JP2012140847A - 据え付け基礎 - Google Patents
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Abstract
【課題】設置に要する労力やコストを低減することができるとともに、施工期間を短縮することができる据え付け基礎を提供する。
【解決手段】据え付け基礎10Aは、金属土台16、金属蓋17、高さ調節ボルト18、支持ボルト19、モルタル20から形成されている。基礎10Aでは、ボルト19の第1固定端部47が金属板24に開口する支持ボルト挿通孔39に挿通されてナット50を介して金属板24に固定され、ボルト19の第2固定端部48がコンクリートスラブ12にナット51を介して固定され、ボルト19の第1固定端部47のうちのスラブ12の上面と金属板24との間に延びる部分が空間46に充填されたモルタル29と一体になり、金属蓋17が金属管23の頂部開口27を塞いでいる。
【選択図】図3
【解決手段】据え付け基礎10Aは、金属土台16、金属蓋17、高さ調節ボルト18、支持ボルト19、モルタル20から形成されている。基礎10Aでは、ボルト19の第1固定端部47が金属板24に開口する支持ボルト挿通孔39に挿通されてナット50を介して金属板24に固定され、ボルト19の第2固定端部48がコンクリートスラブ12にナット51を介して固定され、ボルト19の第1固定端部47のうちのスラブ12の上面と金属板24との間に延びる部分が空間46に充填されたモルタル29と一体になり、金属蓋17が金属管23の頂部開口27を塞いでいる。
【選択図】図3
Description
本発明は、据え付け基礎に関し、さらに詳細には、新設または既設のコンクリート構造物にソーラーパネルやアンテナ、貯水槽、浄化槽、空調機器等の機械器具、鉄塔や鉄骨建設物等の建築物を設置するために使用する据付け基礎に関する。
新設または既設の鉄筋コンクリート造や鉄筋鉄骨コンクリート造等のコンクリート構造物では、屋上や地下のスラブにソーラーパネルやアンテナ、貯水槽、浄化槽、空調機器等の様々な機械器具、鉄塔や鉄骨建設物等の様々な建築物が設置される。通常、そのような機械器具や建築物は、その内部への水の侵入を防ぐ目的、機械器具や建築物の背面側のメンテナンスを可能にする目的からそれらがスラブの表面に直に設置されることはなく、それらがスラブに設置された据え付け基礎の上に備え付けられる。
そのような据え付け基礎の一例として、特許文献1は、太陽電池パネル据え付け構造を開示している。特許文献1において説明されている従来技術では、太陽電池パネルの施工現場の据え付け箇所において型枠を製作し、その型枠内にコンクリートを打設・養生することにより基礎を作り、搬送されてきた太陽電池パネルおよびその架台をその基礎の上に備え付ける構造である。そのような従来技術の据え付け基礎では、施工現場で型枠を製作しなければならないから、その分の手間がかかることはもちろん、型枠内に流し込んだコンクリートの養生に時間がかかり、短い施工期間で据え付け構造を作ることができない。
かかる従来技術の問題点を解決するために、特許文献1に開示の太陽電池パネル据え付け構造では、基礎部品製造工場においてコンクリート製または鉄筋コンクリート製の基礎をあらかじめ製造し、その基礎をコンクリート構造物の屋上や地下の施工現場に搬送する。その後、屋上や地下のスラブの据え付け箇所に薄いセメント層を形成し、そのセメント層を接着層としてその上に基礎を載せてスラブと一体化し、太陽電池パネルの設置用架台をそれらの基礎の上に備え付ける。特許文献1に開示された太陽電池パネル据え付け構造は、太陽電池パネルを備え付けるための基礎を形成する際に施工現場において型枠を製作する必要がないから、その分の手間が省け、施工現場における施工作業を簡略化することができるとともに、コンクリートを養生する時間を省くことができ、その分の施工期間を短縮することができる。
前記特許文献1に開示の太陽電池パネル据え付け構造では、施工現場においてコンクリートを養生する必要はないが、基礎部品製造工場においてコンクリートを養生して基礎を作らなければならず、基礎の製造にコンクリートの養生が必要であることに変わりはなく、基礎の製造に時間を要する。さらに、製造した基礎を工場から施工現場に搬送する必要があり、相当な重量を有する基礎を搬送する手間を要するから、基礎を施工する労力やコストを低減することができない。また、工場で製造された基礎をスラブに固定する場合、コンクリート層を接着層としてスラブに固定する方法や凹部をスラブに形成して基礎の下端をその凹部に嵌め込む方法しか採用できず、基礎をスラブに強固に据え付けることができない。
本発明の目的は、設置に要する労力やコストを低減することができるとともに、施工期間を短縮することができる据え付け基礎を提供することにある。本発明の他の目的は、新設または既設のコンクリート構造物に強固に設置することができ、機械機器や建築物を強固に備え付けることができる据え付け基礎を提供することにある。
前記課題を解決するための本発明の前提は、新設または既設のコンクリート構造物の所定の位置に設置される据え付け基礎である。
前記前提における本発明の特徴は、据え付け基礎が、コンクリート構造物に開口するボルト孔に挿通されてコンクリート構造物に固定された固定端部およびコンクリート構造物から上方へ延びる自由端部を有する複数本のボルトと、コンクリート構造物の上面から上方へ所定寸法離間する土台と、土台に設置された蓋と、土台の外周縁とコンクリート構造物との間に設置されてコンクリート構造物と土台の外周縁との間の空隙を塞ぐ枠材と、コンクリート構造物と土台と枠材とに囲繞された空間に充填されたセメント硬化物とから形成され、土台が、コンクリート構造物に対向する底板と、底板から上方へ延びる中空の管材とを備え、それらボルトの自由端部が底板に開口するボルト孔に挿通されて所定の固定手段を介して底板に固定され、それらボルトの固定端部がコンクリート構造物に所定の固定手段を介して固定され、それらボルトの自由端部のうちのコンクリート構造物と底板との間に延びる部分が空間に充填されたセメント硬化物と一体になり、蓋が管材の頂部開口を塞ぎ、据え付け基礎では、空間にセメント硬化物を充填した直後であってセメント硬化物の養生期間の経過前に、蓋によって管材の頂部開口が塞がれ、蓋によって管材の頂部開口が塞がれた後からセメント硬化物の養生期間が開始し、養生期間の経過後に、ボルトの自由端部のうちのコンクリート構造物と底板との間に延びる部分がセメント硬化物と一体になることにある。
本発明の一例としては、底板が、管材の径方向内方へ延びる第1部分と、管材の径方向外方へ延びる第2部分とを備え、ボルトが、底板の第2部分に開口するボルト孔に挿通されるとともに、第2部分に対向するコンクリート構造物のボルト孔に挿通され、それらボルトの自由端部が第2部分に固定手段を介して固定され、それらボルトの固定端部が第2部分に対向するコンクリート構造物のボルト孔に固定手段を介して固定され、枠材が底板の第2部分の外周縁とコンクリート構造物との間に設置されてコンクリート構造物と第2部分の外周縁との間の空隙を塞ぎ、それらボルトの自由端部のうちのコンクリート構造物と底板の第2部分との間に延びる部分が空間に充填されたセメント硬化物と一体になっている。
本発明の他の一例としては、コンクリート構造物が、コンクリート躯体と、コンクリート躯体の上に施設された防水層と、防水層の上に施設された押さえコンクリートとから形成され、ボルトの固定端部がコンクリート構造物から押さえコンクリートと防水層とを取り除いたコンクリート躯体に開口するボルト孔に固定され、底板がコンクリート躯体から上方へ所定寸法離間している。
本発明の他の一例としては、コンクリート構造物が、コンクリートスラブおよびコンクリート梁と、スラブおよび梁の上に施設された防水層と、防水層の上に施設された押さえコンクリートとから形成され、ボルトが、底板の第2部分に開口するボルト孔に挿通されるとともに、コンクリート構造物から押さえコンクリートと防水層とを取り除いたスラブに開口するボルト孔に挿通され、管材と底板の第1部分とが梁の上に配置され、底板の第2部分がスラブの上に配置され、底板がスラブおよび梁から上方へ所定寸法離間している。
本発明の他の一例としては、ボルトが、底板の第1部分に開口するボルト孔に挿通されるとともに、第1部分に対向するコンクリート構造物のボルト孔に挿通され、それらボルトの自由端部が第1部分に固定手段を介して固定され、それらボルトの固定端部が第1部分に対向するコンクリート構造物に固定手段を介して固定され、それらボルトの自由端部のうちのコンクリート構造物と底板の第1部分との間に延びる部分が空間に充填されたセメント硬化物と一体になっている。
本発明の他の一例として、底板の第2部分には、その周縁から上方へ起立する第1側板と、第1側板の間に位置して第2部分から上方へ起立する第2側板とが連接され、土台には、底板の第2部分と第1側板とに囲繞されたスペースが画成され、セメント硬化物がスペースに充填されている。
本発明の他の一例として、底板の第2部分には、その周縁から上方へ起立する第1側板と、第1側板の間に位置して第2部分から上方へ起立する第2側板とが連接され、土台には、底板の第2部分と第1側板とに囲繞されたスペースが画成され、頂板がスペースの頂部開口を塞いでいる。
本発明の他の一例としては、据え付け基礎が土台を覆う防水層を含み、防水層の底板の第2部分から外側に延びる部分がコンクリート構造物の防水層につながっている。
本発明の他の一例として、底板の所定の箇所には、コンクリート構造物と底板との間の空間にセメント硬化物を充填するための充填孔が作られている。
本発明の他の一例として、底板の所定の箇所には、コンクリート構造物と底板との間の空間に充填されたセメント硬化物の充填状態を確認するための確認孔が作られている。
本発明の他の一例としては、据え付け基礎が底板に開口する螺着孔に螺着されて土台の高さ寸法を調節する高さ調節ボルトを含み、高さ調節ボルトの底板に対する螺着位置を調節することによって空間の高さ寸法を調節可能かつコンクリート構造物からの土台の高さ寸法を調節可能である。
本発明にかかる据え付け基礎によれば、複数本のボルト、コンクリート構造物から上方へ所定寸法離間する土台、土台に設置された蓋、コンクリート構造物と土台の外周縁との間の空隙を塞ぐ枠材、空間に充填されたセメント硬化物から形成され、それらがすべて汎用部品化され、施工現場(据え付け箇所)においてユニットシステムとして組み立てられるから、基礎を施工する際に施工現場において型枠を製作する必要がないことはもちろん、基礎部品製造工場や施工現場において基礎を作るためにセメント硬化物を養生する必要はなく、複数本のボルトを土台の底板とコンクリート構造物とに固定し、空間にセメント硬化物を充填するとともに、土台に蓋を固定するだけで基礎を構築することができ、型枠の製作やセメント硬化物の養生にかかる手間やコスト、時間を省くことができるとともに、施工作業を簡略化することができ、その分の施工期間を大幅に短縮することができる。据え付け基礎は、ボルトの自由端部が土台の底板に固定され、ボルトの固定端部がコンクリート構造物に固定されるとともに、セメント硬化物の養生期間が経過した後にボルトの部分がセメント硬化物と一体になり、基礎にかかる荷重をボルトとセメント硬化物とで分担するから、コンクリート構造物に強固に据え付けることができるのみならず、ソーラーパネルやアンテナ、貯水槽、浄化槽、空調機器等の機械器具、鉄塔や鉄骨建設物等の建築物を強固に備え付けることができる。据え付け基礎は、コンクリート構造物と土台の底板と枠材とに囲繞された空間にセメント硬化物が充填され、基礎の上に機械機器や建築物を備え付けた場合の基礎にかかる荷重をボルトとセメント硬化物とで分担するから、基礎にかかる荷重でそれが不用意に傾斜したり、基礎が崩壊することはなく、機械機器や建築物を確実に支持することができる。据え付け基礎は、コンクリート構造物と土台の外周縁との間の空隙が枠材によって塞がれ、セメント硬化物を前記空間に充填したとしても、そのセメント硬化物が空隙(空間)から漏れ出すことはなく、空間にセメント硬化物を充填した直後であってセメント硬化物の養生期間を待つことなく、蓋によって管材の頂部開口を塞ぐことができ、セメント硬化物の養生期間を待つことなく次の基礎の据え付け作業を行うことができるから、セメント硬化物の養生期間の分の施工期間を短縮することができ、据え付け基礎の施工期間を大幅に短縮することができる。据え付け基礎は、土台の外周縁の外側近傍にセメント硬化物の養生ための型枠を設置する必要がなく、型枠を設置するための手間や時間、コストを省くことができる。
底板が第1および第2部分を備え、それらボルトが底板の第2部分と第2部分に対向するコンクリート構造物とに挿通され、それらボルトの自由端部が第2部分に固定され、それらボルトの固定端部が第2部分に対向するコンクリート構造物に固定され、枠材がコンクリート構造物と第2部分の外周縁との間の空隙を塞ぎ、それらボルトの自由端部のうちのコンクリート構造物と第2部分との間に延びる部分が空間に充填されたセメント硬化物と一体になっている据え付け基礎は、それを施工する際に施工現場において型枠を製作する必要がないことはもちろん、基礎部品製造工場や施工現場において基礎を作るためにセメント硬化物を養生する必要はなく、複数本のボルトを軽量な土台の底板の第2部分とコンクリート構造物とに固定し、空間にセメント硬化物を充填するとともに、土台に蓋を固定するだけで基礎を構築することができ、型枠の製作やセメント硬化物の養生にかかる手間やコスト、時間を省くことができるとともに、施工作業を簡略化することができ、その分の施工期間を大幅に短縮することができる。据え付け基礎は、ボルトの自由端部が底板の第2部分に固定され、ボルトの固定端部がコンクリート構造物に固定されるとともに、セメント硬化物の養生期間が経過した後にボルトの部分がセメント硬化物と一体になり、基礎にかかる荷重をボルトとセメント硬化物とで分担するから、コンクリート構造物に強固に据え付けることができるのみならず、ソーラーパネルやアンテナ、貯水槽、浄化槽、空調機器等の機械器具、鉄塔や鉄骨建設物等の建築物を強固に備え付けることができる。据え付け基礎は、底板を管材の径方向外方へ延ばして第2部分を形成することで底板の面積を確保し、その底板によって基礎にかかる荷重を支え、代わりに管材の径方向の寸法を小さくして管材の重量を減少させることができるから、管材の重量を軽量化することができ、その結果として基礎の重量を軽量化することができる。
ボルトの固定端部がコンクリート構造物からコンクリート層と防水層とを取り除いたコンクリート躯体に固定され、底板がコンクリート躯体から上方へ離間して設置されている据え付け基礎は、機械機器や建築物を設置する据え付け箇所が既設のコンクリート構造物の屋上や地下に防水機能を施した防水層を備えたスラブである場合でも、据え付け箇所の防水層を取り除いた後の露出したコンクリート躯体に基礎を設置し、基礎を設置した直後に据え付け箇所近傍の防水層を補修する(新たな防水層を施す)ことができるから、基礎を迅速に設置することができ、基礎の設置に要する期間を大幅に短縮することができる。
コンクリート構造物がコンクリートスラブ、コンクリート梁、防水層、押さえコンクリートから形成され、ボルトが土台の底板の第2部分に挿通されるとともにコンクリート構造物から押さえコンクリートと防水層とを取り除いたスラブに挿通され、管材と底板の第1部分とが梁の上に配置され、底板の第2部分がスラブの上に配置され、底板がスラブおよび梁から上方へ所定寸法離間している据え付け基礎は、ボルトを軽量な土台の底板の第2部分とスラブとに固定し、空間にセメント硬化物を充填するとともに、土台に蓋を固定するだけで基礎を構築することができ、型枠の製作やセメント硬化物の養生にかかる手間や時間を省くことができるとともに、施工作業を簡略化することができ、その分の施工期間を大幅に短縮することができる。据え付け基礎は、その据え付け箇所が既設のコンクリート構造物の屋上や地下に防水機能を施した防水層を備えたスラブや梁である場合でも、据え付け箇所の防水層を取り除いた後の露出したスラブや梁に基礎を設置し、基礎を設置した直後に据え付け箇所近傍の防水層を補修する(新たな防水層を施す)ことができるから、基礎を迅速に設置することができ、基礎の設置に要する期間を大幅に短縮することができる。
ボルトが底板の第1部分と第1部分に対向するコンクリート構造物とに挿通され、それらボルトの自由端部が第1部分に固定され、それらボルトの固定端部が第1部分に対向するコンクリート構造物に固定され、それらボルトの自由端部のうちのコンクリート構造物と底板の第1部分との間に延びる部分が空間に充填されたセメント硬化物と一体になっている据え付け基礎は、ボルトを軽量な土台の底板の第1および第2部分とコンクリート構造物とに固定し、空間にセメント硬化物を充填するとともに、土台に蓋を固定するだけで基礎を構築することができ、型枠の製作やセメント硬化物の養生にかかる手間や時間を省くことができるとともに、施工作業を簡略化することができ、その分の施工期間を大幅に短縮することができる。据え付け基礎は、ボルトの自由端部が底板の第1および第2部分に固定され、ボルトの固定端部がコンクリート構造物に固定されるとともに、セメント硬化物の養生期間が経過した後にボルトの部分がセメント硬化物と一体になり、基礎にかかる荷重をボルトとセメント硬化物とで分担するから、コンクリート構造物に強固に据え付けることができるのみならず、ソーラーパネルやアンテナ、貯水槽、浄化槽、空調機器等の機械器具、鉄塔や鉄骨建設物等の建築物を強固に備え付けることができる。据え付け基礎は、コンクリート構造物と底板との間の空間にセメント硬化物が充填され、基礎の上に機械機器や建築物を備え付けた場合の基礎にかかる荷重をボルトとセメント硬化物とで分担するから、基礎にかかる荷重でそれが不用意に傾斜したり、基礎が崩壊することはなく、機械機器や建築物を確実に支持することができる。
底板の第2部分に第1側板と第2側板とが連接され、土台に底板の第2部分と第1側板とに囲繞されたスペースが画成され、セメント硬化物がそのスペースに充填されている据え付け基礎は、第1および第2側板が底板の強度を増加させる補強板として機能するから、底板の変形や破損がそれら側板によって防止され、据え付け基礎をコンクリート構造物に強固に据え付けることができ、基礎にかかる荷重でそれが不用意に傾斜したり、基礎が崩壊することはなく、機械機器や建築物を確実に支持することができる。据え付け基礎は、ボルトの自由端部がスペースにおいて露出することがなく、自由端部の腐食や自由端部の固定の緩みを防ぐことができ、自由端部が腐食することによる自由端部と底板との固定の解除を防ぐことができるとともに、自由端部の固定が緩むことによる基礎としての機能の喪失を防ぐことができる。
底板の第2部分に第1側板と第2側板とが連接され、土台に底板の第2部分と第1側板とに囲繞されたスペースが画成され、頂板がそのスペースの頂部開口を塞いでいる据え付け基礎は、第1および第2側板が底板の強度を増加させる補強板として機能するから、底板の変形や破損がそれら側板によって防止され、据え付け基礎をコンクリート構造物に強固に据え付けることができ、基礎にかかる荷重でそれが不用意に傾斜したり、基礎が崩壊することはなく、機械機器や建築物を確実に支持することができる。据え付け基礎は、ボルトの自由端部が外部に露出することがなく、スペースへの水の進入を防ぐことができるから、自由端部の腐食を防ぐことができ、自由端部が腐食することによる自由端部と底板との固定の解除を防ぐことができる。据え付け基礎は、スペースの頂部開口を頂板で塞ぐだけなので、スペースにセメント硬化物を充填する場合と比較し、セメント硬化物を養生する期間を短縮することができ、その分の施工期間を短縮することができる。
土台を覆う防水層を含み、防水層の底板の第2部分から外側に延びる部分がコンクリート構造物の防水層につながっている据え付け基礎は、それがコンクリート構造物の屋外に設置された場合でも防水層によって土台への水の侵入を防ぐことができ、土台に水が進入することによる土台の腐食や強度低下を防ぐことができる。また、コンクリート構造物への水の進入を防ぐことができ、水の進入によるコンクリート構造物の劣化を防ぐことができる。
コンクリート構造物と底板との間の空間にセメント硬化物を充填するための充填孔が底板の所定の箇所に作られている据え付け基礎は、ボルトを底板やコンクリート構造物に固定した後に充填孔を利用して空間にセメント硬化物を充填することができるから、空間にセメント硬化物を確実に充填することができる。据え付け基礎は、その上に機械機器や建築物を備え付けた場合の基礎にかかる荷重をボルトとセメント硬化物とに分担させることができ、基礎にかかる荷重でそれが不用意に傾斜したり、基礎が崩壊することはなく、機械機器や建築物を確実に支持することができる。
コンクリート構造物と底板との間の空間に充填されたセメント硬化物の充填状態を確認するための確認孔が底板の所定の箇所に作られている据え付け基礎は、確認孔を利用して空間に充填されたセメント硬化物の充填状態を確認することで、セメント硬化物が空間に偏って充填されることはなく、セメント硬化物を空間全域に満遍なく充填することができる。据え付け基礎は、その上に機械機器や建築物を備え付けた場合の基礎にかかる荷重をボルトとセメント硬化物とに分担させることができ、基礎にかかる荷重でそれが不用意に傾斜したり、基礎が崩壊することはなく、機械機器や建築物を確実に支持することができる。
底板に開口する螺着孔に螺着されて土台の高さ寸法を調節する高さ調節ボルトを含み、高さ調節ボルトの底板に対する螺着位置を調節することによって空間の高さ寸法を調節可能かつコンクリート構造物からの土台の高さ寸法を調節可能な据え付け基礎は、高さ調節ボルトを利用することで基礎の施工中に土台の高さ寸法を自由に変えることができ、基礎の高さ寸法の変更要求に即座に対応することができる。据え付け基礎は、複数個のそれらを設置する場合にそれら基礎どうしの高さ寸法を容易に調節することができ、それら基礎の高さ寸法を均一に揃えることができる。
一例として示す据え付け基礎10Aの斜視図である図1等の添付の図面を参照し、本発明にかかる据え付け基礎の詳細を説明すると、以下のとおりである。図1では、コンクリート構造物11に設置された1個の据え付け基礎10Aを図示しているが、基礎10Aの個数を図示のそれに限定するものではなく、一般的には2個以上の基礎10Aがコンクリート構造物11に設置される。なお、図2は、据え付け基礎10Aの上面図であり、図3は、図1のA−A線断面図である。図4は、金属土台16の上面図であり、図5は、金属土台16の側面図である。図1では、上下方向を矢印X1、横方向を矢印X2で示し、前後方向を矢印X3で示す。
据え付け基礎10Aは、新設または既設のコンクリート構造物11(建物を含むあらゆる建造物)の屋上や地下の所定の据え付け箇所に設置される。据え付け箇所は、屋上や地下のスラブと梁とが交差する箇所である。ここで、「スラブ」とは、厳密には「床版」を意味するが、この実施の形態では、コンクリート構造物11の地下の床のみならず屋上の床も含む意味で用いる。
この基礎10Aを据え付けるコンクリート構造物11は、図3に示すように、コンクリートスラブ12およびコンクリート梁13と、スラブ12および梁13の上に施設された防水層14と、防水層14の上に施設され押さえコンクリート15とから形成されている。なお、コンクリート構造物11が地下に構築された場合、防水層14と押さえコンクリート15とが存在せず、スラブ12や梁13のみからコンクリート構造物11を形成する場合がある。また、スラブ12や梁13には、図示はしていないが、複数本の鉄筋が埋設されている。
据え付け基礎10Aは、それがコンクリート構造物11から押さえコンクリート15と防水層14とを取り除いたコンクリートスラブ12およびコンクリート梁13の上に設置される。据え付け基礎10Aは、金属土台16(土台)および金属蓋17(蓋)、複数本の高さ調節ボルト18、複数本の支持ボルト19(アンカーボルト)、モルタル20(セメント硬化物)、防水層21、成型材22(枠材)の汎用化(規格化)された各基礎構成部品を利用し、それら基礎構成部品を所定のマニュアル化された手順で組み立てることから作られている。
金属土台16は、形状や寸法が同一の規格化された汎用品であり、複数個のそれらが施工現場以外の基礎部品製造工場で製造された後、施工現場に搬送される。金属土台16は、コンクリート構造物11から押さえコンクリート15と防水層14とを取り除いたコンクリートスラブ12およびコンクリート梁13の上に配置されている。金属土台16は、中空筒状の金属管23(管材)と、平面形状が略矩形の金属板24(底板)とから形成されている。金属土台16は、金属板24の上面に金属管23を溶接することによって製造される。金属管23や金属板24は、鉄やアルミニウム、合金等の金属から作られている。
金属土台16では、それを形成する金属管23(金属板24の後記する第1部分30を含む)がコンクリート梁13の直上に配置され、金属板24の後記する第2部分31がコンクリートスラブ12の直上に配置されている。なお、金属土台16は、鉄筋コンクリート基礎と比較し、コンクリートが省かれている分だけ軽量である。ゆえに、その金属土台16を利用することで、基礎10Aの重量を大幅に軽量化することができる。
金属管23は、略矩形の各側板25を有し、その断面が略四角形に成型されている。金属管23は、金属板24の中央部の上面に配置され、その下端縁が金属板24の上面に溶接によって接合(融着)されている。金属管23にはそれら側壁25によって中空スペース26が画成され、金属管23の頂部にはそれら側板25の上端縁に囲繞された頂部開口27が形成されている。金属管23の頂部には、蓋固定ボルト28を螺着する複数の固定ボルト螺着孔29が作られている。固定ボルト螺着孔29には、蓋固定ボルト28が螺着する雌螺子(図示せず)が作られている。
金属板24は、金属管23の下端縁から径方向内方(金属管23の横方向内側)へ延びる第1部分30と、金属管23の下端縁から径方向外方(金属管23の横方向外側)へ延びる第2部分31とを有する。第1部分30には、高さ調節ボルト18を螺着する複数の調節ボルト螺着孔32が作られている(図4参照)。調節ボルト螺着孔32には、高さ調節ボルト18が螺着する雌螺子(図示せず)が作られている。なお、第1部分30におけるボルト螺着孔32の個数や穿孔箇所に特に限定はなく、それら孔32を第1部分30の任意の箇所に作ることができる。
金属板24の第1部分30の中央部には、モルタル20を充填するための楕円形の充填孔33が作られている。第1部分30の四隅には、モルタル20の充填状態を確認するための確認孔34が作られている(図4参照)。第1部分30には、横方向と縦方向とへ延びる複数の補強板35が設置されている。それら補強板35は、金属管23の内面と金属板24の上面とに溶接によって接合(融着)されている。補強板35は、金属管23および金属板24の強度を増加させる補強材として機能する。
金属板24の第2部分31は、横方向へ延びる両端縁(周縁)と、前後方向へ延びる両側縁(周縁)とを有する。第2部分31には、その両端縁に沿って端縁から上方へ起立する矩形の第1側板36が溶接によって接合(融着)され、その両側縁に沿って側縁から上方へ起立する矩形の第1側板36が溶接によって接合(融着)されている。第2部分31(第1部分30を含む)の端縁に連接された第1側板36は、互いに平行して横方向へ延びている。第2部分31の側縁に連接された第1側板36は、互いに平行して前後方向へ延びている。
金属板24の第2部分31には、第1側板36の間に位置して第2部分31から上方へ起立する矩形の第2側板37が溶接によって接合(融着)されている。第2側板37は、互いに平行して前後方向へ延びている。第1および第2側板36,37は、金属板24の第2部分31の強度を増加させる補強板として機能する。金属土台16には、金属板24の第2部分31と第1側板36とに囲繞されたスペース38が画成されている。スペース38には、モルタル20(セメント硬化物)が充填され、そのモルタル20がスペース38において硬化している(図3参照)。なお、図示はしていないが、金属板24の第2部分31の上面に金属製の頂板が配置され、その頂板がスペース38の開口を塞いでいてもよい。この場合、スペース38にモルタル20は充填されず、頂板が第1および第2側板36,37の上端縁に溶接によって接合(融着)される。
金属板24の第2部分31には、支持ボルト19を挿通する複数の支持ボルト挿通孔39(ボルト孔)が作られている。支持ボルト挿通孔39は、ドリルによって作られ、金属板24の第2部分31を上下方向へ貫通している。それら支持ボルト挿通孔39は、第2部分31において横方向と前後方向とへ所定間隔で並んでいる。図4では、支持ボルト挿通孔39が8個作られているが、挿通孔39の個数に特に限定はなく、基礎10Aを設置する前に行う構造計算(強度計算)によってその個数が決定される。
なお、コンクリートスラブ12の基礎据え付け位置には、それら支持ボルト19を挿通する複数の支持ボルト挿通孔40(ボルト孔)が作られている。支持ボルト挿通孔40は、ドリルによって作られ、コンクリートスラブ12に埋設された鉄筋を避けた状態で、スラブ12を上下方向へ貫通している。支持ボルト挿通孔40は、金属土台16をコンクリートスラブ12の上面に載置した場合の、金属板24の第2部分31に形成された支持ボルト挿通孔39の位置と一致する。それら支持ボルト挿通孔40は、コンクリートスラブ12において横方向と前後方向とへ所定間隔で並んでいる。
金属蓋17は、形状や寸法が同一の規格化された汎用品であり、複数個のそれらが施工現場以外の基礎部品製造工場で製造された後、施工現場に搬送される。金属蓋17は、鉄やアルミニウム、合金等の金属から作られ、その平面形状が略矩形に成型されている。金属蓋17の下面であって蓋17の周縁の内側には、蓋17を金属管23の頂部に固定するためのアングル材41(鋼材)が溶接によって接合(融着)されている。金属蓋17の下面であって蓋17の周縁には、水切り用アングル材42(鋼材)が溶接によって接合(融着)されている。アングル材41には、蓋固定ボルト28を挿通する固定ボルト挿通孔(図示せず)が作られ、その固定ボルト挿通孔に六角ナット43が溶接によって接合(融着)されている。
金属蓋17は、アングル材41に作られた固定ボルト挿通孔に挿通された蓋固定ボルト28とアングル材41に取り付けられた六角ナット43とによって金属管24の頂部に固定され、金属管24の頂部開口27を水密に塞いでいる。金属蓋17の上面には、図示はしていないが、ソーラーパネルやアンテナ、貯水槽、浄化槽、空調機器等の機械器具、鉄塔や鉄骨建設物等の建築物を設置するための固定器具が取り付けられている。
高さ調節ボルト18は、雄螺子(図示せず)が作られた軸44とボルトヘッド45とから形成された六角ボルトである。高さ調節ボルト18の軸44は、金属板24の第1部分30に作られた調節ボルト螺着孔32にあらかじめ螺着されている。ボルトヘッド45において高さ調節ボルト18を反時計回りに回転させると、ボルト18の軸44がボルト螺着孔32の下方へ次第に進むとともに、第1部分30の下面から下方へ延出し、ボルトヘッド45がコンクリート梁13の上面に当接する。それによって、金属土台16をコンクリートスラブ12やコンクリート梁13の上面から上方へ所定の寸法だけ離間させることができる。逆に、高さ調節ボルト18を時計回りに回転させると、ボルト18の軸44がボルト螺着孔32の上方へ次第に進むとともに、第1部分30の下面から上方へ延出する。それによって、金属土台16をコンクリートスラブ12やコンクリート梁13の上面に近づけることができる。
高さ調節ボルト18を調節ボルト螺着孔32において回転させることによって金属土台16の金属板24がコンクリートスラブ12やコンクリート梁13の上面から上方へ離間し、スラブ12や梁13の上面と金属板24の下面との間に所定の高さ寸法の空間46が形成される。金属土台16の金属板24の第1部分30に対するそれら高さ調節ボルト18の螺着位置を調節することによって、空間46の高さ寸法を調節することができ、コンクリートスラブ12やコンクリート梁13の上面からの金属土台16の高さ寸法をボルト18の長さを限度に調節することができる。
支持ボルト19は、長さや直径が同一の規格化された汎用品であり、複数本のそれらが施工現場以外の基礎部品製造工場で製造された後、施工現場に搬送される。それらボルト19は、鋼材から作られ、金属板24の第2部分31に作られた支持ボルト挿通孔39に挿通され、さらに、コンクリートスラブ12(コンクリート構造物)に作られた支持ボルト挿通孔40に挿通されている。支持ボルト19は、コンクリートスラブ12の上面から上方へ延びる自由端部47と、スラブ12の下面から下方へ延びる固定端部48と、スラブ12の支持ボルト挿通孔40に位置してそれら端部47,48の間に延びる中間部49とを有する。
支持ボルト19の自由端部47は、金属板24に開口する支持ボルト挿通孔39に挿通され、六角二重ナット50(固定手段)を介して金属板24に固定されている。六角二重ナット50は、自由端部47の金属板24から上方に延出する部分に取り付けられている。支持ボルト19の固定端部48は、コンクリートスラブ12に六角二重ナット51(固定手段)を介して固定されている。支持ボルト19のそれら端部47,48に六角二重ナット50,51を螺着する場合、高さ調節ボルト18によってコンクリートスラブ12やコンクリート梁13の上面からの金属土台16の高さ寸法が既に調節されている。
モルタル20は、コンクリートスラブ12およびコンクリート梁13の上面と金属板24の下面との間に形成された空間46に充填されている。モルタル20は、金属板24に形成された充填孔33から充填される。空間46では、そこに充填されたモルタル20が硬化し、モルタル20がコンクリートスラブ12やコンクリート梁13の上面と金属板24の第1および第2部分30,31の下面とに接合されているとともに支持ボルト19に接合されている。
空間46では、支持ボルト19の自由端部47のうちのコンクリートスラブ12の上面と金属板24の第2部分31との間に延びる部分がモルタル20と一体になっている。硬化したモルタル20は、基礎10Aの上(金属蓋17の上)にソーラーパネルやアンテナ、貯水槽、浄化槽、空調機器等の機械器具、鉄塔や鉄骨建設物等の建築物を備え付けた場合の基礎10Aにかかる荷重を支持ボルト19とともに分担する。なお、空間46に充填するセメント硬化物には、モルタル20の他に、コンクリートを利用することもできる。
金属管23と金属板24との交差部には、三角柱状の成型材22(枠材)が設置されている。成型材22は、金属管23や金属板24に接着剤(図示せず)を介して固着され、金属管23外周縁全域を取り囲んでいる。押さえコンクリート15とコンクリートスラブ12とには、三角柱状の成型材22(枠材)が設置されている。成型材22は、スラブ12や押さえコンクリート15に接着剤(図示せず)を介して固着されている。成型材22は、金属土台16の外周縁(金属板24の外周縁)とコンクリートスラブ12(コンクリート構造物)との間に設置され、金属板24の外周縁全域を取り囲み、コンクリートスラブ12と金属板24の外周縁との間の空隙を塞いでいる。
防水層21は、金属管23の各側板25の外側に設置されて側板25全域を覆うとともに、金属板24の外側(スペース38の充填されたモルタル20の上面、または、スペース38を塞ぐ頂板の上面)に設置されて金属板24全域や第1および第2側板36,37全域を覆っている。防水層21には、薄いアスファルトシートを複数重ね合わせてアスファルトシート層を作るアスファルト防水が利用されている。アスファルトシートは、その接着性によって金属管23の側板25、モルタル20、第1および第2側板36,37、成型材22に固着している。防水層21の金属板24の第2部分31から外側に延びる部分(成型材22に固着されたアスファルトシート)は、コンクリート構造物11の防水層14につながっている。なお、防水層21として、アスファルト防水の他に、塩ビシート防水やゴムシート防水、ウレタン防水やエポキシ防水、FRP防水を利用することもできる。
図6は、据え付け基礎10Aの施工手順の一例を示す図であり、図7は、図6から続く据え付け基礎10Aの施工手順を示す図である。図8は、図7から続く据え付け基礎10Aの施工手順を示す図であり、図9は、図8から続く据え付け基礎10Aの施工手順を示す図である。図6〜図9では、コンクリート構造物11を断面として示し、一部を除く基礎10Aの各部品を断面として示す。図6〜図9を参照し、据え付け基礎10Aをコンクリート構造物11の屋上に設置する場合を例として、基礎10Aの施工手順を説明すると、以下のとおりである。
基礎部品製造工場で製造された汎用部品化された各基礎部品(金属土台16(土台)、金属蓋17(蓋)、高さ調節ボルト18、支持ボルト19(アンカーボルト)、防水層21、成型材22(枠材))を工場から施工現場に搬送する。なお、基礎部品製造工場からの出荷時では、金属板24の第2部分31に支持ボルト挿通孔39(ボルト孔)が作られておらず、施工箇所において第2部分31に支持ボルト挿通孔39を穿孔する。また、金属板24の第1部分30には、複数の調節ボルト螺着孔32が基礎部品製造工場においてあらかじめ作られており、それらボルト螺着孔32に高さ調節ボルト18が螺着されている。
屋上におけるコンクリート構造物11の構成は、図6に示すように、コンクリートスラブ12およびコンクリート梁13と、スラブ12および梁13の上に施設された防水層14と、防水層14の上に施設され押さえコンクリート15とから形成されている。最初に、コンクリート構造物11の屋上における基礎10Aの据え付け箇所を位置決めし、その据え付け箇所にマーキングをするとともに、図6に示すように、その据え付け箇所において、コンクリート構造物11から押さえコンクリート15と防水層14とを取り除き、スラブ12および梁13を露出させる。
なお、図示のコンクリート構造物11は、コンクリートスラブ12およびコンクリート梁13、防水層14および押さえコンクリート15から形成されているが、コンクリート構造物11を図示のそれに限定するものではなく、現在使用されている他の構成のコンクリート構造物すべてにこの据え付け基礎10Aを施工することができる。たとえば、コンクリートスラブおよびコンクリート梁の上にさらに合成樹脂を塗布して樹脂被膜を形成したコンクリート構造物の場合、基礎据え付け箇所では、コンクリート構造物から樹脂被膜と押さえコンクリートと防水層とを取り除き、スラブおよび梁を露出させる。
コンクリート構造物11からコンクリートスラブ12およびコンクリート梁13を露出させた後、スラブ12や梁13の内部に設置された鉄筋の位置をセンサを利用して測定する。次に、それら鉄筋を避ける位置に支持ボルト19を設置するため、支持ボルト挿通孔39(ボルト孔)の鉄筋を避けた位置の穿孔箇所を金属板24の第2部分31にマーキングする。マーキングに合わせ、ドリルを利用して金属板24の第2部分31の穿孔箇所に支持ボルト挿通孔39を穿孔する(挿通孔ボルト孔穿孔工程)。ボルト挿通孔39を穿孔した後、図7に示すように、スラブ12および梁13における基礎据え付け箇所のマーキングに合わせ、その据え付け箇所に金属土台16を仮設置する(土台仮設置工程)。
土台仮設置工程において金属土台16を仮設置すると、金属管23および金属板24の第1部分30がコンクリート梁13の直上に位置し、金属板24の第2部分31がコンクリートスラブ12の直上に位置するとともに、高さ調節ボルト18のボルトヘッド45がコンクリート梁13の上面に当接する。据え付け箇所に金属土台16を仮設置すると、コンクリート梁13の上面に当接するそれら高さ調節ボルト18に支えられて土台16がスラブ12および梁13の上面に自立する。
金属土台16を仮設置した後、土台16の金属板24の第1部分30に対するそれら高さ調節ボルト18の螺着位置を調節し、コンクリートスラブ12やコンクリート梁13の上面からの土台16の設置高さ(高さ寸法)(空間46の高さ寸法)を調節する(設置高さ調節工程)。設置高さ調節工程では、高さ調節ボルト18の説明において述べたように、調節ボルト18を調節ボルト螺着孔32において時計回りと反時計回りとのいずれかに回転させ、金属土台16のコンクリートスラブ12やコンクリート梁13の上面からの離間寸法を調節する。
据え付け基礎10Aは、高さ調節ボルト18を利用することで基礎10Aの施工中に金属土台16の高さ寸法を自由に変えることができ、基礎10Aの高さ寸法の変更要求に即座に対応することができる。据え付け基礎10Aは、複数個のそれらを設置する場合にそれら基礎10Aどうしの高さ寸法を容易に調節することができ、それら基礎10Aの高さ寸法を均一に揃えることができる。
金属土台16の高さ寸法を調節した後、金属板24の支持ボルト挿通孔39の位置にあわせてコンクリートスラブ12の支持ボルト挿通孔40(ボルト孔)の穿孔箇所にマーキングをする。次に、仮設置箇所(据え付け箇所)から金属土台16を一時的に退かした後、ドリルを利用してマーキングした穿孔箇所に支持ボルト挿通孔40を穿孔する(挿通孔穿孔工程)。コンクリートスラブ12に支持ボルト挿通孔40を作った後、金属土台16を据え付け箇所に再び仮設置し、図8に示すように、金属板24の第2部分31に作られた支持ボルト挿通孔39に支持ボルト19を挿通するとともに、スラブ12に作られた支持ボルト挿通孔40に支持ボルト19を挿通する。
支持ボルト19を支持ボルト挿通孔39,40に挿通すると、自由端部47がコンクリートスラブ12の上面から上方へ延出し、固定端部48がスラブ12の下面から下方へ延出するとともに、中間部49がスラブ12の支持ボルト挿通孔40に位置する。次に、支持ボルト19の自由端部47のうちの金属板24から上方に延出する部分に六角二重ナット50を螺着するとともに、支持ボルト19の固定端部48に六角二重ナット51を螺着し、支持ボルト19を金属板24とコンクリートスラブ12とに固定する(支持ボルト固定工程)。
支持ボルト19を金属板24とコンクリートスラブ12とに固定した後、図9に示すように、金属板24の第2部分31と第1側板36とに囲繞されたスペース38にモルタル29(セメント硬化物)を充填し、モルタル20を養生させる。なお、モルタル20の養生期間をなくすため、図示はしていないが、モルタル20の充填に代えて、金属板24の第2部分31の上面に金属製の頂板を配置し、その頂板によってスペース38の頂部開口を塞ぐ(スペース閉鎖工程)。この場合、スペース38にモルタル20は充填せず、頂板を第1および第2側板36,37の上端縁に溶接によって接合(融着)する。
モルタル20が硬化した後(養生した後)、または、頂板でスペース38の頂部開口を塞いだ後、金属管23と金属板24との交差部に三角柱状の成型材22を設置し、その成型材22を金属管23と金属板24とに接着剤(図示せず)を介して固着する。さらに、押さえコンクリート15とコンクリートスラブ12とに三角柱状の成型材22を設置し、その成型材22を押さえコンクリート15とスラブ12とに接着剤(図示せず)を介して固着する(枠材設置工程)。金属管23と金属板24との交差部に成型材22を設置すると、成型材22が金属管23の外周縁全域を取り囲む。押さえコンクリート15とコンクリートスラブ12とに成型材22を設置すると、成型材22が金属板24の外周縁全域を取り囲み、成型材22がコンクリートスラブ12と金属板24の外周縁との間の空隙を塞ぐ。
成型材22を設置した後、金属管23の各側板25の外側と金属板24の外側(スペース38の充填されたモルタル20の上面、または、スペース38を塞ぐ頂板の上面)とに防水層21を設置する(防水層設置工程)。防水層設置工程では、複数の薄いアスファルトシートを金属管23の各側板25の外側と金属板24の外側と成型材22の外側とに固着して防水層21を作るとともに、成型材22から延びる防水層21をコンクリート構造物11の防水層14につなげる。据え付け基礎10Aは、それがコンクリート構造物11の屋外に設置された場合でも防水層21によって金属土台16の内部への水の侵入を防ぐことができ、内部に水が進入することによる土台16の腐食や強度低下を防ぐことができる。また、コンクリート構造物11への水の進入を防ぐことができ、水の進入による構造物11の劣化を防ぐことができる。
防水層21を設置した後、コンクリートスラブ12やコンクリート梁13の上面と金属板24の下面との間に形成された空間46にモルタル20(セメント硬化物)を充填する(セメント硬化物充填工程)。セメント硬化物充填工程では、確認孔34から空間46におけるモルタル20の充填状態を確認しつつ、充填孔33から空間46にモルタル20を充填する。
据え付け基礎10Aは、支持ボルト19を金属板24やコンクリートスラブ12に固定した後に充填孔33を利用して空間46にモルタル20を充填することができるから、空間46にモルタル20を確実に充填することができる。据え付け基礎10Aは、確認孔34を利用して空間46に充填されたモルタル20の充填状態を確認することで、モルタル20が空間46に偏って充填されることはなく、モルタル20を空間46全域に満遍なく充填することができる。
空間46にモルタル20を充填した直後、モルタル20の養生期間を待つことなく、直ちに金属管23の頂部に金属蓋17を嵌め込み、金属管23の頂部開口27を塞ぐ。金属管23の頂部に金属蓋17を嵌め込んだ後、金属管23の各側板25の上部に作られた固定ボルト螺着孔29に蓋固定ボルト28を螺着するとともに、金属蓋17のアングル材41の蓋固定ボルト挿通孔にボルト29を挿通し、ボルト挿通孔に取り付けられた六角ナット43にボルト29を螺着して蓋17を金属管25の頂部に固定する(頂部閉鎖工程)(図3援用)。金属管25の頂部開口27は、金属蓋17によって水密に閉塞される。
なお、空隙(空間46の周縁)が成型材22によって塞がれているから、成型材22が硬化前のモルタル20の漏れを防ぐ堤防となり、空間46に充填されたモルタル20が空隙(空間46)から漏れ出すことはなく、モルタル20の充填後に直ちに金属蓋17で頂部開口27を閉塞することができる。据え付け基礎10Aでは、金属管25の頂部に金属蓋17を嵌め込んだ(固定した)直後において空間46に充填されたモルタル20が未硬化状態にあり、管25の頂部に蓋17を固定した後からモルタル20の養生期間が開始する。
空間46では、モルタル20の養生期間が経過し、そこに充填されたモルタル20が硬化することで、支持ボルト19の自由端部47のうちのコンクリート梁13(コンクリート躯体13)の上面と金属管25の金属板24との間に延びる部分(ボルト19の自由端部47のうちの板24の下面から下方へ露出する部分)がモルタル20と一体になり、鉄筋モルタルを形成する。
以上の各工程が終了すると、図1〜3に示す据え付け基礎10Aが完成する。据え付け基礎10Aは、モルタル20を空間46に充填した後、モルタル20の養生期間を待つことなく、直ちに金属管23の頂部開口27を金属蓋17によって塞ぎ、基礎10Aを完成させることができるから、空間46に充填したモルタル20の養生期間の分だけ施工期間を短縮することができ、養生期間を待つことなく、複数の基礎10Aの施工を平行して行うことができる。
据え付け基礎10Aは、複数本の支持ボルト19を軽量な金属土台16の金属板24の第2部分31とコンクリートスラブ12とに固定し、空間46にモルタル20を充填するとともに、金属管23の頂部に金属蓋17を固定するだけで基礎10Aを構築することができ、それらがすべて汎用部品化されてユニットシステムとして組み立てられるから、型枠の製作やモルタルの養生にかかる手間やコスト、時間を省くことができるとともに、施工作業を簡略化することができ、その分の施工期間を大幅に短縮することができる。
据え付け基礎10Aは、その据え付け箇所が既設のコンクリート構造物11の屋上や地下に防水機能を施した防水層を備えたスラブ12や梁13である場合でも、据え付け箇所の防水層14を取り除いた後の露出したスラブ12や梁13に基礎10Aを設置し、基礎10Aを設置した直後に据え付け箇所近傍の防水層を補修する(新たな防水層21を施す)ことができるから、基礎10Aを迅速に設置することができ、基礎10Aの設置に要する時間を大幅に短縮することができる。
据え付け基礎10Aは、支持ボルト19の自由端部47が金属板24の第2部分31に固定され、支持ボルト19の固定端部48がコンクリートスラブ12に固定されるから、それをコンクリート構造物11に強固に据え付けることができ、ソーラーパネルやアンテナ、貯水槽、浄化槽、空調機器等の機械器具、鉄塔や鉄骨建設物等の建築物を強固に備え付けることができる。据え付け基礎10Aは、コンクリートスラブ12やコンクリート梁13の上面と金属板24の下面との間の空間46にモルタル20が充填され、基礎10Aの上に機械機器や建築物を備え付けた場合の基礎10Aにかかる荷重を支持ボルト19とモルタル20とで分担するから、基礎10Aにかかる荷重でそれが不用意に傾斜したり、基礎10Aが崩壊することはなく、機械機器や建築物を確実に支持することができる。
図10は、他の一例として示す据え付け基礎10Bの斜視図であり、図11は、据え付け基礎10Bの上面図である。図12は、図10のB−B線断面図であり、図13は、金属土台16の上面図である。図14は、金属土台16の側面図である。図10では、上下方向を矢印X1、横方向を矢印X2で示し、前後方向を矢印X3で示す。
この据え付け基礎10Bが図1のそれと異なるところは、金属板24の第1部分30とコンクリート梁13とに支持ボルト19(アンカーボルト)を挿通する複数の支持ボルト挿通孔52,53が形成され、それら支持ボルト挿通孔52,53に支持ボルト19が挿通されている点、それら支持ボルト挿通孔52,53に挿通された支持ボルト19が六角二重ナット50,51(固定手段)を介して金属板24の第1部分30とコンクリート梁13とに固定されている点にある。なお、この基礎10Bのその他の構成は、図1の基礎10Aの構成と同一であるから、図1の基礎10Aと同一の符号を付すとともに、図1の基礎10Aの説明を援用することで、この基礎10Bにおけるその他の構成の詳細な説明は省略する。
据え付け基礎10Bは、図1のそれと同様に、コンクリート構造物11から押さえコンクリート15と防水層14とを取り除いたコンクリートスラブ12およびコンクリート梁13の上に設置される。据え付け基礎10Bは、金属土台16(土台)および金属蓋17(蓋)、複数本の高さ調節ボルト18、複数本の支持ボルト19、モルタル20、防水層21、成型材22(枠材)の汎用化(規格化)された各基礎構成部品を所定の手順で組み立てることから作られている。
金属土台16は、コンクリート構造物11から押さえコンクリート15と防水層14とを取り除いたコンクリートスラブ12およびコンクリート梁13の上に配置されている。金属土台16は、金属管23と金属板24とから形成されている。金属管23(金属板24の第1部分30を含む)は、コンクリート梁13の直上に配置され、金属板24の第2部分31は、コンクリートスラブ12の直上に配置されている。金属管23は、図1の基礎10Aのそれと同一である。なお、金属土台16はコンクリートが省かれている分だけ軽量であり、その土台16を利用することで、基礎10Bの重量を大幅に軽量化することができる。
金属板24は、金属管23の下端縁から径方向内方へ延びる第1部分30と、金属管23の下端縁から径方向外方へ延びる第2部分31とを有する。第1部分30には、高さ調節ボルト18を螺着する複数の調節ボルト螺着孔32が作られている(図13参照)。第1部分30の中央部には、モルタル20を充填するための楕円形の充填孔33が作られ、第1部分30の四隅には、モルタル20の充填状態を確認するための確認孔34が作られている(図13参照)。第1部分30には、横方向と縦方向とへ延びる複数の補強板35が設置されている。
金属板24の第2部分31には、その両端縁に沿って端縁から上方へ起立する第1側板36が設置され、その両側縁に沿って側縁から上方へ起立する第1側板36が設置されている。さらに、第1側板36の間に位置して第2部分31から上方へ起立する第2側板37が設置されている。金属板24の第2部分31と第1側板36とに囲繞されたスペース38には、モルタル20(セメント硬化物)が充填され、そのモルタル20がスペース38において硬化している(図12参照)。なお、図1の基礎10Aと同様に、金属板24の第2部分31の上面に金属製の頂板が配置され、その頂板がスペース38の開口を塞いでいてもよい。
金属板24の第1部分30には、支持ボルト19を挿通する複数の支持ボルト挿通孔52(ボルト孔)が作られている。支持ボルト挿通孔52は、ドリルによって作られ、金属板24の第1部分30を上下方向へ貫通している。それら支持ボルト挿通孔52は、第1部分30において横方向と前後方向とへ所定間隔で並んでいる。図13では、支持ボルト挿通孔52が4個作られているが、挿通孔52の個数に特に限定はなく、基礎10Bを設置する前に行う構造計算(強度計算)によってその個数が決定される。金属板24の第2部分31には、支持ボルト19を挿通する複数の支持ボルト挿通孔39(ボルト孔)が作られている。それら支持ボルト挿通孔39は、第2部分31において横方向と前後方向とへ所定間隔で並んでいる。
なお、コンクリート梁13の基礎据え付け位置には、それら支持ボルト19を挿通する複数の支持ボルト挿通孔53(ボルト孔)が作られている。支持ボルト挿通孔53は、ドリルによって作られ、コンクリート梁13に埋設された鉄筋を避けた状態で、梁13を上下方向へ貫通している。支持ボルト挿通孔53は、金属土台16をコンクリートスラブ12やコンクリート梁13の上面に載置した場合の、金属板24の第1部分30に形成された支持ボルト挿通孔52の位置と一致する。それら支持ボルト挿通孔53は、コンクリート梁13において横方向と前後方向とへ所定間隔で並んでいる。
コンクリートスラブ12の基礎据え付け位置には、それら支持ボルト19を挿通する複数の支持ボルト挿通孔40(ボルト孔)が作られている。支持ボルト挿通孔40は、ドリルによって作られ、コンクリートスラブ12に埋設された鉄筋を避けた状態で、スラブ12を上下方向へ貫通している。金属土台16をコンクリートスラブ12やコンクリート梁13の上面に載置した場合の、金属板24の第2部分31に形成された支持ボルト挿通孔39の位置と一致する。
金属蓋17や高さ調節ボルト18は、図1の基礎10Aのそれらと同一である。金属蓋17は、図1のそれと同様に、アングル材41に作られた固定ボルト挿通孔に挿通された蓋固定ボルト28とアングル材41に取り付けられた六角ナット43とによって金属管24の頂部に固定され、金属管24の頂部開口を水密に塞いでいる。
高さ調節ボルト18は、図1のそれと同様に、それを調節ボルト螺着孔32において回転させることによって金属土台16の金属板24がコンクリートスラブ12やコンクリート梁13の上面から上方へ離間し、スラブ12や梁13の上面と金属板24の下面との間に所定の高さ寸法の空間46が形成される。金属土台16の金属板24の第1部分30に対するそれら高さ調節ボルト18の螺着位置を調節することによって、空間46の高さ寸法を調節することができ、コンクリートスラブ12やコンクリート梁13の上面からの金属土台16の高さ寸法をボルト18の長さを限度に調節することができる。
支持ボルト19は、金属板24の第1および第2部分30,31に作られた支持ボルト挿通孔39,52に挿通され、さらに、コンクリートスラブ12およびコンクリート梁13に作られた支持ボルト挿通孔40,53に挿通されている。それら支持ボルト19は、コンクリートスラブ12やコンクリート梁13の上面から上方へ延びる自由端部47と、スラブ12や梁13の下面から下方へ延びる固定端部48と、スラブ12や梁13の支持ボルト挿通孔40,53に位置してそれら端部47,48の間に延びる中間部49とを有する。
支持ボルト19の自由端部47は、金属板24に開口する支持ボルト挿通孔39,52に挿通され、六角二重ナット50(固定手段)を介して金属板24に固定されている。支持ボルト19の固定端部48は、コンクリートスラブ12やコンクリート梁13に六角二重ナット51(固定手段)を介して固定されている。支持ボルト19のそれら端部47,48に六角二重ナット50,51を螺着する場合、高さ調節ボルト18によってコンクリートスラブ12やコンクリート梁13の上面からの金属土台16の高さ寸法が既に調節されている。
モルタル20は、金属板24に形成された充填孔33から空間46に充填されている。空間46では、そこに充填されたモルタル20が硬化し、モルタル20がコンクリートスラブ12の上面と金属板24の第1および第2部分30,31の下面とに接合されているとともに、支持ボルト19に接合されている。空間46では、支持ボルト19の自由端部47のうちのコンクリートスラブ12の上面と金属板24の第2部分31との間に延びる部分がモルタル20と一体になっている。硬化したモルタル20は、基礎10Bの上(金属蓋17の上)にソーラーパネルやアンテナ、貯水槽、浄化槽、空調機器等の機械器具、鉄塔や鉄骨建設物等の建築物を備え付けた場合の基礎10Bにかかる荷重を支持ボルト19とともに分担する。
金属管23と金属板24との交差部には、三角柱状の成型材22(枠材)が設置されている。成型材22は、金属管23や金属板24に接着剤(図示せず)を介して固着され、金属管23の外周縁全域を取り囲んでいる。押さえコンクリート15とコンクリートスラブ12とには、三角柱状の成型材22(枠材)が設置されている。成型材22は、スラブ12や押さえコンクリート15に接着剤(図示せず)を介して固着されている。成型材22は、金属土台16の外周縁(金属板24の外周縁)とコンクリートスラブ12(コンクリート構造物)との間に設置され、金属板24の外周縁全域を取り囲み、スラブ12と金属板24の外周縁との間の空隙を塞いでいる。
防水層21は、金属管23の各側板25の外側に設置されて側板25全域を覆うとともに、金属板24の外側(スペース38の充填されたモルタル20の上面、または、スペース38を塞ぐ頂板の上面)に設置されて金属板24全域や第1および第2側板36,37全域を覆っている。防水層21には、薄いアスファルトシートを複数重ね合わせてアスファルトシート層を作るアスファルト防水が利用されている。アスファルトシートは、その接着性によって金属管23の側板25、モルタル20、第1および第2側板36,37、成型材22に固着している。防水層21の金属板24の第2部分31から外側に延びる部分(成型材22に固着されたアスファルトシート)は、コンクリート構造物11の防水層14につながっている。
図15は、据え付け基礎10Bの施工手順の一例を示す図であり、図16は、図15から続く据え付け基礎10Bの施工手順を示す図である。図17は、図15から続く据え付け基礎10Bの施工手順を示す図である。図15〜図17では、コンクリート構造物11を断面として示し、一部を除く基礎10Bの各部品を断面として示す。
図6を援用するとともに図15〜図17を参照し、据え付け基礎10Bをコンクリート構造物11の屋上に設置する場合を例として、据え付け基礎10Bの施工手順を説明すると、以下のとおりである。なお、基礎部品製造工場からの出荷時では、金属板24の第1および第2部分30,31に支持ボルト挿通孔39,52(ボルト孔)が作られておらず、施工箇所において第1および第2部分30,31に支持ボルト挿通孔39,52を穿孔する。また、金属板24の第1部分30には、複数の調節ボルト螺着孔32が基礎部品製造工場においてあらかじめ作られており、それらボルト螺着孔32に高さ調節ボルト18が螺着されている。
基礎部品製造工場で製造された汎用部品化された各基礎部品(金属土台16(土台)、金属蓋17(蓋)、高さ調節ボルト18、支持ボルト19(アンカーボルト)、防水層21、成型材22(枠材))を工場から施工現場に搬送した後、コンクリート構造物11の屋上における基礎10Bの据え付け箇所を位置決めし、その据え付け箇所にマーキングをする。次に、その据え付け箇所において、コンクリート構造物11から押さえコンクリート15と防水層14とを取り除き、スラブ12および梁13を露出させる(図6援用)。
コンクリート構造物11からコンクリートスラブ12およびコンクリート梁13を露出させた後、スラブ12や梁13の内部に設置された鉄筋の位置をセンサを利用して測定する。次に、それら鉄筋を避ける位置に支持ボルト19を設置するため、支持ボルト挿通孔39,52(ボルト孔)の鉄筋を避けた位置の穿孔箇所を金属板24の第1および第2部分30,31にマーキングする。マーキングに合わせ、ドリルを利用して金属板24の第1および第2部分30,31の穿孔箇所に支持ボルト挿通孔39,52を穿孔する(挿通孔ボルト孔穿孔工程)。ボルト挿通孔39,52を穿孔した後、図15に示すように、スラブ12および梁13における基礎据え付け箇所のマーキングに合わせ、その据え付け箇所に金属土台16を仮設置する(土台仮設置工程)。
土台仮設置工程において金属土台16を仮設置すると、金属管23および金属板24の第1部分30がコンクリート梁13の直上に位置し、金属板24の第2部分31がコンクリートスラブ12の直上に位置するとともに、高さ調節ボルト18のボルトヘッド45がコンクリート梁13の上面に当接する。据え付け箇所に金属土台16を仮設置すると、コンクリート梁13の上面に当接するそれら高さ調節ボルト18に支えられて土台16がスラブ12および梁13の上面に自立する。
金属土台16を仮設置した後、土台16の金属板24の第1部分30に対するそれら高さ調節ボルト18の螺着位置を調節し、コンクリートスラブ12やコンクリート梁13の上面からの土台16の設置高さ(高さ寸法)(空間46の高さ寸法)を調節する(設置高さ調節工程)。据え付け基礎10Bは、高さ調節ボルト18を利用することで基礎10Bの施工中に金属土台16の高さ寸法を自由に変えることができ、基礎10Bの高さ寸法の変更要求に即座に対応することができる。据え付け基礎10Bは、複数個のそれらを設置する場合にそれら基礎10Bどうしの高さ寸法を容易に調節することができ、それら基礎10Bの高さ寸法を均一に揃えることができる。
金属土台16の高さ寸法を調節した後、金属板24の支持ボルト挿通孔39,52の位置にあわせてコンクリートスラブ12およびコンクリート梁13の支持ボルト挿通孔40,53(ボルト孔)の穿孔箇所にマーキングをする。次に、仮設置箇所(据え付け箇所)から金属土台16を一時的に退かした後、ドリルを利用してマーキングした穿孔箇所に支持ボルト挿通孔40,53を穿孔する(挿通孔穿孔工程)。コンクリートスラブ12やコンクリート梁13に支持ボルト挿通孔40,53を作った後、金属土台16を据え付け箇所に再び仮設置し、図16に示すように、金属板24の第1および第2部分30,31に作られた支持ボルト挿通孔39,52に支持ボルト19を挿通するとともに、スラブ12および13に作られた支持ボルト挿通孔40,53に支持ボルト19を挿通する。
支持ボルト19を支持ボルト挿通孔39,40,52,53に挿通すると、自由端部47がコンクリートスラブ12およびコンクリート梁13の上面から上方へ延出し、固定端部48がスラブ12および梁13の下面から下方へ延出するとともに、中間部49がスラブ12および梁13の支持ボルト挿通孔40,53に位置する。次に、支持ボルト19の自由端部47のうちの金属板24から上方に延出する部分に六角二重ナット50を螺着するとともに、支持ボルト19の固定端部48に六角二重ナット51を螺着し、支持ボルト19を金属板24とコンクリートスラブ12とコンクリート梁13とに固定する(支持ボルト固定工程)。
支持ボルト19を金属板24とコンクリートスラブ12とコンクリート梁13とに固定した後、図17に示すように、金属板24の第2部分31と第1側板36とに囲繞されたスペース38にモルタル29を充填し、モルタル20を養生させる。なお、図1の基礎10Aと同様に、モルタル20の充填に代えて、金属板24の第2部分31の上面に金属製の頂板を配置し、その頂板によってスペース38の頂部開口を塞いでもよい。
モルタル20が硬化した後、または、頂板でスペース38の頂部開口を塞いだ後、図1の基礎10Aと同様に、金属管23と金属板24との交差部に三角柱状の成型材22を設置するとともに、押さえコンクリート15とコンクリートスラブ12とに三角柱状の成型材22を設置する(枠材設置工程)。金属管23と金属板24との交差部に成型材22を設置すると、成型材22が金属管23の外周縁全域を取り囲む。押さえコンクリート15とコンクリートスラブ12とに成型材22を設置すると、成型材22が金属板24の外周縁全域を取り囲み、成型材22がスラブ12と金属板24の外周縁との間の空隙を塞ぐ。
成型材22を設置した後、金属管23の各側板25の外側と金属板24の外側(スペース38の充填されたモルタル20の上面、または、スペース38を塞ぐ頂板の上面)とに防水層21を設置する(防水層設置工程)。防水層設置工程では、図1の基礎10Aと同様に、複数の薄いアスファルトシートを金属管23の各側板25の外側と金属板24の外側と成型材22の外側とに固着して防水層21を作るとともに、成型材22から延びる防水層21をコンクリート構造物11の防水層14につなげる。据え付け基礎10Bは、それがコンクリート構造物11の屋外に設置された場合でも防水層21によって金属土台16の内部への水の侵入を防ぐことができ、内部に水が進入することによる土台16の腐食や強度低下を防ぐことができる。また、コンクリート構造物11への水の進入を防ぐことができ、水の進入による構造物11の劣化を防ぐことができる。
防水層21を設置した後、空間46にモルタル20を充填する(セメント硬化物充填工程)。セメント硬化物充填工程では、確認孔34から空間46におけるモルタル20の充填状態を確認しつつ、充填孔33から空間46にモルタル20を充填する。据え付け基礎10Bは、支持ボルト19を金属板24やコンクリートスラブ12に固定した後に充填孔33を利用して空間46にモルタル20を充填することができるから、空間46にモルタル20を確実に充填することができる。据え付け基礎10Bは、確認孔34を利用して空間46に充填されたモルタル20の充填状態を確認することで、モルタル20が空間46に偏って充填されることはなく、モルタル20を空間46全域に満遍なく充填することができる。
空間46にモルタル20を充填した直後、モルタル20の養生期間を待つことなく、直ちに金属管23の頂部に金属蓋17を嵌め込み、金属管23の頂部開口27を塞ぐ。金属管23の頂部に金属蓋17を嵌め込んだ後、金属管23の各側板25の上部に作られた固定ボルト螺着孔29に蓋固定ボルト28を螺着するとともに、金属蓋17のアングル材41の蓋固定ボルト挿通孔にボルト29を挿通し、ボルト挿通孔に取り付けられた六角ナット43にボルト29を螺着して蓋17を金属管25の頂部に固定する(頂部閉鎖工程)(図12援用)。金属管25の頂部開口27は、金属蓋17によって水密に閉塞される。
なお、空隙(空間46の周縁)が成型材22によって塞がれているから、成型材22が硬化前のモルタル20の漏れを防ぐ堤防となり、空間46に充填されたモルタル20が空隙(空間46)から漏れ出すことはなく、モルタル20の充填後に直ちに金属蓋17で頂部開口27を閉塞することができる。据え付け基礎10Bでは、金属管25の頂部に金属蓋17を嵌め込んだ(固定した)直後において空間46に充填されたモルタル20が未硬化状態にあり、管25の頂部に蓋17を固定した後からモルタル20の養生期間が開始する。
空間46では、モルタル20の養生期間が経過し、そこに充填されたモルタル20が硬化することで、支持ボルト19の自由端部47のうちのコンクリートスラブ12(コンクリート躯体12)やコンクリート梁13(コンクリート躯体13)の上面と金属管25の金属板24との間に延びる部分(ボルト19の自由端部47のうちの板24の下面から下方へ露出する部分)がモルタル20と一体になり、鉄筋モルタルを形成する。
以上の各工程が終了すると、図10〜12に示す据え付け基礎10Bが完成する。据え付け基礎10Bは、モルタル20を空間46に充填した後、モルタル20の養生期間を待つことなく、直ちに金属管23の頂部開口27を金属蓋17によって塞ぎ、基礎10Bを完成させることができるから、空間46に充填したモルタル20の養生期間の分だけ施工期間を短縮することができ、養生期間を待つことなく、複数の基礎10Bの施工を平行して行うことができる。
据え付け基礎10Bは、複数本の支持ボルト19を軽量な金属土台16の金属板24の第1部分30とコンクリート梁13とに固定し、複数本の支持ボルト19を金属板24の第2部分31とコンクリートスラブ12とに固定するとともに、空間46にモルタル20を充填し、金属管23の頂部に金属蓋17を固定するだけで基礎10Bを構築することができ、それらがすべて汎用部品化されてユニットシステムとして組み立てられるから、型枠の製作やモルタルの養生にかかる手間やコスト、時間を省くことができるとともに、施工作業を簡略化することができ、その分の施工期間を大幅に短縮することができる。
据え付け基礎10Bは、その据え付け箇所が既設のコンクリート構造物11の屋上や地下に防水機能を施した防水層を備えたスラブ12や梁13である場合でも、据え付け箇所の防水層14を取り除いた後の露出したスラブ12や梁13に基礎10Bを設置し、基礎10Bを設置した直後に据え付け箇所近傍の防水層を補修する(新たな防水層21を施す)ことができるから、基礎10Bを迅速に設置することができ、基礎10Bの設置に要する時間を大幅に短縮することができる。
据え付け基礎10Bは、支持ボルト19の第1固定端部47が金属板24の第1および第2部分30,31に固定され、支持ボルト19の第2固定端部48がコンクリートスラブ12およびコンクリート梁13に固定されるから、それをコンクリート構造物11に強固に据え付けることができ、ソーラーパネルやアンテナ、貯水槽、浄化槽、空調機器等の機械器具、鉄塔や鉄骨建設物等の建築物を強固に備え付けることができる。
据え付け基礎10Bは、コンクリートスラブ12およびコンクリート梁13の上面と金属板24の下面との間の空間46にモルタル20が充填され、基礎10Bの上に機械機器や建築物を備え付けた場合の基礎10Bにかかる荷重を支持ボルト19とモルタル20とで分担するから、基礎10Bにかかる荷重でそれが不用意に傾斜したり、基礎10Bが崩壊することはなく、機械機器や建築物を確実に支持することができる。
図18は、他の一例として示す据え付け基礎10Cの斜視図であり、図19は、図18のC−C線断面図であり、図20は、金属土台16の上面図である。図21は、金属土台16の側面図である。図18では、上下方向を矢印X1、横方向を矢印X2で示し、前後方向を矢印X3で示す。コンクリート構造物11は、コンクリート躯体12(コンクリートスラブやコンクリート梁を含む)と、コンクリート躯体12の上に施設された防水層14と、防水層14の上に施設されたコンクリート層15とから形成されている。コンクリート躯体12には、図示はしていないが、複数本の鉄筋が埋設されている。
据え付け基礎10Cは、それがコンクリート構造物11から押さえコンクリート15と防水層14とを取り除いたコンクリート躯体12の上に設置される。据え付け基礎10Cは、金属土台16(土台)および金属蓋17(蓋)、複数本の高さ調節ボルト18、複数本の支持ボルト19(アンカーボルト)、モルタル20(セメント硬化物)、防水層21、成型材22(枠材)の汎用化(規格化)された各基礎構成部品を利用し、それら基礎構成部品を所定の手順で組み立てることから作られている。
金属土台16は、形状や寸法が同一の規格化された汎用品であり、複数個のそれらが施工現場以外の基礎部品製造工場で製造された後、施工現場に搬送される。金属土台16は、コンクリート構造物11から押さえコンクリート15と防水層14とを取り除いたコンクリート躯体12の上に配置されている。金属土台16は、中空筒状の金属管23(管材)と、平面形状が略矩形の金属板24(底板)とから形成されている。金属土台16は、金属板24の上面に金属管23を溶接することによって製造される。金属管23や金属板24は、鉄やアルミニウム、合金等の金属から作られている。なお、金属土台16は、鉄筋コンクリート基礎と比較し、コンクリートが省かれている分だけ軽量である。ゆえに、その金属土台16を利用することで、基礎10Cの重量を大幅に軽量化することができる。
金属管23は、略矩形の各側板25を有し、その断面が略四角形に成型されている。金属管23は、金属板24の中央部の上面に配置され、その下端縁が金属板24の上面に溶接によって接合(融着)されている。金属管23にはそれら側壁25によって中空スペース26が画成され、金属管23の頂部にはそれら側板25の上端縁に囲繞された頂部開口27が形成されている。金属管23の頂部には、蓋固定ボルト28を螺着する複数の固定ボルト螺着孔29が作られている。固定ボルト螺着孔29には、蓋固定ボルト28が螺着する雌螺子(図示せず)が作られている。
金属板24は、金属管23の下端縁から径方向内方へ延びる第1部分30と、金属管23の下端縁から径方向外方へ延びる第2部分31とを有する。第2部分31には、高さ調節ボルト18を螺着する複数の調節ボルト螺着孔32が作られている(図20参照)。調節ボルト螺着孔32には、高さ調節ボルト18が螺着する雌螺子(図示せず)が作られている。なお、第2部分31におけるボルト螺着孔32の個数や穿孔箇所に特に限定はなく、それら孔32を第2部分31の任意の箇所に作ることができる。金属板24の第1部分30の中央部には、モルタル20を充填するための楕円形の充填孔33が作られている。第2部分31には、モルタル20の充填状態を確認するための確認孔34が作られている(図20参照)。
金属板24の第2部分31は、横方向へ延びる両端縁(周縁)と、前後方向へ延びる両側縁(周縁)とを有する。金属管23と金属板24の第2部分31とには、上下方向へ延びる複数の補強板35が設置されている。それら補強板35は、金属管23の外面と金属板24の上面とに溶接によって接合(融着)されている。補強板35は、金属管23および金属板24の強度を増加させる補強材として機能する。
金属板24の第2部分31には、支持ボルト19を挿通する複数の支持ボルト挿通孔39(ボルト孔)が作られている。支持ボルト挿通孔39は、ドリルによって作られ、金属板24の第2部分31を上下方向へ貫通している。それら支持ボルト挿通孔39は、第2部分31において横方向と前後方向とへ所定間隔で並んでいる。図20では、支持ボルト挿通孔39が4個作られているが、挿通孔39の個数に特に限定はなく、基礎10Cを設置する前に行う構造計算(強度計算)によってその個数が決定される。
なお、コンクリート躯体12の基礎据え付け位置には、それら支持ボルト19を挿通する複数の支持ボルト挿通孔40(ボルト孔)が作られている。支持ボルト挿通孔40は、ドリルによって作られ、コンクリート躯体12に埋設された鉄筋を避けた状態で、コンクリート躯体12において上下方向へ延びている。支持ボルト挿通孔40は、金属土台16をコンクリート躯体12の上面に載置した場合の、金属板24の第2部分31に形成された支持ボルト挿通孔39の位置と一致する。それら支持ボルト挿通孔40は、コンクリート躯体12において横方向と前後方向とへ所定間隔で並んでいる。
金属蓋17は、形状や寸法が同一の規格化された汎用品であり、鉄やアルミニウム、合金等の金属から作られ、その平面形状が略矩形に成型されている。金属蓋17の下面であって蓋17の周縁の内側には、蓋17を金属管23の頂部に固定するためのアングル材41(鋼材)が溶接によって接合(融着)されている。アングル材41には、蓋固定ボルト28を挿通する固定ボルト挿通孔(図示せず)が作られ、その固定ボルト挿通孔に六角ナット43が溶接によって接合(融着)されている。
金属蓋17は、アングル材41に作られた固定ボルト挿通孔に挿通された蓋固定ボルト28とアングル材41に取り付けられた六角ナット43とによって金属管24の頂部に固定され、金属管24の頂部開口27を水密に塞いでいる。金属蓋17の上面には、図示はしていないが、ソーラーパネルやアンテナ、貯水槽、浄化槽、空調機器等の機械器具、鉄塔や鉄骨建設物等の建築物を設置するための固定器具が取り付けられている。
高さ調節ボルト18は、雄螺子が作られた軸44とボルトヘッド45とから形成された六角ボルトである。高さ調節ボルト18の軸44は、金属板24の第2部分31に作られた調節ボルト螺着孔32にあらかじめ螺着されている。ボルトヘッド45において高さ調節ボルト18を反時計回りに回転させると、ボルト18の軸44がボルト螺着孔32の下方へ次第に進むとともに、第2部分31の下面から下方へ延出し、ボルトヘッド45がコンクリート梁13の上面に当接する。それによって、金属土台16をコンクリート躯体12の上面から上方へ所定の寸法だけ離間させることができる。逆に、高さ調節ボルト18を時計回りに回転させると、ボルト18の軸44がボルト螺着孔32の上方へ次第に進むとともに、第2部分31の下面から上方へ延出する。それによって、金属土台16をコンクリート躯体12の上面に近づけることができる。
高さ調節ボルト18を調節ボルト螺着孔32において回転させることによって金属土台16の金属板24がコンクリート躯体12の上面から上方へ離間し、躯体12の上面と金属板24の下面との間に所定の高さ寸法の空間46が形成される。金属土台16の金属板24の第2部分31に対するそれら高さ調節ボルト18の螺着位置を調節することによって、空間46の高さ寸法を調節することができ、コンクリート躯体12の上面からの金属土台16の高さ寸法をボルト18の長さを限度に調節することができる。
支持ボルト19は、長さや直径が同一の規格化された汎用品であり、鋼材から作られ、金属板24の第2部分31に作られた支持ボルト挿通孔39に挿通され、さらに、コンクリート躯体12に作られた支持ボルト挿通孔40に挿通されている。支持ボルト19は、コンクリート躯体12の上面から上方へ延びる自由端部47と、躯体12に固定された固定端部48とを有する。
支持ボルト19の自由端部47は、金属板24に開口する支持ボルト挿通孔39に挿通され、六角ナット50(固定手段)を介して金属板24に固定されている。六角ナット50は、自由端部47の金属板24から上方に延出する部分に取り付けられている。支持ボルト19の固定端部48は、コンクリート躯体12の支持ボルト挿通孔40に注入された樹脂接着剤(固定手段)(図示せず)によって挿通孔40に固定されている。支持ボルト19の自由端部47に六角ナット50を螺着する場合、高さ調節ボルト18によってコンクリート躯体12の上面からの金属土台16の高さ寸法が既に調節されている。
モルタル20は、コンクリート躯体12の上面と金属板24の下面との間に形成された空間46に充填されている。モルタル20は、金属板24に形成された充填孔33から充填される。空間46では、そこに充填されたモルタル20が硬化し、モルタル20がコンクリート躯体12の上面と金属板24の第1および第2部分30,31の下面とに接合されているとともに、支持ボルト19に接合されている。
空間46では、支持ボルト19の自由端部47のうちのコンクリート躯体12の上面と金属板24の第2部分31との間に延びる部分がモルタル20と一体になっている。硬化したモルタル20は、基礎10Cの上(金属蓋17の上)にソーラーパネルやアンテナ、貯水槽、浄化槽、空調機器等の機械器具、鉄塔や鉄骨建設物等の建築物を備え付けた場合の基礎10Cにかかる荷重を支持ボルト19とともに分担する。
金属管23および金属板24と押さえコンクリート15およびコンクリートスラブ12とには、成型材22(枠材)が設置されている。成型材22は、金属管23やスラブ12、押さえコンクリート15に接着剤(図示せず)を介して固着されている。成型材22は、金属管23外周縁全域を取り囲むとともに、金属土台16の外周縁(金属板24の外周縁)とコンクリートスラブ12(コンクリート構造物)との間に設置されて金属板24の外周縁全域を取り囲んでいる。成型材22は、コンクリートスラブ12と金属板24の外周縁との間の空隙を塞いでいる。
防水層21は、金属管23の各側板25の外側に設置されて側板25全域を覆うとともに、金属板24の外側に設置されて金属板24全域を覆っている。防水層21には、薄いアスファルトシートを複数重ね合わせてアスファルトシート層を作るアスファルト防水が利用されている。アスファルトシートは、その接着性によって金属管23の側板25、モルタル20、成型材22に固着している。防水層21の金属板24の第2部分31から外側に延びる部分(成型材22に固着されたアスファルトシート)は、コンクリート構造物11の防水層14につながっている。
図22は、据え付け基礎10Cの施工手順の一例を示す図であり、図23は、図22から続く据え付け基礎10Cの施工手順を示す図である。図24は、図23から続く据え付け基礎10Cの施工手順を示す図であり、図25は、図24から続く据え付け基礎10Cの施工手順を示す図である。図22〜図25では、コンクリート構造物11を断面として示し、一部を除く基礎10Cの各部品を断面として示す。図22〜図25を参照し、据え付け基礎10Cをコンクリート構造物11の屋上に設置する場合を例として、基礎10Cの施工手順を説明すると、以下のとおりである。
なお、基礎部品製造工場からの出荷時では、金属板24の第2部分31に支持ボルト挿通孔39(ボルト孔)が作られておらず、施工箇所において第2部分31に支持ボルト挿通孔39を穿孔する。また、金属板24の第2部分31には、複数の調節ボルト螺着孔32が基礎部品製造工場においてあらかじめ作られており、それらボルト螺着孔32に高さ調節ボルト18が螺着されている。
基礎部品製造工場で製造された汎用部品化された各基礎部品(金属土台16(土台)、金属蓋17(蓋)、高さ調節ボルト18、支持ボルト19(アンカーボルト)、防水層21、成型材22(枠材))を工場から施工現場に搬送した後、コンクリート構造物11の屋上における基礎10Cの据え付け箇所を位置決めし、その据え付け箇所にマーキングをする。次に、その据え付け箇所において、コンクリート構造物11から押さえコンクリート15と防水層14とを取り除き、コンクリート躯体12を露出させる。
コンクリート構造物11からコンクリート躯体12を露出させた後、躯体12の内部に設置された鉄筋の位置をセンサを利用して測定する。次に、それら鉄筋を避ける位置に支持ボルト19を設置するため、支持ボルト挿通孔39(ボルト孔)の鉄筋を裂けた位置の穿孔箇所を金属板24の第2部分31にマーキングする。マーキングに合わせ、ドリルを利用して金属板24の第2部分31の穿孔箇所に支持ボルト挿通孔39を穿孔する(挿通孔ボルト孔穿孔工程)。ボルト挿通孔39を穿孔した後、図23に示すように、コンクリート躯体12における基礎据え付け箇所のマーキングに合わせ、その据え付け箇所に金属土台16を仮設置する(土台仮設置工程)。
土台仮設置工程において金属土台16を仮設置すると、金属管23および金属板24の第1および第2部分30,31がコンクリート躯体12の上に位置し、高さ調節ボルト18のボルトヘッド45がコンクリート躯体12の上面に当接する。据え付け箇所に金属土台16を仮設置すると、コンクリート躯体12の上面に当接するそれら高さ調節ボルト18に支えられて土台16が躯体12の上面に自立する。
金属土台16を仮設置した後、土台16の金属板24の第2部分31に対するそれら高さ調節ボルト18の螺着位置を調節し、コンクリート躯体12の上面からの土台16の設置高さ(高さ寸法)(空間46の高さ寸法)を調節する(設置高さ調節工程)。据え付け基礎10Cは、高さ調節ボルト18を利用することで基礎10Cの施工中に金属土台16の高さ寸法を自由に変えることができ、基礎10Cの高さ寸法の変更要求に即座に対応することができる。据え付け基礎10Cは、複数個のそれらを設置する場合にそれら基礎10Cどうしの高さ寸法を容易に調節することができ、それら基礎10Cの高さ寸法を均一に揃えることができる。
金属土台16の高さ寸法を調節した後、金属板24の支持ボルト挿通孔39の位置にあわせてコンクリート躯体12の支持ボルト挿通孔40(ボルト孔)の穿孔箇所にマーキングをする。次に、仮設置箇所(据え付け箇所)から金属土台16を一時的に退かした後、ドリルを利用してマーキングした穿孔箇所に支持ボルト挿通孔40を穿孔する(挿通孔穿孔工程)。コンクリート躯体12に支持ボルト挿通孔40を作った後、金属土台16を据え付け箇所に再び仮設置し、図24に示すように、金属板24の第2部分31に作られた支持ボルト挿通孔39に支持ボルト19を挿通するとともに、躯体12に作られた支持ボルト挿通孔40に支持ボルト19を挿通する。
支持ボルト19を支持ボルト挿通孔39,40に挿通すると、自由端部47がコンクリート躯体12の上面から上方へ延出し、固定端部48が躯体12の支持ボルト挿通孔40に位置する。なお、支持ボルト挿通孔40には樹脂接着剤(固定手段)(図示せず)が注入されており、支持ボルト19の固定端部48が樹脂接着剤によって挿通孔40に固定されている。次に、支持ボルト19の自由端部47のうちの金属板24から上方に延出する部分に六角ナット50を螺着し、支持ボルト19を金属板24とコンクリート躯体12とに固定する(支持ボルト固定工程)。
支持ボルト19を金属板24とコンクリート躯体12とに固定した後、図25に示すように、金属管23および金属板24と押さえコンクリート15およびコンクリートスラブ12とに成型材22(枠材)を設置する(枠材設置工程)。成型材22を設置すると、成型材22が金属管23外周縁全域を取り囲むとともに、金属板24の外周縁全域を取り囲み、成型材22がコンクリートスラブ12と金属板24の外周縁との間の空隙を塞ぐ。
成型材22を設置した後、金属管23の各側板25の外側と金属板24の外側(成型材22の外側)とに防水層21を設置する(防水層設置工程)。防水層設置工程では、図1の基礎10Aと同様に、複数の薄いアスファルトシートを金属管23の各側板25の外側と成型材22の外側とに固着して防水層21を作るとともに、成型材22から延びる防水層21をコンクリート構造物11の防水層14につなげる。据え付け基礎10Cは、それがコンクリート構造物11の屋外に設置された場合でも防水層21によって金属土台16の内部への水の侵入を防ぐことができ、内部に水が進入することによる土台16の腐食や強度低下を防ぐことができる。また、コンクリート構造物11への水の進入を防ぐことができ、水の進入による構造物11の劣化を防ぐことができる。
防水層21を設置した後、空間46にモルタル20を充填する(セメント硬化物充填工程)。セメント硬化物充填工程では、確認孔34から空間46におけるモルタル20の充填状態を確認しつつ、充填孔33から空間46にモルタル20を充填する。据え付け基礎10Cは、支持ボルト19を金属板24やコンクリート躯体12に固定した後に充填孔33を利用して空間46にモルタル20を充填することができるから、空間46にモルタル20を確実に充填することができる。据え付け基礎10Cは、確認孔34を利用して空間46に充填されたモルタル20の充填状態を確認することで、モルタル20が空間46に偏って充填されることはなく、モルタル20を空間46全域に満遍なく充填することができる。
空間46にモルタル20を充填した直後、モルタル20の養生期間を待つことなく、直ちに金属管23の頂部に金属蓋17を嵌め込み、金属管23の頂部開口27を塞ぐ。金属管23の頂部に金属蓋17を嵌め込んだ後、金属管23の各側板25の上部に作られた固定ボルト螺着孔29に蓋固定ボルト28を螺着するとともに、金属蓋17のアングル材41の蓋固定ボルト挿通孔にボルト29を挿通し、ボルト挿通孔に取り付けられた六角ナット43にボルト29を螺着して蓋17を金属管25の頂部に固定する(頂部閉鎖工程)(図19参照)。金属管25の頂部開口27は、金属蓋17によって水密に閉塞される。
なお、空隙(空間46の周縁)が成型材22によって塞がれているから、成型材22が硬化前のモルタル20の漏れを防ぐ堤防となり、空間46に充填されたモルタル20が空隙(空間46)から漏れ出すことはなく、モルタル20の充填後に直ちに金属蓋17で頂部開口27を閉塞することができる。据え付け基礎10Cでは、金属管25の頂部に金属蓋17を嵌め込んだ(固定した)直後において空間46に充填されたモルタル20が未硬化状態にあり、管25の頂部に蓋17を固定した後からモルタル20の養生期間が開始する。
空間46では、モルタル20の養生期間が経過し、そこに充填されたモルタル20が硬化することで、支持ボルト19の自由端部47のうちのコンクリート躯体12の上面と金属管25の金属板24との間に延びる部分(ボルト19の自由端部47のうちの板24の下面から下方へ露出する部分)がモルタル20と一体になり、鉄筋モルタルを形成する。
以上の各工程が終了すると、図18,19に示す据え付け基礎10Cが完成する。据え付け基礎10Cは、モルタル20を空間46に充填した後、モルタル20の養生期間を待つことなく、直ちに金属管23の頂部開口27を金属蓋17によって塞ぎ、基礎10Cを完成させることができるから、空間46に充填したモルタル20の養生期間の分だけ施工期間を短縮することができ、養生期間を待つことなく、複数の基礎10Cの施工を平行して行うことができる。
据え付け基礎10Cは、複数本の支持ボルト19を軽量な金属土台16の金属板24の第2部分31とコンクリート躯体12とに固定し、空間46にモルタル20を充填するとともに、金属管23の頂部に金属蓋17を固定するだけで基礎10Cを構築することができ、それらがすべて汎用部品化されてユニットシステムとして組み立てられるから、型枠の製作やモルタルの養生にかかる手間や時間を省くことができるとともに、施工作業を簡略化することができ、その分の施工期間を大幅に短縮することができる。
据え付け基礎10Cは、その据え付け箇所が既設のコンクリート構造物11の屋上や地下に防水機能を施した防水層を備えている場合でも、据え付け箇所の防水層14を取り除いた後の露出したコンクリート躯体12に基礎10Cを設置し、基礎10Cを設置した直後に据え付け箇所近傍の防水層を補修する(新たな防水層21を施す)ことができるから、基礎10Cを迅速に設置することができ、基礎10Cの設置に要する時間を大幅に短縮することができる。
据え付け基礎10Cは、支持ボルト19の自由端部47が金属板24の第2部分31に固定され、支持ボルト19の固定端部48がコンクリート躯体12に固定されるから、それをコンクリート構造物11に強固に据え付けることができ、ソーラーパネルやアンテナ、貯水槽、浄化槽、空調機器等の機械器具、鉄塔や鉄骨建設物等の建築物を強固に備え付けることができる。
据え付け基礎10Cは、コンクリート躯体12の上面と金属板24の下面との間の空間46にモルタル20が充填され、基礎10Cの上に機械機器や建築物を備え付けた場合の基礎10Cにかかる荷重を支持ボルト19とモルタル20とで分担するから、基礎10Cにかかる荷重でそれが不用意に傾斜したり、基礎10Cが崩壊することはなく、機械機器や建築物を確実に支持することができる。
10A 据え付け基礎
10B 据え付け基礎
10C 据え付け基礎
11 コンクリート構造物
12 コンクリートスラブ(コンクリート躯体)
13 コンクリート梁(コンクリート躯体)
14 防水層
15 押さえコンクリート
16 金属土台(土台)
17 金属蓋(蓋)
18 高さ調節ボルト
19 支持ボルト
20 モルタル(セメント硬化物)
21 防水層
22 成型材(枠材)
23 金属管(管材)
24 金属板(底板)
26 中空スペース
27 頂部開口
30 第1部分
31 第2部分
33 充填孔
34 確認孔
36 第1側板
37 第2側板
39 支持ボルト挿通孔(ボルト孔)
40 支持ボルト挿通孔(ボルト孔)
46 空間
47 自由端部
48 固定端部
50 ナット(固定手段)
51 ナット(固定手段)
52 支持ボルト挿通孔(ボルト孔)
53 支持ボルト挿通孔(ボルト孔)
10B 据え付け基礎
10C 据え付け基礎
11 コンクリート構造物
12 コンクリートスラブ(コンクリート躯体)
13 コンクリート梁(コンクリート躯体)
14 防水層
15 押さえコンクリート
16 金属土台(土台)
17 金属蓋(蓋)
18 高さ調節ボルト
19 支持ボルト
20 モルタル(セメント硬化物)
21 防水層
22 成型材(枠材)
23 金属管(管材)
24 金属板(底板)
26 中空スペース
27 頂部開口
30 第1部分
31 第2部分
33 充填孔
34 確認孔
36 第1側板
37 第2側板
39 支持ボルト挿通孔(ボルト孔)
40 支持ボルト挿通孔(ボルト孔)
46 空間
47 自由端部
48 固定端部
50 ナット(固定手段)
51 ナット(固定手段)
52 支持ボルト挿通孔(ボルト孔)
53 支持ボルト挿通孔(ボルト孔)
Claims (11)
- 新設または既設のコンクリート構造物の所定の位置に設置される据え付け基礎において、
前記据え付け基礎が、前記コンクリート構造物に開口するボルト孔に挿通されて該コンクリート構造物に固定された固定端部および該コンクリート構造物から上方へ延びる自由端部を有する複数本のボルトと、前記コンクリート構造物の上面から上方へ所定寸法離間する土台と、前記土台に設置された蓋と、前記土台の外周縁と前記コンクリート構造物との間に設置されて該コンクリート構造物と該土台の外周縁との間の空隙を塞ぐ枠材と、前記コンクリート構造物と前記土台と前記枠材とに囲繞された空間に充填されたセメント硬化物とから形成され、
前記土台が、前記コンクリート構造物に対向する底板と、前記底板から上方へ延びる中空の管材とを備え、それらボルトの自由端部が、前記底板に開口するボルト孔に挿通されて所定の固定手段を介して該底板に固定され、それらボルトの固定端部が、前記コンクリート構造物に所定の固定手段を介して固定され、それらボルトの自由端部のうちの前記コンクリート構造物と前記底板との間に延びる部分が、前記空間に充填されたセメント硬化物と一体になり、前記蓋が、前記管材の頂部開口を塞ぎ、
前記据え付け基礎では、前記空間にセメント硬化物を充填した直後であって該セメント硬化物の養生期間の経過前に、前記蓋によって前記管材の頂部開口が塞がれ、前記蓋によって前記管材の頂部開口が塞がれた後からセメント硬化物の養生期間が開始し、前記養生期間の経過後に、前記ボルトの自由端部のうちの前記コンクリート構造物と前記底板との間に延びる部分が前記セメント硬化物と一体になることを特徴とする据え付け基礎。 - 前記底板が、前記管材の径方向内方へ延びる第1部分と、前記管材の径方向外方へ延びる第2部分とを備え、前記ボルトが、前記底板の第2部分に開口するボルト孔に挿通されるとともに、前記第2部分に対向する前記コンクリート構造物のボルト孔に挿通され、それらボルトの自由端部が、前記第2部分に前記固定手段を介して固定され、それらボルトの固定端部が、前記第2部分に対向する前記コンクリート構造物のボルト孔に前記固定手段を介して固定され、前記枠材が、前記底板の第2部分の外周縁と前記コンクリート構造物との間に設置されて該コンクリート構造物と該第2部分の外周縁との間の空隙を塞ぎ、それらボルトの自由端部のうちの前記コンクリート構造物と前記底板の第2部分との間に延びる部分が、前記空間に充填されたセメント硬化物と一体になっている請求項1に記載の据え付け基礎。
- 前記コンクリート構造物が、コンクリート躯体と、前記コンクリート躯体の上に施設された防水層と、前記防水層の上に施設された押さえコンクリートとから形成され、前記ボルトの固定端部が、前記コンクリート構造物から前記押さえコンクリートと前記防水層とを取り除いた前記コンクリート躯体に開口するボルト孔に固定され、前記底板が、前記コンクリート躯体から上方へ所定寸法離間している請求項1または請求項2に記載の据え付け基礎。
- 前記コンクリート構造物が、コンクリートスラブおよびコンクリート梁と、前記スラブおよび梁の上に施設された防水層と、前記防水層の上に施設された押さえコンクリートとから形成され、前記ボルトが、前記底板の第2部分に開口するボルト孔に挿通されるとともに、前記コンクリート構造物から前記押さえコンクリートと前記防水層とを取り除いた前記スラブに開口するボルト孔に挿通され、前記管材と前記底板の第1部分とが、前記梁の上に配置され、前記底板の第2部分が、前記スラブの上に配置され、前記底板が、前記スラブおよび梁から上方へ所定寸法離間している請求項2に記載の据え付け基礎。
- 前記ボルトが、前記底板の第1部分に開口するボルト孔に挿通されるとともに、前記第1部分に対向する前記コンクリート構造物のボルト孔に挿通され、それらボルトの自由端部が、前記第1部分に前記固定手段を介して固定され、それらボルトの固定端部が、前記第1部分に対向する前記コンクリート構造物に前記固定手段を介して固定され、それらボルトの自由端部のうちの前記コンクリート構造物と前記底板の第1部分との間に延びる部分が、前記空間に充填されたセメント硬化物と一体になっている請求項4に記載の据え付け基礎。
- 前記底板の第2部分には、その周縁から上方へ起立する第1側板と、前記第1側板の間に位置して前記第2部分から上方へ起立する第2側板とが連接され、前記土台には、前記底板の第2部分と前記第1側板とに囲繞されたスペースが画成され、前記セメント硬化物が、前記スペースに充填されている請求項4または請求項5に記載の据え付け基礎。
- 前記底板の第2部分には、その周縁から上方へ起立する第1側板と、前記第1側板の間に位置して前記第2部分から上方へ起立する第2側板とが連接され、前記土台には、前記底板の第2部分と前記第1側板とに囲繞されたスペースが画成され、頂板が、前記スペースの頂部開口を塞いでいる請求項4または請求項5に記載の据え付け基礎。
- 前記据え付け基礎が、前記土台を覆う防水層を含み、前記防水層の前記底板の第2部分から外側に延びる部分が、前記コンクリート構造物の防水層につながっている請求項3ないし請求項7いずれかに記載の据え付け基礎。
- 前記底板の所定の箇所には、前記コンクリート構造物と前記底板との間の空間に前記セメント硬化物を充填するための充填孔が作られている請求項1ないし請求項8いずれかに記載の据え付け基礎。
- 前記底板の所定の箇所には、前記コンクリート構造物と前記底板との間の空間に充填された前記セメント硬化物の充填状態を確認するための確認孔が作られている請求項1ないし請求項9いずれかに記載の据え付け基礎。
- 前記据え付け基礎が、前記底板に開口する螺着孔に螺着されて前記土台の高さ寸法を調節する高さ調節ボルトを含み、前記高さ調節ボルトの前記底板に対する螺着位置を調節することによって前記空間の高さ寸法を調節可能かつ前記コンクリート構造物からの前記土台の高さ寸法を調節可能である請求項1ないし請求項10いずれかに記載の据え付け基礎。
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