アンカーボルト

アンカーボルトは、構造要素と非構造要素をコンクリートに接続するために使用されます。^[2]接続は、アンカーボルト（ファスナーとも呼ばれます）、鋼板、または補強材など、さまざまなコンポーネントによって行うことができます。アンカーボルトは、引張力とせん断力というさまざまな種類の荷重を伝達します。^[3]

構造要素間の接続は、鉄筋コンクリート基礎に取り付けられた鉄骨柱で表すことができます。^[4]構造要素に取り付けられた非構造要素の一般的な例は、ファサードシステムと鉄筋コンクリート壁の接続です。^[5]

最も単純で、最も強力なアンカーボルトは、その埋め込み端が標準的な六角ボルトとワッシャー、90度曲げ、または何らかの鍛造または溶接フランジ（スタッド溶接も参照）で構成される現場打ちアンカーです。最後のフランジは、コンクリートと鋼鉄の複合構造でせん断コネクタとして使用されます。^[6] その他の用途には、打設されたコンクリートの床への機械の固定^[7]や、建物をコンクリート基礎に固定することなどがあります。コンクリートを打設する前に現場打ちアンカーを固定して位置合わせするために、主にプラスチック製の、通常は使い捨てのさまざまな補助具が製造されています。さらに、それらの位置は、補強材のレイアウトと調整する必要があります。^[3]現場打ちアンカーには、次の種類があります。^[3]

• 吊り上げインサート: プレーン RC 梁またはプレストレスト RC 梁の吊り上げ作業に使用します。インサートはネジ棒にすることができます。ボルト (クライミング)も参照してください。
• アンカーチャンネル：プレキャストコンクリート接合部に使用される。^[8]チャンネルは熱間圧延鋼または冷間成形鋼の形状であり、荷重を基材に伝達するためにT字型ネジが配置されている。
• ヘッド付きスタッド: ヘッド付きスタッドが溶接された鋼板で構成されます (ねじ棒も参照)。
• ねじ付きスリーブ: コンクリートに固定される内部ねじ付きのチューブで構成されます。

すべてのタイプの現場打ちアンカーにおいて、荷重伝達メカニズムは機械的インターロックです。^[3]つまり、アンカーのコンクリートへの埋め込み部分が荷重（軸方向またはせん断方向）を伝達し、接触ゾーンでの支持圧力を介して荷重が伝達されます。破壊状態では、純粋な張力が伝達される場合、支持圧力のレベルはコンクリートの圧縮強度の10倍を超えることがあります。 ^{[3]現場打ちタイプのアンカーは、レンガや鋳造ブロック（} CMU ） を敷設する際に湿ったモルタルの目地に配置され、石材用途にも使用されます。

あと施工アンカーは、掘削作業後に硬化したコンクリートの任意の位置に設置できます。^[3]動作原理に応じて区別されます。

力伝達機構は、膨張力によって保証される摩擦機械的連結に基づいており、さらに2つのカテゴリーに分類できます。^[3]

• トルク制御: アンカーを穴に挿入し、トルクレンチを使用してボルトの頭またはナットに指定されたトルクをかけることで固定します。このアンカーの特定のサブカテゴリは、ウェッジタイプと呼ばれます。図に示すように、ボルトを締めると、ウェッジがスリーブに押し付けられ、スリーブが拡張して、固定先の材料に対して圧縮されます。
• 変位制御: 通常は拡張スリーブと円錐形の拡張プラグで構成され、スリーブには内部にねじ山が切られており、ねじ山付き要素を受け入れます。

力伝達機構は機械的なインターロックに基づいています。特殊な掘削作業により、アンカーヘッドと穴の壁の間に接触面を作成し、そこで支持応力が交換されます。

接着アンカーは接着アンカー^[9]または化学アンカーとも呼ばれます。アンカー材は接着剤（モルタルとも呼ばれます）^{[3]で、通常は}エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂で構成されています。^[1]

結合アンカーでは、力伝達メカニズムは結合有機材料によって提供される結合応力に基づいています。リブ付きバーとねじ付きロッドの両方が使用でき、局所的な結合メカニズムの変化を実験的に評価できます。リブ付きバーでは、抵抗は主にリブ間のコンクリートのせん断挙動によるものですが、ねじ付きロッドの場合は摩擦が優勢です（鉄筋コンクリートのアンカーも参照）。^[10]

このタイプのアンカーの「耐荷重性」の性能は、特に引張荷重下では、穴の清掃状態に厳密に関連しています。実験結果^{[3]は、容量の減少が最大60％であることを示しました。同じことはコンクリートの水分条件にも当てはまり、湿ったコンクリートでは}ポリエステル樹脂を使用した場合20％の減少があります。その他の問題としては、高温挙動^[11]とクリープ応答が挙げられます。^[12]

スクリューアンカーの力伝達機構は、ピッチを介したスクリューとコンクリート間の集中的な圧力交換に基づいています。

力の伝達メカニズムは、機械式拡張アンカーに似ています。プラスチック スリーブに挿入されたネジにトルク モーメントが適用されます。トルクが適用されると、プラスチックがスリーブを穴の側面に対して拡張し、拡張力として作用します。

タップコンねじは、セルフタッピング（セルフスレッド）コンクリートねじの略で、人気のアンカーです。直径の大きいねじはLDTと呼ばれます。このタイプの留め具には、タップコンドリルビットを使用して事前に穴を開け、次に標準の六角ビットまたはプラスビットを使用して穴にねじ込みます。これらのねじは、多くの場合、青、白、またはステンレスです。^[13] 海洋または高応力用途向けのバージョンもあります。

それらは機械的なインターロックを介して力を伝達する働きをする。この締結技術は、冷間成形されたプロファイルを接続する場合など、鋼同士の接続に使用されている。ガス作動式ガスガンを介してネジが母材に挿入される。駆動エネルギーは通常、粉末状の可燃性推進剤を発射することによって供給される。^[14]ファスナーの挿入により母材の塑性変形が引き起こされ、ファスナーのヘッドが収まり、そこで力が伝達される。

アンカーは張力がかかるとさまざまな方法で破損する可能性があります。^[3]

• 鋼材の破損: 接続部の弱い部分はロッドで表されます。破損は、引張試験の場合と同様に、鋼材の引張破壊に対応します。この場合、コンクリート基材は損傷を受けない可能性があります。
• 引き抜き: アンカーがドリル穴から引き抜かれ、周囲のコンクリートを部分的に損傷します。コンクリートが損傷した場合、この破損は引き抜きとも呼ばれます。
• コンクリートコーン：耐荷重能力に達すると円錐形になる。破壊はコンクリートの亀裂成長によって決まる。^[15]このタイプの破壊は引き抜き試験で典型的に見られる。^{[16] [17]}
• 割れ破損: 破損は、基材を 2 つの部分に分割する割れ亀裂によって特徴付けられます。この種類の破損は、コンクリート部​​品の寸法が制限されている場合、またはアンカーが端の近くに設置されている場合に発生します。
• 吹き抜け破壊: 破壊は、アンカーのヘッド付近のコンクリートが横方向に剥がれることによって発生します。この種の破壊は、コンクリート要素の端近くに設置されたアンカー (通常は現場打ち) で発生します。

極限限界状態における設計検証では、起こり得るすべての破壊メカニズムを検証することが規定されている。^[18]

• 
  鉄鋼の破損^[1]
• 
  コンクリートコーンの破壊^[1]
• 
  引き抜き失敗^[1]
• 
  プルスルー障害^[1]
• 
  ブローアウト故障^[1]
• 
  分割失敗

アンカーはせん断荷重を受けるとさまざまな方法で破損する可能性があります。^[3]

• 鋼鉄の破損: 棒が降伏能力に達し、大きな変形が生じた後、破裂が発生します。
• コンクリートの端: 支持点から自由表面にかけて半円錐状の破面が発生します。このタイプの破損は、コンクリート部​​材の端の近くにあるアンカーで発生します。
• こじ開け：半円錐状の破面が形成されるのが破壊の特徴です。鋳込みアンカーのこじ開けメカニズムは、通常、非常に短くて頑丈なスタッドで発生します。^[19]スタッドは通常非常に短くて硬いため、直接のせん断荷重を受けると曲がり、同時にスタッドの前面が押しつぶされ、後ろにコンクリートのクレーターが形成されます。

極限限界状態における設計検証では、起こり得るすべての破壊メカニズムを検証することが規定されている。^[18]

• 
  コンクリート端部の破損^[1]
• 
  こじ開け失敗^[1]

アンカーに同時に張力とせん断荷重が加わると、連結されていない場合に比べて破損が早く（耐荷重能力が低い状態で）発生します。現在の設計基準では、線形相互作用領域が想定されています。^[20]

耐荷重性を高めるために、アンカーはグループで組み立てられ、さらに曲げモーメントに抵抗する接続を配置することもできます。引張荷重とせん断荷重の場合、機械的挙動は（i）アンカー間の間隔と（ii）適用される力の差によって著しく影響されます。^[22]

使用荷重（引張およびせん断）下では、アンカーの変位は制限されなければならない。異なる荷重条件下でのアンカーの性能（耐荷重能力および特性変位）は実験的に評価され、その後、技術評価機関によって公式文書が作成される。 ^[23]設計段階では、特性作用下で発生する変位は、技術文書で報告されている許容変位よりも大きくてはならない。

地震荷重を受けると、アンカーが同時に（i）亀裂内に設置され、（ii）取り付けられた要素（二次構造）の質量と加速度の両方に比例した慣性荷重（基礎材料（一次構造）に対する）を受ける可能性がある。^[2]この場合の荷重条件は次のようにまとめることができる。

• 脈動軸荷重: アンカーの軸に沿った力。引き抜き状態の場合は正、押し込み状態の場合はゼロ。
• 逆せん断荷重（「交互せん断」とも呼ばれます）: アンカーの軸に対して垂直な力。任意の符号規則に応じて正または負になります。
• 周期的ひび割れ（「ひび割れ運動」とも呼ばれる）：RC主構造は深刻な損傷状態^[24]（すなわちひび割れ）にさらされ、アンカーの性能にとって最も不利なケースは、ひび割れ面がアンカーの軸を含み、アンカーが正の軸力（ひび割れサイクル中一定）によって負荷される場合です。^[3]

例外的な荷重は、立ち上がり時間が通常の静的荷重と異なります。衝撃荷重には高い変位率が伴います。鋼鉄とコンクリートの接合部に関しては、コンクリート基礎に接続された障壁への車両の衝突や爆発が例として挙げられます。これらの異常な荷重とは別に、構造接合部は地震作用を受けますが、これは動的アプローチで厳密に処理する必要があります。たとえば、アンカーの地震による引き抜き作用は、立ち上がり時間が 0.03 秒になることがあります。対照的に、準静的試験では、ピーク荷重に達するまでの時間間隔は 100 秒と想定できます。コンクリート基礎の破壊モードに関して: コンクリートコーンの破壊荷重は、静的荷重に対して荷重率が高くなると増加します。^[25]

• 
  ウェッジタイプ - 1
• 
  拡張タイプ
• 
  スリーブタイプ
• 
  ウェッジタイプ - 2
• 
  ボンデッドアンカー
• 
  コンクリートスクリュー

• まあナッツ