JP2009211452A - コンクリート柱強度計算装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンクリート柱の各部分に配慮した忠実なモデリングにより今まで導出困難であった歪み値や変位量を評価し、的確な対応により安全性を確実に確保することを目的としている。
【解決手段】 本発明にかかるコンクリート柱強度計算装置１００は、電柱情報、電線情報、位置情報、装柱情報、共架情報の群から選択された１または２以上の情報の入力に応じて特定のコンクリート柱のパラメータを設定するパラメータ設定部１１０と、コンクリート柱を軸方向、円周方向および半径方向の複数の要素に分割し、設定されたパラメータに基づいて複数の要素それぞれをモデリングするモデリング部１１４と、複数の要素に応力と歪みの関係を与え、有限要素法を用いた応力解析により各要素の歪み値および変位量を算出する要素算出部１１６と、を備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンクリート柱の強度を計算するコンクリート柱強度計算装置に関する。

コンクリート柱を新規に敷設する場合、施設する柱体の長さや重量といった電柱諸元、および柱体に加わる外力を個別に調査して柱体の全体的な安全性を評価する必要がある。従って、コンクリート柱を施設、保有する事業者は、コンクリート柱の設計段階で強度計算を遂行している。

かかる安全性を評価する強度計算としては、柱体の各部分に加わる架線張力および風圧による荷重を一点集中荷重として合成し、その柱体の地際部分での許容モーメントおよび施設条件を加味して基礎強度を導出する「地際モーメント法」と呼ばれる方法があり、導出された基礎強度と、基準値を満足する設計強度とを比較してその安全性を確認している。

例えば、図１２に示すようなコンクリート柱の柱体１０が、張力Ｔ_１〜Ｔ_３で架線されている場合、地際モーメント法では、張力Ｔ_１〜Ｔ_３を反映した地際部１２の合成曲げモーメント
…（数式１）
が最大となる方向において、柱体１０の設計破壊曲げモーメントＭｕの１／２以下（安全率２の場合）に設定した設計曲げモーメント（仕様値）ｍに対して、Ｍ≦ｍとなることを確認する。また、このような柱体１０の強度そのものに関する判定以外に、電柱基礎部の形状と土質により決まる基礎の抵抗力が、一点集中荷重として合成した荷重によるモーメントに対して十分な強度(安全率２)有しているかどうかを判定することも電気設備に関する技術基準（以下単に電技という。）で定められている。

柱体１０の強度そのものに関する判定では、地際だけでなく、コンクリート柱における任意の高さについて合成モーメントを算出する、所謂「中間モーメント法」も開示されている（例えば、特許文献１）。
特開２００６−１２６９５０号公報

上述した地際モーメント法によりコンクリート柱の強度計算が可能となったが、その計算式は地際または中間の一点集中荷重に基づいており、その結果は、個々の部分に集中し得る荷重を無視した大雑把なものであった。従って、個々の部分に荷重がかかった場合においても安全基準を満たすように、設計時には相当の余裕をみる必要が生じる。

さらに、従来のコンクリート柱の設計では、コンクリート柱の製造者、コンクリートの組成、鉄筋の本数に拘わらず、一意の強度計算しか為されておらず、電柱諸元のそれぞれ最弱なパラメータを用いて安全性を確保しているので、実際の強度より著しく過小評価された強度にて安全率を考慮することとなり、オーバースペックによるコスト増加を招く可能性があった。

一方、近年のコンクリート柱には電力線のみならず、様々な種類の電線や光ケーブルが架線され、装柱も輻輳化する傾向にあり、このような背景に伴って強度計算は複雑化の一途を辿っている。例えば、従来のコンクリート柱１０には、図１３に実線で示しているような電力線１４が主な架線であった。従って、多くても平面上の２、３方向への張力を考慮すればよかったが、近年では、図１３中破線で示すように１基のコンクリート柱１０に多方向に亘る電線１６が架線される場合が少なくない。従って、このような多方向に亘る架線をより容易に入力できかつ迅速に強度計算できるシステムが望まれている。

また、コンクリート柱の主な設備である電力設備とは別に、通信設備等の共架設備が増設されることも多くなり、その共架契約基数は増加の一途を辿っている。かかる共架設備の増設はコンクリート柱中間部への荷重集中の原因となり、現行の強度計算手法（地際モーメント計算）では対応に限界があった。そうすると、今後、コンクリート柱中間部への応力の集中を原因とするコンクリート柱の折損が予測に反して生じる可能性がでてくる。ここで、上述したような「中間モーメント法」を用いて中間部の荷重を計算することも考えられるが、両持ち梁の形態では複数の部分への荷重を計算できない等、正確な強度計算を実施することはいずれにしても困難である。

本発明は、このような課題に鑑み、コンクリート柱の各部分に配慮した忠実なモデリングにより今まで導出困難であった歪み値や変位量を評価し、的確な対応により安全性を確実に確保することが可能なコンクリート柱強度計算装置を提供することを目的としている。

有限要素法（対象を小さな有限範囲の「要素」に分割して解析する、微分方程式の近似解を数値的に得る方法の１つ）を用いた応力解析手法における梁部材のモデルの１つであるファイバーモデルは、動的解析における材料非線形問題を扱うことができる。本願発明者は、このようなファイバーモデルをコンクリート柱の強度計算に適用できないか検討し、ファイバーモデルの理論を一部利用、再構成して、従来導出不可能であった様々な計算値を適切かつ容易に導き出すことに成功した。

上記課題を解決するために、本発明にかかるコンクリート柱強度計算装置の代表的な構成は、電柱情報、電線情報、位置情報、装柱情報、共架情報の群から選択された１または２以上の情報の入力に応じて特定のコンクリート柱のパラメータを設定するパラメータ設定部と、コンクリート柱を軸方向、円周方向および半径方向の複数の要素に分割し、設定されたパラメータに基づいて複数の要素それぞれをモデリングするモデリング部と、複数の要素に応力と歪みの関係を与え、有限要素法を用いた応力解析により各要素の歪み値および変位量を算出する要素算出部と、を備えることを特徴とする。

ここでは、コンクリート柱の部材断面を微小断面に分割し、各々の分割要素に応力、歪みの関係を与えることで非線形部材を設定している。こうして、軸歪みと曲率といった梁の変形状態から梁に作用する断面力を求めることができる。かかる構成により、実際のコンクリート柱を部分的にかつ忠実にモデリングすることができるので、真の値に近似した強度計算結果を導出することができ、安全率もそれぞれの部分を配慮した適切な値に設定することが可能となる。こうして部分的な対応による最小の労力でコンクリート柱全体の安全性を確実に確保することができる。

コンクリート柱強度計算装置は、コンクリート柱を構造的に表示し、算出された歪み値および変位量が生じる部分において、歪み値および変位量の度合いに応じて連続的に変化する彩色で表す構造表示部をさらに備えてもよい。

かかる構成により、コンクリート柱の歪み値および変位量の位置および度合いを視覚的に容易に把握することができ、強度的に弱い部分や折損が生じ得る部分を迅速に認識することが可能となる。

コンクリート柱に電力設備または共架設備を付設する場合、構造表示部は、電力設備または共架設備をコンクリート柱と共に外観表示してもよい。

電力設備および共架設備の付設位置を、当該コンクリート柱強度計算装置上で入力した場合に、本発明では、その付設位置が正しいかどうか、外観表示を用いて視覚的に確認することができるので、誤った情報の入力を防止することができる。

コンクリート柱強度計算装置は、地図情報を記憶する記憶部と、コンクリート柱を、コンクリート柱の位置情報に基づいて地図情報に配置し、パラメータを反映させる電柱配置部とをさらに備えてもよい。

かかる構成により、コンクリート柱周囲の建物との位置関係に基づく風向予測や、他のコンクリート柱の劣化（歪みや変位）による張力の変化等、総合的、面的な強度計算が可能となる。

所定期間毎にパラメータの経時変化をコンクリート柱の実際の使用時間に応じて計算し、パラメータに反映する経時変化反映部をさらに備えてもよい。

かかる構成により、現状の把握のみならず、経年劣化も適切に判断できるので、コンクリート柱の建て替え時期の算出も可能となり、折損や倒壊の可能性が生じたら、そのような事故に至るまでにコンクリート柱を回収することができる。さらに、経年劣化を適切に判断することで、多数のコンクリート柱がほぼ同時に建て替えを要すると判断された場合にも、危険度や安全裕度を踏まえて適切な順で建て替えを遂行することができるので、予想に反して折損や倒壊が起こるといったリスクを著しく軽減することができる。

以上説明したように本発明によれば、コンクリート柱の各部分に配慮した忠実なモデリングにより今まで導出困難であった歪み値や変位量を評価し、的確な対応により安全性を確実に確保することが可能となる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（コンクリート柱強度計算装置１００）
図１は、本実施形態のコンクリート柱強度計算装置１００の概略的な機能を示したブロック図である。コンクリート柱強度計算装置１００は、パラメータ設定部１１０と、記憶部１１２と、モデリング部１１４と、要素算出部１１６と、構造表示部１１８と、電柱配置部１２０と、経時変化反映部１２２とを含んで構成される。

パラメータ設定部１１０は、電柱情報、電線情報、位置情報、装柱情報、共架情報の群から選択された１または２以上の情報の入力に応じて特定のコンクリート柱のパラメータを設定する。

ここで、電柱情報は、対象となるコンクリート柱に関する柱種（高さ、直径、重量、重心、鉄筋の本数含む）、製造者、製造年等のパラメータを含み、電線情報は、そのコンクリート柱に架線される電力線の線種、条数、弛度等のパラメータを含み、位置情報は、自体の位置、隣接柱の方向、径間距離等のパラメータを含み、装柱情報は、引き留め、引き通し、電柱直付け、槍出し等のパラメータを含み、共架情報は、電力線以外の共架線の線種、条数、弛度等のパラメータを含んでいる。

また、その他にも、地質、緯度経度といったパラメータを含む施設情報や、風向、気温、気候、季節といったパラメータを含む環境情報を加えてもよく、さらに、コンクリートや鉄筋等の経時劣化や、季節等の経時変化が各パラメータにリアルタイムに反映されてもよい。

このような情報群は、ユーザ入力に応じて後述する記憶部１１２に既に記憶されており、パラメータ設定部１１０では、ユーザが各情報のパラメータを組み合わせ、多少の情報を加えることでコンクリート柱のパラメータを設定する。

図２は、コンクリート柱のパラメータ設定画面例を示した説明図である。ここでは、メイン画面２００の中央に解析対象となるコンクリート柱２１０が示され、その周囲の装柱状態をグラフィックおよびテキスト入力する。まず、コンクリート柱２１０のシンボルや隣接柱２１２のシンボルがシンボル枠２１４から選択され、メイン画面２００に載置される。

当該コンクリート柱２１０と図中左に存在する隣接柱２１２との間に高圧線２１６を架線する場合、その方向と距離が電線を示すシンボルによってメイン画面２００からグラフィック入力され、そのような電線の各パラメータはサブ画面２２０からテキスト入力される。同様に、低圧線２２２、共架線２２４も共通の電線シンボルで表され、その方向や距離等が設定される。また、引込線２２６は引込線シンボル、支線２２８は支線シンボルで表すことができる。このように当該パラメータ設定画面では、コンクリート柱２１０や隣接柱２１２の位置関係などが決定され、その後、共架設備や電線などの詳細な設備情報が入力される。

図３は、コンクリート柱２１０のパラメータ設定画面の他の例を示した説明図である。ここでは、メイン画面２００にコンクリート柱２１０が立体表示され、その表示画面上で、柱体や電線などの位置関係、電線の高さ、本数、装柱の向き等が入力され、配置後のコンクリート柱２１０のイメージを視覚的に確認することができる。また、メイン画面２００上で視点を任意に設定することもできる。このような立体表示は、後述する構造表示部１１８の外観表示として用いられ、ユーザが設計した通りの付設状態になっているかどうかの確認に利用される。

図１の記憶部１１２は、パラメータ設定部１１０で用いられる電柱情報、電線情報、位置情報、装柱情報、共架情報、施設情報、環境情報、パラメータ設定部１１０に設定されたコンクリート柱毎のパラメータ、後述するモデリング部１１４および要素算出部１１６の計算結果、後述する電柱配置部１２０に用いられる地図情報、その他必要な情報を記憶する。

かかる記憶部１１２によって、柱体に加わる架線張力および風圧荷重、変圧器等の機器類の自重、電柱自体の自重などの全ての外力、並びに、現行の全てのコンクリート柱の構造、素材の力学特性を詳細にデータベース化することができる。このような柱体に関する詳細な情報を用いることで当該コンクリート柱強度計算装置１００では、柱体の各部に発生する歪み値および変位量を高精度に計算することが可能となる。

モデリング部１１４は、コンクリート柱を軸方向に複数の断面に分割し、その複数の断面をさらに円周方向および半径方向の複数の要素に分割し、パラメータ設定部１１０によって設定されたパラメータに基づいて複数の分割要素それぞれをモデリングする。ここでは、軸方向、円周方向、半径方向の順で要素を分割しているが、かかる場合に限らず、分割処理のし易さに応じて順を決めてもよい。

図４は、コンクリート柱２１０における分割イメージを表す説明図である。ここでは、コンクリート柱２１０が、軸方向に２０ｃｍ間隔、円周方向に３６分割、中空部２５２の外側において半径方向に５分割され、７０（１４ｍ／０．２ｍ）×３６×５＝１２，６００の分割要素２５０が形成される。コンクリート柱２１０の断面は、コンクリート要素２５４、ＲＣ要素２５６とから成る。

要素算出部１１６は、モデリング部１１４にモデリングされた複数の要素に、応力と歪みの関係を与え、有限要素法を用いた応力解析により、各要素の歪み値、変位量、長手方向および円周方向の安全裕度を算出する。かかる算出結果は、内部の鋼材が破断している場合でも算出できる。同時に、柱体強度および電技解釈による地際部の安全率をモーメント計算により算出する。

図５は、要素算出部１１６の処理の流れを示したフローチャートである。まず、パラメータ設定部１１０によって設定された電柱情報、電線情報、位置情報、装柱情報、共架情報の他に制御方法等解析に必要な一通りのデータを入力し（Ｓ３００）、各パラメータの初期値を設定する（Ｓ３０２）。次にモデリング部１１４でモデリングされた分割要素毎に荷重増分Δｆおよび拘束条件に対して剛性マトリクスを仮設定する（Ｓ３０４）。同様に分割要素全てを含む全体剛性マトリクスを作成する（Ｓ３０６）。

剛性マトリクスの準備が整うと、剛性方程式を作成し（Ｓ３０８）、当該剛性方程式を解いて、未知変位量や節点力を導出する（Ｓ３１０）。そして、上記作成した剛性マトリクスによって試行変位を求め、これに対応する歪み値を導出する（Ｓ３１２）。続いて、分割要素に応力と歪みの関係を与えた構成モデルを用いて応力、剛性（Ｓ３１４）および断面力（Ｓ３１６）を求める。そして、外荷重と、変形に伴って生じる内力の差分として定義される等価節点力とを以下の式に基づいて計算する（Ｓ３１８）。
…（数式２）
但し、ＢＴはひずみ−変位マトリクス、Ｍは曲げモーメント、Ｑはせん断力、Ｎは軸力である。その内力の差分が外荷重と釣り合っているかどうか判定され、この釣り合いが収束するまで処理が繰り返される（Ｓ３２０）。ここでは、内力の差分を不平衡力として構造物に載荷して繰り返し処理が遂行される。また、繰り返し処理の開始ポイントは、少ない繰り返し回数で収束に至る方法を選択するものとし、Newton-Raphson法では、分割要素のマトリクス作成（Ｓ３０４）から、修正Newton-Raphson法では、剛性方程式の作成（Ｓ３０８）から開始される。

上記内力の差分と外荷重との釣り合いが収束すると、他の計算ステップが残っているかどうか判断され（Ｓ３２２）、当該計算ステップが全て終了し、かつユーザが新たな計算を所望していない場合に計算を終了する。

かかる要素算出部１１６では、コンクリート柱２１０の部材断面を微小断面に分割し、各々の分割要素に応力、歪みの関係を与えることで非線形部材を設定している。こうして、軸歪みと曲率といった梁の変形状態から梁に作用する断面力を求めることができる。かかる構成により、実際のコンクリート柱２１０を部分的にかつ忠実にモデリングすることができるので、真の値に近似した強度計算結果を導出することができ、安全率もそれぞれの部分を配慮した適切な値に設定することが可能となる。

また、従来では地際または任意の高さのモーメントのみを用いてその強度を判断していたところ、本実施形態では、柱体の様々な部分の歪み値や変位量を高精度に把握することができるので、部分的な対応による最小の労力でコンクリート柱全体の安全性を確実に確保することができる。

さらに、従来では、コンクリート柱２１０に生じ得るひび割れを目視のみによって把握していたので、小さ過ぎて目視確認できないひび割れを認識するのが困難であった。本実施形態では、歪み値や変位量を正確な数値で把握できるので、たとえひび割れの１つ１つが小さかったとしても総合的な危険度として認識することができる。未だ歪み値とひび割れとの関係は明確になっていないが、本実施形態の適用により、今後この関係が蓄積され、どの程度の歪みや変位がひび割れに影響するのか、また、どの程度で折損や倒壊を生じてしまうのかを判定することが可能となる。

構造表示部１１８は、コンクリート柱２１０をモニタに構造的に表示し、算出された歪み値が生じる部分において、歪み値の度合いに応じて連続的に変化する彩色で表す。

図６は、構造表示部１１８による表示結果画面を示した説明図である。ここでは、コンクリート柱２１０の歪みに関する解析結果が表示され、図中左画面４００にはコンクリート柱全体の歪み分布が、図中右画面４１０にはコンクリート柱２１０の任意の断面における歪み分布が示されている。ここで、左画面４００は全体座標系ＸＹＺが、右画面４１０は、主軸座標系ＸｐＹｐＺｐが用いられている。

例えば、図６左画面４００の例では、コンクリート柱２１０に装柱された腕金４１２に高圧線２１６等が架線されている（高圧線２１６は画面４００非表示）。その張力をコンクリート柱２１０および支線２２８で支えている。ここでは、図２の隣接柱２１２側に圧縮による歪みが生じ、支線２２８側に引張による歪みが生じているのが彩色によって視認できる。また、任意の高さにおける断面を具体的に観察すると、図６右画面４１０のように歪み分布が確認でき、圧縮、引張歪みの発生方向も正確に把握できる。また、当該表示結果画面には、ＣＳＶ出力ボタン４２０が準備され、解析結果をＣＳＶ（Comma-Separated Values）形式のテキストデータで出力することができる。

図７は、構造表示部１１８による表示結果画面の他の例を示した説明図である。ここでは、コンクリート柱２１０の変位量に関する解析結果が表示され、図中左画面４００にはコンクリート柱全体の変位分布が、図中右画面４１０には図６同様、コンクリート柱２１０の任意の断面における引張、圧縮方向に生じる詳細な歪み分布が示されている。

図７左画面４００を参照すると、様々な外力を受けた当該コンクリート柱２１０の変位量とその方向を視認することができる。また、図６、７の左画面４００は、任意の視点を選択することができるので、単純計算では見つけることが困難であった部分的に荷重が集中するところを容易に発見することができるようになった。

図８は、構造表示部１１８による表示結果画面のさらに他の例を示した説明図である。ここでは、「コンクリート柱強度計算結果シート」として、施設条件、解析条件、解析結果が配置され、総合的な解析結果が端的に報告される。また、図中上画面４５０や下画面４６０のように、１つのコンクリート柱２１０のパラメータを変化させた場合の解析結果を同時に（最大４つ）出力し、比較を行うこともできる。

上述した構造表示部１１８の構成により、コンクリート柱２１０の歪み値および変位量の位置および度合いを視覚的に容易に把握することができ、強度的に弱い部分や折損が生じ得る部分を迅速に認識することが可能となる。また、これらの入出力情報を一覧出力することにより、柱体の各部部分への応力の集中度合を視覚的に判断できる。さらに、歪み値や変位量が大きい断面や部分は自動的に判断、表示すると共に、柱体を縦方向断面で表示することにより、各高さにおける応力の発生状況を容易に視認することも可能となる。

また、構造表示部１１８は、コンクリート柱に電力設備または共架設備を付設する場合、電柱や装柱を含む電力設備または共架設備をコンクリート柱と共に外観表示する。

電力設備および共架設備の付設位置を、当該コンクリート柱強度計算装置１００上で入力すると、その入力と同時に、図３を用いて説明したように、外観表示を用いて視覚的にその付設状況を確認することができる。従って、図３の外観表示を用いることで、誤った位置への付設情報の入力を防止することが可能となる。

電柱配置部１２０は、コンクリート柱２１０を、コンクリート柱２１０の位置情報（座標情報）に基づいて地図情報に配置し、パラメータ、例えば、電柱情報の柱種や電線情報の線種、条数、弛度等を反映する。

図９は、電柱配置部１２０の処理を説明するための説明図である。ここでは、地図情報４８０上に実際に設置されたコンクリート柱２１０を配置し、隣接柱間の電線２１６も示される。

かかる構成により、コンクリート柱周囲の建物との位置関係に基づく風向予測や、他のコンクリート柱の劣化（歪み）による張力の変化等、総合的、面的な強度計算が可能となる。

経時変化反映部１２２は、所定期間毎にパラメータの経時変化をコンクリート柱２１０の実際の使用時間に応じて計算し、パラメータに反映する。

かかる構成により、現状の把握のみならず、経年劣化も適切に判断できるので、コンクリート柱２１０の補修や建て替え時期の算出も可能となり、折損や倒壊の可能性が生じたら、そのような事故に至るまでにコンクリート柱２１０を回収することができる。さらに、経年劣化を適切に判断することで、多数のコンクリート柱２１０がほぼ同時に建て替えを要すると判断された場合にも、危険度や安全裕度を踏まえて適切な順で建て替えを遂行することができるので、予想に反して折損や倒壊が起こるといったリスクを著しく軽減することができる。

（コンクリート強度計算方法）
次に、上述したコンクリート強度計算装置を用いたコンクリート強度計算方法の全体的な流れを簡単に説明する。

図１０は、コンクリート強度計算方法の全体的な流れを示したフローチャートである。ここでは、まず、パラメータ設定部１１０が電柱情報、電線情報、位置情報、装柱情報、共架情報、施設情報、環境情報、劣化条件等の入力に応じて解析対称となるコンクリート柱２１０のパラメータを設定する（Ｓ５００）。ここで追加可能な解析条件がある場合、より厳密な強度計算を行うため適宜解析条件を追加する。そして、モデリング部１１４は、コンクリート柱２１０を軸方向、円周方向、半径方向に複数の要素に分割し、設定されたパラメータに基づいて複数の分割要素それぞれをモデリングする（Ｓ５０２）。

続いて要素算出部１１６は、モデリングされた複数の分割要素に、応力と歪みの関係を与え、有限要素法を用いた応力解析により、各要素の歪み値、変位量を算出する（Ｓ５０４）。このとき、風向算出やクリープ解析も実行できる。同時に、柱体強度および電技解釈による地際部の安全率をモーメント計算により算出する。算出された解析結果は、そのコンクリート柱２１０が新規の設置であった場合、記憶部１１２に追加され、改修であれば記憶部１１２が更新される。

こうして記憶部１１２に記憶された解析結果は、構造表示部１１８によってモニタに構造的に表示され（Ｓ５０６）、モニタでは、算出された歪み値および変位量が生じる部分において歪み値および変位量の度合いに応じて連続的に変化する彩色で表される。そして、この表示内容を資料として印刷するかどうかユーザ入力に応じて判断し（Ｓ５０８）、印刷指示があった場合、表示内容を印刷する（Ｓ５１０）。かかる印刷は紙面への実際の印刷を伴うものに限らず、他のアプリケーションで取り扱い可能な形式による電子データへの出力も含んでいる。

続いて、このようにして算出された解析結果が意図する結果であるかどうか判断され、パラメータの編集を継続するようであれば（Ｓ５１２）、パラメータ設定（Ｓ５００）から編集し直す。かかるコンクリート強度計算方法によってもコンクリート柱の各部分に配慮した忠実なモデリングにより今まで導出困難であった歪み値や変位量を評価し、的確な対応により安全性を確実に確保することが可能となる。

（配電設備管理システム６００との連携）
上述した実施形態では、コンクリート柱強度計算装置１００を独立したシステムとして利用する場合を説明したが、かかる場合に限らず、ＩＳＤＮ(Integrated Services Digital Network)回線、インターネット、専用回線等で構成される通信網６１０を介して様々な情報を取得および出力することもできる。

図１１は、配電設備管理システム６００の一部に当該コンクリート柱強度計算装置１００を適用した場合の接続関係を示した構成図である。配電設備管理システム６００は、コンクリート柱強度計算装置１００の他に、本実施形態のコンクリート柱２１０を設置する上で必要なコンクリート柱２１０自体、電線、電力設備の製造者および工事会社の製造者サーバ６２０や、コンクリート柱２１０を通じて配設される配電系統を制御する配電自動化システムや配電線系統情報管理システムの管理サーバ６３０を含んで構成される。

製造者サーバ６２０は、例えば、コンクリート柱の製造にあたり、高さ、直径、重量、重心、鉄筋の本数等のパラメータを把握しているので、電柱情報を容易に生成できる。そこで、コンクリート柱強度計算装置１００で利用できるフォーマットで予めこのような電柱情報を入力することで、電柱情報の再入力の手間を省くことができ、誤入力も防止できる。さらに、実際の製品ができていない時点においても、その設計値によりコンクリート柱強度計算装置１００によって強度を評価でき、新製品等の効果を迅速に把握することができる。このような電柱情報等様々な情報は通信網６１０を通じた伝達に限られず、図１１中破線で示したような記憶媒体６２２によって伝達されてもよい。

管理サーバ６３０は、専用回線６５０を通じて配電系統の例えばコンクリート柱２１０に設けられた子局６５２に接続され、コンクリート柱２１０に付設された開閉器の開閉等を集中管理する。従って、コンクリート柱強度計算装置１００の解析結果、特に、図９に示した地図情報上のコンクリート柱２１０の配置をそのまま管理サーバ６３０が管理するコンクリート柱２１０の配置として利用できる。このように配電設備管理システム６００内で、コンクリート柱強度計算装置１００を含む様々な電機機器を連結し、その情報を交換することで資源の有効利用と誤入力防止を図ることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

なお、本明細書のコンクリート強度計算方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。

本発明は、コンクリート柱の強度を計算するコンクリート柱強度計算装置に適用可能である。

本実施形態のコンクリート柱強度計算装置の概略的な機能を示したブロック図である。 コンクリート柱のパラメータ設定画面例を示した説明図である。 コンクリート柱のパラメータ設定画面の他の例を示した説明図である。 コンクリート柱における分割イメージを表す説明図である。 要素算出部の処理の流れを示したフローチャートである。 構造表示部による表示結果画面を示した説明図である。 構造表示部による表示結果画面の他の例を示した説明図である。 構造表示部による表示結果画面のさらに他の例を示した説明図である。 電柱配置部の処理を説明するための説明図である。 コンクリート強度計算方法の全体的な流れを示したフローチャートである。 配電設備管理システムの接続関係を示した構成図である。 従来の地際モーメント法を説明するための説明図である。 従来のコンクリート柱の強度計算を説明するための概念図である。

符号の説明

１００ …コンクリート柱強度計算装置
１１０ …パラメータ設定部
１１２ …記憶部
１１４ …モデリング部
１１６ …要素算出部
１１８ …構造表示部
１２０ …電柱配置部
１２２ …経時変化反映部
２１０ …コンクリート柱

Claims (5)

1. 電柱情報、電線情報、位置情報、装柱情報、共架情報の群から選択された１または２以上の情報の入力に応じて特定のコンクリート柱のパラメータを設定するパラメータ設定部と、
   前記コンクリート柱を軸方向、円周方向および半径方向の複数の要素に分割し、前記設定されたパラメータに基づいて該複数の要素それぞれをモデリングするモデリング部と、
   前記複数の要素に応力と歪みの関係を与え、有限要素法を用いた応力解析により各要素の歪み値および変位量を算出する要素算出部と、
   を備えることを特徴とするコンクリート柱強度計算装置。
2. 前記コンクリート柱を構造的に表示し、前記算出された歪み値および変位量が生じる部分において、該歪み値および変位量の度合いに応じて連続的に変化する彩色で表す構造表示部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート柱強度計算装置。
3. 前記コンクリート柱に電力設備または共架設備を付設する場合、前記構造表示部は、該電力設備または共架設備を該コンクリート柱と共に外観表示することを特徴とする請求項２に記載のコンクリート柱強度計算装置。
4. 地図情報を記憶する記憶部と、
   前記コンクリート柱を、該コンクリート柱の位置情報に基づいて前記地図情報に配置し、前記パラメータを反映させる電柱配置部と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のコンクリート柱強度計算装置。
5. 所定期間毎に前記パラメータの経時変化を前記コンクリート柱の実際の使用時間に応じて計算し、該パラメータに反映する経時変化反映部をさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のコンクリート柱強度計算装置。