JPS63500196A - 拡張型アンカ−・ボルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 拡張型アンカー・ボルト 本発明はコンクリートなどの中に設置されるアンカー・ボルトに関するものであ る。

一般に本発明は米国特許第３，９１５．０５３号、第２，５３１．０４８号およ び第４．４７２，０９６号に記載の型の２部品から成る据え込み型ファスナーま たはロックボルトに関するものである。

コンクリートに工作物を定着するためのボルトは、多くの場合、マンドレルと拡 張スリーブとを使用し、このスリーブがマンドレルの相対運動に対応して拡張さ れて、予め穿孔されたコンクリート中の孔に対して拡張型干渉ばめを成す。この 干渉ばめは、ビンとスリーブとの間に加えられる相対軸方向応力によって実施さ れる。過大サイズの孔またはスリーブが拡張するに従ってコンクリートか局部的 に過度に粉砕される条件においては、スリーブの拡張部分とコンクリート孔との 間に盲ヘッド型連結を成す事が困難になる。実除に多くの場合、スリーブに対す るマンドレルの最終位置が予測出来ない程度にマンドレルがスリーブに対して移 動する。極端な場合には、マンドレルがスリーブな実質的に通り抜けた位置まで 過度に移動する。

従って本発明の一般的目的は、コンクリート中に予め穿孔された孔の中に工作物 を固着するための新規なアンカー・ボルトを提供するにある。

本発明はコンクリート構造物または類似物の中の締め付は孔の中に配置されると きに、引っ張り工具によって加えられる相対軸方向応力によって工作物を前記構 造に締め付けるアンカー・ボルトにおいて、ｉＬ［を有する管状拡張スリーブと 、シャンク、前記シャンク上の引っ張り部分、複数の周方向ロックグループを有 する前記シャンク上のロック部分、前記シャンクの最弱部分を成し前記引っ張り 部分と前記ロック部分との間に配置されたブレークネック・グループ、前記ロッ ク部分に隣接配置され前記スリーブ孔の中に受けられる直径を有するシャンク部 分、および前記シャンク部分の他端に配置されたスリーブ拡張部分を有するピン と、前記ピンシャンク上に配置されて前記相対軸方向応力の第１所定値に対応し て前記ロックグループの中に据え込まる管状つばとを含み、前記ピンの前記スリ ーブ拡張部分は前記相対軸方向応力に対応して前記スリーブ孔の中において軸方 向に移動されて、前記スリーブの対向部分ビ放射方向外−に拡張させ前記構造孔 と把持係合させるようＫしたアンカー・ボルトを提供する。

従来構造においては、スリーブ拡張は、このスリーブの中に引き込まれるマンド レルの拡大型拡張部分によって実施されていた。しかし、単なる拡張グリップが 使用される場合、スリーブが拡張されてコンクリート孔との保合が生じたとき、 スリーブを通してのピンの相対運動が継続するが故にグリップの効率が著しく増 大しない場合がある。本発明においては、ピンは拡大型拡張部分を備え、この拡 張部分がスリーブの対応部分を放射方向外側に拡張させて、スリーブとコンクリ ート孔との間に第ルベルの拡張グリップまたを１０ツクヲ成ス。好ましい実施態 様にお（・ては、ピンの拡張部分は拡大型ビンヘッドに終わり、このピンヘッド が平坦な側面を有し、この側面がスリーブの拡張した端部と係合する。第ルベル の拡張によってコンクリート孔との十分強度の盲ヘッド型連結を生じた場合。

このような保合がピンとスリーブとの間の確実なストッパとして作用し、ピンを スリーブの反対便末端に対して所望位置に配置する。しかし同時に、もし第ルベ ルの拡張グリップの連結が不十分であれば、このような拡大したビンヘッドの係 合作用が、スリーブの内側末端をカラム型パックリングの場合のように放射方向 外側にふくらませ、またはビンヘッドがスリーブ末端部の中に移動してスリーブ を放射方向に拡張する事によってさらに放射方向拡張を生じる。このようＫして 、過大サイズの孔または過度の局部的粉砕条件においては、スリーブとコンクリ ート孔との間のロックを増進するため、追加的なスリーブ拡張および第２レベル の拡張グリップがピンヘッドによって行われる。この場合においても、ピンの追 加的運動量は比較的小であるから、ピンの最終位置は予想可能の許容範囲内にあ る。スリーブの拡張端部は、コアクリート孔の壁部とのかみ合係合または摩擦係 合を増進するため、セレーシヨンまたは粗面な備える事ができる。コンクリート または工作物の外側面に対する拡大型反力支持面を成すため、フランジ付きつば を使用する事ができる。

さらに他の実ｔＩ＠態様においては、比較的真っすぐなつばを使用し、コンクリ ートまたは工作物の外側面に対する反力面または支持面を成すために平坦なワッ シャを使用する。好ましくは、ピンのロックグループは螺旋形オスネジの形を有 する。つばは、スリーブと、ピンと、つばとの予備組立体を成すように所定長さ の対応のメスネジを備えろ。ピンのロックグループの中へのつばの変形または据 え込みの開始に先立つ一定レベルの相対軸方向設定応力に対応してこのメスネジ 山が剪断または変形し、このようなメスネジ山を有しないつばと同様罠設置荷重 に対応できるようになる程度の強度をこのメスネジ山に選定する。

若干の用途においては、設置されたアンカー°ボルトをコンクリート孔から引き 出す方向に、据え込まれたつばに加えられる所定の高い設計最終引っ張り軸方向 応力に対応して、コンクリートそのものが破損しまたはピンが螺旋ロックグルー プの断面において折損する程度にアンカー・ボルトが高い強度を有する事が好ま しい場合がある。同時に、またこの目的の延長として、ロックグループが据え込 み荷重に対応して歪みまたは弱化されない事が望ましい。このような引っ張り作 用と歪みに対する高い抵抗特性を生じるために、螺旋ロックグループを歪みに抵 抗する所望の高強度な有する独特の形状Ｋｍ成する事ができる。

本発明の好ましい実施態様においては、ピンのロックグループは非常に沙く、シ ミュレーシ冒ン流線形の基部を有する構造である。ロックグループは所望のネジ 構造を画成するが、この浅いシミュレーシ璽ン流線形が、対応のネジファスナー または従来のロックグループ構造よりもすぐれた据え込み中の変形抵抗および疲 れ寿命を与える。同時に、据え込み中にロックグループのオーバフィル状態を生 じてロックグループをよく充填するのみならず、ビＺの浅いロックグループから っは素材か跳ね返る事を防止するタガ効果を生じるために、つばは所定の肉厚、 従って素材量を有するようにｍｇされる。このようなピンと、スリーブと、つば との間に保持された締め付は状態は、設置荷重とロックグループの断面における ピンの降伏強さとの大部分に相当する値を有する。

本発明の１実施態様において、ピンに対する予荷重は、ピンの螺旋ロックグルー プにおいて降伏の生じる荷重より少し低い。つばは、前記予荷重を保持するため に適当な数のピンとつげシ冒ルダとの保合を生じる長さよりも長い。この場合、 引っ張り荷重下のファスナーの折損はピンロックグループの直径断面におい℃生 じる。前述のようにこの引っ張り荷重は、締め付けられた継手の最終設計引っ張 り荷重と同等（好ましくはこれより大）であるから、折損はコンクリート中でま たはロックグループ断面において生じる。

ピンは、据え込み荷重に対応する顕著な降伏を生じない程度の高強度構造を有す る事が好ましい。所望の浅いグループ構造の利用はこのような降伏に抵抗する顕 著なファクタである。ピｙか螺旋ネジ状を有する本発明においては、このグルー プ構造が特に望ましい。

つばが最終的に螺旋ピングループの中に据え込まれたとき、つばの中に補形ネジ 山が形成される。据え込み中にピンロックグループの螺旋ネジ山構造が歪むと、 据え込まれたつばを有するネジファスナーとしては有効に機能しない。本発明の 実施態様による浅いグループを有する高強度ピンの場合、このような歪みが禁止 される。そこでネジ型の一体性が保持され、据え込まれたつばを通常のネジファ スナーと同様に適当なスパナｔもって取りはずし、また／あるいはねじ込む事が できる。

以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明する。

第１図は設置工具によって設置される前におけるコンクリート孔中の本発明によ るアンカー・ボルトの部分断面を示す仰面図、 第２図は部分的に設置されスリーブの末端部が放射方向に拡張されてコンクリー ト孔面に当接したアンカー・ボルトの状態を示す第１図と類似の図、第３図はピ ンヘッドがスリーブの拡張端部に係合し、つばがピン上に据え込まれた後のアン カー・ボルトを示す第１図と第２図に類似の図、 第４図はアンカー・ボルトの変形を示す第１図と類似の図、 第５図は浅（・形状の高強度螺旋ロックグループを有する本発明によるアンカー ・ボルトの第１図と類似の図、 また第６図は第５図のアンカー・ボルトのビ／の螺旋ロックグループの好ましい 構造の部分拡大断面図である。

付図について説明すれば、アンカー・ボルト１０はコンクリート部材１４の中に 予め穿孔された孔１２の中に配置され、コンクリート部材１４の外側面１８に対 して工作物１６を固着するために設置される以前の状態で示されて（・る。工作 物１６は、コンクリート部材１４の孔１２と整列する孔２０を有する。

アンカー・ボルト１０はピンまたはマンドレル２２を有し、このピン２２は、一 端において拡大ヘッド２６に終わる細長いシャンク２４を有する。ピンシャンク ２４は、ヘッド２６に隣接する均一直径の真っすぐなシャンク部分２８と、これ に続く拡大テーパ部分３０とを有する。テーパ部分３０は真っすぐなシャンク部 分２８を均一小径の真っすぐなシャンク部分３２に接続し、このシャンク部分３ ２に続いて、複数の螺旋ロックグループ３６から成るロック部分３４がある。

検数の環状引っ張りグループ４０から成る引っ張り部分３８がビンシャンク２４ の他端にあり、引っ張り部分３８とロック部分３４との間に配置された環状ブレ ークネック・グループ４２がビンシャンク２４の最弱部分を成す。

またアンカー・ボルト１０は、全長に沿って大体均一の断面を有する細長い管状 スリーブ４４を含む。このスリーブ４４は中心孔４５を有し、この孔４５は小径 のピンシャンク部分３２と密接に動きばめしている。

同時に、ロック部分３４の最大直径は前記の小径ピンシャンク部分３２の直径よ り大でなく、また引っ張りグループ部分３８は小径ピンシャンク部分３２より小 なる最大直径を有する。このようにして、スリーブ４４はビンシャンク２４の上 にそのテーパ部分３０まで自由に組み立てろ事ができ、ピン２２とスリーブ４４ が一つの組立体として取り扱えるように、スリーブ４４がピン２２に対して軽く 押し込まれまたはその他の方法で固着される。スリーブ４４は均一な断面を有す るので、そのいずれの末端からもビンシャンク２４の上に組み立てろ事ができる 。工作物１６の孔２０の外側末端から突出したピンシャンク２４０部分上に、管 状ロックつげ４６が配置される。この管状ロックつは４６は比較的真っすぐなシ ャンク部４８と拡大フランジ５０を有し、このフランジ５０は、スリーブ４４と 工作物１６の孔２０の外側末端に対向し、従ってこの管状ロックつげ４６は、工 作物１６の外側面５２のスリーブ４４を包囲した部分に係合している。図示のよ うに、引っ張り工具５４によってピン２２とつば４６との間に相対軸方向応力を 加える事によってアンカー・ボルト１０が設定された後に、管状ロックつげ４６ が螺旋ロックグループ３６の中に据え込まれてピン２２とスリーブ４４を相互に ロックする。引っ張り工具５４は業界公知の通常の構造とする事ができ、ここで は説明のためにその一部のみを示す。一つの実施態様においては、管状ロックつ ば４６はピン２２に対して予組立され、ピン２２スリーブ４４と管状ロックつげ ４６が一緒に組立体として保持される。

管状ロックつげ４６は部分かみ合ネジ山６２Ｙ備える事ができる。この構造は、 ピン２２とスリーブ４４と管状ロックつげ４６との予備的組み立てを容易にする 。この場合、管状ロックつば４６をピン２２のネジ山付きロック部分３４上にね じ込む事によって、前記の各要素を予備組立てする事ができる。この予備組立て を容易にするため、適当な工具によってこれ−を掴むために、つばフランジ５０ は通常の六角頭または七の他の不規則形状を有する事ができる。同時に、ピン２ ２の引っ張り部分３８は、前記予備組立中の相対回転を防止するため、把持面を 備える事ができる。あるいは予備組立中の相対回転を防止するため、ピンシャン ク２４の末端にアレンヘッド型の開口を備える事ができる。しかし他の形として 、設置後の管状ロックっば４６の取りはずしを防止するため、フランジ５ｏを環 状とする事もできる。

第１図〜第３図について換作を説明すれば、コンクリート孔１２がピン２２、ス リーブ４４および管状ロックつげ４６の組立体を受けて工作物１６を配置したと きにスリーブ４４が工作物１６の外側面５２から突出しない深さまで、コンクリ ート孔１２を穿孔する。

同時に工具５４の把持ジョー組立体５６にょる把持を容易にするため、十分な数 の引っ張りグループ４ｏが工作物１６の外側面５２から突出するように成す。工 作物１６の孔２０とコンクリートの孔が軸方向に整列したとき、ビン２２、スリ ーブ４４および管状ロックつげ４６を含むアンカー・ポル）１０の予備組立体を コンクリート孔１２と工作物１６の孔２ｏの中に配置し、つげフランジ５０を工 作物１６の外側面５２と係合させる。次に引っ張り工具５４をアンカー・ボルト ｌＯに当用して、ジ璽−組立体５６を引っ張りグループ４０と係合させ、また据 え込みアンビル５８を管状ロックつば４６の外側面末端に係合させる。工具５４ を作動させると、ピン２２と管状ロックつげ４６との間に相対軸方向応力が加え られる。引っ張り応力の値が増大するに従って、ビン２２がそのシャンク２４の 拡大テーパ部分３０をスリーブの孔４５の中に移動させ、スリーブ４４の内個端 部を放射方向外側に拡張させて、コンクリート孔１２の対向面に係合させる。テ ーパ部分３０がさらにスリーブ孔４５の中に入るに従って、スリーブ４４の内側 末端が拡大されて、ピン２２の拡大平滑シャンク部２８の上に係合する。これに よりスリーブ４４の放射方向拡大部の最大直径が得られ、拡大盲孔型ヘッド５９ が形成される（第２図および第３図参照）。拡大ピンヘッド２６がスリーブ４４ の拡大末端と係合するまで、スリーブ４４の拡張が続けられる。これによって、 スリーブ４４とコンクリート孔１２との第１段階の拡張グリップまたはロックが 終了する。

ビンヘッド２６とスリーブ４４の拡大末端部との保合はビンのストッパとして作 用し、ビンのそれ以上の移動を禁止しまたスリーブ４４の末端を限定し、スリー ブ４４がピンヘッド２６から突出する事を禁止する。

この状態において、工具５４のアンビル５８が管状ロックつば４６をこれに整列 した螺旋ロックグループ３６の中に据え込ませる値にまで、相対軸方向設置応力 を高める事ができる。管状ロックつば４６が据え込まれた後、さらに相対軸方向 応力を増大すれば、ビンシャンク２４がブレークネック・グループ４２において 剪断される。これによって設置が終了し、第３図に図示のよ５に設置された継手 が得られる。

つげネジ山６２はその数と放射方向深さにおいて有限であって、従って、設置シ ーケンスを開始したときに、ピン２２が管状ロックっば４６に対して軸方向に移 動する際に、このつげネジ山６２が容易に変形しまたは剪断する強度ン有する。

ピンの螺旋ロックグループ３６の中への管状ロックつげ４６の過早な据え込みが 生じないように、前記のネジ山６２の変形または剪断は比較的低い軸方向荷重に おいて生じる。本発明の１実施態様においては、約３６０°の周方向延長を有す る単一のつげネジ山６２をもって、設置中に容易に変形しながら予備組立ての目 的を果たすのに適当である。引っ張りグループ部分３８はつはネジ山６２の内径 より小なる最大径を有するので、管状ロックつは４６は容易にピン２２上まで移 動する事ができ、またつげネジ山６２は螺旋ロックグループ部分３４と係合する 事ができろこと？注意しよう。

一般的にコンクリート孔１２とスリーブ４４の外側面との間隙は、コンクリート 孔１２の中にビンとスリーブ４４０組立体を容易に受ける事のできる特定の大き さＺ有すると共に、スリーブ４４の内側末端の拡張に際してスリーブ４４とコン クリート孔１２との間に強固なロックが得られろ程度の狭い間隙とする。拡大ビ ンヘッド２６はスリーブ４４の内側末端の外径に大体等しい直径を有する事を注 意しよう。隣接の真っすぐなシャンク部分２８はスリーブ４４の平均直径に大体 等しい直径を有する。すなわち、スリーブの外径とスリーブの内径との中間の直 径を有する。すなわち平均直径−スリーブ外径−スリーブ肉厚。テーパ部分３０ は、最終拡張部分または平滑部分２８よりも比較的短い。故にスリーブ４４は相 当の長さに渡って拡張して、コンクリート孔１２０面に対して優れたロックを成 す。従って本発明の１実施剌様においては、１，５８７　ａｍ（０，６２５イ／ チ〕の外径と１．１５５０ｍ（０，４５５インチ）の内径とを有するスリーブ４ ４について、ビンシャンク２４は、約１．１４３（！ｌｌＩＣ０，４５０インチ ）の直径の小径シャンク部分３２と、１．４３５ｅｍ（０，５６５インチ）の直 径を有する大径シャンク部分２８とを有する。拡大ピンヘッド２６は約１．５８ ７ｃｍ（０，６２５イ／チ〕の直径を有する。大径シャンク部分２８の軸方向長 さはテーパ型拡大部分３０の長さの約２〜３倍の軽口である。テーパ部分３０は 、ビンの軸線に対して約１５°の角度で拡大する。このような寸法の場合、大径 シャンク部分２８は１．９５５ｅ！ｌ１ｌ（０，７７０イ／チ〕の軸方向長さを 有し、テーパ部分３０は０．８３８ｅｍ（０，３３０イ／チ〕の軸方向長さを有 する。スリーブ４４の外径とコンクリート孔１２との直径方向全間隙は０．０２ ５４ｃｍ（０，０１０インチ）乃至０．１０１０ＩＱ（０゜０４０インチ）の範 囲であった。

前述のよう罠ピンヘッド２６かスリーブ４４の拡張端部と係合する際のスリーブ ４４の最終的拡張によって形成されるロックは、設置されたアンカー・ボルト１ ０とコンクリート孔１２との間に所望の第ルベルのロックを成し、工作物１６を コンクリート部材１４に対して強く保持する。しかし若干の場合には、コンクリ ート孔１２とスリーブ４４との間隙が所望程度より大となる場合がある。また他 の場合においては、スリーブの拡張区域においてコンクリート孔１２が過度の局 所的粉砕を生じる場合がある。このような場合、第ルベルの放射方向拡張による ロックが不適当になる。しかし本発明の構造の場合、さらに第２レベルの拡張に よる適度のロックを成す事によりこのような場合に対応まる事ができる。すなわ ち、ビンヘッド２６かスリーブ４４の内側拡張端部と係合したとき、もしこのス リーブの拡張端部がコンクリート孔１２の壁部と強く係合していなければ、この 拡張端部はさらに放射方向に拡張する事が可能である。その場合、ビンヘッド２ ６がスリーブ４４末端部をカラムパックリング型構造のように放射方向外側に膨 張させ、またはビンヘッド２６が軸方向に、スリーブ４４の内径４５の中に移動 する事ができる。ビンヘッド２６の係合端面６０はビン軸線に対して大体に横方 向または直角である事を注意しよう。これはスリーブの内側末端に対する平坦な 保合面を成す。ビン２２はスリーブ４４よりも実質的に硬質の物質であるから、 ビンヘッド２６は殆ど変形する事なくスリーブ４４の中まで移動する事ができる ・若干の場合ビンヘッド２６の係合面６０がスリーブ４４の内側末端からリング 状の素材を剪断し、孔４５の中への進入を容易にし、またスリーブ４４の放射方 向拡張を容易にする。前記の状況のいずれにおいても、結果はスリーブ４４の放 射方向拡張度の増大であり、このようにして設置されたファスナー１０とコンク リート孔１２との間の確実なロックを成す事かできる。

本発明の１実施態様において、ビン２２はＲｃ３３−３６の硬度Ｙ有するム工５ １４１４０合金鋼で作られ、スリーブ４４はＲｂ８Ｏ−９０の硬度を有するムＩ ｓ工１０２０炭素鋼で作られる。前記の設置シーケンスが終了するまでは螺旋ロ ックグループ３６の中への管状ロックつば４６の据え込みが生じないように、す なわち盲孔状ヘッド５９が最終的に形成され、さらに必要があればビンヘッド２ ６によって第２レベルの放射方向拡張が生じるまでつばの据え込みが延期される ように、据え込みアンビル５８に対向する管状ロックつば４６の係合面の輪郭が 形成されろ事を注意しよう。

本発明の１実施態様において、ネジ山Ｚ有するロック部分３４は、設置終了に際 してこのロック部分３４の相当部分が管状ロックつげ４６の外側末端から突出す るような軸方向長さを有する事を注意しよう（第３図か照）。このようにして、 アンカー・ボルト組立体１０に対して、適当なネジ山を有する部材を介して他の 構造を取り付ける事ができる。さらにアンカー・ボルト１０の若干の設置の場合 には、設置されたアンカー・ボルト１０のそれぞれに対してまたはその一部に対 して保証荷重テストを実施する事が望ましい。このような場合、ビン２２と工作 物１６との間に所定値の軸方向荷重を加えて、アンカー・ボルト１０９コンクリ ート孔１２から引き出す事を試みる。設置されたアンカー・ボルト１０はコンク リート孔１２から大きく出る事なく設計荷重に耐える事ができなければならない 。余分のネジ部分は、保証荷重テストヲ実施するためにビン２２に対してテスト 工具を取り付ける墨を容易にする。

本発明の他の実施態様を第４図に示す。この場合、第１図〜第３図と同様の部分 は同一の番号に１ａ１を付加して示した。また説明の簡略化のため、一部の部材 は省略しである。

工作物１６ａ’Ｙコンクリ一ト部材１４　ａＫ対して固着するために、コンクリ ート部材１４１Ｌの中に穿孔された孔１２１Ｌの中にアンカー・ポル）ＩＯＬを 配置する。

この場合にビンまたはマンドレル２２２Ｌのロック部分３４＆に単数または複数 の軸方向グループ６３を備え、このグループ６３が回転防止機構として作用して 、管状ロックつげ４６ａとビン２２Ｌとの相対回転を防止し、従ってアンカー・ ポル）１０ａＹ設置したのちに管状ロックつば４６ａが螺旋ロックグループ３６ ａから離脱する事を防止する事以外は、このビン２２ａは第１図〜第３図のビン ２２と実質的に同一構造である。

スリーブ４４ａの内側末端に、ローレットまたはセレーション型の外側粗面を備 えた部分６４を備える。

この粗面部分６４は少なくとも平滑なビンシャンク２８ａに等しい軸方向長さを 有する。好ましくは、粗面部分６４の長さは設置に際してこの粗面部分かビンの 拡大テーパ部分３０ａを少なくとも部分的にカバーするように長くする。この粗 面６４はコンクリート孔１２ａの対向面の中圧くい込んで、スリーブ４４Ｌとコ ンクリート孔１２ａとの間の把持作用またはロックを増進する。

管状ロックつげ４６は、その外端に拡大型保持ビード６６Ｙ有する事以外は全体 として真っすぐな側壁を有する。この拡大型保持ビード６６は据え込みアンビル （図示されず）と共に、所望の相対的軸方向設定応力に達するまで、据え込みの 開始に対する所望の抵抗または保持を底す。管状ロックつば４６ａの内端は全体 として真っすぐな管状を成す。この構造においては、平坦なワッシャ６８が管状 ロックつげ４６ａとスリーブ４４ａの外端との間に配置され、工作物面５２ａに 係合して設置荷重を加えるためのアンカー・ボルトの反力面を成す。ワッシャ６ ８は孔７０を有し、この孔は大体にスリーブ孔４５ａの直径に等しい。この場合 、螺旋形つげネジ山６２ａはネジロックグループ部分３４ａと協働して、操作を 容易にするため、ビン２２ａ。

スリーブ４４ａ、反力ワッシャ６８および管状ロックつば４６ａを予組立体とし て保持する。

アンカー・ポル）１０ａの全体的操作は第１図乃至第３図のアンカー・ボルト１ ０と同様であり、ここに繰り返さない。

本発明のアンカー・ボルトによって締め付けられたコンクリート継手は、所定の 最終的荷重以下の値の引っ張り荷重を受けても、このアンカー・ボルトまたは周 囲のコンクリート中の破損を生じる事のない強度を有す°ろ事が好ましい。本発 明の若干の特色を利用した環状ロックグループ構造を使用する事もできようが、 多くの用途において前記の利点を有するネジ構造（第１図〜第４図に図示）が望 ましい。しかし通常のネジ構造は若干の場合に、所望の最終設計引っ張り荷重以 下の荷重において、または設置荷重においてさえ折損ン生じる可能性がある。ま た通常のネジ形状はっばの据え込みに除して変形する可能性があり、従ってネジ 継手としてのその機能が損なわれる。故に、第５図と第６図に図示のようなビン ２２のロックグループ構造を備える事が好ましい。

第５図と第６図に図示の実施態様においては、第１図乃至第３図の類似要素は同 一数字にｌ　ｂｌを付加して示した。従って一部の要素の説明は繰り返さない。

例えば第５図と第６図に示された下記に説明するロックグループ３４１）の細部 以外、ビン２２ｂは第１図ないし第３図のビン２２と同一である。

第６図において最もよく見られるように、本発明の１実施態様においては、ビン ２２１）のロックグループ部分３４ｂの螺旋ロックグループ３６Ｎ＋は浅い構造 であって、近似的に流線形の基部形状を有する。流線形輪郭は２つの相異なる直 径間の緩和曲線を成し、本質的に応力集中を伴わず、あるいは１の有効応力集中 係数（Ｋｔ）を生じる。環状稜部またはショルダ７８によって分離された螺旋ロ ックグループ３５ｂは基部７２によって画成され、この基部はその一端において 前方移行部７４に接続し、他端において後方移行部７６に接続している。基部７ ２は流線形に可能な限り近似するために、全体として楕円形す底し、下記の式に よって表される。

ことに、、（工、ｙ）は基部湾曲面上の１点の座標である。実際上、この楕円形 は、移行部７４と移行部７６からの２つの流線形輪郭をシミコレートしている。

前記のほか、ロックグループ３６１）は下記によって定義されろ。

１、Ｐは順次の螺旋ロックグループ３６’ｂ間のピッチ、 ２、Ｐ／Ｘはショルダ７８の幅であって、Ｘは、ビンショルダ７８または据え込 暮された管状っば１４の中に生じたシ璽ルダを横断する有効剪断面において引っ 張り応力のもとに剪断折損が生じるように、管状つば４６ｂの素材とビン部材２ ２ｂの素材の極限剪断力を釣り合わせるように選定される。

３、ｈは螺旋ロックグループ３６１）の深す、４、Ｄｒは螺旋ロックグループ３ ６１１の有効底部直径、 ５、Ｄｕはビンショルダ７８の稜部直径（またはネジビン部材２２１）の稜部に よって限定される直径）、６、Ｄａは底部７２の楕円形輪郭を画成する楕円の長 軸、 ７、Ｄｂは底部７２の楕円形輪郭を画成する楕円の短軸、 ８、Ｄ　ｂ　／　２は長軸の半分、または短軸Ｄ’ｂに沿っ℃底部７２から長軸 Ｄａまでの距離、 ９、Ｌは、それぞれ前方移行部７４および後方移行部７６と、底部７２を画成す る槽内部分との接点の間の軸方向距離、また １０、　Ｗは、短軸Ｄｂに沿って、底部７２から、軸方向長さＬによって限定さ れる軸方向線までの放射方向距離である。

本発明の１笑施態様において、前方移行部７４はピン部材２２ｂの軸線に対して 垂直の面と４０°に配置され、これに対して後方移行部７６はこれより急な角度 ２０°に配置されている。前方移行部７４の角度は管状つば４６ｂの素材の据え 込み流れを容易にするのに対して、急な角度の後方移行部７６は据え込みされた 管状つげ４６１１の素材に対して支持効果を与える。

この支持効果は、管状つば４６１）が据え込み中に細長くなるに従ってつげ４６ Ｎ＋とスリーブ４４１）との締め付けを容易にする。移行部分７４と７６は楕円 形底部７２と接線を成すので、輪郭中の平滑な移行か生じる。

楕円形底部７２は、楕円形の長軸Ｄａより小なる軸方向４ｇＬと、短軸Ｄ　ｂ　 ／　２より小なる放射方向幅Ｗを有する。底部７２は、それぞれ楕円形の長軸Ｄ ａと短軸Ｄｂより常に小なる長さＬと幅Ｗとを有する。しかし、一般に前記の傾 斜角度を有する本質的に直線状の移行部分７４．７６との平滑な移行を保証する ため、幅Ｗか短軸寸法Ｄ１１Ｉ７２の約８０％すなわちＤｂの４０％以下でない 事が好ましい。

第１図と第２図のファスナー構造の場合、グループ３６１）の深さｈは、この深 さｈとピン部材２２１）の稜部径Ｄｕとの所望の最小限比率を成すよ５に選定さ れる。グループ深さｈの主要条件は、これが実際上、据え込み後に管状つば４６ １）の素材Ｚ受けて保持するに十分に深い事である。約０．０４　Ｘ　Ｄｕまた はこれ以下のグループ深さｈが望ましい、すなわち（ｈ　／　Ｄｕ）Ｘ１０”ａ −４゜このような洩いグループの場合、所定の稜部直径Ｄｕを有するピンについ て底部直径Ｄｒが最大と成る。これにより、与えられた素材のビン部材２２１） はほとんど最大の引っ張り強さを有することになる。なぜならば、一般に引っ張 り折損は底部直径Ｄｒに沿って生じ、この直径Ｄｒが最大に成されて稜部直径Ｄ ｕより僅かに小だからである。また最大限の底部直径Ｄｒは疲れ限度を改良する 。実際にはグループ３６ｂは螺旋形であるから、引っ張り折損は底部直径Ｄｒと 稜部直径Ｄｕの間の一種の平均直径Ｊ）ｍに沿って生じることになる。このよう にして、所定直径のビンについて、通常のネジビンよりも引っ張り強さと疲れ限 度を増大する。同時に、浅いグループ３６ｂはその底部７２においてシミュレー ション流線形または楕円形の使用を可能とし、その結果、応力集中係数Ｋｔを大 幅に低下させる。またその結果、対応の通常ネジを有するファスナーよりも疲れ 限度の増大をもたらす。この事は、従来技術のアンカロックグループ（上述〕と 比較しても同様である。

浅いグループ構造の場合、管状つば４６１１が螺旋ロックグループ３６ｂの中に 据え込まれた時にこの螺旋ロックグループ３６’ｂを充填するために必要な量以 上の素材量をこの管状つば４６１）に与える事が好ましい。

本発明の１実施態様においては、管状っば４６１）の素材量は１オーババツキン グ１を生じるように選定される。すなわち、据え込みアンビル部５８ｂの据え込 みキャビティのスロート８０とビン部材２２’ｂのロックグループ部３４ｂの対 向部分とによって限定される据え込みエンベロープ内部においてグループ３６ｂ が通常受ける事のできるより実質的に多量の素材を管状つば４６１）に与える。

現在の系においては、少なくとも約１６婆の余分量のつげ素材を与えるのが好ま しい事か発見された。浅い螺旋ロックグループ３６ｂの場合、この１６壬以上の つげ素材余分量は必要でない。

なぜならば、つげ素材の放射方向内向き運動の量が深い構造の従来技術のロック グループはどに大でないからである。前記の１オーバフイル１または１オーババ ツキング１の壬は、スロート８０の有効据え込み部分の特定長さに対して下記の 式によって決定される。

Ｄａはアンビル５８ｂのスロー）８０の直径；Ｄｃは据え込み前のつは４６１） の外径；ＩＤは据え込み前のつげ４６′ｂの内径：Ｊ）ｍは螺旋ロックグループ ３６１）の平均直径；ｄｌはスロート８０の据え込み部分である。

螺旋ロックグループ３６）の浅い事により、ビｙ２２ｂは高い据え込み圧縮荷重 による引っ張りに除しての破断または実質的降伏すなわちネッキングダウ／に抵 抗する程度に、管状つば４６１）の固さよりも固い事が望ましい。すなわち第５ 図と第６図に示す本発明の１笑施態様においてはピン２２ｔｌは少なくとも約９ ５ＫＳ工の局限剪断強さを有するＡｌ８１４１４０合金鋼またはＡｌ５１１５４ １炭素銹で作る事ができよう。

管状つば４６ｂは少なくとも約４５ＫＳ工の局限剪断強さを有するム工Ｓ工１０ ３５炭素鋼で作る事ができよう。一般に、約１．８：約２．４：１の範囲で管状 つば４６１）よりも大なる局限剪断強さを有するビン２２ｂを使用する事が望ま しい。故にビン部材２２′ｂは所望の高い引っ張り予荷重と管状つげ４６１３に 対する据え込み荷重とを実質的に降伏する事なく受け入れるに十分な固さを有す る。また製造上の見地から、浅い螺旋ロックグループ３６１）は従来の深い螺旋 ロックグループよりも形成し易く、また実際上、ビン部材２２ｂが硬化された後 に形成する牢ができる。

しかし、高度の締め付は荷重をうるため、管状つば４６１）は十分に軸方向に引 き伸ばされるような肉厚、従って素材量を有しなければならない。同時に、据え 込まれたつばは、浅い螺旋ロックグループ３６１）からの顕著な跳ねかえりに抵 抗するだけの肉厚と強さを有する事が゛望ましい。また継手に対する設計引っ張 り荷重に達する際に管状つば４６１１１が引っ張り荷重のもとに顕著な放射方向 拡張に抵抗してピンシ冒ルダ７８とつばショルダか実質的に十分に係合している ように、管状つば４６１）の壁部が厚くなければならない。管状つげ４６Ｎ＋の 壁部か十分な放射方向剛性を生じなければ、管状つげ４６１）は引っ張り荷重の もとに放射方向に拡張し、荷重を受ける有効剪断面積を減少させる。

その結果、ビンシ百ルダ７８またはつはシヲルダの先端において過早な剪断折損 を生じる。

このように、つばの壁部の厚さは、伸び九対して浅い螺旋ロックグループ３６１ ）の中への据え込みと流れを促進して所望の締め付は荷重を生じるに必要な素材 量を与えろように選定される。同時に、据え込み初期および次の引っ張り荷重段 階にお〜・てつばの壁部がグループ３６ｂから顕著に放射方向にはねかえる事を 防止するに十分な放射方向剛性またはタガ強さを与えるように、据え込み最終段 階のつばの肉厚ビ選定する。

また管状つげ４６１）の素材量と据え込みキャビティ８０は、管状つげ４６１） の素材を螺旋ロックグループ３６ｂの中へ移動させて良好な充填を成すように選 定されろ。約１６壬のオーバフィルを成すように前記の管状つば４６ｔ）とアン ビルスロート部分の寸法を定める事により、満足な結果が得られた。この場合、 １６％以下のオーバフィルは所望の高子荷重を与えず、また１６％以上のオーバ フィルは過度の荷重７生じてピン部材２２１）を降伏させる可能性がある。前述 の相対剪断強さＺ有する鉄素材のビン部材２２ｍ）および管状つば４６１）の場 合、後に示す付表の寸法関係、センナメートル（インチ）が満足である事か発見 された。

付表の寸法は実施例に過ぎず、公称寸法は短軸シャンク部３２ｂの直径とピン稜 部直径Ｄｕに関するものであり、この両者は近似的に同一である。相異なるサイ ズのコンクリート孔１２１）とスリーブ４４′ｂに対応するように、実際の寸法 を変動させまた外挿する事ができろ。

ピン２２１）のグループ３６１）によって画成されるショルダおよび据え込まれ た管状つば４６１）のかみあいグループによって画成されるショルダが締め付け られた継手に対する所定の最小限設計引っ張り荷重またはこれ以上の荷重に対し て初期にまたは同時に剪断折損するように、ピンの螺旋ロックグループ３６１） とショルダ７８および据え込まれた管状つば４６１）の補形のグループおよびシ ョルダの幅がそれぞれビン部材２２ｂと管状つば４６ｂの素材の剪断強さに対し て比例させられる。管状つげ４６１）のグループによって画成されろショルダが ピンの螺旋ロックグループ３６ｂによって画成されろショルダより先に折損する ように設計する事が好ましい。すなわちピンロックグループ３６ｂのショルダ７ ８は、管状つば４６１）のショルダの折損する引っ張り荷重の約１１０壬で剪断 折損するように設計する。前記のようにグループを相互につり合わせる事により 、所定の引っ張り荷重に対してピンとつばの保合長さｔ最小限に成す事ができる 。もちろん十分なつげ長さを与える事により、前記の剪断強さ関係を保持しなが らピンのロックグループ部３４１）の直径方向引っ張り折損を生じる事ができる 。

前記の比例強さを用いる事により、ピンの螺旋ロックグループ３６ｂをショルダ ７８よりも長くする事ができ、これによって近似的な流線形底部をさらに有効に 使用する事ができる。同時に浅いグループ構造は底部７２とこれに接続した側壁 ７４．７６との間の平滑な移行を可能とする。使用された楕円形輪郭が所望の流 線形に近似するとはいえ、他の類似の連続曲線を使用する事もできる。

前述の比例強さを使用するもう一つの利点は、有限つばネジ山６２１）の剪断強 さン最大限に成し、トルクによる予締め付けｔ比較的高い値と成す事ができる事 にある。これは、有限つばネジ山６２１）の幅がロックネジ３４ｂの螺旋ロック グループ３６１）の幅と実質的に同等である事によって達成される。

ファスナー１０１）が設置されたとき、据え込まれた管状つば４６１１はその孔 の中に補形のメスネジを形成されている。そこで管状つげ４６Ｎ＋をピン２２） からねじり出す事ができる。同時圧、管状つげ４６１）に対して場合によっては 追加的トルクを加える事ができる。

表 ピン　グループ　据え込み　据え込み　アンビル　ピンの平均公称直径　Ｄｕ　 ｈ　Ｄｃ　より　りａ　ｒ）ｍｌ、２７　１．２７　．０３９３　２．０５７　 １．．３２５　１．９１２　１．２３４（しり）　（，５００）　（，０１５５ ）　（，８１０）　（，５２２）　（，７５３）　（，４８６）１．５８７　１ ．５８７　．００５０　２．５６２　１．６４５　２．３８５　１．５３６（５ ／８）　（，６２５）　（，０２００）　（１，００９）　（，６４８）　（， ９３９）　（，６０５）ＩＪＯ５１，９０５，０６２２３，０８１１，９８８２ ，８５７１，８４１（３／４）　（，７５０）　（，０２４５）　（１，２１３ ）　（，７８３）　（１，１２５）　（，７２５）国際調査報告 ＡＮＮＥＸＴｏｒ′ＨＥＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬＳＥＡＲＣＨＲＥＰＯＲＴ ＯＮ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．コンクリート構造物または類似物の中の締め付け孔の中に配置されるときに 、引っ張り工具によって加えられる相対軸方向応力によって工作物を前記構造に 締め付けるアンカー・ボルトにおいて、通し孔を有する管状拡張スリーブと、シ ャンク、前記シャンク上の引っ張り部分、複数の周方向ロックグループを有する 前記シャンク上のロック部分、前記シャンクの最弱部分を成し前記引っ張り部分 と前記ロック部分との間に配置されたブレークネツク・グルーブ、前記ロック部 分に隣接配置され前記スリーブ孔の中に受けられる直径を有するシャンク部分、 および前記シャンク部分の他端に配置されたスリーブ拡張部分を有するピンと、 前記ピンシャンク上に配置されて前記相対軸方向応力の第１所定値に対応して前 記ロックグループの中に据え込まる管状つばとを含み、前記ピンの前記スリーブ 拡張部分は前記相対軸方向応力に対応して前記スリーブ孔の中において軸方向に 移動されて、前記スリーブの対向部分を放射方向外側に拡張させ前記構造孔と把 持係合させるようにしたアンカー・ボルト。
2. ２．前記ピンは前記ピンシャンクの一端に拡大ピンヘッドを有し、前記引っ張り 部分は前記ピンヘッドの反対側の前記ピンシャンク端部に配置され、前記スリー ブ拡張部分は前記シャンク部分と前記ピンヘッドとの間に配置され、前記の拡大 ピンヘッドは前記の拡張スリーブの対向部分の前記管状拡張孔より大なる直径を 有し、前記の拡大ピンヘッドは、前記スリーブの対向部分の放射方向拡張後にこ れに係合し、前記ロックグループを前記つばと整列した所定位置に配置し、前記 拡張スリーブに対する前記ピンのそれ以上の軸方向運動を禁止し、前記つばを据 え込むための前記相対軸方向応力の前記第１所定値は、前記スリーブの前記対向 部分の拡張後に前記拡大ピンヘッドを移動させて前記対向部分と係合させるに必 要た応力より大である請求の範囲第１項のアンカー・ボルト。
3. ３．前記の拡大ピンヘッドは係合面を有し、この係合面は、前記スリーブの前記 対向部分をさらに前記放射方向拡張の第２レベルまで拡張させるように前記の対 向スリーブ部分全体に作用し、また前記の管状ロックつばは、前記引っ張り部分 および前記のロックグルーブ部分を全体として動きばめする直径の孔を有する請 求の範囲第２項のアンカー・ボルト。
4. ４．前記の係合面は前記ピンシャンクの前記軸線に対して大体直角を成し、また 前記拡張スリーブの外径に大体等しい直径を有する請求の範囲第３項のアンカー ・ボルト。
5. ５．前記の管状ロックつばは前記の孔の内側面に有限メスネジ山を有し、この有 限ネジ山は前記ロックグループとかみ合係合する事によって、前記ピン、前記拡 張スリーブおよび前記つばが設置に先立って相互に予備組み立てられて保持され 、また前記の有限メスネジ山は、前記の第１所定値より低い第２所定値の前記相 対軸方向応力に対応して変形し前記ロックグループから出るように選定された所 定の強さを有する請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項のアンカー・ボル ト。
6. ６．前記のつばはその一端に拡大フランジを有し、この拡大フランジは前記拡張 スリーブの反対側末端と、締め付けられる工作物の隣接面とに係合するように成 された請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項のアンカー・ボルト。
7. ７．前記のつばは全体として真っすぐな管状シャンク部分を有し、前記つばと前 記拡張スリーブとの間に全体として平坦な拡大型ワッシャが配置され、前記のワ ッシャは放射方向に延長されて、締め付けられる工作物の隣接面に係合する請求 の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項のアンカー・ボルト。
8. ８．前記のスリーブ拡張部分は、前記ピンシャンクの軸線に対して約１５°の角 度を成すテーパ面を有するテーパ拡張部分を含む請求の範囲第１項乃至第７項の いずれか１項のアンカー・ボルト。
9. ９．前記の拡張スリーブは前記対向部分に外側粗面を有し、この粗面は前記のピ ンの真っすぐな拡張部分の軸方向長さに少なくとも等しい軸方向長さを有する請 求の範囲第１項乃至第８項のいずれか１項のアンカー・ボルト。
10. １０．前記ロックグルーブはネジ形状を画成するように螺旋形に延在する請求の 範囲第１項乃至第９項のいずれか１項のアンカー・ボルト。
11. １１．前記ロックグループは複数の周方向に延在するピングループと対応のピン ショルダとを含み、前記のピングループは浅く、式（ｈ／Ｄｕ）×１０２によっ て限定される放射方向深さを有し、ここにｈは前記放射方向深さであり、Ｄｕは 前記ピンショルダによって限定される直径であり、また前記深さｈは前記ショル ダ直径Ｄｕに比較して浅く、約４以下の前記式の値を生じるように選定され、前 記ピン部材は前記つばと異なる素材から成りまた異なる値の最終剪断力を有し、 前記部材と前記つばの剪断力の比率は、据え込み中の前記ピン部材の破壊が実質 的に防止されるように選ばれ、前記ピン部材と前記つばの最終剪断力比は約１． ８乃至約２．４の範囲内にあり、据え込み中に形成された前記ピンのグループお よびショルダと前記つばのグループおよびショルダの軸方向幅は前記相異なる素 材の相対剪断力に対応して選定される事により、据え込み中に形成された前記ピ ンのショルダと前記つばのショルダは、前記ピン部材と前記つばとの間に加えら れた大体同一の引っ張り荷重において剪断するようにした請求の範囲第１項乃至 第１０項のいずれか１項のアンカー・ボルト。
12. １２．前記のピングループは前記のピンショルダより実質的に幅広く、前記のピ ングループは連続曲線によって限定されたシミュレーション流線形基部輪郭を有 する請求の範囲第１１項のアンカー・ボルト。
13. １３．前記ピングループは楕円の一部によって限定されるシミュレーション流線 形基部輪郭を有し、前記の楕円形部分は楕円形の短軸によってこの短軸の１／２ の約８０％以上の深さを有する請求の範囲第１１項のアンカー・ボルト。