の開口部から定着部材４を挿入する。このとき、支圧部４ｂが拡径部３ｂの範囲内に位置するように挿入長さを調節する。本実施形態では、支圧部４ｂから軸方向に対して４５°程度の傾きで外向きに延ばした仮想の線が拡径部３ｂの内面と交差するように調節する。

そして、図３（ｃ）に示すように、定着部材４を所定の位置に支持した状態で、シース管３と定着部材４との隙間にグラウトパイプＧＰなどを用いて充填材５を充填する。この充填材５が固化することにより、定着部材４がコンクリート躯体２に定着される。このとき、定着部材４の軸部４ａは、コンクリート躯体２の上面から突出した状態となっている。

つぎに、本実施形態においては、図３（ｄ）に示すように、コンクリート躯体２の上面に、住宅の基礎の立上り部となるプレキャスト部材１０を設置する。このとき、プレキャスト部材１０に予め埋設されているシース管１１に、コンクリート躯体２の上面から突出している定着部材４の軸部４ａを挿通させる。

そして、図３（ｅ）に示すように、シース管１１と定着部材４の軸部４ａとの隙間に充填材１２を充填する。これにより、定着部材４とプレキャスト部材１０とが一体化され、ひいては、コンクリート躯体２とプレキャスト部材１０とが定着部材４を介して一体化される。

以上、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

例えば、本実施形態では、シース管３の拡径部３ｂを円筒状に構成したが、これに限られるものではなく、一端側（開口部側）の細径部３ａよりも内径および外径が大きければよい。

図４は、シース管の変形例を示した断面図である。
シース管３０は、図４に示すように、一端側に開口部を備える円筒状の細径部３０ａと、細径部３０ａの他端側に連続し、細径部３０ａから離れるほどテーパ状に拡径する拡径部３０ｂとから構成されている。かかる形状のシース管３０を用いた場合でも、拡径部３０ｂによってコンクリート躯体２（図１参照）に支圧力を作用させることができる。

また、本実施形態では、異形鉄筋にナットを溶接固定して定着部材４を構成したが、これに限られるものではない。例えば、異形鉄筋に替えてねじ節鉄筋を使用しても良い。かかる場合には、ねじ節鉄筋にナットを螺合することができ、施工が容易になる。また、軸部４ａと支圧部４ｂの固定方法は限定されるものではなく、溶接固定や螺子式固定のほか、摩擦圧接などでもよい。また、支圧部を構成する部材としては、ナットに限られるものではなく、軸部４ａよりも径の大きい板状の部材を用いたり、異形鉄筋を熱して端部にこぶを形成してもよい。

また、本実施形態では、シース管３と定着部材４との隙間に充填材５を充填した後に、プレキャスト部材１０を設置したが、充填材５を充填する前にプレキャスト部材１０を設置し、シース管３とシース管１１にまとめて充填材５を注入するようにしてもよい。

また、本実施形態では、定着部材４を介して、べた基礎たるコンクリート躯体２と立上り部たるプレキャスト部材１０とを連結することとしたが、これに限られるものではない。例えば、プレキャスト部材１０の上部に建物の壁を構成するプレキャスト製の壁体（図示せず）を設置する場合には、当該壁体にシース管を埋設しておき、べた基礎たるコンクリート躯体２と当該壁体とを定着部材４を介して連結するようにしてもよい。
なお、かかる場合に、定着部材４とプレキャスト部材１０とを一体化する必要がないときは、シース管１１に充填材１２を充填しなくてもよい。このとき、立上り部たるプレキャスト部材１０は、べた基礎たるコンクリート躯体２と壁体（図示せず）との間に、単に挟まれている状態となる。

本実施形態に係る定着部材の定着構造を示した断面図である。本実施形態に係る定着部材の定着構造の作用を示した断面図である。本実施形態に係る定着部材の定着構造の施工手順を示した説明図である。シース管の変形例を示した断面図である。従来のアンカーボルトの定着構造を示した断面図である。

符号の説明

１定着部材の定着構造
２コンクリート躯体
３シース管
３ａ細径部
３ｂ拡径部
３ｃ段差部
４定着部材
４ａ軸部
４ｂ支圧部
５充填材

Claims

コンクリート躯体と、
前記コンクリート躯体に埋設されたシース管と、
前記シース管に挿入された定着部材と、
前記シース管と前記定着部材との間に充填された充填材と、を備える定着部材の定着構造であって、
前記シース管は、一端側が前記コンクリート躯体の外面に開口する細径部と、前記細径部の他端側に連結され前記細径部よりも径の大きい拡径部と、を有し、
前記定着部材は、当該定着部材の軸部よりも径の大きい支圧部を有し、
前記支圧部は、前記シース管の拡径部内に配置されており、
前記細径部の長さは、前記細径部の他端側から前記支圧部までの距離よりも長いことを特徴とする定着部材の定着構造。
前記軸部の軸方向に対して外向きに略４５°の角度で前記支圧部から延ばした線が前記拡径部の内面と交差する位置に、前記支圧部が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の定着部材の定着構造。
前記拡径部は、前記細径部から離れるほどテーパ状に拡径することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の定着部材の定着構造。