JPH1171814A - 鋼，コンクリート合成構造部の接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 靭性に富んだ接合構造の提供。 【解決手段】 接合構造は、鋼構造部材１の下端に固設
した鋼製ベースプレート２を、コンクリート構造体３に
埋設したアンカーボルト４で固定している。アンカーボ
ルト４の埋設部位の直上外周にクリアランス１０が設け
られている。このクリアランス１０は、ベースプレート
２に穿設されたアンカーボルト４の挿通孔２ａの外周部
分を環状に除去することにより形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鋼，コンクリー
ト合成構造部の接合構造に関し、特に、鋼製ベースプレ
ートなど鋼構造部材をコンクリート中に埋設されたアン
カー材により固定する鋼，コンクリート合成構造部の接
合構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼製柱などを基礎コンクリート上に固定
する場合など、鋼，コンクリート合成構造部における接
合構造は、従来、図８に示すような構造が一般的に採用
されていた。

【０００３】同図に示した接合構造は、鋼構造部材１の
下端に固設した鋼製ベースプレート２を、コンクリート
構造体３に埋設したアンカーボルト４で固定している。
この場合、ベースプレート２は、コンクリート構造体２
の上面に密着させ、これらをアンカーボルト４により緊
結していた。

【０００４】ところが、このような鋼，コンクリート合
成構造部の接合構造には、以下に説明する技術的な課題
があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、図８に示し
た接合構造に、同図中に矢印で示すような、水平方向の
せん断力が作用した場合に、接合部に強度が十分にある
時には、接合部のせん断強度は、アンカーボルト４の軸
強度か、あるいは、コンクリート構造体３の、アンカー
ボルト４に対する押し抜きせん断耐力によって決まる。

【０００６】この場合、コンクリート構造体３の破壊
は、極めて脆性的であるので、アンカーボルト４の破壊
を、コンクリート構造体３の破壊に先行させることが望
ましい。

【０００７】そのため、一般的には、アンカーボルト４
の軸強度がコンクリート構造体３の押し抜きせん断耐力
よりも小さくなるように設定している。ところが、図８
に示した接合構造では、ベースプレート２を、コンクリ
ート構造体２の上面に密着させ、これらをアンカーボル
ト４により緊結しているので、せん断力が作用した際
に、アンカーボルト４の変形が拘束され、変形領域を経
ることなく、せん断降伏し、その後破壊していた。

【０００８】このようにしてアンカーボルト４がせん断
降伏，破壊すると、その破壊に至る形態は、脆性的とな
り、アンカーボルト４の終局変位量が少なく、靭性が期
待できない構造となっていた。

【０００９】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、その目的とするところは、破
壊耐力が大きくなり、靭性に富んだ鋼，コンクリート合
成構造部の接合構造を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、鋼構造体をコンクリート構造体中に埋設
したアンカー材により固定する鋼，コンクリート合成構
造部の接合構造において、前記アンカー材の埋設部位の
直上外周にクリアランスを設けた。このように構成され
た接合構造によれば、アンカー材の埋設部位の直上外周
にクリアランスが設けられているので、接合部にせん断
力が作用した際に、アンカー材の変形が許容され、アン
カー材の脆性的なせん断降伏，破壊が回避される。本発
明の接合構造においては、前記クリアランスに低強度モ
ルタル，エポキシ樹脂，発泡スチロールなどの低弾性材
または低強度材を充填ないしは介装することができる。
この構成によれば、コンクリートに比べ、アンカー材に
かかる反力を小さくすることができるため、曲げ変形が
先行し、破壊に至る最大変位量が大きくなる。本発明の
接合構造は、前記鋼構造体が、前記コンクリート構造体
の平坦面に載置される鋼製ベースプレートを備え、前記
鋼製ベースプレートを前記アンカー材により固定する広
く採用されている一般的な構成に適用することができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１
は、本発明にかかる鋼，コンクリート合成構造部の接合
構造の第１実施例を示している。

【００１２】なお、以下の説明では、図８に示した従来
例と同一もしくは相当する部分に同一符号を付し、従来
例と異なる部分についてのみ新たな符号を付して説明す
る。

【００１３】図１に示した接合構造は、従来例と同様
に、柱部材などの鋼構造部材１の下端に固設した鋼製ベ
ースプレート２を、コンクリート構造体３に埋設したア
ンカーボルト（アンカー材）４で固定している。

【００１４】この場合、ベースプレート２は、コンクリ
ート構造体２の平坦な上面上に密着させ、これらをアン
カーボルト４により緊結しており、このような接合構造
としての基本的な構成は、従来のこの種の接合構造と同
じであるが、この実施例に示した接合構造には、以下に
説明する点に顕著な相違がある。

【００１５】すなわち、本実施例の場合には、アンカー
ボルト４の埋設部位の直上外周にクリアランス１０が設
けられている。このクリアランス１０は、ベースプレー
ト２に穿設されたアンカーボルト４の挿通孔２ａの下端
側の外周部分を環状に除去することにより形成されてい
る。

【００１６】クリアランス１０は、ボルト径程度の深さ
を有し、アンカーボルト４の軸径の略３倍の内径を有し
ている。なお、クリアランス１０の形成形態は、ベース
プレート１０を環状に切除することだけでなく、例え
ば、スリット状の溝を形成するとか、あるいは、ベース
プレート１０の外周部分を除いて、内周側を薄くした額
縁状に形成してもよい。

【００１７】このように構成した接合構造に水平方向の
せん断力が作用すると、アンカーボルト４の埋設部位の
直上外周にクリアランス１０が設けられているので、ア
ンカーボルト４の変形が許容され、アンカーボルト４の
脆性的なせん断降伏，破壊が回避される。

【００１８】この結果、後述する試験結果からも明らか
なように、アンカーボルト４のせん断方向の載荷点が上
昇し、従来例に比べて、同一荷重におけるアンカーボル
ト４の曲げモーメントが大きくなり、アンカーボルト４
は、せん断破壊よりも曲げ降伏が先行し、変位が進行し
た後に破壊することになり、靭性に富んだ構造とするこ
とができる。

【００１９】図２は、本発明にかかる鋼，コンクリトー
合成構造部の接合構造の第２実施例を示しており、上記
実施例と同一もしくは相当する部分には、同一部号を付
してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点に
ついてのみ説明する。

【００２０】同図に示した実施例では、上記第１実施例
と同様に、アンカーボルト４の埋設部位の直上外周に環
状のクリアランス１０を設けている。そして、このクリ
アランス１０内に、低強度モルタル，エポキシ樹脂，発
泡スチロールなどの低弾性または低強度材１２を充填し
ている。

【００２１】このように構成した接合構造によれば、上
記第１実施例の作用効果に加えて、クリアランス１０内
に低弾性材１２を充填しているので、従来例のコンクリ
ートに比べて、アンカーボルト４の外周の反力を小さく
することができるため、曲げ変形が先行し、破壊に至る
最大変位量が大きくなる。

【００２２】図３は、本発明にかかる鋼，コンクリトー
合成構造部の接合構造の第３実施例を示しており、上記
実施例と同一もしくは相当する部分には、同一部号を付
してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点に
ついてのみ説明する。

【００２３】同図に示した実施例では、上記実施例と同
様に、アンカーボルト４の埋設部位の直上外周に環状の
クリアランス１０ａを設けている。この実施例のクリア
ランス１０ａは、コンクリート構造体３のアンカーボル
ト４の埋設部位の上端側の外周を環状に除去することに
より形成されていて、コンクリート構造体３側に設けら
れている。

【００２４】このように構成した接合構造においても、
上記第１実施例と同等の作用効果が得られるとととも
に、クリアランス１０ａ内に低強度モルタル，エポキシ
樹脂，発泡スチロールなどの低弾性材１２を充填する
と、実施例２と同等の作用効果がえられる。

【００２５】なお、この実施例の接合構造では、クリア
ランス１０ａの一部をベースプレート４側に設け、実施
例１の構成と組合せた態様での実施が可能になる。

【００２６】図４は、本発明にかかる鋼，コンクリトー
合成構造部の接合構造の第４実施例を示しており、上記
実施例と同一もしくは相当する部分には、同一部号を付
してその説明を省略するとともに、以下にその特徴点に
ついてのみ説明する。

【００２７】同図に示した接合構造では、コンクリート
構造体３の上面とベースプレート２の下面との間に、低
弾性材１４を介装している。低弾性材１４は、コンクリ
ート構造体３よりも低強度の低強度モルタル，エポキシ
樹脂，発泡スチロールなどであり、ベースプレート２の
全面を覆う大きさを有している。

【００２８】低弾性材１４の介装手段は、低強度モルタ
ルまたはエポキシ樹脂の場合には、これらをコンクリー
ト構造体３の上面側に予め所定厚みの層状に形成し、そ
の上部側にベースプレート２を載置するか、あるいは、
コンクリート構造体３の上面側に予め所定厚みのクリア
ランスを設けベースプレート２を載置し、その後、低弾
性材１４を注入する。

【００２９】発泡スチロールの場合には、シート状に形
成したものをコンクリート構造体３上に載せて介装する
ことができる。このように構成した接合構造によれば、
鋼構造体１の鉛直荷重をコンクリート構造体３側に伝達
する機能を損なうことなく、実施例２と同等の作用効果
が得られる。

【００３０】図５，６は、本発明接合構造の作用効果を
確認するために用いたせん断試験機を示している。同図
に示したせん断試験機は、供試体Ａを載置固定する試験
台１６と、試験台１６の一側面に固定される軸力載荷フ
レーム１８とを備えている。

【００３１】軸力載荷フレーム１８には、軸方向の移動
が可能に支持された鋼棒２０が設けられている。鋼棒２
０の一端側には、Ｌ字型のブラケット２２が係止される
とともに、鋼棒２０の他端側には、鋼棒２０を軸方向に
引っ張る油圧ジャッキ２４と、鋼棒２０の軸方向経の移
動量を測定するロードセル２６とが設けられている。

【００３２】供試体Ａは、厚みが２００ｍｍで、１２０
０ｍｍの正方形状のコンクリートブロックａと、直径が
２７ｍｍのアンカーボルトｂと、幅が２００ｍｍのベー
スプレート片ｃとを備え、軟鋼製のアンカーボルトｂを
コンクリートブロックａの端面から１５２．５ｍｍの位
置に１５０ｍｍ埋設することで、ベースプレート片ｃを
コンクリートブロックａ上に固定した。

【００３３】このような寸法形状の供試体Ａは、以下の
６種類を準備した。 供試体１：アンカーボルトｂの埋設部位の直上にクリア
ランスを全く設けなかったもの。 供試体２：アンカーボルトｂの周囲に２０ｍｍの空隙ク
リアランスを設けたもの。 供試体３：アンカーボルトｂの周囲に２０ｍｍの空隙ク
リアランスを設け、このクリアランスを強度４００ｋｇ
ｆ／ｃｍ²のグラウト（低強度モルタル、以下同じ）で
充填したもの。 供試体４：アンカーボルトｂの周囲に２０ｍｍの空隙ク
リアランスを設け、このクリアランスを強度５０ｋｇｆ
／ｃｍ²のグラウトで充填したもの。 供試体５：アンカーボルトｂの周囲に４０ｍｍの空隙ク
リアランスを設け、このクリアランスを強度５０ｋｇｆ
／ｃｍ²のグラウトで充填したもの。 供試体６：アンカーボルトｂの周囲に４０ｍｍの空隙ク
リアランスを設け、このクリアランスを強度６００ｋｇ
ｆ／ｃｍ²のグラウト（発泡スチロール）で充填したも
の。 準備した各供試体１〜６を試験台１６に載せ、ベースプ
レート片ｃとブラケット２２とをボルトナットで結合
し、油圧ジャッキ２４により引張力を加えて、アンカー
ボルトｂの変位を測定した。

【００３４】このときの測定結果を図７に示している。
同図に示した試験結果から明らかなように、アンカーボ
ルトｂの埋設部位の直上にクリアランスを全く設けなか
った供試体１では、１２．８７ｔｆの引張荷重でアンカ
ーボルトｂがせん断破壊し、その時の変位量が約１０ｍ
ｍであった。

【００３５】これに対して、アンカーボルトｂにクリア
ランスを設けた供試体２では、せん断破壊の大きさはほ
ぼ同じであるが、アンカーボルトｂの終局変位量が約
３．５倍になっている。

【００３６】また、アンカーボルトｂにクリアランスを
設け、このクリアランスにグラウトを充填した供試体３
〜６では、何れの場合もせん断破壊力が、供試体１より
も大きくなっていて、特に、供試体４では、 約２倍弱
になっている。

【００３７】また、供試体５では、アンカーボルトｂの
終局変位量が約９倍になっている。このような試験結果
から明らかなように、本発明の接合構造によると、アン
カーボルトｂのせん断方向の載荷点が上昇し、従来例に
比べて、同一荷重におけるアンカーボルトｂの曲げモー
メントが大きくなり、アンカーボルトｂは、せん断破壊
よりも曲げ降伏が先行し、変位が進行した後に破壊する
ことになり、靭性に富んだ構造になることが実証され
た。

【００３８】なお、上記実施例では、鋼構造体１のベー
スプレート２をコンクリート構造体３にアンカーボルト
４で固定する構造を例示したが、本発明の実施は、この
構成に限定されることはなく、例えば、鋼構造体１側に
設けたブラケットをコンクリート構造体３に固定する場
合や、中空形状の部材をコンクリート構造体３に固定す
る場合など、各種の鋼，コンクリート合成構造部に適用
することができる。

【００３９】

【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる鋼，コンクリート合成構造部の接合構造
によれば、アンカー材の脆性的なせん断降伏，破壊を回
避しつつ、靭性に富んだ接合構造とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる鋼，コンクリート合成構造部の
接合構造の第１実施例を示す断面図である。

【図２】本発明にかかる鋼，コンクリート合成構造部の
接合構造の第２実施例を示す断面図である。

【図３】本発明にかかる鋼，コンクリート合成構造部の
接合構造の第３実施例を示す断面図である。

【図４】本発明にかかる鋼，コンクリート合成構造部の
接合構造の第４実施例を示す断面図である。

【図５】本発明にかかる鋼，コンクリート合成構造部の
接合構造の作用効果を確認するために使用したせん断試
験機の上面図である。

【図６】本発明にかかる鋼，コンクリート合成構造部の
接合構造の作用効果を確認するために使用したせん断試
験機の側面図である。

【図７】同せん断試験機を用いた試験で得られた試験結
果のグラフである。

【図８】従来の鋼，コンクリート合成構造部の接合構造
の一例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 鋼構造体 ２ ベースプレート ３ コンクリート構造体 ４ アンカーボルト １０，１０ａ クリアランス １２，１４ 低弾性材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩崎 哲也 東京都千代田区神田司町２−３ 株式会社 大林組東京本社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼構造体をコンクリート構造体中に埋設
   したアンカー材により固定する鋼，コンクリート合成構
   造部の接合構造において、 前記アンカー材の埋設部位の直上外周にクリアランスを
   設けたことを特徴とする鋼，コンクリート合成構造部の
   接合構造。
2. 【請求項２】 前記クリアランスに低強度モルタル，エ
   ポキシ樹脂，発泡スチロールなどの低弾性材または低強
   度材を充填ないしは介装することを特徴とする請求項１
   記載の鋼，コンクリート合成構造部の接合構造。
3. 【請求項３】 前記鋼構造体は、前記コンクリート構造
   体の平坦面に載置される鋼製ベースプレートを備え、 前記鋼製ベースプレートを前記アンカー材により固定す
   ることを特徴とする請求項１または２記載の鋼，コンク
   リート合成構造部の接合構造。