JPS5931336A - 鋼管柱の露出型固定柱脚 - 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】 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シ、更に詳しく言えば地震動の如き
大きな外力罠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シ、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。

従ってプレーンアンカーボルトでけ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、これに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にそのまわシに配設された
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
トの代シ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几によっ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
ん断耐力によっ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
って発生する引張力Ｐが最も重要である。

柱脚部１の曲げモーメン）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シ、アンカーボルト表面と
コンクリートの付着力によっ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シ大きくなく、前述したように引抜
力によっ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って施工の簡易化を計
ることを目的としだ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シ太くするなどそ
の表面形状あるいはふし５１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Ｌ５１表ｍのコンクリ−１・側圧力Ｓで支えられ、
その反力のＸ方向分力ＳＸ　によって周辺のコンクリー
トを押し拡げる力を生じ、この力によって異形棒鋼アン
カーボルト４１のまわシのコンクリートが破壊されるこ
とになる（第３図参照）。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のまわシにスパイラル筋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によっ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７
１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７
３になるが、アンカーボルトが複数本並んでおυ、各錐
体が重なυ合っ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ｌ−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】）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
ラル径りは１０〜２０ｃｒｎ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、との配筋がアン
カーボルト、スパイラル筋およびその内側のコンクリー
トとこれらのまわシ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シ鉄筋を配
筋する。これに通例のとおシ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。

以上説明したよう釦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シに配したスパ
イラル筋によってアンカーボルトとそのまわシのコンク
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くよっ
てアンカーボルトが抜は出すのを防止するようにしたも
のであル、異形棒鋼アンカーボルトとスパイラル筋との
組合せによシ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
応力の伝達を示しだ模式図、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
っ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、Ｎ６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） −１７（ 第４図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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忙その
   まわシ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。