JP6470988B2 - あと施工アンカー及びあと施工アンカーの施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、既設の構造物を補強するのに用いるあと施工アンカー及びその施工方法に関する。

従来、先端に向かって断面積が漸次増大するテーパー部と、テーパー部よりも断面積が大きい定着板部を有しているアンカー筋を孔に埋め込み、その孔に充填材を充填してなるアンカー構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
このアンカー構造であれば、アンカー筋に引き抜き力が作用した場合にテーパー部が充填材を押し上げる支圧力が作用する。この支圧力が楔効果となってアンカー筋が抜け出し難くなり、アンカー筋の定着力が向上するようになっている。

特開２０１３−１１１４２号公報

しかしながら、上記特許文献１のアンカー構造の場合、アンカー筋には所定のテーパー部や定着板部が予め形成されているため、施工現場にてテーパー部のテーパー角度を調整するなどして、そのアンカー筋の定着力を調整することは困難であった。

本発明の目的は、容易に定着力を調整することができるあと施工アンカー及びあと施工アンカーの施工方法を提供することである。

上記目的を達成するため、本出願に係るあと施工アンカーは、
棒状のアンカー本体と、前記アンカー本体の先端部に交換可能に取り付けられる定着体とを備えたあと施工アンカーであって、
鋼製の棒状部材である前記アンカー本体の先端部には、鍛造ねじ加工によって形成された雄ネジが形成されており、
前記定着体には、前記アンカー本体の雄ネジと螺合可能な雌ネジを有するネジ孔が形成されており、
前記定着体は、一端から他端に向かって漸次断面積が増大する形状を有しており、前記一端側に前記アンカー本体が取り付けられているようにした。

かかる構成のあと施工アンカーの定着体は、一端から他端に向かって漸次断面積が増大する形状を有しているので、例えば、コンクリート構造物に形成した挿入孔内に充填した固化材料を固化させて設置したあと施工アンカーに引き抜き力が作用した場合、定着体のテーパー状の周面から固化材料に支圧力が作用する。そして、定着体が固化材料を挿入孔の内面に対して押し付けるように、固化材料をコンクリート構造物に押し付けると、その支圧力の楔効果によって固化材料とコンクリート構造物との摩擦力が増大する。このようにコンクリート構造物の強度を有効利用するようにして、あと施工アンカーの定着力が得られる。
特に、定着体は、アンカー本体の先端部に交換可能に取り付けられているので、例えば、テーパー角や形状が異なる定着体を予め幾つか用意しておき、あと施工アンカーを設置する箇所に応じて適切なテーパー角や形状の定着体に付け替えることによって、あと施工アンカーの定着力を容易に調整することができる。
また、アンカー本体の雄ネジを定着体のネジ孔に螺合させれば、あと施工アンカーを組み立てることができる。つまり、定着体の着脱は容易であるので、定着体の交換を容易に行うことができる。
また、鍛造ねじ加工によって形成された雄ネジの外径は、アンカー本体の直径よりも太くすることができる。定着体を取り付けるアンカー本体の雄ネジを鍛造ねじ加工によって比較的太く形成することで、定着体とアンカー本体を螺着させる構造であっても、ネジ部の断面積がネジ部以外の部位の断面積よりも小さくなることがないので、アンカーとしての強度が低下するようなことはなく、アンカーとして好適な定着力を発揮することができる。

また、望ましくは、
前記アンカー本体に前記定着体が取り付けられた状態で、前記アンカー本体と前記定着体との境界部分でそれぞれの外周面が連続しているようにした。

アンカー本体と定着体との境界でそれぞれの周面が連続しているあと施工アンカーであれば、例えば、コンクリート構造物に設置したあと施工アンカーに引き抜き力が作用した場合に、定着体の一端に負荷がかかることはない。
つまり、アンカー本体と定着体との境界部分でそれぞれの周面が連続しているあと施工アンカーであれば、定着体の一端に負荷がかかることはなく、定着体が損傷することを防止することができるので、定着体が変形するなどしてあと施工アンカーの定着力が低下してしまうことはない。

また、望ましくは、
前記アンカー本体と前記定着体との境界部分を覆う緩衝部材を設けるようにした。

アンカー本体と定着体との境界部分を覆うように緩衝部材を設けていれば、例えば、コンクリート構造物に設置したあと施工アンカーに引き抜き力が作用した場合でも定着体の一端に大きな負荷がかかることはないので、定着体が損傷することはない。そして、負荷によって定着体の一端が損傷し変形してしまうと、あと施工アンカーの定着力が低下してしまう虞があるが、境界部分を覆う緩衝部材を設けることによって定着体の一端に負荷がかかることを防いで、定着体が変形することを防止することができる。
また、境界部分を覆う緩衝部材を設けることによって、アンカー本体と定着体の隙間に異物が入ることを防ぐことができる。

また、望ましくは、
前記定着体の周面には段差が形成されているようにした。

定着体の周面に段差による凹凸が形成されたあと施工アンカーであれば、例えば固化材料中に定着体が埋設された状態で、定着体と固化材料との摩擦力が増大するので、あと施工アンカーの定着力を向上させることができる。

また、望ましくは、
前記定着体の前記他端に、前記アンカー本体とは反対側に向かって窄む突起部が設けられているようにした。

このような突起部を備えたあと施工アンカーは、固化する前の固化材料に差し込み易い形状を有している。つまり、固化材料が充填されている挿入孔内にあと施工アンカーを挿入した後、固化材料を固化させてあと施工アンカーを設置する手順をとる場合に好ましく用いることができる。

また、本出願に係るあと施工アンカーの施工方法は、上記突起部を備えたあと施工アンカーを所定の箇所に設置するあと施工アンカーの施工方法であって、
所定の箇所に挿入孔を形成する工程と、
前記挿入孔内に固化材料を充填する工程と、
前記固化材料が固化する前に前記あと施工アンカーを前記突起部側から前記挿入孔に挿入する工程と、
を有するようにした。

突起部を備えたあと施工アンカーであれば、固化する前の固化材料に差し込み易いので、固化材料が充填されている挿入孔内にあと施工アンカーを挿入した後、固化材料を固化させてあと施工アンカーを設置する手順の施工方法に好ましく用いることができる。
特に、先端が尖った突起部側からあと施工アンカーを固化材料中に差し込む際に、定着体によって固化材料中に気泡を押し込んでしまうことはない。
例えば、突起部が設けられていないあと施工アンカーを固化材料中に差し込む場合には、定着体の他端側の面で固化材料中に気泡を押し込んでしまうことがある。固化材料が設計上不要な気泡を含んだ状態で固化した場合、あと施工アンカーの定着力が設計値通りに得られないことがあるので好ましくない。
これに対し、突起部を備えたあと施工アンカーを固化材料中に差し込む際には、固化材料中に気泡を押し込んでしまうことはないので、あと施工アンカーの定着力を設計値通りに安定させることができる。

本発明によれば、容易に定着力を調整することができるあと施工アンカー及びあと施工アンカーの施工方法が得られる。

本実施形態のあと施工アンカーを示す側面図（ａ）と、あと施工アンカーを構成するアンカー本体と定着体を示す側面図（ｂ）と、異なる形状の定着体を示す側面図（ｃ）である。 所定の箇所にあと施工アンカーを設置する手順を示す説明図（ａ）（ｂ）である。 あと施工アンカーの変位量のコントロールに関する説明図である。 緩衝部材が設けられたあと施工アンカーを示す側面図である。 周面に段差が形成された定着体を備えたあと施工アンカーを示す側面図である。 アンカー本体と定着体との境界部分でそれぞれの周面が連続しているあと施工アンカーを示す側面図である。 突起部が設けられた定着体を備えたあと施工アンカーを示す側面図（ａ）と、突起部を有するあと施工アンカーを設置する手順を示す説明図（ｂ）（ｃ）である。

以下、図面を参照して、本発明に係るあと施工アンカー及びあと施工アンカーの施工方法の実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１（ａ）は、あと施工アンカー１０を示す側面図である。図１（ｂ）は、あと施工アンカー１０を構成するアンカー本体１と定着体２を示す側面図である。
本実施形態のあと施工アンカー１０は、図１に示すように、棒状のアンカー本体１と、アンカー本体１の先端部に交換可能に取り付けられる定着体２とを備えている。

アンカー本体１は、例えばＰＣ鋼棒であり、アンカー本体１の先端部には雄ネジ１ａが形成されている。この雄ネジ１ａは鍛造ねじ加工によって形成されている。
鍛造ねじ加工によって形成された雄ネジ１ａは、その内径（谷の径）がアンカー本体１の直径に相当し、雄ネジ１ａの外径はアンカー本体１の直径よりも太くなっている。

定着体２は、例えば鋼製の部材であり、一端２１から他端２２に向かって漸次断面積が増大する形状を有している。本実施形態の定着体２は、一端２１から他端２２に向かって拡径する円錐台形状を有している。
定着体２には、アンカー本体１を螺着させるネジ孔２ａが形成されている。このネジ孔２ａは、定着体２の一端２１から他端２２に貫通するように形成された雌ネジであり、定着体２の一端２１側にアンカー本体１が取り付けられるようになっている。
この定着体２は、アンカー本体１に螺着させる構造であり、定着体２の着脱は容易であるので、あと施工アンカー１０の定着体２は容易に交換することができる。

このように、あと施工アンカー１０は、アンカー本体１に定着体２を取り付けて使用するようになっている。
特に、あと施工アンカー１０の定着体２は、アンカー本体１の雄ネジ１ａに交換可能に取り付けられる部材であるので、例えば、図１（ｃ）に示すようなテーパー角度が異なる円錐台形状の定着体２を予め用意しておき、あと施工アンカー１０を設置する箇所に応じて適切な形状の定着体２を選択して用いることができる。
具体的に、図１（ｂ）の定着体２よりもテーパー角度が大きい、図１（ｃ）の定着体２を用いることで、あと施工アンカー１０（アンカー本体１）に作用する引き抜き力に抵抗するアンカーの定着力を向上させることができる。
つまり、テーパー角度が異なる円錐台形状の定着体２を予め幾つか用意しておき、あと施工アンカー１０を設置する箇所に応じて適切な形状の定着体２に付け替えることによって、あと施工アンカー１０の定着力を容易に調整することができる。

また、定着体２を取り付けるアンカー本体１の雄ネジ１ａを鍛造ねじ加工によって比較的太く形成しているので、定着体２とアンカー本体１を螺着させる構造であっても、アンカーとしての強度が低下するようなことはなく、アンカーとして好適な定着力を発揮することができる。

次に、本実施形態のあと施工アンカー１０を所定の箇所に設置するあと施工アンカー施工方法について説明する。

まず、図２（ａ）に示すように、コンクリート構造物Ｃの壁面の所定箇所に挿入孔Ｈを形成し、挿入孔Ｈ内にあと施工アンカー１０の定着体２側を挿入する。
次いで、図２（ｂ）に示すように、挿入孔Ｈ内に固化材料Ｇを充填する。固化材料Ｇとしては、例えばモルタルやコンクリートなどのグラウト材を用いることができる。特に、可塑性（チクソトロピー性）を有する固化材料Ｇであれば、挿入孔Ｈに充填した固化材料Ｇが漏れ出し難いので、固化材料Ｇを挿入孔Ｈ内で好適に固化させることができる。
そして、固化材料Ｇを固化させた後、挿入孔Ｈを塞ぐ固定板（図示省略）をアンカー本体１に固設する。

このような手順で既設のコンクリート構造物Ｃにあと施工アンカー１０を設置することができ、あと施工アンカー１０によってコンクリート構造物Ｃを補強することができる。
そして、図２（ｂ）に示すように、コンクリート構造物Ｃに設置したあと施工アンカー１０に引き抜き力が作用した場合、定着体２のテーパー状の周面から固化材料Ｇに作用する支圧力Ｐであって、定着体２が固化材料Ｇを挿入孔Ｈの内面に対して押し付けるように、固化材料Ｇをコンクリート構造物Ｃに押し付ける支圧力Ｐが作用する。この支圧力Ｐの楔効果によって固化材料Ｇとコンクリート構造物Ｃとの摩擦力が増大し、コンクリート構造物Ｃの強度を有効利用するようにして、あと施工アンカー１０の定着力が向上するようになっている。

また、本実施形態のあと施工アンカー１０を用いたアンカー構造であれば、プレロードによる変位量のコントロールが可能になる。
例えば、図３に示すように、所定箇所に設置したあと施工アンカー１０に一度荷重Ｌをかける載荷を実施し、変位を進行させたうえで除荷すると、次回荷重Ｌに達するまでの変位量が小さくなる。
こうしたプレロードを実施することで、少ない変位量で高い目標荷重Ｌに達するように、あと施工アンカー１０の変位量をコントロールすることができる。

同様に、あと施工アンカー１０を用いたアンカー構造において、プレストレスによる変位量のコントロールが可能になる。
例えば、固化材料Ｇに膨張材を混ぜるなどすれば、その固化材料Ｇによってプレストレスが導入されるので、目標荷重Ｌに達するまでの変位量が小さくなる。
つまり、固化材料Ｇを膨張させてあと施工アンカー１０にプレストレスを導入することで、少ない変位量で高い目標荷重Ｌに達するように、あと施工アンカー１０の変位量をコントロールすることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図４に示すように、あと施工アンカー１０におけるアンカー本体１と定着体２との境界部分を覆う緩衝部材３を設けるようにしてもよい。
アンカー本体１と定着体２との境界には、定着体２の一端２１の縁がアンカー本体１よりも太い肩部となって張り出しているので、この肩部を覆うように緩衝部材３が設けられている。緩衝部材３としては、例えばブチルゴム製のＯリングを用いることができる。

例えば、コンクリート構造物Ｃに設置したあと施工アンカー１０に引き抜き力が作用した場合、緩衝部材３を設けていないあと施工アンカー１０（図１（ａ）参照）であると、定着体２の肩部である一端２１に負荷がかかる。定着体２の一端２１は比較的薄く、強度的に比較的弱い部分であるので、負荷によって定着体２の一端２１が損傷してしまうことがある。定着体２が損傷し変形してしまうと、あと施工アンカー１０の定着力が低下してしまう虞がある。

これに対し、アンカー本体１と定着体２との境界部分を覆う緩衝部材３を設けていれば、あと施工アンカー１０に引き抜き力が作用した場合でも定着体２の一端２１に大きな負荷がかかることはないので、定着体２の一端２１が損傷することはない。
また、アンカー本体１と定着体２との境界部分を覆う緩衝部材３を設けていれば、アンカー本体１と定着体２の隙間に固化材料Ｇの破片などの異物が入り込むことによる定着体２の変形を抑制することができる。

また、緩衝部材３を設けていないあと施工アンカー１０に引き抜き力が作用した場合に定着体２の一端２１の肩部の角が固化材料Ｇを僅かに傷付けてしまうために、アンカー構造の剛性が若干落ちてしまうことがあるが、緩衝部材３を設けていれば固化材料Ｇが損傷することはなく、優れたアンカー構造を維持することができる。

このように、アンカー本体１と定着体２との境界部分を覆う緩衝部材３を設けることで、定着体２の一端２１に負荷がかかることを防ぎ、定着体２が変形することを防止することができるので、緩衝部材３を取り付けることが好ましい。また、アンカー本体１と定着体２との境界部分を覆う緩衝部材３を設けることで、定着体２の一端２１の角から固化材料Ｇに負荷をかけることを防ぎ、固化材料Ｇが損傷することを防止することができるので、緩衝部材３を取り付けることが好ましい。
なお、緩衝部材３はＯリングであることに限らず、例えばブチルゴム製の気密テープでもよい。その気密テープをアンカー本体１と定着体２の境界部分に巻き付けてなる緩衝部材３であっても同様の効果を奏する。

また、図５に示すように、あと施工アンカー１０における定着体２の周面に段差２ｂを形成するようにしてもよい。
定着体２の周面に段差２ｂによる凹凸が形成されたあと施工アンカー１０であれば、定着体２と固化材料Ｇとの摩擦力が増大するので、あと施工アンカー１０の定着力を向上させることができる。なお、このあと施工アンカー１０にも緩衝部材３を取り付けてもよい。
そして例えば、図１（ｂ）の定着体２、図１（ｃ）の定着体２、図５の定着体２から施工箇所に適した定着体２を選択してアンカー本体１に付け替えるようにして、あと施工アンカー１０の定着力を調整することができる。

また、図６に示すように、アンカー本体１の雄ネジ１ａをねじ切り加工によって形成し、そのアンカー本体１に定着体２が螺着された状態で、アンカー本体１と定着体２との境界部分に段差がなく、それぞれの外周面が連続している形状としたあと施工アンカー１０でもよい。
ねじ切り加工によって形成した雄ネジ１ａの外径は、アンカー本体１の直径よりも細くすることができるので、アンカー本体１の外周と定着体２の一端２１の外縁とを一致させ、アンカー本体１と定着体２との境界でそれぞれの外周面を連続させたあと施工アンカー１０とすることができる。
アンカー本体１と定着体２との境界でそれぞれの外周面が連続しているあと施工アンカー１０であれば、例えば、コンクリート構造物Ｃに設置したあと施工アンカー１０に引き抜き力が作用した場合に、定着体２の一端２１に負荷がかかることはない。
このようなあと施工アンカー１０であれば、定着体２の一端２１に負荷がかかることはなく、定着体２が損傷することを防止することができるので、定着体２が変形するなどしてあと施工アンカー１０の定着力が低下してしまうことはない。

また、図７（ａ）に示すように、定着体２の他端２２に、アンカー本体１とは反対側に向かって窄む突起部２３が設けられているあと施工アンカー１０でもよい。
本実施形態の突起部２３は、略円錐形状を呈している。なお、突起部２３は略円錐形状であることに限らず、例えば略角錐形状など一点に向かって窄んだ先端が尖っている形状を有していれば任意の形状でよい。
なお、このあと施工アンカー１０にも緩衝部材３を取り付けてもよい。

この突起部２３が設けられているあと施工アンカー１０を所定の箇所に設置するあと施工アンカー施工方法について説明する。

まず、図７（ｂ）に示すように、コンクリート構造物Ｃの壁面の所定箇所に挿入孔Ｈを形成し、その挿入孔Ｈ内に固化材料Ｇを充填する。固化材料Ｇとしては、例えばモルタルやコンクリートなどのグラウト材を用いることができる。特に、可塑性（チクソトロピー性）を有する固化材料Ｇであれば、挿入孔Ｈに充填した固化材料Ｇが漏れ出し難いので、以後の工程を行い易い。
次いで、図７（ｃ）に示すように、固化材料Ｇが固化する前に、あと施工アンカー１０を突起部２３側から挿入孔Ｈに挿入する。突起部２３の先端は尖っているので、固化材料Ｇが充填されている挿入孔Ｈ内にあと施工アンカー１０を挿入し易くなっている。
そして、固化材料Ｇを固化させた後、挿入孔Ｈを塞ぐ固定板（図示省略）をアンカー本体１に固設する。

このような手順で既設のコンクリート構造物Ｃにあと施工アンカー１０を設置することができ、あと施工アンカー１０によってコンクリート構造物を補強することができる。
特に、先端が尖った突起部２３側からあと施工アンカー１０を固化材料Ｇ中に差し込む場合、定着体２に突起部２３が設けられていない場合と比べて固化材料Ｇ中に気泡が入り難くなっている。
一方、突起部２３が設けられていないあと施工アンカー１０（図１（ａ）参照）を固化材料Ｇ中に差し込む場合には、定着体２の他端２２側の面で固化材料Ｇ中に気泡を押し込んでしまうことがある。固化材料Ｇが設計上不要な気泡を含んだ状態で固化した場合、あと施工アンカー１０の定着力が設計値通りに得られないことがあるので好ましくない。
つまり、固化材料Ｇが充填されている挿入孔Ｈ内にあと施工アンカー１０を挿入した後、固化材料Ｇを固化させてあと施工アンカー１０を設置する手順をとる場合には、他端２２側に突起部２３が設けられている定着体２を選択してアンカー本体１に取り付け、その突起部２３を備えたあと施工アンカー１０を用いるようにすれば、あと施工アンカー１０の定着力を設計値通りに安定させることができる。

なお、突起部２３が設けられているあと施工アンカー１０であっても、挿入孔Ｈ内にあと施工アンカー１０の定着体２側を挿入した後、挿入孔Ｈ内に固化材料Ｇを充填する施工方法で設置してもよい。

以上のように、本実施形態のあと施工アンカー１０は、あと施工アンカー１０を設置する箇所に応じて適切な形状の定着体２に付け替えることができるので、あと施工アンカー１０の定着力を容易に調整することができる。

なお、以上の実施の形態においては、アンカー本体１と定着体２は鋼製の部材であるとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、カーボン製やアラミド製のアンカー本体や定着体を用いてもよい。その場合、アンカー本体と定着体を螺着させるのではなく、ねじ等の接合部材や接着剤などを利用してアンカー本体と定着体を固着させることが好ましい。

また、ＰＣ鋼棒ではない鉄製や樹脂製のアンカー本体１に、鍛造ねじ加工によって雄ネジ１ａを形成してもよい。
また、ＰＣ鋼棒であるアンカー本体１に、ねじ切り加工によって雄ネジ１ａを形成してもよい。
つまり、アンカー本体１の材料は任意であり、雄ネジ１ａの形成手法は任意の方法でよい。

また、以上の実施の形態においては、定着体２は一端２１から他端２２に向かって拡径する円錐台形状を有しているとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、角錐台形状を呈する定着体２や、釣鐘型・お椀型の定着体２であってもよい。
この定着体２は一端２１から他端２２に向かって漸次断面積が増大する形状を有していればよく、あと施工アンカー１０（アンカー本体１）の軸心を対称軸とする軸対称の形状や、軸心を対称線とする線対称の形状でなくてもよい。

また、上述した定着体２に限らず、定着体２が複数連なった形状の多段式定着体を用いてもよい。

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

１０ あと施工アンカー
１ アンカー本体
１ａ 雄ネジ
２ 定着体
２ａ ネジ孔
２ｂ 段差
２１ 一端
２２ 他端
２３ 突起部
３ 緩衝部材
Ｃ コンクリート構造物
Ｈ 挿入孔
Ｇ 固化材料
Ｐ 支圧力

Claims (6)

1. 棒状のアンカー本体と、前記アンカー本体の先端部に交換可能に取り付けられる定着体とを備えたあと施工アンカーであって、
   鋼製の棒状部材である前記アンカー本体の先端部には、鍛造ねじ加工によって形成された雄ネジが形成されており、
   前記定着体には、前記アンカー本体の雄ネジと螺合可能な雌ネジを有するネジ孔が形成されており、
   前記定着体は、一端から他端に向かって漸次断面積が増大する形状を有しており、前記一端側に前記アンカー本体が取り付けられていることを特徴とするあと施工アンカー。
2. 前記アンカー本体に前記定着体が取り付けられた状態で、前記アンカー本体と前記定着体との境界部分でそれぞれの外周面が連続していることを特徴とする請求項１に記載のあと施工アンカー。
3. 前記アンカー本体と前記定着体との境界部分を覆う緩衝部材を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のあと施工アンカー。
4. 前記定着体の周面には段差が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のあと施工アンカー。
5. 前記定着体の前記他端に、前記アンカー本体とは反対側に向かって窄む突起部が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のあと施工アンカー。
6. 請求項５に記載のあと施工アンカーを所定の箇所に設置するあと施工アンカーの施工方法であって、
   所定の箇所に挿入孔を形成する工程と、
   前記挿入孔内に固化材料を充填する工程と、
   前記固化材料が固化する前に前記あと施工アンカーを前記突起部側から前記挿入孔に挿入する工程と、
   を有することを特徴とするあと施工アンカーの施工方法。

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