(57)【要約】【課題】  効率よくアンカーボルトの補強が可能なアンカー補強構造およびアンカー補強方法を提供する。【解決手段】  柱脚３の下部には、ベースプレート７から所定の距離だけ離間して、固定プレート１５が設けられる。軸部材１３は、一方の端部に雌ねじ部が設けられ、他方の端部に雄ねじ部が設けられる。雌ねじ部と雄ねじ部との間が軸部となる。固定プレート１５には、アンカーボルト９に対応する位置に、雄ねじ部２１および軸部２３を挿通可能な孔２５が形成される。雌ねじ部は、アンカーボルト９のねじ部９ａと接続される。この状態で、固定プレート１５の孔２５から、雄ねじ部が上方に突出する。さらに、雄ねじ部にはナット１７が設けられ、固定プレート１５の上部に固定される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンカーの補強構造であって、
アンカーボルトと、
前記アンカーボルトで固定される柱脚のベースプレートと、
前記アンカーボルトの上部に取り付けられた軸部材と、
前記ベースプレートとの間に隙間を空けて形成された固定プレートと、
を具備し、
前記軸部材は、一方の端部が前記アンカーボルトと接合され、
前記固定プレートは、前記軸部材を挿通可能な孔を有し、
前記軸部材が前記固定プレートに挿通された状態で、前記固定プレートの上部に突出する前記軸部材が、前記固定プレートの上部に固定され、
前記軸部材は、前記軸部材と前記アンカーボルトとの接合部の破断する荷重よりも小さな荷重で塑性変形を開始することを特徴とするアンカー補強構造。
【請求項２】
前記軸部材の下端部には、前記軸部材の中間部の太さよりも太い拡径部が形成され、前記拡径部の下面側には開先が形成され、前記軸部材と前記アンカーボルトとが前記開先で溶接されることを特徴とする請求項１記載のアンカー補強構造。
【請求項３】
前記軸部材は、一方の端部に形成される雌ねじ部と、他方の端部に形成される雄ねじ部と、前記雌ねじ部と前記雄ねじ部の間の軸部と、を有し、
前記雌ねじ部が前記アンカーボルトと接続され、前記雄ねじ部が前記固定プレートの上部に突出した状態で、前記固定プレートの上部で前記雄ねじ部がナットで固定されることを特徴とする請求項１記載のアンカー補強構造。
【請求項４】
前記軸部材は、前記雌ねじ部と、前記軸部および前記雄ねじ部と、が別体で構成され、前記軸部と前記雌ねじ部とが接合されることを特徴とする請求項３記載のアンカー補強構造。
【請求項５】
前記軸部材が塑性変形を開始する荷重は、前記アンカーボルトのねじ部が塑性変形を開始する荷重よりも大きく、前記ねじ部が破断する荷重よりも小さい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アンカー補強構造。
【請求項６】
前記軸部材が塑性変形を開始する荷重は、前記アンカーボルトのねじ部が塑性変形を開始する荷重よりも小さい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アンカー補強構造。
【請求項７】
既設アンカーの補強方法であって、
柱脚のベースプレートを固定するアンカーボルトのナットを外す工程と、
前記ベースプレートとの間に隙間を空けて形成された固定プレートの孔に、軸部材を挿通し、前記軸部材の一方の端部を、前記アンカーボルトに接合する工程と、
前記固定プレートの上に突出する前記軸部材の他方の端部と前記固定プレートとを前記固定プレートの上部で固定する工程と、
を具備し、
前記軸部材は、前記アンカーボルトのねじ部が破断する荷重よりも小さい荷重で塑性変形を開始することを特徴とするアンカー補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、柱脚のベースプレート等を固定するアンカーボルトに対する、アンカー補強構造およびアンカー補強方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地震による構造体の倒壊等を防ぐため、柱等の構造体に対しては、所定以上の耐震強度が要求されている。しかし、現在の耐震基準となる前に建設された構造体には、現在のような厳しい耐震強度が要求されていなかったため、古い構造体は、現在の耐震基準を満たしていない場合がある。しかし、柱等の構造体のすべてを新たに再構築するのは時間もコストもかかる。
【０００３】
このような、構造体の補強方法として、例えば、既存柱の柱脚部の周囲にコンクリートを打設して、鉄筋コンクリート根巻き部を構築する方法がある。しかし、柱周りにコンクリートを施工するため、鉄筋、型枠工事といった施工手間が多く発生し、かつコンクリートの分だけ柱の寸法が大きくなるため、建物の利便性を阻害する。
【０００４】
一方、柱脚等の構造体は、通常、基礎や地盤に対してアンカーボルトによって固定されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１０４７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
アンカーボルトの強度や変形能力が十分でないと、早期にアンカーボルトの破断等によって構造体の転倒などのおそれがある。このため、構造体の補強には、アンカーボルトの補強が必要な場合がある。特に、古い年代の鉄骨造りの露出柱脚に使われているアンカーボルトは、アンカーボルトの軸部が十分に塑性変形する前に、ねじ部が破断を起こすものが多く、柱脚の変形能力が乏しいものが多い。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、効率よくアンカーボルトの補強が可能なアンカー補強構造およびアンカー補強方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するため、第１の発明は、アンカーの補強構造であって、アンカーボルトと、前記アンカーボルトで固定される柱脚のベースプレートと、前記アンカーボルトの上部に取り付けられた軸部材と、前記ベースプレートとの間に隙間を空けて形成された固定プレートと、を具備し、前記軸部材は、一方の端部が前記アンカーボルトと接合され、前記固定プレートは、前記軸部材を挿通可能な孔を有し、前記軸部材が前記固定プレートに挿通された状態で、前記固定プレートの上部に突出する前記軸部材が、前記固定プレートの上部に固定され、前記軸部材は、前記軸部材と前記アンカーボルトとの接合部の破断する荷重よりも小さな荷重で塑性変形を開始することを特徴とするアンカー補強構造である。
【０００９】
前記軸部材の下端部には、前記軸部材の中間部の太さよりも太い拡径部が形成され、前記拡径部の下面側には開先が形成され、前記軸部材と前記アンカーボルトとが前記開先で溶接されてもよい。
【００１０】
前記軸部材は、一方の端部に形成される雌ねじ部と、他方の端部に形成される雄ねじ部と、前記雌ねじ部と前記雄ねじ部の間の軸部と、を有し、前記雌ねじ部が前記アンカーボルトと接続され、前記雄ねじ部が前記固定プレートの上部に突出した状態で、前記固定プレートの上部で前記雄ねじ部がナットで固定されてもよい。
【００１１】
前記軸部材は、前記雌ねじ部と、前記軸部および前記雄ねじ部と、が別体で構成され、前記軸部と前記雌ねじ部とが接合されてもよい。
【００１２】
前記軸部材が塑性変形を開始する荷重は、前記アンカーボルトのねじ部が塑性変形を開始する荷重よりも大きく、前記ねじ部が破断する荷重よりも小さくてもよい。
【００１３】
前記軸部材が塑性変形を開始する荷重は、前記アンカーボルトのねじ部が塑性変形を開始する荷重よりも小さくてもよい。
【００１４】
第１の発明によれば、アンカーボルトと固定プレートが軸部材によって接合され、アンカーボルトとの接合部が破断する荷重よりも小さな荷重で、軸部材が塑性変形を開始するため、地震等の際に、アンカーボルトとの接合部が破断を起こす前に十分な変形量を確保することができる。
【００１５】
また、軸部材の下端部に、軸部材の中間部の軸部の太さよりも太い拡径部を形成し、拡径部の下面側に開先を形成することで、アンカーボルトと軸部材とを容易に溶接することができる。
【００１６】
また、軸部材の一方の端部に雌ねじ部を形成することで、雌ねじ部とアンカーボルトのねじ部とを容易に接続することができる。
【００１７】
また、この場合において、雌ねじ部の部材と、軸部および雄ねじ部の部材とが別体で構成され、両者が接合されることで軸部材が構成されば、軸部材の製造が容易である。
【００１８】
なお、軸部材が塑性変形を開始する荷重が、アンカーボルトのねじ部が塑性変形を開始する荷重よりも大きく、ねじ部が破断する荷重よりも小さければ、高い強度とアンカーの破断防止の効果を両立することができる。
【００１９】
また、軸部材が塑性変形を開始する荷重が、アンカーボルトのねじ部が塑性変形を開始する荷重よりも小さければ、軸部の強度設計が容易である。
【００２０】
第２の発明は、既設アンカーの補強方法であって、柱脚のベースプレートを固定するアンカーボルトのナットを外す工程と、前記ベースプレートとの間に隙間を空けて形成された固定プレートの孔に、軸部材を挿通し、前記軸部材の一方の端部を、前記アンカーボルトに接合する工程と、前記固定プレートの上に突出する前記軸部材の他方の端部と前記固定プレートとを前記固定プレートの上部で固定する工程と、を具備し、前記軸部材は、前記アンカーボルトのねじ部が破断する荷重よりも小さい荷重で塑性変形を開始することを特徴とするアンカー補強方法である。
【００２１】
第２の発明によれば、既設のアンカーボルトを容易に補強することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、効率よくアンカーボルトの補強が可能なアンカー補強構造およびアンカー補強方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】アンカー補強構造１を示す側面図。
【図２】アンカー補強構造１の拡大断面図。
【図３】他の軸部材１３を示す図。
【図４】既設の柱脚３を示す図。
【図５】ナット２７を外した状態を示す図。
【図６】軸部材１３を取り付けて、ナット１７を取り付ける状態を示す図。
【図７】柱脚３が変位した状態を示す図。
【図８】図７のＦ部の拡大断面図。
【図９】荷重と変形量の関係を示す図。
【図１０】アンカー補強構造１ａの拡大断面図。
【図１１】アンカー補強構造１ｂの拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、第１の実施の形態にかかるアンカー補強構造１について説明する。図１は、アンカー補強構造１を示す側面図である。なお、以下の説明では、アンカー補強構造１は、柱脚３のベースプレート７を固定するアンカーボルト９に対する補強構造を示すが、本発明はこれに限られず、アンカーで固定される構造体であれば適用可能である。
【００２５】
柱脚３は、床５（例えば基礎）上に構築される。床５上には、柱脚３が接合されたベースプレート７がアンカーボルト９で固定される。柱脚３の下部には、ベースプレート７から所定の距離だけ離間して、固定プレート１５が設けられる。固定プレート１５は、ベースプレート７に対して略平行な面を有する。アンカーボルト９の上部には、軸部材１３が接合される。
【００２６】
図２は、図１のＡ部拡大断面図である。軸部材１３は、一方の端部に雌ねじ部１９が設けられ、他方の端部に雄ねじ部２１が設けられる。雌ねじ部１９と雄ねじ部２１との間が軸部２３となる。なお、軸部２３の径は、雄ねじ部２１の谷部の径よりも小さい。
【００２７】
なお、軸部材１３は、雌ねじ部１９、雄ねじ部２１、および軸部２３が一体で形成されてもよいが、別体であってもよい。例えば、図３（ａ）に示すように、雌ねじ部１９を具備する部材と、雄ねじ部２１および軸部２３を具備する部材とが別体であってもよい。
【００２８】
この場合には、雌ねじ部１９の逆側に雌ねじ部１９ａが形成され、雄ねじ部２１の逆側に雄ねじ部２１ａが形成される。図３（ｂ）に示すように、雄ねじ部２１ａと雌ねじ部１９ａとを接合することで、軸部材１３が形成される。
【００２９】
図２に示すように、雌ねじ部１９は、アンカーボルト９のねじ部９ａと接続される。固定プレート１５には、アンカーボルト９に対応する位置に、雄ねじ部２１および軸部２３を挿通可能な孔２５が形成される。したがって、固定プレート１５の孔２５から、雄ねじ部２１が上方に突出する。さらに、雄ねじ部２１にはナット１７が設けられ、固定プレート１５の上部に固定される。
【００３０】
この際、軸部材１３（雌ねじ部１９）の先端と、ベースプレート７の上面との間には隙間が形成される。すなわち、軸部材１３は、ベースプレート７とは接触しない。
【００３１】
なお、軸部材１３は、例えば鋼製である。軸部材１３は、棒状の素材の端部にタップ加工によって雄ねじ部２１が形成され、軸部２３は、例えば、棒状の素材に対して切削等によって径を細くすればよい。
【００３２】
次に、軸部材１３等を用いた、既設の柱脚の補強方法について説明する。図４は、既設の柱脚３を示す図である。前述したように、柱脚３は、床５上に設置される。柱脚３のベースプレート７は、床５に対してアンカーボルト９およびナット２７によって固定される。
【００３３】
この状態から、図５に示すように、ナット２７をアンカーボルト９から取り外す（図中矢印Ｃ）。したがって、アンカーボルト９のねじ部９ａがベースプレート７上に突出した状態となる。
【００３４】
次に、図６に示すように、ベースプレート７から突出するアンカーボルト９に軸部材１３を取り付ける。すなわち、アンカーボルト９のねじ部９ａと軸部材１３の雌ねじ部１９とを接合する。この際、前述したように、軸部材１３（雌ねじ部１９）の下端とベースプレート７の上面との間には隙間が形成される。
【００３５】
また、軸部材１３の雄ねじ部２１を、固定プレート１５の孔２５に挿通し、固定プレート１５の上方に突出させる。さらに、固定プレート１５の上方から、雄ねじ部２１にナット１７を取り付けて固定することで（図中矢印Ｄ）、アンカー補強構造１が構築される。なお、ナット１７は、アンカーボルト９を固定していたナット２７をそのまま用いてもよい。
【００３６】
次に、アンカー補強構造１の機能について説明する。図７は、地震の際に、柱脚３が傾いた状態（図中矢印Ｅ）を示す図であり、図８は、図７のＦ部の拡大断面図である。地震によってベースプレート７が浮き上がろうとすると、アンカーボルト９および軸部材１３には引張応力が付与される。
【００３７】
この際、軸部材１３の軸部２３の径は、雄ねじ部２１の谷部の径よりも小さいため、雄ねじ部２１が塑性変形を開始するよりも小さな荷重で軸部２３が塑性変形（伸び変形）する（図８の矢印Ｈ）。
【００３８】
また、軸部２３は、アンカーボルト９のねじ部９ａが破断する荷重よりも小さな荷重で塑性変形を開始する。図９は、各部の荷重と変形量との関係を示す図である。図中Ｉはアンカーボルト９（ねじ部９ａ）の挙動を示す図である。ねじ部９ａは、所定の荷重（図中Ｌ）で塑性変形を開始する。しかし、アンカーボルトの強度や変形能力が十分でないため、アンカーボルトの軸部が十分に塑性変形する前に、ねじ部が破断を起こす（図中Ｍ）。
【００３９】
これに対し、軸部材１３の軸部２３は、例えば図中Ｋのような挙動を示す。すなわち、軸部２３は、アンカーボルト９のねじ部９ａの破断する荷重よりも小さな荷重で塑性変形を開始する。このため、軸部２３が塑性変形可能な変形量範囲であれば、ねじ部９ａには、ねじ部９ａが破断するのに必要な荷重が付与されることがない。
【００４０】
このように、本実施形態では、軸部２３が優先的に塑性変形することで、アンカーボルト９が破断することを防止することができる。また、軸部２３が塑性変形を開始する荷重が、ねじ部９ａの破断する荷重よりもわずかに小さいのみであるため、小さな荷重で軸部２３が容易に塑性変形してしまうことを抑制することができる。このように、軸部２３が塑性変形を開始する荷重は、アンカーボルト９のねじ部９ａが塑性変形を開始する荷重よりも大きく、ねじ部９ａが破断する荷重よりも小さいことが望ましい。
【００４１】
ここで、柱脚３に許容される傾きは、１／３０ｒａｄ程度である。このため、ベースプレート７のサイズと、この傾きとから、必要な伸び量があらかじめ設定される。また、この際、軸部材１３とベースプレート７との隙間を、必要な伸び量以上としておくことで、確実に、軸部２３の伸びを許容することができる。
【００４２】
なお、軸部材１３の軸部２３は、例えば図中Ｊのような挙動であってもよい。すなわち、軸部２３は、アンカーボルト９のねじ部９ａが塑性変形を開始する荷重よりも小さな荷重で塑性変形を開始させてもよい。このようにしても、軸部２３が塑性変形可能な変形量範囲において、ねじ部９ａには、ねじ部９ａが破断するのに必要な荷重が付与されることがない。また、アンカーボルト９のねじ部９ａが塑性変形を開始する荷重よりも小さな荷重で塑性変形を開始させるための軸部２３の強度設計が容易である。
【００４３】
この場合には、前述した例と比較して、より小さ荷重で軸部２３が塑性変形を開始することとなるが、アンカーボルト９のねじ部９ａの塑性変形を防止することができるため、地震後に、軸部材１３を交換するのみで補修を完了することができる。
【００４４】
以上、本実施の形態によれば、簡易な作業でアンカー補強構造１を得ることができる。したがって、既設の柱脚３の補強も容易である。また、アンカー補強構造１は、柱脚３を固定するアンカーボルト９の破断を防止することができるため、柱脚３の転倒などを防止することができる。
【００４５】
また、地震後には、軸部材１３を交換することで、容易に補修を行うことができる。
【００４６】
また、軸部材１３の軸部２３を塑性変形させるため、ねじ部の塑性変形を制御する場合と比較して設計が容易である。
【００４７】
また、軸部材１３を雄ねじ部側と雌ねじ部側の二つの部材を接合して形成することで、それぞれの部材の製造が容易である。
【００４８】
また、軸部２３の塑性変形開始荷重が、アンカーボルト９のねじ部９ａが塑性変形を開始する荷重よりも大きく、ねじ部９ａが破断する荷重よりも小さければ、アンカーボルト９の破断の防止と、高い強度とを両立することができる。
【００４９】
また、軸部２３の塑性変形開始荷重が、アンカーボルト９のねじ部９ａが塑性変形を開始する荷重よりも小さければ、地震後にアンカーボルト９のねじ部９ａが変形することを防止することができる。
【００５０】
次に、第２の実施形態について説明する。図１０は、第２の実施形態にかかるアンカー補強構造１ａを示す図である。なお、以下の説明において、アンカー補強構造１と同様の機能を奏する構成については、図１〜図８と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５１】
アンカー補強構造１ａは、アンカー補強構造１とほぼ同様の構成であるが、軸部材１３ａが用いられる点で異なる。軸部材１３ａは、一方の端部（上端部）に雄ねじ部２１が設けられ、他方の端部（下端部）に、雌ねじ部１９に代えて、拡径部２２が設けられる。すなわち、拡径部２２と雄ねじ部２１との中間部が軸部２３となる。なお、拡径部２２は、軸部２３の太さよりも太い。また、軸部２３の径は、雄ねじ部２１の谷部の径および拡径部２２の径よりも小さい。
【００５２】
軸部材１３ａの端部の拡径部２２は、アンカーボルト９のねじ部９ａと溶接部３１によって接合される。すなわち、軸部材１３ａとアンカーボルト９とは、ねじ構造以外で接合される。この場合には、拡径部２２の下面に開先２９を設けることで、軸部材１３ａとアンカーボルト９とを容易に溶接することができる。なお、溶接部３１の溶接面積（アンカーボルト９の軸方向に垂直な断面であって、溶接ビードとアンカーボルト９との接合面の断面積）は、軸部２３の断面積よりも大きい。
【００５３】
すなわち、軸部材１３の軸部２３の断面積を、雄ねじ部２１の谷部の断面積および、軸部材１３とアンカーボルト９との接合部（溶接部３１）の断面積よりも小さくすることで、雄ねじ部２１または溶接部３１が塑性変形を開始するよりも小さな荷重で軸部２３を塑性変形（伸び変形）させることができる。
【００５４】
このように、軸部材１３ａとアンカーボルト９とは、ねじによる接合以外で接合してもよい。さらに、図１１に示すアンカー補強構造１ｂのように、軸部材１３ａと固定プレート１５とを溶接部３１ａで接合してもよい。この場合には、軸部材１３ａの上端部には、雄ねじ部２１を設けなくてもよい。
【００５５】
第２の実施形態にかかるアンカー補強構造１ａ、１ｂによれば、第１の実施形態にかかるアンカー補強構造１と同様の効果を得ることができる。このように、軸部材１３ａは、アンカーボルト９および固定プレート１５に接合可能であれば、溶接によって接合してもよい。また、軸部材１３を用いて、アンカーボルト９とは雌ねじ部１９とねじ部９ａにより接合し、固定プレート１５とは溶接部３１ａによって接合してもよい。また、ねじや溶接に代えて、ピン接合など、その接合方法は特に限定されない。
【００５６】
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。
【符号の説明】
【００５７】
１、１ａ、１ｂ………アンカー補強構造
３………柱脚
５………床
７………ベースプレート
９………アンカーボルト
９ａ………ねじ部
１３、１３ａ………軸部材
１５………固定プレート
１７………ナット
１９、１９ａ………雌ねじ部
２１、２１ａ………雄ねじ部
２２………拡径部
２３………軸部
２５………孔
２７………ナット
２９………開先
３１、３１ａ………溶接部
【図１】
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【図２】
2019035272.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019035272.tif 000009
【図８】
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【図９】
2019035272.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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