JPH0130982B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は鉄骨建築における鋼管柱の改良され
た露出型の柱脚固定構造に係り、更に詳しく言え
ば地震動の如き大きな外力に耐えることができ
る。鋼管柱脚固定構造に係る。

建築構造分野においては従来表面平滑な丸鋼で
製作したアンカーボルト、いわゆるプレーンアン
カーボルトを基礎コンクリート中に定着し、基礎
コンクリート上に鋼管柱下端のベースプレートを
据え付け、ボルトを締付けて固定するのが通例で
である。この場合アンカーボルトが引抜力を受け
ればコンクリートとアンカーボルト表面との間の
付着力が早期に失なわれ、アンカーボルト下端の
折曲部による定着効果だけになり、アンカーボル
トが伸びるため柱脚全体の固定度が極端に低下す
る。従つてプレーンアンカーボルトでは柱脚固定
は期待し得ないとされ、このため柱脚固定とする
場合には柱脚部を包むように周辺にコンクリート
を配して補強する方法が採用されているが、これ
は複雑な施工を伴なうのが問題である。

本発明は上記のような問題点を解消する簡易な
露出型固定柱脚を提供することを目的とし、アン
カーボルトに固定された鋼管柱の露出型固定柱脚
において、基礎コンクリート中に定着される異形
棒鋼アンカーボルトと、該異形棒鋼アンカーボル
トと同心のそのまわりに配設されたスパイラル筋
とを埋設した基礎コンクリート上に柱脚端のベー
スプレートが前記異形棒鋼アンカーボルトに締付
けられて据えられた構造を特徴とする鋼管柱の露
出型固定柱脚に係る。なお本発明において鋼管柱
には角形鋼管柱および円形鋼管柱の両方を含む。

次に本願発明の原理について説明する。第１図
に示すような鋼構造建築の柱脚部１にはその軸心
方向の軸力Ｎと曲げモーメントＭとせん断力Ｑが
作用すると考えられ、これらの応力は常時作用し
ているが、地震動や暴風時等にきわめて大きくな
ることはよく知られている。

この柱脚部を剛として架構を応力解析した場合
に柱脚部に発生する曲げモーメントＭを安全に基
礎部に伝達できる柱脚形式を固定柱脚と呼び、解
析による曲げモーメントの代りに鉄骨柱の耐力上
から計算される許容曲げモーメントを採ることも
できる。曲げモーメントに対して回転できるよう
に設計された柱脚形式をピン柱脚と呼び、本発明
にはこのようなピン柱脚は含まれない。

ところで第１図に示すような固定柱脚の場合、
軸力Ｎはコンクリートの支圧応力Ｒによつて基礎
コンクリート２に伝達され、またせん断力Ｑはベ
ースプレート３と基礎コンクリート２間の摩擦力
およびアンカーボルト４のせん断耐力によつて最
終的に基礎部に伝達される。

アンカーボルト４に加わる力では曲げモーメン
トＭによつて発生する引張力Ｐが最も重要であ
る。柱脚部１の曲げモーメントＭはベースプレー
ト３に伝達され、ベースプレート底面に発生する
コンクリート支圧応力Ｒとアンカーボール引張力
Ｐの力のモーメントとバランスする。

アンカーボルトに生じた引張力Ｐは換言すれば
アンカーボルトに作用する引抜力であり、アンカ
ーボルト表面とコンクリートの付着力によつて基
礎コンクリート２の内部へ伝達される。

この場合アンカーボルトの引抜力に対抗する力
はアンカーボルト表面とコンクリートとの付着力
およびアンカーボルト先端曲折部の定着力であ
る。しかしながら表面の平滑ないわゆるプレーン
アンカーボルトでは付着力は余り大きくなく、前
述したように引抜力によつて付着力が早期に失な
われる。

大きな付着効果（付着力）を期待するためコン
クリートとアンカーボルトとの間に機械的嵌合が
働くようにするのにはふしを有する異形棒鋼をア
ンカーボルトとして使用することが考えられる。
異形棒鋼アンカーボルトを用いた柱脚部固定構造
は機械装置を支持する構造の柱脚部として実用さ
れている例があるが、これは機械装置の微振動に
よるアンカーボルトのゆるみの防止に採用され、
同時にプレーンアンカーボルトに比して短くでき
ることによつて施工の簡易化を計ることを目的と
したもので地震力のような大きな外力を考慮して
設計施工されたものではない。本発明では地震力
のような大きな外力による曲げモーメントＭに基
づく引張力（引抜力）を考慮して建築構造物の柱
脚固定用アンカーボルトに異形棒鋼アンカーボル
トを使用する。

アンカーボルトとして使用したとき、その許容
応力Paが基礎コンクリート２に安全に伝達され
るように、例えばねじ部の棒鋼太さをふし部の棒
鋼より太くするなどその表面形状あるいはふし５
１の形状が決められている異形棒鋼５をアンカー
ボルト４１として用いた場合、第２図に示すよう
にアンカーボルト４１に作用する引抜力Ｐはふし
５１表面のコンクリート側圧力ｓで支えられ、そ
の反力のｘ方向分力s_xによつて周辺のコンクリー
トを押し拡げる力を生じ、この力によつて異形棒
鋼アンカーボルト４１のまわりのコンクリートが
破壊されることになる（第３図参図）。本発明に
おいてはこれを防止するためアンカーボルト４１
のまわりにスパイラル筋６を配設する。

この場合スパイラル筋６の内側のコンクリート
７の破壊がスパイラル筋６によつて拘束されて阻
止される結果、コンクリートの破壊可能領域はス
パイラル筋６の外縁７１に移行すると考えられ、
実際にはスパイラル筋６に囲まれたコンクリート
柱体の破断面は第４図に示す如くに底面７２のス
パイラル筋から45゜の面をなす錐体面７３になる
が、アンカーボルトが複数本並んでおり、各錐体
が重なり合つて破断面は複雑になるので、第５図
に示すように単純化して柱体７と考えて計算にか
ければ良く、アンカーボルトとスパイラル筋とそ
の内側のコンクリートが一体になるものとして、
この全体系の引抜き強度を考え、例えばスパイラ
ル筋の直径Ｄを決定すればよく、この方が結果は
安全側になる。実用的にはスパイラル径Ｄは10〜
20cm程度となる。

なお鋼構造建築物の柱脚部の基礎コンクリート
中には適切量の配筋がなされるのが普通であり、
この配筋がアンカーボルト、スパイラル筋および
その内側のコンクリートとこれらのまてわりの基
礎コンクリートとの一体性を高め全体的な破壊を
防ぐ効果を奏する。

次に添付図面に示す実施例について説明する。
異形棒鋼アンカーボルト４１を所定位置に配置
し、該アンカーボルト４１と同心にスパイラル筋
６を配する。このスパイラル筋６の周囲には通例
の方法により鉄筋を配筋する。これに通例のとお
りコンクリートを打設して固化させ、基礎コンク
リート面２１に鋼管柱端のベースプレート３１を
載せ、アンカーボルト４１に締めつけて固定す
る。

以上説明したように本発明の露出型柱脚固定構
造ではアンカーボルトに異形棒鋼を使用し、柱脚
に作用する曲げモーメントに基づく引抜力を異形
棒鋼のふし表面に対するコンクリート側圧力で支
持するようにしてアンカーボルトの定着を強固に
し、アンカーボルトに大きな引抜力が作用した場
合、アンカーボルトのまわりに配したスパイラル
筋によつてアンカーボルトとそのまわりのコンク
リートとを一体にして、コンクリートの破壊やア
ンカーボルト周辺に発生する基礎コンクリートの
亀裂によつてアンカーボルトが抜け出すのを防止
するようにしたものであり、異形棒鋼アンカーボ
ルトとスパイラル筋との組合せにより柱脚の露出
型固定構造を効果的に強化することができるの
で、簡易な構造にかかわらず地震力等に対する強
化構造として技術的或いは経済的にきわめて大き
な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は露出型固定柱脚に作用する各種の力を
説明するための一部破砕立面図、第２図は異形棒
鋼アンカーボルトに作用する引抜力と側圧力との
関係を説明するため応力の伝達を示した模式図、
第３図は同じく側圧力の水平分力を示す異形棒鋼
アンカーボルトの横断面図、第４図は本発明に係
るアンカーボルトに作用する引抜力によつて生ず
ると想定される基礎コンクリート破壊領域を示す
断面図、第５図は本発明に係るスパイラル筋を外
縁とする仮想的な柱体を示す斜視図、第６図は本
発明に係る一実施例を示す一部破砕縦断面図であ
る。 Ｎ……軸力、Ｍ……回転モーメント、Ｑ……せ
ん断力、１，１１……柱脚部、２……基礎コンク
リート、３，３１……ベースプレート、４，４１
……アンカーボルト、５……異形棒鋼、５１……
ふし、６……スパイラル筋、７……コンクリート
柱体、７２……スパイラル筋底面、７３……錐体
面（破壊面）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アンカーボルトに固定された鋼管柱の露出型
   固定柱脚において、基礎コンクリート中に定着さ
   れる異形棒鋼アンカーボルトと、該異形棒鋼アン
   カーボルトと同心にそのまわりに配設されたスパ
   イラル筋とを埋設した基礎コンクリート上に柱脚
   端のベースプレートが前記異形棒鋼アンカーボル
   トに締付けられて据えられた構造を特徴とする鋼
   管柱の露出型固定柱脚。