基礎補強構造
【課題】環境・騒音等を含めた「居ながら施工」は勿論のこと、狭小地において補強板を簡便かつ確実に基礎梁部に固定して既設基礎を補強することができる基礎補強構造を提供する。
【解決手段】トラス構造を有する複数の補強板4を既設基礎1の側面11aの長手方向に配置し、各補強板4の少なくも四隅に設けた取付け孔を介して既設基礎1の側面11aに形成されたアンカー挿入穴にアンカー体5を挿入し、接着剤によりアンカー体5をアンカー挿入穴に固定し、アンカー体5とナットとで補強板4を既設基礎1に固定する基礎補強構造である。
【解決手段】トラス構造を有する複数の補強板4を既設基礎1の側面11aの長手方向に配置し、各補強板4の少なくも四隅に設けた取付け孔を介して既設基礎1の側面11aに形成されたアンカー挿入穴にアンカー体5を挿入し、接着剤によりアンカー体5をアンカー挿入穴に固定し、アンカー体5とナットとで補強板4を既設基礎1に固定する基礎補強構造である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、建築物の基礎に関し、特に、耐震性に劣る既存建築物の基礎を簡便かつ確実に効率良く補強することができる基礎補強構造に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、木造建築物の中で新耐震基準以前に建設された建築物が数多く存在する。新耐震基準以前の建築物は、当時の建築基準法により設計されているため、無筋コンクリートの基礎が用いられている場合が多く、その後の阪神淡路大震災等で甚大な被害を受けたことが報告されている。地震等により生じたコンクリートのクラックをコンクリートにより埋め修繕する方法も取られているが、亀裂が生じてしまった部分にコンクリートで補強しても耐力上昇を見込むことはできない。そこで、地震被害状況により建築基準法が見直され、所定量の鉄筋を基礎に配置するなどの耐震性能の基準が引き上げられた。また、既設基礎の補強方法についても、様々な工法が提案されている。
【0003】
例えば、特許文献1には、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の片側または両側の側面に、所定間隔をおいて上下二段で、長尺の金属薄板を複数つなぎ合わせて帯状に連結し、かつ、つなぎ目の部分を二重構造とすると共に、金属薄板を、その図6に示すように、あと施工アンカーとして、高強度ネジ固定式アンカーであるハードエッジアンカーを用いて固定する無筋コンクリートからなる基礎の補強構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2010−053607号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、前述の特許文献1に記載の基礎補強構造は、長尺の金属薄板を複数つなぎ合わせて帯状に連結し、かつ、つなぎ目の部分を二重構造とすると共に、金属薄板の連結部を、ねじ固定式のあと施工アンカーを用いて固定しているため、アンカー部分がピン支持となり、金属薄板が回転するおそれがあった。そのため、連結された金属薄板が一体的に作用せず、バラバラに動くことにより、面外方向の抵抗力も弱くなり、金属薄板の中には面外座屈を生じやすく、基礎梁部の補強には不十分である、という問題点がある。
【0006】
また、特許文献1に記載の従来の基礎補強構造では、あと施工アンカーとして、その図6に示すように機械系のネジ固定式アンカーを用いているため、既設基礎のコンクリート強度が低い場合には、固着力が低くなる一方、既設基礎のコンクリート強度が高い場合には、ネジ固定式アンカーのネジ山が損傷してアンカー挿入穴に引っ掛かり難くなり、固着力が低下し易い、という問題がある。さらに、機械系のネジ固定式アンカーは、接着系アンカーに較べて、アンカー挿入穴に対するガタツキが大きくなり、応力が基礎に対して均等に分散しにくい、という問題点もある。
【0007】
そこで、本発明は、粉塵・振動・騒音等の環境対策を十分に考慮した、居住しながらの改修工事、いわゆる「居ながら施工」は勿論のこと、狭小地においても簡便かつ確実に既設基礎を補強することができる基礎補強構造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】
前記目的を達成するため、本願の請求項1に係る発明の基礎補強構造は、トラス構造を有し、少なくとも四隅に取付け孔を設けた複数の補強板を基礎梁部の側面の長手方向に沿って並置するとともに、複数の補強板の各取付け孔にそれぞれ対応する位置に設けた基礎梁部のアンカー挿入穴に接着剤を充填し、各補強板の取付け孔を介して挿入したアンカー体とナットにより複数の補強板を基礎梁部に固定することを特徴とする。これにより、接着系のあと施工アンカーを打ち込むだけの簡便な施工になるので、作業者のレベルによらず均一な性能を確保することができる。また、施工時に発生する騒音や粉塵は、基礎梁部の側面にアンカー挿入穴を開設するときのみとなるので、騒音等の発生を極力低減させることができ、施工環境の点から「居ながら施工」が可能になる。また、トラス構造を有する複数の補強板の少なくとも四隅をアンカー体とナットにより基礎梁部の側面に固定するので、それら補強板がバラバラに動くことはなくなり、一体となって面外方向への抵抗力が増すので、狭小地において簡便かつ確実に既設基礎を補強することができる。
また、本願の請求項2に係る発明の基礎補強構造は、請求項1記載の基礎補強構造において、前記複数の補強板は、それぞれ、基礎梁部の長手方向に平行離隔状態で延びる上弦部および下弦部と、それらの間を傾斜状に連結する斜材部とによりトラス構造を形成し、基礎梁部内に下端部を埋設するとともに、該基礎梁部上に突出した上端部で土台または柱を固定する固定金物の基礎梁部に想定されるコーン状破壊線に対して、前記斜材部が直交するように配置することを特徴とする。これにより、各補強板の斜材部が、土台または柱を固定するアンカーボルトやホールダウン金物などの固定金物のコーン状破壊線に対し直交するので、その固定金物に引張力が作用した場合、基礎梁部のコーン状破壊を効果的に抑止できる。
【発明の効果】
【0009】
本発明の基礎補強構造では、各々がトラス構造を有する複数の補強板を基礎梁部の側面の長手方向に沿って配置し、各補強板の少なくも四隅を接着系のあと施工アンカーにより固定するようにしたため、騒音や粉塵などの発生を極力低減することが可能になり、「居ながら施工」は勿論のこと、狭小地においても簡便かつ確実に既設基礎を補強することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明に係る実施形態1の基礎補強構造を示す図である。
【図2】図1におけるB部分の拡大断面図である。
【図3】実施形態1の補強板の例を示す図である。
【図4】実施形態1の補強板の他の例を示す図である。
【図5】本発明に係る実施形態2の基礎補強構造を示す図である。
【図6】実施形態2の補強板の例とその連結状態等を示す図である。
【図7】実施形態2の補強板の他の例とその連結状態等を示す図である。
【図8】実施形態2の基礎補強構造の他の例を示す図である。
【図9】実施形態2の基礎補強構造の他の例を示す図である。
【図10】実施形態2の基礎補強構造の他の例を示す図である。
【図11】実施形態2の基礎補強構造の他の例を示す図である。
【図12】本発明に係る実施形態3の基礎補強構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明に係る基礎補強構造の実施形態1〜3について、図面を参照して説明する。
実施形態1.
図1は、実施形態1の基礎補強構造における補強板の配置状況を示す図であって、(a)は正面図、(b)はA−A線断面図、図2は、図1(b)におけるB部分の拡大断面図である。既設基礎1は、基礎梁部11とフーチング部12とからなる。実施形態1の基礎補強構造は、基礎梁部11の側面11aの長手方向に沿って、トラス構造を有する複数の補強板4を互いに重ならないように一列に配置し、接着系のあと施工アンカーで固定したものである。ここで使用する各補強板4の四隅には、後述する図3および図4に示すようにそれぞれ取付け孔4aが形成されると共に、基礎梁部11の側面11aには各取付け孔4aに対応した箇所にそれぞれアンカー挿入穴11a1が形成されている。そして、アンカー挿入穴11a1にそれぞれアンカー体5を挿入し、予めアンカー挿入穴11a1に充填した接着剤6によりアンカー体5を固定した後、各補強板4をナット72等で基礎梁部11に固定している。図2に詳細に示したように、基礎梁部11の側面11aに形成したアンカー挿入穴11a1に、セメント粉体等の無機系の接着剤が内包されたカプセル(図示せず。)を挿入し、このカプセルをハンマードリル等に装着したアンカー体5の回転と打撃等により破砕する。破砕されたカプセルの破片は、骨材として接着剤6の一部となってアンカー挿入穴11a1を充満し、それらの固化物によりアンカー体5を固定する。アンカー体5は、その頭部が基礎梁部11の側面11aから突出した状態で固定され、頭部に補強板4の各取付け孔4aを通し、その上から座金71を介しナット72により締め付けることにより、補強板4を基礎梁部11の側面11aに確実に固定することができる。なお、図1(a),(b)において、2は土台、3は柱である。
【0012】
本実施形態1では、特許文献1の技術のような機械式のあと施工アンカーを使用するのではなく、接着系のあと施工アンカーを使用する点が異なる。これは、機械式のあと施工アンカーの場合、穿孔径が大きく、作業効率が悪いばかりか、アンカー打設後の穿孔内に空隙部が残り、アンカー自体の固着強度の点で必ずしも十分とは言い難く、しかも騒音が大きいといった問題点がある。これに対し、接着系のあと施工アンカーでは、アンカー挿入穴11a1に空隙部が残らないので、アンカー体5にせん断力が作用した場合に、確実にその応力伝達を図ることができるからである。また、地震等が発生すると、基礎梁部11は、縦横の地震力により面内だけでなく、面外方向にも変形するため、アンカー体5には、引張力やせん断力が作用する。鋼板のネジ結合(ボルト接合)においては、引張力とせん断力の組み合わせ応力が作用すると、せん断力の程度により引張力が低減される。しかし、本実施形態1では、モルタル化した接着剤6がアンカー体5の周囲に充満して硬化することにより、引張力の低減度合いが大きく改善され、固着強度が向上する。また、従来の機械式のあと施工アンカーによるネジ結合(ボルト接合)では、1つの被接合物に複数の孔が形成され、これらの孔をアンカー体としてのボルトが貫通した状態で固定する場合、すべてのボルトが均等に応力を負担することが設計の前提である。ところが、施工精度によりどこか一箇所の孔だけがボルトと競り合うと、そのボルトに応力集中が生じ、応力集中部分で早期破断が発生する可能性がある。しかし、本実施形態1では、アンカー体5の周りにセメントモルタルからなる接着剤6が充填されて硬化しているため、補強板4とアンカー体5が競ることもなく、応力集中なども防止することができる。ところで、アンカー体5の接着剤には有機系と無機系とがあるが、本発明では特に限定はしない。なお、実施形態1では、無機系であるセメント系の接着剤を使用した事例について説明している。特に、セメント系の接着剤は、不燃性、耐熱性、耐候性に優れ、既設基礎1のコンクリートと同質であることから、既設基礎1と一体化を図る上で好都合である。さらに、揮発性有機化合物(VOC)を含んでいないため、人体・環境に優しい等の優れた効果を有する。また、本実施形態1では、各補強板4の取付け孔4aの孔径は、アンカー挿入穴11a1の外径以上とする。これにより、各補強板4の取付け孔4aにアンカー体5を簡便に通すことが可能になると共に、アンカー挿入穴11a1に充満した接着剤6がアンカー挿入穴11a1から漏れ出し、各補強板4の取付け孔4aまで溢れ出て固まる。そのため、基礎梁部11と補強板4とアンカー体5等が座金71を介したナット72による締付けだけでなく、接着剤6によっても固着されることになり、固着強度が向上する。
【0013】
図3(a)〜(d)は、それぞれ、補強板4の一例を示しており、その外形をほぼ正方形に構成した例である。つまり、図3(a)の補強板4は、横方向(水平方向)に延びる上弦部41および下弦部42と、これらを連結する1本の斜材部43とからなるトラス状に形成され、この例では、さらに縦材部44,45も備えている。図1(a),(b)に示す基礎補強構造は、この図3(a)に示す補強板4を使用した例を示しており、隣接する補強板4の斜材部43同士が交互に逆方向を向くように配置したものである。なお、隣接する補強板4の斜材部43同士が同方向を向くように配置しても良い。図3(b)の補強板4は、上弦部41、下弦部42、斜材部43および縦材部44,45の連結部分の内側および外側が角にならないように湾曲形状にしている。図3(c),(d)の補強板4は、斜材部43a,43bを2本設けたもので、図3(c)の補強板4は、2つの斜材部43a,43bを直交させない例、図3(d)の補強板4は、2つの斜材部43a,43bを直交させた例である。
【0014】
図4(a)〜(d)は、それぞれ、補強板4の他の例を示しており、図3(a)〜(d)の補強板4より横方向の長さ、すなわち上弦部41および下弦部42の長さをほぼ2倍にした例で、取付け孔4aを6箇所設けている。つまり、図4(a)の補強板4は、横方向(水平方向)に延びる上弦部41および下弦部42と、上弦部41および下弦部42とを連結する4本の斜材部43a〜43dとを有するトラス構造であって、斜材部43a,43bと、斜材部43c,43dとをそれぞれ直交させている。図4(b)の補強板4は、図4(a)の補強板4に対し、3本の縦材部44〜46を追加して連結したものである。図4(c)の補強板4は、図4(b)の補強板4から斜材部43b,43cと、中央の縦材部45を省いた例である。図4(d)の補強板4は、図4(b)の補強板4から斜材部43b,43cを省いた例である。なお、基礎梁部11の側面11aの長手方向に複数の補強板4を配設する際に、図3(a)〜(d)および図4(a)〜(d)に示す補強板4を一種類のみ使用しても良いし、それらを適宜選択して組合わせて配設するようにしても良い。
【0015】
従って、実施形態1の基礎補強構造によれば、トラス構造を有する複数の補強板4を基礎梁部11の側面11aの長手方向に配置し、各補強板4の少なくも四隅を接着系のあと施工アンカーにより固定するようにしたため、環境・騒音等を含めた「居ながら施工」が可能になる。また、前述の特許文献1に記載の基礎補強構造のように長尺の金属薄板がバラバラに動くことはなくなり、面外方向の抵抗力が増したので、狭小地において簡便かつ確実に既設基礎1を補強することができる。つまり、この基礎補強構造では、接着系のあと施工アンカーを打ち込むだけの簡便な施工になるので、作業者のレベルによらず均一な性能を確保することができる。また、施工時に発生する騒音は、基礎梁部11の側面11aにアンカー挿入穴11a1を開設するときのみで済むので、騒音の発生を極力低減させることができる。
【0016】
実施形態2.
図5は、実施形態2の基礎補強構造における補強板の配置状況を示す図であって、(a)は正面図、(b)はC−C線断面図である。実施形態2の基礎補強構造では、隣接する補強板4の縦材部44と縦材部45を重ねて配置することを特徴とする。そのため、各補強板4が基礎梁部11の側面11aになるべく密接するように、各補強板4の縦材部44と縦材部45の少なくとも一方の高さを変えている。
【0017】
図6は、実施形態2の補強板4を示す図であって、(a)は平面図、(b)はD−D線断面図、(c)はその連結状態を示す断面図である。各補強板4は、曲げ加工などにより左側の縦材部44が右側の縦材部45よりも補強板4の厚さだけ手前側に飛び出すように構成している。そのため、取付け孔4aの位置を合わせながら隣接する左側の補強板4の縦材部45の上に右側の補強板4の縦材部44を重ねて配置すると、隣接する各補強板4の上弦部41、下弦部42、斜材部43および縦材部45は、基礎梁部11の側面11aに密接して配置されることになる。なお、これとは逆に、右側の縦材部45を左側の縦材部44よりも補強板4の厚さだけ高く構成しても勿論良い。なお、右端に配置する補強板4は、図3(a)に示したものを使用する。
【0018】
図7は、実施形態2の補強板4の他の例を示す図であって、(a)は平面図、(b)はE−E線断面図、(c)はその連結状態を示す断面図である。この場合、基礎梁部11の側面11aに配設する補強板4のうち、両端の補強板4を除き一枚置きの補強板4の両側の縦材部44および縦材部45を、上弦部41や下弦部42等よりも補強板4の厚さだけ高く構成し、このような補強板4を図3や図4に示すような平板状の補強板4と一枚置きに配置して接着系のあと施工アンカーにより連結したものである。そのため、この場合でも、隣接する各補強板4の上弦部41と下弦部42とを重ねて配置すると、隣接する各補強板4の上弦部41、下弦部42、斜材部43等は基礎梁部11の側面11aに密接して配置されることになる。
【0019】
従って、実施形態2の基礎補強構造によれば、隣接する補強板4の縦材部44と縦材部45を重ねて配置しても、各補強板4の上弦部41、下弦部42、斜材部43等が基礎梁部11の側面11aに密接して配置されるので、基礎梁部11の側面11aに対する各補強板4の密着度が高まり、基礎梁部11の側面11aを連続して抑えることができる。その結果、補強効果を向上させることができる。また、実施形態1と同様に各補強板4の取付け孔4aの孔径をアンカー挿入穴11a1の外径以上とした場合、隣接する補強板4の縦材部44と縦材部45を重ねて配置しているので、アンカー挿入穴11a1に充満した接着剤6がアンカー挿入穴11a1から漏れ出し、縦材部44と縦材部45を重ねた2枚の補強板4の取付け孔4aまで溢れ出て固まる。その結果、重ねた2枚の補強板4の縦材部44と縦材部45が接着剤6によっても固着されることになり、実施形態1の場合よりも補強板4同士が強固に連結すると共に、あと施工アンカーの打設箇所が減り、実施形態1の場合よりも施工効率が良くなる。
【0020】
なお、実施形態2の基礎補強構造の場合、左側の補強板4の縦材部44の取付け孔4aと、右側の縦材部45の取付け孔4aとを重ね合わせた状態であと施工アンカーにより連結するので、図8(a),(b)に示すように、土台2と柱3と基礎梁部11とを連結する長尺連結プレート81や、土台2と基礎梁部11とを連結する短尺連結プレート82を、それら補強板4同士の重ね合せ部分にさらに重ね、あと施工アンカーにより固着しても良い。このようにすると、既設基礎1を土台2や柱3と一体に補強できるので、柱3と土台2と既設基礎1との間でスムーズな応力伝達を図ることが可能となり、耐震性がさらに向上する。また、図9(a),(b)に示すように、各補強板4の一方側、例えば、左側の縦材部44を伸ばして長尺連結プレート81や短尺連結プレート82と一体化して、長尺連結プレート81や短尺連結プレート82を土台2や柱3と連結することもできる。このようにすると、基礎梁部11が複数の補強板4により補強されるだけでなく、補強板4と一体化した長尺連結プレート81や短尺連結プレート82を介して土台2や柱3ともより連結され一体化されるので、柱3と土台2と既設基礎1との間でスムーズな応力伝達を図ることが可能となり、耐震性がさらに向上する。例えば、柱3に生じた引張力は土台2と既設基礎1に伝達され、柱3と土台2と既設基礎1の全体で引張力に抵抗することになる。なお、図8(b)は図8(a)のF−F線断面図、図9(b)は図9(a)のG−G線断面図である。また、図10(a),(b)に示すように、2つの基礎梁部11が直交するコーナー部(出隅部)では、L型金物83によりコーナー部(出隅部)に配設された補強板4を連結するようにしても良い。このようにすると、一方の基礎梁部11の側面11aに配置した補強板4にかかった応力を、その基礎梁部11に直交する他の基礎梁部11の側面11aに配置した補強板4に伝達することが可能となるので、この点で耐震性を向上させることが可能となる。
【0021】
また、補強板4の斜材部43が1本の場合、各補強板4の斜材部43の方向は、図1(a)に示すように隣接する補強板4同士で逆方向を向くように配置しても良いし、同方向を向くように配置しても良いが、基礎梁部11に加わる応力の状態に応じて斜材部43の向きを変えて配置すると効率的である。例えば、図11に示すように基礎梁部11の側面11aにクラック11a2が現れている場合、クラック11a2の方向に対し斜材部43が直交するように各補強板4を配置する。このように配置すると、クラック11a2の進展防止に効果がある。なお、図11では、隣接する補強板4同士を重ねて配置しているが、隣接する補強板4同士を重ねずその斜材部43がクラック11a2の方向に対し直交するように配置しても勿論よい。
【0022】
実施形態3.
実施形態3の基礎補強構造は、基礎梁部11に予めホールダウン金物91やアンカーボルト92等の固定金物が埋設されている場合における補強板4の斜材部43の配設方向に特徴がある。
【0023】
図12は、実施形態3の基礎補強構造を示す図で、(a)は図6に示す補強板4を使用した場合、(b)は図3(a)に示す補強板4と、図4(c)に示す補強板4における左側の縦部材44を右側の縦部材45よりも板の厚さだけ手前側に飛び出すように構成した補強板4を使用した場合の一例である。図12(a),(b)に示すように、実施形態3の基礎補強構造では、基礎梁部11に予めほぼ鉛直方向、すなわち基礎梁部11の上面に対し垂直方向にホールダウン金物91やアンカーボルト92等の固定金物が埋設され、ホールダウン金物91の上端は柱3に固定されている一方、アンカーボルト92の上端は土台2に固定されている。複数の補強板4は、基礎梁部11の側面11aの長手方向に沿って配置するが、ホールダウン金物91およびアンカーボルト92のコーン状破壊線91a,92aに対して、各補強板4の斜材部43が直交するように配置する。コーン状破壊とは、基礎梁部11に埋め込まれたホールダウン金物91およびアンカーボルト92が引張力を受けた際に、その埋め込まれたホールダウン金物91およびアンカーボルト92の先端より45度の円錐状に破壊することをいい、コーン状破壊線とは、基礎梁部11に想定される円錐状の破壊面が、側面11aの表面に線として表せるもののことをいう。つまり、図12(a),(b)に示すように、基礎梁部11に埋め込まれたホールダウン金物91およびアンカーボルト92の先端が補強板4の斜材部43より下方に突出するように補強板4を基礎梁部11の側面11aの長手方向に配置する。このように配置すると、各補強板4の斜材部43がホールダウン金物91およびアンカーボルト92のコーン状破壊線91a,92aに対し直交するので、ホールダウン金物91またはアンカーボルト92に引張力が作用した場合、コーン状破壊を効果的に抑止できる。その結果、ホールダウン金物91またはアンカーボルト92の抜け出しが抑制されるとともに、コーン状破壊によるクラックの発生をなるべく抑えることが可能になり、たとえクラックが発生したしてもその後のひび割れ幅の進展を防止でき、既設基礎1の急激な耐力低下を防止できる。なお、図12に示す実施形態3では、実施形態2のように隣接する補強板4同士を重ねて配置しているが、実施形態1のように隣接する補強板4同士を重ねずに配置しても勿論よい。また、実施形態3でも、実施形態1,2と同様に、無機接着系のあと施工アンカーにより複数の補強板4を基礎梁部11の側面11aの長手方向に取り付けるので、同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【0024】
1…既設基礎、11…基礎梁部、11a…側面、11a1…アンカー挿入穴、12…フーチング部、2…土台、3…柱、4…補強板、4a…取付け孔、41…上弦部、42…下弦部、43,43a〜43d…斜材部、44〜46…縦材部、5…アンカー体、6…接着剤、71…座金、72…ナット、81…長尺連結プレート、82…短尺連結プレート、91…ホールダウン金物(固定金物)、92…アンカーボルト(固定金物)。
【技術分野】
【0001】
本発明は、建築物の基礎に関し、特に、耐震性に劣る既存建築物の基礎を簡便かつ確実に効率良く補強することができる基礎補強構造に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、木造建築物の中で新耐震基準以前に建設された建築物が数多く存在する。新耐震基準以前の建築物は、当時の建築基準法により設計されているため、無筋コンクリートの基礎が用いられている場合が多く、その後の阪神淡路大震災等で甚大な被害を受けたことが報告されている。地震等により生じたコンクリートのクラックをコンクリートにより埋め修繕する方法も取られているが、亀裂が生じてしまった部分にコンクリートで補強しても耐力上昇を見込むことはできない。そこで、地震被害状況により建築基準法が見直され、所定量の鉄筋を基礎に配置するなどの耐震性能の基準が引き上げられた。また、既設基礎の補強方法についても、様々な工法が提案されている。
【0003】
例えば、特許文献1には、無筋コンクリートからなる布基礎又はベタ基礎の片側または両側の側面に、所定間隔をおいて上下二段で、長尺の金属薄板を複数つなぎ合わせて帯状に連結し、かつ、つなぎ目の部分を二重構造とすると共に、金属薄板を、その図6に示すように、あと施工アンカーとして、高強度ネジ固定式アンカーであるハードエッジアンカーを用いて固定する無筋コンクリートからなる基礎の補強構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2010−053607号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、前述の特許文献1に記載の基礎補強構造は、長尺の金属薄板を複数つなぎ合わせて帯状に連結し、かつ、つなぎ目の部分を二重構造とすると共に、金属薄板の連結部を、ねじ固定式のあと施工アンカーを用いて固定しているため、アンカー部分がピン支持となり、金属薄板が回転するおそれがあった。そのため、連結された金属薄板が一体的に作用せず、バラバラに動くことにより、面外方向の抵抗力も弱くなり、金属薄板の中には面外座屈を生じやすく、基礎梁部の補強には不十分である、という問題点がある。
【0006】
また、特許文献1に記載の従来の基礎補強構造では、あと施工アンカーとして、その図6に示すように機械系のネジ固定式アンカーを用いているため、既設基礎のコンクリート強度が低い場合には、固着力が低くなる一方、既設基礎のコンクリート強度が高い場合には、ネジ固定式アンカーのネジ山が損傷してアンカー挿入穴に引っ掛かり難くなり、固着力が低下し易い、という問題がある。さらに、機械系のネジ固定式アンカーは、接着系アンカーに較べて、アンカー挿入穴に対するガタツキが大きくなり、応力が基礎に対して均等に分散しにくい、という問題点もある。
【0007】
そこで、本発明は、粉塵・振動・騒音等の環境対策を十分に考慮した、居住しながらの改修工事、いわゆる「居ながら施工」は勿論のこと、狭小地においても簡便かつ確実に既設基礎を補強することができる基礎補強構造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】
前記目的を達成するため、本願の請求項1に係る発明の基礎補強構造は、トラス構造を有し、少なくとも四隅に取付け孔を設けた複数の補強板を基礎梁部の側面の長手方向に沿って並置するとともに、複数の補強板の各取付け孔にそれぞれ対応する位置に設けた基礎梁部のアンカー挿入穴に接着剤を充填し、各補強板の取付け孔を介して挿入したアンカー体とナットにより複数の補強板を基礎梁部に固定することを特徴とする。これにより、接着系のあと施工アンカーを打ち込むだけの簡便な施工になるので、作業者のレベルによらず均一な性能を確保することができる。また、施工時に発生する騒音や粉塵は、基礎梁部の側面にアンカー挿入穴を開設するときのみとなるので、騒音等の発生を極力低減させることができ、施工環境の点から「居ながら施工」が可能になる。また、トラス構造を有する複数の補強板の少なくとも四隅をアンカー体とナットにより基礎梁部の側面に固定するので、それら補強板がバラバラに動くことはなくなり、一体となって面外方向への抵抗力が増すので、狭小地において簡便かつ確実に既設基礎を補強することができる。
また、本願の請求項2に係る発明の基礎補強構造は、請求項1記載の基礎補強構造において、前記複数の補強板は、それぞれ、基礎梁部の長手方向に平行離隔状態で延びる上弦部および下弦部と、それらの間を傾斜状に連結する斜材部とによりトラス構造を形成し、基礎梁部内に下端部を埋設するとともに、該基礎梁部上に突出した上端部で土台または柱を固定する固定金物の基礎梁部に想定されるコーン状破壊線に対して、前記斜材部が直交するように配置することを特徴とする。これにより、各補強板の斜材部が、土台または柱を固定するアンカーボルトやホールダウン金物などの固定金物のコーン状破壊線に対し直交するので、その固定金物に引張力が作用した場合、基礎梁部のコーン状破壊を効果的に抑止できる。
【発明の効果】
【0009】
本発明の基礎補強構造では、各々がトラス構造を有する複数の補強板を基礎梁部の側面の長手方向に沿って配置し、各補強板の少なくも四隅を接着系のあと施工アンカーにより固定するようにしたため、騒音や粉塵などの発生を極力低減することが可能になり、「居ながら施工」は勿論のこと、狭小地においても簡便かつ確実に既設基礎を補強することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明に係る実施形態1の基礎補強構造を示す図である。
【図2】図1におけるB部分の拡大断面図である。
【図3】実施形態1の補強板の例を示す図である。
【図4】実施形態1の補強板の他の例を示す図である。
【図5】本発明に係る実施形態2の基礎補強構造を示す図である。
【図6】実施形態2の補強板の例とその連結状態等を示す図である。
【図7】実施形態2の補強板の他の例とその連結状態等を示す図である。
【図8】実施形態2の基礎補強構造の他の例を示す図である。
【図9】実施形態2の基礎補強構造の他の例を示す図である。
【図10】実施形態2の基礎補強構造の他の例を示す図である。
【図11】実施形態2の基礎補強構造の他の例を示す図である。
【図12】本発明に係る実施形態3の基礎補強構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明に係る基礎補強構造の実施形態1〜3について、図面を参照して説明する。
実施形態1.
図1は、実施形態1の基礎補強構造における補強板の配置状況を示す図であって、(a)は正面図、(b)はA−A線断面図、図2は、図1(b)におけるB部分の拡大断面図である。既設基礎1は、基礎梁部11とフーチング部12とからなる。実施形態1の基礎補強構造は、基礎梁部11の側面11aの長手方向に沿って、トラス構造を有する複数の補強板4を互いに重ならないように一列に配置し、接着系のあと施工アンカーで固定したものである。ここで使用する各補強板4の四隅には、後述する図3および図4に示すようにそれぞれ取付け孔4aが形成されると共に、基礎梁部11の側面11aには各取付け孔4aに対応した箇所にそれぞれアンカー挿入穴11a1が形成されている。そして、アンカー挿入穴11a1にそれぞれアンカー体5を挿入し、予めアンカー挿入穴11a1に充填した接着剤6によりアンカー体5を固定した後、各補強板4をナット72等で基礎梁部11に固定している。図2に詳細に示したように、基礎梁部11の側面11aに形成したアンカー挿入穴11a1に、セメント粉体等の無機系の接着剤が内包されたカプセル(図示せず。)を挿入し、このカプセルをハンマードリル等に装着したアンカー体5の回転と打撃等により破砕する。破砕されたカプセルの破片は、骨材として接着剤6の一部となってアンカー挿入穴11a1を充満し、それらの固化物によりアンカー体5を固定する。アンカー体5は、その頭部が基礎梁部11の側面11aから突出した状態で固定され、頭部に補強板4の各取付け孔4aを通し、その上から座金71を介しナット72により締め付けることにより、補強板4を基礎梁部11の側面11aに確実に固定することができる。なお、図1(a),(b)において、2は土台、3は柱である。
【0012】
本実施形態1では、特許文献1の技術のような機械式のあと施工アンカーを使用するのではなく、接着系のあと施工アンカーを使用する点が異なる。これは、機械式のあと施工アンカーの場合、穿孔径が大きく、作業効率が悪いばかりか、アンカー打設後の穿孔内に空隙部が残り、アンカー自体の固着強度の点で必ずしも十分とは言い難く、しかも騒音が大きいといった問題点がある。これに対し、接着系のあと施工アンカーでは、アンカー挿入穴11a1に空隙部が残らないので、アンカー体5にせん断力が作用した場合に、確実にその応力伝達を図ることができるからである。また、地震等が発生すると、基礎梁部11は、縦横の地震力により面内だけでなく、面外方向にも変形するため、アンカー体5には、引張力やせん断力が作用する。鋼板のネジ結合(ボルト接合)においては、引張力とせん断力の組み合わせ応力が作用すると、せん断力の程度により引張力が低減される。しかし、本実施形態1では、モルタル化した接着剤6がアンカー体5の周囲に充満して硬化することにより、引張力の低減度合いが大きく改善され、固着強度が向上する。また、従来の機械式のあと施工アンカーによるネジ結合(ボルト接合)では、1つの被接合物に複数の孔が形成され、これらの孔をアンカー体としてのボルトが貫通した状態で固定する場合、すべてのボルトが均等に応力を負担することが設計の前提である。ところが、施工精度によりどこか一箇所の孔だけがボルトと競り合うと、そのボルトに応力集中が生じ、応力集中部分で早期破断が発生する可能性がある。しかし、本実施形態1では、アンカー体5の周りにセメントモルタルからなる接着剤6が充填されて硬化しているため、補強板4とアンカー体5が競ることもなく、応力集中なども防止することができる。ところで、アンカー体5の接着剤には有機系と無機系とがあるが、本発明では特に限定はしない。なお、実施形態1では、無機系であるセメント系の接着剤を使用した事例について説明している。特に、セメント系の接着剤は、不燃性、耐熱性、耐候性に優れ、既設基礎1のコンクリートと同質であることから、既設基礎1と一体化を図る上で好都合である。さらに、揮発性有機化合物(VOC)を含んでいないため、人体・環境に優しい等の優れた効果を有する。また、本実施形態1では、各補強板4の取付け孔4aの孔径は、アンカー挿入穴11a1の外径以上とする。これにより、各補強板4の取付け孔4aにアンカー体5を簡便に通すことが可能になると共に、アンカー挿入穴11a1に充満した接着剤6がアンカー挿入穴11a1から漏れ出し、各補強板4の取付け孔4aまで溢れ出て固まる。そのため、基礎梁部11と補強板4とアンカー体5等が座金71を介したナット72による締付けだけでなく、接着剤6によっても固着されることになり、固着強度が向上する。
【0013】
図3(a)〜(d)は、それぞれ、補強板4の一例を示しており、その外形をほぼ正方形に構成した例である。つまり、図3(a)の補強板4は、横方向(水平方向)に延びる上弦部41および下弦部42と、これらを連結する1本の斜材部43とからなるトラス状に形成され、この例では、さらに縦材部44,45も備えている。図1(a),(b)に示す基礎補強構造は、この図3(a)に示す補強板4を使用した例を示しており、隣接する補強板4の斜材部43同士が交互に逆方向を向くように配置したものである。なお、隣接する補強板4の斜材部43同士が同方向を向くように配置しても良い。図3(b)の補強板4は、上弦部41、下弦部42、斜材部43および縦材部44,45の連結部分の内側および外側が角にならないように湾曲形状にしている。図3(c),(d)の補強板4は、斜材部43a,43bを2本設けたもので、図3(c)の補強板4は、2つの斜材部43a,43bを直交させない例、図3(d)の補強板4は、2つの斜材部43a,43bを直交させた例である。
【0014】
図4(a)〜(d)は、それぞれ、補強板4の他の例を示しており、図3(a)〜(d)の補強板4より横方向の長さ、すなわち上弦部41および下弦部42の長さをほぼ2倍にした例で、取付け孔4aを6箇所設けている。つまり、図4(a)の補強板4は、横方向(水平方向)に延びる上弦部41および下弦部42と、上弦部41および下弦部42とを連結する4本の斜材部43a〜43dとを有するトラス構造であって、斜材部43a,43bと、斜材部43c,43dとをそれぞれ直交させている。図4(b)の補強板4は、図4(a)の補強板4に対し、3本の縦材部44〜46を追加して連結したものである。図4(c)の補強板4は、図4(b)の補強板4から斜材部43b,43cと、中央の縦材部45を省いた例である。図4(d)の補強板4は、図4(b)の補強板4から斜材部43b,43cを省いた例である。なお、基礎梁部11の側面11aの長手方向に複数の補強板4を配設する際に、図3(a)〜(d)および図4(a)〜(d)に示す補強板4を一種類のみ使用しても良いし、それらを適宜選択して組合わせて配設するようにしても良い。
【0015】
従って、実施形態1の基礎補強構造によれば、トラス構造を有する複数の補強板4を基礎梁部11の側面11aの長手方向に配置し、各補強板4の少なくも四隅を接着系のあと施工アンカーにより固定するようにしたため、環境・騒音等を含めた「居ながら施工」が可能になる。また、前述の特許文献1に記載の基礎補強構造のように長尺の金属薄板がバラバラに動くことはなくなり、面外方向の抵抗力が増したので、狭小地において簡便かつ確実に既設基礎1を補強することができる。つまり、この基礎補強構造では、接着系のあと施工アンカーを打ち込むだけの簡便な施工になるので、作業者のレベルによらず均一な性能を確保することができる。また、施工時に発生する騒音は、基礎梁部11の側面11aにアンカー挿入穴11a1を開設するときのみで済むので、騒音の発生を極力低減させることができる。
【0016】
実施形態2.
図5は、実施形態2の基礎補強構造における補強板の配置状況を示す図であって、(a)は正面図、(b)はC−C線断面図である。実施形態2の基礎補強構造では、隣接する補強板4の縦材部44と縦材部45を重ねて配置することを特徴とする。そのため、各補強板4が基礎梁部11の側面11aになるべく密接するように、各補強板4の縦材部44と縦材部45の少なくとも一方の高さを変えている。
【0017】
図6は、実施形態2の補強板4を示す図であって、(a)は平面図、(b)はD−D線断面図、(c)はその連結状態を示す断面図である。各補強板4は、曲げ加工などにより左側の縦材部44が右側の縦材部45よりも補強板4の厚さだけ手前側に飛び出すように構成している。そのため、取付け孔4aの位置を合わせながら隣接する左側の補強板4の縦材部45の上に右側の補強板4の縦材部44を重ねて配置すると、隣接する各補強板4の上弦部41、下弦部42、斜材部43および縦材部45は、基礎梁部11の側面11aに密接して配置されることになる。なお、これとは逆に、右側の縦材部45を左側の縦材部44よりも補強板4の厚さだけ高く構成しても勿論良い。なお、右端に配置する補強板4は、図3(a)に示したものを使用する。
【0018】
図7は、実施形態2の補強板4の他の例を示す図であって、(a)は平面図、(b)はE−E線断面図、(c)はその連結状態を示す断面図である。この場合、基礎梁部11の側面11aに配設する補強板4のうち、両端の補強板4を除き一枚置きの補強板4の両側の縦材部44および縦材部45を、上弦部41や下弦部42等よりも補強板4の厚さだけ高く構成し、このような補強板4を図3や図4に示すような平板状の補強板4と一枚置きに配置して接着系のあと施工アンカーにより連結したものである。そのため、この場合でも、隣接する各補強板4の上弦部41と下弦部42とを重ねて配置すると、隣接する各補強板4の上弦部41、下弦部42、斜材部43等は基礎梁部11の側面11aに密接して配置されることになる。
【0019】
従って、実施形態2の基礎補強構造によれば、隣接する補強板4の縦材部44と縦材部45を重ねて配置しても、各補強板4の上弦部41、下弦部42、斜材部43等が基礎梁部11の側面11aに密接して配置されるので、基礎梁部11の側面11aに対する各補強板4の密着度が高まり、基礎梁部11の側面11aを連続して抑えることができる。その結果、補強効果を向上させることができる。また、実施形態1と同様に各補強板4の取付け孔4aの孔径をアンカー挿入穴11a1の外径以上とした場合、隣接する補強板4の縦材部44と縦材部45を重ねて配置しているので、アンカー挿入穴11a1に充満した接着剤6がアンカー挿入穴11a1から漏れ出し、縦材部44と縦材部45を重ねた2枚の補強板4の取付け孔4aまで溢れ出て固まる。その結果、重ねた2枚の補強板4の縦材部44と縦材部45が接着剤6によっても固着されることになり、実施形態1の場合よりも補強板4同士が強固に連結すると共に、あと施工アンカーの打設箇所が減り、実施形態1の場合よりも施工効率が良くなる。
【0020】
なお、実施形態2の基礎補強構造の場合、左側の補強板4の縦材部44の取付け孔4aと、右側の縦材部45の取付け孔4aとを重ね合わせた状態であと施工アンカーにより連結するので、図8(a),(b)に示すように、土台2と柱3と基礎梁部11とを連結する長尺連結プレート81や、土台2と基礎梁部11とを連結する短尺連結プレート82を、それら補強板4同士の重ね合せ部分にさらに重ね、あと施工アンカーにより固着しても良い。このようにすると、既設基礎1を土台2や柱3と一体に補強できるので、柱3と土台2と既設基礎1との間でスムーズな応力伝達を図ることが可能となり、耐震性がさらに向上する。また、図9(a),(b)に示すように、各補強板4の一方側、例えば、左側の縦材部44を伸ばして長尺連結プレート81や短尺連結プレート82と一体化して、長尺連結プレート81や短尺連結プレート82を土台2や柱3と連結することもできる。このようにすると、基礎梁部11が複数の補強板4により補強されるだけでなく、補強板4と一体化した長尺連結プレート81や短尺連結プレート82を介して土台2や柱3ともより連結され一体化されるので、柱3と土台2と既設基礎1との間でスムーズな応力伝達を図ることが可能となり、耐震性がさらに向上する。例えば、柱3に生じた引張力は土台2と既設基礎1に伝達され、柱3と土台2と既設基礎1の全体で引張力に抵抗することになる。なお、図8(b)は図8(a)のF−F線断面図、図9(b)は図9(a)のG−G線断面図である。また、図10(a),(b)に示すように、2つの基礎梁部11が直交するコーナー部(出隅部)では、L型金物83によりコーナー部(出隅部)に配設された補強板4を連結するようにしても良い。このようにすると、一方の基礎梁部11の側面11aに配置した補強板4にかかった応力を、その基礎梁部11に直交する他の基礎梁部11の側面11aに配置した補強板4に伝達することが可能となるので、この点で耐震性を向上させることが可能となる。
【0021】
また、補強板4の斜材部43が1本の場合、各補強板4の斜材部43の方向は、図1(a)に示すように隣接する補強板4同士で逆方向を向くように配置しても良いし、同方向を向くように配置しても良いが、基礎梁部11に加わる応力の状態に応じて斜材部43の向きを変えて配置すると効率的である。例えば、図11に示すように基礎梁部11の側面11aにクラック11a2が現れている場合、クラック11a2の方向に対し斜材部43が直交するように各補強板4を配置する。このように配置すると、クラック11a2の進展防止に効果がある。なお、図11では、隣接する補強板4同士を重ねて配置しているが、隣接する補強板4同士を重ねずその斜材部43がクラック11a2の方向に対し直交するように配置しても勿論よい。
【0022】
実施形態3.
実施形態3の基礎補強構造は、基礎梁部11に予めホールダウン金物91やアンカーボルト92等の固定金物が埋設されている場合における補強板4の斜材部43の配設方向に特徴がある。
【0023】
図12は、実施形態3の基礎補強構造を示す図で、(a)は図6に示す補強板4を使用した場合、(b)は図3(a)に示す補強板4と、図4(c)に示す補強板4における左側の縦部材44を右側の縦部材45よりも板の厚さだけ手前側に飛び出すように構成した補強板4を使用した場合の一例である。図12(a),(b)に示すように、実施形態3の基礎補強構造では、基礎梁部11に予めほぼ鉛直方向、すなわち基礎梁部11の上面に対し垂直方向にホールダウン金物91やアンカーボルト92等の固定金物が埋設され、ホールダウン金物91の上端は柱3に固定されている一方、アンカーボルト92の上端は土台2に固定されている。複数の補強板4は、基礎梁部11の側面11aの長手方向に沿って配置するが、ホールダウン金物91およびアンカーボルト92のコーン状破壊線91a,92aに対して、各補強板4の斜材部43が直交するように配置する。コーン状破壊とは、基礎梁部11に埋め込まれたホールダウン金物91およびアンカーボルト92が引張力を受けた際に、その埋め込まれたホールダウン金物91およびアンカーボルト92の先端より45度の円錐状に破壊することをいい、コーン状破壊線とは、基礎梁部11に想定される円錐状の破壊面が、側面11aの表面に線として表せるもののことをいう。つまり、図12(a),(b)に示すように、基礎梁部11に埋め込まれたホールダウン金物91およびアンカーボルト92の先端が補強板4の斜材部43より下方に突出するように補強板4を基礎梁部11の側面11aの長手方向に配置する。このように配置すると、各補強板4の斜材部43がホールダウン金物91およびアンカーボルト92のコーン状破壊線91a,92aに対し直交するので、ホールダウン金物91またはアンカーボルト92に引張力が作用した場合、コーン状破壊を効果的に抑止できる。その結果、ホールダウン金物91またはアンカーボルト92の抜け出しが抑制されるとともに、コーン状破壊によるクラックの発生をなるべく抑えることが可能になり、たとえクラックが発生したしてもその後のひび割れ幅の進展を防止でき、既設基礎1の急激な耐力低下を防止できる。なお、図12に示す実施形態3では、実施形態2のように隣接する補強板4同士を重ねて配置しているが、実施形態1のように隣接する補強板4同士を重ねずに配置しても勿論よい。また、実施形態3でも、実施形態1,2と同様に、無機接着系のあと施工アンカーにより複数の補強板4を基礎梁部11の側面11aの長手方向に取り付けるので、同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【0024】
1…既設基礎、11…基礎梁部、11a…側面、11a1…アンカー挿入穴、12…フーチング部、2…土台、3…柱、4…補強板、4a…取付け孔、41…上弦部、42…下弦部、43,43a〜43d…斜材部、44〜46…縦材部、5…アンカー体、6…接着剤、71…座金、72…ナット、81…長尺連結プレート、82…短尺連結プレート、91…ホールダウン金物(固定金物)、92…アンカーボルト(固定金物)。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トラス構造を有し、少なくとも四隅に取付け孔を設けた複数の補強板を基礎梁部の側面の長手方向に沿って並置するとともに、複数の補強板の各取付け孔にそれぞれ対応する位置に設けた基礎梁部のアンカー挿入穴に接着剤を充填し、各補強板の取付け孔を介して挿入したアンカー体とナットにより複数の補強板を基礎梁部に固定することを特徴とする基礎補強構造。
【請求項2】
請求項1記載の基礎補強構造において、
前記複数の補強板は、それぞれ、基礎梁部の長手方向に平行離隔状態で延びる上弦部および下弦部と、それらの間を傾斜状に連結する斜材部とによりトラス構造を形成し、基礎梁部内に下端部を埋設するとともに、該基礎梁部上に突出した上端部で土台または柱を固定する固定金物の基礎梁部に想定されるコーン状破壊線に対して、前記斜材部が直交するように配置することを特徴とする基礎補強構造。
【請求項1】
トラス構造を有し、少なくとも四隅に取付け孔を設けた複数の補強板を基礎梁部の側面の長手方向に沿って並置するとともに、複数の補強板の各取付け孔にそれぞれ対応する位置に設けた基礎梁部のアンカー挿入穴に接着剤を充填し、各補強板の取付け孔を介して挿入したアンカー体とナットにより複数の補強板を基礎梁部に固定することを特徴とする基礎補強構造。
【請求項2】
請求項1記載の基礎補強構造において、
前記複数の補強板は、それぞれ、基礎梁部の長手方向に平行離隔状態で延びる上弦部および下弦部と、それらの間を傾斜状に連結する斜材部とによりトラス構造を形成し、基礎梁部内に下端部を埋設するとともに、該基礎梁部上に突出した上端部で土台または柱を固定する固定金物の基礎梁部に想定されるコーン状破壊線に対して、前記斜材部が直交するように配置することを特徴とする基礎補強構造。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2013−76255(P2013−76255A)
【公開日】平成25年4月25日(2013.4.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−216615(P2011−216615)
【出願日】平成23年9月30日(2011.9.30)
【出願人】(000000446)岡部株式会社 (277)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年4月25日(2013.4.25)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年9月30日(2011.9.30)
【出願人】(000000446)岡部株式会社 (277)
【Fターム(参考)】
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