JP5485466B1 - 金属系アンカーおよび構造物の耐震補強工法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ボルト部材の拡径部が楕円形状に開口することにより構造物の深孔側壁への押圧力が強く、樹脂接着剤の液流れが良好な金属系アンカーの提供およびその金属系アンカーを用いた構造物の耐震補強工法を提供することを目的とする。
【構成】本発明に係るボルト部材の構成は、コンクリート等の構造物の深孔に挿入される楔状部材、その楔状部材と嵌合されるボルト部材、およびそのボルト部材を螺合して固定するナット部材とからなり、その楔状部材は案内棒部とテーパ部と打撃棒部とからなり、そのボルト部材は拡径部とねじ部とからなり、その拡径部はその中心軸を貫通する有底穴およびその拡径部を等分割したスリット溝を有する金属系アンカーにおいて、当該楔状部材のテーパ部は大角テーパ部と小角テーパ部からなり、当該ボルト部材の拡径部と当該ねじ部との境界にはリング状薄肉部があり、当該スリット溝は長短の長さが異なり、かつ、当該ボルト部材の有底穴には当該楔状部材のテーパ部の大角テーパ部に対応した受け溝があることを特徴とする樹脂接着系アンカーと併用される金属系アンカーおよびこの金属系アンカーを用いた構造物の耐震補強工法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンクリート、岩盤等の頑強な構造物に穿孔した深孔を接着系アンカーとともに埋設して機械や鉄板等の設備を固定するための金属系アンカーおよびその金属系アンカーを用いた構造物の耐震補強工法に関する。

一般にコンクリートや岩盤等の構造物にアンカーボルトなどの金属系アンカーを固定するためには、先ずドリルにより深孔を穿孔し、この穿孔内にアンカーボルトを固定させる、いわゆるあと施工アンカーが広く採用されている。
あと施工アンカーの種類としては、埋込み部に拡径部を有する鉄鋼やステンレス鋼等の金属系アンカーを予め穿孔されたコンクリート等の構造物の深孔に所定の深さまで挿入し、打撃の撃力または回転締付けにより金属系アンカーの拡径部を開口し、深孔の側壁に金属系アンカーを食い込ませることによって機械的に固定するという金属系アンカーだけによる構造物の耐震補強工法と、この金属系アンカーで一次固定した後、穿孔内に接着剤を充填し、ボルトを施工することで、ボルト等及び構造物の凹凸に接着剤が入り込み、接着系アンカーの化学反応により硬化して定着部全体を化学的に二次固着するという接着系アンカーを併用した２種類の構造物の耐震補強工法とがある。本発明は後者の接着系アンカーを併用した耐震補強工法である。

前者の金属系アンカー併用の耐震補強工法において、従来は、構造物に穿設した深孔（下孔）に鉄鋼やステンレス鋼製のボルトと楔状部材を挿入し、楔状部材を打撃等することにより、ボルトの有底穴端面に等間隔に設けられた拡径部を開口させ、この拡径部の先端がコンクリート等の構造物の深孔側壁に食い込むことによって機械的に一次固定する工法が一般的であった。この金属系アンカー本体に用いる金属材料のＪＩＳ規格としては、一般構造用圧延鋼材（Ｇ３１０１）、みがき棒鋼（Ｇ３１２３）、機械構造用炭素鋼鋼管（Ｇ３４４５）などがある。

しかし、この金属系アンカーだけの前者の工法では押圧力が弱いため、この一次固定に併せてカプセル内に封入した樹脂接着剤を穴内に充填させ、化学反応により硬化してボルト等の定着部全体を物理的に固着する後者の接着系アンカーを併用する後者の耐震補強工法が採用されていた。すなわち、深孔内に入れたエポキシ等の接着性樹脂材料によって固定するものである（例えば、特開２０１０−１９０６９号公報（後述する特許文献１）参照）。

この接着系アンカー併用の耐震補強工法の一般的な施工手順は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すような方法である。
（１）構造物へ深孔を穿孔し、深孔内を清掃し、深孔へエポキシ等の固着樹脂材料を封入したカプセルを挿入する（図３（Ａ））。
（２）金属系アンカーを載せ、その頂部を打撃する（図３（Ｂ））。
（５）打撃により、深孔内を固着樹脂材料で充填するとともに金属系アンカーのボルトの拡径部を深孔の側壁に押圧し、樹脂材料を硬化・養生する（図３（Ｃ））。
なお、ボルトの頭部には、全ねじボルトなどがあり、このねじに合わせてナットが締めつけられる。

この接着系アンカーを併用した後者の耐震補強工法は、部品点数が非常に少なくて済むため、コスト面で有利である。また、この金属系アンカーの開口できる範囲は、使用する鋼材の種類によって定まっている。このため、一般的には開口できる最大範囲に合わせて、有底穴を有するボルト部材の先端面から軸心に沿って３〜８等分された同一長さのスリット溝が切られている。

他方、金属系アンカーに使用される楔状部材は、図４〜図６に例示するように、コンクリートの深孔の中央部に位置合わせするようなテーパ角度を有するものや、あるいは、貫通穴ボルト部材に挿入される平頭胴長釘状のものが使用されている。このような特殊な貫通穴ボルト部材に楔状部材が挿入されると、図示しないが、この楔状部材のテーパ角度あるいはスリット溝幅に沿ってボルト部材のスリット溝の拡径部が開いていく構造であった（図３（Ｃ）参照）。

ところが、金属系アンカーにおける従来のボルト部材は、同一形状のスリット溝を有しているため、構造物がコンクリート、岩盤等の堅い場合、ボルト拡径部の先端部が構造物の深孔側壁の外周面にかかる押圧力は、等間隔に分散され、その使用は限定的なものであった。すなわち、楔状部材が完全にボルト部材に挿入される前にボルト拡径部が不規則な開口によってコンクリート深孔の途中の壁に接触して途中で止まったり、強固なコンクリート等の壁の場合にはボルト拡径部が均等に開口しないときに押圧力がうまく働かなかったりしてコンクリート深孔の底の壁に４方向の押圧力でしっかり固定しないことがあった。そのため接着系アンカー併用の耐震補強工法の施工後、ボルトの引抜き試験を行うと、ボルト上端部しかコンクリートが付着していないことがあり、ボルト下端部の拡径部にはボルト部材がむき出しの状態になったままで引抜き強度は低かった。例えば、楔状部材がまっすぐ挿入されない場合には、スリット溝が等間隔に開かず、不定形な略角丸三角形状となり、コンクリート側壁に食い込まないといった欠陥があった。

特に２０１２年１２月の山梨県の笹子トンネル崩落事故を踏まえ、接着系アンカー併用の耐震補強工法において金属系アンカーの押圧力をもっと高くしたいという要求にこれまでは応えられなかった。そのため、一次固定と二次固着を併用し、高速道路等の構造物に設置したトンネル内の天井板などの場合、長期の繰返し微振動に対して接着系アンカーが劣化したときには、セメント強度が十分であっても金属系アンカーの押圧力だけでは不十分となる危険性があった。

他方、より強度の強いエポキシ樹脂等の接着剤の採用も検討されたが、接着系アンカーの劣化はさけられなかった。また、ボルトの強度の関係からスリット溝の長さと幅が定められるため、スリット溝を流れる接着剤の流動性によって適用できる接着剤の種類が定まり、使用できる接着剤の範囲も限定的なものであった。

特開２０１０−１９０６９号公報 特開２００４−２６３８４８号公報

本発明は、楔状部材の打撃等でボルト部材の開口できる範囲が従来と同様の拡径角度を保持しながらも、ボルト部材の拡径部が常に安定した楕円状に変形することを特徴とする。このように拡径部が楕円形状に変形することにより、本発明は、ボルト部材先端の拡径部の深孔側壁の外周面にかかる押圧力を高くすることができ、かつ、接着剤の液流れを良好にすることができる金属系アンカーを提供することを目的とする。また、本発明は、このような機能をもつ金属系アンカーを接着系アンカーと併用した構造物の耐震補強工法を提供することを目的とする。また、本発明は、楔状部材を挿入したまま仮カシメして楕円状に変形することにより、金属系アンカーを移送中も楔状部材がボルト部材から抜け落ちることがなく、そのまま施行現場で作業することができる接着系アンカーと併用した構造物の耐震補強工法を提供することを目的とする。

本発明の課題を解決するための樹脂接着系アンカーと併用される金属系アンカーコンクリート等の構造物の深孔に挿入される楔状部材、その楔状部材と嵌合されるボルト部材、およびそのボルト部材を螺合して固定するナット部材とからなり、
その楔状部材は案内棒部とテーパ部と打撃棒部とからなり、
そのボルト部材は拡径部とねじ部とからなり、その拡径部はその中心軸を貫通する有底穴およびその拡径部を等分割したスリット溝を有する金属系アンカーにおいて、
（ａ）当該楔状部材のテーパ部は、大角テーパ部と小角テーパ部からなり、
（ｂ）当該ボルト部材の拡径部と当該ねじ部との境界にはリング状薄肉部があり、
（ｃ）当該スリット溝は長短の長さが異なり、
かつ、
（ｄ）当該ボルト部材の有底穴には当該楔状部材のテーパ部の大角テーパ部に対応した受け溝があることを特徴とする。

また、本発明の課題を解決するための構造物の耐震補強工法は、接着剤カプセルをコンクリート等の構造物の深孔内に挿入し、その上部から案内棒部とテーパ部と打撃棒部とを有する楔状部材、および、拡径部およびねじ部からなり、その拡径部を貫通する有底穴とその拡径部を等分割したスリット溝とを有するボルト部材を順に挿入し、次いで、そのボルト部材の上部を打撃の撃力または回転押付けにより、そのボルト部材の拡径部を開口して一次固定するとともに、破損した接着剤カプセルの接着剤により二次固着してコンクリート等の構造物の深孔内を定着する構造物の耐震補強工法において、
（ａ）当該楔状部材のテーパ部に大角テーパ部と小角テーパ部からなる当該楔状部材を用い、
かつ、
（ｂ）当該ボルト部材の拡径部と当該ねじ部との境界にはリング状薄肉部があり、
（ｃ）当該スリット溝は長短の長さが異なり、
および、
（ｄ）当該ボルト部材の有底穴には当該楔状部材のテーパ部の大角テーパ部に対応した受け溝がある当該ボルト部材を用いることにより、当該コンクリート等の構造物の深孔内で当該ボルト部材の拡径部が楕円形状に開口することを特徴とする。

また、本発明の課題を解決するためのもう一つの構造物の耐震補強工法は、接着剤カプセルをコンクリート等の構造物の深孔内に挿入し、その上部から案内棒部とテーパ部と打撃棒部とを有する楔状部材、および、拡径部およびねじ部からなり、その拡径部を貫通する有底穴とその拡径部を等分割したスリット溝とを有するボルト部材を順に挿入し、次いで、そのボルト部材の上部を打撃の撃力または回転押付けにより、そのボルト部材の拡径部を開口して一次固定するとともに、破損した接着剤カプセルの接着剤により二次固着してコンクリート等の構造物の深孔内を定着する構造物の耐震補強工法において、
（ａ）当該楔状部材のテーパ部に大角テーパ部と小角テーパ部からなる当該楔状部材を準備し、
（ｂ）当該ボルト部材の拡径部と当該ねじ部との境界にはリング状薄肉部があり、
（ｃ）当該スリット溝は長短の長さが異なり、および、
（ｄ）当該ボルト部材の有底穴には当該楔状部材のテーパ部の大角テーパ部に対応した受け溝がある当該ボルト部材を準備し、両者を仮カシメした金属系アンカーを用いることにより、当該コンクリート等の構造物の深孔内で当該ボルト部材の拡径部が楕円形状に開口することを特徴とする。

ここで、上記長さが異なるスリット溝がリング状薄肉部を貫通していることとしたのは、直径が６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ等の細径の金属系アンカーの場合である。細径ボルト部材のリング状薄肉部は断面積が少ないので、機械的応力に弱いので、スリット溝の終端がリング状薄肉部にあるのを避けたためである。他方、直径が１６ｍｍや２０ｍｍ、場合によっては１２ｍｍの太径の金属系アンカーの場合にはこのような問題はない。

また、当該ボルト部材の有底穴には当該楔状部材のテーパ部の大角テーパ部に対応した受け溝があることを要件にしたのは、楔状部材がコンクリートの深孔底に到達してからボルト部材の拡径部を一気に開口させ、硬いコンクリート壁に強固に食い込ませるためである。そのためリング状薄肉部を設けて開口位置を定め、スリット溝の長短の差によって楕円形状を特定したのである。大角テーパの円錐角としては、８５〜９５°が好ましく、略９０°が最も好ましい。

リング状薄肉部には、全周リング、対峙する２個の、１／４周リング、等間隔に配置した３個の１／６周リングなどがある。リング状薄肉部は、ボルト部材の拡径部が押し拡がる起点となる位置を定め、量産ボルト部材の品質を安定させる役割を果たす。量産したとき、ボルト部材のスリット溝の先端箇所を安定して位置決めできるようにするため全周リングが好ましい。

スリット溝に直交するリング状薄肉部を設けると、厚肉の拡径部のボリュームが一定に保たれる。このため、楔状部材がスリット溝の終端位置から有底穴の内部へ埋め込まれていくに従って、スリット溝がテーパ角度よりも大きな角度で毎回同じ位置で開き始める。そして、楔状部材がボルト部材の有底穴に埋め込まれて収容されてしまうと、ボルト部材の拡径部は構造物の深孔側壁に強い押付け圧力で当たり、その後大きな角度のままスリット溝の所定のテーパ角度に沿っていくようになる。その結果、コンクリート等の孔内でボルト部材の拡径部は楕円形状に開口する。ボルト部材の拡径部の先端に強い押付け圧力がかかることから、細長ボルト部材の場合には長短スリット溝ともその終端がリング状薄肉部を超えてねじ部にあることが必要となる。

他方、リング状薄肉部がない場合、等スリット溝のときはボルト部材の拡径部は、基本的に埋め込まれる楔状部材のテーパ角度に沿うまで次第に拡がっていってボルト部材の拡径部がコンクリート等の深孔側壁に当たるだけである。そのためボルト部材の拡径部が構造物の深孔側壁に当たる押圧力は弱い。例外的にスリット溝が均等に開口しない場合があり、この場合は長短スリット溝のときはボルト部材の拡径部の終端位置が定まらず、４等分のスリット溝を用いた場合でも、均等に開口しないことがあり、ボルト部材の品質が安定しない。

本発明の金属系アンカーにおける好ましい実施態様は、以下のとおりである。
上記スリット溝は、ボルト部材の終端面から軸心に沿って長スリット溝と短スリット溝が切られた、交互に長短の長さを有することが好ましく、２個の短スリットおよび長スリットがそれぞれ対向していることがより好ましい。ボルト部材の拡径部に左右均等に押圧力またはカシメ力がかかるからである。

また、上記等分割のスリットは、３〜６等分にすることができるが、４等分されていることが好ましい。ボルト部材の有底穴に楔状部材の案内部を挿入した状態で仮カシメした場合でも、ボルト部材の拡径部の端面が押しつぶされて楕円形状になり、楔状部材がボルト部材から抜けにくくなるからである。また、楔状部材を打撃等してボルト部材の拡径部に開口力をかけたときも、ボルト部材の拡径部の端面が楕円形状になり、構造物の深孔側壁を強く押圧するとともに楔状部材がボルト部材から抜けにくくなるからである。このため深孔底部の側壁とボルト部材との接合が強化され、ケミカルアンカーとの接着と合わさって構造物の深孔側壁との密着強度を飛躍的に高めることができる。

なお、上記拡径部は、ねじ部よりも肉厚部であることが好ましい。例えば、従来と同様にローレット加工されていることが好ましい。硬い構造物の深孔側壁にボルト部材がこれまで以上に食い込んだとき、ボルト部材を構造物の深孔側壁にしっかり固定させるためである。また、上記拡径部の先端は面取り加工されているのが好ましい。構造物の深孔の側壁に強い押圧力がかかるようにするためである。これらの処理により２倍以上のトルク値を得ることができる。また、ローレット加工により仮カシメのときにボルト部材をつかみやすくすることができる。

本発明の構造物の耐震補強工法における好ましい実施態様は、以下のとおりである。
上記スリット溝が交互に長短の長さを有することが好ましく、２個の短スリットおよび長スリットがそれぞれ対向していることがより好ましい。ボルト部材の拡径部に左右均等に押圧力またはカシメ力がかかり、作業時間の短縮につながるからである。また、短スリット溝先端と長スリット溝先端とを結ぶ距離が等スリットの溝先端を結ぶ距離よりも長くなるため回動に対するトルク性能が飛躍的に高くなる。

また、上記等分割のスリットは、３〜６等分があるが、４等分されていることが好ましい。ボルト部材の拡径部の端面が楕円形状になり、構造物の深孔側壁を強く押圧するとともに楔状部材がボルト部材から抜けにくくなり、構造物の深孔側壁との密着強度を飛躍的に高めることができる。このため従来と同じ引抜き強度であれば、細いボルト部材で良く、孔径が小さく浅くなるので、作業時間が短くなる。

本発明は、直径が１４ｍｍ以下、好ましくは１２ｍｍ以下の細長ボルト部材の場合は、スリット溝に直交するリング状薄肉部を設ける構成にして、まず、構造物の深孔側壁にスリット溝の終端が起点となる水平分力の大きな押圧力をかけ、拡径部が楕円形状に開口することによってボルト部材の拡径部を構造物の深孔側壁に集中的に食い込ませ、なおかつ、ボルト部材の弾性力を利用して強固に保ち、接着系アンカーとの固定強度を大幅に高めることにしたものである。また、最終的には、コンクリートや岩盤等の硬い構造物の場合であっても、ボルト部材の外形をほぼ一直線状にして、ボルト自体は従来と同様の耐震性を得るものである。

直径が１２ｍｍを超える、好ましくは１４ｍｍを超える太長ボルト部材の場合は、適用するコンクリート等の種類や孔径・孔深さにもよるが、リング状薄肉部でも十分開口するので、スリット溝の終端がリング状薄肉部にあっても捻回力や振動に十分耐えることができる。他方、楔状部材が確実にコンクリートの孔底に着いてから開口するよう、楔状部材に大角テーパ部を設け、ボルト部材の有底穴に大角テーパ部を受ける対応の勾配溝を設けた。

他方、ボルト部材の拡径部と構造物の深孔側壁との間隙はボルト部材の挿入時でもサブミリ（０．１〜０．６ｍｍ）前後と狭く、他方、ボルト拡径部の厚さは数ミリ前後あるので、ボルト部材の拡径部の押拡がり・戻しがあっても、ボルト部材自体の剛性によってその押拡がり箇所が長期振動破断の起点となることはない。さらに、接着系アンカーを用いた場合には、固着した樹脂接着剤が振動を分散させるので、これまでと同様、ボルト部材自体の経時劣化を少なくことができる。

このボルト部材自体の剛性を高めるには、ボルト部材の拡径部を肉厚部とすることが好ましい。肉厚部とすることによりリング状薄肉部との差が大きくなるからである。

当該ボルト部材の深孔に当該楔状部材が仮カシメされていると、構造物の耐震補強工法の作業を速くすることができる。ボルト部材が楕円状に変形して保持されることにより、金属系アンカーを移送中も楔状部材がボルト部材から抜け落ちることがなく、そのまま施行現場で作業することができるからである。

また、本発明において、金属系アンカーによる一次固定強度が高いので、粘性が高い樹脂接着剤を用いて樹脂接着系アンカーと併用した場合であっても拡径部がずれることはない。

また、本発明において、長短スリットとしたのは、以下の理由からである。すなわち、短スリット側の拡径部がリング状薄肉部との境界箇所から押し拡がっても、長スリット側の拡径部は楔状部材のテーパ角に沿って拡がる。そのため押し拡がった距離を除いた長短スリットの長さ比率は、最初の長短スリットの長さ比率よりも大きくなり、長スリット側の溝幅により大きな拡開力が短スリット側の先端拡径部にかかる。その結果、短スリット側の溝幅が相対的に拡がらず、長スリット側の溝幅が相対的に拡がり、全体として楕円形状になる。このため、特にスリット溝が４等分されている場合には、対峙する短スリット側の先端拡径部には強い押付け圧力が構造物の深孔側壁にかかっている。

本発明の構造物の耐震補強工法において、一次固定および二次固着で効果がより発揮されるのは、コンクリート等の構造物の深孔内を定着する構造物の耐震補強工法で構造物がコンクリート、岩盤等の堅いものである。

本発明の金属系アンカーによれば、
（1） ボルト部材は、スリット溝に直交するリング状薄肉部を設けたことにより、厚肉開口部のボリュームが一定となり、押し拡がる機能を有する位置が定まるので、楕円形状に開口した金属系アンカーの開口品質を安定させることができる。
（2） ボルト部材は、構造物の深孔側壁の底部近くでいつも楕円形状に食いついているので、従来の樹脂接着系アンカーの構造物の深孔側壁の上部で強固に接着している効果とあわせて考えると、金属アンカーの逆方向からの引抜力に対抗する力が深孔側壁の全面で得られることになり、金属系アンカーの引抜き強度が飛躍的に大きくなる。
（3） ボルト部材は、長スリット溝端と短スリット溝端との間の距離が従来の同一スリット溝端間の距離より長くなるので、金属系アンカーの捻回に対する剪断力も飛躍的に大きくなる。
（4） 金属系アンカーの引抜き強度および剪断力が飛躍的に大きくなる結果、構造物の深孔径や孔深さを短くして直径や長さが短いボルト部材を用いた場合でも、金属系アンカーの引抜き強度および剪断力は十分な強度が得られる二次的効果が得られる。
（5） また、樹脂接着剤による二次固着を併用した場合は、構造物から金属アンカーへの振動を樹脂接着剤が分散させ、耐振動性の経時劣化が少なくなる分だけ、より長期間にわたり高固着強度の状態を安定して続けることができる。
（6） また、長短交互のスリット溝幅が等分割されているので、長スリット溝側のスリット幅が大きくなり、樹脂接着剤の液流れを良くすることができ、耐震補強工法の品質が安定する。

他方、本発明の構造物の耐震補強工法によれば、上記の金属系アンカーの効果が得られるほか、以下の追加効果がある。
（1）ボルト部材の固定が確実になるため、作業時間が短くなる。
（2）また、ボルト部材と楔状部材を仮カシメした場合は、両者がしっかり固定しているため、作業時間が短くなるほか、金属系アンカーの打設作業のしくじりがなくなり、作業効率が向上する。
（3）また、構造物の深孔側壁との固着が強力になるので、穴内清浄作業もより簡略化され、穴内清浄不良による固着不良がなくなる。
（4）ボルト部材の直径や長さを短くした場合には、構造物の施工工程も短くて済み、構造物の耐震補強工法の製造コストを抑えることができる。

実施例１の本体打ち込み式金属系アンカーで、（Ａ）は拡径されたボルト部材１、（Ｂ）はその拡径部２を示す。 実施例１の本体打ち込み式金属系アンカーの楔状部材８を示す。 実施例３の耐震補強工法の施工手順を示す。 本体打ち込み式金属系アンカーの従来の楔状部材の例を示す。 本体打ち込み式金属系アンカーの従来の楔状部材の例を示す。 本体打ち込み式金属系アンカーの従来の楔状部材の例を示す。

つぎに、本発明の好適な実施例について述べる。

直径１２ｍｍの細長ボルト部材について説明する。
図１（Ａ）に示すように、全長９０ｍｍ、直径１２ｍｍの鋼鉄製ボルト部材１は、その先端から長さ１０ｍｍまでアヤメ状のローレット加工を施した拡径部２を設け、その下に直径１０．８ｍｍで長さ１．２ｍｍのリング状薄肉部７を設け、その下に略全長に亘ってＭ１２のネジ加工を施したネジ溝４を有する。また、図１（Ｂ）に示すように、拡径部２の端面には直径５．５ｍｍ、深さ２６ｍｍの有底穴５と、幅１ｍｍ、長さ１８ｍｍの直線スリット溝６、６’を対向して２本および幅１ｍｍ、長さ１０．５ｍｍの直線スリット溝３、３’を対向して２本、十文字になるように入れた。有底穴５は、後述する図２の楔状部材８の直径５ｍｍで長さ８ｍｍの案内部９を案内するとともに、内径９ｍｍの外テーパ部と長さ４ｍｍの大角テーパ部１０（円錐角９０°）を収容するための外径６．５ｍｍの内テーパ部１４（円錐角９０°）を有している。

楔状部材８は、図２に示すように、前述した案内部９と大角テーパ部１０と小角テーパ部１１を、その下に直径５ｍｍ、長さ１０ｍｍのピン部１２を設けた。ピン部１２は、打撃力等により樹脂接着剤カプセルを破砕するとともに、構造物の深孔底の反力により楔状部材８の大角テーパ部１０と小角テーパ部１１をボルト部材１の有底穴５に挿入するためである。

ボルト部材１の有底穴５に楔状部材８の案内部９と大角テーパ部１０とを嵌めあわせ、東日製作所製のトルクレンチ（製品名：ＣＳＦ／ＣＦトルクレンチ）で１回転弱締めつけた。この仮カシメの結果、ボルト部材１の拡径部２は、図１（Ｂ）に示すように、長軸が１１．６ｍｍおよび短軸が１１．４ｍｍの楕円形状に変形した。

この仮カシメしたボルト部材１のネジ溝４の終端部を手で持ってボルト部材１の上から楔状部材８の案内部９の位置を別のボルト部材上でたたいて楔状部材８が抜けるまでの回数を測定したところ、２１回でボルト部材１から楔状部材８が抜けた。

直径１６ｍｍの太長ボルト部材について説明する。
全長１４０ｍｍ、直径１６ｍｍの鋼鉄製ボルト部材１は、その先端から長さ１３ｍｍまでアヤメ状のローレット加工を施した拡径部２を設け、その下に直径１１．５ｍｍで長さ２，５ｍｍのリング状薄肉部７を設け、その下に略全長に亘ってＭ１６のネジ加工を施したネジ溝４を有する。また、拡径部２の端面には直径６ｍｍ、深さ３０ｍｍの有底穴５と、幅１ｍｍ、長さ２１ｍｍの長スリット溝６、６’を対向して２本および幅１ｍｍ、長さ１５ｍｍの短スリット溝３、３’を対向して２本、十文字になるように入れた。有底穴５は、後述する楔状部材８の直径６ｍｍで長さ１０ｍｍの案内部９を案内するとともに、内径１３ｍｍの外テーパ部１３と長さ５ｍｍの大角テーパ部１０（円錐角９０°）を収容するための内テーパ部１４（円錐角９０°）を有している。

楔状部材８は、図２に示すように、前述した案内部９と、実施例１と同一角度の大角テーパ部１０と最大直径１１ｍｍの小角テーパ部１１を、その下に直径６ｍｍ、長さ１３ｍｍのピン部１２を設けた。

ボルト部材１の有底穴５に楔状部材８の案内部９と大角テーパ部１０とを嵌めあわせ、ピン部１２を日立工機製のコンクリート穿孔用ハンマードリルによって楔状部材８のピン部１２が１０ｍｍ残るまで嵌めこんだ。この結果、ボルト部材１の拡径部２は、図１（Ｂ）に示すとおり、長軸が１９．３ｍｍおよび短軸が１８．８ｍｍの楕円形状に変形した。また、短スリット溝幅は２．６ｍｍに開口し、長スリット溝幅は３．９ｍｍに開口した。

１０００ｍｍ×１０００ｍｍ×５００ｍｍの大きさのコンクリート（設計予備強度は２４Ｎ／ｍｍ^２）のコンクリートブロックに、図３（Ａ）に示すように、上記のハンマードリルで穿孔径１３ｍｍ、穿孔長６０ｍｍの穿孔を行い、孔内の切粉をナイロンブラシと電動ブロアーで除去した。
図３（Ａ）のように、接着系アンカーは、外径８ｍｍ、長さ４０ｍｍで、凹部のあるガラス管１３内に粘度２．０Ｐａ・ｓのエポキシアクリレート樹脂を封入し、前記凹部に硫酸カルシウムで希釈した過酸化ベンゾイルのリング１４を幅１５ｍｍ間隔で２本配した接着剤カプセル容器１５を使用した。

最初に実施例１の楔状部材８を仮カシメしたボルト部材１を挿入し、上記のハンマードリルで打設した。株式会社ケー・エフ・シー製のアムスラー型万能圧縮引張試験機を用い、ＪＩＳ Ｚ２２４１に従って引張り試験をしたところ、３トン４００ｋｇであった。

次に、図３（Ｂ）のように、コンクリート孔内にこの接着剤カプセル容器１５を入れ、その上から実施例１の楔状部材８を仮カシメしたボルト部材１を挿入し、上記のハンマードリルで打設した。図３（Ｃ）に示すように、一次固定および二次固着した金属系アンカー（２４時間放置するところを３０分後にとどめたもの）について上記の引張り試験をした。その結果は、４トン以上の引抜き強度があり、コンクリートブロックが破壊された。また、上記トルクレンチでは捻回強度のトルク値が測定できなかった。

比較例１

スリット溝４本の長さをすべて長さ１８ｍｍとした以外は、実施例１と同様のボルト（以下、「比較品」という）を用い、実施例１と同様に比較品の楔状部材８が抜けるまでの打撃回数を測定したところ、９回でボルト部材１から楔状部材８が抜けた。

比較例２

比較品を用い、２４時間放置した以外は実施例４と同一の引張り試験をしたところ、１トン９００ｋｇであった。また、上記トルクレンチで回動したところ、４個の内３個の拡径部２が引きちぎられた。

上記の結果から明らかなように、本発明の鋼鉄製ボルト部材は、楕円状に変形することによって比較品よりも打撃回数が２倍以上伸び、締付けトルク性が優れていることがわかる。また、本発明の鋼鉄製ボルト部材は、拡径部２の引抜き強度が非常に高くなっており、このため引張り試験性能も飛躍的に高くなっていることがわかる。また、本発明の鋼鉄製ボルト部材は、回動性能もよく、拡径部２が引きちぎられることはない。短スリット溝先端と長リーブ溝先端とを結ぶ距離が長くなったためである。

本発明は、エレベータ、エスカレータ、シャッター、コンベアなどの振動機械・設備の固定・据付け、トンネル内設備の固定・据付け、高速道路、鉄道の落下防止材の取付け、防舷材の取付け、電車のレール枕木の取付けなどの用途がある。

１ ボルト部材
２ ボルト部材の拡径部
３、３’ 短スリット溝
８ 楔状部材
１０ 楔状部材の大角テーパ部
１５ 接着剤カプセル容器

Claims (10)

1. コンクリート等の構造物の深孔に挿入される楔状部材、その楔状部材と嵌合されるボルト部材、およびそのボルト部材を螺合して固定するナット部材とからなり、
   その楔状部材は案内棒部とテーパ部と打撃棒部とからなり、
   そのボルト部材は拡径部とねじ部とからなり、その拡径部はその中心軸を貫通する有底穴およびその拡径部を等分割したスリット溝を有する金属系アンカーにおいて、
   （ａ）当該楔状部材のテーパ部は、大角テーパ部と小角テーパ部からなり、
   （ｂ）当該ボルト部材の拡径部と当該ねじ部との境界にはリング状薄肉部があり、
   （ｃ）当該スリット溝は長短の長さが異なり、
   かつ、
   （ｄ）当該ボルト部材の有底穴には当該楔状部材のテーパ部の大角テーパ部に対応した受け溝があることを特徴とする樹脂接着系アンカーと併用される金属系アンカー。
2. 上記スリット溝が交互に長短の長さを有することを特徴とする請求項１に記載の金属系アンカー。
3. 上記スリット溝が４等分されていることを特徴とする請求項１に記載の金属系アンカー。
4. 上記ボルト部材が細長ボルト部材であり、かつ、上記短スリット溝が上記リング状薄肉部を貫通していることを特徴とする請求項１に記載の金属系アンカー。
5. 上記ボルト部材が太長ボルト部材であり、かつ、上記短スリット溝の終端が上記リング状薄肉部上にあることを特徴とする請求項１に記載の金属系アンカー。
6. 上記拡径部がねじ部よりも肉厚部であることを特徴とする請求項１に記載の金属系アンカー。
7. 接着剤カプセルをコンクリート等の構造物の深孔内に挿入し、その上部から案内棒部とテーパ部と打撃棒部とを有する楔状部材、および、拡径部およびねじ部からなり、その拡径部を貫通する有底穴とその拡径部を等分割したスリット溝とを有するボルト部材を順に挿入し、次いで、そのボルト部材の上部を打撃の撃力または回転押付けにより、そのボルト部材の拡径部を開口して一次固定するとともに、破損した接着剤カプセルの接着剤により二次固着してコンクリート等の構造物の深孔内を定着する構造物の耐震補強工法において、
   （ａ）当該楔状部材のテーパ部に大角テーパ部と小角テーパ部からなる当該楔状部材を用い、
   かつ、
   （ｂ）当該ボルト部材の拡径部と当該ねじ部との境界にはリング状薄肉部があり、
   （ｃ）当該スリット溝は長短の長さが異なり、
   および、
   （ｄ）当該ボルト部材の有底穴には当該楔状部材のテーパ部の大角テーパ部に対応した受け溝がある当該ボルト部材を用いることにより、当該コンクリート等の構造物の深孔内で当該ボルト部材の拡径部が楕円形状に開口することを特徴とする構造物の耐震補強工法。
8. 接着剤カプセルをコンクリート等の構造物の深孔内に挿入し、その上部から案内棒部とテーパ部と打撃棒部とを有する楔状部材、および、拡径部およびねじ部からなり、その拡径部を貫通する有底穴とその拡径部を等分割したスリット溝とを有するボルト部材を順に挿入し、次いで、そのボルト部材の上部を打撃の撃力または回転押付けにより、そのボルト部材の拡径部を開口して一次固定するとともに、破損した接着剤カプセルの接着剤により二次固着してコンクリート等の構造物の深孔内を定着する構造物の耐震補強工法において、
   （ａ）当該楔状部材のテーパ部に大角テーパ部と小角テーパ部からなる当該楔状部材を準備し、
   （ｂ）当該ボルト部材の拡径部と当該ねじ部との境界にはリング状薄肉部があり、
   （ｃ）当該スリット溝は長短の長さが異なり、
   および、
   （ｄ）当該ボルト部材の有底穴には当該楔状部材のテーパ部の大角テーパ部に対応した受け溝がある当該ボルト部材を準備し、両者を仮カシメした金属系アンカーを用いることにより、当該コンクリート等の構造物の深孔内で当該ボルト部材の拡径部が楕円形状に開口することを特徴とする構造物の耐震補強工法。
9. 上記スリット溝が交互に長短の長さを有することを特徴とする請求項７または８に記載の構造物の耐震補強工法。
10. 上記スリット溝が４等分されていることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の構造物の耐震補強工法。
    

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