JP4868363B2 - 耐震アンカー装置 - Google Patents

Description

本発明は、建造物の基礎部に設けられる耐震アンカー装置に関するものである。

従来より、耐震アンカー装置は、地震が発生した場合に地面に対する建造物の水平方向の滑動や、上方への浮上りの対応策として用いられている。耐震アンカー装置は、たとえば、図６に示すように、まず、基礎２１を貫通して地中へ延びる管材２４に芯材２５を貫通させる。次に、管材２４と芯材２５との隙間からグラウトを注入して固化させる。これにより、管材２４の下端部周辺の地中へ拡径形状を成すアンカー部２６を形成するものである。そして、この状態で芯材２５を基礎２１に係止手段２７で係止する。この耐震アンカー装置２３では、地震の発生により建造物に上方向の力が作用した場合、この力が基礎２１から管材２４及び芯材２５を通じてアンカー部２６へと伝達される。そのため、アンカー部２６の拡径形状は地中との抵抗を生じることになり、建造物の地面に対する上方向の移動を防止することが可能である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−３２８８１６号公報

しかしながら、従来の耐震アンカー装置では、建造物へ上方向の力が作用した場合、基礎２１が上方向に移動しようとするのに対してアンカー部２６が地中に留まろうとする。したがって、基礎２１とアンカー部２６との間に介在する部分には、上述した力が引張力として作用することになり、管材２４内部のグラウトに割裂を招来する恐れがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、地震に伴い建造物へ鉛直方向の力が入力した場合に、基礎部と耐震アンカー装置におけるコンクリート体の拡径部との間に介在するコンクリート体が割裂することなく、建造物における鉛直方向の動きを防止することができる耐震アンカー装置の提供を目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１にかかる耐震アンカー装置は、建造物の基礎部へ取り付ける耐震アンカー装置において、前記建造物における基礎部の下面から地中へ延び、下端部に拡径部を有したコンクリート体と、前記コンクリート体の外周を囲繞する態様で配置したアンカー鋼管と、前記建造物に上方向の力が加わった場合にこれを前記アンカー鋼管に伝達をする上部伝達ユニットと、前記アンカー鋼管に上方向の力が加わった場合にこれを前記コンクリート体の拡径部に伝達をする下部伝達ユニットとを備え、さらに、前記基礎部の下面と前記コンクリート体の上面との間をアンボンド処理すると共に、前記アンカー鋼管の内周面と前記コンクリート体の外周面との間をアンボンド処理したことを特徴とする。

また、本発明の請求項２にかかる耐震アンカー装置は、前述した請求項１において、前記上部伝達ユニットは、前記アンカー鋼管の上端部から上方に向けて延在し、上端部が前記建造物の基礎部に埋設される上部アンカー鋼棒を備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項３にかかる耐震アンカー装置は、前述した請求項１において、前記上部伝達ユニットは、前記アンカー鋼管の上端に接合し、中心部に挿通孔を有したキャップ鋼板と、下端部が前記キャップ鋼板の挿通孔よりも太径に構成した引掛部を介して前記コンクリート体の上面に当接し、かつ上端部が前記挿通孔を挿通した後に前記建造物の基礎部に埋設された上部アンカー鋼棒と、前記キャップ鋼板の上面と前記建造物における基礎部の下面との間に介在するゴム支承部材とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項４にかかる耐震アンカー装置は、前述した請求項１において、前記下部伝達ユニットは、前記アンカー鋼管の下端部から下方に向けて延在し、下端部が前記コンクリート体の拡径部に埋設される下部アンカー鋼棒と、前記下部アンカー鋼棒の外径よりも大きな外径を有し、該下部アンカー鋼棒の下端部において前記コンクリート体の拡径部に埋設されるアンカープレートとを備えたことを特徴とする。

また、本発明の請求項５にかかる耐震アンカー装置は、前述した請求項４において、前記下部アンカー鋼棒は、前記アンカープレートよりも上方に位置する部位を前記アンカー鋼管の軸心に向けて屈曲したことを特徴とする。

また、本発明の請求項６にかかる耐震アンカー装置は、前述した請求項４において、前記下部アンカー鋼棒は、前記コンクリート体の拡径部に対してアンボンド処理を施したことを特徴とする。

本発明によれば、地震の発生に伴って建造物を上方向へ移動させようとする力が加わった場合、上部伝達ユニット、アンカー鋼管、下部伝達ユニットを通じてコンクリート体の拡径部へと伝達され、拡径部と地中との抵抗によって建造物の上方への移動が阻止される。一方、建造物を下方へ移動させようとする力が加わった場合には、建造物の基礎部およびコンクリート体を介して地中へ伝達され、建造物の下方への移動が阻止される。従って、建造物へ鉛直方向の力が作用した場合に、いずれにおいても耐震アンカー装置を構成するコンクリート体に引張力が作用することはなく、割裂等の問題を招来する恐れがない。

以下に、本発明にかかる耐震アンカー装置における実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１である耐震アンカー装置を示す断面図であり、図２は、建造物と耐震アンカー装置の関係を示す断面図である。図１に示す耐震アンカー装置５は、建造物１の基礎部２の下面へ取り付けられており、アンカー鋼管６、コンクリート体７、複数の上部アンカー鋼棒１０（上部伝達ユニット）、下部伝達ユニット１４を備えて構成してある。

建造物１は、コンクリートを打設することによって構築した基礎部２を有する原子炉である。この建造物１は、地山３と岩盤４との境界である岩盤レベルに基礎部２を当接させた状態で建造してある。

アンカー鋼管６は、円筒形状を有する鋼管材である。このアンカー鋼管６は、建造物１の基礎部２の下面から鉛直下方へ延びるよう配設してある。本実施の形態１では、建造物１の基礎部２とアンカー鋼管６との間に、適宜アンボンド処理を施すことにより、コンクリートによる付着定着がないように構成してある。

コンクリート体７は、アンカー鋼管６の内部に配設した基部７ａと、この基部７ａにおいてアンカー鋼管６の下端から突出する態様で設けた拡径部８とを一体化した形状を有するもので、コンクリートを打設することによって構成してある。コンクリート体７の拡径部８は、下方に向けて漸次拡径する斜面部８ａと、斜面部８ａから鉛直下方へ延びる周面８ｂと、最下端面８ｃとを有している。本実施の形態１では、建造物１の基礎部２及びアンカー鋼管６とコンクリート体７との間に、適宜アンボンド処理を施すことにより、コンクリートによる付着定着がないように構成してある。

上部アンカー鋼棒１０は、それぞれ直線形状の鋼棒材であり、それぞれ一方の端部に突起部１０ａを有している。上部アンカー鋼棒１０は、突起部１０ａ側が建築物１の基礎部２へコンクリートを介して付着定着する一方、他方側がアンカー鋼管６の内部上端へ溶接接合してある。つまり、建造物１の基礎部２とアンカー鋼管６とは、複数の上部アンカー鋼棒１０を介して互いに接続されることになる。なお、図には明示していないが、複数の上部アンカー鋼棒１０は、アンカー鋼管６の円周面へ等間隔に配設してある。

下部伝達ユニット１４は、複数の下部アンカー鋼棒１５と複数のアンカープレート１６とアンボンド処理管材１７とを備えて構成してある。下部アンカー鋼棒１５は、それぞれの上端部がアンカー鋼管６の下端部内周面に溶接接合してある一方、それぞれの下端部が鉛直下方へ延在した後、コンクリート体７の拡径部８においてアンカー鋼管６の軸心に向けて屈曲している。なお、図には明示していないが、下部アンカー鋼棒１５は、アンカー鋼管６の円周面へ等間隔に配設してある。

アンカープレート１６は、中心部に孔（図示せず）を有した円板状を成す平板部材であり、下部アンカー鋼棒１５の下端部に固定してある。このアンカープレート１６は、下部アンカー鋼棒１５とコンクリート体７の拡径部８との定着体の役目を有したものであり、下部アンカー鋼棒１５の外形に対して十分に大きさな外径を有するように構成してある。但し、アンカープレート１６の外径は、最も外側に位置する部分がアンカー鋼管６の外周面よりも中心側となるように設定することが好ましい。また、アンカープレート１６は、下記アンカー鋼棒１５に固定された状態で、その上面とコンクリート体７の拡径部８の斜面８ａとが平行になるように配設してある。

アンボンド処理管材１７は、シース管材であり、下部アンカー鋼棒１５のアンカー鋼管６から突出している外周部に配設してある。図には明示していないが、アンボンド処理管材１７の内部には、アンボンド処理体としてグリースが充填してある。

上記のような構成を有する下部伝達ユニット１４は、下部アンカー鋼棒１５およびアンカープレート１６を介してアンカー鋼管６とコンクリート体７の拡径部８とを互いに接続する機能を呈することになる。また、下部アンカー鋼棒１５とコンクリート体７の拡径部８とは、アンボンド処理管材１７により、付着定着することがない。

図３は、図１に示した耐震アンカー装置の施工工程を示す断面図である。上述した耐震アンカー装置を構築する場合には、まず、あらかじめアンカー鋼管６に上部アンカー鋼棒１０と下部伝達ユニット１４とを接合して一体化したものを作成する。アンカー鋼管６に上部アンカー鋼棒１０や下部伝達ユニット１４を接合する作業は、必ずしも現場で行う必要はなく、工場などの別の場所で製作しても構わない。

次に、岩盤４を掘削して、耐震アンカー装置５を配設する位置にそれぞれ掘削孔２０を形成する。掘削孔２０の下端部には、拡径部８を作成するための拡径部２０ａを形成する。次に、それぞれの掘削孔２０に下部伝達ユニット１４を下方に向けた状態でアンカー鋼管６を挿入し、内周面にアンボンド処理を施した状態でアンカー鋼管６の内部にコンクリートを打設固化させれば、下端部に拡径部８を有したコンクリート体７を得ることができる。最後に、上部アンカー鋼棒１０が内部に埋設されるように基礎部２を構築することにより、耐震アンカー装置５を備えた建造物１が建造される。基礎部２を構築する場合には、あらかじめアンカー鋼管６の上面およびコンクリート体７の上面にアンボンド処理を施しておく。

ここで、本実施の形態１の耐震アンカー装置５では、下部アンカー鋼棒１５の下端部をアンカー鋼管６の軸心に向けて内方に屈曲されており、アンカープレート１６の最も外側に位置する部分がアンカー鋼管６の外周面よりも中心側となるようにしている。従って、上述した施工行程においては、アンカー鋼管６の外径に相当する内径を有した掘削孔２０を設ければ、下部伝達ユニット１４を接合したアンカー鋼管６を容易に挿入することが可能である。

しかも、本実施の形態１の耐震アンカー装置５では、上端部に傾斜面８ａを有した拡径部８を適用しているため、掘削孔２０の下端部においてオーガ等の掘削冶具を下方に移動させながら漸次外径を大きくすることで拡径部８を形成するための拡径部２０ａを得ることができ、掘削作業の容易化を図ることができる。

次に、上述した耐震アンカー装置の作用について説明する。図４は、図１に示した耐震アンカー装置において地震の発生により建造物１に上方向の力が作用した場合の概念図である。地震の発生に伴って建造物１に上方向の力が加えられると、その力が建造物１の基礎部２から上部アンカー鋼棒１０、アンカー鋼管６、下部アンカー鋼棒１５を通じてアンカープレート１６へと伝達される。この時、建造物１の基礎部２とアンカー鋼管６との間、建造物１の基礎部２及びアンカー鋼管６とコンクリート体７との間、さらにはアンボンド処理管材１７の内部に配設された下部アンカー鋼棒１５とコンクリート体７の拡径部８との間においては、いずれもアンボンド処理されているため、建造物１に加えられた上方向への力がコンクリート体７に伝達されることがない。

アンカープレート１６へ伝達された力は、コンクリート体７の拡径部８に伝達され、該拡径部８を上方へ移動させるように作用する。しかしながら、拡径部８の上方への移動は、斜面８ａが岩盤４に押圧されることによって阻止されることになり、その結果、建造物１が岩盤４に対して上方へ移動する事態が阻止されることになる。

一方、建造物１の鉛直下方の力が作用した場合には、建造物１の基礎部２から直接岩盤４に伝達されると共に、基礎部２からコンクリート体７へと伝達され、拡径部８の下面が岩盤４を押圧することになり、この結果、建造物１が岩盤４に対して下方へ移動する事態が阻止される。このとき、コンクリート体７には、圧縮力が作用することになる。しかしながら、建造物１に働く力のほとんどを基礎部２によって受けることができ、かつコンクリート体７の周囲がアンカー鋼管６によって囲繞されているため、当該コンクリート体７に座屈等の問題が招来される恐れはない。

上記のように構成した耐震アンカー装置によれば、建築物１に作用した上方向の力は、耐震アンカー装置５のコンクリート体７を介さずに岩盤４へ伝達されるとともに、その反力を受け、建造物１の浮上りに対して抵抗することが可能となる。その一方、建造物１に作用した下方向の力は、基礎部２およびコンクリート体７を介して岩盤４へ伝達することが可能となる。以上から、建造物１へ鉛直方向の力が作用した場合に、コンクリート体７に引張力が作用することがなくなり、割裂等の問題が発生する事態を防止することが可能となる。

なお、上述した実施の形態１では、耐震アンカー装置５の取り付け位置が建造物１の基礎部２の下面であるため、建造物１の周辺に影響を与えることがない。しかしながら、本発明では、必ずしも基礎部２の下面に設ける必要はない。例えば、基礎部２の周囲に突出部を構成し、この突出部の下面に耐震アンカー装置５を配設しても同様の作用効果を奏することが可能である。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２である耐震アンカー装置を示す断面図である。この実施の形態２の耐震アンカー装置は、上述した実施の形態１に対して上部伝達ユニットの構成のみが異なるもので、他の構成は実施の形態１と同様である。以下、この上部伝達ユニットの詳細構成について説明する。なお、実施の形態２において実施の形態１と同様の構成に関しては、同一の符号を付してそれぞれの説明を省略する。

上部伝達ユニット９は、キャップ鋼板１３と上部アンカー鋼棒１０とゴム支承部材１２とを備えて構成してある。キャップ鋼板１３は、中心部に挿通孔１３ａを有した円板形状の鋼板であり、上部アンカー鋼棒１０の上端開口を閉塞する態様でアンカー鋼管１０に溶接接合してある。キャップ鋼板１３の上面と基礎部２との間には、適宜アンボンド処理が施してあり、コンクリートによる付着定着がない。上部アンカー鋼棒１０は、直線形状の鋼棒であり、一方の端部に突起部１０ａを有しており、他方の端部に引掛部１０ｂを有している。上部アンカー鋼棒１０の引掛部１０ｂは、キャップ鋼板１３の挿通孔１３ａよりも大きな外径に構成したものである。この上部アンカー鋼棒１０は、引掛部１０ｂの下面をコンクリート体７の上面に当接させる一方、その上端部をキャップ鋼板１３の挿通孔１３ａに挿通させた後、基礎部２の内部に埋設してある。ゴム支承部材１２は、ゴム等の弾性体によって成形したもので、円板部１２ａと軸受部１２ｂとを備えて構成してある。円板部１２ａは、上部アンカー鋼棒１０が貫通可能な孔を有した円板形状部分であり、上面が基礎部２の下面に当接する一方、下面がキャップ鋼板１３の上面に当接している。軸受部１２ｂは、上部アンカー鋼棒１０の外周面と、キャップ鋼板１３における挿通孔１３ａの内周面との間に介在する部分である。なお、図には明示していないが、上部アンカー鋼棒１０は、アンカー鋼管６の内周面に等間隔に配設してある。

次に、上述した耐震アンカー装置の作用について説明する。地震の発生に伴って建造物１に上方向の力が加えられると、その力が建造物１の基礎部２から上部アンカー鋼棒１０、キャップ鋼板１３、アンカー鋼管６、下部アンカー鋼棒１５を通じてアンカープレート１６へと伝達される。この時、建造物１の基礎部２とアンカー鋼管６およびキャップ鋼板１３との間、建造物１の基礎部２及びアンカー鋼管６とコンクリート体７との間、さらにはアンボンド処理管材１７の内部に配設された下部アンカー鋼棒１５とコンクリート体７の拡径部８との間においては、いずれもアンボンド処理されているため、建造物１に加えられた上方向への力がコンクリート体７に伝達されることがない。

アンカープレート１６へ伝達された力は、コンクリート体７の拡径部８に伝達され、該拡径部８を上方へ移動させるように作用する。しかしながら、拡径部８の上方への移動は、斜面８ａが岩盤４に押圧されることによって阻止されることになり、その結果、建造物１が岩盤４に対して上方へ移動する事態が阻止されることになる。

一方、建造物１の鉛直下方の力が作用した場合には、建造物１の基礎部２から直接岩盤４に伝達されると共に、基礎部２から上部アンカー鋼棒１０を介してコンクリート体７へと伝達され、拡径部８の下面が岩盤４を押圧することになり、この結果、建造物１が岩盤４に対して下方へ移動する事態が阻止される。このとき、コンクリート体７には、圧縮力が作用することになる。しかしながら、建造物１に働く力のほとんどを基礎部２によって受けることができ、かつコンクリート体７の周囲がアンカー鋼管６によって囲繞されているため、当該コンクリート体７に座屈等の問題が招来される恐れはない。

上記のように構成した耐震アンカー装置によれば、建築物１に作用した上方向の力は、耐震アンカー装置５のコンクリート体７を介さずに岩盤４へ伝達されるとともに、その反力を受け、建造物１の浮上りに対して抵抗することが可能となる。その一方、建造物１に作用した下方向の力は、基礎部２およびコンクリート体７を介して岩盤４へ伝達することが可能となる。以上から、建造物１へ鉛直方向の力が作用した場合に、コンクリート体７に引張力が作用することがなくなり、割裂等の問題が発生する事態を防止することが可能となる。

しかも、上記耐震アンカー装置によれば、基礎部２とキャップ鋼板１３との間、および上部アンカー鋼棒１０とキャップ鋼板１３との間にそれぞれ弾性体から成るゴム支承部材１２を介在させている。従って、地震の発生に伴って建造物１の基礎部２と耐震アンカー装置の上端部との間に曲げせん断力が作用した場合にも、ゴム支承部材１２が適宜変形することによってこれを吸収することが可能となり、例えば上部アンカー鋼棒１０がせん断破壊する事態を招来する恐れがない。

耐震アンカー装置に有用であり、特に内部コンクリート体の割裂防止性に配慮した耐震アンカー装置に適している。

本発明の実施の形態１である耐震アンカー装置を示す断面図である。 図１に示した耐震アンカー装置と建造物との関係を示す断面図である。 図１に示した耐震アンカー装置の施工過程を示す断面図である。 図１に示した耐震アンカー装置において建造物に上方向へ力が加えられた場合の状態を示す概念図である。 本発明の実施の形態２である耐震アンカー装置を示す断面図である。 従来の耐震アンカー装置を示す断面図である。

符号の説明

１ 建造物
５ 耐震アンカー装置
６ アンカー鋼管
７ コンクリート体
９ 上部伝達ユニット
１０ 上部アンカー鋼棒
１２ ゴム支承部材
１３ キャップ鋼板
１４ 下部伝達ユニット
１５ 下部アンカー鋼棒
１６ アンカープレート

Claims (6)

1. 建造物の基礎部へ取り付ける耐震アンカー装置において、
   前記建造物における基礎部の下面から地中へ延び、下端部に拡径部を有したコンクリート体と、
   前記コンクリート体の外周を囲繞する態様で配置したアンカー鋼管と、
   前記建造物に上方向の力が加わった場合にこれを前記アンカー鋼管に伝達をする上部伝達ユニットと、
   前記アンカー鋼管に上方向の力が加わった場合にこれを前記コンクリート体の拡径部に伝達をする下部伝達ユニットとを備え、
   さらに、前記基礎部の下面と前記コンクリート体の上面との間をアンボンド処理すると共に、前記アンカー鋼管の内周面と前記コンクリート体の外周面との間をアンボンド処理したことを特徴とする耐震アンカー装置。
2. 前記上部伝達ユニットは、前記アンカー鋼管の上端部から上方に向けて延在し、上端部が前記建造物の基礎部に埋設される上部アンカー鋼棒を備えたことを特徴とする請求項１に記載の耐震アンカー装置。
3. 前記上部伝達ユニットは、
   前記アンカー鋼管の上端に接合し、中心部に挿通孔を有したキャップ鋼板と、
   下端部が前記キャップ鋼板の挿通孔よりも太径に構成した引掛部を介して前記コンクリート体の上面に当接し、かつ上端部が前記挿通孔を挿通した後に前記建造物の基礎部に埋設された上部アンカー鋼棒と、
   前記キャップ鋼板の上面と前記建造物における基礎部の下面との間に介在するゴム支承部材と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の耐震アンカー装置。
4. 前記下部伝達ユニットは、
   前記アンカー鋼管の下端部から下方に向けて延在し、下端部が前記コンクリート体の拡径部に埋設される下部アンカー鋼棒と、
   前記下部アンカー鋼棒の外径よりも大きな外径を有し、該下部アンカー鋼棒の下端部において前記コンクリート体の拡径部に埋設されるアンカープレートと
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載の耐震アンカー装置。
5. 前記下部アンカー鋼棒は、前記アンカープレートよりも上方に位置する部位を前記アンカー鋼管の軸心に向けて屈曲したことを特徴とする請求項４に記載の耐震アンカー装置。
6. 前記下部アンカー鋼棒は、前記コンクリート体の拡径部に対してアンボンド処理を施したことを特徴とする請求項４に記載の耐震アンカー装置。

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