JP2016121466A - 支柱固定部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】サポート部材と支柱との接続部分に集中する応力を多元的に分散させることのできる支柱固定部材を提供する。【解決手段】本発明の支柱固定部材は、支柱管を地面に設置する際に設置を固定する支柱固定部材であって、前記地面に設置されて地面に接続されるベース部材と、前記ベース部材および前記支柱管と接続されて、前記支柱管の下方を支持するサポート部材と、を備え、前記サポート部材は、前記支柱管を挿入できる環状であり、上方の上部外周と、下方の下部底面と、を有し、前記サポート部材は、前記支柱管からの応力を、前記上部外周から途中位置まで第1方向に沿って伝達し、前記途中位置から前記下部底面まで第2方向に沿って伝達し、前記第1方向と前記ベース部材との交差角度は、前記第2方向と前記ベース部材との交差角度よりも大きい。【選択図】図5
Description
本発明は、様々な場所に立設される支柱の立設を固定する支柱固定部材に関する。
街路灯、信号機、交通標識、電波塔、携帯電話等の基地局、スピーカーや防犯カメラなどの設置ポールなどの様々な支柱が、様々な場所に立設されている。例えば、道路沿い、交差点、歩道上、公園などの公共空間などの様々な場所に、これらの多種多様な支柱が立設されている。街路灯や信号機などをはじめとした支柱は、都市化の進展に伴い必要となってくるのに合わせて、立設される数も増える。
また、交通標識、電波塔、基地局、設置ポールなどは、電力送信の電柱や固定電話網と異なり、その性質上地下に埋設させることができない。このため、これら交通標識、電波塔、基地局、スピーカーや防犯カメラなどの設置ポールは、地上に立設される必要がある。このような状況で、都市部を中心に多種多様な目的の多数の支柱が立設されている。
これらの支柱は、地上に立設されるので、アスファルト道路やコンクリート底面などを通じて、地面に固定される。固定される際に、アスファルト道路やコンクリート底面などに支柱を固定する支柱固定部材が使用される。支柱そのものは地上において、数mから10数mの高さまで立設する棒状の部材であり、この棒状の部材である支柱を、この支柱固定部材が支えることになる。
このように地上に立設された支柱は、風や地震による振動、風圧、交通輸送機器による地面から伝わる振動、雨による振動など、様々な振動や圧力にさらされている。この振動や圧力によって、支柱には横方向に沿った(横方向そのものであったり、横方向に沿って斜め方向であったり)応力が恒常的に付与される状態である。この恒常的に付与される応力によって、支柱は、湾曲したり折れ曲がったりする可能性がある。ひどい場合には、折れ曲がった上で倒壊することもありうる。
支柱は、街路灯、信号機、交通標識、電波塔、携帯電話等の基地局、スピーカーや防犯カメラなどの設置ポールなどの役割を担っている。このため、この支柱が湾曲したり折れ曲がったりしてしまうと、その役割を果たせなくなる。もちろん、倒壊すれば、交通や生活障害となってしまう。また、これらの役割を有する支柱は、都市部や交通経路に集中していることが多く、湾曲したり折れ曲がったりしてしまうと、交通障害を引き起こす可能性もある。
このため、支柱を立設する場合には、様々な支柱固定部材が使用されている。
(その1:板材リブによる支柱固定部材)
支柱を地面に固定する際の基礎となるベース板と、ベース板を地面に固定接続するアンカーボルトと、このベース板と支柱とを接続して支柱を支える板材リブとを備える板材リブによる支柱固定部材が使用されることがある。
支柱を地面に固定する際の基礎となるベース板と、ベース板を地面に固定接続するアンカーボルトと、このベース板と支柱とを接続して支柱を支える板材リブとを備える板材リブによる支柱固定部材が使用されることがある。
安価かつ簡単に製造できるメリットがある。
(その2:ベース板を厚くした支柱固定部材)
板材リブをなくすために、支柱を地面に固定する際の基礎となるベース板の厚みを非常に厚くした支柱固定部材が使用されることがある。板材リブを使用しないことで、歩行者が足をぶつけたりするなどの危険性が少ないメリットがある。
板材リブをなくすために、支柱を地面に固定する際の基礎となるベース板の厚みを非常に厚くした支柱固定部材が使用されることがある。板材リブを使用しないことで、歩行者が足をぶつけたりするなどの危険性が少ないメリットがある。
このようなベース板を厚くした支柱固定部材の技術も提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。
(その3:立体リブによる支柱固定部材)
分離した板材リブではなく、ベース板の支柱を受ける部分に、支柱の外周に沿った一体型および立体型のリブを有する支柱固定部材が使用されることがある。支柱の外周に沿った立体型のリブであることで、その1の分離した複数の板材リブと異なり、支柱に加わる応力が、分離した板材リブと支柱との接続領域に集中しにくくなる。この応力の集中が減ることで、分離した板材リブよりも支柱に加わる応力への対応力が高いメリットがある。
分離した板材リブではなく、ベース板の支柱を受ける部分に、支柱の外周に沿った一体型および立体型のリブを有する支柱固定部材が使用されることがある。支柱の外周に沿った立体型のリブであることで、その1の分離した複数の板材リブと異なり、支柱に加わる応力が、分離した板材リブと支柱との接続領域に集中しにくくなる。この応力の集中が減ることで、分離した板材リブよりも支柱に加わる応力への対応力が高いメリットがある。
このような立体リブによる支柱固定部材の技術も提案されている(例えば、特許文献3参照)。
(その4:カップ型のサポート部材を有する支柱固定部材)
ベース板と、ベース板と支柱とを接続するカップ型のサポート部材とを有する支柱固定部材が使用されることがある。ベース板は、地面に固定され、このベース板と支柱との間が、カップ型のサポート部材とで接続される構造を有する。このカップ型のサポート部材がベース板と支柱との間に介在されることで、支柱の固定力を上げることを企図している。
ベース板と、ベース板と支柱とを接続するカップ型のサポート部材とを有する支柱固定部材が使用されることがある。ベース板は、地面に固定され、このベース板と支柱との間が、カップ型のサポート部材とで接続される構造を有する。このカップ型のサポート部材がベース板と支柱との間に介在されることで、支柱の固定力を上げることを企図している。
このようなカップ型のサポート部材を使用した支柱固定部材の技術も提案されている(例えば、特許文献4、5参照)。
(その1:板材リブによる支柱固定部材の問題点)
板材リブによる支柱固定部材は、次のような問題を有している。一つには、分離した複数の板材リブが、ベース板から支柱の立設方向に沿って設けられる。このため、分離した複数の板材リブが支柱の底部に立設した状態となる。このため、支柱付近の歩行者が足をぶつけるなどの危険性を有している。
板材リブによる支柱固定部材は、次のような問題を有している。一つには、分離した複数の板材リブが、ベース板から支柱の立設方向に沿って設けられる。このため、分離した複数の板材リブが支柱の底部に立設した状態となる。このため、支柱付近の歩行者が足をぶつけるなどの危険性を有している。
また、分離した複数の板材リブが、ベース部材と支柱とを接続している。上述したように支柱には風、雨、交通輸送機器からの振動などの様々な応力が加わっている。板材リブの接続によって、支柱全体において、支柱に加わる応力がこの板材リブとの接続部分に集中してしまう問題がある。特に、分離した板材リブのため、板材リブのそれぞれと支柱との接続部分は、円周上において狭い面積となっており、この狭い面積の接続部分に応力が集中してしまう。
狭い面積であるこの接続部分に応力が集中するので、支柱がこの接続部分で折れ曲がったり損傷したりすることがあり得る。このような問題が生じると、当然ながら、支柱としての役割を果たせなくなる問題がある。
(その2:ベース板を厚くした支柱固定部材の問題)
その2の従来技術の例である特許文献1は、管本体1と、管本体1の下端部に設けられた接続用の板状のベース2とを備え、ベース2の下面を他へ当接させてベース2の上面からベース2にボルトを装着することにより、管本体1を他へ固定することが可能なものについて、上記のベース2は、上面が平らなベース本体3と、座ぐり部4とにて構成され、座ぐり部4には、ボルト装着用の孔40…40が設けられ、ベース本体3の肉厚は、座ぐり部4の肉厚よりも大きいことを特徴とする。このように補強用のリブを排除し、鋼管を管本体1とベース2とのみで構成して、構造を簡素化した接続部付き鋼管を開示する。
その2の従来技術の例である特許文献1は、管本体1と、管本体1の下端部に設けられた接続用の板状のベース2とを備え、ベース2の下面を他へ当接させてベース2の上面からベース2にボルトを装着することにより、管本体1を他へ固定することが可能なものについて、上記のベース2は、上面が平らなベース本体3と、座ぐり部4とにて構成され、座ぐり部4には、ボルト装着用の孔40…40が設けられ、ベース本体3の肉厚は、座ぐり部4の肉厚よりも大きいことを特徴とする。このように補強用のリブを排除し、鋼管を管本体1とベース2とのみで構成して、構造を簡素化した接続部付き鋼管を開示する。
特許文献2は、ベースプレート12に形成されるボルト穴14に、固定ボルト22の頭部22bを配位する頭部配位穴14aを設ける。そして、ベースプレート12の上面12a側から固定ボルト22を挿入して、ベースプレート12を挟んで配位される埋設体21に螺合することにより、ベースプレート12の上面12aから、固定ボルト22の頭部22bがほとんど突出しないようにできる。更に、鋼管ポール10の管本体11とベースプレート12との間に補強用のリブを設けない場合は、ベースプレート12の上面から突起物を排除してフルフラット化でき、歩行の妨げ等の邪魔になることのない、アンカーによる鋼管固定構造を提供することができる接続部付鋼管を開示する。
特許文献1、2などに開示されるベース板を厚くした支柱固定部材は、上述の通り、板材リブのように足下でのでっぱりが無いことで、歩行者の安全性が高いメリットがある。
しかしながら、特許文献1、2などに開示されるベース板を厚くした支柱固定部材は、ベース板と支柱のみで地面に固定される。このため、支柱はベース板のみで支えられている状態に過ぎない。支柱には風や交通輸送機器からの振動が加わるが、支柱の上部ほどその振動による揺れが強くなる。立設した高さのある支柱であるので当然である。
このように、支柱の上部ほど加わる振動に対して、支柱がベース板のみでしか支持されていない状態であると、支柱がこの振動に耐えきれない問題が生じうる。また、ベース板に設けられた孔に支柱の底部が挿入されて溶接される必要があるので、溶接不良によって、ベース板による支柱の支持力が弱まる問題も生じえる。このような問題によって、その2の支柱固定部材は、支柱に加わる応力への耐久性が不十分となりうる問題を有している。
また、ベース板を厚くする必要があるので、支柱を固定する部材全体の重量が大きくなり、製造、運搬、設置などにおいて、不便が生じる問題があることも考えられる。
また、ベース板を厚くする必要があるので、支柱を固定する部材全体の重量が大きくなり、製造、運搬、設置などにおいて、不便が生じる問題があることも考えられる。
(その3:立体リブによる支柱固定部材での問題点)
特許文献3は、地上設置用支柱を地上に固定支持するための支持ベース4であって、地上に固定するための地上設置部と、支柱の下端部を溶接して固定するため、地上設置部よりも上方に位置する支柱固定部とを備え、地上設置部から支柱固定部にかけて、外径寸法が徐々に小さくなるような形状を有し、地上設置部には、固定用ボルト7の頭部が収容される座ぐり部4cが形成され、地上設置部、支柱固定部、座ぐり部を鍛造により一体的に製造する。好ましくは、地上設置部から支柱固定部にかけて、内径寸法も徐々に小さくなるような形状を有する支持構造を開示する。
特許文献3は、地上設置用支柱を地上に固定支持するための支持ベース4であって、地上に固定するための地上設置部と、支柱の下端部を溶接して固定するため、地上設置部よりも上方に位置する支柱固定部とを備え、地上設置部から支柱固定部にかけて、外径寸法が徐々に小さくなるような形状を有し、地上設置部には、固定用ボルト7の頭部が収容される座ぐり部4cが形成され、地上設置部、支柱固定部、座ぐり部を鍛造により一体的に製造する。好ましくは、地上設置部から支柱固定部にかけて、内径寸法も徐々に小さくなるような形状を有する支持構造を開示する。
特許文献3に開示される立体リブによる支柱固定部材は、支柱の外周に沿ったサポート部である傾斜部4bを備えるので、その1やその2での支柱固定部材の問題点を解決することを企図している。
しかしながら、特許文献3の図2にあるように傾斜部4bにおいては、支柱が平面ベースから浮いた状態で支持ベースと支柱とが接続されている。このため、地面において設置される平面ベースと支柱とは、傾斜部4bの上部のみでしか接続されていない。言い換えれば支柱は、平面ベースそのものとは接続されていない。支柱は平面ベースから浮いた状態で、側面のみが傾斜部4bの上部のみでしか接続されていない。
このため、支柱に加わる風圧や振動による応力は、この傾斜部4bと接続される部分のみに集中してしまう。その1の板材リブに比較して、支柱の外周に沿った接続部分への応力集中であるので、集中する部分が広いメリットはある。しかしながら、傾斜部4bの上部のみに応力が集中するので、支柱がこの接続部分から折れ曲がったり損傷したりすることに繋がってしまう問題がある。
加えて、支柱は平面ベースから浮いた状態であるので、支柱の上方に加わりやすい風圧によって、支柱が傾斜部4bとの接続にも関わらず支柱が傾いてしまう可能性もありえる。
結局は、その3の支柱固定部材も、支柱に加わる風圧や振動に基づく応力に対応する耐久力は不十分である可能性がある。
(その4:カップ型のサポート部材を有する支柱固定部材の問題点)
特許文献4、特許文献5は、カップ型のサポート部材を有する支柱固定部材を開示する。
特許文献4、特許文献5は、カップ型のサポート部材を有する支柱固定部材を開示する。
特許文献4は、金属管柱の基部構造体を、金属管柱と、該金属管柱の下端部が接合されてなるベースプレートと、下端側を該ベースプレートに接合し、上端側を金属管柱の外周に沿って全周に亘って接合してなるカップ部材と、から構成する金属管柱基部部材を、開示する。
特許文献5は、金属管柱の基部構造体1は、上下方向に延びる金属管柱2と、金属管柱2の下端部が接合されたベースプレート3と、下端側を全周に亘ってベースプレート3に接合し、上端側を金属管柱2の外周に沿って全周に亘って接合したカップ部材5とを備える。ベースプレート3の、金属管柱2が接合された部分とカップ部材5が接合された部分との間には、複数のめっき用空気抜き穴6が設けられる金属管柱基部部材を、開示する。
特許文献4、5は、支柱およびベースプレートの両方に支柱を接続した上で、支柱に加わる応力を分散するカップ部材を支柱の底部に備える。このようなカップ部材により、その1〜その3での問題点を解決しようと企図している。
しかしながら、特許文献4,5に開示されるカップ部材による接続は、次のような問題を有している。
一つは、支柱の底部に風船のように膨らんだカップ部材により、非常に見た目が悪くなる。加えて、膨らんだカップ部材によって、立設されている支柱付近を通行する歩行者等が、足をぶつける可能性もある。すなわち、歩行者や自転車の通行の障害になりえる。更には、膨らんだカップ部材を見た歩行者等は、立設されている支柱の立設に不具合が生じているのではないかとの懸念を持つ可能性もある。
地上に立設されている底部が膨らんでいることで、腐食して膨らんでいるのではないか、あるいは内部にガスなどの不純物が充満して膨らんでいるのではないか、と歩行者等(支柱の立設技術を当然に知らない)が、感じるからである。
また、特許文献4,5に示されるカップ部材は、風船のように外側に大きく膨らんでおり、応力に対して極めて強固である。一方で、応力が加わるのはカップ部材ではなく風圧や振動を受ける支柱である。特に、上述したように支柱の上方ほど風圧などの応力を強く受ける。このため、支柱においては上部を最大として全体に応力が付与される。支柱そのものは風船のように膨らんでいるわけではないので、応力に対しては、カップ部材との比較では弱いと考えられる。
このように、カップ部材の応力に対する強さが、支柱そのものの応力に対する強さとのアンバランスが生じうる。このようなアンバランスな応力への対応力により、カップ部材と支柱とが接続されている部分に、応力が却って集中しすぎてしまう問題もある。これらの結果、カップ部材と支柱とが接続されている部分で、支柱が折れ曲がったり損傷してしまったりしやすくなる可能性がある。
また、カップ部材の構造として、カップ部材が支柱と接続する部分では、カップ部材は、支柱に略垂直方向に接続される。同様に、カップ部材がベースプレートと接続する部分では、カップ部材は、ベースプレートに略垂直に接続される。このため、カップ部材と支柱との間では、支柱に加わる応力が、支柱に略垂直に向かってしまい、この接続部分で折れ曲がりやすくなる。同様に、ベースプレートとカップ部材との間でも、支柱やカップ部材を介してベースプレートに加わる応力が、ベースプレートに略垂直に向かってしまう。すなわち、カップ部材とベースプレートの接続部分が損傷しやすくなる問題もある。
すなわち、特許文献4,5などのその4の支柱固定部材は、応力の対応力がアンバランスであると共に応力の分散方向が極端になってしまい、カップ部材と支柱との接続部分もしくはカップ部材とベースプレートの接続部分での折れ曲がりや損傷が生じやすい問題がある。
発明者は、支柱に加わる応力は、支柱の下方において最大化しやすく、カップ部材のようなサポート部材と支柱との接続部分に集中すると分析した。この分析結果に基づき、サポート部材の形状や構造が、支柱との接続部分に集中する応力を、多元的に分散できることが重要であるとの問題分析に至った。
本発明は、上記課題に鑑み、サポート部材と支柱との接続部分に集中する応力を多元的に分散させることのできる支柱固定部材を提供することを目的とする。
上記課題に鑑み、本発明の支柱固定部材は、支柱管を地面に設置する際に設置を固定する支柱固定部材であって、
地面に設置されて地面に接続されるベース部材と、
ベース部材および支柱管と接続されて、支柱管の下方を支持するサポート部材と、を備え、
サポート部材は、支柱管を挿入できる環状であり、上方の上部外周と、下方の下部底面と、を有し、
サポート部材は、支柱管からの応力を、上部外周から途中位置まで第1方向に沿って伝達し、途中位置から下部底面まで第2方向に沿って伝達し、
第1方向とベース部材との交差角度は、第2方向とベース部材との交差角度よりも大きい。
地面に設置されて地面に接続されるベース部材と、
ベース部材および支柱管と接続されて、支柱管の下方を支持するサポート部材と、を備え、
サポート部材は、支柱管を挿入できる環状であり、上方の上部外周と、下方の下部底面と、を有し、
サポート部材は、支柱管からの応力を、上部外周から途中位置まで第1方向に沿って伝達し、途中位置から下部底面まで第2方向に沿って伝達し、
第1方向とベース部材との交差角度は、第2方向とベース部材との交差角度よりも大きい。
本発明の支柱固定部材は、サポート部材と支柱との接続部分に集中しやすい応力を、多元的に分散できる。この分散により、応力が集中する部分での、支柱の折れ曲がりや損傷を抑えることができる。この抑制によって、支柱の上方に加わる風圧によって支柱の底部で最大化しやすい応力に対しても、地面からの振動によって支柱の底部で断続的に生じる応力に対しても、強固な固定を行うことができる。
また、サポート部材と支柱との接続は一定の面的な範囲を有しており、サポート部材とベース部材との接続も一定の面的な範囲を有しているので、溶接作業が容易である。容易であることで、溶接における不具合が生じにくく、信頼性も高まる。
応力への強さと信頼性の高さとが相まって、立設された支柱の使用耐久期間が長くなり、様々な支柱の立設コストが低下して、社会インフラコストが低減できる。
本発明の第1の発明に係る支柱固定部材は、支柱管を地面に設置する際に設置を固定する支柱固定部材であって、
地面に設置されて地面に接続されるベース部材と、
ベース部材および支柱管と接続されて、支柱管の下方を支持するサポート部材と、を備え、
サポート部材は、支柱管を挿入できる環状であり、上方の上部外周と、下方の下部底面と、を有し、
サポート部材は、支柱管からの応力を、上部外周から途中位置まで第1方向に沿って伝達し、途中位置から下部底面まで第2方向に沿って伝達し、
第1方向とベース部材との交差角度は、第2方向とベース部材との交差角度よりも大きい。
地面に設置されて地面に接続されるベース部材と、
ベース部材および支柱管と接続されて、支柱管の下方を支持するサポート部材と、を備え、
サポート部材は、支柱管を挿入できる環状であり、上方の上部外周と、下方の下部底面と、を有し、
サポート部材は、支柱管からの応力を、上部外周から途中位置まで第1方向に沿って伝達し、途中位置から下部底面まで第2方向に沿って伝達し、
第1方向とベース部材との交差角度は、第2方向とベース部材との交差角度よりも大きい。
この構成により、支柱固定部材は、支柱に加わる応力を、複数方向に分散して応力に対応することができる。
本発明の第2の発明に係る支柱固定部材では、第1の発明に加えて、サポート部材は、第1方向と第2方向の交差する途中位置において、内側に向いた曲面形状を有する。
この構成により、支柱固定部材は、支柱管に加わる応力を内側と外側とに分散させることができる。
本発明の第3の発明に係る支柱固定部材では、第2の発明に加えて、曲面形状は、内側に凹む凹部を有する。
この構成により、支柱固定部材は、支柱管に加わる応力を一度内側に受けてから、外側に広げることができる。この結果、支柱管に加わる応力を、狭い範囲に集中させない。
本発明の第4の発明に係る支柱固定部材では、第2の発明に加えて、曲面形状は、外側に出る凸部と内側に凹む凹部とを有する。
この構成により、支柱管から伝わる応力を、様々に分散して、応力の集中を減らすことができる。
本発明の第5の発明に係る支柱固定部材では、第1から第4のいずれかの発明に加えて、上部外周は、支柱管と接触する部分とその周囲の少なくとも一部(以下、「支柱接続部分」という)において、支柱管と接続され、サポート部材は、支柱接続部分において、支柱管からの応力を略垂直方向および非垂直方向に、分散する。
この構成により、応力によって、支柱固定部材と支柱管との接続部で、支柱管が折れてしまうなどが防止できる。
本発明の第6の発明に係る支柱固定部材では、第5の発明に加えて、上部外周は、支柱管に対して略垂直に形成され、支柱接続部分は、上部外周の端面が支柱管と接触する部分とその上方の上部接続領域を含み、上部外周は、支柱管からの応力を略垂直に伝達し、上部接続領域は、支柱管からの応力を非垂直に伝達する。
この構成により、支柱管と支柱固定部材との接続が面的に実現されて、接続強度が向上する。
本発明の第7の発明に係る支柱固定部材では、第6の発明に加えて、支柱接続部分において、上部接続領域で溶接されることで、サポート部材が支柱管に固定される。
この構成により、支柱固定部材と支柱との接続が、十分な強度で実現される。
本発明の第8の発明に係る支柱固定部材では、第1から第7のいずれかの発明に加えて、下部底面は、ベース部材と接触する部分とその周囲の少なくとも一部(以下、「ベース部材接続部分」という)において、ベース部材と接続され、サポート部材は、ベース部材接続部分において、支柱管およびベース部材の少なくとも一方からの応力を、ベース部材に対して略垂直および非垂直方向に分散する。
この構成により、ベース部材も、支柱管からの応力を分散させつつ受けることができる。
本発明の第9の発明に係る支柱固定部材では、第8の発明に加えて、下部底面は、ベース部材に対して略垂直に形成され、ベース部材接続部分は、下部底面の端面がベース部材と接触する部分とその外側の外部接続領域を含み、下部底面は、ベース部材からの応力を略垂直に伝達し、外部接続領域は、ベース部材からの応力を非垂直に伝達する。
この構成により、支柱固定部材は、ベース部材とサポート部材のそれぞれで、支柱管から伝達される応力をさまざまな方向に分散できる。この結果、応力の集中を防止できる。
本発明の第10の発明に係る支柱固定部材では、第9の発明に加えて、ベース部材接続部分において、外部接続領域で溶接されることで、サポート部材は、ベース部材に固定される。
この構成により、ベース部材とサポート部材とが確実に接合される。
本発明の第11の発明に係る支柱固定部材では、第1から第10のいずれかの発明に加えて、サポート部材は、上部外周において、略垂直に支柱管に接触し、下部底面において、略垂直にベース部材に接触し、上部外周と下部底面との間に、内側に湾曲した曲面形状を有する。
この構成により、サポート部材は、応力の集中を防止できる。
本発明の第12の発明に係る支柱固定部材では、第1から第11のいずれかの発明に加えて、支柱管は、サポート部材の内部に挿入されて、その底部が、ベース部材の表面に接続される。
この構成により、支柱管は、サポート部材とベース部材の双方によって、複数の場所で接続固定される。
本発明の第13の発明に係る支柱固定部材では、第2から第12のいずれかの発明に加えて、途中位置は、支柱管からの応力およびベース部材からの応力を、部分的に相殺させる。
この構成により、支柱固定部材は、応力の相殺により、応力の集中を防止できる。
本発明の第14の発明に係る支柱固定部材では、第1から第13のいずれかの発明に加えて、ベース部材は、地面に固定する固定部材を更に備える。
この構成により、ベース部材を通じて、支柱は地面に固定される。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
(実施の形態1)
(支柱の全体概要)
まず、支柱の概要を説明する。支柱は、街路灯、信号機、交通標識、電波塔、携帯電話等の基地局、スピーカーや防犯カメラなどの設置ポールなど、様々な用途で用いられる。図1は、本発明の実施の形態1における支柱の全体図である。
まず、支柱の概要を説明する。支柱は、街路灯、信号機、交通標識、電波塔、携帯電話等の基地局、スピーカーや防犯カメラなどの設置ポールなど、様々な用途で用いられる。図1は、本発明の実施の形態1における支柱の全体図である。
支柱10は、支柱管11、支柱固定部材1および必要に応じて取付け部12を備える。支柱管11は、管状の部材であり、金属、合金、樹脂などあるいはこれらの合成によって形成される。支柱管11は、いわゆるポール状の部材と考えればよい。支柱10は、上述の通り、街路灯、信号機、交通標識など、通行者や走行する輸送車両などに案内を表示することを目的の一つとしているので、信号、照明装置、表示板などを取り付ける取付け部12を備える。この取付け部12に、信号、照明装置、表示板などが取り付けられる。
支柱管11は、支柱固定部材1によって、地面(むき出しの地面のみならず、舗装された道路、舗装された歩道、コンクリートなどで覆われた場所、場合によっては室内の床面などでもよい。以下、地面との意味はこれらを含むものである。)に固定される。固定されることで、支柱管11は、地面に設置された状態となり、街路灯、信号機、交通標識などの用途目的を実現できる。支柱管11、支柱固定部材1、取付け部12全体で、支柱本体10が構成される。
支柱固定部材1は、この支柱管11を地面に固定する際に用いられる。
図2は、本発明の実施の形態1における支柱全体の正面図である。図1と同様に、図2も支柱固定部材1によって地面に支柱管11が固定される状態を示している。本発明の実施の形態1における支柱固定部材1は、やはり、信号機や街路灯などの様々な用途の支柱を地面に固定する。
(支柱固定部材の全体概要)
図3は、本発明の実施の形態1における支柱固定部材の正面図である。支柱固定部材1は、上述の通り支柱11を地面に固定して接続する。このため、支柱固定部材1は、ベース部材2とサポート部材3とを備える。
図3は、本発明の実施の形態1における支柱固定部材の正面図である。支柱固定部材1は、上述の通り支柱11を地面に固定して接続する。このため、支柱固定部材1は、ベース部材2とサポート部材3とを備える。
ベース部材2は、支柱管11を地面に設置する際に地面に設置される。ベース部材2は、地面に乗せるように設置される。ベース部材2は、地面に固定するための固定部材21を有している。例えば、ボルトなどが固定部材21として用いられ、ボルトがベース部材2の表面から地面内部に貫通することで、ベース部材2が、固定される。ベース部材2は、後述するサポート部材3と合せて、支柱管11を固定して使用期間において支柱管11の立設を維持する。
サポート部材3は、ベース部材2に立設される支柱管11の下方の外周に設けられる。サポート部材3は、支柱管11を受ける孔31を有しており、この孔31に支柱管11が差し込まれる。差し込まれた支柱管11は、孔31からサポート部材3の内部においてベース部材2に到達する。支柱管11は、ベース部材2に到達してベース部材2の表面に接触することで、ベース部材2に接続される。この接続の固定のために、支柱管11は、ベース部材2の表面に溶接、接着、溶着等される。
サポート部材3は、輪状(環状)の部材であり、支柱管11に接続される上部外周32の直径より、ベース部材2に接続される下部底面33の直径が大きい、サポート部材3は、上部外周32において支柱管11に接続される。同様にサポート部材3は、下部底面33でベース部材2に接続される。接続においては、上部外周32において、サポート部材3の形状に応じて支柱管11と接触する部分が溶接、接着、溶着等されて実現される。同様に下部底面33において、サポート部材3の形状に応じて支柱管11と接触する部分が溶接、接着、溶着等されて実現される。
これらの接続によって、まず支柱管11とベース部材2とが接続される。次いで、サポート部材3の孔31に挿入された状態で、サポート部材3と支柱管11とが接続される。更に、サポート部材3と支柱管11とが接続される。これらの結果、支柱管11は、ベース部材2に直接接続されると共に、サポート部材3と接続されつつ、サポート部材3を介してベース部材2とも更に接続される。
このようなサポート部材3が、支柱管11とベース部材2との接続部分となる支柱管11の下部および底部付近において、支柱管11を支持することができる。この支持は、サポート部材3による支柱管11をベース部材2に対する固定と合せて支柱管11の地面への固定を高めることができる。
ここで、サポート部材3は、図3に示されるように曲面形状を有している。この曲面形状により、支柱管11に加わる応力を、複数の方向に分散する。図3では、サポート部材3の側面は、上部外周32から下部底面33に向けて、内側に曲がった状態の曲面形状を有する。
図4は、本発明の実施の形態1における支柱固定部材の側面図である。
図3、図4に示されるように、サポート部材3は、側面において曲面形状34を有する。この曲面形状34によって、サポート部材3は、支柱管11からサポート部材3に加わる応力を、複数の方向に分散できる。特に、サポート部材3は、支柱接続部分35において、上部外周32から曲面形状34につながる。この曲面形状34から、下部底面33にかけて曲率の変わった状態でサポート部材3がベース部材2に接続する。
すなわち、サポート部材3は、図4に示されるように、上部外周32から、下部底面33にかけて、内側に向いた曲面形状34を有する外形を有している。このため、上部外周32から下部底面33にかけての曲面形状34の途中位置39で、曲面の方向が変わる。
このような曲面形状34によって、サポート部材3は、支柱管11からの応力を、上部外周32から途中位置39まで第1方向A(矢印A)に沿って伝達し、途中位置39から下部底面33まで第2方向B(矢印B)に沿って伝達する。このとき、第1方向Aとベース部材2との交差角度は、第2方向Bとベース部材2との交差角度よりも大きい。これは図4に示される通りである。
このように、サポート部材3が、異なる方向である第1方向Aと第2方向Bに、支柱管11からの応力(支柱管11に加わる応力)を、分散できる。加えて、第1方向Aは、より下向きを向いた方向であり、第2方向Bは、第1方向Aより緩やかな方向である。このため、まず第1方向Aにおいて、支柱管11からの応力をサポート部材3は、強く受けることができる。その後、支柱管11からの応力を、サポート部材3は、第2方向Bに沿ってより外側に広げて分散できる。
この結果、サポート部材3は、支柱管11の応力を柔軟に受けつつ、複数の方向に分散できる。また、複数の方向に分散できるだけでなく、一旦下方に受けて、それから外側に広げることで、応力を上部外周32や下部底面33に集中させすぎることが無い。従来技術のその4では、応力を上部外周に集中させすぎる問題があったが、実施の形態1の支柱固定部材1は、このような問題も生じさせない。
また、支柱管11は、その底面においてベース部材2の表面と溶接等で接続されている。この接続により、支柱管11に加わる応力は、ベース部材2にも伝達される。このベース部材2は、下部底面33を含むベース部材接続部分36において、伝達された応力をサポート部材3に伝達する。
このように、サポート部材3には、上部外周32を含む支柱接続部分35において支柱管11から直接伝わる応力と、ベース部材接続部分36においてベース部材2から間接的に伝わる応力とがある。
このそれぞれの方向からの応力も、第1方向Aと第2方向Bとのそれぞれに分散される。この分散の結果、サポート部材3は、上記のように支柱管11からの応力を分散して、支柱接続部分35やベース部材接続部分36などに集中させないだけでなく、支柱管11から直接受ける応力とベース部材2から間接的に受ける応力とを、部分的に相殺させることもできる。
以上のように、実施の形態1における支柱固定部材1は、次のメカニズムで、従来技術に比較して、支柱管11からの応力に対して強くなる。この応力に対して強いことで、支柱管11に風や振動などで加わる応力によって、支柱管11が支柱固定部材1との接続部分で折れ曲がったり、ベース部材2に対して折れ曲がったり、全体的に曲がりすぎてしまったり、倒壊したりすることを、可能な限り防止できる。
(作用1)
まず、実施の形態1における支柱固定部材1において、支柱管1は、ベース部材2とサポート部材3の両方に固定されている。
まず、実施の形態1における支柱固定部材1において、支柱管1は、ベース部材2とサポート部材3の両方に固定されている。
サポート部材3との接続による固定により、支柱管11の応力はサポート部材3に受けられる。更にベース部材2との接続による固定により、ベース部材2は、支柱管11から直接伝達される応力を受けて支えることができる。すなわち、支柱管11に加わる応力は、サポート部材3とベース部材2の両方で受けることができる。
この結果、ベース部材2とサポート部材3とは、支柱管11から伝達される応力を分散できる。また、ベース部材2は、サポート部材3に伝わった支柱管11の応力を間接的に受けることもできる。このようにして、ベース部材2とサポート部材3とが、支柱管11からの応力を分散して受けることができる。分散により、支柱管11とサポート部材3との支柱接続部分35に応力が集中しすぎることが無くなり、発明者が分析した従来技術での問題を解決できる。
(作用2)
サポート部材3は、支柱接続部分35で、支柱管11からの応力を受ける。ここで、図4に示されるように、サポート部材3は、支柱接続部分35で、非垂直に応力を受けることができる。その後、上部外周32から下部底面33までに設けられた内側に凹んだ曲面形状34によって、まず第1方向Aに応力を伝える。次いで、第1方向Aより緩やかな方向である第2方向Bに応力を伝える。
サポート部材3は、支柱接続部分35で、支柱管11からの応力を受ける。ここで、図4に示されるように、サポート部材3は、支柱接続部分35で、非垂直に応力を受けることができる。その後、上部外周32から下部底面33までに設けられた内側に凹んだ曲面形状34によって、まず第1方向Aに応力を伝える。次いで、第1方向Aより緩やかな方向である第2方向Bに応力を伝える。
まず、支柱接続部分35において支柱管11に対して非垂直に応力を受けることで、従来技術のその4のように、支柱接続部分35での応力集中による折れ曲がりを防止しやすくなる。更に、異なるベクトルである第1方向Aと第2方向Bとに分散できることで、サポート部材3全体で、支柱管11からの応力を分散して受けることができる。この分散により、サポート部材3や支柱接続部分35、あるいはベース部材接続部分36などの、応力集中に弱くなりやすい接続箇所に、応力が集中しにくい。
また、第1方向Aからより緩やかな第2方向Bに応力が分散していくことで、支柱管11からの応力は、ベース部材接続部分36からベース部材2、やがては地面に広がるように伝わっていく。この応力の広がりによって、支柱管11が受ける応力は、支柱管11や支柱管接続部分35などに集中しにくくなる。結果として、応力は広く分散して、支柱管11の応力への耐久力が高まる。
(作用3)
また、サポート部材3で第1方向Aおよび第2方向Bに分散された応力は、そのあとでベース部材2に伝わる。ベース部材接続部分36において、分散された応力がベース部材2に伝達する。ベース部材2は、地面に固定された支柱管11の断面積よりも大きな一定の面積を有する部材である。このようなベース部材2には、曲面形状34によって複数の方向に分散されて弱まった応力が到達する。このため、ベース部材2は、伝達されるこの応力に十分に対応できる。この場合には、ベース部材2に対して非垂直もしくは略垂直に応力が伝わっても、すでに、支柱接続部分35から曲面形状34によって複数の方向に分散された応力が伝わっているので、ベース部材2は、十分に対応できる。
また、サポート部材3で第1方向Aおよび第2方向Bに分散された応力は、そのあとでベース部材2に伝わる。ベース部材接続部分36において、分散された応力がベース部材2に伝達する。ベース部材2は、地面に固定された支柱管11の断面積よりも大きな一定の面積を有する部材である。このようなベース部材2には、曲面形状34によって複数の方向に分散されて弱まった応力が到達する。このため、ベース部材2は、伝達されるこの応力に十分に対応できる。この場合には、ベース部材2に対して非垂直もしくは略垂直に応力が伝わっても、すでに、支柱接続部分35から曲面形状34によって複数の方向に分散された応力が伝わっているので、ベース部材2は、十分に対応できる。
(作用4)
サポート部材3には、支柱接続部分35において支柱管11から直接的に加わる応力と、支柱管11とベース部材2との接続部分からベース部材2に伝わり、ベース部材2からベース部材接続部分36を介して間接的に加わる応力とがある。
サポート部材3には、支柱接続部分35において支柱管11から直接的に加わる応力と、支柱管11とベース部材2との接続部分からベース部材2に伝わり、ベース部材2からベース部材接続部分36を介して間接的に加わる応力とがある。
ここで、支柱接続部分35からはより下向きの角度である第1方向Aに沿って応力が伝達される。一方、ベース部材接続部分36からは、緩やかな上向きの角度である第2方向Bに沿って間接的な応力が伝達される。この逆向きかつ方向の異なる応力によって、曲面形状34の途中位置39付近では、直接的な応力と間接的な応力とが部分的に相殺されうる。
この部分的な相殺によって、サポート部材3での応力の絶対量が減少するメリットがある。この減少によって、支柱管11からの応力に、支柱固定部材1は、十分に対応できるようになる。
以上のように、発明者による分析で説明した、支柱管11の応力が支柱接続部分35に集中することによる問題を、実施の形態1の支柱固定部材1は、解決している。更には、曲面形状34での応力方向の分散により、ベース部材2とサポート部材3とが相まって支柱固定部材1が支柱管11からの応力に十分対応できるようになる。
この中では、サポート部材3で、複数方向に応力が分散されることで、支柱管11からの応力が3次元的な広がりを持って分散されることによる、応力の集中の回避も生じている。
以上の作用1〜作用4に基づいて、支柱固定部材1は、応力の3次元的な分散に加えて、応力の絶対量も下げることで、支柱管11の応力への高い耐久性を生じさせることができる。
次に、各部の詳細について説明する。
(支柱管)
支柱管11は、内部が空洞である管路部材であることが多い。もちろん、内部に空洞のない棒状部材であってもよいが、製造コスト、製造の容易性、運搬容易性などから、管路部材であることが好ましい。また、管路部材であるほうが、強度や耐久性も高まる。
(支柱管)
支柱管11は、内部が空洞である管路部材であることが多い。もちろん、内部に空洞のない棒状部材であってもよいが、製造コスト、製造の容易性、運搬容易性などから、管路部材であることが好ましい。また、管路部材であるほうが、強度や耐久性も高まる。
支柱管11は、支柱10の用途(信号機、街路灯など)に応じた直径、高さを有していればよい。また、図1、図2に示されるように、支柱管11が上方に行くにつれてその径を小さくしていくことも好適である。径が次第に小さくなることで、支柱管11の高さ方向での安定性が高まるメリットがある。
また、支柱管11は、支柱10の用途によって、必要な取付け部12を備える。取付け部12には、信号機の信号灯や街路灯の照明部が取り付けられる。これらの取付け対象物によって、取付け部12の形状や構造は、様々であってよい。支柱管11は、上述したように、サポート部材3の孔31を通って、ベース部材2に溶接等で接続される。もちろん、支柱管11は、支柱接続部分35においてサポート部材3とも溶接等で接続される。
図5は、本発明の実施の形態1における支柱管、ベース部材およびサポート部材の接続状態を示す模式図である。支柱管11は、その底部においてベース部材2と接続部分25において溶接等で接続される。
同様に、支柱管11は、サポート部材3と、支柱接続部分35において溶接等で接続される。更に、サポート部材3とベース部材2とは、サポート部材3の下部底面33とベース部材2とが接続されるベース部材接続部分36において、溶接等によって接続される。
この図5に示されるように、支柱管11、ベース部材2およびサポート部材3とは、複数の箇所で溶接等によって接続される。この結果、支柱管11は、ベース部材2およびサポート部材3との両方に接続・固定される。この両方での接続・固定により、支柱管11の固定力が高まる。
(ベース部材)
ベース部材2は、地面に設置されて支柱管11の固定の基礎部分となる。ベース部材2は、図3、図4に示されるように、固定部材21によって、地面に固定される。固定部材21はボルトなどで構成される。固定部材21は、固定部材用孔22に挿入されて、地面に埋め込まれる。この地面への埋め込みによって、ベース部材2を、地面に固定する。
ベース部材2は、地面に設置されて支柱管11の固定の基礎部分となる。ベース部材2は、図3、図4に示されるように、固定部材21によって、地面に固定される。固定部材21はボルトなどで構成される。固定部材21は、固定部材用孔22に挿入されて、地面に埋め込まれる。この地面への埋め込みによって、ベース部材2を、地面に固定する。
ベース部材2は、略円形、略方形、略多角形など、種々の形状を有していればよい。いずれの形状が採用されるかは、製造上、設置上の都合によって定められる。また、支柱管11の形状や大きさによって、その形状や面積が決定されてもよい。
また、ベース部材2の厚みは、固定部材21によって固定できる厚みと強度から決定されればよい。固定部材21はボルトなどが用いられればよい。
(サポート部材)
サポート部材3は、上述したように、内部に支柱管11を通す孔31を備えている環状部材である。サポート部材3は、支柱管11と接続される部分である上部外周32とベース部材2と接続される部分である下部底面33とを備える。上部外周32は、支柱接続部分35として支柱管11に溶接等で接続される。下部底面33は、ベース部材接続部分36としてベース部材2に溶接等で接続される。
サポート部材3は、上述したように、内部に支柱管11を通す孔31を備えている環状部材である。サポート部材3は、支柱管11と接続される部分である上部外周32とベース部材2と接続される部分である下部底面33とを備える。上部外周32は、支柱接続部分35として支柱管11に溶接等で接続される。下部底面33は、ベース部材接続部分36としてベース部材2に溶接等で接続される。
ここで、サポート部材3は、曲面形状34を有する。この曲面形状34は、内側に向かう凹部を含んでおり、この凹部の前後である上部外周32と下部底面33の、支柱管11およびベース部材2への角度や角度に対応する形状を決定できる。
ここで、曲面形状34は、湾曲した曲面であってもよいし、内側に凹む凹部を有していてもよい。あるいは、凹部と凸部との少なくとも一方あるいは両方を備える外形構造を有していてもよい。凸部を有する場合には、上部外周32から下部底面33にかけて、凸部と凹部とが設けられており、この凸部と凹部とによって、曲面形状34が形成される。
サポート部材3は、支柱管11とベース部材2とに、支柱接続部分35およびベース部材接続部分36で接続される。ベース部材2は、支柱管11の底面と接続される。この接続によって、サポート部材3は、支柱管11とベース部材2の全体を一体化することができる。この一体化によって、上述した作用1、作用2が生じて、支柱管11の応力による問題を解決できる。
(実施の形態2)
次に、実施の形態2について説明する。
(支柱接続部分での応力の分散)
図5は、本発明の実施の形態2における支柱固定部材の側面図である。図5に示される支柱固定部材1の全体的な構成は、実施の形態1で説明したものと同様である。
図5は、本発明の実施の形態2における支柱固定部材の側面図である。図5に示される支柱固定部材1の全体的な構成は、実施の形態1で説明したものと同様である。
実施の形態2の支柱固定部材1のサポート部材3は、上部外周32から下部底面33にかけて曲面形状34を有している。
ここで、上部外周32は、支柱管11と接触する部分とその周囲の少なくとも一部である支柱接続部分35で、支柱管11と接続される。ここで、実施の形態2におけるサポート部材3の上部外周32は、支柱管11に対して略垂直に形成される。これは図5に示される通りである。この略垂直に形成された上部外周32の続きは、図5に示される通り、曲面形状34を有する。
支柱接続部分35は、この略垂直に形成されることで、支柱管11に対して略垂直に接触可能な上部外周32の端面と、その上方の上部接続領域37を含む。上部接続領域37は、図5において、上部外周32の上方で塗りつぶされた部分である。この上部接続領域37において、溶接や接着などで、サポート部材3が支柱管11に接続されて固定される。すなわち、支柱接続部分35では、この上部接続領域37での溶接や接着によって、上部外周32が、支柱管11に接触した状態で接続・固定される。
このため、支柱接続部分35では、上部外周32の端面が略垂直に接触しつつ、上部接続領域37の溶接等により、上部接続領域37は支柱管11に斜めに接続する。このため、上部外周32の端面は、矢印Cに示されるように、支柱管11からの応力を略垂直に伝達する。これに合せて、上部接続領域37は、支柱管11からの応力を矢印Dに示されるように、非垂直に伝達する。
すなわち、上部外周32と上部接続領域37とを含む支柱接続部分35は、支柱管11からの応力を、矢印Cに沿った略垂直方向と矢印Dに沿った非垂直方向とに分散できる。
発明者による分析において説明したように、従来技術のカップ部材などであれば、支柱管との接続部分において支柱管からの応力が集中してしまう。また集中した応力は、複数の方向に分散できないので、集中した応力によって、支柱管との接続部分で支柱管が曲がってしまうなどの問題が起きえていた。
しかしながら、実施の形態2の支柱固定部材1では、サポート部材3の支柱接続部分35が、支柱管11からの応力を略垂直方向および非垂直方向に分散できる。この分散の結果、応力が支柱接続部分35において集中して残存することが無くなる。実施の形態1で説明したようにサポート部材3は、上部外周32から下部底面33にかけて曲面形状34を有している。この曲面形状34も第1方向Aと第2方向Bとに応力の伝達を分散できる。
このように、曲面形状34での第1方向Aおよび第2方向Bでの応力の分散だけでなく、応力が最初に集中しやすい支柱接続部分35において、略垂直方向と非垂直方向とに応力を分散できることも相まって、サポート部材3は、支柱管11からの応力を更に分散して3次元に広げることができる。
この結果、サポート部材3は、支柱管11からの応力を更に3次元的に拡大して、支柱管11からの応力に対応できる。この応力への対応ができることで、支柱管11に加わる応力は、サポート部材3およびベース部材2によって支えられると共に3次元的に排除されることになる。この結果、支柱管11そのものも、応力による耐久性を確保できる。
なお、上部接続領域37は、溶接や接着で固定されればよい。このとき、溶接部材が、上部接続領域37から、上部外周の端面であって支柱管11と接触している部分に入り込むことがあってもよい。
(ベース部材接続部材での応力の分散)
サポート部材3は、ベース部材2とも接続される。ここで、サポート部材3の下部底面33は、ベース部材2と接触する部分とその周囲の少なくとも一部においてベース部材2と接続される。この接続される部分が、ベース部材接続部分36である。
サポート部材3は、ベース部材2とも接続される。ここで、サポート部材3の下部底面33は、ベース部材2と接触する部分とその周囲の少なくとも一部においてベース部材2と接続される。この接続される部分が、ベース部材接続部分36である。
図5に示されるように、下部底面33は、ベース部材2に対して略垂直に形成される。これは、上部外周32と同様である。ベース部材接続部分36は、下部底面33の端面がベース部材2と接触する部分とその外側の外部接続領域38を含む。この外部接続領域38は、溶接、接着、溶着などによる溶接材などによって、ベース部材2に固定される。この固定によって、サポート部材3は、ベース部材接続部分35において、ベース部材2に接続・固定される。
このように、サポート部材3の下部底面33は、上部外周32と同じような構造で、ベース部材2に接続・固定される。結果として、サポート部材3は、支柱管11およびベース部材2と接続される。
ここで、下部底面33は、サポート部材3を伝達される応力を、矢印Eのように略垂直にベース部材2に伝達する。一方、外部接続領域38は、下部底面33の端面の外側に設けられる接続領域であるので、サポート部材3を伝達される応力を、矢印Fのように非垂直に伝達する。
言い換えれば、ベース部材2から間接的に伝わる応力は、下部底面33においては略垂直にサポート部材3に伝達され、外部接続領域38においては非垂直にサポート部材3に伝達される。
これらの異なる方向への伝達によって、ベース部材接続部分36での、サポート部材3からベース部材2への応力の伝達およびベース部材2からサポート部材3への応力の伝達が、複数の方向に分散される。この分散の後で、曲面形状34による第1方向Aおよび第2方向Bへの分散とが相まって、ベース部材接続部分36での応力が、広くかつ3次元的に分散される。
この3次元的な分散によって、支柱接続部分35と同じく応力の集中しやすいベース部材接続部分36での応力の集中や集中による支柱管11の曲がりや折れ曲がりなどを防止しやすくなる。
この応力の分散は、支柱管11からサポート部材3に伝わってベース部材接続部分36に伝わる応力であっても、支柱管11からベース部材2を通じてベース部材接続部分36に伝わる応力であっても同様である。
また、サポート部材3は、中央付近においては、曲面形状34によって、第1方向Aと第2方向Bとに、支柱管11からの応力を地面の外側に向けて3次元的に広げるように分散できる。この曲面形状34の上部の支柱接続部分35では、支柱管11に対して略垂直方向と非垂直方向に支柱管11からの応力を分散できる。加えて、曲面形状34の下部のベース部材接続部分36では、ベース部材2に対して略垂直方向と非垂直方向に、支柱管11を基点とする応力を分散できる。
このように、サポート部材3は、すべての部位において、支柱管11からの直接的な応力と間接的な応力を、様々な方向に分散できる。この分散の結果、サポート部材3は、支柱管11からの応力を3次元的に拡大しつつ、特に地面の広がり方向に分散できる。この拡大と分散により、支柱管11からの応力が、サポート部材3やベース部材2の特定の箇所に集中しすぎることを抑えることができる。この結果、支柱管11そのものも、応力に対する耐久性を確保でき、従来技術よりも高い応力対応性を高めることができる。
(サポート部材の他の形態)
図6は、本発明の実施の形態2における他の形態を有するサポート部材を備える支柱固定部材の側面図である。
図6は、本発明の実施の形態2における他の形態を有するサポート部材を備える支柱固定部材の側面図である。
図6に示される支柱固定部材1のサポート部材3は、凸部50および凹部60を備えている。すなわち、曲面形状34は、凸部50と凹部60とのそれぞれを有して、その曲面を形成している。
また、上述したように、上部外周32は支柱管11に対して略垂直である。同様に、下部底面33は、ベース部材2に対して略垂直である。このように、それぞれ略垂直に接触する上部外周32と下部底面33との間に、凸部50と凹部60が挟まれる形状である。
サポート部材3が、曲面形状34においてこのように凸部50と凹部60とを挟んでいることで、曲面形状34における応力の分散方向が更に多様化する。この多様化した方向への分散により、サポート部材3は、支柱管11からの応力を、より広く分散できる。この広い分散により、サポート部材3は、支柱管11での応力に対応できる。
また、図7に示されるように、曲面形状34が内側に湾曲した形状であって、凸部や凹部が余分に形成されていないサポート部材3であってもよい。図7は、本発明の実施の形態2における他の形態を有するサポート部材を備える支柱固定部材の側面図である。
図7に示される支柱固定部材1のサポート部材3は、曲面形状が内側に湾曲しているだけであり、凸部などは設けられていない。図7の場合には、図5のように、上部外周32が支柱管11に対して略垂直であり、下部底面33がベース部材2に対して略垂直でもよい。あるいは、上部外周32が支柱管11に対して非垂直であり、下部底面33がベース部材2に対して非垂直でもよい。この場合でも、曲面形状34が、第1方向Aおよび第2方向Bに応力を分散できる。
この分散により、図7のような形状のサポート部材3も、支柱管11に加わる応力に対応できる。また、図7に示されるサポート部材3の上部外周32および下部底面33が略垂直方向となっていない場合には、サポート部材3の製造が容易であるメリットがある。
以上、実施の形態2における支柱固定部材1は、種々の工夫により、支柱管11からの応力に対して十分な耐久性を発揮できる。
(実施の形態3)
次に、実施の形態3について説明する。実施の形態3では、発明者による実験結果について説明する。
発明者は、図5で説明した形状の支柱固定部材1を実際に製作して、支柱管11に力を加える場合の支柱全体での耐久性を実験した。図8は、本発明の実施の形態3における支柱の強度耐久性を測る実験状態を示す模式図である。
実験においては、実施の形態1、2で説明した図5の支柱固定部材1を取り付けて得られる支柱10を、次のようにして実験を行った。
(その1:設計荷重での残留たわみの測定)
(手順1)上述の支柱10を、横向きにおいて支柱固定部材1の底面を固定する。
(手順2)支柱管11の底面から7250mmの部分に荷重を加える。
(手順3)荷重をかける荷重点の数値を計測するために荷重計測器を設置する。
(手順4)設計荷重を350kgとした。0kgから350kgまで支柱管11の手順2の位置に荷重を徐々にかけていく。
(手順5)350kgまでの荷重をかけ終わったところで、荷重を外して、支柱管11の残留たわみを測定する。
以上の手順1〜5によって、設計荷重として設定された荷重の場合に、支柱管11にどのような変化や残留たわみが出るかを確認した。
この確認の結果、図5で説明された支柱固定部材1を用いた当該実験での支柱管11は、目視においては、折れたり曲がったりしている状態やひびやひずみが生じたりしている状態は確認できなかった。
同じ形態の別々の支柱10に対して同じ手順での実験を3回繰り返したところ、荷重を外した後の支柱管11の残留たわみは、1回目が5mm、2回目が6mm、3回目が6mmであった。
すなわち、図5で説明された支柱固定部材1を用いた支柱10においては、同じ形態の支柱10を3本用意してそれぞれで実験を行っても、ほとんどたわみが残っていない結果が確認された。更には、実験を繰り返しても、残留たわみの相違が少なく、本発明の支柱固定部材1の能力のばらつきも生じないことが確認された。
(その2:最大荷重の確認)
手順1〜3の後で、支柱管11が座屈(折れたり曲がったりする状態)するまで、荷重をかけて、最大荷重を確認する。
発明者の実験結果において、その1の実験と同じように同じ形態の支柱10を3本用意して、それぞれで同じ実験を繰り返した。
この3回の実験において、1回目の結果での最大荷重は、682gであり、2回目の結果での最大荷重は692kgであり、3回目の結果での最大荷重は688kgである。このように、非常に高い最大荷重を有しており、ばらつきも少ない。
実験のその1、その2の荷重は、一般的に支柱に求められる荷重を基準としており、実験の結果、本発明の支柱固定部材1の耐久性が確かめられた。
なお、実施の形態1〜2で説明された支柱固定部材は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。
1 支柱固定部材
2 ベース部材
21 固定部材
3 サポート部材
31 孔
32 上部外周
33 下部底面
34 曲面形状
35 支柱接続部分
36 ベース部材接続部分
37 上部接続領域
38 外部接続領域
39 凹部
10 支柱
11 支柱管
2 ベース部材
21 固定部材
3 サポート部材
31 孔
32 上部外周
33 下部底面
34 曲面形状
35 支柱接続部分
36 ベース部材接続部分
37 上部接続領域
38 外部接続領域
39 凹部
10 支柱
11 支柱管
Claims (17)
- 支柱管を地面に設置する際に設置を固定する支柱固定部材であって、
前記地面に設置されて地面に接続されるベース部材と、
前記ベース部材および前記支柱管と接続されて、前記支柱管の下方を支持するサポート部材と、を備え、
前記サポート部材は、前記支柱管を挿入できる環状であり、上方の上部外周と、下方の下部底面と、を有し、
前記サポート部材は、前記支柱管からの応力を、前記上部外周から途中位置まで第1方向に沿って伝達し、前記途中位置から前記下部底面まで第2方向に沿って伝達し、
前記第1方向と前記ベース部材との交差角度は、前記第2方向と前記ベース部材との交差角度よりも大きい、支柱固定部材。 - 前記サポート部材は、前記第1方向と前記第2方向の交差する前記途中位置において、内側に向いた曲面形状を有する、請求項1記載の支柱固定部材。
- 前記曲面形状は、内側に凹む凹部を有する、請求項2記載の支柱固定部材。
- 前記曲面形状は、外側に出る凸部と内側に凹む凹部とを有する、請求項2記載の支柱固定部材。
- 前記上部外周は、前記支柱管と接触する部分とその周囲の少なくとも一部(以下、「支柱接続部分」という)において、前記支柱管と接続され、
前記サポート部材は、前記支柱接続部分において、前記支柱管からの応力を略垂直方向および非垂直方向に、分散する、請求項1から4のいずれか記載の支柱固定部材。 - 前記上部外周は、前記支柱管に対して略垂直に形成され、
前記支柱接続部分は、前記上部外周の端面が前記支柱管と接触する部分とその上方の上部接続領域を含み、
前記上部外周は、前記支柱管からの応力を略垂直に伝達し、前記上部接続領域は、前記支柱管からの応力を非垂直に伝達する、請求項5記載の支柱固定部材。 - 前記支柱接続部分において、前記上部接続領域で溶接されることで、前記サポート部材が前記支柱管に固定される、請求項6記載の支柱固定部材。
- 前記下部底面は、前記ベース部材と接触する部分とその周囲の少なくとも一部(以下、「ベース部材接続部分」という)において、前記ベース部材と接続され、
前記サポート部材は、前記ベース部材接続部分において、前記支柱管および前記ベース部材の少なくとも一方からの応力を、前記ベース部材に対して略垂直および非垂直方向に分散する、請求項1から7のいずれか記載の支柱固定部材。 - 前記下部底面は、前記ベース部材に対して略垂直に形成され、
前記ベース部材接続部分は、前記下部底面の端面が前記ベース部材と接触する部分とその外側の外部接続領域を含み、
前記下部底面は、前記ベース部材からの応力を略垂直に伝達し、前記外部接続領域は、前記ベース部材からの応力を非垂直に伝達する、請求項8記載の支柱固定部材。 - 前記ベース部材接続部分において、前記外部接続領域で溶接されることで、前記サポート部材は、前記ベース部材に固定される、請求項9記載の支柱固定部材。
- 前記サポート部材は、
前記上部外周において、略垂直に前記支柱管に接触し、
前記下部底面において、略垂直に前記ベース部材に接触し、
前記上部外周と前記下部底面との間に、内側に湾曲した前記曲面形状を有する、請求項1から10のいずれか記載の支柱固定部材。 - 前記曲面形状は、凸部および凹部の少なくとも一方を更に有する、請求項11記載の支柱固定部材。
- 前記支柱管は、前記サポート部材の内部に挿入されて、その底部が、前記ベース部材の表面に接続される、請求項1から12のいずれか記載の支柱固定部材。
- 前記途中位置は、前記支柱管からの応力および前記ベース部材からの応力を、部分的に相殺させる、請求項2から13のいずれか記載の支柱固定部材。
- 前記ベース部材は、地面に固定する固定部材を更に備える、請求項1から14のいずれか記載の支柱固定部材。
- 請求項1から15のいずれか記載の支柱固定部材と、
前記サポート部材の内部に挿入されて接続される支柱管と、を備える支柱。 - 前記支柱管は、発光装置用ポール、信号機ポール、交通標識用ポール、電波塔ポール、基地局用ポール、スピーカー用ポールおよび防犯カメラ用ポールのいずれかである、請求項16記載の支柱。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114547758A (zh) * | 2022-03-18 | 2022-05-27 | 湖北省工业建筑集团有限公司 | 一种外露式钢柱铰接柱脚的计算方法 |
Citations (3)
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US3257765A (en) * | 1963-05-13 | 1966-06-28 | Union Metal Mfg Co | Anchor base for poles |
JP2001311120A (ja) * | 2000-04-26 | 2001-11-09 | Kisaki:Kk | 支柱支持装置 |
JP2010222832A (ja) * | 2009-03-24 | 2010-10-07 | Sekisui Jushi Co Ltd | 道路用標示体および押圧装置 |
-
2014
- 2014-12-24 JP JP2014261258A patent/JP2016121466A/ja active Pending
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