JP4675449B2

JP4675449B2 - Structure of exposed column base

Info

Publication number: JP4675449B2
Application number: JP2000093967A
Authority: JP
Inventors: 修小島; 忠輝形山; 俊明宮尾; 信行中村
Original assignee: JFE Steel Corp; Nippon Chuzo Co Ltd
Current assignee: JFE Steel Corp; Nippon Chuzo Co Ltd
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001279684A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露出型柱脚の基礎部の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１３は従来の露出型柱脚の基礎部の断面図である。従来の露出型柱脚における基礎部は、図１３に示すように、柱型部５ａ、基礎梁部５ｂ及び基礎部５に埋設されたアンカーボルト７とを有している。そして、鉄骨柱１の下端部に溶接されたベ−スプレート３をアンカーボルト７にナット締めすることにより、鉄骨柱１を柱型部５ａ上に固定している。
【０００３】
鉄骨柱１に作用する力は、ベ−スプレート３を介してアンカーボルト７に引張力として伝達される。この引張力は基礎コンクリート５に定着されたアンカーボルト７を介して基礎部５に伝達される。そして、この伝達は、アンカーボルト７がアンボンドタイプの場合にはアンカーボルト７の下端部に取り付けられた定着板９を介して行われる。
【０００４】
アンカーボルト７に引張力が作用した場合に、基礎部を構成するコンクリートの耐力が不十分な場合には、図１３に破線で示すように、定着板９を起点として基礎コンクリート５が円錐状に割れる（これをコーン状破壊という）ことが知られている。
このコーン状破壊を防止して、アンカーボルト引張力を基礎部５で保持させる方法としては、現在、以下の２つの方法が知られている。
第１の方法は基礎部５を構成するコンクリート自体にコーン破壊耐力Ｔａを確保する方法であり、基礎部５の面積を大きくとることで、コーン状破壊が起こらないようにするというものであり、具体的には以下のようにする。
【０００５】
コーン破壊耐力Ｔａは次式で求められる。
Ｔａ＝ 0.6√Ｆｃ・Ａｃ（短期設計時）
Ｔａ＝ 0.8√Ｆｃ・Ａｃ（終局設計時）
ここで、Ｆｃ：コンクリートの設計基準強度
Ａｃ：コンクリートのコーン状破壊面の有効水平投影面積
【０００６】
ここで、コーン状破壊面の有効水平投影面積とは、定着板９を頂点とする円錐の母線が基礎コンクリート部５の表面と交ってできる線で囲まれた部分の面積をいう。
この有効水平投影面積Ａｃを模式的に示すと、隅柱では図１４、側柱では図１５、中柱では図１６の斜線で示す部分になる。
【０００７】
コーン状破壊を防止するには、アンカーボルトの引張力をＴとすれば、Ｔａ＞Ｔを満たすように上式のＡｃを定める。
【０００８】
コーン状破壊を防止する第２の方法は、基礎コンクリート部内に立上筋を必要量設置するというものである。
図１７、図１８は第２の方法の説明図であり、図１７は隅柱の側面断面を、図１８は平面断面をそれぞれ示している。
【０００９】
この方法においては、アンカーボルト７の引張力を負担できる本数の立上筋１１を定着板９の近傍に配置すると共に定着板９の上下に、それぞれ必要定着長さをとるようにしている。これによって、アンカーボルト７の引張力を立上筋１１に伝達し、立上筋１１に引張力を負担させるとともに立上筋１１が引き抜かれないようにしている。
なお、立上筋１１を囲むようにフープ筋１５が設置されている。
【００１０】
立上筋の引張耐力Ｔａ’は次式で求められる。
Ｔａ’＝ｎＦ・Ａ₁（短期設計時）
Ｔａ’＝ｎＦ1.1Ａ₁（終局設計時）
ここで、ｎ：定着板の近傍の立上筋の本数
Ｆ：立上筋の強度
Ａ₁：立上筋の断面積
【００１１】
アンカーボルト７の引張力を負担できるようにするには、アンカーボルト７の引張力をＴとすれば、Ｔａ’＞Ｔを満たすように上式のｎ（定着板の近傍の立上筋の本数）を決定すればよい。この例では、ｎ＝６に設定している。以下、ｎ＝６に設定することで、Ｔａ’＞Ｔを満たすことを確認する。
【００１２】
なお、上記の例ではＭ27のアンカーボルトを４本用いたものであり、引張耐力は、
Ｔｙ＝225.06kN（短期設計時）
Ｔｕ＝280.76kN（終局設計時）
である。
また、立上筋としては、Ｄ１９（ＳＤ３４５）を用いている。
【００１３】
右曲げの場合には、図１８に黒塗りで示した６本の立上筋が引張力に抵抗することになる。この６本の引張耐力をＴａ’とすれば、
Ｔａ’＝（６本）×（降伏耐力）×1.1×（立上筋の断面積）で求まり、具体的な数値を代入すると、
Ｔａ’＝ 6×34.32×1.1×2.87＝650.1kN
となる。
この値は、アンカーボルト７の引張耐力：2×280.76＝561.52kNを上回っており、Ｔａ’＞Ｔを満たすことが確認された。
なお、逆に言えば、上記の従来例においては、アンカーボルトの引張耐力561.52kNを上回るにはアンカーボルトが片側に６本（合計で１２本）必要な構造である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
第１の方法ではコーン状破壊を起こさないように有効水平投影面積を確保しなければならず、基礎部が大きく、重くなるという問題がある。
また、第２の方法では立上筋の本数が多くなり（上記の例では１２本）、配筋が煩雑になり配筋作業効率が悪くなるという問題がある。
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、立上筋の本数を減らして配筋が容易な露出型柱脚の基礎部の構造を得ることを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る隅柱又は側柱における露出型柱脚の基礎部の構造は、柱型部にアンカーボルト、アンカーボルトの下端部に設けられた定着板、及び立上筋を備え、基礎梁部に基礎梁上端筋、基礎梁下端筋及びスタラップ筋を備え、基礎梁上端筋及び基礎梁下端筋を柱型部まで延設した隅柱又は側柱における露出型柱脚の基礎部の構造において、露出型柱脚の基礎部における仮想的なコーン破壊面内に、立上筋、基礎梁上端筋の折曲後の余長部、基礎梁下端筋の折曲後の余長部、スタラップ筋をそれぞれ配置し、基礎梁上端筋の余長部を定着板よりも下部まで延出して配置し、基礎梁下端筋の余長部を定着板よりも上部まで延出して配置し、立上筋の断面積に基づいて求められる立上筋の引張耐力、定着板よりも下部に配置した基礎梁上端筋の余長部の付着力、定着板よりも上部に配置した基礎梁下端筋の余長部の付着力、及びスタラップ筋の断面積に基づいて求められるスタラップの引張耐力を算出し、立上筋の引張耐力、基礎梁上端筋の余長部の付着力、基礎梁下端筋の余長部の付着力、及びスタラップ筋の引張耐力の和がアンカーボルトの引張力よりも大きくなるように、コーン破壊面内に配置される立上筋の本数を決定したものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の一実施の形態の側面断面図、図２は平面断面図である。この例は、隅柱の基礎部の構造に関するものである。なお、図において、従来例を示した図１７、図１８と同一部分には同一の符号を付している。
この例は、250mm角の角形鋼管柱を、アンカーボルト４本で基礎部５に定着させるものである。
【００１８】
具体的には、各定着板９の近傍に立上筋１１を各１本ずつ合計４本配置すると共に、基礎梁部５ｂの上端筋１７及び下端筋１９の折曲後の余長部を定着板９のそれぞれ下側上側まで200mm延出させて配置している。さらに、基礎梁部５ｂのスタラップ筋２１が露出型柱脚の基礎部における仮想的なコーン破壊面内に配置されている。ここに言う仮想的なコーン破壊面とは、図１で破線で示す部分であり、定着板９を頂点とする円錐形の側面のことをいう。
なお、立上筋１１の下端部については、図面上記載を省略しているが、基礎梁部５ｂ側に折曲して定着されている。そして、この点は以下の図３、図５、図７、図９、図１１においても同様である。
【００１９】
図３〜図６は本実施の形態の作用の説明図であり、図３、図４は右曲げの場合を、図５、図６は左曲げの場合をそれぞれ示している。
右曲げの場合には、図３、図４において黒く塗りつぶした立上筋１１（２本）、基礎梁主筋１７，１９の折曲後の余長部１７ａ，１９ａ、スタラップ筋２１（２本）が協同してアンカーボルト７の引張力：Ｔに抵抗する。
また、左曲げの場合は、図５、図６において黒く塗りつぶした立上筋１１（２本）、スタラップ筋２１（５本）が協同して、アンカーボルト７の引張力Ｔに抵抗する。
【００２０】
次に、上記の構造において、実際に、立上筋１１、基礎梁主筋１７，１９の折曲後の余長部１７ａ，１９ａ、スタラップ筋２１によってアンカーボルト７の引張力に抵抗できるかどうかについて考察する。
【００２１】
上記の例における具体的な仕様を次に示す。なお、従来例との比較を明確にするために、アンカーボルト７、立上筋１１は従来例と同様のものを使用している。）
アンカーボルト７はネジ部がＭ27であり、その引張耐力は、
Ｔｙ＝225.06kN（短期設計時）
Ｔｕ＝280.76kN（終局設計時）
【００２２】
立上筋１１、スタラップ筋２１、基礎梁主筋１７，１９、フープ筋１５の各仕様は以下の通りである。
立上筋：Ｄ１９（ＳＤ３４５）
スタラップ筋：Ｄ１３（ＳＤ２９５）
基礎梁主筋：Ｄ２５（ＳＤ３４５）
フープ筋：Ｄ１３（ＳＤ２９５）
フープ筋の間隔（図１のＸ）：100mm
基礎梁主筋の間隔（図２のＹ）：62mm
基礎梁主筋の最小かぶり厚さ（図２のＺ）：66.9mm
【００２３】
上記の仕様を前提として、以下検討する。まず、右曲げについて検討する。
終局設計時のアンカーボルト７の耐力は、アンカーボルト７が片側に２本配置されているので、280.76×2=561.52kNとなる。
一方、右曲げの場合にアンカーボルト７の引張力に抵抗するのは、立上筋１１（２本）、スタラップ筋２１（２本）と、基礎梁主筋１７，１９の余長部１７ａ，１９ａ（３本）である。なお、基礎梁上端筋１７及び基礎梁下端筋１９の余長部１７ａ，１９ａ（図４において黒塗りしていない部分）についてもアンカーボルト７の引張力に抵抗することが考えられるが、この実施の形態においては安全側に考慮して、これらの余長部１７ａ，１９ａの抵抗力については無視している。
そして、立上筋１１は一般に全断面の引張力をカバ一できるだけの定着長さが確保されているので全断面の引張力を、基礎梁下端筋１９は定着板９より上部の余長部１９ａにおける付着力分を、基礎梁上端筋１７は定着板９より下部の余長部１７ａの付着力分を、スタラップ筋２１は全断面の引張力を考える。
なお、上記の基礎梁上端筋１７及び基礎梁下端筋１９に直交する側の基礎梁上端筋１７及び基礎梁下端筋１９の余長部１７ａ，１９ａ（図４において黒塗りしていない部分）についてもアンカーボルト７の引張力に抵抗することが考えられるが、この実施の形態においては安全側に考慮して、これらの余長部１７ａ，１９ａについては無視している。
【００２４】
立上筋１１とスタラップ筋２１の引張耐力はそれぞれ以下の通りである。
立上筋： 2×34.32×1.1×2.87=216.7kN
スタラップ筋： 2×29.42×1.1×1.27×2=164.4kN
【００２５】
基礎梁主筋１７，１９の余長部１７ａ，１９ａについては、付着力を求める必要がある。
ところで、日本建築学会の鉄筋コンクリート構造計算基準によると、必要付着長さはｌ_abは次式で与えられる。
ｌ_ab＝σ_tＡ_s／Ｋｆ_bψ （１）
σ_t：付着検定断面位置における短期、長期荷重時の鉄筋存在応力度とし、
鉄筋端に標準フックを設ける場合にはその値の2/3倍とする。
Ａ_s：当該鉄筋の断面積
ψ：当該鉄筋の周長
ｆ_b：許容付着応力度
Ｋ：鉄筋配置と横補強筋による以下の修正係数であり、2.5以下とする。
長期荷重時Ｋ＝0.3Ｃ／ｄ_b＋0.4 （２）
短期荷重時Ｋ＝0.3（Ｃ＋Ｗ）／ｄ_b＋0.4 （３）
ここで、Ｃ：鉄筋間のあき、もしくは最小かぶり厚さの３倍のうち小さいほうで、鉄筋径の５倍を超える値としてはならない。
Ｗ：付着割裂面を横切る横補強筋効果を表す換算長さで、次式により与えられる。鉄筋径の2.5倍を超える値としてはならない。
Ｗ＝80Ａ_st／sＮ（４）
ここで、Ａ_st：当該鉄筋列の想定される付着割裂面を横切る１組の横補強筋全断面積
s：１組の横補強筋（断面積Ａ_st）の間隔
Ｎ：当該鉄筋列の想定される付着割裂面における鉄筋本数
ｄ_b：曲げ補強筋径
【００２６】
（１）式を変形して、
σ_tＡ_s＝ｌ_abＫｆ_bψ （５）
とすると、この式によって求まるσ_tＡ_sが基礎梁主筋１７，１９の付着力に相当する。そこで、（５）式に各値を代入してσ_tＡ_sを求める。
まず、付着長さ：ｌ_abは設定値であり、この例では200mmである。
【００２７】
Ｋを（３）式に基づいて求める。
まず、（３）式における、Ｃの値を求める。Ｃの値は前述のように、鉄筋間のあき、もしくは最小かぶり厚さの３倍のうち小さいほうで、鉄筋径の５倍を超える値としてはならない、と規定される。本実施の形態において、鉄筋間のあき寸法は62mmに設定している。また、最小かぶり厚さは66.9mmに設定しており、この３倍は66.9×3＝200.7mmである。鉄筋径は25mmであり、これの５倍は25×5＝125mmである。したがって、Ｃの値としては、これらの値中の最小値である62mmを採用する。
【００２８】
次に、Ｗの値を求める。Ｗ＝80Ａ_st／sＮ（上記（４）式）である。Ａ_stは、前述のように、当該鉄筋列の想定される付着割裂面を横切る１組の横補強筋全断面積である。
ここで、当該鉄筋列とは、立上筋１１と上端筋１７の余長部１７ａ、下端筋１９の余長部１９ａが相当する。横補強筋にはフープ筋１５が相当する。フープ筋１５は輪になっているので割裂面に対して２断面が交わる。したがって、Ａ_st＝2×127となる。
ｓは１組の横補強筋（フープ筋）（断面積Ａ_st）の間隔であり、この例では100mmである。
また、Ｎは当該鉄筋列の想定される付着割裂面における鉄筋本数であり、２本の立上筋１１と３本の上端筋１７の余長部１７ａ、下端筋１９の余長部１９ａ（各１本の組を１本としてカウントする）であり、本数としては５本になる。
よって、Ｗ＝80×2×127／(5×100)＝40.64
この値は、鉄筋径の2.5倍である25×2.5＝62.5を超えていない。よって、Ｗ＝40.64となる。
【００２９】
ｄ_bを求める。ｄ_bは曲げ補強筋径であり、曲げ補強筋としては基礎梁主筋が相当し、この例では、ｄ_b＝25mmである。
【００３０】
鉄筋コンクリート構造計算基準においては、付着力に関して終局時設計という概念が示されていないので、上記の短期荷重時を示した（３）式を用いる。（３）式を用いたとしても、設計上は安全側に作用するので問題はない。
（３）式に上記で求めた各値を代入することによって、Ｋ＝1.632となる。
【００３１】
許容付着応力度ｆ_bは、Ｆc＝20.6N/mm²のコンクリートの場合には鉄筋コンクリート構造計算基準によると、ｆ_b＝1.415N/mm²となる。
また、基礎梁主筋の周長はψは80mmである。
【００３２】
以上のようにして求まった各値を（５）式に代入してσ_tＡ_sを求める。
σ_tＡ_s＝200×2×3×1.632×1.415×80＝221690.88Nとなる。単位をkNに統一して、小数点第３位以下を四捨五入すると、221.69kNになる。
したがって、立上筋１１、スタラップ筋２１、基礎梁主筋の余長部１７ａ，１９ａの合計の耐力は、=216.7kN＋164.4kN＋221.69kN＝602.79kNとなる。そして、この値はアンカーボルトの引張耐力である561.52kNを上回っており、要件を満たす。
【００３３】
次に、左曲げの場合について検討する。
左曲げの場合には、図５、図６に示すように、立上筋２本とスタラップ筋５本が引張力に抵抗する。なお、右曲げの場合と同様に、基礎梁上端筋１７及び基礎梁下端筋１９の余長部１７ａ，１９ａ（図４において黒塗りしていない部分）についてもアンカーボルト７の引張力に抵抗することが考えられるが、この実施の形態においては安全側に考慮して、これらの余長部１７ａ，１９ａの抵抗力については無視している。
立上筋２本の引張耐力は 2×34.32×1.1×2.87=216.7kN
スタラップ筋５本の引張耐力は 5×29.42×1.1×1.27×2=411kN
これらの合計は216.7kN＋411kN＝627.7kNとなり、アンカーボルトの引張耐力である561.52kNを上回っており、この場合にも要件を満たしている。
以上のように、右曲げ、左曲げのいずれの場合であっても、要件を満たすことが確認できた。
【００３４】
本実施の形態によれば、従来であれば１２本必要であった立上筋を４本に減らすことができ、露出型柱脚の基礎部の構造を単純化でき、配筋効率を大きく高めることができる。
【００３５】
実施の形態２．
図７〜図１０は本発明の他の実施の形態の説明図であり、側柱の構造に関するものである。なお、図７、図８が右曲げの場合の説明図であり、図９、図１０が左曲げの場合の説明図である。
右曲げの場合には、図７、図８において黒く塗りつぶした立上筋１１、基礎梁主筋１７，１９の余長部１７ａ，１９ａ、スタラップ筋２１が協同してアンカーボルトの引張力Ｔに抵抗する。
また、左曲げの場合は、図９、図１０において黒く塗りつぶした立上筋１１、スタラップ筋２１が協同して、アンカーボルトの引張力Ｔに抵抗する。
【００３６】
実施の形態３．
図１１、図１２は本発明の他の実施の形態の説明図であり、中柱の構造に関するものである。
右曲げの場合には、図１１、図１２において黒く塗りつぶした立上筋１１、スタラップ筋２１が協同して、アンカーボルトの引張力Ｔに抵抗する。
また、左曲げの場合も同様に、立上筋１１、スタラップ筋２１が協同して、アンカーボルトの引張力Ｔに抵抗する。
【００３７】
【発明の効果】
本発明においては、露出型柱脚の基礎部における仮想的なコーン破壊面内に、立上筋、スタラップ筋、基礎梁主筋の余長部を配置し、これらによってアンカーボルトの引張力に抵抗するようにしたので、立上筋の本数を減らすことが可能となり、露出型柱脚の基礎部の構造を単純化でき、配筋効率を大きく高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の側面断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の平面断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１の作用の説明図である（右曲げ）。
【図４】本発明の実施の形態１の作用の説明図である（右曲げ）。
【図５】本発明の実施の形態１の作用の説明図である（左曲げ）。
【図６】本発明の実施の形態１の作用の説明図である（左曲げ）。
【図７】本発明の実施の形態２の作用の説明図である（右曲げ）。
【図８】本発明の実施の形態２の作用の説明図である（右曲げ）。
【図９】本発明の実施の形態２の作用の説明図である（左曲げ）。
【図１０】本発明の実施の形態２の作用の説明図である（左曲げ）。
【図１１】本発明の実施の形態３の作用の説明図である（右曲げ）。
【図１２】本発明の実施の形態３の作用の説明図である（右曲げ）。
【図１３】露出型柱脚の基礎部の構造の説明図である。
【図１４】コーン状破壊面の有効水平投影面積の説明図である（隅柱）。
【図１５】コーン状破壊面の有効水平投影面積の説明図である（側柱）。
【図１６】コーン状破壊面の有効水平投影面積の説明図である（中柱）。
【図１７】従来の露出型柱脚の基礎部の側面断面図である。
【図１８】従来の露出型柱脚の基礎部の平面断面図である。
【符号の説明】
５基礎コンクリート部
７アンカーボルト
９定着板
１１立上筋
１５フープ筋
１７上端筋
１７ａ上端筋の余長部
１９下端筋
１９ａ下端筋の余長部
２１スタラップ筋[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to the structure of the foundation of an exposed column base.
[0002]
[Prior art]
FIG. 13 is a cross-sectional view of a base portion of a conventional exposed column base. As shown in FIG. 13, the foundation portion of the conventional exposed column base includes a column shape portion 5 a, a foundation beam portion 5 b, and anchor bolts 7 embedded in the foundation portion 5. The base plate 3 welded to the lower end portion of the steel column 1 is fastened to the anchor bolt 7 with a nut, thereby fixing the steel column 1 on the column mold portion 5a.
[0003]
The force acting on the steel column 1 is transmitted as a tensile force to the anchor bolt 7 via the base plate 3. This tensile force is transmitted to the foundation portion 5 through anchor bolts 7 fixed to the foundation concrete 5. And this transmission is performed via the fixing plate 9 attached to the lower end of the anchor bolt 7 when the anchor bolt 7 is an unbonded type.
[0004]
When the tensile force is applied to the anchor bolt 7 and the proof strength of the concrete constituting the foundation is insufficient, the foundation concrete 5 is formed in a conical shape starting from the fixing plate 9 as shown by a broken line in FIG. It is known to crack (this is called cone-like destruction).
Currently, the following two methods are known as methods for preventing the cone-like fracture and maintaining the anchor bolt tension force at the base portion 5.
The first method is a method of securing the cone fracture resistance Ta to the concrete itself constituting the foundation part 5, and by taking a large area of the foundation part 5, it prevents the cone-like fracture from occurring, Specifically:
[0005]
The cone fracture resistance Ta is obtained by the following equation.
Ta = 0.6√Fc · Ac (for short-term design)
Ta = 0.8√Fc · Ac (at the time of final design)
Here, Fc: Design standard strength of concrete Ac: Effective horizontal projected area of concrete cone-shaped fracture surface
Here, the effective horizontal projected area of the cone-shaped fracture surface means an area of a portion surrounded by a line formed by a conical bus line intersecting the surface of the foundation concrete portion 5 with the fixing plate 9 as a vertex.
The effective horizontal projection area Ac is schematically shown in FIG. 14 for the corner pillar, FIG. 15 for the side pillar, and the hatched part in FIG. 16 for the middle pillar.
[0007]
In order to prevent cone-like fracture, if the tensile force of the anchor bolt is T, Ac in the above equation is determined so that Ta> T is satisfied.
[0008]
A second method for preventing cone-like fracture is to install a required amount of rising bars in the foundation concrete part.
17 and 18 are explanatory views of the second method. FIG. 17 shows a side cross section of a corner post, and FIG. 18 shows a plan cross section.
[0009]
In this method, a number of rising streaks 11 that can bear the tensile force of the anchor bolt 7 are arranged in the vicinity of the fixing plate 9 and have a necessary fixing length above and below the fixing plate 9, respectively. As a result, the tensile force of the anchor bolt 7 is transmitted to the upright muscle 11 so that the upright muscle 11 bears the tensile force and the upright muscle 11 is not pulled out.
A hoop line 15 is installed so as to surround the upright line 11.
[0010]
The tensile strength Ta ′ of the standing muscle is obtained by the following equation.
Ta '= nF · A ₁ (for short-term design)
Ta '= nF1.1A ₁ (at the time of final design)
Here, n: number of rising muscles in the vicinity of the fixing plate F: strength of the rising muscle A ₁ : sectional area of the rising muscle
In order to be able to bear the tensile force of the anchor bolt 7, if the tensile force of the anchor bolt 7 is T, n in the above formula (the number of rising bars in the vicinity of the fixing plate) so as to satisfy Ta ′> T. ) Should be determined. In this example, n = 6 is set. Hereinafter, it is confirmed that Ta ′> T is satisfied by setting n = 6.
[0012]
In the above example, four M27 anchor bolts were used, and the tensile strength was
Ty = 225.06kN (short-term design)
Tu = 280.76kN (at the time of final design)
It is.
Further, D19 (SD345) is used as the standing muscle.
[0013]
In the case of right bending, the six upright bars shown in black in FIG. 18 resist the tensile force. If these six tensile strengths are Ta ′,
Ta ′ = (6 pieces) × (yield strength) × 1.1 × (cross-sectional area of the rising muscle) and substituting specific numerical values,
Ta '= 6 × 34.32 × 1.1 × 2.87 = 650.1kN
It becomes.
This value exceeded the tensile strength of the anchor bolt 7: 2 × 280.76 = 561.52 kN, and it was confirmed that Ta ′> T was satisfied.
In other words, in the above conventional example, in order to exceed the anchor bolt's tensile strength of 561.52 kN, six anchor bolts (12 in total) are required on one side.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
In the first method, an effective horizontal projection area must be ensured so as not to cause cone-like destruction, and there is a problem that the base portion is large and heavy.
Further, in the second method, there are problems that the number of upright bars increases (12 in the above example), the bar arrangement becomes complicated, and the bar arrangement work efficiency is deteriorated.
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to obtain a structure of a foundation portion of an exposed-type column base in which the number of upright bars is reduced to facilitate the arrangement of bars.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The structure of the foundation portion of the exposed column base in the corner column or the side column according to the present invention includes an anchor bolt in the column mold portion, a fixing plate provided at a lower end portion of the anchor bolt, and a rising bar, and a foundation beam portion In the structure of the foundation part of the exposed column base in the corner column or side column, which has the top beam top bar, the bottom beam bottom bar, and the stirrup bar in the base column, In the hypothetical cone fracture plane at the foundation part of the exposed column base, the surplus bar, the extra length after bending of the upper end of the foundation beam, the extra length after bending of the lower end of the foundation beam, and the stirrup bar Place the extra length of the top beam of the foundation beam extending below the anchor plate, arrange the extra length of the bottom beam of the foundation beam above the anchor plate, and Tensile strength of the upright bar calculated based on the cross-sectional area, the surplus of the upper end bar of the foundation beam placed below the anchor plate The tensile strength of the stirrup is calculated by calculating the tensile strength of the stirrup calculated based on the adhesive strength of the joint, the adhesive strength of the extra length of the bottom beam of the foundation beam placed above the fixing plate, and the cross-sectional area of the stapling In the cone fracture plane, the sum of the adhesive strength of the extra length of the foundation beam upper bar, the extra length of the lower beam of the foundation beam, and the tensile strength of the stirrup bar is greater than the tensile strength of the anchor bolt. The number of the standing muscles to be arranged in is determined.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a side sectional view of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan sectional view. This example relates to the structure of the corner pillar foundation. In the figure, the same parts as those in FIGS. 17 and 18 showing the conventional example are denoted by the same reference numerals.
In this example, a square steel pipe column of 250 mm square is fixed to the base portion 5 with four anchor bolts.
[0018]
Specifically, a total of four rising bars 11 are arranged in the vicinity of each fixing plate 9, and the extra length portions after bending of the upper end 17 and the lower end 19 of the foundation beam portion 5 b are fixed. Each plate 9 is arranged extending 200 mm to the lower upper side. Further, the stirrup muscle 21 of the foundation beam portion 5b is arranged in a virtual cone breaking surface in the foundation portion of the exposed column base. The virtual cone breaking surface mentioned here is a portion indicated by a broken line in FIG. 1 and means a conical side surface having the fixing plate 9 as a vertex.
In addition, about the lower end part of the standing-up line 11, although description is abbreviate | omitted on drawing, it is bent and fixed to the foundation beam part 5b side. This also applies to FIGS. 3, 5, 7, 9, and 11 below.
[0019]
3 to 6 are explanatory views of the operation of the present embodiment. FIGS. 3 and 4 show the case of right bending, and FIGS. 5 and 6 show the case of left bending, respectively.
In the case of right bending, the upright bars 11 (two) painted black in FIGS. 3 and 4, the extra length portions 17 a and 19 a after bending of the main beam main bars 17 and 19, and the stirrup bars 21 (two). Cooperate to resist the tensile force T of the anchor bolt 7.
Further, in the case of left bending, the standing muscles 11 (two) and the stirrup muscles 21 (five) painted black in FIGS. 5 and 6 cooperate to resist the tensile force T of the anchor bolt 7.
[0020]
Next, in the above-described structure, whether or not the rising force 11, the surplus lengths 17a and 19a of the foundation beam main bars 17 and 19 after bending, and the stirrup bars 21 can actually resist the tensile force of the anchor bolt 7 is determined. Consider.
[0021]
Specific specifications in the above example are as follows. In addition, in order to clarify the comparison with the conventional example, the anchor bolts 7 and the rising bars 11 are the same as those in the conventional example. )
The anchor bolt 7 has a thread part M27, and its tensile strength is
Ty = 225.06kN (short-term design)
Tu = 280.76kN (at the time of final design)
[0022]
The specifications of the standing muscle 11, the stirrup muscle 21, the foundation beam main bars 17, 19 and the hoop bar 15 are as follows.
Standing muscle: D19 (SD345)
Stalrup muscle: D13 (SD295)
Foundation beam main bar: D25 (SD345)
Hoop muscle: D13 (SD295)
Hoop muscle spacing (X in Fig. 1): 100mm
Spacing of foundation beam main bars (Y in Fig. 2): 62mm
Minimum cover thickness of the foundation beam main bar (Z in Fig. 2): 66.9mm
[0023]
Considering the above specifications, the following is considered. First, consider right bending.
The strength of the anchor bolt 7 at the final design is 280.76 × 2 = 561.52 kN because two anchor bolts 7 are arranged on one side.
On the other hand, the resistance to the tensile force of the anchor bolt 7 in the case of right bending is that the upright bars 11 (two), the stirrup bars 21 (two), and the extra length portions 17a and 19a of the foundation beam main bars 17 and 19 are used. (3). Note that it is conceivable that the extra length portions 17a and 19a (the portions not blackened in FIG. 4) of the foundation beam upper stripe 17 and the foundation beam lower reinforcement 19 also resist the tensile force of the anchor bolt 7. In this embodiment, the resistance of these extra length portions 17a and 19a is ignored in consideration of safety.
In general, the standing bar 11 has a fixing length that can cover the tensile force of the entire cross section, so that the tensile force of the entire cross section is secured, and the base beam lower bar 19 has an extra length portion 19 a above the fixing plate 9. The upper part 17 of the foundation beam considers the adhesion of the extra length portion 17a below the fixing plate 9, and the stirrup 21 considers the tensile force of the entire cross section.
In addition, extra length portions 17a and 19a of the base beam upper bar 17 and the base beam lower bar 19 on the side perpendicular to the base beam upper bar 17 and the base beam lower bar 19 (portions not blackened in FIG. 4) However, in this embodiment, the extra length portions 17a and 19a are ignored in consideration of the safety side.
[0024]
The tensile strengths of the standing muscle 11 and the scallop muscle 21 are as follows.
Standing muscle: 2 × 34.32 × 1.1 × 2.87 = 216.7kN
Stalrup muscle: 2 × 29.42 × 1.1 × 1.27 × 2 = 164.4kN
[0025]
For the extra length portions 17a and 19a of the foundation beam main bars 17 and 19, it is necessary to determine the adhesive force.
By the way, according to the reinforced concrete structure calculation basis of the Architectural Institute of Japan, necessary adhesion length l _ab is given by the following equation.
l _ab = σ _t A _s / Kf _b ψ (1)
σ _t : Reinforcing bar existence stress level at the time of short-term and long-term loading at the cross-section position of adhesion test,
If a standard hook is provided at the end of the rebar, it should be 2/3 times that value.
A _s : Cross section area of the reinforcing bar ψ: Perimeter length of the reinforcing bar f _b : Permissible adhesion stress K: The following correction coefficient based on the reinforcing bar arrangement and the lateral reinforcing bar, which is 2.5 or less.
Long-term load K = 0.3C / d _b +0.4 (2)
Short-term load when K = 0.3 (C + W) / d b +0.4 (3)
Here, C: the space between the reinforcing bars or 3 times the minimum cover thickness, which should be smaller than 5 times the diameter of the reinforcing bar.
W: A conversion length representing the transverse reinforcement effect across the adhesion splitting surface, and is given by the following equation. The value should not exceed 2.5 times the diameter of the reinforcing bar.
W = 80A _st / sN (4)
Here, A _st : one set of cross-sectional area of a set of transverse reinforcing bars crossing the assumed bond splitting surface of the reinforcing bar row
s: distance a pair of lateral reinforcement (cross-sectional area A _st) N: rebar number in Bond crack surfaces envisaged in the rebar column d _b: Bending reinforcement diameter [0026]
(1)
σ _t A _s = l _ab Kf _b ψ (5)
Then, σ _t A _s obtained by this equation corresponds to the adhesive force of the foundation beam main bars 17 and 19. Therefore, σ _t A _s is obtained by substituting each value into equation (5).
First, the adhesion length: l _ab is a set value, which is 200 mm in this example.
[0027]
K is obtained based on equation (3).
First, the value of C in equation (3) is obtained. As described above, the value of C is defined to be a value smaller than three times the space between the reinforcing bars or the minimum cover thickness and not to exceed 5 times the diameter of the reinforcing bars. In the present embodiment, the space between the reinforcing bars is set to 62 mm. Further, the minimum cover thickness is set to 66.9 mm, and this triple is 66.9 × 3 = 200.7 mm. The diameter of the reinforcing bar is 25 mm, and 5 times this is 25 × 5 = 125 mm. Therefore, the value C is 62 mm, which is the minimum value among these values.
[0028]
Next, the value of W is obtained. W = 80 A _st / sN (the above equation (4)). As described above, A _st is the total cross-sectional area of a set of transverse reinforcing bars that crosses the assumed bond splitting surface of the reinforcing bar row.
Here, the said reinforcing bar row | line | column corresponds to the surplus length part 17a of the standing | starting-up reinforcement 11, the upper end reinforcement 17, and the extra length part 19a of the lower end reinforcement 19. FIG. The hoop bar 15 corresponds to the lateral reinforcing bar. Since the hoop muscle 15 is a ring, two cross sections intersect the split surface. Therefore, A _st = 2 × 127.
s is a distance between a pair of lateral reinforcing bars (hoop bars) (cross-sectional area A _st ), and is 100 mm in this example.
N is the number of reinforcing bars on the assumed split surface of the reinforcing bar row, and the extra length portions 17a of the two upright bars 11 and the three upper end bars 17 and the extra length parts 19a of the lower end bars 19 (each One set is counted as one), and the number is five.
Therefore, W = 80 × 2 × 127 / (5 × 100) = 40.64
This value does not exceed 25 × 2.5 = 62.5, which is 2.5 times the diameter of the reinforcing bar. Therefore, W = 40.64.
[0029]
Find d _b . d _b is the diameter of the bending reinforcement, and the bending reinforcement is equivalent to the foundation beam main reinforcement, and in this example, d _b = 25 mm.
[0030]
In the reinforced concrete structure calculation standard, the concept of ultimate design with respect to adhesive force is not shown, so the above equation (3) showing the short-term load is used. Even if equation (3) is used, there is no problem because it acts on the safe side in design.
By substituting each value obtained above into equation (3), K = 1.632.
[0031]
Acceptable adhesion stresses f _b, in the case of concrete Fc = 20.6N / mm ² is said to reinforced concrete structures calculation basis, and f _b = 1.415N / mm ^2.
The circumference of the foundation beam main reinforcement is 80 mm.
[0032]
Each value obtained as described above is substituted into the equation (5) to obtain σ _t A _s .
σ _t A _s = 200 × 2 × 3 × 1.632 × 1.415 × 80 = 221690.88N. If the unit is kN and rounded off to the second decimal place, the result is 221.69 kN.
Therefore, the total proof stress of the upright bars 11, the stirrup bars 21, and the extra length portions 17a and 19a of the foundation beam main bars becomes = 216.7 kN + 164.4 kN + 221.69 kN = 602.79 kN. This value exceeds the 561.52kN, which is the tensile strength of the anchor bolt, and satisfies the requirement.
[0033]
Next, consider the case of left bending.
In the case of left bending, as shown in FIGS. 5 and 6, the two rising muscles and the five stirrup muscles resist the tensile force. As in the case of right bending, the surplus length portions 17a and 19a (the portions not blackened in FIG. 4) of the foundation beam upper stripe 17 and the foundation beam lower reinforcement 19 also resist the tensile force of the anchor bolt 7. However, in this embodiment, the resistance force of these extra length portions 17a and 19a is ignored in consideration of safety.
Tensile strength of 2 standing muscles is 2 × 34.32 × 1.1 × 2.87 = 216.7kN
Tensile strength of 5 stirrup muscles is 5 × 29.42 × 1.1 × 1.27 × 2 = 411kN
These totals are 216.7kN + 411kN = 627.7kN, exceeding the anchor bolt's tensile strength of 561.52kN, which also meets the requirements.
As described above, it was confirmed that the requirements were satisfied in both cases of right bending and left bending.
[0034]
According to the present embodiment, it is possible to reduce the number of upright muscles, which conventionally required twelve, to four, simplify the structure of the foundation of the exposed column base, and greatly increase the efficiency of the bar arrangement. be able to.
[0035]
Embodiment 2. FIG.
7-10 is explanatory drawing of other embodiment of this invention, and is related with the structure of a side pillar. 7 and 8 are explanatory diagrams when the right bending is performed, and FIGS. 9 and 10 are explanatory diagrams when the left bending is performed.
In the case of right bending, the upright bars 11, the extra length portions 17a and 19a of the foundation beam main bars 17 and 19 and the stirrup bars 21 in FIG. 7 and FIG. 8 cooperate to resist the tensile force T of the anchor bolt. To do.
Further, in the case of left bending, the standing muscle 11 and the stirrup muscle 21 painted black in FIGS. 9 and 10 cooperate to resist the tensile force T of the anchor bolt.
[0036]
Embodiment 3 FIG.
11 and 12 are explanatory views of another embodiment of the present invention, and relate to the structure of the middle pillar.
In the case of a right bend, the standing muscle 11 and the stirrup muscle 21 painted black in FIGS. 11 and 12 cooperate to resist the tensile force T of the anchor bolt.
Similarly, in the case of left bending, the standing muscle 11 and the stirrup muscle 21 cooperate to resist the tensile force T of the anchor bolt.
[0037]
【The invention's effect】
In the present invention, the surplus lengths of the standing muscle, the stirrup muscle, and the foundation beam main reinforcement are arranged in the virtual cone fracture surface in the foundation portion of the exposed type column base, thereby resisting the tensile force of the anchor bolt. Since it did in this way, it becomes possible to reduce the number of standing-up bars, the structure of the foundation part of an exposed type column base can be simplified, and bar arrangement efficiency can be improved greatly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side cross-sectional view of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan sectional view of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of the operation of the first embodiment of the present invention (right bend).
FIG. 4 is an explanatory diagram of the operation of the first embodiment of the present invention (right bend).
FIG. 5 is an explanatory view of the operation of Embodiment 1 of the present invention (left bending).
FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation of the first embodiment of the present invention (left bending).
FIG. 7 is an explanatory view of the operation of the second embodiment of the present invention (right bend).
FIG. 8 is an explanatory diagram of the operation of the second embodiment of the present invention (right bend).
FIG. 9 is an explanatory view of the operation of Embodiment 2 of the present invention (left bending).
FIG. 10 is an explanatory diagram of the operation of the second embodiment of the present invention (left bending).
FIG. 11 is an explanatory diagram of the operation of the third embodiment of the present invention (right bend).
FIG. 12 is an explanatory diagram of the operation of the third embodiment of the present invention (right bend).
FIG. 13 is an explanatory diagram of the structure of the foundation portion of the exposed column base.
FIG. 14 is an explanatory diagram of an effective horizontal projected area of a cone-shaped fracture surface (corner column).
FIG. 15 is an explanatory diagram of an effective horizontal projected area of a cone-shaped fracture surface (side pillar).
FIG. 16 is an explanatory diagram of an effective horizontal projected area of a cone-shaped fracture surface (middle column).
FIG. 17 is a side sectional view of a base portion of a conventional exposed column base.
FIG. 18 is a cross-sectional plan view of a base portion of a conventional exposed column base.
[Explanation of symbols]
5 Foundation Concrete Part 7 Anchor Bolt 9 Fixing Plate 11 Standing Muscle 15 Hoop Muscle 17 Upper Muscle 17a Upper Muscle 17 Extra Length 19 Lower Muscle 19a Bottom Muscle 21 Long Stirrup

Claims

The column mold portion includes an anchor bolt, a fixing plate provided at a lower end portion of the anchor bolt, and a rising line,
The foundation beam section has a foundation beam top bar, a foundation beam bottom bar and a stirrup bar,
In the structure of the foundation part of the exposed column base in the corner column or the side column in which the foundation beam upper bar and the foundation beam lower bar are extended to the column type part,
In the hypothetical cone fracture plane at the foundation of the exposed column base, the riser, the extra length after bending of the upper end of the foundation beam, the extra length after bending of the lower end of the foundation beam, Placing each of the stirrup muscles,
The extra length of the upper end of the foundation beam is arranged extending to the lower part than the fixing plate,
Arrange the extra length part of the bottom beam of the foundation beam to extend above the fixing plate,
Tensile strength of the upright bar determined based on the cross-sectional area of the upright bar, adhesive strength of the extra length of the upper end bar of the foundation beam arranged below the fixing plate, arranged above the fixing plate Calculating the adhesive strength of the extra length portion of the bottom beam of the foundation beam, and the tensile strength of the scallop obtained based on the cross-sectional area of the scallop muscle,
The tensile strength of the anchor bolt is the sum of the tensile strength of the upright bar, the adhesive strength of the extra length of the upper end of the foundation beam, the adhesive strength of the extra length of the lower end of the base beam, and the tensile strength of the stirrup. The structure of the foundation part of the exposed column base in the corner column or the side column , wherein the number of the upright bars arranged in the cone fracture plane is determined so as to be larger than