JP2002348965A - ナット定着装置および補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弾性限界を超える引張力が繰り返し作用した
場合でも、構造体の変形を抑制できるナット定着装置お
よび補強構造を提供すること。 【解決手段】 基本構造４０にその一端側で係合された
ボルト部材５２と、このボルト部材５２の他端側に螺合
されて基本構造４０に係合されたナット部材５３とを備
えた補強構造において、補強構造１０は、ナット部材５
３をボルト部材５２に対して締付け方向に付勢するナッ
ト定着装置２０を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、鉄骨構
造、木構造等の建築物をブレースで補強する補強構造
や、土木構造物を補強する補強構造に利用できる。

【０００２】

【背景技術】従来、ビルや住宅等の建築構造物におい
て、地震力、風圧力等による建物の変形を防ぐための補
強としてブレースを備えた補強構造がある。ブレース
は、柱や梁で構成された長方形の構面の対角線に設けら
れた斜材であって、地震力や風圧力によって構面が変形
しようとすると、この構面の変形に引張応力によって抵
抗するものである。また、擁壁や橋梁等の土木構造物に
おいて、砂、粘土、シルト等で形成された比較的流動性
の高い構造体について、その変形を防止するために補強
材を備えた補強構造がある。補強材は、鋼棒、鋼線、Ｆ
ＲＰ等で形成され、その両端が構造体の２点に係合され
ることにより、構造体が変形して膨張しようとする場合
に、この膨張による変形に引張応力によって抵抗するも
のである。

【０００３】図８（Ａ）には、ブレースを用いた従来例
に係る補強構造１００の立面図が示されている。補強構
造１００は、建物の構造の一部を力学的モデルに置き換
えたものであり、略正方形状に形成された基本構造４０
と、この基本構造４０の対角線同士を連結することによ
り補強するブレース４５，４６とを含んで構成されてい
る。

【０００４】基本構造４０は、２本の柱４１，４２と、
これら柱４１，４２の下端間を連結しかつ地盤４７上に
設けられた下梁４４と、柱４１，４２の上端間を連結す
る上梁４３とを備えている。柱４１は、その上端の連結
部分Ａで上梁４３と連結され、その下端の連結部分Ｂで
下梁４４と連結されている。柱４２は、その上端の連結
部分Ｃで上梁４３と連結され、その下端の連結部分Ｄで
下梁４４と連結されている。

【０００５】各連結部分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、水平方向を
軸として回動自在とされており、基本構造４０は不安定
構造となっている。また、各連結部分Ａ〜Ｄには、互い
に隣接する柱４１，４２および上、下梁４３，４４に跨
設されかつ挿通孔５１を有するプレート５０が設けられ
ているが、これらプレート５０は、各連結部分Ａ〜Ｄの
回動運動を妨げないようになっている。

【０００６】ブレース４５は、柱４２および上梁４３の
連結部分Ｃのプレート５０と、柱４１および下梁４４の
連結部分Ｂのプレート５０とを連結するものである。ブ
レース４６は、柱４１および上梁４３の連結部分Ａのプ
レート５０と、柱４２および下梁４４の連結部分Ｄのプ
レート５０とを連結するものである。各ブレース４５，
４６は、各プレート５０の挿通孔５１に挿通されるボル
ト部材５２と、このボルト部材５２の両端に螺合されて
各プレート５０の外側に係合された２つのナット部材５
３とを含んで構成され、各プレート５０同士が近接する
方向に変形しても内部応力は発生しないが、離隔する方
向に変形すると各ボルト部材５２に引張応力が発生する
ようになっている。したがって、各ブレース４５，４６
によって、補強構造１００は一次不静定構造とされてい
る。また、ボルト部材５２の両端のナット部材５３同士
の距離は、連結部分Ｂ−Ｃ間の距離、連結部分Ａ−Ｄ間
の距離と等しく、Ｌとなっている。

【０００７】図８（Ｂ）には、補強構造１００に水平力
Ｐを付与した場合の立面図が示されている。補強構造１
００において、柱４１の連結部分Ａに水平力Ｐを図８
（Ｂ）中矢印方向（以降、正の向きと呼ぶ）に加える
と、柱４１の上端は正の向きにδだけ移動する。この
時、連結部分Ａ−Ｄ間の距離は縮まるが、ブレース４６
はプレート５０の外側に係合されているため、ブレース
４６に引張力も圧縮力も作用しない。一方、連結部分Ｂ
−Ｃ間の距離は伸びるため、ブレース４５に引張力が作
用し、ブレース４５が基本構造４０の変形に抵抗するこ
ととなる。

【０００８】また、図示しないが、水平力Ｐを負の向き
に加えていくと、歪みδは負の向きに徐々に増加する。
この時、連結部分Ｂ−Ｃ間の距離は縮まるため、ブレー
ス４５に引張力も圧縮力も作用しないが、連結部分Ａ−
Ｄ間の距離は伸びるため、ブレース４６に引張力が作用
し、ブレース４６が基本構造４０の変形に抵抗すること
になる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば、正の
向きに水平力Ｐが作用した場合、ブレース４５に引張力
が作用して弾性変形するが、ブレース４５の弾性限界を
超えると、ブレース４５は塑性変形し、水平力Ｐを解除
しても残留歪みが生成する。その後、再び正の向きに水
平力Ｐが作用した場合、既に生成した残留歪みに重ねて
残留歪みが生成されて、残留歪みが蓄積されるという現
象が発生していた。

【００１０】図９には、従来例に係る補強構造１００に
付与された水平力Ｐとこの水平力Ｐによる歪みδとの関
係が示されている。 （ＳＴ１−１）補強構造１００において、柱４１の連結
部分Ａに水平力Ｐを正の向きに加えると、柱４１の上端
は正の向きにδだけ移動する。この時、ブレース４５に
作用する引張力をＴとし、この引張力Ｔによってブレー
ス４５に発生した歪みをＹとすると、補強構造１００の
水平力Ｐ、歪みδは、以下の式で表される。

【００１１】

【数１】

【００１２】また、ブレース４５の断面積をＳ、ヤング
係数をＥとすると、ブレース４５の引張力Ｔと歪みＹと
の関係、および水平力Ｐと歪みδとの関係は、以下のよ
うになる。

【００１３】

【数２】

【００１４】よって、水平力Ｐを０から徐々に増加させ
ると、歪みδも０から増加し、ブレース４５の弾性限度
までは、加えた水平力Ｐに比例して歪みδが増大する。
ここで、ブレース４５の弾性限度における補強構造１０
０の水平力Ｐ、歪みδをそれぞれＰ_１、δ_１とする。な
お、弾性限度は、厳密には比例限度と異なるが、両者を
区別することが困難であるため、ここでは同じ意味とし
て扱う。

【００１５】（ＳＴ１−２）水平力Ｐが、弾性限度にお
ける水平力Ｐ_１を超えると、ブレース４５のボルト部材
５２の塑性変形が始まり、水平力ＰがほぼＰ_１のままで
あっても歪みδがδ _１から増大する。歪みδがδ_２に達
するまで水平力Ｐが加わったものとする。

【００１６】（ＳＴ１−３）その後、水平力Ｐを徐々に
減少させると、歪みδも徐々に減少するが、水平力Ｐが
完全に除去されて０になっても歪みδは０とならず、補
強構造１００にブレース４５の塑性変形による残留歪み
δ_３（＝δ_２−δ_１）が生成される。

【００１７】（ＳＴ１−４）〜（ＳＴ１−６）今度は、
水平力Ｐを負の向きに加えていくと、ブレース４５には
圧縮力も引張力も作用せず、ブレース４６に引張力が作
用するから、歪みδは０から負の向きに徐々に増加す
る。したがって、（ＳＴ１−１）〜（ＳＴ１−３）と原
点に関して点対称のグラフとなる。負の向きに加えた水
平力Ｐによって、残留歪み−δ_３が生成される。

【００１８】（ＳＴ１−７）再び、水平力Ｐを正の向き
に加えると、ブレース４５に引張力が作用するが、補強
構造１００には残留歪みδ_３が既に生成されているた
め、水平力Ｐがほぼ０の状態であっても、歪みδが−δ
_３からδ_３まで増加する現象（以降、スリップ現象と呼
ぶ）が発生する。したがって、歪みδは、残留歪みδ_３
から増加することになり、弾性限度（水平力Ｐ_１、歪み
δ_２）までは、加えた水平力Ｐに比例して歪みδが増加
し、結果的には（ＳＴ１−３）を逆に辿るグラフとな
る。

【００１９】（ＳＴ１−８）水平力Ｐが、弾性限度にお
ける水平力Ｐ_１を超えると、ブレース４５の塑性変形が
始まり、水平力ＰがほぼＰ_１のままであっても歪みδが
δ_２から増大する。歪みδがδ_４に達するまで水平力Ｐ
が加わったものとする。

【００２０】（ＳＴ１−９）その後、水平力Ｐを徐々に
減少させると、歪みδも徐々に減少するが、水平力Ｐが
完全に除去されて０になっても、歪みδは０とならず、
補強構造１００にブレース４５の塑性変形による残留歪
みδ_５（＝δ_４−δ_１）が生成される。この残留歪みδ
_５は、最初に正の向きに加えた水平力Ｐによって生成し
た残留歪みδ _３と、２回目に正の向きに加えた水平力Ｐ
によって生成した残留歪みとの和となっている。

【００２１】（ＳＴ１−１０）〜（ＳＴ１−１２） さらに、水平力Ｐを負の向きに加えると、ブレース４６
に引張力が作用するが、（ＳＴ１−７）と同様にスリッ
プ現象が発生して、水平力Ｐがほぼ０の状態であって
も、歪みδがδ_５から−δ_３まで減少する。したがっ
て、歪みδは残留歪み−δ_３から負の向きに徐々に増加
し、（ＳＴ１−７）〜（ＳＴ１−９）と原点に関して点
対称のグラフとなる。

【００２２】以上のことから、弾性限界における水平力
Ｐ_１を超える水平力Ｐが繰り返し作用した場合、ブレー
ス４５，４６のボルト部材５２に塑性変形による残留歪
みがスリップ現象によって蓄積され、補強構造１００の
変形が徐々に大きくなっていくことが判る。

【００２３】したがって、建築構造物の補強構造におい
て、地震や台風等によってブレースの弾性限界における
水平力Ｐ_１を超える水平力Ｐが繰り返し作用した場合、
建物の変形が大きくなり、建物が損壊する可能性があっ
た。また、土木構造物の補強構造においても、建築構造
物と同様に、構造体のクリープ現象や地震動による締め
固めによってスリップ現象が発生し、構造体が損壊する
可能性があった。

【００２４】本発明の目的は、弾性限界を超える引張力
が繰り返し作用した場合でも、構造体の変形を抑制でき
るナット定着装置および補強構造を提供することにあ
る。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のナット定着装置および補強構造は、次の構
成を採用する。請求項１に記載の補強構造は、構造体に
その一端側で係合されたボルト部材と、このボルト部材
の他端側に螺合されて前記構造体に係合されたナット部
材とを備えた補強構造において、前記ナット部材を前記
ボルト部材に対して締付け方向に付勢するナット定着装
置とを備えていることを特徴とする。

【００２６】この発明によれば、例えば、地震や台風等
によって弾性限界を超える引張力が繰り返し作用し、ボ
ルト部材が塑性変形して構造体に係合されたナット部材
が緩む場合でも、ナット定着装置の付勢力によってナッ
ト部材が自動的に回転され、これらの変形による歪みが
解消されることになる。すなわち、ナット部材と構造体
との間に隙間が生じてもすぐに解消されるから、ナット
部材を常に構造体に定着させて、ボルト部材の塑性変形
による残留歪みの蓄積を防止でき、構造体の変形を抑制
できる。

【００２７】請求項２に記載の補強構造は、請求項１に
記載の補強構造において、前記ナット定着装置は、前記
ナット部材の外周側を付勢することを特徴とする。この
発明によれば、内周側を付勢する場合に比べて回転モー
メントが大きくなるため、大きい回転力をナット部材に
与えることができるから、ナット部材を容易に構造体に
定着させることができる。

【００２８】請求項３に記載の補強構造は、請求項１ま
たは２に記載の補強構造において、前記ナット定着装置
は、弾性部材を備え、この弾性部材で前記ナット部材を
締付け方向に引っ張ることにより付勢することを特徴と
する。この発明によれば、弾性部材でナット部材を締付
け方向に押すことによって回転させた場合に比べ、弾性
部材自体が座屈して付勢力が低下することがなく、付勢
力をナット部材に安定して付与することができる。

【００２９】請求項４に記載の補強構造は、請求項３に
記載の補強構造において、前記弾性部材は、コイルばね
であって、その一端部分が前記ボルト部材に支持され、
その他端部分が前記ナット部材に連結されていることを
特徴とする。この発明によれば、ボルト部材に反力をと
りながらナット部材を回転させるから、ナット部材がボ
ルト部材と共回りすることがなく、ナット部材をボルト
部材に対して確実に回転させることができる。

【００３０】請求項５に記載の補強構造は、請求項３に
記載の補強構造において、前記弾性部材は、渦巻きばね
であって、その一端部分が前記構造体に支持され、その
他端部分が前記ナット部材に連結されていることを特徴
とする。この発明によれば、請求項４のようにボルト部
材にコイルばねを支持させた場合に比べ、大型の渦巻き
ばねを用いることができ、大きな付勢力でナット部材を
確実に回転させることができる。

【００３１】請求項６に記載の補強構造は、請求項５に
記載の補強構造において、前記ナット部材と前記構造体
との間にはアンカープレートが介装され、前記弾性部材
は、前記アンカープレートを介して前記構造体に支持さ
れていることを特徴とする。この発明によれば、アンカ
ープレートを構造体との間に介装したので、構造体を傷
めることなく弾性部材を含むナット定着装置を取り付け
ることができ、構造体の耐力の低下を抑えることができ
る。

【００３２】請求項７に記載のナット定着装置は、構造
体にその一端側で係合されたボルト部材の他端側に螺合
され、かつ前記構造体に係合されたナット部材を前記構
造体に定着させるナット定着装置であって、前記ナット
部材を前記ボルト部材に対して締付け方向に付勢するこ
とを特徴とする。この発明によれば、請求項１と同様
に、地震や台風等によってボルト部材の弾性限界を超え
る引張力が繰り返し作用しても、繰り返し作用による歪
みが蓄積することがなく、構造体の変形を抑制できる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあた
って、同一構成要件については同一符号を付し、その説
明を省略もしくは簡略化する。 〔第１実施形態〕図１（Ａ）には、本実施形態に係る建
物の補強構造１０の立面図が示されている。補強構造１
０は、建物の構造の一部を力学的モデルに置き換えたも
のであり、上述した補強構造１００と同様に、略正方形
状に形成された構造体としての基本構造４０と、この基
本構造４０の対角線同士を連結することにより補強する
ブレース４５，４６とを含んで構成されている。ブレー
ス４５，４６は、基本構造４０の連結部分Ｂ、Ａにその
一端側で係合されたボルト部材５２と、このボルト部材
５２の他端側に螺合されて基本構造４０の連結部分Ｃ、
Ｄに係合されたナット部材５３とを備え、各連結部分Ａ
〜Ｄに設けられたプレート５０上には、ナット定着装置
２０が設けられている。

【００３４】図２には、ナット定着装置２０の全体斜視
図が示されている。ナット定着装置２０は、ナット部材
５３をボルト部材５２に対して締付け方向に付勢するも
のであって、円筒形のドラム２２と、このドラム２２に
巻き回されナット部材５３に連結された弾性部材、ここ
では渦巻きばね２３と、ドラム２２をプレート５０上に
回転自在に固定する固定ボルト２１とを備えている。

【００３５】ドラム２２は、その中心軸に挿通孔２６を
有する円筒形の芯部２４と、この芯部２４の両端に拡が
る鍔部２５とを備えている。固定ボルト２１は、芯部２
４の挿通孔２６に挿通されてプレート５０に螺合される
ようになっている。渦巻きばね２３は、帯状の板ばねを
冷間加工によって芯部２４の外周に渦巻状に複数回巻き
回したものであって、巻き回された曲げ状態から、その
一端を引っ張って直線状態にすることによって、この直
線状態から曲げ状態への復元力によってばね作用を示す
ものである。渦巻きばね２３は、その他端がドラム２２
の芯部２４にねじ等で連結されて支持されて、この芯部
２４の外周を巻き回された後、その一端がナット部材５
３の外周側面にねじ等で固定されることにより、ナット
部材５３の外周側面を締付け方向に引っ張って付勢する
ようになっている。ここで、渦巻きばね２３の両端を、
各々ドラム２２の芯部２４およびナット部材５３にねじ
で連結したが、これに限らず、ボルト、溶接等他の方法
で連結されてもよい。また、芯部２４に渦巻きばね２３
を巻き回す回数は特に限定されない。

【００３６】以上のような状態では、ナット部材５３
は、その下面にプレート５０に接触する接触面５３Ａを
有し、ナット部材５３を締め付けることにより接触面５
３Ａでプレート５０を押圧している。このため、この押
圧力に比例して、接触面５３Ａにナット部材５３の締付
け方向と反対方向の静摩擦力Ｆが発生し、渦巻きばね２
３の復元力によるナット部材５３の締付け方向の力Ｂと
釣り合った状態となっている。

【００３７】ナット定着装置２０の取付方法としては、
以下のようになる。先ず、ボルト部材５２をプレート５
０の挿通孔５１に挿通し、ナット部材５３を螺合して締
め付けた状態としておく。ドラム２２に渦巻きばね２３
を巻き回したものを工場にて製作した後、現場に運搬し
て、固定ボルト２１によってプレート５０に固定する。
続いて、渦巻きばね２３の一端側に引張力を付与して引
出して伸びた状態で、ナット部材５３の外周側面にねじ
で固定する。

【００３８】図１（Ｂ）には、補強構造１０に水平力Ｐ
を付与した場合の立面図が示され、図３には、水平力Ｐ
とこの水平力Ｐによる歪みδとの関係が示されている。
また、図４（Ａ）および図４（Ｂ）には、ブレース４５
およびブレース４６に作用する引張力Ｔとこの引張力に
よる歪みＹとの関係が示されている。

【００３９】（ＳＴ２−１）補強構造１０において、柱
４１の連結部分Ａに水平力Ｐを図１（Ｂ）中矢印方向
（以降、正の向きと呼ぶ）に加えると、柱４１の上端は
正の向きにδだけ移動し、（ＳＴ１−１）と同様なグラ
フとなる。すなわち、水平力Ｐを０から徐々に増加させ
ると、図４（Ａ）に示すように、ブレース４５に引張力
Ｔが作用して弾性変形し、歪みＹが０から増加して、弾
性限度までは、引張力Ｔに比例して歪みＹが増大する。
ここで、ブレース４５の弾性限度における引張力Ｔ、歪
みＹをそれぞれＴ_１、Ｙ_１とすると、補強構造１０の弾
性限度における水平力Ｐ_１、歪みδ_１は、以下の式で表
される。

【００４０】

【数３】

【００４１】このような補強構造１０の変形に伴って、
連結部分Ａ−Ｄ間の距離がＹ_１だけ縮まるため、ブレー
ス４６のナット部材５３はプレート５０から離れようと
するから、ナット部材５３の接触面５３Ａのプレート５
０への押圧力が減少し、これに伴って静摩擦力Ｆが減少
する（図２参照）。これに対し、ナット定着装置２０の
渦巻きばね２３の復元力によるナット部材５３の締付け
方向の力Ｂは一定であるから、ナット部材５３の締付け
方向の力Ｂが静摩擦力Ｆより大きくなって、ナット部材
５３が締付け方向に回転する。すると、ナット部材５３
が回転することによって、再びナット部材５３の接触面
５３Ａがプレート５０に押しつけられて押圧力が増大
し、この押圧力に比例して動摩擦力Ｆ´が発生して、ナ
ット部材５３の締付け方向の力Ｂに抵抗することとな
り、締付け方向の力Ｂと釣り合ったところでナット部材
５３の回転が停止する。したがって、図４（Ｂ）に示す
ように、ナット定着装置２０によってナット部材５３は
常にプレート５０に密着することとなるから、ナット部
材５３間の距離Ｙ_１だけ縮まって、ブレース４６の歪み
Ｙは、−Ｙ_１となる。

【００４２】（ＳＴ２−２）ブレース４５の引張力Ｔが
弾性限度における引張力Ｔ_１を超えると、つまり補強構
造１０に加える水平力ＰがＰ_１を超えると、（ＳＴ１−
２）と同様に、ブレース４５のボルト部材５２の塑性変
形が始まり、引張力ＴがほぼＴ_１のままであっても歪み
ＹがＹ_１から増大する。ブレース４５の歪みＹがＹ_２に
達するまで引張力Ｔ_１が加わったものとすると、補強構
造１０の歪みδ_２は以下の式で表される。

【００４３】

【数４】

【００４４】このような補強構造１０の変形に伴って、
連結部分Ａ−Ｄ間の距離がさらにＹ _２まで縮まるため、
ナット定着装置２０によってブレース４６の歪みＹは−
Ｙ_２となる。

【００４５】（ＳＴ２−３）その後、水平力ＰをＰ_１か
ら徐々に減少させると、ブレース４５に作用する引張力
ＴがＴ_１から減少し、これに伴って、ブレース４５の歪
みＹもＹ_２から減少し、補強構造１０の歪みδもδ_２か
ら減少する。このような補強構造１０の変形に伴って、
ブレース４６のナット部材５３はプレート５０に弛みな
く係合されているため、ブレース４６に作用する引張力
Ｔが発生し、０から徐々に増加するとともに、ブレース
４６の歪みＹも−Ｙ_２から増加する。その結果、水平力
Ｐが０になると、ブレース４６によってブレース４５に
作用する引張力Ｔと、ブレース４５によってブレース４
６に作用する引張力Ｔとが等しく釣り合う状態となるか
ら、この時ブレース４５およびブレース４６に作用する
引張力Ｔ_３、歪みＹ_３、補強構造１０の歪みδ_３は、以
下の式で表される。

【００４６】

【数５】

【００４７】よって、補強構造１０における（ＳＴ２−
３）のグラフの傾きは、（ＳＴ２−１）のグラフの傾き
の１／２となっている。

【００４８】（ＳＴ２−４）今度は、補強構造１０に水
平力Ｐを負の向きに加えると、ブレース４６において、
ブレース４５による引張力Ｔ_３に加えて、水平力Ｐによ
る引張力Ｔが徐々に増加し、弾性限度における引張力Ｔ
_１までは、引張力Ｔに比例して歪みＹが−Ｙ _３から増大
する。弾性限度におけるブレース４６の歪み−Ｙ_４は、
以下の式で表される。

【００４９】

【数６】

【００５０】ブレース４５においては、水平力Ｐによる
補強構造１０の変形によって、ブレース４６による引張
力ＴがＴ_３から徐々に減少し、ブレース４６に作用する
引張力Ｔが弾性限度における引張力Ｔ_１に達すると同時
に、ブレース４５の引張力Ｔは０となり、歪みＹは、Ｙ
_３からＹ_４となる。したがって、補強構造１０の水平力
Ｐ_４、歪みδ_４は、以下の式で表される。

【００５１】

【数７】

【００５２】（ＳＴ２−５）ブレース４６の引張力Ｔが
弾性限度における引張力Ｔ_１を超えると、つまり補強構
造１０に加える水平力がＰ_４を超えると、（ＳＴ２−
２）と同様に、ブレース４６のボルト部材５２の塑性変
形が始まり、引張力ＴがほぼＴ_１のままであっても歪み
Ｙが−Ｙ_４から増加する。ブレース４６の歪みＹが０に
達するまで引張力Ｔ_１が加わったものとする（図４
（Ａ）参照）。また、補強構造１０の変形に伴って、連
結部分Ｂ−Ｃ間の距離が縮まるため、ナット定着装置２
０によってブレース４６のナット部材５３間の距離が縮
まって、ブレース４５の歪みＹは、Ｙ_４から０となる。
したがって、補強構造１０の歪みδは０になる。

【００５３】（ＳＴ２−６）その後、水平力ＰをＰ_１か
ら徐々に減少させると、ブレース４６に作用する引張力
ＴがＴ_１から減少し、これに伴って、ブレース４６の歪
みＹも０から減少し、補強構造１０の歪みδも０から減
少する。よって、ブレース４５のナット部材５３はプレ
ート５０に弛みなく係合されているため、ブレース４５
に作用する引張力Ｔが発生し、この引張力Ｔは０から徐
々に増加するとともに、ブレース４５の歪みＹも０から
増加する。その結果、水平力Ｐが０になると、ブレース
４６によってブレース４５に作用する引張力Ｔと、ブレ
ース４５によってブレース４６に作用する引張力Ｔとが
等しく釣り合う状態となるから、ブレース４５およびブ
レース４６に作用する引張力Ｔ_６、歪みＹ_６、補強構造
１０の歪みδ_６は、以下の式で表される。

【００５４】

【数８】

【００５５】よって、補強構造１０における（ＳＴ２−
６）のグラフの傾きは、（ＳＴ２−３）のグラフと同様
になっており、ブレース４５およびブレース４６の引張
力Ｔ _６はＴ_３にほぼ等しく、歪みＹ_６はＹ_３にほぼ等し
くなっている。

【００５６】（ＳＴ２−７）再び、補強構造１０に水平
力Ｐを正の向きに加えると、ブレース４５において、ブ
レース４６による引張力Ｔ_６に加えて、水平力Ｐによる
引張力が徐々に増加し、弾性限度における引張力Ｔ_１ま
では、引張力Ｔに比例して歪みＹがＹ_６から増大する。
弾性限度におけるブレース４５の歪みＹ_７はＹ_１とほぼ
等しくなっている。ブレース４６においては、水平力Ｐ
による補強構造１０の変形によって、ブレース４５によ
る引張力が徐々に減少し、ブレース４５に作用する引張
力Ｔが弾性限度における引張力Ｔ_１に達すると同時に、
ブレース４６の引張力Ｔは０となり、歪みＹは、−Ｙ_６
から−Ｙ_７となる。この時、補強構造１０の水平力Ｐ_７
はＰ_１にほぼ等しく、歪みδ_７はδ_１にほぼ等しくな
る。

【００５７】以上の挙動を繰り返すことにより、補強構
造１０に弾性限度における水平力Ｐ _１が繰り返し作用し
た場合でも、スリップ現象が起こることなく、その変形
を抑制できることが判る。

【００５８】したがって、本実施形態によれば以下の効
果がある。 （１）補強構造１０にナット部材５３を締付け方向に付
勢するナット定着装置２０を設けたので、例えば、地震
や台風等によって弾性限界を超える引張力が繰り返し作
用し、ボルト部材５２が塑性変形して補強構造１０に係
合されたナット部材５３が緩む場合でも、ナット定着装
置２０の付勢力によってナット部材５３が自動的に回転
され、塑性変形による歪みが解消されることになる。す
なわち、ナット部材５３とプレート５０との間に隙間が
生じてもすぐに解消されるから、ナット部材５３を常に
プレート５０に定着させて、ボルト部材５２の塑性変形
による残留歪みの蓄積を防止でき、補強構造１０の変形
を抑制できる。

【００５９】（２）ナット定着装置２０でナット部材５
３の外周側面を付勢したので、内周側を付勢する場合に
比べて回転モーメントが大きくなるため、大きい回転力
をナット部材５３に与えることができるから、ナット部
材５３を容易にプレート５０に定着させることができ
る。

【００６０】（３）ナット定着装置２０に渦巻きばね２
３を設け、この渦巻きばね２３に引張力を付与して直線
状態からの復元力でナット部材５３を締付け方向に引っ
張って回転させたので、ナット部材５３を締付け方向に
押すことによって回転させる場合に比べ、渦巻きばね２
３自体が座屈して付勢力が低下することがなく、付勢力
をナット部材５３に安定して付与することができる。

【００６１】（４）プレート５０に渦巻きばね２３を支
持させてナット部材５３を回転させたので、ボルト部材
５２にコイルばねを支持させた場合に比べ、大型の渦巻
きばねを用いることができ、大きな付勢力でナット部材
５３を確実に回転させることができる。

【００６２】〔第２実施形態〕図５には、本発明の第２
実施形態に係るナット定着装置３０の全体斜視図であ
る。本実施形態において、ナット定着装置３０は、第１
実施形態と異なり、全体がコイルばねであって、その一
端がボルト部材５２の端部近傍に溶接されて支持され、
その他端がナット部材５３の外周面に溶接されて連結さ
れている。このようなナット定着装置３０の取付方法と
しては、先ず、ボルト部材５２をプレート５０の挿通孔
５１に挿通し、ナット部材５３を螺合して締め付けた状
態としておく。その後、ナット定着装置３０の一端をボ
ルト部材５２の端部近傍に溶接し、ナット定着装置３０
の他端をナット部材５３の緩む方向に引っ張った状態
で、つまり、コイルばねに剪断力を付与した状態で、ナ
ット部材５３に溶接固定する。

【００６３】したがって、本実施形態によれば、第１実
施形態で述べた(１)、(２)の効果に加え、以下の効果が
ある。（５）ボルト部材５２に反力をとりながらナット
部材５３を回転させるから、ナット部材５３がボルト部
材５２と共回りすることがなく、ナット部材５３をボル
ト部材５２に対して確実に回転させることができる。

【００６４】〔第３実施形態〕図６には、本発明の第３
実施形態に係る補強構造６０が示されている。補強構造
６０は、地中に埋設された鉄筋コンクリート製のプレー
ト６１と、地上に設けられた鉄筋コンクリート製のプレ
ート６２と、これらプレート６１，６２の間に介装され
た構造体としての盛土層６３と、この盛土層６３を貫通
してプレート６１，６２を連結する２つの補強材６４と
を備えている。補強構造６０は、補強材６４がプレート
６１，６２を介して盛土層６３を締め付けることによ
り、盛土層６３を構成する土粒子間の空隙を解消し、構
造体としての耐力を向上させるようになっている。

【００６５】補強材６４は、第１実施形態におけるブレ
ース４５，４６と同様の構造を有し、その一端側のナッ
ト部材５３がプレート６１に埋設されてプレート６１と
一体化され、その他端側のナット部材５３がプレート６
２に係合されている。プレート６２上には、ナット定着
装置２０が設けられ、補強材６４のナット部材５３に連
結されている。したがって、本実施形態によれば、第１
実施形態で述べた(１)〜(４)と同様の効果がある。

【００６６】なお、本発明は前記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変
形、改良等は本発明に含まれるものである。例えば、第
１実施形態では、ナット定着装置２０を直接補強構造１
０のプレート５０に支持したが、これに限らず、ナット
部材５３とプレート５０との間にアンカープレートを介
装し、このアンカープレートを介してナット定着装置２
０をプレート５０で支持してもよい。このようにすれ
ば、補強構造１０を傷めることなくナット定着装置２０
を取り付けることができ、補強構造１０の構造耐力の低
下を抑えることができる。

【００６７】また、第１実施形態では、ナット定着装置
２０の渦巻きばね２３を引っ張った状態からの復元力で
ナット部材５３を締付け方向に引っ張ることによって付
勢したが、これに限らず、渦巻きばね２３を巻く向きを
逆にして、渦巻きばね２３の縮んだ状態からの復元力で
ナット部材５３を締付け方向に押すことによって付勢し
てもよい。

【００６８】また、第２実施形態では、ナット定着装置
３０に剪断力を付与して、ナット部材５３の緩む方向に
伸びた状態からの復元力でナット部材５３を締付け方向
に引っ張ることによって付勢したが、これに限らず、図
７に示すように、ナット定着装置３０のコイルばねを巻
く向きを逆にしたナット定着装置３１を用いて、ナット
定着装置３１の縮んだ状態からの復元力でナット部材５
３を締付け方向に押すことによって付勢してもよい。

【００６９】また、各実施形態では、弾性部材として、
コイルばね、渦巻きばねを用いたが、これに限らず、板
ばね等その他のばねを用いてもよい。

【００７０】

【発明の効果】本発明のナット定着装置および補強構造
によれば、次のような効果が得られる。ナット部材を締
付け方向に付勢するナット定着装置を設けたので、例え
ば、地震や台風等によって弾性限界を超える引張力が繰
り返し作用し、ボルト部材が塑性変形して構造体に係合
されたナット部材が緩む場合でも、ナット定着装置の付
勢力によってナット部材が自動的に回転され、これらの
変形による歪みが解消されることになる。すなわち、ナ
ット部材と構造体との間に隙間が生じてもすぐに解消さ
れるから、ナット部材を常に構造体に定着させて、ボル
ト部材の塑性変形による残留歪みの蓄積を防止でき、構
造体の変形を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る補強構造に水平力
を付与する前および付与した後を示す立面図である。

【図２】前記実施形態に係るナット定着装置の全体斜視
図である。

【図３】前記実施形態に係る補強構造に付与された水平
力とこの水平力による歪みとの関係を示す図である。

【図４】前記実施形態に係る補強構造のボルト部材に作
用する引張力とこの引張力による歪みとの関係を示す図
である。

【図５】本発明の第２実施形態に係るナット定着装置を
示す全体斜視図である。

【図６】本発明の第３実施形態に係る補強構造を示す断
面図である。

【図７】本発明の変形例に係るナット定着装置を示す全
体斜視図である。

【図８】従来例に係る補強構造に水平力を付与する前お
よび付与した後を示す立面図である。

【図９】従来例に係る補強構造に付与された水平力とこ
の水平力による歪みとの関係を示す図である。

【符号の説明】

１０，６０，１００ 補強構造 ２０，３０ ナット定着装置 ２３ 弾性部材としての渦巻きばね ４０ 構造体としての基本構造 ５２ ボルト部材 ５３ ナット部材

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造体にその一端側で係合されたボルト
   部材と、このボルト部材の他端側に螺合されて前記構造
   体に係合されたナット部材とを備えた補強構造におい
   て、 前記ナット部材を前記ボルト部材に対して締付け方向に
   付勢するナット定着装置を備えていることを特徴とする
   補強構造。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の補強構造において、 前記ナット定着装置は、前記ナット部材の外周側を付勢
   することを特徴とする補強構造。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の補強構造にお
   いて、 前記ナット定着装置は、弾性部材を備え、この弾性部材
   で前記ナット部材を締付け方向に引っ張ることにより付
   勢することを特徴とする補強構造。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の補強構造において、 前記弾性部材は、コイルばねであって、その一端部分が
   前記ボルト部材に支持され、その他端部分が前記ナット
   部材に連結されていることを特徴とする補強構造。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の補強構造において、 前記弾性部材は、渦巻きばねであって、その一端部分が
   前記構造体に支持され、その他端部分が前記ナット部材
   に連結されていることを特徴とする補強構造。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の補強構造において、 前記ナット部材と前記構造体との間にはアンカープレー
   トが介装され、前記弾性部材は、前記アンカープレート
   を介して前記構造体に支持されていることを特徴とする
   補強構造。
7. 【請求項７】 構造体にその一端側で係合されたボルト
   部材の他端側に螺合され、かつ前記構造体に係合された
   ナット部材を前記構造体に定着させるナット定着装置で
   あって、 前記ナット部材を前記ボルト部材に対して締付け方向に
   付勢することを特徴とするナット定着装置。