JPH1048112A - 機器用アンカーボルトの引抜強度試験方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容易にアンカーボルトの引抜強度試験を行な
えるとともに、機器が設置された状態でも機器を移動す
ることなく簡易に引抜強度試験を行なえる方法を提供す
る。 【解決手段】 基礎１の上に、下方が開口された断面略
コ字形状に形成された機器用の架台２を配置させるとと
もに、基礎１の表面から突出させられたアンカーボルト
３のねじ部３ａに架台２の孔を通し、その状態で、アン
カーボルト３のねじ部３ａに、ワッシャ４を介してナッ
ト５を架台２の上面に向かってねじ込む。次に、所定ト
ルク値をセットしたトルクレンチ６でナット５を締め付
け、トルク値が得られるかを確認してアンカーボルトの
引き抜き強度を診断する。トルク値が得られたら、規定
のへり空き寸法が確保されているかを確認し、アンカー
ボルト３が埋め込まれた基礎１の任意位置に後施工アン
カーを埋め込んで引抜強度試験を行ない、基礎１が規定
の強度を有しているかを診断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】建築設備の機器等の据え付け
に使用されるアンカーボルトの引き抜き強度の試験を行
なう方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】建築物などにおいて電気設備等の機器を
設置する場合、コンクリートなどで基礎を構築し、基礎
にアンカーボルトを埋め込んでおき、設備機器等を基礎
に設置する際に設備機器をアンカーボルトに係止し、設
備機器を基礎の上に固定するようにして地震などで設備
機器等が転倒・移動することを防止している。基礎に埋
め込まれるアンカーボルトは、アンカーボルトを引き抜
こうとする力などに対抗できる必要があり、一般的な試
料を用いたアンカーボルトであらかじめ試験を行ない設
計時の参考としている。従来、アンカーボルトに対する
試験は、アンカーボルトをコンクリートなどの基礎に埋
め込み、基礎の表面から突出しているアンカーボルトの
先端を所定の力で引っ張り、その時の反力をひずみゲー
ジを用いて計測し、アンカーボルトの引き抜き強度を測
定する器具が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のひずみ
計を用いた測定器具は、アンカーボルトの周囲にひずみ
ゲージをセットして反力をとる形状になっているため、
アンカーボルト周囲に反力をとるスペースが必要で、設
備が大がかりとなるという問題があった。また、既に機
器が設置されている場合でもアンカーボルトの引き抜き
強度を検査できるようにすることが望まれているが、ひ
ずみ計を用いた測定器具を使用して既に機器が設置され
ているアンカーボルトに対する引き抜き検査をするに
は、機器を移動するなどしてスペースを確保する必要が
あり手間がかかるし、機器の運転を停止させられない場
合など機器の移動ができない場合には検査ができないと
いう問題があった。そこで、アンカーボルトにねじ込ま
れて機器を固定するナットを所定トルクで締め付けでき
る締付器具で締め付けるようにして、容易にアンカーボ
ルトの引抜強度試験を行なえるとともに、機器が設置さ
れた状態でも機器を移動することなく容易に引き抜き強
度の試験を行なえる方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の機器用アンカー
ボルトの引抜強度試験方法は上記課題を解決したもの
で、建築設備などの機器を設置する基礎に埋め込まれて
機器の基礎側の適宜位置を架台を介して係止・固定する
アンカーボルトの引き抜き強度を診断する引抜強度試験
方法であって、基礎の上に載置された架台の上面に突出
したアンカーボルトの先端からナットを架台上面に向か
ってねじ込み、そのナットを所定トルクで締め付けでき
る締付器具により締め付けて、所定トルクでナットを締
め付けた時にナットがアンカーボルトを上方へ引き上げ
る力によりアンカーボルトの引き抜き強度を診断できる
ようにして、容易にアンカーボルトの引抜強度試験を行
なえるとともに、既に機器が設置されている場合でも、
機器が設置されたままの状態で引き抜き強度の試験を行
なえるようにした。

【０００５】また、アンカーボルトの引き抜き強度を診
断した後に、へり空き寸法が所定値確保されているかを
確認し、次に、アンカーボルトが埋め込まれた基礎の任
意位置に後施工アンカーを埋込み、前記後施工アンカー
の基礎の表面から突出した端部に、アンカーボルトが引
き抜かれる場合に基礎が破壊される部分と接しない架台
を配置するとともに、後施工アンカーの先端からナット
を架台上面に向かってねじ込み、ナットを所定トルクで
締め付けできる締付器具により締め付けて基礎の強度を
診断できるようにして、確実にアンカーボルトの診断を
行なえるようにした。さらにまた、ナットは、表面の摩
擦を低減させる材料で形成されたワッシャを介してアン
カーボルトの先端からねじ込むとともに、ナットのワッ
シャとの当接面に表面の摩擦を低減させるコーティング
を施して、ナット座面の摩擦力を低減させて、より少な
いトルクで引抜強度試験を行なえるようにした。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の機器用アンカーボルトの
引抜強度試験方法の実施の形態を図１〜図３により説明
する。電気設備などの機器を設置する基礎１が任意位置
に構築され、基礎１の上に機器用の架台２が配置されて
おり、架台２が基礎１の適宜位置に埋め込まれた複数本
のアンカーボルト３で係止・固定されている。なお、図
示を省略したが、架台２の上に所定の機器が載置されて
いるとともにボルトとナットなどにより固定されてい
る。

【０００７】基礎１の適宜位置に埋め込まれたアンカー
ボルト３は、例えば、略Ｊ字形に形成された鋼材で、折
曲げ側とは逆側の端部にナットをねじ込むねじ部３ａが
設けられている。アンカーボルト３は、そのねじ部３ａ
が基礎１の表面（架台２の設置面）から突出するように
して基礎１のコンクリート打設前にアンカーボルトを所
定位置にセットしておき、基礎１のコンクリートを打設
すればアンカーボルトの設定が完了するタイプのものが
使用されている。なお、アンカーボルト３としては、樹
脂アンカーやメカニカルアンカーを用いるようにしても
かまわない。

【０００８】基礎１の上に固定されて電気設備などの機
器を設置する架台２は、下方が開口された断面略コ字形
状に形成されており、基礎１と向かい合った面の適宜位
置に開けられた孔に、基礎１の表面から突出させられて
いるアンカーボルト３のねじ部３ａを通して基礎１上に
配置させ、ねじ部３ａの上端からワッシャを介してナッ
トをねじ込んで締め付けることにより基礎１の上に係止
・固定されている。

【０００９】ところで、アンカーボルト３が引き抜かれ
る際には、アンカーボルト３の下端付近を頂点とする略
円錐形状に基礎１が破壊される。そのため、図１に示す
ように、架台２は、架台２の両側部２ａの下面から基礎
１の表面に与える力が、アンカーボルトが引き抜かれる
場合に基礎１が破壊されるコンクリート部分に作用しな
いように、略円錐形状の破壊面が基礎１の表面と接する
円の円周の外側に架台２の側部２ａの下端が配置される
ようにする。例えば、略円錐形状の破壊面が基礎１の表
面と成す角α≒４５°の場合に、略円錐形状の破壊面が
基礎１の表面と接する円の円周の外側に架台２の側部２
ａの下端を配置するには、架台２のアンカーボルト３を
通している孔から近い方の架台２の側部２ａの内側面ま
での長さ（ｗ１）がアンカーボルト３の埋込み深さ
（ｈ）よりも大きくなる（ｗ１＞ｈ）ようにする。

【００１０】上記のように基礎１に埋め込まれたアンカ
ーボルト３の引き抜き強度を診断するには、図２に示し
た引抜強度試験フローに従ってアンカーボルト３の合
格，不合格を判定する。まず、試験の対象となる機器を
選定し、機器を固定または機器を載置する架台２を固定
している複数のアンカーボルトのうち試験対象のアンカ
ーボルトを決定する。アンカーボルトを決定したら、表
面の摩擦を低減させる固体潤滑性材料（例えば、自己潤
滑性を有するプラスチック（ポリテトラフルオロエチレ
ン等）や鉛青銅など）で形成されたワッシャ４と、ワッ
シャとの当接面に固体潤滑材（例えば、テフロンや二硫
化モリブデン等）がコーティングされたナット５を用意
する（診断するアンカーボルトのサイズに適合するも
の）。そして、架台２を固定しているアンカーボルト３
のねじ部３ａにねじ込まれているナット，ワッシャと、
上記のワッシャ４，ナット５とを交換し、アンカーボル
ト３のねじ部３ａにワッシャ４を介してナット５を架台
２の上面に向かってねじ込む。

【００１１】このようにワッシャ，ナットを摩擦の少な
いものに交換することにより、ナット５をねじ込んで締
め付ける際の、ナット５の座面の摩擦力を低減させるこ
とができる。ところで、締結用ねじとして多く利用され
るメートル並目ねじやメートル細目ねじに使用されるナ
ットやワッシャ（上記のナット５，ワッシャ４のように
固体潤滑性材料で形成したり、固体潤滑材でコーティン
グされていないもの）を使用した場合にナット締め付け
る際のトルク値（Ｔｆ）の計算は次式により計算され
る。 Ｔｆ＝Ｆｆ・ｄ（０．９２ｔａｎβ＋１．０５８μｓ＋
１．３μｗ）／２ 上記の式において、 Ｔｆ：締付トルク Ｆｆ：ボルトに与える張力 ｄ ：ボルトの呼び径 β ：リード角 μｓ：ねじ面における摩擦係数 μｗ：ナット座面における摩擦係数 である。ここで、（０．９２ｔａｎβ＋１．０５８μｓ
＋１．３μｗ）／２ の部分はトルク係数（Ｋ）と呼ば
れるもので、平均的な値として、ｔａｎβ＝０．０４４
（β＝２°３０′），μｓ＝μｗ＝０．１５とおけば、
Ｋ≒０．２となり Ｔｆ≒０．２・Ｆｆ・ｄ となる。この場合（μｓ＝μｗ＝０．１５）、トルク係
数のうち約５０％をナット座面の摩擦係数μｗが関係し
た値が占めているため、本実施の形態のようにナット座
面の摩擦力（摩擦係数）を低減させることによりトルク
係数を小さくして、所定の引き抜き強度を得るためのト
ルク値を小さくすることができ、座面などの摩擦が大き
い場合に比べて小さい力でナットを締め付けることがで
きる。

【００１２】なお、ワッシャ４を二重に重ねて配置した
り、ワッシャの表面やボルトのねじ部にグリースや二硫
化モリブデンなどの潤滑材の層を設けて、さらに摩擦力
を低減させるようにしてもかまわない。また、ワッシャ
の表面にテフロンや二硫化モリブデンなどの固体潤滑材
をコーティングしてもかまわない。さらにまた、ナット
とアンカーボルトのねじ面に固体潤滑材などをコーティ
ングして、ねじ面の摩擦を低減させるようにすれば、さ
らにトルク係数を小さくすることができ、小さいトルク
値で所定の張力を得ることができる。

【００１３】次に、ナットを所定トルクで締め付けでき
る締付器具として手動のトルクレンチ６を用意し、トル
クレンチ６でナット５を締め付けた時に、設計引き抜き
強度とボルトに与える張力が等しくなるようにして、ナ
ットに加えるトルク値をトルクレンチ６にセットする。
そして、トルクレンチ６でナット５を締め付け、所定の
トルクを得られるかどうかを確認する（アンカーボルト
３が引き抜かれるかどうか）。このとき、トルクレンチ
６でナット５に加えるトルク値は、以下の式により計算
される。 Ｔｆ＝Ｋ・Ｆｆ・ｄ 上記の式において、 Ｋ ：トルク係数 である。また、使用するナット５やワッシャ４に合わせ
てトルク係数（Ｋ）をあらかじめ求めておく。本実施の
形態では、ナット５を締め付けた時に、アンカーボルト
３に加わる張力の反力が架台２の上面にかかり、その力
が架台２の両側部２ａの下面（アンカーボルト３の軸線
からアンカーボルト３の埋め込み深さ以上離した位置）
から基礎１に作用してアンカーボルト３の引抜強度試験
が行なわれる。

【００１４】ところで、架台が角パイプを組み合わせ、
パイプの上下方向にアンカーボルトの先端が貫通させら
れているような場合など（アンカーボルトが埋め込まれ
た周辺の基礎の上面と、架台の下面が接している場合）
は、ナットを締め付けた時に架台にかかる力がアンカー
ボルトの周辺の基礎に作用してしまい引き抜き強度の診
断には適さない。そのような場合は、一度架台を取り外
し、図３に示すように、アンカーボルトの端部に断面略
コ字形状（アンカーボルトが引き抜かれる場合に基礎が
破壊される部分と接しないよう）に形成された支持架台
１０を配置させ、支持架台１０に設けられた孔にアンカ
ーボルトの上端を通すとともに、アンカーボルトの上端
からワッシャを介してナットをねじ込むようにして、支
持架台１０の上面でナットを締め付けた時の力を受け、
その力を支持架台１０の両側部１０ａの下面から基礎に
作用させるようにして、引抜強度試験を行なうようにし
てもよい。なお、支持架台１０は、断面略山形状に形成
してもかまわない。この場合の支持架台１０も、支持架
台１０の両側部１０ａの下面から基礎の表面に与える力
が、アンカーボルトが引き抜かれる場合の基礎の破壊さ
れるコンクリート部分に作用しないように、略円錐形状
の破壊面が基礎の表面と接する円の円周の外側に支持架
台１０の側部１０ａの下端が配置されるようにする。

【００１５】アンカーボルト３の引き抜き強度の診断
は、アンカーボルト３に所定のトルクを与えたとき、所
定のトルクを得られれば合格とし、所定のトルクが得ら
れないようであれば不合格とする。不合格となった場合
は、規定の引き抜き荷重を有するアンカーボルトを選択
し、後施工アンカーを埋め込みなおす。上記の診断を基
礎１に埋め込まれた複数のアンカーボルトに対して行な
う。なお、後記するへり空き寸法が確保されていること
や、基礎が規定の強度を有していることが分かっている
場合は、アンカーボルトの引き抜き強度を診断するだけ
で以下の診断を省略することができる。

【００１６】アンカーボルトの引き抜き強度の診断に合
格したものは、その段階で規定のへり空き寸法（例え
ば、１００ｍｍ）が確保されているかを確認し、確保さ
れていれば合格とし、確保されていなければ不合格とす
る。不合格となった場合は、機器の設置位置を再検討
し、へり空き寸法を確保できる位置に後施工アンカーを
打ち込む。

【００１７】次に、試験を行なったアンカーボルト３が
埋め込まれている基礎１の、別の任意箇所に後施工アン
カー（例えば、メカニカルアンカー）を埋込み、その後
施工アンカーの引抜強度試験を行なってコンクリートの
強度を診断する。具体的には、基礎１に後施工アンカー
を埋込み、基礎の上面から突出した後施工アンカーの上
端から、図３に示した支持架台１０と同じ形状の支持架
台を差し込んで基礎１の上に配置し、後施工アンカーの
上端からワッシャを介してナット（上記のナット５，ワ
ッシャ４でもよいし通常のものでもよい）をねじ込む。
ねじ込んだナットとワッシャに応じたトルク係数と、基
礎１に要求される規定の強度とから次式によりナットに
与えるトルク値を計算する。 Ｔｆ＝Ｋ・Ｆ・ｄ 上記の式において、 Ｆ ：基礎に要求される規定の強度 そして、トルクレンチにトルク値をセットし、ナットを
締めつけ、基礎１が破壊されないことを確認する。規定
の引き抜き強度を有していれば（破壊されない）合格と
し、有していなければ不合格とする。不合格となった場
合は、基礎１の補強を行なう。このように、アンカーボ
ルト３に対する診断と合わせて、基礎１が規定の強度を
有しているかどうかを診断することにより、アンカーボ
ルトが設計時の強度を有しているかどうかを判断するこ
とができる。なお、後施工アンカーの引き抜き強度を診
断する場合、トルクレンチでナットを締め付ける代わり
に、基礎の表面から突出している後施工アンカーの上端
を所定の力で引っ張り、その時の反力をひずみゲージを
用いて計測し、後施工アンカーの引き抜き強度を測定す
る器具を用いるようにしてもかまわない。

【００１８】上記の実施の形態では、トルクレンチによ
ってナットを締め付けているが、そのほか、所定トルク
で締め付けできる締付器具として電気や油圧などの動力
を使用する締付機を用いるようにしてもかまわない。ま
た、アンカーボルト３にねじ込むナットやワッシャは、
締結用ねじとして多く利用されるメートル並目ねじやメ
ートル細目ねじに使用されるナットやワッシャ（上記の
ナット５，ワッシャ４のように固体潤滑性材料で形成し
たり、固体潤滑材でコーティングされていないもの）を
使用してもよい。その際のトルク値の計算は平均的に次
式により計算される。 Ｔｆ≒０．２・Ｆｆ・ｄ

【００１９】さらにまた、図３に示した支持架台１０を
使用して、機器用の架台を設置する前（施工直後で機器
が設置されていない状態など）のアンカーボルトに対し
ても引抜強度試験を行なうことが可能である。また、天
井のスラブなどに埋め込まれるインサートの引き抜き強
度を診断することもでき、その場合は、インサートに適
宜長さのボルトをねじ込み、そのボルトの端部に図３に
示した支持架台１０を配置させるとともに、ボルトの先
端からワッシャを介してナットをねじ込むようにする。

【００２０】

【発明の効果】本発明の機器用アンカーボルトの引抜強
度試験方法によれば、機器用の架台を用いて基礎に埋め
込まれたアンカーボルトの引抜強度試験を簡易な方法で
迅速に行なうことができる。また、基礎の上に機器が設
置された状態でも、機器を固定しているアンカーボルト
の引き抜き試験を容易かつ迅速に行なうことができる
し、試験を行なうに際してスペースをあまり必要としな
いので、メンテナンスのスペースの少ない場所でも行な
うことができる。また、アンカーボルトの診断と合わせ
て、アンカーボルトのへり空き寸法や、基礎が規定の強
度を有しているかを診断することにより、より確実にア
ンカーボルトの診断を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機器用アンカーボルトの引抜強度試験
方法の実施の形態を示す側面説明図である。

【図２】引抜試験方法を示すフロー図である。

【図３】支持架台を用いた場合を示す側面説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 基礎 ２ 架台 ３ アンカーボルト ４ ワッシャ ５ ナット ６ トルクレンチ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建築設備などの機器を設置する基礎に埋
   め込まれて機器の基礎側の適宜位置を架台を介して係止
   ・固定するアンカーボルトの引き抜き強度を診断する引
   抜強度試験方法であって、 基礎の上に載置された架台の上面に突出したアンカーボ
   ルトの先端からナットを架台上面に向かってねじ込み、 前記ナットを所定トルクで締め付けできる締付器具によ
   り締め付けて、所定トルクでナットを締め付けた時にナ
   ットがアンカーボルトを上方へ引き上げる力によりアン
   カーボルトの引き抜き強度を診断できることを特徴とす
   る機器用アンカーボルトの引抜強度試験方法。
2. 【請求項２】 アンカーボルトの引き抜き強度を診断し
   た後に、アンカーボルトから基礎の辺部までの距離（以
   下、へり空き寸法とする）が所定値確保されているかを
   確認し、 次に、アンカーボルトが埋め込まれた基礎の任意位置に
   後施工アンカーを埋込み、前記後施工アンカーの基礎の
   表面から突出した端部に、アンカーボルトが引き抜かれ
   る場合に基礎が破壊される部分と接しない架台を配置す
   るとともに、後施工アンカーの先端からナットを架台上
   面に向かってねじ込み、ナットを所定トルクで締め付け
   できる締付器具により締め付けて基礎の強度を診断でき
   ることを特徴とする請求項１に記載の機器用アンカーボ
   ルトの引抜強度試験方法。
3. 【請求項３】 ナットは、表面の摩擦を低減させる材料
   で形成されたワッシャを介してアンカーボルトの先端か
   らねじ込まれるとともに、ナットのワッシャとの当接面
   に表面の摩擦を低減させるコーティングが施されている
   請求項１または２に記載の機器用アンカーボルトの引抜
   強度試験方法。