JP5281337B2 - 無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の補強構造に関する。

一般に我が国の木造建築物は、基礎コンクリート上に土台を載置し、この土台上に柱を立設した構造のものとなっている。
このような木造建造物の基礎コンクリートとしては、土台全体に対応して巡らして形成される布基礎や、ベタ基礎が多く用いられている。

最近の住宅の布基礎の殆どは、鉄筋コンクリート構造の布基礎又はベタ基礎として施工されている。
しかしながら、以前に施工された古い住宅の布基礎又はベタ基礎は、無筋コンクリート構造のものが多くみられることから、強度が不足しており、その補強対策が望まれている。

そこで、無筋コンクリートからなる布基礎の両側面に該基礎の立ち上がり部から天端まで所望の水平長さ範囲で繊維シートを接着して補強した基礎補強構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、この場合、補強効果は認められるものの、鉄及び繊維シートをエポキシ樹脂等で布基礎に貼付する必要がある等、非常に施工の手間がかかるため、より簡便な補強方法が求められていた。

特開２００６−１３２０８１号公報

本発明は、上記従来の問題を解消し、簡便な方法で、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎を有効に補強することのできる補強構造を提供することを目的とするものである。
また、本発明は、鉄筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎と同等乃至それ以上といえるほどに、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎を有効に補強することのできる補強構造を提供することを目的とするものである。

即ち、請求項１に係る本発明は、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の片側側面又或いは両側側面に、所定間隔をおいて上下二段で、長尺の金属薄板を複数つなぎ合わせて帯状に連設し、かつ、つなぎ目の部分を二重構造とすると共に、前記金属薄板を、ねじ固定式のあと施工アンカーを用いて固定し、前記金属薄板のみで補強してなる、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の補強構造を提供するものである。

請求項２に係る本発明は、隣接する前記金属薄板のつなぎ目の部分の上に、前記金属薄板よりも短尺の金属薄板を載置することにより、つなぎ目の部分を二重構造とした、請求項１記載の無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の補強構造を提供するものである。

請求項３に係る本発明は、前記金属薄板の端部を部分的に重ね合わせることにより、つなぎ目の部分を二重構造とした、請求項１記載の無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の補強構造を提供するものである。

請求項４に係る本発明は、あと施工アンカーが、高強度ねじ固定式のあと施工アンカーである、請求項１〜３のいずれかに記載の無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の補強構造を提供するものである。

請求項５に係る本発明は、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の片側側面又或いは両側側面に、所定間隔をおいて上下二段で、長尺の金属薄板を複数つなぎ合わせて帯状に連設し、かつ、つなぎ目の部分を二重構造とすると共に、前記上下二段の金属薄板を所定長さの金属薄板を１又は２以上用いて直線状に連結させて、全体が略梯子形をなすようにし、さらに、前記金属薄板を、ねじ固定式のあと施工アンカーを用いて固定してなる、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の補強構造を提供するものである。

請求項６に係る本発明は、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の片側側面又或いは両側側面に、所定間隔をおいて上下二段で、長尺の金属薄板を複数つなぎ合わせて帯状に連設し、かつ、つなぎ目の部分を二重構造とすると共に、前記上下二段の金属薄板を所定長さの金属薄板を１又は２以上用いてジグザグ状に連結させ、さらに、前記金属薄板を、ねじ固定式のあと施工アンカーを用いて固定してなる、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の補強構造を提供するものである。

本発明によれば、簡便な方法で、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎を有効に補強することができる。
しかも、本発明によれば、鉄筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎と同等乃至それ以上といえるほどに、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎を有効に補強することができる。
即ち、本発明によれば、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎を有効に補強し、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎であるにもかかわらず、鉄筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎と同等乃至それ以上の構造性能を得ることができる。

請求項１に係る本発明は、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の補強構造に関し、無筋コンクリートからなる布基礎の片側側面或いは両側側面に、所定間隔をおいて上下二段で、長尺の金属薄板を複数つなぎ合わせて帯状に連設し、かつ、つなぎ目の部分を二重構造とすると共に、前記金属薄板を、あと施工アンカーを用いて固定してなるものである。

以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明の補強構造の第１の態様を示す正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図中、符号１は、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎を示している。

請求項１に係る本発明の補強構造は、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎１の片側側面或いは両側側面に、所定間隔をおいて上下二段で、長尺の金属薄板２を複数つなぎ合わせて帯状に連設し、かつ、つなぎ目の部分を二重構造とすると共に、前記金属薄板２を、あと施工アンカー３を用いて固定してなるものである。
基礎としては、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎のいずれでもよい。

金属薄板２の材質は、ステンレス鋼や鉄等に限られず、亜鉛メッキなどの防錆処理が施されたものであってもよい。
金属薄板２は、１枚が図３に示すように長尺の長方形状のものである。具体的には、１枚の大きさが、例えば縦５０ｍｍ、横１０００ｍｍ、厚さ３．０ｍｍのものであるが、これに限定されるものではなく、布基礎１の大きさや使用枚数等を考慮して種々の大きさのものを用いることができる。

本発明においては、このような金属薄板２を、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎１の片側側面或いは両側側面に、複数つなぎ合わせて帯状に連設している。
例えば、横幅が３６００ｍｍの布基礎又はベタ基礎１に適用する場合、隣接する金属薄板２のつなぎ目の部分の上に、金属薄板２よりも短尺の金属薄板２’を載置することにより、つなぎ目の部分を二重構造とするときには、上記したような横が１０００ｍｍの金属薄板２を３枚と、これより若干横幅が小さく、横６００ｍｍの金属薄板２を１枚の合計４枚用い、布基礎又はベタ基礎１の横幅全体にわたり金属薄板２を配置する。この他、縦５０ｍｍ、横９００ｍｍ、厚さ３．０ｍｍの金属薄板２を４枚用いることもできる。また、金属薄板２の端部を部分的に重ね合わせることにより、つなぎ目の部分を二重構造とするときには、例えば、横が１０００ｍｍ程度の金属薄板２を４枚用いることもできる。

また、本発明においては、前記長尺の金属薄板２を、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎１の片側側面或いは両側側面に、しかも所定間隔をおいて上下二段で複数つなぎ合わせて帯状に連設することが必要である。
従って、前記長尺の金属薄板２を、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎１の片側側面或いは両側側面に連設したとしても、それが一段であったりすると、本発明の目的を達成することはできない。
なお、前記長尺の金属薄板２を、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎１の片側側面に連設する場合、外部から見えない側に施すことが好ましい。
前記長尺の金属薄板２は、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎１の片側側面に連設すれば充分であり、必要に応じて無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎１の両側側面に連設することができる。

本発明においては、長尺の金属薄板２を複数つなぎ合わせて帯状に連設し、かつ、つなぎ目の部分を二重構造としている。つなぎ目の部分を二重構造とすることにより、構造性能に優れたものとなっている。
図１に示すように、隣接する前記金属薄板２のつなぎ目の部分の上に、前記金属薄板２よりも短尺の金属薄板２’を載置することにより、つなぎ目の部分を二重構造としてもよいし、或いは図４に示すように、前記金属薄板２の端部を部分的に重ね合わせることにより、つなぎ目の部分を二重構造としてもよい。

図１に示す態様では、隣接する前記長尺の金属薄板２のつなぎ目の部分の上に、前記長尺の金属薄板２よりも短尺の金属薄板２’を載置して、つなぎ目の部分を二重構造とし、これら金属薄板を、あと施工アンカー３を用いて固定する。
ここで短尺の金属薄板２’としては、例えば図５に示すようなものであり、通常、縦５０ｍｍ、横２００ｍｍ、厚さ３．０ｍｍであるが、これに限定されるものではない。

図３に示す如き前記長尺の金属薄板２には、その丁度中央（孔の中心が両端部からそれぞれ５００ｍｍとなる位置）の１箇所とその左右両端付近（両端部からそれぞれ５０ｍｍの位置）のそれぞれ１箇所ずつの合計３箇所に、あと施工アンカー３を固定するための孔４が穿設されているが、孔４の穿設場所や穿設数は必ずしもこれに限定されるものではない。
また、短尺の金属薄板２’には、上記した長尺の金属薄板２に重ねたときに、上記した長尺の金属薄板２に穿設された孔４の位置と丁度一致する位置に、つまり図５で言えば、その左右両端付近（両端部からそれぞれ５０ｍｍの位置）のそれぞれ１箇所に、あと施工アンカー３を固定するための孔４’が穿設されている。

図１に示す態様では、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎１の表面に、前記長尺の金属薄板２を置き、後でその上に短尺の金属薄板２’を載置し二重構造とする部分以外の長尺の金属薄板２の孔４に、あと施工アンカー３と座金（ワッシャー）５を挿入し、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎１の表面からその内部（予め所定の大きさに開けられた下穴）へねじ込むことにより、金属薄板２を無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎１に固定する。
次いで、隣接する長尺の金属薄板２の上に、長尺の金属薄板２の孔４と、短尺の金属薄板２’の孔４’の位置が丁度一致するように短尺の金属薄板２’を重ね、重ねた長尺の金属薄板２の孔４と短尺の金属薄板２’の孔４’とを用いて、これにあと施工アンカー３と座金（ワッシャー）５を挿入し、あと施工アンカー３を、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎１の表面からその内部（予め所定の大きさに開けられた下穴）へねじ込むことにより、これら金属薄板を無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎１に固定する。

次に、図４に示す態様では、前記金属薄板２の端部を部分的に重ね合わせることにより、つなぎ目の部分を二重構造とし、これら金属薄板を、あと施工アンカー３を用いて固定する。
図４に示す態様では、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎１の表面に、前記長尺の金属薄板２を、その端部が部分的に重なるように置き、つなぎ目の部分を二重構造とする。
即ち、例えば左側の長尺の金属薄板２における右側端部の孔４と、これに隣接する右側の長尺の金属薄板２における左側端部の孔４の位置が丁度一致するように重ねる。図３に示す如き、横幅１０００ｍｍの長尺の金属薄板２であると、約１００ｍｍにわたり重複する二重構造の部分が形成される。
このようにして重ねられた長尺の金属薄板２の孔４と長尺の金属薄板２の孔４とを用いて、これにあと施工アンカー３と座金（ワッシャー）５を挿入し、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎１の表面からその内部（予め所定の大きさに開けられた下穴）へねじ込むことにより、金属薄板２を無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎１に固定する。

なお、あと施工アンカー３としては特に制限はないが、高強度ねじ固定式アンカーであるハードエッジアンカー（サンコーテクノ株式会社製、商品名）が最も好ましい。
図６に、あと施工アンカー３としての高強度ねじ固定式アンカーであるハードエッジアンカーと座金（ワッシャー）５とを示す。
あと施工アンカー３としての高強度ねじ固定式アンカーであるハードエッジアンカーは、例えば頭部の直径が１３ｍｍ、軸部の直径が１０ｍｍ、軸部の長さが６０ｍｍのものが用いられるが、長尺の金属薄板２や短尺の金属薄板２’の大きさ、穿設する孔４、４’の大きさ、等を考慮して、適宜寸法のものを用いることができる。
また、座金（ワッシャー）５として、図６では、内径が１０ｍｍ、外径が２０ｍｍ、厚さ２．３ｍｍのものを示しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、用いるハードエッジアンカー３の大きさ等を考慮して、適宜大きさのものを用いることができる。

このようにして、本発明により、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎を有効に補強することができる。
すなわち、本発明によれば、特に無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎１の片側側面或いは両側側面に、所定間隔をおいて上下二段で、長尺の金属薄板２を複数つなぎ合わせて帯状に連設し、かつ、つなぎ目の部分を二重構造とすると共に、前記金属薄板２を、あと施工アンカーを用いて固定することにより、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎１を補強することができる。

なお、本発明においては、長尺の金属薄板２の連設箇所は、上下二段の２箇所で充分であるが、必要に応じて、図７に示すように、上下二段の金属薄板２を、所定長さの金属薄板２を１又は２以上用いて直線状に連結させて、全体が略梯子形をなす補強構造とすることができる。
また、図８に示すように、上下二段の金属薄板２を、所定長さの金属薄板２を１又は２以上用いて斜めに連結させて、略平行四辺形をなす補強構造とすることもできる。
次に、図９に示すように、上下二段の金属薄板２を、所定長さの金属薄板２を１又は２以上用い交差状に連結させることもできる。
さらに、図１０に示すように、上下二段の金属薄板２を、所定長さの金属薄板２を１又は２以上用いてジグザグ状に連結させることもできる。
なお、本発明においては、接着剤を用いる必要はなく、接着剤を用いることなく、金属薄板を、あと施工アンカー３を用いることで、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎を有効に補強することができる。

次に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１（本発明による無筋コンクリートからなる布基礎の補強）
図１に示す如く、無筋コンクリートからなる布基礎１（横幅３６００ｍｍ、高さ６００ｍｍ）の片側側面に、所定間隔（２９０ｍｍ間隔）をおいて上下二段で、長尺の長方形状の金属薄板２〔縦５０ｍｍ、横１０００ｍｍ、厚さ３．０ｍｍであって、その丁度中央（孔の中心が両端部からそれぞれ５００ｍｍとなる位置）の１箇所とその左右両端付近（両端部からそれぞれ５０ｍｍの位置）のそれぞれ１箇所ずつの合計３箇所に、あと施工アンカー３として、高強度ねじ固定式アンカーであるハードエッジアンカー（サンコーテクノ株式会社製、商品名）を挿入し固定するための孔４が穿設されているもの〕を、複数帯状に連設すると共に、隣接する金属薄板２の上に、前記金属薄板２よりも短尺の金属薄板２’〔縦５０ｍｍ、横２００ｍｍ、厚さ３．０ｍｍであって、その左右両端付近（両端部からそれぞれ５０ｍｍの位置）のそれぞれ１箇所に、あと施工アンカー３としてハードエッジアンカーを挿入し固定するための孔４’が穿設されているもの〕を、長尺の金属薄板２の孔４と、短尺の金属薄板２’の孔４’の位置が丁度一致するように重ね載置した。
次いで、重ねた長尺の金属薄板２の孔４と短尺の金属薄板２’の孔４’、及び重ねられていない箇所の長尺の金属薄板２の孔４を用い、これに合計２２本のあと施工アンカー３としてのハードエッジアンカー（サンコーテクノ株式会社製、商品名）（頭部の直径が１３ｍｍ、軸部の直径が１０ｍｍ、軸部の長さが６０ｍｍのもの）とこれと同数の座金（内径が１０ｍｍ、外径が２０ｍｍ、厚さ２．３ｍｍのもの）５を挿入し、あと施工アンカー３としてのハードエッジアンカーを、無筋コンクリートからなる布基礎１の表面からその内部（予め所定の大きさに開けられた下穴）へねじ込むことにより、これら金属薄板を無筋コンクリートからなる布基礎１に固定し、無筋コンクリートからなる布基礎１を補強した。
上記のようにして補強された布基礎１を、図１１に示すようにして、下側に支台６を２つ置き、上から加力する強度試験を行ったところ、最大（Ｐmax実験値）４８．０ｋＮの耐力であった。

なお、無筋コンクリートからなる布基礎は、乾燥収縮や経年劣化等でひび割れが生じているものがほとんどで、この強度は０ｋＮとなる。

また、鉄筋コンクリートからなる布基礎の耐力を、以下に示す建築学会の算定式を用いて計算した。鉄筋の規格３種について計算したところ、下記の表３に示すように、２１．５ｋＮ、２４．５ｋＮ、２８．７ｋＮの耐力となった。

［基礎の算定式］
一般的に行なわれている住宅の布基礎の設計では、フーチング部分は地反力を処理するものとして設計し、残余の地中梁部分に曲げ耐力を期待した設計を行なっている。２階建ての住宅の布基礎の上下主筋には異型鉄筋1-D13を用いるのが一般的である。図１２で示される鉄筋の終局耐力（Ｍ_max）は、下記の式（１）で算定するのが一般的である。下記の式（１）を適用する際に鉄筋の規格が問題となる。異型鉄筋の場合、ＳＤ２３５、ＳＤ２９５、ＳＤ３４５（末尾の数値が基準強度Ｆで、単位はＮ／ｍｍ^２である）が主に市場に流出しており、最も使用量の多いものがＳＤ２３５と考えられる。しかし、構造計算を行なった住宅ではＳＤ２３５で強度不足の場合には、ＳＤ２９５或いはＳＤ３４５を用いることがある。この為、ＳＤ２３５〜ＳＤ３４５を網羅して検討する必要がある。

・Ｍ_ｙ＝0.9ａ_ｔ・δ_ｙ・ｄ ・・・（１）

ここでａ_ｔは引張主筋断面積、δ_ｙは主筋の降伏点でF値の1.1倍とした。ｄは有効せい（ｄ＝D-ｄ₁）をそれぞれ示す。
なお、記号D、ｄ_1、D₁は、表１で示される寸法である。

上下主筋には異型鉄筋1-D13を用い、規格（材質）がＳＤ２３５〜ＳＤ３４５の布基礎の終局耐力Ｍ_maxを計算すると、次の表２のＭ_max欄が構造設計で期待している終局強度時のモーメントである。

実験では、図１３に示す試験区間長Ｌ＝３０００ｍｍの試験体中央に荷重を加えている。このとき、試験体中央の最大曲げモーメントＭ_maxを荷重Ｐに直すと、式（２）となる。

・Ｐ＝４・Ｍ_max /Ｌ ・・・（２）

試験区間Ｌ＝３０００ｍｍとして、終局耐力をモーメントから荷重に変換すると、次の表３を得た。表３中のＰが、構造設計で期待している終局強度の荷重表現である。

これらの結果によれば、本発明により、鉄筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎と同等以上に、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎を有効に補強することができることが分かる。

本発明によれば、簡便な方法で、しかも鉄筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎と同等乃至それ以上といえるほどに、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎を有効に補強することができる。
即ち、本発明によれば、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎を有効に補強し、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎であるにもかかわらず、鉄筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎と同等乃至それ以上の構造性能を得ることができる。
それ故、本発明は、住宅関連産業において、有効に用いられる。

本発明の補強構造の第１の態様を示す正面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明に用いる金属薄板２を示す説明図である。 金属薄板２の端部を部分的に重ね合わせることにより、つなぎ目の部分を二重構造としたことを示す説明図である。 本発明に用いる短尺の金属薄板２’を示す説明図である。 本発明に用いるあと施工アンカー３と座金（ワッシャー）６を示す説明図である。 上下二段の金属薄板２を、所定長さの金属薄板２を１又は２以上用いて直線状に連結させて、全体が略梯子形をなす補強構造としたことを示す説明図である。 上下二段の金属薄板２を、所定長さの金属薄板２を１又は２以上用いて斜めに連結させて、略平行四辺形をなす補強構造としたことを示す説明図である。 上下二段の金属薄板２を、所定長さの金属薄板２を１又は２以上用い交差状に連結させた補強構造としたことを示す説明図である。 上下二段の金属薄板２を、所定長さの金属薄板２を１又は２以上用いてジグザグ状に連結させた補強構造としたことを示す説明図である。 実施例１における強度試験の模様を示す説明図である。 実施例１において、比較のために行った、鉄筋コンクリートからなる布基礎の耐力試験における鉄筋の形状を示す説明図である。 実施例１において、比較のために行った、鉄筋コンクリートからなる布基礎の耐力試験の模様を示す説明図である。

符号の説明

１ 無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎
２ 長尺の金属薄板
２’ 短尺の金属薄板
３ あと施工アンカー
４ 長尺の金属薄板２の孔
４’ 短尺の金属薄板２’の孔
５ 座金（ワッシャー）
６ 支台

Claims (6)

1. 無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の片側側面又或いは両側側面に、所定間隔をおいて上下二段で、長尺の金属薄板を複数つなぎ合わせて帯状に連設し、かつ、つなぎ目の部分を二重構造とすると共に、前記金属薄板を、ねじ固定式のあと施工アンカーを用いて固定し、前記金属薄板のみで補強してなる、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の補強構造。
   
2. 隣接する前記金属薄板のつなぎ目の部分の上に、前記金属薄板よりも短尺の金属薄板を載置することにより、つなぎ目の部分を二重構造とした、請求項１記載の無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の補強構造。
   
3. 前記金属薄板の端部を部分的に重ね合わせることにより、つなぎ目の部分を二重構造とした、請求項１記載の無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の補強構造。
   
4. あと施工アンカーが、高強度ねじ固定式のあと施工アンカーである、請求項１〜３のいずれかに記載の無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の補強構造。
   
5. 無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の片側側面又或いは両側側面に、所定間隔をおいて上下二段で、長尺の金属薄板を複数つなぎ合わせて帯状に連設し、かつ、つなぎ目の部分を二重構造とすると共に、前記上下二段の金属薄板を所定長さの金属薄板を１又は２以上用いて直線状に連結させて、全体が略梯子形をなすようにし、さらに、前記金属薄板を、ねじ固定式のあと施工アンカーを用いて固定してなる、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の補強構造。
   
6. 無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の片側側面又或いは両側側面に、所定間隔をおいて上下二段で、長尺の金属薄板を複数つなぎ合わせて帯状に連設し、かつ、つなぎ目の部分を二重構造とすると共に、前記上下二段の金属薄板を所定長さの金属薄板を１又は２以上用いてジグザグ状に連結させ、さらに、前記金属薄板を、ねじ固定式のあと施工アンカーを用いて固定してなる、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の補強構造。

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