JP2005023546A - Metal pipe strut - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路照明用ポール、交通信号用ポール及び電光式道路標識用ポールなどに用いられる、耐曲げ応力性に優れた金属管支柱に関する。
【0002】
【従来の技術】
上記のようなポールなどに用いられる金属管支柱は、横風により曲げ応力を受けるので、金属管支柱に用いられる金属材料の許容曲げ応力を超えると、倒壊に至る。
【0003】
特に、支柱の基部近傍には、安定器やジョイントボックスなどの電気機器を取り付ける必要があるので、これらを支柱の内部に収納するために、支柱の基部近傍の側壁に開口部が形成され、その上に蓋が設置される。この開口部は、その分だけ、金属管柱から金属実肉部が切り欠きの状態となり、このため、支柱開口部の存在によって曲げ応力度が増加する。
【0004】
ここで、許容曲げ応力度は、社団法人 日本照明器具工業会規格「照明用ポール強度計算基準」(JIL 1003:2003)にみるように、金属管支柱に用いられる金属材料の種類により一義的に定められている。
【0005】
そして、曲げ応力度σは金属管支柱が受ける曲げモーメントMを断面係数Zで除したものであり、σ=M/Zの関係にある。この曲げモーメントMは、横からの風荷重を受けて金属管支柱に発生するものであり、金属管支柱の投影面積、すなわち、金属管支柱を正面あるいは側面から見たときの面積に依存する。許容曲げ応力度を算定するときの風速は60m/secと設定されている。また、断面係数Zは金属管支柱の横断面積に依存する。
【0006】
したがって、金属管支柱の形状、高さ、外径及び肉厚は、金属管支柱の金属材料毎に定められている許容曲げ応力度を下回るように、設計されている。
【0007】
ところが、金属管支柱に開口部があると、金属管支柱から金属実肉部が切り欠きの状態となるので、その分、開口部の断面係数が低下し、開口部下端における曲げ応力度σが増加するので、そのままでは、許容曲げ応力度σのより大きい金属材料を用いなければならないことになる。
【0008】
この開口部の存在による曲げ応力度の増加を抑制するために、開口部を覆う外付け型の補強部材を設置して、開口部を補強した後、蓋を設置することが行われている。
【0009】
非特許文献1には、矩形状の開口部の外面に、断面コの字形の枠体を隅肉溶接し、支柱開口部の変形を防止する、外付け型の補強部材が記載されている。
【0010】
図4(a)は、外付け型の補強部材による開口部の補強を示す従来例の正面図である。そして、図4(b)は図4(a)の開口部2のA−A面における断面図であり、図4(c)は図4(a)の開口部上端から上に離れた部分にあるB−B面の断面図である。
【0011】
外径D0かつ肉厚t0の金属管1の一部を中心角θで長さLだけ短冊状に切り欠いて、開口部2が形成されている。したがって、図4(b)にみるように、開口部断面は中心角が360°−θの実肉部が存在している。その開口部の外周の外面には、断面コの字形の枠体5が隅肉部11において溶接されている。この枠体は、ボルト穴12を有し、安定器やジョイントボックスなどの電気機器を開口部を通して、支柱の内部に収納した後に、蓋(図示せず)が取り付けられ、ボルト9により固定される。、
図4(c)にみるように、開口部上端から上に離れた部分には補強枠体は設置されていない。金属管1は、開口部上端から上に離れた部分においても、支柱基部から支柱先端部まで同一の外径と肉厚で形成される直管柱の場合は、外径D0かつ肉厚t0である。
【0012】
【非特許文献1】「道路・トンネル照明器材仕様書」p.2−10、平成13年4月発行、社団法人建設電気技術協会
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来例の金属管支柱の開口部の、外付け型の補強部材は、枠体や蓋が支柱の外面に突出しているため、支柱の近傍を通る歩行者の障害となる恐れがある。
【0014】
また、外付け型の補強部材は金属管支柱の外周に溶接をする必要があるので、そのための作業の手間がかかるという問題がある。
【0015】
本発明は上記した従来の問題点を解決するものであり、外付け型の補強部材を用いることなく、金属管支柱の基部近傍の側壁に形成される開口部の存在による曲げ応力度の増加が抑制されている金属管支柱を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、曲げモーメント5000N・m以上の応力を支柱の基部に受ける場合には、支柱開口部の存在によって曲げ応力度が増加するが、外付け型の補強部材は、前記の欠点を有することから、外付け型の補強部材に代わる補強手段を検討した。その結果、金属管支柱の開口部断面の実肉部を強化することによって、外付け型の補強部材を設けなくても、曲げ応力度の増加を抑制できるとの着想を得た。本発明は、この着想に基づき完成されたものである。
【0017】
本発明の金属管支柱は、曲げモーメント5000N・m以上の応力を支柱基部に受ける側壁に開口部を有する金属管支柱であって、支柱開口部の存在による曲げ応力度の増加を、次の(1)〜(3)のいずれかの手段により抑制することを特徴とする。
(1)少なくとも開口部断面の実肉部の壁厚を、開口部以外の断面の実肉部の壁厚より厚くする。
(2)少なくとも開口部断面の実肉部の壁を多重にする。
(3)少なくとも開口部断面の実肉部の外径を、開口部以外の断面の実肉部の外径より大きくする。
【0018】
そして、このように、(1)〜(3)の手段が施された金属管支柱は、安定器やジョイントボックスなどの電気機器を開口部を通して、支柱の内部に収納した後に、開口部の上に蓋が設置される。蓋は、ボルトナット等により固定することができるので、電気設備等のメンテナンスの際には容易に取り外すことができる。
【0019】
ここで、「開口部断面の実肉部」とは、「金属管支柱の一部を、長さL×中心角度θの大きさの短冊状に切り欠いて、開口部を形成したときの残りの、長さL×中心角度360°−θの実肉部」を意味する。本発明においては、支柱開口部断面の実肉部のみに、上記(1)〜(3)の手段を施せば足りるが、開口部以外の部分、すなわち、開口部の下端より下の部分の金属管支柱への適用を排除するものではない。また、開口部の上端より上の部分の金属管支柱への適用を排除するものではないが、開口部の上端のより相当上の部分まで上記(1)〜(3)の手段を施しても、補強効果は飽和し、コストがアップするだけになる。
【0020】
本発明に係る金属管支柱は、支柱基部から支柱先端まで同一の外径と肉厚で形成される直管柱であってもよいし、途中で段差を付けて支柱先端部側を小さくした段差付き柱であってもよい。あるいは、支柱基部から支柱先端の方向にテーパーを付けて若しくは更に段差を付けて、徐々に外径若しくは肉厚を小さくした、テーパー柱若しくは段差付きテーパー柱であってもよい。
【0021】
次に、本発明に係る金属管支柱のポール先端部分には、道路照明灯、交通信号、道路標識等が取り付けられるが、その取り付け部分のポール先端部分の形状には、特に制約はない。すなわち、直線形、円弧形、折線形、Y形、逆L形、アーチ形など、いずれの形状のものであってもよい。
【0022】
また、本発明に係る金属管支柱に用いられる金属管としては、特に制約はないが、鋼管、ステンレス鋼管、アルミニウム管などが好ましい。そして、本発明にかかる金属管支柱に形成される開口部形状は、特に制約はないが、長円形又は隅角部に丸みを持たせた矩形状が好ましい。
【0023】
なお、金属管支柱に用いる金属管の断面形状には、特に制約はなく、円形、四角形、六角形、八角形など、種々の形状の金属管を用いることができる。円形状の金属管が、作業性の点から、好ましい。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好ましい実施形態を示す。
【0025】
図1(a)は、本発明の上記(1)の手段、すなわち、少なくとも開口部断面の実肉部の壁厚を、開口部以外の断面の実肉部の壁厚より厚くしたときの支柱開口部の正面図である。そして、図1(b)は、図1(a)の開口部2のA−A面における断面図であり、図1(c)は図1(a)の開口部上端から上に離れた部分にあるB−B面の断面図である。
【0026】
金属管1の一部を中心角θで長さLだけ短冊状に切り欠いて、開口部2が形成されているが、外付け型の補強部材は設けられていない。外付け型の補強部材を設ける代わりに、ここでは、開口部の部分の壁は、外径はD0と変わらないが、肉厚がt1と、開口部以外の部分の厚みt0よりも厚くなっている。したがって、図1(b)にみるように、開口部断面は、中心角が360°−θであって、厚さt1の実肉部が存在している。
【0027】
そして、開口部上端から上に離れた部分では、図1(c)にみるものを直管柱に適用した場合には、金属管1は外径D0かつ肉厚t0のままである。
【0028】
金属管の壁厚を、開口部の部分だけ厚くする方法としては、スピニング加工方法が代表的であるが、その他の加工方法を用いてもよい。その壁厚を厚くする方向は、図1(b)のように、管の内側方向へ厚くしてもよいし、図1(b)とは反対に、管の外側方向に厚くしてもよい。管の内側方向と外側方向の両方に厚くしてもよい。
【0029】
また、その壁厚も開口部の部分のみ厚くして開口部以外の部分は薄くなるように段差を付けてもよいし、徐々に薄くなるようにテーパーを付けてもよい。なお、開口部以外の部分の壁厚は、強度及び剛性の確保の観点から、開口部の上端より上又は下端より下の部分の金属管支柱にまで延長して、厚肉のままで形成してもよいが、開口部の上端より相当上の部分まで厚肉にしても、補強効果は飽和し、コストがアップするだけになる。ただし、開口部の下端より下の部分、すなわち、金属管支柱の基部については、厚肉加工の作業の都合上、開口部の壁厚と同じ厚みを、地面近傍までそのまま延長してもよい。
【0030】
この金属管支柱は、安定器やジョイントボックスなどの電気機器を開口部を通して、支柱の内部に収納した後に、開口部の上に蓋(図示せず)がボルト等によって取り付けられて道路照明用ポールなどに用いられる。
【0031】
図2(a)は、本発明の上記(2)の手段、すなわち、少なくとも開口部断面の実肉部の壁を多重にしたときの支柱開口部の正面図である。そして、図2(b)は、図2(a)の開口部2のA−A面における断面図であり、図2(c)は図2(a)の開口部上端から上に離れた部分にあるB−B面の断面図である。
【0032】
ここでは、外付け型の補強部材を設ける代わりに、開口部の部分の壁が2重になっている。外側の壁は、外径D0かつ厚みt0の金属管1のままであって、金属管1の一部を中心角θで長さLだけ短冊状に切り欠いて、開口部2を形成されたものである。そして、短冊状に切り欠いた部分を除いて、鋼管支柱の内面に、鋼管支柱の内径にほぼ等しい外径を有する、長さLでかつ中心角度が360°−θの切り欠き管状の補強部材3が設けてある。開口部断面の実肉部は、内側と外側の壁の厚みと併せてt2の厚みとなっていて、開口部以外の部分の厚みt0よりも厚くなっている。したがって、図2(b)にみるように、開口部断面は、中心角が360°−θであって、厚さt2の実肉部が存在している。
【0033】
そして、開口部上端から上に離れた部分では、図2(c)にみるものを直管柱に適用した場合には、金属管1は外径D0かつ肉厚t0のままである。
【0034】
なお、図2(b)では鋼管支柱の内面に切り欠き管状の補強部材が設置されているが、鋼管支柱の外面に、鋼管支柱の外径にほぼ等しい内径を有する、長さLでかつ中心角度が360°−θの切り欠き管状の補強部材を設けてもよい。
【0035】
そして、開口部以外の部分は必ずしもこの切り欠き管状の補強部材を設ける必要はないが、強度及び剛性並びに作業性の観点から、長さLの開口部の上端より上又は下端より下の部分の金属管支柱にまで延長して、切り欠き管状の補強部材を設けることが好ましい。開口部の上端より上又は下端より下の部分の金属管支柱にまで延長する場合には、補強部材の上下端の部分は、切り欠き部分のない全周中実の管状とすることができる。ただし、開口部の上端のより相当上の部分まで多重壁にしても、補強効果は飽和し、コストがアップするだけになる。なお、ここでは、二重壁が用いられているが、二重壁に限らず、三重以上の壁でもよい。
【0036】
金属管支柱の開口部の部分の内面又は外面に、上記の管形状の補強部材を接合する方法としては、溶接のほか、ボルトナットのような固着手段を用いてよい。また、長さLの開口部の部分の上下近傍にまで延長した場合には、補強部材の上端と下端においては、中心角θの切り欠きがない全周中実の管形状の補強部材とすることができるので、焼き嵌めやネジ螺合によって接合することができる。
【0037】
この金属管支柱は、安定器やジョイントボックスなどの電気機器を開口部を通して、支柱の内部に収納した後に、開口部の上に蓋(図示せず)がボルト等によって取り付けられて道路照明用ポールなどに用いられる。
【0038】
図3(a)は、本発明の上記(3)の手段、すなわち少なくとも開口部断面の実肉部の外径を、開口部以外の断面の実肉部の外径より大きくしたときの支柱開口部の正面図である。そして、図3(b)は、図3(a)の開口部2のA−A面における断面図であり、図3(c)は図1(a)の開口部上端から上に離れた部分にあるB−B面の断面図である。
【0039】
金属管1の一部を中心角θで長さLだけ短冊状に切り欠いて、開口部2を形成されているが、外付け型の補強部材は設けられていない。外付け型の補強部材を設ける代わりに、ここでは、開口部の部分の壁は、壁厚はt0と変わらないが、外径がD3と、開口部以外の部分の外径D0よりも大きくなっている。したがって、図3(b)にみるように、開口部断面は、中心角が360°−θ、厚さt0であって、最大外径D3の実肉部が存在している。
【0040】
そして、開口部上端から上に離れた部分では、図3(c)にみるものを直管柱に適用した場合には、金属管1は外径D0かつ肉厚t0のままである。
【0041】
金属管の外径を、開口部の部分だけ拡径する方法としては、スピニング加工方法が代表的であるが、その他の加工方法を用いてもよい。開口部の部分以外の壁厚は、図3(b)のように、同じ厚みでもよいが、厚くしてもよい。そして、充分な拡径がなされた場合には、その壁厚を薄くすることも可能である。
【0042】
また、その径も開口部部分のみ拡径して開口部以外の部分は拡径しないように段差を付けてもよいし、徐々に縮径していくようにテーパーを付けてもよい。なお、開口部以外の部分の径は、強度及び剛性の確保の観点から、開口部の上端より上又は下端より下の部分の金属管支柱にまで延長して、拡径のままで形成してもよいが、開口部の上端のより相当上の部分まで拡径にしても、補強効果は飽和し、コストがアップするだけになる。ただし、開口部下端から下の部分、すなわち、金属管支柱の基部については、拡径加工の作業の都合上、開口部の径と同じ径を、地面近傍までそのまま延長してもよい。
【0043】
この金属管支柱は、安定器やジョイントボックスなどの電気機器を開口部を通して、支柱の内部に収納した後に、開口部の上に蓋(図示せず)がボルト等によって取り付けられて道路照明用ポールなどに用いられる。
【0044】
【実施例】
ここで、ポール先端が直線形の高さ8mの直管支柱を例にとって、本発明の金属管支柱の開口部の部分を厚くする、すなわち、開口部断面の実肉部の壁厚を厚くすることによって、開口部における曲げ応力度の増加の抑制の度合いを挙げる。
【0045】
順に、(1)何ら補強しなかった場合、(2)従来の外付け型の補強部材(図4)を設けた場合、(3)本発明の開口部断面の実肉部の壁厚を厚くした場合(図1)について検証した。
【0046】
高さ8mの金属管支柱の場合には、通常、外径は161mm、肉厚4.2mmのものが用いられる。開口部は、通常、長さLが600mmであって、開口部中心は金属管支柱の基部から750mmの位置に形成される。金属管支柱としては、規格SS400の鋼管支柱を用いた。この鋼管支柱の許容断面応力度は235N/mm2である。
【0047】
なお、もしも、金属管支柱が開口部を有しなければ、断面係数Zは79cm3、曲げ応力度σは93.3N/mm2となる。
【0048】
(1)何ら補強しなかった場合
断面係数Z=27.3cm3
曲げ応力度σ=270N/mm2
(2)従来の外付け型の補強部材(図4)を設けた場合
(従来例の外付け型の補強部材は、枠体5の寸法は、 枠厚te=3.2mm、 外幅a=150mm、 内幅b=130mm、 金属管柱までの深さc=55mmとした。)
断面係数Z=50.4cm3
曲げ応力度σ=146N/mm2
(3)本発明の開口部断面の実肉部の壁厚を厚くした場合(図1)
(a)開口部の断面の実肉部の厚みを5.0mmとしたとき
断面係数Z=31.4cm3
曲げ応力度σ=235N/mm2
(b)開口部の断面の実肉部の厚みを11.2mmとしたとき
断面係数Z=50.4cm3
曲げ応力度σ=146N/mm2
この結果から、開口部を有することによって、曲げ応力度σが176.7N/mm2増加して、270N/mm2になるところを、本発明では、(a)の厚み5.0mmのときで曲げ応力度σが235N/mm2に抑制され、(b)の厚み11.2mmのときで曲げ応力度σが146N/mm2に抑制される。
【0049】
したがって、いずれも、規格SS400の鋼管支柱の許容断面応力度235N/mm2以下であるので、外付け型の補強部材を用いなくても、社団法人 日本照明器具工業会規格「照明用ポール強度計算基準」(JIL 1003:2003)をクリアでき、倒壊に至ることがない。
【0050】
なお、従来の外付け型の補強部材では、曲げ応力度σ=146N/mm2に抑制できているが、これは、オーバースペックであって、必要以上に曲げ応力度が抑制されていることが、理解できる。
【0051】
同様に、支柱先端が垂直形状の高さ10mの鋼管支柱を例にとって、本発明の金属管支柱の開口部の部分を厚くする、すなわち、開口部断面の実肉部の壁厚を厚くすることによって、開口部における曲げ応力度の増加の抑制の度合いを挙げる。
【0052】
順に、(1)何ら補強しなかった場合、(2)従来の外付け型の補強部材(図4)を設けた場合、(3)本発明の開口部断面の実肉部の壁厚を厚くした場合(図1)について検証した。
【0053】
高さ10mの金属管支柱の場合には、通常、外径は171mm、肉厚4.2mmのものが用いられる。開口部は、通常、長さLが600mmであって、開口部中心は金属管支柱の基部から750mmの位置に形成される。金属管支柱としては、規格SS400の鋼管支柱を用いた。この鋼管支柱の許容断面応力度は235N/mm2である。
【0054】
なお、もしも、金属管支柱が開口部を有しなければ、断面係数Zは89.6cm3、曲げ応力度σは119N/mm2となる。
【0055】
(1)何ら補強しなかった場合
断面係数Z=34.7cm3
曲げ応力度σ=308N/mm2
(2)従来の外付け型の補強部材(図4)を設けた場合
(従来例の外付け型の補強部材は、枠体5の寸法は、 枠厚te=3.2mm、 外幅a=150mm、 内幅b=130mm、 金属管柱までの深さc=55mmとした。)
断面係数Z=59.5cm3
曲げ応力度σ=180N/mm2
(3)本発明の開口部断面の実肉部の壁厚を厚くした場合(図1)
(a)開口部の断面の実肉部の厚みを5.9mmとしたとき
断面係数Z=45.8cm3
曲げ応力度σ=234N/mm2
(b)開口部の断面の実肉部の厚みを8.5mmとしたとき
断面係数Z=59.7cm3
曲げ応力度σ=179N/mm2
この結果から、開口部を有することによって、曲げ応力度σが189N/mm2増加して、308N/mm2になるところを、本発明では、(a)の厚み5.9mmのときで曲げ応力度σが234N/mm2に抑制され、(b)の厚み8.5mmのときで曲げ応力度σが179N/mm2に抑制される。
【0056】
したがって、いずれも、規格SS400の鋼管支柱の許容断面応力度235N/mm2以下であるので、外付け型の補強部材を用いなくても、社団法人 日本照明器具工業会規格「照明用ポール強度計算基準」(JIL 1003:2003)をクリアでき、倒壊に至ることがない。
【0057】
なお、従来の外付け型の補強部材では、曲げ応力度σ=180N/mm2に抑制できているが、これは、これは、オーバースペックであって、必要以上に曲げ応力度が抑制されていることが、理解できる。
【0058】
【発明の効果】
本発明の金属管支柱によれば、基部の側壁に形成される支柱開口部の存在による曲げ応力度の増加を、開口部の補強部材を用いなくても抑制することができる。したがって、外面に突出する補強部材を設ける必要がないので、歩行者の障害となることはなく、また補強部材を取り付けるために溶接をする必要もないのでその分、作業性が向上する。
【0059】
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は、開口部断面の実肉部の壁厚を厚くしたときの支柱開口部の正面図であり、図1(b)は、図1(a)の開口部2のA−A面における断面図である。図1(c)は図1(a)の開口部上端から上に離れた部分にあるB−B面の断面図である。
【図2】図2(a)は、開口部断面の実肉部を二重管にしたときの支柱開口部の正面図であり、図2(b)は、図2(a)の開口部2のA−A面における断面図である。図2(c)は図2(a)の開口部上端から上に離れた部分にあるB−B面の断面図である。
【図3】図3(a)は、開口部断面の実肉部の外径を大きくしたときの支柱開口部の正面図であり、図3(b)は、図3(a)の開口部2のA−A面における断面図である。図3(c)は図3(a)の開口部上端から上に離れた部分にあるB−B面の断面図である。
【図4】図4(a)は、金属管支柱の開口部の外付け型の補強部材を示す従来例の正面図であり、図4(b)は、図4(a)の開口部2のA−A面における断面図である。図4(c)は図4(a)の開口部上端から上に離れた部分にあるB−B面の断面図である。
【符号の説明】
1 金属管
2 開口部
3 切り欠き管状の補強部材
5 枠体
9 ボルト
11 隅肉部
12 ボルト穴[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal pipe column having excellent bending stress resistance used for a road lighting pole, a traffic signal pole, an electric road sign pole, and the like.
[0002]
[Prior art]
Since the metal pipe column used for the above-described pole or the like is subjected to a bending stress by a cross wind, if the allowable bending stress of the metal material used for the metal tube column is exceeded, the metal tube column collapses.
[0003]
In particular, since it is necessary to attach an electrical device such as a ballast or joint box near the base of the column, an opening is formed in the side wall near the base of the column in order to store them inside the column. A lid is placed on top. In this opening, the actual metal part is notched from the metal tube column by that amount, and the degree of bending stress increases due to the presence of the column opening.
[0004]
Here, the allowable bending stress degree is uniquely determined by the type of metal material used for the metal tube column as seen in the Japan Lighting Equipment Manufacturers Association Standard “Lighting Pole Strength Calculation Standard” (JIL 1003: 2003). It has been established.
[0005]
The bending stress σ is obtained by dividing the bending moment M received by the metal pipe column by the section modulus Z, and has a relationship of σ = M / Z. This bending moment M is generated in the metal tube column by receiving a wind load from the side, and depends on the projected area of the metal tube column, that is, the area when the metal tube column is viewed from the front or side. The wind speed when calculating the allowable bending stress is set to 60 m / sec. Further, the section modulus Z depends on the cross-sectional area of the metal pipe column.
[0006]
Therefore, the shape, height, outer diameter, and thickness of the metal tube strut are designed to be less than the allowable bending stress level determined for each metal material of the metal tube strut.
[0007]
However, if there is an opening in the metal tube strut, the metal flesh is notched from the metal tube strut, and accordingly, the section modulus of the opening is reduced, and the bending stress σ at the lower end of the opening is reduced. Therefore, a metal material having a higher allowable bending stress σ must be used as it is.
[0008]
In order to suppress an increase in bending stress due to the presence of the opening, an external-type reinforcing member that covers the opening is installed to reinforce the opening, and then a lid is installed.
[0009]
Non-Patent
[0010]
FIG. 4A is a front view of a conventional example showing reinforcement of the opening by an external reinforcing member. 4 (b) is a cross-sectional view of the
[0011]
A portion of the
As shown in FIG. 4C, the reinforcing frame is not installed in a portion away from the upper end of the opening. In the case where the
[0012]
[Non-Patent Document 1] “Road / Tunnel Lighting Equipment Specifications” p. 2-10, issued in April 2001, Construction Electrical Engineering Association of Japan [0013]
[Problems to be solved by the invention]
The external reinforcing member at the opening of the metal pipe column of the above-described conventional example has a possibility that it may become an obstacle for a pedestrian who passes near the column because the frame body and the lid protrude from the outer surface of the column.
[0014]
Further, since the external reinforcing member needs to be welded to the outer periphery of the metal tube support column, there is a problem that it takes time and labor for the work.
[0015]
The present invention solves the above-described conventional problems, and without using an external reinforcing member, an increase in the bending stress due to the presence of an opening formed in the side wall near the base of the metal tube column is increased. The object is to provide a suppressed metal tube strut.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
When the inventor receives a stress of a bending moment of 5000 N · m or more at the base of the column, the bending stress increases due to the presence of the column opening, but the external reinforcing member has the above-mentioned drawbacks. Therefore, a reinforcing means to replace the external reinforcing member was examined. As a result, the idea that the increase in the bending stress can be suppressed without reinforcing an external reinforcing member by reinforcing the actual wall portion of the opening cross section of the metal tube column. The present invention has been completed based on this idea.
[0017]
The metal tube strut of the present invention is a metal tube strut having an opening in the side wall that receives a stress of a bending moment of 5000 N · m or more on the base of the strut. The increase in the bending stress due to the presence of the strut opening is the following ( It is suppressed by any means of 1) to (3).
(1) At least the wall thickness of the real part of the cross section of the opening is made thicker than the wall thickness of the real part of the cross section other than the opening.
(2) At least the wall of the real part of the opening section is multiplexed.
(3) At least the outer diameter of the real part of the cross section of the opening is made larger than the outer diameter of the real part of the cross section other than the opening.
[0018]
In this way, the metal tube strut to which the means (1) to (3) are applied, the electrical equipment such as the ballast and the joint box is housed in the strut through the opening, and then the top of the opening. A lid is installed. Since the lid can be fixed with bolts and nuts or the like, the lid can be easily removed during maintenance of electrical equipment or the like.
[0019]
Here, “the real part of the cross section of the opening” means “the remaining portion when the opening is formed by cutting a part of the metal tube strut into a strip shape of length L × center angle θ”. Of length L × center angle 360 ° −θ ”. In the present invention, it is sufficient to apply the means (1) to (3) only to the actual part of the cross section of the column opening, but the metal other than the opening, that is, the metal below the lower end of the opening. It does not exclude application to pipe struts. In addition, application of the portion above the upper end of the opening to the metal tube column is not excluded, but even if the means (1) to (3) are applied to a portion substantially above the upper end of the opening. The reinforcement effect is saturated and the cost is increased.
[0020]
The metal pipe column according to the present invention may be a straight tube column formed with the same outer diameter and thickness from the column base to the column tip, or a step with a step formed in the middle to reduce the column tip side. It may be a pillar. Alternatively, it may be a tapered column or a tapered column with a step, in which a taper is provided in the direction from the column base to the column tip, or a step is further provided, and the outer diameter or thickness is gradually reduced.
[0021]
Next, road lamps, traffic signals, road signs, and the like are attached to the pole tip portion of the metal tube strut according to the present invention, but the shape of the pole tip portion of the attachment portion is not particularly limited. That is, it may have any shape such as a linear shape, an arc shape, a folded linear shape, a Y shape, an inverted L shape, and an arch shape.
[0022]
Moreover, there is no restriction | limiting in particular as a metal pipe used for the metal pipe support | pillar which concerns on this invention, However, A steel pipe, a stainless steel pipe, an aluminum pipe, etc. are preferable. The shape of the opening formed in the metal tube strut according to the present invention is not particularly limited, but an oval shape or a rectangular shape with rounded corners is preferable.
[0023]
In addition, there is no restriction | limiting in particular in the cross-sectional shape of the metal tube used for a metal tube support | pillar, A metal tube of various shapes, such as circular, a square, a hexagon, and an octagon, can be used. A circular metal tube is preferable from the viewpoint of workability.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The preferred embodiments of the present invention are shown below.
[0025]
FIG. 1A shows the above-mentioned means (1) of the present invention, that is, a column when at least the wall thickness of the real part of the cross section of the opening is made thicker than the wall thickness of the real part of the cross section other than the opening. It is a front view of an opening part. 1 (b) is a cross-sectional view of the
[0026]
A part of the
[0027]
Then, in the distant portion on the opening upper end, in the case of applying the one seen in FIG. 1 (c) to the straight pipe posts, the
[0028]
As a method for increasing the wall thickness of the metal tube only at the opening portion, a spinning method is typical, but other processing methods may be used. The direction of increasing the wall thickness may be increased toward the inner side of the tube as shown in FIG. 1 (b), or may be increased toward the outer side of the tube as opposed to FIG. 1 (b). . It may be thicker in both the inner and outer directions of the tube.
[0029]
Further, the wall thickness may be increased only in the opening portion, and a step may be provided so that the portion other than the opening portion is thin, or a taper may be provided so as to be gradually reduced. In addition, the wall thickness of the part other than the opening is extended to the metal tube strut above the upper end of the opening or below the lower end from the viewpoint of ensuring the strength and rigidity, and is formed as a thick wall. However, even if it is thicker than the upper end of the opening, the reinforcing effect is saturated and only the cost is increased. However, for the portion below the lower end of the opening, that is, the base portion of the metal tube column, the same thickness as the wall thickness of the opening may be extended as it is to the vicinity of the ground for the convenience of thick-wall processing.
[0030]
This metal tube support pole is a road lighting pole after electrical equipment such as ballasts and joint boxes are stored inside the support post through the opening, and then a lid (not shown) is attached to the opening with a bolt or the like. Used for etc.
[0031]
FIG. 2A is a front view of the above-mentioned means (2) of the present invention, that is, a column opening when at least the wall of the actual part of the opening cross section is multiplexed. 2 (b) is a cross-sectional view of the
[0032]
Here, instead of providing an external reinforcing member, the wall of the opening portion is doubled. The outer wall remains the
[0033]
Then, in the distant portion on the opening upper end, in the case of applying the one seen in FIG. 2 (c) in a straight pipe posts, the
[0034]
In FIG. 2 (b), a cut-out tubular reinforcing member is installed on the inner surface of the steel pipe strut. The outer surface of the steel pipe strut has an inner diameter substantially equal to the outer diameter of the steel pipe strut, and has a length L and a center. A cut-out tubular reinforcing member having an angle of 360 ° −θ may be provided.
[0035]
In addition, it is not always necessary to provide the cutout tubular reinforcing member in the portion other than the opening, but from the viewpoint of strength, rigidity and workability, the portion above the upper end of the opening having the length L or below the lower end is provided. It is preferable that a notched tubular reinforcing member is provided extending to the metal tube support. In the case of extending to the metal tube strut in a portion above the upper end or below the lower end of the opening, the upper and lower end portions of the reinforcing member can be a solid tube with no notch. However, even if the multiple walls are provided up to a portion substantially above the upper end of the opening, the reinforcing effect is saturated and only the cost is increased. In addition, although the double wall is used here, it is not restricted to a double wall, A wall more than triple may be sufficient.
[0036]
As a method of joining the above-mentioned tube-shaped reinforcing member to the inner surface or the outer surface of the opening portion of the metal tube strut, fixing means such as a bolt and nut may be used in addition to welding. In addition, when extending to the vicinity of the top and bottom of the opening portion having the length L, the reinforcing member is a solid tubular reinforcing member having a notch with the central angle θ at the upper end and the lower end of the reinforcing member. Therefore, it can join by shrink fitting or screwing.
[0037]
This metal tube support pole is a road lighting pole after electrical equipment such as ballasts and joint boxes are stored inside the support post through the opening, and then a lid (not shown) is attached to the opening with a bolt or the like. Used for etc.
[0038]
FIG. 3 (a) shows the above-mentioned means (3) of the present invention, that is, the column opening when the outer diameter of at least the actual part of the opening section is larger than the outer diameter of the actual part of the section other than the opening section. It is a front view of a part. 3 (b) is a cross-sectional view of the
[0039]
A part of the
[0040]
Then, in the distant portion on the opening upper end, in the case of applying the one seen in FIG. 3 (c) in a straight pipe posts, the
[0041]
As a method of expanding the outer diameter of the metal tube only by the opening portion, a spinning method is typical, but other processing methods may be used. The wall thickness other than the opening portion may be the same as shown in FIG. If the diameter is sufficiently expanded, the wall thickness can be reduced.
[0042]
Further, the diameter may be increased so that only the opening portion is enlarged and the portion other than the opening portion is not enlarged, or a taper may be provided so that the diameter is gradually reduced. In addition, from the viewpoint of ensuring strength and rigidity, the diameter of the portion other than the opening is extended to the metal tube column in the portion above the upper end or below the lower end, and is formed with the expanded diameter. However, even if the diameter is expanded to a position considerably higher than the upper end of the opening, the reinforcing effect is saturated and only the cost is increased. However, for the portion below the lower end of the opening, that is, the base portion of the metal tube support, the same diameter as the diameter of the opening may be extended as it is to the vicinity of the ground for the convenience of the diameter expansion process.
[0043]
This metal tube support pole is a road lighting pole after electrical equipment such as ballasts and joint boxes are stored inside the support post through the opening, and then a lid (not shown) is attached to the opening with a bolt or the like. Used for etc.
[0044]
【Example】
Here, taking as an example a straight pipe strut having a straight pole tip of 8 m in height, the opening portion of the metal pipe strut of the present invention is thickened, that is, the wall thickness of the actual wall portion of the cross section of the opening is thickened. Thus, the degree of suppression of the increase in the bending stress degree in the opening is given.
[0045]
In order, (1) when no reinforcement is performed, (2) when a conventional externally attached reinforcing member (FIG. 4) is provided, (3) the wall thickness of the actual wall portion of the opening section of the present invention is increased. It verified about the case (FIG. 1).
[0046]
In the case of a metal pipe column having a height of 8 m, an outer diameter of 161 mm and a wall thickness of 4.2 mm are usually used. The opening usually has a length L of 600 mm, and the center of the opening is formed at a position of 750 mm from the base of the metal tube column. As the metal pipe support, a steel pipe support of standard SS400 was used. The allowable cross-sectional stress degree of this steel pipe column is 235 N / mm 2 .
[0047]
If the metal tube column does not have an opening, the section modulus Z is 79 cm 3 and the bending stress σ is 93.3 N / mm 2 .
[0048]
(1) When no reinforcement is made, the section modulus Z = 27.3 cm 3
Bending stress degree σ = 270 N / mm 2
(2) When a conventional external-type reinforcing member (FIG. 4) is provided (the external-type reinforcing member of the conventional example has a frame thickness t e = 3.2 mm, an outer width a = 150 mm, inner width b = 130 mm, depth c to metal tube column c = 55 mm)
Section modulus Z = 50.4cm 3
Bending stress σ = 146 N / mm 2
(3) When the wall thickness of the real part of the cross section of the opening of the present invention is increased (FIG. 1)
(A) Section coefficient Z = 31.4 cm 3 when the thickness of the real part of the cross section of the opening is 5.0 mm
Bending stress σ = 235 N / mm 2
(B) Section coefficient Z = 50.4 cm 3 when the thickness of the real part of the cross section of the opening is 11.2 mm
Bending stress σ = 146 N / mm 2
This result by having an opening, bending stress about σ is increased 176.7N / mm 2, the place to be 270N / mm 2, in the present invention, when the thickness 5.0mm of (a) bending stress about σ is suppressed to 235N / mm 2, bending stresses σ when the thickness 11.2mm in (b) is suppressed to 146N / mm 2.
[0049]
Therefore, since the allowable cross-sectional stress of steel pipe struts of standard SS400 is 235 N / mm 2 or less in all cases, the Japan Lighting Equipment Manufacturers Association Standard “Lighting Pole Strength Calculation” can be used without using an external reinforcing member. The “reference” (JIL 1003: 2003) can be cleared, and it does not collapse.
[0050]
In addition, in the conventional external-type reinforcing member, the bending stress degree σ = 146 N / mm 2 can be suppressed, but this is an overspec, and the bending stress degree is suppressed more than necessary. ,Understandable.
[0051]
Similarly, taking a steel pipe strut with a vertical tip of 10 m in height as an example, the portion of the opening of the metal tube strut of the present invention is thickened, that is, the wall thickness of the actual part of the cross section of the opening is thickened. The degree of suppression of the increase in the bending stress degree in the opening is given.
[0052]
In order, (1) when no reinforcement is performed, (2) when a conventional externally attached reinforcing member (FIG. 4) is provided, (3) the wall thickness of the actual wall portion of the opening section of the present invention is increased. It verified about the case (FIG. 1).
[0053]
In the case of a metal pipe column having a height of 10 m, an outer diameter of 171 mm and a wall thickness of 4.2 mm is usually used. The opening usually has a length L of 600 mm, and the center of the opening is formed at a position of 750 mm from the base of the metal tube column. As the metal pipe support, a steel pipe support of standard SS400 was used. The allowable cross-sectional stress degree of this steel pipe column is 235 N / mm 2 .
[0054]
If the metal pipe column does not have an opening, the section modulus Z is 89.6 cm 3 and the bending stress σ is 119 N / mm 2 .
[0055]
(1) Section modulus Z = 34.7 cm 3 when no reinforcement is applied
Bending stress degree σ = 308 N / mm 2
(2) When a conventional external-type reinforcing member (FIG. 4) is provided (the external-type reinforcing member of the conventional example has a frame thickness t e = 3.2 mm, an outer width a = 150 mm, inner width b = 130 mm, depth c to metal tube column c = 55 mm)
Section modulus Z = 59.5 cm 3
Bending stress σ = 180 N / mm 2
(3) When the wall thickness of the real part of the cross section of the opening of the present invention is increased (FIG. 1)
(A) Section modulus Z = 45.8 cm 3 when the thickness of the real part of the cross section of the opening is 5.9 mm
Bending stress σ = 234 N / mm 2
(B) Section modulus Z = 59.7 cm 3 when the thickness of the real part of the cross section of the opening is 8.5 mm.
Bending stress σ = 179 N / mm 2
This result by having an opening, increased bending stress about σ is 189N / mm 2, the place to be 308N / mm 2, in the present invention, the bending when the 5.9mm thickness (a) stress degree σ is suppressed to 234N / mm 2, bending stresses σ when the thickness 8.5mm of (b) is suppressed to 179N / mm 2.
[0056]
Therefore, since the allowable cross-sectional stress of steel pipe struts of standard SS400 is 235 N / mm 2 or less in all cases, the Japan Lighting Equipment Manufacturers Association Standard “Lighting Pole Strength Calculation” can be used without using an external reinforcing member. The “reference” (JIL 1003: 2003) can be cleared, and it does not collapse.
[0057]
In addition, in the conventional external-type reinforcing member, the bending stress degree σ = 180 N / mm 2 can be suppressed, but this is an overspec, and the bending stress degree is suppressed more than necessary. I can understand.
[0058]
【The invention's effect】
According to the metal pipe support of the present invention, an increase in the bending stress due to the presence of the support opening formed on the side wall of the base can be suppressed without using the opening reinforcing member. Therefore, there is no need to provide a reinforcing member that protrudes from the outer surface, so there is no obstacle to the pedestrian, and there is no need to weld to attach the reinforcing member, so that workability is improved accordingly.
[0059]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 (a) is a front view of a column opening when the wall thickness of a real part of the opening section is increased, and FIG. 1 (b) is an opening of FIG. 1 (a). It is sectional drawing in the AA surface of 2. FIG. FIG.1 (c) is sectional drawing of the BB surface in the part away from the upper end of the opening part of Fig.1 (a) upwards.
FIG. 2 (a) is a front view of a column opening when a real part of the opening section is a double tube, and FIG. 2 (b) is an opening of FIG. 2 (a). It is sectional drawing in the AA surface of 2. FIG. FIG.2 (c) is sectional drawing of the BB surface in the part away from the upper end of the opening part of Fig.2 (a).
FIG. 3A is a front view of a support opening when an outer diameter of a real part of the opening cross section is increased, and FIG. 3B is an opening of FIG. 3A. It is sectional drawing in the AA surface of 2. FIG. FIG.3 (c) is sectional drawing of the BB surface in the part away from the upper end of the opening part of Fig.3 (a) upwards.
FIG. 4 (a) is a front view of a conventional example showing an external reinforcement member of an opening of a metal tube strut, and FIG. 4 (b) is an
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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