JP6974005B2 - 柱脚構造 - Google Patents

Description

本発明は、基礎等に対する柱脚構造に関するものである。

露出型柱脚としては、通常、柱体の下部にベースプレートが接合され、ベースプレートが基礎等のコンクリートに対してアンカーボルトで固定される。コンクリートには、アンカーボルトを囲むように、鉛直方向および水平方向に鉄筋が配置される（例えば特許文献１）。

特開２０１６−１０８８１０号公報

鉄筋は、アンカーボルトの下部に設けられた定着板によるコーン状破壊面を跨ぐように配置される。このようにすることで、アンカーボルトのコンクリートへの定着耐力を発揮させることができる。

しかし、このような鉄筋によってコンクリートのコーン破壊後の定着耐力を向上させようとすると、鉄筋の本数を増やす必要がある。このため、基礎の断面サイズを大きくする必要がある。

また、鉄筋による定着耐力の向上のためには、定着板上方のコーン破壊面を起点として鉄筋の上部定着長さと下部定着長さを確保する必要がある。このため、多くの鉄筋量を必要とする。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、少ない鉄筋量でコーン破壊後の定着耐力を確保することが可能な柱脚構造を提供することを目的とする。

前述した目的を達するため、第１の発明は、露出型の柱脚構造であって、柱脚のベースプレートに接合される複数のアンカーボルトと、前記アンカーボルトに固定される定着部と、前記定着部の下方に設けられる下部鉄筋と、を具備し、前記アンカーボルト、前記定着部および前記下部鉄筋が、前記ベースプレートの下方においてコンクリートに埋設されて固定され、前記アンカーボルトに引張力が付与された際における、前記下部鉄筋の外周面とコンクリートとの付着力が、前記アンカーボルトの外周面とコンクリートとの付着力よりも大きく、前記下部鉄筋は、前記定着部に接合され、前記下部鉄筋の下部には、前記アンカーボルトの定着部の定着力よりも定着力が小さい定着部が設けられることを特徴とする柱脚構造である。
第２の発明は、露出型の柱脚構造であって、柱脚のベースプレートに接合される複数のアンカーボルトと、前記アンカーボルトに固定される定着部と、前記定着部の下方に設けられる下部鉄筋と、を具備し、前記アンカーボルト、前記定着部および前記下部鉄筋が、前記ベースプレートの下方においてコンクリートに埋設されて固定され、前記アンカーボルトに引張力が付与された際における、前記下部鉄筋の外周面とコンクリートとの付着力が、前記アンカーボルトの外周面とコンクリートとの付着力よりも大きく、前記下部鉄筋は、前記アンカーボルトに接合され、前記下部鉄筋の下部には、前記アンカーボルトの定着部の定着力よりも定着力が小さい定着部が設けられることを特徴とする柱脚構造である。
第３の発明は、露出型の柱脚構造であって、柱脚のベースプレートに接合される複数のアンカーボルトと、前記アンカーボルトに固定される定着部と、前記定着部の下方に設けられる下部鉄筋と、を具備し、前記アンカーボルト、前記定着部および前記下部鉄筋が、前記ベースプレートの下方においてコンクリートに埋設されて固定され、前記アンカーボルトに引張力が付与された際における、前記下部鉄筋の外周面とコンクリートとの付着力が、前記アンカーボルトの外周面とコンクリートとの付着力よりも大きく、前記下部鉄筋は、前記定着部に接合され、前記下部鉄筋の下部には、定着部を有さず、前記下部鉄筋の下端が他の部材に固定されていないことを特徴とする柱脚構造である。
第４の発明は、露出型の柱脚構造であって、柱脚のベースプレートに接合される複数のアンカーボルトと、前記アンカーボルトに固定される定着部と、前記定着部の下方に設けられる下部鉄筋と、を具備し、前記アンカーボルト、前記定着部および前記下部鉄筋が、前記ベースプレートの下方においてコンクリートに埋設されて固定され、前記アンカーボルトに引張力が付与された際における、前記下部鉄筋の外周面とコンクリートとの付着力が、前記アンカーボルトの外周面とコンクリートとの付着力よりも大きく、前記下部鉄筋は、前記アンカーボルトに接合され、前記下部鉄筋の下部には、定着部を有さず、前記下部鉄筋の下端が他の部材に固定されていないことを特徴とする柱脚構造である。

前記アンカーボルトは、周囲のコンクリートと縁切りがなされており、前記下部鉄筋はコンクリートに付着することが望ましい。

前記下部鉄筋は、前記アンカーボルトよりも径が小さいことが望ましい。

前記下部鉄筋は異形鉄筋であり、前記アンカーボルトの表面凹凸よりも、前記下部鉄筋の表面凹凸の方が大きくてもよい。

本発明によれば、アンカーボルトの定着部の下部に下部鉄筋が配置されるため、下部鉄筋とコンクリートとの付着力等によって、アンカーボルトの定着部からコーン破壊面上方のコンクリートに伝達される力を削減することができる。このため、アンカーボルトの定着破壊による柱脚部の変形を抑制することができる。このため、周囲の鉛直方向および水平方向の鉄筋の本数を減らすことが可能である。

また、アンカーボルトが周囲のコンクリートと縁切りされることで、軸力に対するアンカーボルトの変形を許容することができる。一方、下部鉄筋をコンクリートと付着させることで、アンカーボルトの引張に対する反力を確保することができる。

また、アンカーボルトの定着に必要な定着力に対し、下部鉄筋は、アンカーボルト周囲の鉛直方向および水平方向の鉄筋と同時に作用するため、アンカーボルトと比べ細い物を使用することができる。

また、下部鉄筋の下方に別の定着部を設けることで、下部鉄筋の引張に対する反力を高めることができる。この際、下部鉄筋の定着部の定着力を、アンカーボルトの定着部の定着力よりも小さくすることで、下部鉄筋の定着部におけるコーン破壊の発生と防止することができる。

また、下部鉄筋が異形鉄筋であり、アンカーボルトの表面凹凸よりも、下部鉄筋の表面凹凸の方が大きければ、下部鉄筋とコンクリートとの付着力を高めることができるため、下部鉄筋の引張に対する反力を高めることができる。

本発明によれば、鉄筋量を増やすことなくコーン破壊後の定着耐力を確保することが可能な柱脚構造を提供することができる。

柱脚構造１を示す斜視図。 柱脚構造１を示す正面図。 柱脚構造１ａを示す斜視図。 柱脚構造１ａを示す正面図。 柱脚構造１ｂを示す正面図。

以下、本発明の実施の形態にかかる柱脚構造１について説明する。図１は、柱脚構造１の構成を示す斜視図であり、図２は、設置された状態の柱脚構造１を示す正面図である。柱脚構造１は、ベースプレート３、アンカーボルト５、定着部７、下部鉄筋９等から構成される。

ベースプレート３は、板状の部材であり、上面に柱１５（図２参照）が接合される。柱１５は、例えば鉄骨柱などの鉄骨部を有する。ベースプレート３の四隅近傍には、貫通孔が設けられ、複数のアンカーボルト５が、それぞれの貫通孔に挿通されて、ナット１３によってベースプレート３に固定される。なお、ベースプレート３の形状や、アンカーボルト５の配置および本数は、図示した例には限られない。

アンカーボルト５の下端近傍には定着部７が設けられる。定着部７は、例えば貫通孔を有する板状部材であり、アンカーボルト５の下端が定着部７の貫通孔に挿通されてナット１３で固定される。

定着部７の下部には、下部鉄筋９が配置される。下部鉄筋９は、アンカーボルト５と同様に、鉛直方向にまっすぐに配置される。また、下部鉄筋９の下方には、定着部などは形成されない。

なお、下部鉄筋９は、例えば異形鉄筋であって表面に凹凸形状を有する。この場合、下部鉄筋９の表面凹凸は、アンカーボルト５の表面凹凸よりも大きい。また、下部鉄筋９は、アンカーボルト５よりも径が小さくてもよい。

なお、定着部７の下部には、柱脚構造１を設置する際に用いられる図示を省略した架台が配置される。柱脚構造１は、架台の上方に配置された状態で、コンクリート１９に埋設される。

複数のアンカーボルト５の周囲には、鉛直方向および水平方向に図示を省略した鉄筋が配置される。これらの鉄筋と、アンカーボルト５、定着部７、下部鉄筋９等は、コンクリート１９によって埋設されて固定される。なお、コンクリート１９とベースプレート３の間には、必要に応じてモルタル２１が充填される。

次に、柱脚構造１の施工方法について説明する。まず、地盤に架台を設置する。次に、アンカーボルト５の端部に下部鉄筋９が接合された定着部７を固定し、アンカーボルト５および定着部７を架台上に設置する。

次に、アンカーボルト５の上端部に、アンカーボルト５の設置形態に応じた略矩形の形板を配置して、形板にアンカーボルト５の上部を仮固定する。また、それぞれのアンカーボルト５について、芯出しを行う。

次に、アンカーボルト５の周囲に、水平方向および鉛直方向に鉄筋を組み立てる。鉛直方向および水平方向の鉄筋の設置後、型枠を設置して、アンカーボルト５、定着部７および下部鉄筋９等に対してコンクリート１９を打設する。コンクリート１９は、形板の下部まで打設される。したがって、コンクリート１９によって、定着部７、下部鉄筋９およびアンカーボルト５の一部が埋設される。

なお、一例として、定着部７と形板の間に位置するアンカーボルト５の外周部には、あらかじめアンボンドスリーブを配置しても良い。アンカーボルト５がコンクリート１９と縁切りされる方が望ましい。

コンクリート１９の打設後、形板を外して、コンクリート１９の上部に露出するアンカーボルト５にベースプレート３（柱１５）を固定する。また、ベースプレート３とコンクリート１９との隙間には、モルタル２１を注入する。モルタル２１が固化すると、柱脚構造１の施工が完了する。

次に、柱脚構造１の効果について説明する。通常、柱脚部にモーメントが付与し、一部のアンカーボルト５に引張力が付与されると、コンクリート１９には、定着部７より略４５°の角度でコーン状破壊面が形成される。コーン状破壊面は、定着部７を上方に引き抜こうとした際に、アンカーボルト５の強度等が十分であると、このコーン状破壊面でコンクリート１９が破断する面である。コンクリート１９は、引張力には弱いため、このコーン破壊後の変形を抑制するために、コーン状破壊面をまたぐように、鉛直方向および水平方向の鉄筋が配置される。

一方、本実施形態では、定着部７の下方に下部鉄筋９が接合される。下部鉄筋９の外周面は、コンクリート１９と付着しているため、アンカーボルト５に引張力が付与された際に、下部鉄筋９とコンクリート１９との付着力が、定着部７の上方に向けた力に対抗する。したがって、コーン状破壊面上方のコンクリートへ伝わる力を抑制することができる。このため、コーン破壊後の変形を抑制することができる。

以上、本実施の形態によれば、定着部７の下方に、下部鉄筋９を配置することで、効率よく定着部７の上方のコーン破壊後の変形を抑制することができる。このため、周囲に配置する鉛直方向および水平方向の鉄筋の一部を下部鉄筋９が代替することで鉄筋量を減らすことができる。

また、周囲の鉄筋量を減らすことができるため、基礎のサイズを小さくすることができる。また、鉄筋配筋作業を削減することができる。

また、下部鉄筋９は異形鉄筋であるため、表面凹凸が大きい。このため、下部鉄筋９とコンクリート１９との付着力を高めることができる。この結果、前述した上方に向けた引張力に対して効率よく反力を発揮させることができる。なお、アンカーボルト５は、コンクリート１９とは付着しないため、引張力に対する変形が許容される。

また周囲に配置する鉛直方向の鉄筋は、アンカーボルトからの引張力をコーン破壊面下方のコンクリートに応力伝達するために上部定着長さと下部定着長さを確保する必要があるが、下部鉄筋９は定着部７と直接接合されているため、下部定着長さのみ確保すればよい。したがって、周囲に配置する鉛直方向の鉄筋を下部鉄筋９で代替することで必要な鉄筋長さが短くなり、鉄筋量を少なくすることが出来る。

次に、第２の実施形態について説明する。図３は、第２の実施形態にかかる柱脚構造１ａの構成を示す斜視図であり、図４は、設置された状態の柱脚構造１ａを示す正面図である。なお、以下の説明において、柱脚構造１と同様の機能を奏する構成については、図１〜図２と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

柱脚構造１ａは、柱脚構造１と略同様の構成であるが、下部鉄筋９が定着部７ではなく、アンカーボルト５の下方に接合される点で異なる。例えば、アンカーボルト５の下部に定着部７が固定され、アンカーボルト５の下端に下部鉄筋９が同一直線上に固定される。

この場合であっても、下部鉄筋９は、定着部７の下方に配置される点で、柱脚構造１と構造が共通する。

第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。また、下部鉄筋９がアンカーボルト５と同一軸上に配置されることで、定着部７にモーメントが付与されることを抑制することができる。

次に、第３の実施形態について説明する。図５は、第３の実施形態にかかる柱脚構造１ｂを示す正面図である。柱脚構造１ｂは、柱脚構造１ａと略同様の構成であるが、下部鉄筋９の下端に、定着部７ａが設けられる点で異なる。

下部鉄筋９に固定される定着部７ａは、アンカーボルト５に固定される定着部７とほぼ同様の構成であるが、定着部７ａのサイズは、定着部７よりも十分に小さい。したがって、下部鉄筋９の定着部７ａの定着力は、アンカーボルト５の定着部７の定着力よりも小さい。

アンカーボルト５に引張力が付与されると、下部鉄筋９は、コンクリート１９との付着力とともに、定着部７ａによる定着力で、反力を発生する。このため、定着部７からコンクリート１９へ伝わる力を抑制することができる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１ａ、１ｂ………柱脚構造
３………ベースプレート
５………アンカーボルト
７、７ａ………定着部
９………下部鉄筋
１３………ナット
１５………柱
１９………コンクリート
２１………モルタル

Claims (7)

1. 露出型の柱脚構造であって、
   柱脚のベースプレートに接合される複数のアンカーボルトと、
   前記アンカーボルトに固定される定着部と、
   前記定着部の下方に設けられる下部鉄筋と、
   を具備し、
   前記アンカーボルト、前記定着部および前記下部鉄筋が、前記ベースプレートの下方においてコンクリートに埋設されて固定され、
   前記アンカーボルトに引張力が付与された際における、前記下部鉄筋の外周面とコンクリートとの付着力が、前記アンカーボルトの外周面とコンクリートとの付着力よりも大きく、
   前記下部鉄筋は、前記定着部に接合され、前記下部鉄筋の下部には、前記アンカーボルトの定着部の定着力よりも定着力が小さい定着部が設けられることを特徴とする柱脚構造。
2. 露出型の柱脚構造であって、
   柱脚のベースプレートに接合される複数のアンカーボルトと、
   前記アンカーボルトに固定される定着部と、
   前記定着部の下方に設けられる下部鉄筋と、
   を具備し、
   前記アンカーボルト、前記定着部および前記下部鉄筋が、前記ベースプレートの下方においてコンクリートに埋設されて固定され、
   前記アンカーボルトに引張力が付与された際における、前記下部鉄筋の外周面とコンクリートとの付着力が、前記アンカーボルトの外周面とコンクリートとの付着力よりも大きく、
   前記下部鉄筋は、前記アンカーボルトに接合され、前記下部鉄筋の下部には、前記アンカーボルトの定着部の定着力よりも定着力が小さい定着部が設けられることを特徴とする柱脚構造。
3. 露出型の柱脚構造であって、
   柱脚のベースプレートに接合される複数のアンカーボルトと、
   前記アンカーボルトに固定される定着部と、
   前記定着部の下方に設けられる下部鉄筋と、
   を具備し、
   前記アンカーボルト、前記定着部および前記下部鉄筋が、前記ベースプレートの下方においてコンクリートに埋設されて固定され、
   前記アンカーボルトに引張力が付与された際における、前記下部鉄筋の外周面とコンクリートとの付着力が、前記アンカーボルトの外周面とコンクリートとの付着力よりも大きく、
   前記下部鉄筋は、前記定着部に接合され、前記下部鉄筋の下部には、定着部を有さず、前記下部鉄筋の下端が他の部材に固定されていないことを特徴とする柱脚構造。
4. 露出型の柱脚構造であって、
   柱脚のベースプレートに接合される複数のアンカーボルトと、
   前記アンカーボルトに固定される定着部と、
   前記定着部の下方に設けられる下部鉄筋と、
   を具備し、
   前記アンカーボルト、前記定着部および前記下部鉄筋が、前記ベースプレートの下方においてコンクリートに埋設されて固定され、
   前記アンカーボルトに引張力が付与された際における、前記下部鉄筋の外周面とコンクリートとの付着力が、前記アンカーボルトの外周面とコンクリートとの付着力よりも大きく、
   前記下部鉄筋は、前記アンカーボルトに接合され、前記下部鉄筋の下部には、定着部を有さず、前記下部鉄筋の下端が他の部材に固定されていないことを特徴とする柱脚構造。
5. 前記アンカーボルトは、周囲のコンクリートと縁切りがなされており、前記下部鉄筋はコンクリートに付着することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の柱脚構造。
6. 前記下部鉄筋は、前記アンカーボルトよりも径が小さいことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の柱脚構造。
7. 前記下部鉄筋は異形鉄筋であり、前記アンカーボルトの表面凹凸よりも、前記下部鉄筋の表面凹凸の方が大きいことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の柱脚構造。

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