JP2004044245A

JP2004044245A - 金属管柱基部構造体

Info

Publication number: JP2004044245A
Application number: JP2002203614A
Authority: JP
Inventors: Tadanori Kodera; 小寺　惟敬; Susumu Mizukami; 水上　進
Original assignee: Kawatetsu Steel Pipe Co Ltd
Current assignee: JFE Steel Pipe Co Ltd
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2004-02-12

Abstract

【課題】立設する金属管柱の基部を構成する金属管柱基部構造体に関する。
【解決手段】金属管柱１と、該金属管柱１を支持し、かつ、所要数のアンカー取付穴６を有するベースプレート５と、該ベースプレート５に直立し、前記金属管柱１の円周方向等間隔に少なくとも４箇所以上設けられ、前記金属管柱１を補強する縦リブ４と、該縦リブ４の上端に接続し、かつ、その端面を前記金属管柱１の壁面に係設してなるリング材１０と、を具備してなる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立設する金属管柱の基部構造体に関し、特に街路や高架道路及び道路橋などの道路の路傍、または、公園などに設置し、照明用および標識用やカメラ、マイクロフォン、スピーカ等の設備設置用等として適用される金属管柱の基部構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属管柱の基部には、風力、交通振動などによって横方向への繰り返しの応力が加えられる。その応力に対抗して金属管柱の倒壊を防ぐため、補強材として所要数の縦リブが設けられている。
金属管柱は、数メートルの高さ位置に照明灯や標識等の比較的軽量の設備を保持するものであり、その外径は概ね５〜５０ｃｍ程度とされる。
【０００３】
また、金属管柱は、一般用の建築用構造部材とは異なり、上方からの大きな荷重が掛からないため、たとえば鋼管柱の場合、（社）建設電気技術協会の道路照明器材仕様書等の基準に定められるように、肉厚３〜９ｍｍ程度のものが使用されている。
一般に、金属管柱は風雨に曝される場所で使用されるため、風力や交通振動などによって横方向への荷重が掛かったときに、その基部において折損し倒壊することのないように十分な強度を保持できる設計がなされている。
【０００４】
従来の金属管柱の基部構造体の代表的な例を図５に示す。
図５に示すように、金属管柱１の下端部には、金属管柱１を支持するベースプレート５が係設して接合されている。ここで、金属管柱１は、例えば、ベースプレート５に穿設された穴に嵌挿され、２ｂで示す箇所を円周方向に溶接して接合される。ただし、金属管柱１とベースプレート５の接合方法としては、金属管柱１の下端部とベースプレート５の上面部とを溶接接合するようにしているものもある。
【０００５】
また、ベースプレート５には、設置・固定のため所要数のアンカー取付穴６が穿設されている。
さらに、ベースプレート５から金属管柱１の下部にかけては、縦方向に所要数の縦リブ４が配設されている。この縦リブ４は、金属管柱１にかかる四方からの荷重に耐える構造とする必要があることから、金属管柱の円周方向等間隔に少なくとも４個、場合によっては６ないし８個設けられる。なお、縦リブ４と、金属管柱１およびベースプレート５とは、溶接接合されるのが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、風力や交通振動などによって常時、繰り返してかかる横荷重のため、長年の使用によって、特に縦リブの上端溶接部（図５に示す２ａの位置）に疲労に基づく亀裂が発生する可能性が高いという問題があった。これは、金属管柱に横荷重がかかると、それによって発生する応力が、この上端の溶接部２ａに集中し、縦リブ上端部の隅肉溶接止端部である溶接部２ａが応力集中部３となってしまうためである。
【０００７】
本発明は、金属管柱の基部に設けた縦リブ近傍に発生する応力集中を緩和し、疲労等に基づく亀裂の発生を防止し、金属管柱の耐久性向上を可能とした金属管柱基部構造体の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋼管柱を例として、金属管柱の基部に設けた縦リブ近傍に発生する応力について、ＦＥＭ（有限要素法）を用いた数値解析を実施した。
その結果、縦リブ上端部には、縦リブのない場合に比べて約４倍程度の応力集中が発生することが明らかとなった。
【０００９】
しかも、縦リブ上端部は、通常、溶接されているため、溶接欠陥がある場合には、上記の応力集中が発生すると、その応力集中に起因して亀裂が発生しやすくなる。また、溶接欠陥が無い場合であっても、応力が繰り返しかかる結果、疲労破壊が生じる可能性が高くなる。
このような応力集中は、すでに説明したように鋼管柱基部の構造に由来することが知られている。すなわち、一般に金属管柱基部においても同様の応力集中が生じる。
【００１０】
本発明者は、金属管柱基部構造体の補強構造を工夫することで、応力集中を緩和して疲労破壊の発生を大幅に低減できることを見いだした。
すなわち、本発明は、立設する金属管柱の基部を構成する金属管柱基部構造体であって、金属管柱と、該金属管柱を支持し、かつ、所要数のアンカー取付穴を有するベースプレートと、該ベースプレートに直立し、前記金属管柱の円周方向等間隔に少なくとも４箇所以上設けられ、前記金属管柱を補強する縦リブと、該縦リブの上端に接続し、かつ、その端面を前記金属管柱の壁面に係設してなるリング材と、を具備してなることを特徴とする金属管柱基部構造体によって上記課題を解決した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の金属管柱基部構造体の好適な実施の形態を、図１〜４に基づいて説明する。ここで、図１は本発明の金属管柱基部構造体の部分断面図を示し、また、図２は、その模式的な斜視図である。また、図３、４には、別形態の金属管柱基部構造体を例示する。なお、図５において既に説明した従来の金属管柱基部構造体の各部材と同一の部材には同一の番号を付し、再度の説明を省略する。
【００１２】
本発明においては、応力集中をきたす縦リブ４の上端にリング材１０を接続し、かつ、そのリング材１０の端面を金属管柱１の壁面に係設することを特徴とする。こうすることで、縦リブ４の上端に集中する応力を、リング材自身の撓みを利用して吸収する効果が得られ、応力集中を緩和できるのである。さらに、リング材１０を介して金属管柱１の壁面に分散させることができる。
【００１３】
なお、縦リブ４とリング材１０、および、リング材１０と金属管柱１は、図２の１１として×印で示すように、溶接接合することを好適とする。この溶接接合は、応力をスムーズに分散・緩和すると言う本発明の目的からも、リング材の内外面の全周に隅肉溶接することを好適とする。また、リング材の、縦リブとの接合部と反対側となる外面上部側の略１２０　°の箇所については、特に応力集中が大きいため、グラインダ仕上等の研磨仕上げをしておくことが好ましい。さらに、縦リブ上端とリング材との接合部についても応力集中の緩和のため、同様にグラインダ仕上等の研磨仕上げをしておくことが好ましい。
【００１４】
さらに図３のようにリング材１０の内側にプレート１２を金属管柱１に接して取付けることにより、リング材１０の内側に発生する応力を低下させることができる。また、リング材は、図４の１０ａ　として示すように、楕円状としてもよい。こうすることで、リング材の撓み効果をさらに有効に利用することが可能となる。
ところで、本発明に適用するリング材は、市販の金属パイプ等を切断・加工することで容易に製作することができ、安価に、かつ、効果的に本発明の基部構造体を実現できる。なお、リング材としては、リング状であれば、既に例示した円形、楕円形に限定するものではなく、三角形以上の多角形形状であればよい。ただし、多角形のそれぞれの角への応力集中を分散させるには、角数の多い多角形とすることを好適とする。
【００１５】
また、リング材の材質は、適用する金属管柱の揺れに追随して撓む柔軟性のある素材とすることを好適とし、かつ、その撓みによって金属管柱自体には疲労亀裂が生じない強度のものとする。例えば、ＳＴＫ材、ＳＴＫＭ材などのリング材を適用することを好適とする。
リング材の寸法の規定は、金属管柱に発生する応力に大きく左右されるが、外径を５０〜１２０ｍｍ　φ、肉厚を４．０　〜２０ｍｍ厚、リング長さを１０〜５０ｍｍとすることが好適である。
【００１６】
リング材の内側に取付けるプレートの材質は金属管柱あるいはリング材と同程度のものとする。なお、プレートの板厚は３〜９ｍｍ程度のものが好適である。
なお、縦リブ４は、円周方向等間隔に少なくとも４箇所以上設けられるが、４〜８箇所に設けることを好適とする。なお、８箇所を超える個数の縦リブ４を設置しても機能的には問題ないものの、コスト的には不利となる。
【００１７】
以上説明したように、本発明によって、図５に示す縦リブ４の上端の溶接部２ａ、すなわち、応力集中部３に掛かる応力を、図１〜４に例示のリング材によって有効に吸収し、分散させることが可能となり、金属管柱の折損事故を大幅に低減することができるようになった。
なお、本発明の金属管柱は、鋼管柱とすることを好適とするが、金属管柱にかかる応力は、金属管柱下部の基部構造に依存するところが大きいため、鋼管のみならず、ステンレス管、アルミ管等の金属管からなる柱体の基部構造についても共通する。
【００１８】
また、本発明の金属管柱基部構造体において、金属管柱を形成する金属と、リング材の金属の材質は同じものとすることを好適とするが、異種金属で構成することも同様に可能である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によって、従来ウィークポイントであった縦リブ上端部での応力集中を大幅に緩和することが可能となり、当該部分での破断・折損事故を激減することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属管柱基部構造体の部分断面図であり、その正面図（ａ）と平面図（ｂ）を示す。
【図２】本発明の金属管柱基部構造体の模式的な部分斜視図である。
【図３】本発明の別形態の金属管柱基部構造体の部分断面正面図である。
【図４】本発明の別形態の金属管柱基部構造体の模式的な部分斜視図である。
【図５】従来の金属管柱基部構造体の模式図である。
【符号の説明】
１　　　　金属管柱
２ａ、２ｂ　　　　溶接部
３　　　　応力集中部
４　　　　縦リブ
５　　　　ベースプレート
６　　　　アンカー取付穴
１０　　　　リング材
１０ａ　　（楕円状の）リング材
１１　　溶接箇所
１２　　　プレート

Claims

立設する金属管柱の基部を構成する金属管柱基部構造体であって、
金属管柱と、
該金属管柱を支持し、かつ、所要数のアンカー取付穴を有するベースプレートと、
該ベースプレートに直立し、前記金属管柱の円周方向等間隔に少なくとも４箇所以上設けられ、前記金属管柱を補強する縦リブと、
該縦リブの上端に接続し、かつ、その端面を前記金属管柱の壁面に係設してなるリング材と、
を具備してなることを特徴とする金属管柱基部構造体。