JP2005048436A - 制振用ロープの設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 安全かつ簡単に制振用ロープを設置すること。
【解決手段】 第１の巻締め用帯体２の前記帯部を、保持用サドルを介して所定長のロープ１の一端に掛け渡した状態で保持し、柱状物１０に前記締め部により巻き締めて固定する第１のステップ（図１（Ａ），（Ｂ））と、第２の巻締め用帯体２の前記帯部を、保持用サドルを介して前記所定長のロープの他端に掛け渡した状態で保持し、第２の巻締め用帯体の締め部により仮止めすることにより柱状物に回転可能に緩く巻き付ける第２のステップ（図１（Ｃ））と、第２の巻き締め用帯体を柱状物の軸線回りに回転させることにより柱状物に対してロープ１を螺旋状に巻き付けた後、第２の巻き締め用帯体を締め部により柱状物に巻き締めて固定する第３のステップ（図１（Ｄ））とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、アンテナ取付支持用鋼管柱等に使用される制振用ロープの設置方法に関する。

構造物の制振方法としては、質量、剛性、減衰の付加による構造力学的方法が一般的である。この方法は、構造物の周囲の空気流を乱すことにより、風向直角方向の振動応答を低減するものであり、空気力学的方法と呼ばれている（例えば、非特許文献１参照。）。
特に、細長い鋼管部材が高所に有る場合、地表面付近に比べ、風の乱れの強さが小さいため、鋼管周りに二次元的に成形なカルマン渦が生じやすく、高風速のため、渦励振領域に侵入する頻度が高く、風向直角方向の振動応答の増大が激しい。そのため、有効な制振対策が必要となるが、このような場合にこの方法は非常に威力を発揮する。
Zdravovich，M.M.1981.Review and Classification of Various Aerodynamics and Hydrodynamic Means for Suppressing Vortex Shedding.J. of Wind Eng.And Industrial Aerodynamics 7,145-189

しかしながら、高所にある既設の鋼管部材に制振用ロープを巻き付けることは危険であり、また非常に手間がかかるとともに、その数も多いために、制振用ロープの設置を行うのにコスト高となるという問題が有った。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、安全かつ簡単に制振用ロープを設置することができる制振用ロープの設置方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、柱状物の表面にロープを取り付けて固定し、該固定されたロープにより、前記柱状物の周囲における空気流を乱すことにより前記柱状物の風向直角方向の振動を抑制する制振用ロープの設置方法であって、締め部と帯部とを有し、該帯部の基端部が前記締め部に固定されてなる第１の巻締め用帯体の前記帯部を、保持用サドルを介して所定長のロープの一端に掛け渡した状態で保持し、前記柱状物に前記締め部により巻き締めて固定する手順を所定長の１本または複数本のロープについて行う第１のステップと、締め部と帯部とを有し、該帯部の基端部が前記締め部に固定されてなる第２の巻締め用帯体の前記帯部を、保持用サドルを介して前記所定長のロープの他端に掛け渡した状態で保持し、前記第２の巻締め用帯体の締め部により仮止めすることにより前記柱状物に回転可能に緩く巻き付ける手順を所定長の１本または複数本のロープについて行う第２のステップと、前記第２の巻き締め用帯体を前記柱状物の軸線回りに回転させることにより前記柱状物に対して前記１本または複数本のロープを螺旋状に巻き付けた後、該１本または複数本のロープを前記第２の巻き締め用帯体を締め部により前記柱状物に巻き締めて固定する第３のステップとを有することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の制振用ロープの設置方法において、前記螺旋状に巻きつけられたロープによる被覆部分が、前記柱状物の略中央となるように設置されることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれかに記載の制振用ロープの設置方法において、前記螺旋状に巻き付けられたロープによる前記柱状物における被覆部分の前記柱状物の全長に対する割合が最適値となるように巻き付ける前のロープの長さを選択することを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の制振用ロープの設置方法において、ロープが複数本、使用される場合には前記第１、第２の巻き締め用帯体の帯部とともに前記ロープを保持する保持用サドルは、前記柱状物の周方向において前記巻き締め用帯体上に等間隔に固定されることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の制振用ロープの設置方法において、前記螺旋状に巻き付けられたロープの径の前記柱状体の径に対する割合が最適値であることを特徴とする。

以上に説明したように、本発明に係る制振用ロープの設置方法によれば、巻き締め用帯体２と保持用サドルを用いて、制振用ロープの一端を鋼管柱等の柱状物に巻き締めて固定し、他端を回転可能に緩く仮止めして、柱状物の軸線周りにロープの端部を回転することにより、柱状物に制振用ロープを螺旋状に巻きつけた後、柱状物に巻き締め固定するようにしたので、安全かつ簡単に制振用ロープを設置することができる。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１に本発明の実施形態に係る制振用ロープの設置方法を示す。本発明の実施形態に係る制振用ロープの設置方法は、柱状物の表面にロープを取り付けて固定し、該固定されたロープにより、前記柱状物の周囲における空気流を乱すことにより前記柱状物の風向直角方向の振動を抑制するようにした制振用ロープの設置方法である。

図１は、制振用ロープを柱状物としての鋼管柱に設置する手順の概要を示している。同図において、まず、所定長の複数の制振用ロープ（制振用ロープは、本実施形態では、例えば、３本とする。）１の一端を鋼管柱１に固定するための巻き締め用帯体２（この巻き締め用帯体２は本発明の第１の巻き締め用帯体に相当する。）に保持する（ステップ１:図１（Ａ））。
巻き締め用帯体２は、図２（Ｃ）に示すように、締め部２０と金属等の薄板で長尺状に形成された帯部２２とを有している。

締め部２０は、断面コの字状のブラケット２４と、ブラケット２４の下片２４ａに固定されたラチェット本体２６と、ブラケット２４の上片２４ｂに一端が固定され、他端がブラケット２４の下片２４ａを貫通してラチェット本体２６内で係合するボルト状軸部２８とから構成されている。ボルト状軸部２８はラチェット本体２６との係合により一方向、例えば、時計方向にのみ回転になっている。

また、帯部２２の基端部２２ａは締め部２０を形成するブラケット２４の側片２４ｃに固定されている。
制振用ロープ１を巻き締め用帯体２に保持するには、図２（Ａ）に示すように、二つの挿通口３０、３２を有する保持用サドル３を用いる。すなわち、帯部２２の先端部２２ｂを保持用サドル３の内側から挿通口３０を通して所定長のロープ１の一端を掛け渡すようにして挿通口３２に保持用サドル３０の外側から内側に向けて通すことによりロープ１を保持用サドル３に押し付けることにより巻き締め用帯体２に保持する。これを３本のロープ１について行う。

次いで、３本のロープが保持された巻き締め用帯体２を鋼管柱１０に巻き締めて固定する（ステップ２：図１（Ｂ））。このときの状態を図２（Ｂ）〜（Ｅ）を参照して説明する。図２（Ｂ）で巻き締め用帯体２にロープ１を保持した後、巻き締め用帯体２の帯部２２の先端２２ｂを引き出して張力をかけた状態で鋼管柱１０に巻き込み、図２（Ｃ）に示すように、帯部２２の先端２２ｂを締め部２０のブラケット２４の側片２４ｃとボルト状軸部２８との間隙を通した後、ボルト状軸部２８に巻き込む（図２（Ｄ））。このとき、帯部２２の先端２２ｂを巻き締め固定するのに必要な長さ（例えば、２０〜４０ｍｍ）だけ残すように適宜、切断して調整する。

次いで、帯部２２の切断した先端側部分をボルト状軸部２８の頭部２８ａを時計方向に回すことによりボルト状軸部２８に巻き込み、鋼管柱１０に巻き締め固定する（図２（Ｅ））。
ここで、巻き締め用帯体２を鋼管柱１０に巻き締め固定する位置は、最終的に鋼管柱１０に螺旋状に巻きつけられたロープの被覆部分が、鋼管柱１０の略中央となるように設定される。

また、制振用ロープ１の鋼管柱１０に巻き付ける前の長さＬは、最終的に鋼管柱１０に螺旋状に巻き付けられた制振用ロープ１による被覆部分Ｌ２の鋼管柱１０の全長Ｌ１に対する割合が最適値となるような長さに選択される。ここで、「最適値」とは、制振効果が最も発揮される値をいう。具体的には、制振用ロープ１の鋼管柱１０に巻き付ける前の長さＬの最適値は

（ただし、ｎp＝Ｌ２／Ｌp，Ｌ２≧０．４Ｌ１，１０Ｄ≦Ｌp≦１６Ｄ，なお、Ｌpは、図４に示すように制振用ロープ１の巻線ピッチ（ロープピッチ）であり、また、Ｄは鋼管柱１０の直径である。）
で決定することができる。因みに、ロープ径ｄの最適値は０．０６Ｄ≦ｄ≦０．２４Ｄ、ロープ本数ｎ1の最適値は１≦ｎ1≦５の範囲で選択される。

また、巻き締め用帯体２及び保持用サドル３により鋼管柱１０に固定される３本の制振用ロープ１の一端は、鋼管柱１０の周方向に巻き締め用帯体２上で等間隔に固定される。これは、制振用ロープ１を鋼管柱１０に巻き付ける際に、鋼管柱１０に螺旋状にきれいに巻くことができるようにするためである。
次いで、３本の制振用ロープ１の他端を、それぞれ、同一構造の巻き締め用帯体２（この巻き締め用帯体２は本発明の第２の巻き締め用帯体に相当する。）と保持用サドル３により図２（Ａ）〜（Ｄ）に示す手順で、鋼管柱１０に回転可能に緩く仮止めする（ステップ３：図１（Ｃ））。

すなわち、ステップ２と同様にして、図２（Ａ）、（Ｂ）に示す手順で、制振用ロープ１を保持用サドル３に押し付けることにより巻き締め用帯体２に保持する。
この後、巻き締め用帯体２の帯部２２の先端２２ｂを引き出して張力をかけない状態で鋼管柱１０に巻き込み、図２（Ｃ）に示すように、帯部２２の先端２２ｂを締め部２０のブラケット２４の側片２４ｃとボルト状軸部２８との間隙を通した後、ボルト状軸部２８に巻き込み、鋼管柱１０に回転可能に緩く仮止めする（図２（Ｄ））。

さらに、巻き締め用帯体２を制振用ロープ１の軸線周りに回転させ、鋼管柱１０に３本の制振用ロープ１を螺旋状に巻き付けた後、巻き締め用帯体２を図２（Ｅ）に示すように、帯部２２の切断した先端側部分をボルト状軸部２８の頭部２８ａを時計方向に回すことによりボルト状軸部２８に巻き込み、鋼管柱１０に巻き締め固定する（ステップ４：図１（Ｄ）。このとき、巻き締め用帯体２及び保持用サドル３により鋼管柱１０に固定される３本の制振用ロープ１の他端は、鋼管柱１０の周方向に巻き締め用帯体２上で等間隔に固定される。

以上のように本発明の実施形態に係る制振用ロープの設置方法によれば、既設の鋼管柱等の柱状物に高所で制振用ロープの取付作業を行う際に、少ない手順で確実に制振用ロープを巻付固定することができるので、安全かつ簡単に制振用ロープを設置することができる。
このようにして図３に示すように鋼管柱１０に制振用ロープ１を螺旋状に巻き付けることにより、鋼管柱等の柱状物の風向直角方向の振動を抑制することができる。

図1及び図２に示す手順で制振用ロープ１を螺旋状に巻き付けた鋼管柱の具体的構成を図３に示す。図３（Ａ）は鋼管柱１０に制振用ロープ１を螺旋状に巻き付けて得られた柱状物制振装置の全体構成を示し、図３（Ｂ）はロープ部分の部分拡大図を、図３（Ｃ）は制振用ロープ１の取付部分の拡大斜視図を、図３（Ｄ）は制振用ロープ１の取付部分の拡大正面図を、それぞれ示している。

ここで、鋼管柱に対して制振用ロープを螺旋状に巻き付けた場合の各種データを図６及び図７に示す。これらのデータは、既述した非特許文献１に記載されているものである。図６（Ａ）は制振用ロープの使用本数と揚力係数との関係を、図６（Ｂ）は制振用ロープの直径と揚力係数との関係を、図６（Ｂ）ではロープ直径は、鋼管の直径Ｄとの比率で示している。）、図６（Ｃ）は制振用ロープを柱状物に螺旋状に巻き付けた際のロープピッチと揚力係数との関係を、図７は鋼管柱のロープ被覆部分の比率と鋼管柱の風向直角方向の応答変位との関係をそれぞれ示す特性図である。
上記各種データに基づいて、鋼管柱１０に対して制振用ロープ１を螺旋状に巻き付けた場合の効果を検証するために以下の条件で試験を行った。

この試験では、図４（Ａ）に示すように、鋼管柱のサイズは全長が５０００ｍｍであり、その径Ｄは図４（Ｂ）に示すように１０１．６ｍｍのものを使用した。
また、制振用ロープ１としては、クレモナロープを使用し、鋼管柱に直角に作用する応力に対応する揚力係数が小さくなるように、すなわち制振効果が大きくなるようにその直径は図６（Ｂ）の特性図から０．１２Ｄ（１２ｍｍ）とし、使用本数は図６（Ａ）の特性図から３本とした。

また、制振用ロープ１を螺旋状に巻き付けた際のロープピッチは図６（Ｃ）に示す特性（図６（Ｃ）では、ロープピッチは鋼管の直径Ｄに対する比率で表されている。）１２Ｄ（１２００ｍｍ）とし、鋼管柱１０に制振用ロープ１により螺旋状に巻き付けた被覆部分は、図７（Ｂ）の特性から４８％（２４００ｍｍ）とした。また、制振用ロープ１は鋼管柱１０の中央部に巻き付けて固定した。
図７（Ａ）は鋼管柱に制振用ロープを巻き付けない場合の風速に対する風向直角方向の応答変位との関係を、図７（Ｂ）は図７（Ｃ）に示す鋼管柱の全長（Ｌ１）に対する制振用ロープで被覆した部分（Ｌ２）の比率（Ｌ２／Ｌ１）をパラメータにした風速と応答変位との関係を、それぞれ示している。図７（Ｂ）中、数値は比率（Ｌ２／Ｌ１）を表している。

上述した条件で風洞試験を行った結果を図５に示す。図５において、実線は鋼管柱に制振用ロープを巻き付けない場合の風速に対する風向直角方向の応答特性を、破線は制振用ロープを螺旋状に巻き付けた場合の風向直角方向の応答特性を，それぞれ示している。風速Ｖｒに対する応答δmax／Ｄにおいて、δmaxは最大応答変位量であり、Ｄは鋼管柱の直径である。図５（Ａ）は、減衰定数ηがη＝０．０８％のときの応答特性であり、図５（Ｂ）はη＝０．２１％のときの応答特性である。

図５（Ａ）の応答特性では、制振用ロープを鋼管柱に巻き付けないときの最大応答が１／６０まで低減されていることが、また、図５（Ｂ）に示す応答特性では、上記最大応答が１／１０まで低減されていることが判る。減衰定数ηは、加振器により鋼管を振動（初期振幅：１ｍｍ）させ、そのときに得られた図８に示す自由振動波形により対数減衰率δから減衰定数ηを求めた。

制振用ロープを鋼管柱に設置する手順の概要を示す説明図。 図１に示した制振用ロープを鋼管柱に設置する手順の詳細を示す説明図。 図１に示した手順で制振用ロープが螺旋状に巻き締め固定された鋼管柱の全体構成及び各部を示す図。 制振用ロープが螺旋状に巻き締め固定された鋼管柱の具体例を示す説明図。 本発明の実施形態に係る制振用ロープの設置方法により設置された制振用ロープが螺旋状に巻き締め固定された鋼管柱について風洞試験を行った結果を示す風速に対する風向直角方向の応答特性を示す特性図。 図６（Ａ）は、鋼管柱に制振用ロープを螺旋状に巻き付けた場合における使用ロープ本数と揚力係数との関係を示す特性図、図６（Ｂ）は、鋼管柱に制振用ロープを螺旋状に巻き付けた場合における使用ロープの直径と揚力係数との関係を示す特性図、図６（Ｃ）は、鋼管柱に制振用ロープを螺旋状に巻き付けた場合におけるロープピッチと揚力係数との関係を示す特性図。 鋼管柱に制振用ロープを巻き付けていない場合の風速に対する風向直角方向の応答特性と、鋼管柱に制振用ロープを螺旋状に巻き付けた場合においてロープの被覆率をパラメータにした風速に対する応答特性を示す図。 自由振動波形から減衰定数を求めるための説明図。

符号の説明

１…制振用ロープ
２…巻き締め用帯体
３…保持用サドル
１０…鋼管柱
２０…締め部
２２…帯部
２４…ブラケット
２６…ラチェット本体
２８…ボルト状軸部
３０、３２…挿通口

Claims (5)

1. 柱状物の表面にロープを取り付けて固定し、該固定されたロープにより、前記柱状物の周囲における空気流を乱すことにより前記柱状物の風向直角方向の振動を抑制する制振用ロープの設置方法であって、
   締め部と帯部とを有し、該帯部の基端部が前記締め部に固定されてなる第１の巻締め用帯体の前記帯部を、保持用サドルを介して所定長のロープの一端に掛け渡した状態で保持し、前記柱状物に前記締め部により巻き締めて固定する手順を所定長の１本または複数本のロープについて行う第１のステップと、
   締め部と帯部とを有し、該帯部の基端部が前記締め部に固定されてなる第２の巻締め用帯体の前記帯部を、保持用サドルを介して前記所定長のロープの他端に掛け渡した状態で保持し、前記第２の巻締め用帯体の締め部により仮止めすることにより前記柱状物に回転可能に緩く巻き付ける手順を所定長の１本または複数本のロープについて行う第２のステップと、
   前記第２の巻き締め用帯体を前記柱状物の軸線回りに回転させることにより前記柱状物に対して前記１本または複数本のロープを螺旋状に巻き付けた後、該１本または複数本のロープを前記第２の巻き締め用帯体を締め部により前記柱状物に巻き締めて固定する第３のステップと、
   を有することを特徴とする制振用ロープの設置方法。
2. 前記螺旋状に巻きつけられたロープによる被覆部分が、前記柱状物の略中央となるように設置されることを特徴とする請求項１に記載の制振用ロープの設置方法。
3. 前記螺旋状に巻き付けられたロープによる前記柱状物における被覆部分の前記柱状物の全長に対する割合が最適値となるように巻き付ける前のロープの長さを選択することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の制振用ロープの設置方法。
4. ロープが複数本、使用される場合には前記第１、第２の巻き締め用帯体の帯部とともに前記ロープを保持する保持用サドルは、前記柱状物の周方向において前記巻き締め用帯体上に等間隔に固定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の制振用ロープの設置方法。
5. 前記螺旋状に巻き付けられたロープの径の前記柱状体の径に対する割合が最適値であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の制振用ロープの設置方法。
   
   

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