(57)【要約】【課題】強度をさらに向上させることができ、また、施工の簡略化及び施工期間の短縮化を図ることのできる鋼管柱脚部の構造を提供する。【解決手段】基礎コンクリート１に、鋼管柱１１ａの外周に配置されるアンカーボルト２，…と、鋼管柱１１ａの内部に配置される異形鉄筋を用いたアンカー筋３，…がそれぞれ頭部を基礎コンクリート１から突出して埋設されている。そして、鋼管柱１１ａの下端部に設けられたベースプレート１２に、アンカーボルト２，…の頭部及びアンカー筋３，…の頭部が挿通され、鋼管柱１１ａの内部にアンカー筋３，…が埋設されるように高強度で流動性の高い、無収縮モルタル４あるいは微膨張性モルタル４が充填されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎コンクリート上に立設される鋼管柱脚部の構造であって、
前記基礎コンクリートに、前記鋼管柱脚部の鋼管柱外周に配置されるアンカーボルトと、前記鋼管柱の内部に配置される異形鉄筋を用いたアンカー筋がそれぞれ頭部を前記基礎コンクリートから突出して埋設されており、
前記鋼管柱の下端部に設けられたベースプレートに、前記アンカーボルトの頭部及び前記アンカー筋の頭部が挿通され、前記鋼管柱の内部に前記アンカー筋が埋設されるように高強度で流動性の高い、無収縮モルタルあるいは微膨張性モルタルが充填されていることを特徴とする鋼管柱脚部の構造。
【請求項２】
前記鋼管柱脚部の鋼管柱には、前記ベースプレートの直上に、前記鋼管柱の内部に連通し、前記モルタルが充填されるモルタル充填孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鋼管柱脚部の構造。
【請求項３】
前記鋼管柱脚部の鋼管柱には、前記モルタル充填孔の上方で前記アンカー筋の上端位置より上部に、前記鋼管柱の内部に連通し、該鋼管柱の内部に充填された前記モルタルの空気抜き及び充填確認のための孔が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の鋼管柱脚部の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基礎コンクリート上に立設される鋼管柱脚部の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼管構造の柱脚部は、一般に、鋼管柱の下端部に設けられたベースプレートの鋼管柱外周に４本〜８本程度のアンカーボルトを設置することにより、下部の基礎コンクリート部分に接続している。このような柱脚部の構造において、大地震にも耐え得る改良が進められている。
そこで、鋼管柱を基礎コンクリートに強固に設置する方法として、基礎コンクリートにそれぞれの頭部を地上に残した状態でアンカーボルト及びアンカー筋を予め埋め込んでおく。そして、鋼管柱の脚部に溶接されたベースプレートに、それぞれアンカーボルト及びアンカー筋の頭部を挿通してアンカーボルトの頭部をナットにより締め付ける。この場合、アンカーボルトは鋼管柱の外周に配置され、アンカー筋は鋼管柱内に配置される。その後、鋼管柱内にコンクリートを打設することによって、アンカー筋と鋼管柱とを一体化し、基礎コンクリート上に鋼管柱を定着させることが知られている（例えば、特許文献１参照）。なお、鋼管柱内へのコンクリートの打設は、鋼管柱の上方に設けられたコンクリート充填用開口を介してコンクリートを充填している。
このように、鋼管柱脚部の鋼管柱にアンカー筋を配筋することで、鉄筋量を２倍以上に増やして、鋼管柱脚部の引っ張り強度を高めている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２９７４８０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記鋼管柱脚部の鋼管柱内にはコンクリートが打設されているので、鋼管柱の拘束によりアンカー筋の付着強度をある程度高めることができるものの、付着強度をより高め、鋼管柱脚部の性能をさらに向上させることが望まれている。
また、鋼管柱に設けられたコンクリート充填用開口は、鋼管柱内にコンクリートを打設し、打設後にコンクリートを締め固めるためにバイブレータを挿入するので、比較的大きな開口（例えば、径１５０ｍｍ程度）とする必要があり、そのためコンクリート打設完了後、これらの開口を現場溶接により閉鎖しなければならず、施工に手間がかかるという問題があった。
さらに、鋼管柱内へのコンクリートの打設は、スラブ打設時に行われるのが通常であるため、鋼管柱の脚部建方作業より後の作業となる。そのため、鋼管柱内にコンクリートが打設され、コンクリートの強度を発現するまで鋼管柱脚部が性能を発揮しないので仮設期間が長くなってしまう。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、鋼管柱脚部の強度をさらに向上させることができ、また、施工の簡略化及び施工期間の短縮化を図ることのできる鋼管柱脚部の構造を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、例えば、図１に示すように、基礎コンクリート１上に立設される鋼管柱脚部１１の構造であって、
前記基礎コンクリート１に、前記鋼管柱脚部１１の鋼管柱１１ａの外周に配置されるアンカーボルト２，…と、前記鋼管柱１１ａの内部に配置される異形鉄筋を用いたアンカー筋３，…がそれぞれ頭部を前記基礎コンクリート１から突出して埋設されており、
前記鋼管柱１１ａの下端部に設けられたベースプレート１２に、前記アンカーボルト２，…の頭部及び前記アンカー筋３，…の頭部が挿通され、前記鋼管柱１１ａの内部に前記アンカー筋３，…が埋設されるように高強度で流動性の高い、無収縮モルタル４あるいは微膨張性モルタル４が充填されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１の発明によれば、鋼管柱の内部にアンカー筋が埋設されるように高強度で流動性の高い、無収縮モルタルあるいは微膨張性モルタルが充填されているので、従来のコンクリートに比して、モルタルの鋼管柱からの拘束効果がより高まり、モルタルと鋼管柱との一体性や、アンカー筋の付着強度が非常に高くなる。したがって、鋼管柱脚部の強度を上げることができ、鋼管柱脚部の構造性能がより安定する。また、アンカー筋の定着長さも大幅に短くすることができる。
さらに、コンクリートではなくモルタルを使用しているので、従来のようにバイブレータを挿入するための大きな開口を必要としないことから、モルタルを充填するためのモルタル充填孔も小さくすることができる。しかも、そのモルタル充填孔を塞ぐ必要もなく、施工の簡略化及び施工期間の短縮化を図ることができる。
また、本発明ではモルタルを充填するので、従来のようにスラブ打設時ではなく、例えば、ベースプレートの下面と基礎コンクリートとの間にモルタルを充填する際に同時期に施工することができ、工期の短縮化を図ることができる。このようにモルタルの充填作業を早い時期に行うことができるため、鋼管柱脚部が性能を発揮するまでの仮設期間が短くなり、安全性を高めることができる。
【０００８】
請求項２の発明は、例えば、図１に示すように、前記鋼管柱脚部１１の鋼管柱１１ａには、前記ベースプレート１２の直上に、前記鋼管柱１１ａの内部に連通し、前記モルタル４が充填されるモルタル充填孔１１ｂが形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明によれば、モルタル充填孔によって鋼管柱の内部にモルタルを容易に充填することができる。
【００１０】
請求項３の発明は、例えば、図１に示すように、前記鋼管柱脚部１１の鋼管柱１１ａには、前記モルタル充填孔１１ｂの上方で前記アンカー筋３，…の上端位置より上部に、前記鋼管柱１１ａの内部に連通し、該鋼管柱１１ａの内部に充填された前記モルタル４の空気抜き及び充填確認のための孔１１ｃが形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明によれば、空気抜き及び充填確認のための孔によって充填される鋼管柱内の空気抜きを行うことができるとともに、鋼管柱の内部にモルタルを確実に充填することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る鋼管柱脚部の構造を示したものであり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
まず、本発明に係る鋼管柱脚部の構造について、図１（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。基礎コンクリート１には、予め、８本のアンカーボルト２，…と４本のアンカー筋３，…がそれぞれの頭部を基礎コンクリート１から突出して埋設されている。
アンカーボルト３，…は、ボルト径が約２２ｍｍであり、基礎コンクリート１内に埋設された部分の長さは約８５０ｍｍ（ボルト径の４０倍程度）である。これらアンカーボルト３，…は、図１（ｂ）に示すように等間隔に設けられている。
【００１３】
アンカー筋２，…には、その表面に凹凸を形成した異形鉄筋を使用している。また、鉄筋径が約３８ｍｍであり、基礎コンクリート１内に埋設された部分の長さは引っ張り応力を考慮して約１５００ｍｍ（鉄筋径の約４０倍）、基礎コンクリート１上から突出した部分の長さは約８００ｍｍ（鉄筋径の約２０倍）である。これらアンカー筋２，…は、図１（ｂ）に示すように等間隔に設けられている。
【００１４】
鋼管柱脚部１１は、図１（ｂ）に示すように、角形鋼管の鋼管柱１１ａを有し、その下端部にベースプレート１２が溶接されて一体に形成されている。鋼管柱１１ａには、ベースプレート１２の直上に、鋼管柱１１ａの内部に連通するモルタル充填孔１１ｂが形成されている。また、鋼管柱１１ａのモルタル充填孔１１ｂの上方には、モルタル充填時の空気抜きと充填の確認を兼ねた孔１１ｃが形成されている。
なお、モルタル充填孔１１ｂ及び、空気抜きと充填の確認を兼ねた孔１１ｃの径は、ともにφ１０ｍｍ程度である。すなわち、モルタル充填孔１１ｂは、従来のようにコンクリートを締め固めるためのバイブレータを挿入する必要がないことからこのように小さい孔とすることができる。
【００１５】
ベースプレート１２は、略正方形状の板状であって、アンカーボルト２，…の頭部が挿通されるアンカーボルト用開口部１２ａ，…が、その上面及び下面を貫通するようにアンカーボルト２，…の埋設位置に対応して形成されている。アンカーボルト用開口部１２ａ，…は、その開口径がアンカーボルト２，…の頭部の径よりも大きく形成されている。
さらに、ベースプレート１２のアンカーボルト用開口部１２ａ，…よりも中央部側には、アンカー筋３，…の頭部が挿通されるアンカー筋用開口部１２ｂ，…がアンカー筋３，…の埋設位置に対応して形成されている。アンカー筋用開口部１２ｂ，…は、その開口径がアンカー筋３，…の径よりも１０〜２０ｍｍ程度大きく形成されている。
【００１６】
このようなベースプレート１２のアンカーボルト用開口部１２ａ，…及びアンカー筋用開口部１２ｂ，…に、それぞれアンカーボルト２，…の頭部及びアンカー筋３，…の頭部が挿通されている。そして、アンカーボルト２，…の頭部に座金２１，…が挿通されるとともにナット２２，…で締結されている。
また、鋼管柱１１ａに形成されたモルタル充填孔１１ｂから鋼管柱１１ａの内部にアンカー筋３，…の頭部が埋設されるようにモルタル４が充填され、これによってアンカー筋３，…がモルタル４に定着されている。さらに、ベースプレート１２の下面と基礎コンクリート１との間にもモルタル４が充填されている。
使用するモルタル４としては、高強度で流動性の高い無収縮モルタルあるいは、高強度で流動性の高い微膨張性モルタルとする。
【００１７】
ここで、鋼管柱１１ａの内部に従来のようにコンクリートを打設した場合と、モルタル４を充填した場合とで、以下のようにアンカー筋３，…の必要定着長さが異なる。
すなわち、アンカー筋３，…の鉄筋はＤ３８で、強度が５０００ｋｇ／ｃｍ２、コンクリートの強度が２４０ｋｇ／ｃｍ２の場合に、アンカー筋３，…との付着強度は、０．５×２４０ｋｇ／ｃｍ２＝１２０ｋｇ／ｃｍ２となり、必要定着長さは、５０００×１１．４／（１２０×１２）≒４００ｍｍである。
一方、モルタル４の強度が３６０ｋｇ／ｃｍ２の場合には、アンカー筋３，…との付着強度は、０．５×３６０ｋｇ／ｃｍ２＝１８０ｋｇ／ｃｍ２となり、必要定着長さは、５０００×１１．４／（１８０×１２）≒２６３ｍｍである。
したがって、高強度のモルタル４を使用することによりコンクリートを使用する場合に比べて、アンカー筋３，…の定着長さを、アンカー筋３，…の余力を見込んだ場合にも鉄筋径の１０倍程度以下と大幅に短くできることがわかる。
【００１８】
次に、上述の鋼管柱脚部１１の構造を施工する場合の手順について説明する。
まず、予め、鋼管柱１１ａの下端部にベースプレート１２を溶接し固定しておく。一方、基礎コンクリート１を施工する際に、アンカーボルト２，…及びアンカー筋３，…をそれぞれの頭部が突出するように埋設する。
次いで、ベースプレート１２のアンカーボルト用開口部１２ａ，…及びアンカー筋用開口部１２ｂ，…にアンカーボルト２，…及びアンカー筋３，…を挿通し、基礎コンクリート１上に鋼管柱脚部１１を仮設する。このとき、ベースプレート１２は、基礎コンクリート１と所定の間隔をあけて配置する。
次いで、ベースプレート１２と基礎コンクリート１との間にモルタル４を充填した後に、アンカーボルト２，…の頭部を座金２１，…とナット２２，…で締結する。
その後、モルタル充填孔１１ｂからモルタル４を鋼管柱１１ａの内部に充填する。
【００１９】
以上、本発明の実施の形態の鋼管柱脚部１１の構造によれば、基礎コンクリート１に埋設されたアンカーボルト２，…及びアンカー筋３，…の、それぞれの頭部が、ベースプレート１２に挿通され、鋼管柱１１ａの内部に高強度で流動性の高い、無収縮モルタル４あるいは微膨張性モルタル４が充填されているので、従来のコンクリートを打設する場合に比して、モルタル４の鋼管柱１１ａからの拘束効果がより高まり、モルタル４と鋼管柱１１ａとの一体性や、アンカー筋３，…の定着長さ部分における付着強度が非常に高くなり、アンカー筋３，…を高強度の鉄筋とすることができる。また、このようなアンカー筋３，…はベースプレート１２を貫通しているため、アンカー筋３，…の引っ張り力に対してベースプレート１２が支圧板として働き、定着強度が高まる。
したがって、この２つの作用の相乗効果により、鋼管柱１１ａ内に配設されるアンカー筋３，…の定着長さをより短くすることができる。また、定着長さを短くできることにより、基礎コンクリート１に埋設されたアンカー筋３，…を、鋼管柱１１ａ建方時にベースプレート１２に設けたアンカー筋用開口部１２ｂ，…に挿入する作業を容易なものとすることができる。また、アンカー筋３，…からの引っ張り力は上記２つの作用により伝達されるため、ベースプレート１２の厚さは、ベースプレート１２の支圧により分担する力に対応できれば良いので非常に薄くすることができる。
以上のことから、従来のコンクリートを使用する場合に比して、鋼管柱脚部１１の引っ張り耐力を非常に高めることができるとともに、応力の伝達をより確実なものとすることができ、鋼管柱脚部１１の構造性能がより安定する。
【００２０】
また、鋼管柱１１ａの内部に配筋されたアンカー筋３，…によって、鉄筋量を大幅に増やすことができるので、鋼管柱１１ａの外周に配置されるアンカーボルト２，…の本数を増設する必要がなくなる。よって、ベースプレート１２を大きくする必要がなくなり、鋼管柱脚部１１の納まりも良くなる。
【００２１】
さらに、本発明ではモルタル４を使用していることから、モルタル充填孔１１ｂにバイブレータを挿入する必要がないため、モルタル充填孔１１ｂを小さくすることができ、しかも、そのモルタル充填孔１１ｂを塞ぐ必要もなく、施工の簡略化及び施工期間の短縮化を図ることができる。
また、鋼管柱１１ａ内にモルタル４を充填する作業は、ベースプレート１２の下面と基礎コンクリート１との間にモルタル４を充填する際に同時期に施工することができるので、工期の短縮化を図ることができる。しかも、鋼管柱脚部１１が性能を発揮するまでの仮設期間が短くなるため、安全性を高めることができる。
【００２２】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、アンカーボルト２，…及びアンカー筋３，…は、上述した本数に限られるものではなく適宜変更可能である。
また、鋼管柱１１ａは角形鋼管であるとしたが、例えば円形鋼管であっても良い。
【００２３】
【発明の効果】
本発明に係る鋼管柱脚部の構造によれば、鋼管柱の内部にアンカー筋が埋設されるように高強度で流動性の高い、無収縮モルタルあるいは微膨張性モルタルが充填されているので、モルタルと鋼管柱との一体性や、アンカー筋の付着強度が非常に高くなる。したがって、鋼管柱脚部の強度を上げることができ、鋼管柱脚部の構造性能がより安定する。また、アンカー筋の定着長さも大幅に短くすることができる。
さらに、モルタルを充填するためのモルタル充填孔も小さくすることができる。また、その開口を塞ぐ必要もなく、施工の簡略化及び施工期間の短縮化を図ることができる。
また、鋼管柱内へのモルタルの充填は、ベースプレートの下面と基礎コンクリートとの間にモルタルを充填する際に同時期に施工することができ、工期の短縮化を図ることができる。しかも、鋼管柱脚部が性能を発揮するまでの仮設期間が短くなるため、安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鋼管柱脚部の構造を示すためのもので、（ａ）は側断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【符号の説明】
１  基礎コンクリート
２  アンカーボルト
３  アンカー筋
４  モルタル
１１  鋼管柱脚部
１１ａ    鋼管柱
１１ｂ    モルタル充填孔
１１ｃモルタルの空気抜き及び充填確認のための孔
１２  ベースプレート
【図１】
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