JP5633942B2 - ガードレールボルト - Google Patents

Description

本発明は、ガードレールボルトとも称され、ガードレールを集合住宅のバルコニースラブのようなコンクリートスラブに固定する建設業で用いられるボルトに関する。

こうしたボルトは、ガードレールの基部に形成された穴に挿通され、予めコンクリート内に押込まれる。各基部は、ボルトのネジが形成されたヘッド部に螺着され前記基部の穴が設けられているプレートに取付けられたナットによってスラブに保持される。

ボルトを固定するために、コンクリートスラブには十分な長さおよびボルトの直径を以て基部の穴に対面するように下穴が穿設され、ボルトは、そのヘッド部を打擲することによって打込まれ、次いで、ナットが螺着されて、基部が確実に固定される。

使用するボルトは、一般的に、膨張してアンダーカットを形成するタイプである。すなわち、固定に際して、ボルトの一端部において、コンクリートに穿設された下穴を円錐状に拡大すると共に、その位置でコーン部によって膨張ラグを変形、膨張させることができ、このようにして得られた直径を有した下穴の内面に接触した状態でコンクリート内に保持される。

アンダーカットの目的は、コンクリートにおけるボルトを固定する下穴周囲の応力を低減することである。コンクリートには局所的に先行圧力が残っていないので、ボルトが固定されたとき、コンクリートは、特にスラブの縁部において破砕する傾向はない。

通常、スラブに下穴が穿設されると、ネジが形成されているボルトのヘッド部を、カーバイドコーティングされボルトを覆うスリーブを介して打擲または回転することによって該ボルトがコンクリート内に押込まれる。次いで、ナットを締付けることによってボルトのサイズが小さくなり、また、ラグがスリーブによって該深さに保持されるので、ナットを締付けると、ラグは、ボルトに結合されたコーン部上で膨張する。

この固定または締結方法には幾つかの欠点がある。
スリーブ手段が存在するので、コンクリートには、ボルトの直径よりも大きな直径、例えばボルトが国際メートル法でＭ１２の直径を有する場合、１８の直径の下穴を穿設しなければならない。

基部の穴がこの直径で形成されておらず、ボルトよりも小さな直径で形成されている場合には、下穴穿設のためのガイドとして正しい位置に配置された基部を通さずに、基部を正しい位置に配置する前にコンクリートに穿設しなければならず、そしてそれは、穿設中心が基部の穴に対して正しく位置決めされないことにつながろう。
スリーブは所定長さを有してるので、ボルトは単一の押込み深さでのみ使用可能となる。

押込操作によって形成されたアンダーカットによって、ナットを締付ける前に、従ってボルトが膨張する前に、コンクリートにおけるボルトの周囲に先行圧力が作用し、その結果、ガードレールの基部のスラブへの取付けを正しく管理できなくなる。
本発明は、こうした欠点を除去することを目的としている。

この目的を達成するために、本発明によればダウエルと、カウンターダウエルとを具備し膨張してアンダーカットを形成するボルトにおいて、
前記ダウエルが、回転駆動される固定端と、前記固定端の反対側のネジ端部と、前記ネジ端部に連結され、該ボルトを固定する下穴にアンダーカットを形成するための膨張ラグを有するリングとを含み、
前記カウンターダウエルが、膨張コーン部と、前記膨張コーンの一方の端部に設けられ、前記ダウエルのネジ端部に螺合して該カウンターダウエルを前記ダウエル内に駆動するネジ端部と、前記ダウエルの呼び直径を越えて突出しボルトを固定する前記下穴の内壁に係合し、該カウンターダウエルの該ボルトを中心とする回転を防止する回転止めヘッド部とを含み、
前記ダウエルが破断開始溝を更に具備し、
前記リングが該破断開始溝によって前記ダウエルのネジ端部に連結され、前記破断開始溝は、前記ダウエルを回転駆動して前記ダウエルのネジ端部と前記カウンターダウエルのネジ端部との係合を通じて該カウンターダウエルを前記ダウエル内に引き込む間、前記カウンターダウエルが前記ダウエルに完全に螺合する前に生じる所定のトルクレベルで破断し、該破断開始溝の破断によって前記ダウエルのネジ端部から前記リングおよび膨張ラグが分離した後に、前記カウンターダウエルを前記ダウエルに更に捻込み可能となるようにしたボルトが提供される。

ここで、「動的締結」との用語は、膨張ラグの変位または深さに対するアンダーカットの形成を導くような締付けを意味する。

他方、「静的締結」との用語は、膨張ラグを保持する、或いは、同じ深さでのアンダーカットの形成を維持するような締付けを意味する。

本発明の方法と他の従来技術との基本的な相違は、ボルトが押込まれたときに、アンダーカットが形成されず、これによって、最終的な静的締結以前にコンクリートには先行圧力が残らず、特にボルトの回転によってアンダーカットが形成されたときに捻り応力が作用しないようにした点である。

動的締結は、与えられた深さにおいて、ダウエルと膨張コーン部とを相対的に締付けることによって有利に実施される。

回転止め手段によって押込み深さがコントロールされることに加え、膨張ラグのために保持スリーブが必要ないので、従って、基部の固定穴を通してコンクリートにボルト直径の下穴を穿設することができる。

更に、アンダーカットが形成されると、コンクリートの下穴周囲の内部応力は低減され、従って、ガードレールを固定する際にしばしば見受けられるように、コンクリートは、特にスラブの縁で破砕する傾向がない。

最後に、ガードレールボルトを固定するための工具において、該工具を回転駆動するための手段と、前記ボルトの押込み深さを管理するための相補的手段を具備する工具が提案される。

ボルトは、コンクリートスラブに設けた下穴内に、該下穴の深さに依存することなく押込まれるので、ユーザは特別の方法をとることなく、該固定工具によって、ボルトを正確に固定することができる。

本発明によるボルトの斜視図である。 本発明によるボルトの軸方向断面図である。 本発明によるボルトを固定するための工具の斜視図である。 本発明によるボルトを固定するための工具の軸方向断面図である。 図４の直線ＡＡに沿う固定工具の断面図である。 ２本のボルトによってコンクリートスラブに固定されるガードレールの基部の軸方向断面図であり、２本のボルトは固定操作の異なる段階にて示されている。

以下、添付図面を参照して説明する本発明のボルト、該ボルトを固定するための工具および方法から、本発明は一層容易に理解されよう。

図１、２を参照すると、呼び直径Ｄを有したガードレールボルト１が、中心軸５を有したダウエル１０、および、ダウエル１０と同軸のカウンターダウエル２０とを具備する。

ダウエル１０は概ね円筒状に形成され、固定端である第１の端部１１に、ガードレールを固定するための、或いは、コンクリートスラブに取付ける他の付属品を固定するためのヘッド部１３、本実施形態ではネジが形成されたヘッド部が設けられている。

ヘッド部１３の先端には、高さｔを有し回転駆動されるように形成されたピン部１４が設けられている。本実施形態では、該ピン部はボルトの中心軸５に関して対称に設けられた２つの平坦部１４０によって回転駆動されるようになっている。

ダウエル１０は、ネジ端部である第２の端部１２に、膨張ラグ１７を具備するリング部１６が設けられている。該膨張ラグは、破断開始溝１５によってダウエル１０の他の部分に結合されている。ダウエルのピン部１４に中心軸５周りに所定のトルクＣが作用すると破断が生じる。

本実施形態では、後述するように、膨張ラグ１７は、コンクリートに形成されたボルトを受承する下穴の内面にアンダーカットを形成するための円形の複数の歯１７０を具備ししている。

カウンターダウエル２０は、膨張端である第１の端部２１に、ラグ１７のための膨張コーン部２３と、回転止めヘッド部２４とが設けられている。本実施形態では、回転止めヘッド部は矩形断面を有しており、そのエッジ２４０は、トルクＣによるカウンターダウエルの中心軸５周りの回転を摩擦によって防止可能な程度に、ボルトの呼び直径Ｄ、または、コンクリートに穿設された下穴よりも僅かに突出している。

カウンターダウエル２０は、そのネジ端部である第２の端部２２によって、ダウエル１０のネジ端部１２に設けられた中心軸５を有するテーパボア１９内に螺合される。

ラグ１７がコーン部２３に接触するように、カウンターダウエル２０がダウエル１０に螺合されたとき、端部２２は、後述する長さｈよりも大きな長さＨ分だけ更にボア１９内に捻込み可能となっており、このとき、また、ボルト１は使用可能な状態となる。

図３〜図５を参照すると、ボルト１を固定するための工具２は、概ね円筒形状と中心軸５′とを有し、コンクリートに穿設された下穴内にボルト１を導入する際、ピン部１４によって中心軸５を中心としてダウエル１０を回転させるようになっている。

その目的のために、該工具は、長さｅ₂を有した円筒形状の駆動スリーブ３５を具備している。該駆動スリーブは、図５の断面図から理解されるように、該駆動スリーブがボルト１のヘッド部１３に配置され、中心軸５、５′が一致したときに、その下端部３６においてピン部１４の平坦部１４０の輪郭に合致するように形成されている。

駆動スリーブ３５は、停止ガイド部材３１によって案内され２つの終端点の間で中心軸５′に沿って直線動作できるようになっている。これらの終端点は、停止ガイド部材３１の下端部３４の上面３７と、バネ３８の圧縮限界から生じる上方への限界によって決定される。停止ガイド部材の下端部３４は、長さｌ１を有し、断面３３がスリーブ３５を通過できない程度まで縮小されている。

バネ３８は、スリーブ３５と、円筒内部空間に収容され該内部空間を閉塞するプラグ５０の下端面４１との間で圧縮される。バネ３８が軸方向に最大長さに達したとき、スリーブ３５の下端部３６は、停止ガイド部材３１の下端部３４の上面３７に接触し、このとき、これら２つの面は、プラグ５０の下端面４１から長さＬを以て離間している。

バネ３８によって、下端部３６は常にヘッド部１３に付勢され、これによって、該下端部の内部にピン部１４が保持される。

長さｂと、ピン部１４と同じ断面とを有したスピンドル３９がプラグ５０に結合されており、該スピンドルは、プラグの延長部分としてスリーブ３５内に延設され、プラグ５０を回転駆動することによって、スリーブが回転駆動されるようになっている。

この目的のために、プラグ５０には六角ヘッド３２が結合されており、外部スリーブ３０に保持された工具２を、該六角ヘッドによって中心軸５′を中心として正確に回転可能となっている。

以下、図６を参照して、工具２の使用方法およびボルト１の作用を説明する。
ガードレール６０の基部６１をコンクリートスラブ１００の表面１０１に固定する場合、穿設段階において、基部６１を正しい位置に配置し、呼び直径Ｄに一致した直径Ｄ₂を有した下穴１０３′、１０３″を前記スラブに穿設する。前記基部は、厚さＥ₁と、呼び直径Ｄに適合した直径Ｄ₁の２つの穴６２′、６２″とを有している。
下穴の長さは正確である必要はなく、単純にボルトの押込み深さよりも長ければよい。

押込段階において、ラグ１７がコーン部２３に軽く接触するまで、カウンターダウエル２０がダウエル１０内に捻込まれ、使用の準備が整ったボルト１′は、所望の深さまで、本実施形態では、ヘッド部１３のネジ部が所望高さＥ₂を以て基部６１から突出するように、穴６２′内に押込まれる。前記所望高さは、固定ナットおよびワッシャ（図示せず）の厚さの合計に、長さｈを加えた長さに概ね等しくなっている。図６では、ボルト１′は、この位置、状態で示されている。
ボルト１′は、カウンターダウエル２０の回転止めヘッド部２４によってこの深さに保持される。

バネ３８によってピン部１４へ押圧されているスリーブ３５の下端部３６にピン部１４が係合するように、かつ、停止ガイド部材３１の下面３３を基部６１の上面６３に当接させるために工具を押圧するように、工具２の中心軸５′とボルトの中心軸５とを一致させる。

次いで、動的締結段階において、アレンキーによってヘッド３２を回転し、ラグ１７の歯１７０によってアンダーカットを形成する。

そのようにする間、プラグ５０、該プラグに結合されているスピンドル３９、スリーブ３５およびピン部１４は、スリーブ、スピンドルおよびピン部の間の接触面の断面形状によって共に回転し、ダウエル１０は回転止めヘッド部２４によって、回転、直線移動しないように固定、保持されたカウンターダウエル２０に螺合する。

駆動される間、ダウエル１０は、コーン部２３によって膨張するラグ１７を所定深さｈまで駆動し、これによって下穴１０３′にアンダーカットが形成される。締結トルクは、捻込みによって、溝１５が破断するのに必要な値Ｃまで次第に増加する。アンダーカットが形成される。図６では、ボルト１″は、この位置、状態で示されている。

溝１５が破断すると、捻り応力は低下し、アンダーカットによって固定されているリング１６によって、ダウエル１０が、その深さに固定される。ダウエルは、次いで、この時点から、カウンターダウエル２０およびそのコーン部２３を該ダウエル側に牽引する。

固定操作の後、静的締結段階では、固定ナットが、ネジ部を有したボルトのヘッド部１３に螺着され、基部６１をしっかりと固定することによって、ガードレールが取付けられる。過荷重の場合、異常な張力によってラグ１７は更に膨張し、また、ダウエル１０は下穴の外へ向けてほんの僅かに引張られることがある。

この締結段階では、ボルト１′は、こうして、高さＥ₁＋Ｅ₂を以てコンクリートの表面の上方に突出したボルトに対応した所望深さに押込まれた状態に保持される。

工具２は、固定ナットが、ネジ部を有したヘッド部１３上に完全に螺着され、ヘッド部が固定ナットの上方に突き出ないように、上記高さを容易かつ確実に規制できるような寸法にて形成されている。

特に、基部６１の厚さＥ₁に関係なく、以下の式が妥当しなければならない。
ｅ₁＋ｈ＜Ｅ₂＜ｅ₁＋Ｌ−ｌ
高さｈは、トルクＣの関数として正確に決定可能である。それはコンクリートの特性に依存している。したがって、以下の式が妥当しなければならない。
Ｌ−ｌ＞ｈ
これによって最適な動的締結段階が確実になる。

更に、工具２によって、ボルトを下穴１０３内に押込む深さを管理することができる。この目的のために、以下の式が妥当しなければならない。
ｅ₂＋１−ｂ＝ｔ
ｅ₂＋ｅ₁＋Ｌ−ｂ＝ｅ₂＋ｔ−ｈ

第１に、スリーブ３５の長さｅ₂は、バネの長さｂに、ピン部１４の長さｔを加え、圧縮されたバネ３８の最小長さｌを減じた長さに等しくなければならない。

第２に停止ガイド部材３１の下端部３４の縮小した断面部分の長さｅ₁は、ボルトにおいて基部６１の表面６３の上方への望ましい突出長さ関数であって、Ｅ₂−ｈ、すなわち、固定ナットの厚さの関数となっている。

これらの条件を満足すると、ボルト１は、該ボルトに正確に位置決めされた工具２の六角ヘッド３２を打擲することによって、工具２が、その下面３３によって基部の上面６３に当接するまで、基部を貫通させてスラブ１００の下穴１０３′、１０３″内にを押込むことができる。

このように工具２を用いることによって、非常に正確に、ボルトを所望深さまで押込んだり、或いは、基部の上方に突出させたりすることができる。

この方法の利点は、スラブに穴を形成した後、所望の押込み深さに近い深さまでボルトを押込み、その間、アンダーカットは形成されず、固定に先だってコンクリートに先行圧力が印加されないようにした第１の段階と、カウンターダウエルが静止している間にダウエルを駆動し続けアンダーカットを形成する第２の動的締結段階と、最後に、ダウエルによって引込みカウンターダウエルのみを移動させてボルトを膨張させる第３の静的締結段階とを含んでいる点にある。

１ ガードレールボルト
２ 工具
５ 中心軸
１０ ダウエル
１１ 第１の端部（固定端）
１２ カウンターダウエル
１２ 第２の端部（ネジ端部）
１３ ヘッド部
１４ ピン部
１６ リング部
１７ 膨張ラグ
２２ 第２の端部（ネジ端部）
２３ 膨張コーン部
２４ 回転止めヘッド部
３１ 停止ガイド部材
３５ 駆動スリーブ
３８ バネ
５０ プラグ
６０ ガードレール
６１ 基部
１００ コンクリートスラブ
１７０ 歯

Claims (6)

1. ダウエルと、カウンターダウエルとを具備し膨張してアンダーカットを形成するボルトにおいて、
   前記ダウエルが、
   回転駆動される固定端と、
   前記固定端の反対側のネジ端部と、
   前記ネジ端部に連結され、該ボルトを固定する下穴にアンダーカットを形成するための膨張ラグを有するリングとを含み、
   前記カウンターダウエルが、
   膨張コーン部と、
   前記膨張コーンの一方の端部に設けられ、前記ダウエルのネジ端部に螺合して該カウンターダウエルを前記ダウエル内に駆動するネジ端部と、
   前記ダウエルの呼び直径を越えて突出しボルトを固定する前記下穴の内壁に係合し、該カウンターダウエルの該ボルトを中心とする回転を防止する回転止めヘッド部とを含み、
   前記ダウエルが破断開始溝を更に具備し、
   前記リングが該破断開始溝によって前記ダウエルのネジ端部に連結され、
   前記破断開始溝は、前記ダウエルを回転駆動して前記ダウエルのネジ端部と前記カウンターダウエルのネジ端部との係合を通じて該カウンターダウエルを前記ダウエル内に引き込む間、前記カウンターダウエルが前記ダウエルに完全に螺合する前に生じる所定のトルクレベルで破断し、
   該破断開始溝の破断によって前記ダウエルのネジ端部から前記リングおよび膨張ラグが分離した後に、前記カウンターダウエルを前記ダウエルに更に捻込み可能となるようにしたボルト。
2. 前記カウンターダウエルを前記ダウエルに螺合させた時、該カウンターダウエルは前記ダウエルと同軸となる請求項１に記載のボルト。
3. 前記ダウエルの固定端のヘッド部には、外ネジが形成され、工具を係合させて回転駆動するようにしたピン部が設けられている請求項１に記載のボルト。
4. 前記ダウエルのネジ端部には、内ネジが形成されたボアが設けられており、前記カウンターダウエルのネジ端部には、該ボアに螺合する外ネジが形成されている請求項１に記載のボルト。
5. 前記膨張ラグがアンダーカットを形成するための複数の歯を備えている請求項１に記載のボルト。
6. 請求項１に記載のボルトによってコンクリートスラブにガードレールを固定するための方法において、
   前記スラブに下穴を穿設し、
   前記ボルトを所望深さまで前記下穴内に押込み、
   前記破断開始溝が破断して前記ダウエルのネジ端部が前記膨張ラグから分離されるまで、前記下穴に前記回転止めヘッド部を係合させ前記カウンターダウエルが回転しないようにして前記ダウエルを回転駆動して前記下穴にアンダーカットを形成し、前記膨張ラグが前記アンダーカットに固定されるようにし、
   前記破断開始溝が破断した後ダウエルを更に回転駆動して前記カウンターダウエルを延設ダウエルの方に引き込み、
   前記ダウエルの固定端にナットを螺着してガードレールを前記スラブに固定するようにした方法。

Images