(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物のコンクリート基礎に設けられた開口部を補強する基礎開口部補強金物において、
開口部上部の土台に締結される上部横板と、上部横板の両端に接続して開口部側部の一部を取り囲む上部縦板と、がコの字型を形成する上部補強板と、
開口部下部のコンクリート基礎に締結される下部横板と、下部横板の両端に接続して開口部側部の一部を取り囲む下部縦板と、がコの字型を形成する下部補強板と、
上部縦板に重ね合わされる上部重ね合わせ部と、下部縦板に重ね合わされる下部重ね合わせ部と、を有し、上部縦板と下部縦板とを開口部を取り囲むように接続する一組の側部補強板と、を備え、
側部補強板は、上部重ね合わせ部において上部縦板とともに開口部側部のコンクリート基礎に締結され、下部重ね合わせ部において下部縦板とともに開口部側部のコンクリート基礎に締結されることを特徴とする基礎開口部補強金物。
【請求項２】
請求項１に記載の基礎開口部補強金物であって、側部補強板は、上部及び下部重ね合わせ部において上部及び下部縦板に向かって凸状に突出する第１の嵌合部を有し、重ね合わされる上部及び下部縦板の対向する位置に設けられた接続孔部に嵌合することを特徴とする基礎開口部補強金物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の基礎開口部補強金物であって、上部及び下部縦板は、それぞれ重ね合わせ部において側部補強板に向かって凸状に突出する第２の嵌合部を有し、重ね合わされる側部補強板の対向する位置に設けられ、土台と反対方向に向かって凸状に突出する第３の嵌合部に嵌合されることを特徴とする基礎開口部補強金物。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１に記載の基礎開口部補強金物であって、上部補強板は、上部横板及び上部縦板が接続する隅角部において土台と反対方向に向かって凸状に突出する第１の補強部を有し、下部補強板は、下部横板及び下部縦板が接続する隅角部においてコンクリート基礎と反対方向に向かって凸状に突出する第１の補強部を有することを特徴とする基礎開口部補強金物。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１に記載の基礎開口部補強金物であって、上部補強板は、土台への締結用のボルト孔の周辺において土台と反対方向に向かって凸状に突出する第２の補強部を有し、下部補強板は、コンクリート基礎への締結用のボルト孔の周辺においてコンクリート基礎と反対方向に向かって凸状に突出する第２の補強部を有することを特徴とする基礎開口部補強金物。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１に記載の基礎開口部補強金物であって、側部補強板は、縦方向の両端部にそれぞれコンクリート基礎に向かう折返し部を有し、折返し部は、上部及び下部縦板の重ね合わせ部の縦方向の両端部に嵌合することを特徴とする基礎開口部補強金物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基礎開口部補強金物に係り、特に、木造建屋のコンクリート基礎に設けられた開口部を補強する基礎開口部補強金物に関する。
【背景技術】
【０００２】
木造建屋では、現場打ちされたコンクリート基礎上に木製の土台を架け、例えば、アンカーボルトなどの締結具により土台をコンクリート基礎に締結する工法が一般的である。そして、土台の上に柱材が据え付けられて骨組が形成される。
【０００３】
図７に、建屋のコンクリート基礎に設けられる一般的な開口部の１つの実施例を示す。このコンクリート基礎２は建屋の外囲を囲むように布設され、さらに、建屋内部に設けられる柱材３４を受けるために建屋内部にも布設される。このコンクリート基礎２には、設備工事における配管及び配線を通すため、或いはシロアリ防除作業ために、現場打ちされた後にやむなくその一部に開口部４が設けられる場合がある。この場合、打設されたコンクリートの一部がドリルなどの工具によりはつられる。このコンクリート基礎２の内部には、圧縮力に強く引張力に弱いコンクリートを補強するために鉄筋３３が縦横に配筋されている。従って、開口部４に配筋されていた鉄筋３３も同時に切断されてしまうため、コンクリート基礎２としての耐力は著しく低下する。
【０００４】
木造建屋が地震などの外力を受けた場合には、建屋に加わる水平力により、土台が柱材とともにコンクリート基礎から浮き上がり、建屋が倒壊する虞がある。また、建屋に加わるせん断力により、土台とコンクリート基礎とがずれてしまう虞がある。従って、耐力が著しく低下したコンクリート基礎の開口部には、十分な基礎補強を施しておかなければならない。
【０００５】
一方、特許文献１には、コンクリート建造物補修法が開示されている。ここでは、開口部を形成した後、開口部内部に露出する鉄筋に補強フレームを固定し、補強フレームの周囲にコンクリート材を供給して固定させる補修法が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２３９００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
地震などの外力を受ける木造建屋では、コンクリート基礎において鉄筋を切断して設けられた開口部に応力が集中し、土台が柱材とともにコンクリート基礎から浮き上がり建屋が倒壊するという耐震上の問題がある。また、建屋に加わるせん断力により土台とコンクリート基礎とがずれてしまうという耐震上の問題がある。
【０００８】
また、コンクリート基礎の開口部は、鉄筋が切断され、構造上不連続となっているため開口部の補強をしなければならない、しかし、開口部は一般的に木造建屋の完成後に開けられるため、開口部補強の施工に対する制約が多く容易ではない。さらに、上記２つの耐震上の問題と開口部補強とをともに解決することは容易ではない。
【０００９】
本願の目的は、かかる課題を解決し、コンクリート基礎に設けられた開口部を補強し、コンクリート基礎と土台とを緊結し、土台及びコンクリート基礎を簡易に基礎補強する基礎開口部補強金物を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る基礎開口部補強金物は、建物のコンクリート基礎に設けられた開口部を補強する基礎開口部補強金物において、開口部上部の土台に締結される上部横板と、上部横板の両端に接続して開口部側部の一部を取り囲む上部縦板と、がコの字型を形成する上部補強板と、開口部下部のコンクリート基礎に締結される下部横板と、下部横板の両端に接続して開口部側部の一部を取り囲む下部縦板と、がコの字型を形成する下部補強板と、上部縦板に重ね合わされる上部重ね合わせ部と、下部縦板に重ね合わされる下部重ね合わせ部と、を有し、上部縦板と下部縦板とを開口部を取り囲むように接続する一組の側部補強板と、を備え、側部補強板は、上部重ね合わせ部において上部縦板とともに開口部側部のコンクリート基礎に締結され、下部重ね合わせ部において下部縦板とともに開口部側部のコンクリート基礎に締結されることを特徴とする。
【００１１】
この構成により、基礎開口部補強金物は、上部補強板、下部補強板、１組の側部補強板という４つの板材が接続されることでコンクリート基礎に設けられた開口部の周囲を完全に包囲することができる。これにより、コンクリート基礎に設けられた開口部を補強することができる。また、基礎開口部補強金物は、上部補強板を開口部上部の土台に締結し、下部補強板を開口部下部のコンクリート基礎に締結する。これにより、土台とコンクリート基礎とを緊結させることができ、地震時の基礎補強とすることができる。
【００１２】
さらに、上部補強板と下部補強板とはそれぞれの重ね合わせ部において側部補強板により接続される。すなわち、地震時において上部補強板及び下部補強板に発生する曲げモーメントが最大となる隅角部を外し、曲げモーメントが比較的小さい位置で接続されるため、構造安全性の高い基礎補強金物とすることができる。
【００１３】
また、基礎開口部補強金物は、側部補強板が、上部及び下部重ね合わせ部において上部及び下部縦板に向かって凸状に突出する第１の嵌合部を有し、重ね合わされる上部及び下部縦板の対向する位置に設けられた接続孔部に嵌合することが好ましい。
【００１４】
この構成により、凸状に突出する第１の嵌合部が接続孔部に嵌合され、側部補強板と上部補強板又は下部補強板とに生じるせん断力の一部を負担することができる。これにより、締結ボルトのせん断耐力の補強となり、構造安全性の高い基礎補強金物とすることができる。
【００１５】
また、基礎開口部補強金物は、上部及び下部縦板が、それぞれ重ね合わせ部において側部補強板に向かって凸状に突出する第２の嵌合部を有し、重ね合わされる側部補強板の対向する位置に設けられ、土台と反対方向に向かって凸状に突出する第３の嵌合部に嵌合されることが好ましい。
【００１６】
この構成により、凸状に突出する第２及び第３の嵌合部が合い重なって勘合され、側部補強板と上部補強板又は下部補強板とに生じるせん断力の一部を負担することができる。これにより、締結ボルトのせん断耐力の補強となり、構造安全性の高い基礎補強金物とすることができる。
【００１７】
また、基礎開口部補強金物は、上部補強板が、上部横板及び上部縦板が接続する隅角部において土台と反対方向に向かって凸状に突出する第１の補強部を有し、下部補強板は、下部横板及び下部縦板が接続する隅角部においてコンクリート基礎と反対方向に向かって凸状に突出する第１の補強部を有することが好ましい。
【００１８】
この構成により、地震時において上部補強板及び下部補強板の板面内の曲げモーメントが最大となる隅角部において、凸状に突出する第１補強部により、後述するように、板面の曲げ剛性を高めることができる。これにより、基礎開口部補強金物に発生する曲げモーメントに対して構造安全性の高い基礎補強金物とすることができる。
【００１９】
また、基礎開口部補強金物は、上部補強板が、土台への締結用のボルト孔の周辺において土台と反対方向に向かって凸状に突出する第２の補強部を有し、下部補強板は、コンクリート基礎への締結用のボルト孔の周辺においてコンクリート基礎と反対方向に向かって凸状に突出する第２の補強部を有することが好ましい。
【００２０】
この構成により、凸状に突出する第２の補強部により、後述するように、締結具周りの板材の曲げ剛性を高めることができる。これにより、基礎開口部補強金物に発生する曲げモーメントに対して構造安全性の高い基礎補強金物とすることができる。
【００２１】
さらに、基礎開口部補強金物は、側部補強板が、縦方向の両端部にそれぞれコンクリート基礎に向かう折返し部を有し、折返し部は、上部及び下部縦板の重ね合わせ部の縦方向の両端部に嵌合することが好ましい。
【００２２】
この構成により、重ね合わせ部において側部補強板の曲げ剛性を高めることができる。これにより、基礎開口部補強金物に発生する曲げモーメントに対して構造安全性の高い基礎補強金物とすることができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明に係る基礎開口部補強金物によれば、コンクリート基礎に設けられた開口部を補強し、コンクリート基礎と土台とを緊結し、土台及びコンクリート基礎を簡易に基礎補強することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、図面を用いて本発明に係る基礎開口部補強金物の実施の形態につき、詳細に説明する。
【００２５】
（基礎開口部補強金物の全体構成）
図１に、基礎開口部補強金物の１つの実施形態の概略構成を斜視図で示す。また、図２に図１の基礎開口部補強金物１の正面図を示す。基礎開口部補強金物１は、上部補強板５、下部補強板６、及び２枚の側部補強板１３が、土台３の下部であってコンクリート基礎２内に貫通して設けられた開口部４の上部、下部及び側部を包囲して構成される。上部補強板５は、開口部４の上部の土台３に締結ボルト２５により締結される上部横板７、及び上部横板７の両端に接続して開口部４の側部の一部を取り囲む上部縦板８から構成される。この上部補強板５には、締結ボルト２５用の締結孔１４が設けられる。そして、上部補強板５は、全体として下方向に開いたコの字型を形成する。
【００２６】
下部補強板６は、開口部４の下部のコンクリート基礎２に締結ボルト２６により締結される下部横板９、及び下部横板９の両端に接続して開口部４の側部の一部を取り囲む下部縦板１０から構成される。この下部補強板６には、締結ボルト２６用の締結孔１６が設けられる。そして、下部補強板６は、全体として上方向に開いたコの字型を形成する。なお、上部とは開口部４に対して土台３の方向をいい、下部とは開口部４に対してコンクリート基礎２の方向をいう。
【００２７】
側部補強板１３は、上部縦板８に重ね合わされる上部重ね合わせ部１１と、下部縦板１０に重ね合わされる下部重ね合わせ部１２とを有する。そして、側部補強板１３は、開口部４を取り囲むように上部縦板８と下部縦板１０とを接続する。これにより、開口部４は、接続された上部補強板５、下部補強板６、及び２枚の側部補強板１３により包囲される。この側部補強板１３は、上部重ね合わせ部１１において上部縦板８とともに開口部４の側部のコンクリート基礎２に対して締結ボルト２７により締結される。また、下部重ね合わせ部１２において下部縦板１０とともに開口部４の側部のコンクリート基礎２に締結ボルト２７により締結される。これにより、左右の側部補強板１３は、土台３とコンクリート基礎２とを緊結する。この側部補強板１３、上部縦板８、及び下部縦板１０には、締結ボルト２７用の締結孔１５が設けられる。
【００２８】
（基礎開口部補強金物に発生する応力）
図３に、地震時に建物に水平力が加わった場合に、基礎開口部補強金物１に発生する応力をモデル化して示す。このモデルでは、基礎開口部補強金物１が取り付けられた開口部４の真上に柱材３４が取り付けられている場合を仮定する。これは、基礎開口部補強金物１は最も厳しい応力を受けるものと想定されるからである。この基礎開口部補強金物１は、土台３に対して３つの上部固定点２８ａ，２８ｂ，２８ｃで固定されている。また、コンクリート基礎２に対して３つの下部固定点２９ａ，２９ｂ，２９ｃ、及び４つの側部固定点３０ａ，３０ｂで固定されている。
【００２９】
図３（ａ）には、地震動により柱材３４に引抜力（Ｆ）が発生した場合に、基礎開口部補強金物１に発生する曲げモーメント分布を示す。土台３はその下方に開口部４があるため両端が固定された梁材として曲げモーメントを受けることが想定される。つまり、上部固定点２８ｂには引抜力（Ｆ）の大部分が集中しモーメント（Ｍ１）が発生する。また、上部固定点２８ａ，２８ｃ近辺では、固定度が高いため曲げモーメント（Ｍ２）が発生する。引抜力（Ｆ）の反力は、下部固定点２９ａ，２９ｂ，２９ｃ及び側部固定点３０ａ，３０ｂに発生する。この反力は各固定点２９，３０に分散されてコンクリート基礎２内に伝わる。従って、基礎開口部補強金物１の上記以外の部分にはあまり大きな曲げモーメントは発生しないものと想定され、曲げモーメント図は省略する。
【００３０】
図３（ｂ）には、地震動により柱材３４に水平力（Ｓ）が発生した場合に、基礎開口部補強金物１に発生する曲げモーメント分布を示す。この場合、土台３とコンクリート基礎２とは相互にずれようとするため図３（ｂ）のような曲げモーメント分布が想定される。この場合には、上部固定点２８ａ，２８ｃ、及び下部固定点２９ａ，２９ｃ近辺において、せん断力による最大の曲げモーメント（Ｍ３）が発生する。
【００３１】
上述した想定される基礎開口部補強金物１に発生する曲げモーメント分布から、上部補強板５の上部横板７と上部縦板８との接続部、及び下部補強板６の下部横板９と下部縦板１０との接続部、すなわち、基礎開口部補強金物１の上部隅角部１７及び下部隅角部１８には大きな応力が発生することが明らかである。本発明の基礎開口部補強金物１は、上部補強板５、下部補強板６、及び２枚の側部補強板１３の４個の部品を組み立てる構成とし、これにより基礎開口部補強金物１の製作及び運搬を容易にしている。しかし、この４個の部品を基礎開口部補強金物１の上部隅角部１７及び下部隅角部１８で接合せずに、上部補強板５及び下部補強板６をコの字とし、側部補強板１３との接合部を上部隅角部１７及び下部隅角部１８から外している。これにより、より耐震安全性の高い基礎開口部補強金物１としている。
【００３２】
（耐震安全性を向上させる補強手段）
上述した想定される基礎開口部補強金物１に発生する曲げモーメント分布から、上部補強板５を土台３に緊結する締結ボルト２５、下部補強板６をコンクリート基礎２に緊結する締結ボルト２６、及び上部補強板５或いは下部補強板６、及び側部補強板１３をコンクリート基礎２に緊結する締結ボルト２７には、大きなせん断力が発生することが明らかである。下記に、耐震安全性を向上させる、隅角部１７，１８及び締結ボルト２５，２６，２７の補強手段について説明する。
【００３３】
図４に、上部補強板５の隅角部１７、及び上部縦板８と側部補強板１３との重ね合わせ部１１における補強手段を示す。図４では、上部隅角部１７及び上部重ね合わせ部１１について説明するが、下部隅角部１８及び下部重ね合わせ部１２においても同様である。図４（ａ）は、上部隅角部１７及び上部重ね合わせ部１１の平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。側部補強板１３は、上部重ね合わせ部１１において上部縦板８に向かって凸状に突出する第１嵌合部２０を有する。また、重ね合わされる上部縦板８の第１嵌合部２０に対向する位置に、第１嵌合部２０が嵌合する接続孔部１９が設けられる。この上部縦板８の上から側部補強板１３が重ね合わされると、第１嵌合部２０は接続孔部１９内に挿入されて嵌合する。また、第１嵌合部２０と接続孔部１９とが嵌合する位置の近傍には締結孔１５が設けられ、締結ボルト２７により第１嵌合部２０と接続孔部１９とが締め付けられる。これにより、第１嵌合部２０が接続孔部１９から外れるのが防止される。このように、上部縦板８と側部補強板１３との重ね合わせ部１１に発生する上下方向及び左右方向のせん断力に対し、第１嵌合部２０と接続孔部１９との嵌合により締結ボルト２７が補強される。
【００３４】
図４に示すように、上部縦板８は、重ね合わせ部１１において側部補強板１３に向かって凸状に突出する第２嵌合部２１を有する。また、重ね合わされる側部補強板１３の対向する位置には、土台３と反対方向に向かって凸状に突出する第３嵌合部２２が設けられる、第３嵌合部２２は、第２嵌合部２１に上から重ね合わされるような形状を有している。従って、上部縦板８の上から側部補強板１３が重ね合わされると、第３嵌合部２２は第２嵌合部２１に覆い被さって嵌合する。これにより、上部縦板８と側部補強板１３との重ね合わせ部１１に発生する左右方向のせん断力に対し、第３嵌合部２２と第２嵌合部２１との嵌合により締結ボルト２５及び締結ボルト２７を補強する。
【００３５】
図４に示すように、上部補強板５は、上部横板７及び上部縦板８が接続する隅角部１７において土台３と反対方向に向かって凸状に突出する第１補強部２３を有する。すなわち、大きな曲げモーメントが発生する隅角部１７において板材の断面に幅を持たせる。このことから隅角部１７の上部横板７の断面係数が高くなり、許容曲げモーメントが増加する。これにより、隅角部１７に発生する曲げモーメントに対して上部補強板５の上部横板７を補強する。
【００３６】
図５に、上部補強板５の中央付近の締結ボルト２５の補強手段を示す。図５（ａ）は上部補強板５の中央付近の平面図を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す。図５では、上部補強板５について説明するが、下部補強板６においても同様である。土台３への締結ボルト２５用のボルト孔１４の周辺において、土台３と反対方向に向かって凸状に突出する第２補強部２４が設けられる。この第２補強部２４は、締結ボルト２５に用いられるワッシャ３１の周囲を取り囲むように設けられる。これにより、第２補強部２４は、上部補強板５の中央付近に発生するせん断力に対して締結ボルト２５を補強する。また、上部補強板５の中央付近に発生する曲げモーメントに対して上部補強板５の上部横板７を補強する。
【００３７】
図６に、側部補強板１３の折返し部を示す。図６では、上部縦板８と側部補強板１３の上部とについて説明するが、下部縦板１０と側部補強板１３の下部においても同様である。側部補強板１３は、縦方向の両端部にそれぞれコンクリート基礎２に向かう折返し部３２を有し、折返し部３２は上部縦板８との重ね合わせ部１１の縦方向の両端部に嵌合する。これにより、上部縦板８と側部補強板１３との重ね合わせ部１１に発生する左右方向のせん断力に対し、主として締結ボルト２７を補強する。
【００３８】
なお、図１、及び図２に示す側部補強板１３の締結孔１５を上下方向に長孔とし、さらに接続孔部１９を第１嵌合部２０の上下方向の長さよりも長孔とすることで、基礎開口部補強金物１は上下方向に伸縮自在となり、開口部４の施工精度の誤差を吸収できる。これは、図１、及び図２に示す上部補強板５、及び下部補強板６の締結孔１４，１５，１６を上下方向に長孔とし、さらに接続孔部１９を第１嵌合部２０の上下方向の長さよりも長孔とすることでも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係る基礎開口部補強金物の１つの実施形態の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１の基礎開口部補強金物の正面図である。
【図３】建物に地震時などの水平力が加わった場合に基礎開口部補強金物に発生する応力分布をモデル化して示す説明図である。
【図４】上部補強板の隅角部、及び上部縦板と側部補強板との重ね合わせ部における補強手段を示す正面図及び断面図である。
【図５】上部補強板の中央の締結ボルトの補強手段を示す正面図である。
【図６】側部補強板の折返し部を示す斜視図である。
【図７】建屋のコンクリート基礎に設けられる一般的な開口部の１つの実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  基礎開口部補強金物、２  コンクリート基礎、３  土台、４  開口部、５  上部補強板、６  下部補強板、７  上部横板、８  上部縦板、９  下部横板、１０  下部縦板、１１  上部重ね合わせ部、１２  下部重ね合わせ部、１３  側部補強板、１４，１５，１６  締結孔、１７  上部隅角部、１８  下部隅角部、１９  接続孔部、２０  第１嵌合部、２１  第２嵌合部、２２  第３嵌合部、２３  第１補強部、２４  第２補強部、２５，２６，２７  締結ボルト、２８  上部固定点、２９  下部固定点、３０  側部固定点、３１  ワッシャ、３２  折返し部、３３  鉄筋、３４  柱材。
【図１】
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【図２】
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【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】
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