JP3187560U - ボルト接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】基礎杭の施工誤差の吸収を可能とする範囲を大きく確保するとともに、耐力の高い摩擦接合を実現することのできるボルト接合構造を提供する。
【解決手段】太陽光パネル等の設備機器が設置される上部架台を基礎杭に取り付けるためのボルト接合構造１に関する。基礎杭に設けられる第１鋼板３と、第１鋼板３に高力ボルト１１で摩擦接合される第２鋼板４と、第２鋼板４に固定される上部架台の第３鋼板２とを備える。第３鋼板２は、高力ボルト１１が挿通される薄板孔部２１が設けられて、薄板孔部２１の周縁２１ａが高力ボルト１１と離間するように形成される。
【選択図】図６

Description

本考案は、太陽光パネル等の設備機器が設置される上部架台を基礎杭に取り付けるためのボルト接合構造に関する。

従来より、施工性がよく、傾斜地にも設置可能な太陽光発電パネル支持架台を提供することを目的として、例えば、特許文献１の開示技術が提案されている。

特許文献１に開示された太陽光発電パネル支持架台は、地面上に設置され、所定の傾斜を有するものであり、太陽光発電パネルの傾斜方向に直交して段違いに架設された複数の第１支持梁と、複数の第１支持梁に直交して架設された複数の第２支持梁とを備え、また、第２支持梁の中の二つの第２支持梁の各々の中心から地面の法線上に、下端が地中に貫入する、Ｈ形鋼又は鋼矢板で構成される支柱を備え、さらに、支柱の上部と軸力１５５ｋＮ〜３４９ｋＮの複数の高力ボルトでボルト接合された板厚６〜１２ｍｍの溝形鋼と、第２支持梁と軸力１５５ｋＮ未満の複数のボルトでボルト接合され、かつ、溝形鋼のウェブ面に溶接された板厚２．３〜９ｍｍの鋼板とからなる接合金物を備えるものである。

実用新案登録第３１８１７７８号公報

しかし、特許文献１に開示された太陽光発電パネル支持架台は、高力ボルトを挿通するための長孔を設けることのできる部位が、複数の厚板が当接されるものとなる接合金物と支柱との接合箇所のみとなり、地中に貫入された支柱の施工誤差の吸収を可能とする範囲を大きく確保することができないものとなるという問題点があった。

また、めっき薄板は、厚板に当接された状態で、めっき薄板に形成された長孔に高力ボルトを挿通させて締結した場合であっても、高力ボルト、ワッシャー又はナットの何れかと厚板との間にめっき薄板が介在することによって、めっき薄板と厚板との当接面で十分な摩擦抵抗を得ることができず、めっき薄板が長孔で面内方向に移動するものとなり、耐力の高い摩擦接合を実現することができないものとなるという問題点があった。

さらに、めっき薄板は、摩擦係数が低いものであることから、めっき薄板と厚板との当接面で十分な耐力が得られないものとなり、接合する相互の鋼板でボルト側面と鋼板の断面とを接触させる支圧接合とせざるを得ないものとなる。このため、支圧接合では、鋼板に形成される孔径とボルト径とのクリアランスを数ｍｍとする円形孔が適用されるため、この円形孔で支柱の施工誤差を吸収することができないものとなり、支柱の施工誤差の吸収を可能とする範囲を大きく確保することができないものとなるという問題点があった。

そこで、本考案は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、基礎杭の施工誤差の吸収を可能とする範囲を大きく確保するとともに、耐力の高い摩擦接合を実現することのできるボルト接合構造を提供することにある。

第１考案に係るボルト接合構造は、太陽光パネル等の設備機器が設置される上部架台を基礎杭に取り付けるためのボルト接合構造であって、基礎杭に設けられる第１鋼板と、前記第１鋼板に高力ボルトで摩擦接合される第２鋼板と、前記第２鋼板に固定される上部架台の第３鋼板とを備え、前記第３鋼板は、前記高力ボルトが挿通される孔部が設けられて、前記孔部の周縁が前記高力ボルトと離間するように形成されることを特徴とする。

第２考案に係るボルト接合構造は、第１考案において、前記第１鋼板及び前記第２鋼板の何れか一方又は両方は、前記高力ボルトに対する面内方向への移動を可能とする長孔が形成されることを特徴とする。

第３考案に係るボルト接合構造は、第１考案又は第２考案において、前記第３鋼板は、面内方向で移動しないように複数の中ボルトで固定されることを特徴とする。

第４考案に係るボルト接合構造は、第１考案〜第３考案の何れかにおいて、前記第１鋼板及び前記第２鋼板は、摩擦接合される面にめっき処理が施されていない厚さ６．０ｍｍ以上の厚板であり、前記第３鋼板は、めっき処理が施された厚さ３．２ｍｍ以下の薄板であることを特徴とする。

第１考案〜第４考案によれば、第３鋼板が第２鋼板に添わせた状態で支圧接合され、第１鋼板と第２鋼板とが摩擦接合されるとともに、第１鋼板と第２鋼板との当接面や、高力ボルト、ワッシャー及びナットと第１鋼板又は第２鋼板との間に第３鋼板が介在しないものとされるため、めっき処理が施されていない第１鋼板と第２鋼板との当接面で耐力の高い摩擦接合を実現することが可能となる。

第１考案〜第４考案によれば、第１鋼板の第１長孔や、第２鋼板の第２長孔で、第１鋼板又は第２鋼板が高力ボルトに対して面内方向に移動した場合であっても、第３鋼板の薄板孔部の周縁が高力ボルトやワッシャーと離間した状態を維持することのできる大きさに形成されるため、高力ボルトやワッシャーが第３鋼板に干渉しないものとなることから、第１鋼板と第２鋼板との当接面で耐力の高い摩擦接合を確保しながら、高力ボルトに対して第１鋼板又は第２鋼板を面内方向に移動させることが可能となる。

第１考案〜第４考案によれば、接合金具における調整のみで上部架台の傾斜角度への対応が可能であることから、上部架台の傾斜角度にかかわらず、上部架台の第３鋼板に第２鋼板を添設させた状態で、上部架台を統一して製作することができ、所定の傾斜角度で太陽光パネル等の設備機器が設置される上部架台を、容易、安価に提供することが可能となる。

特に、第２考案によれば、杭打ちによって生じる基礎杭の施工誤差を吸収するために、上部架台を所定の位置まで移動させて、高力ボルトを用いて摩擦接合する機構が必要となるが、狭小な接合箇所において、第１鋼板の第１長孔や、第２鋼板の第２長孔を設けることができ、基礎杭の施工誤差の吸収を可能とする範囲を大きく確保することが可能となる。

特に、第３考案によれば、第３鋼板の薄板の支圧接合用丸孔と、第２鋼板の厚板の支圧接合用丸孔とに中ボルトが挿通されて、中ボルトがナットで締結されることによって、第３鋼板が第２鋼板に対して面内方向で移動しないように、複数の中ボルトで固定されるものとなり、第３鋼板と第２鋼板とを支圧接合させて、十分な耐力を確保することが可能となる。

本考案を適用したボルト接合構造が用いられる太陽光パネル、上部架台及び基礎杭を示す斜視図である。 本考案を適用したボルト接合構造が用いられる太陽光パネル、上部架台及び基礎杭を示す側面図である。 本考案を適用したボルト接合構造を第３鋼板側から示す側方斜視図である。 本考案を適用したボルト接合構造を第１鋼板側から示す側方斜視図である。 （ａ）は、第１鋼板の第１丸孔と第２鋼板の第２長孔とに高力ボルトが挿通される状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、第１鋼板又は第２鋼板と第３鋼板とを当接させて、第３鋼板の薄板長孔に高力ボルトが挿通される状態を示す斜視図である。 本考案を適用したボルト接合構造において、第１鋼板の第１丸孔と第２鋼板の第２長孔とに高力ボルトが挿通される状態を示す斜視図である。 本考案を適用したボルト接合構造において、第１鋼板の第１長孔と第２鋼板の第２丸孔とに高力ボルトが挿通される状態を示す斜視図である。

以下、本考案を適用したボルト接合構造１を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本考案を適用したボルト接合構造１は、図１に示すように、太陽光パネル６等の設備機器が設置される上部架台７を基礎杭８に取り付けるために用いられる。

太陽光パネル６は、発電効率を向上させるために、例えば、太陽が移動する方向に向けて、水平方向から約０°〜３０°傾斜させた上部架台７に設置される。

上部架台７は、基礎杭８に取り付けるための複数の垂木７１と、太陽光パネル６を設置するための複数の母屋７２とが、略格子状に組み合わされて構成される。上部架台７は、これに限らず、如何なる態様で組み合わされて構成されてもよい。

垂木７１は、太陽光や雨風等による鋼材の腐食の防止を目的として、めっき処理が施された第３鋼板２が用いられる。垂木７１は、例えば、薄鋼板の上下端にリブを形成させた薄板の溝形鋼が用いられる。

母屋７２は、図２に示すように、複数のＣ形鋼が用いられ、垂木７１の中間部分において、一対のＣ形鋼を背中合わせにした状態で設けられる。母屋７２は、これに限らず、如何なる材料で、如何なる形状のものが用いられてもよい。

基礎杭８は、Ｈ形鋼が地盤に打ち込まれることによって、太陽光パネル６が設置された上部架台７を支持するものとして設けられる。基礎杭８は、これに限らず、如何なる材料で、如何なる形状のものが用いられてもよく、地盤に打設されたコンクリート等で固定されてもよい。

基礎杭８は、厚鋼板を折曲加工して形成された接合金具５が上端部８ａに設けられる。基礎杭８は、上端部８ａの両側面８ｂにおいて、ボルトナット等によって一対のアングル部材８１の略鉛直部が取り付けられる。

接合金具５は、長孔が形成された接合金具５の略水平部と、長孔が形成されたアングル部材８１の略水平部とを当接させた状態で、これらの長孔で略水平方向の可動領域を確保するものとして、ボルトナット等によって基礎杭８の上端部８ａに固定される。

本考案を適用したボルト接合構造１は、図３、図４に示すように、基礎杭８の上端部８ａに設けられる接合金具５として用いられた第１鋼板３と、第１鋼板３に当接された状態で、軸力１５５ｋＮ〜３４９ｋＮ等の高力ボルト１１で摩擦接合されるものとなる厚鋼板の第２鋼板４と、第２鋼板４に固定される上部架台７の垂木７１の第３鋼板２とを備える。なお、接合金具５は、必要に応じて、変形防止のための補剛板１３が設けられてもよい。

本考案を適用したボルト接合構造１は、例えば、端面からの腐食を防止するために、第３鋼板２が、めっき処理が施されて３．２ｍｍ以下の厚みとなるように形成された薄板となるとともに、摩擦接合による所定の耐力を確保するために、第１鋼板３及び第２鋼板４が、めっき処理が施されることなく６．０ｍｍ以上の厚みとなるように形成された厚板となる。

第３鋼板２は、図３に示すように、軸力１５５ｋＮ未満等の中ボルト１２の外径と略同一径の薄板の支圧接合用丸孔２０が４箇所に形成されるとともに、高力ボルト１１及びワッシャー１１ａの外径よりも大きい径の薄板孔部２１が４箇所に形成される。第３鋼板２は、これに限らず、薄板の支圧接合用丸孔２０及び薄板孔部２１が如何なる数量で形成されてもよい。

第１鋼板３は、図４に示すように、横方向に延びる第１長孔３１が４箇所に形成される。第１鋼板３は、これに限らず、縦方向に延びる第１長孔３１が形成されてもよく、第１長孔３１が如何なる数量で形成されてもよい。

第２鋼板４は、高力ボルト１１の外径と略同一径の第２丸孔４１が４箇所に形成されるとともに、中ボルト１２の外径と略同一径の厚板の支圧接合用丸孔４０が４箇所に形成される。第２鋼板４は、これに限らず、第２丸孔４１及び厚板の支圧接合用丸孔４０が如何なる数量で形成されてもよい。

本考案を適用したボルト接合構造１は、第３鋼板２の薄板の支圧接合用丸孔２０と、第２鋼板４の厚板の支圧接合用丸孔４０とに中ボルト１２が挿通されて、中ボルト１２がナットで締結されることによって、第３鋼板２が第２鋼板４に対して面内方向で移動しないように、４箇所の中ボルト１２で固定されるものとなり、第３鋼板２と第２鋼板４とを支圧接合させて、十分な耐力を確保することが可能となる。

本考案を適用したボルト接合構造１は、第１長孔３１が形成されることによって、第１鋼板３の第１長孔３１と、第２鋼板４の第２丸孔４１とに高力ボルト１１が挿通されて、ナットで締結される前の状態で、第１鋼板３と第２鋼板４とが、高力ボルト１１に対して第１鋼板３の第１長孔３１で相互に面内方向に移動することが可能となる。

本考案を適用したボルト接合構造１は、第１鋼板３の第１長孔３１と、第２鋼板４の第２丸孔４１とに高力ボルト１１が挿通されて、高力ボルト１１がナットで締結されることによって、第１鋼板３と第２鋼板４とが相互に面内方向で移動しないように、４箇所の高力ボルト１１で摩擦接合されるものとなる。

第１鋼板３及び第２鋼板４は、図５（ａ）に示すように、高力ボルト１１の外径と略同一径の第１丸孔３２が第１鋼板３に形成されるとともに、横方向に延びる第２長孔４２が第２鋼板４に形成されて、第１鋼板３の第１丸孔３２と、第２鋼板４の第２長孔４２とに高力ボルト１１が挿通されて締結されることで、耐力の高い摩擦接合を実現することができる。

これに対して、第３鋼板２は、図５（ｂ）に示すように、第１鋼板３又は第２鋼板４と当接させて、第３鋼板２に横方向に延びて形成された薄板長孔２２に、高力ボルト１１を挿通させて締結した場合であっても、第３鋼板２と第１鋼板３又は第２鋼板４との当接面で十分な摩擦抵抗を得ることができず、第３鋼板２が薄板長孔２２で面内方向に移動するものとなり、耐力の高い摩擦接合を実現することができないものとなる。

このため、第３鋼板２は、第１鋼板３又は第２鋼板４と当接させた場合に、十分な耐力を実現するために、薄板長孔２２を形成することなく、高力ボルト１１の外径と略同一径の丸孔を形成させて、この丸孔に高力ボルト１１を挿通させることによって、第１鋼板３又は第２鋼板４の断面、第３鋼板２の断面及び高力ボルト１１の側面とを接触させて、支圧接合させることが必要なものとなる。

このとき、第３鋼板２や、第１鋼板３又は第２鋼板４は、第３鋼板２を第１鋼板３又は第２鋼板４に当接させて第３鋼板２の丸孔に高力ボルト１１を挿通させて締結した場合に、施工誤差を吸収するための薄板長孔２２や、第１長孔３１又は第２長孔４２を形成することができないものとなり、施工誤差を吸収することのできる範囲が小さいものとなる。

本考案を適用したボルト接合構造１は、図６に示すように、高力ボルト１１の外径と略同一径の第１丸孔３２が第１鋼板３に形成されるとともに、横方向又は縦方向に延びる第２長孔４２が第２鋼板４に形成されて、第１鋼板３の第１丸孔３２と、第２鋼板４の第２長孔４２とに高力ボルト１１が挿通されて締結される。

このとき、本考案を適用したボルト接合構造１は、高力ボルト１１及びワッシャー１１ａの外径よりも大きい径の薄板孔部２１が設けられるため、第１鋼板３の第１丸孔３２と、第２鋼板４の第２長孔４２とに高力ボルト１１が挿通されて締結された状態で、薄板孔部２１に高力ボルト１１が挿通されて、薄板孔部２１の周縁２１ａが高力ボルト１１と離間するように形成される。

なお、本考案を適用したボルト接合構造１は、図７に示すように、横方向又は縦方向に延びる第１長孔３１が第１鋼板３に形成されるとともに、高力ボルト１１の外径と略同一径の第２丸孔４１が第２鋼板４に形成されて、第１鋼板３の第１長孔３１と、第２鋼板４の第２丸孔４１とに高力ボルト１１が挿通されて締結されてもよい。

また、本考案を適用したボルト接合構造１は、これに限らず、横方向又は縦方向に延びる第１長孔３１が第１鋼板３に形成されるとともに、横方向又は縦方向に延びる第２長孔４２が第２鋼板４に形成されて、第１鋼板３の第１長孔３１と、第２鋼板４の第２長孔４２とに高力ボルト１１が挿通されて締結されてもよい。

これにより、本考案を適用したボルト接合構造１は、第３鋼板２が第２鋼板４に添わせた状態で支圧接合され、第１鋼板３と第２鋼板４とが摩擦接合されるとともに、第１鋼板３と第２鋼板４との当接面や、高力ボルト１１、ワッシャー１１ａ及びナットと第１鋼板３又は第２鋼板４との間に第３鋼板２が介在しないものとされるため、めっき処理が施されていない第１鋼板３と第２鋼板４との当接面で耐力の高い摩擦接合を実現することが可能となる。

また、本考案を適用したボルト接合構造１は、杭打ちによって生じる基礎杭８の施工誤差を吸収するために、上部架台７を所定の位置まで移動させて、高力ボルト１１を用いて摩擦接合する機構が必要となるが、狭小な接合箇所において、第１鋼板３の第１長孔３１や、第２鋼板４の第２長孔４２を設けることができ、基礎杭８の施工誤差の吸収を可能とする範囲を大きく確保することが可能となる。

本考案を適用したボルト接合構造１は、第１鋼板３の第１長孔３１や、第２鋼板４の第２長孔４２で、第１鋼板３又は第２鋼板４が高力ボルト１１に対して面内方向に移動した場合であっても、第３鋼板２の薄板孔部２１の周縁２１ａが、高力ボルト１１やワッシャー１１ａと離間した状態を維持することのできる大きさに形成される。

これにより、本考案を適用したボルト接合構造１は、高力ボルト１１やワッシャー１１ａが第３鋼板２に干渉しないものとなることから、第１鋼板３と第２鋼板４との当接面で耐力の高い摩擦接合を確保しながら、高力ボルト１１に対して第１鋼板３又は第２鋼板４を面内方向に移動させることが可能となる。

また、本考案を適用したボルト接合構造１は、図７に示すように、第１長孔３１が第１鋼板３に形成されるとともに、第２丸孔４１が第２鋼板４に形成されて、第１鋼板３の第１長孔３１と、第２鋼板４の第２丸孔４１とに高力ボルト１１が挿通されて締結されることによって、第２鋼板４が高力ボルト１１に対して面内方向に移動する範囲が小さくなることから、第３鋼板２の薄板孔部２１の周縁２１ａと高力ボルト１１との離間距離を小さくすることができ、第３鋼板２の薄板孔部２１の大きさを小さくして合理的な設計をすることが可能となる。

さらに、本考案を適用したボルト接合構造１は、接合金具５における調整のみで上部架台７の傾斜角度への対応が可能であることから、上部架台７の傾斜角度にかかわらず、上部架台７の第３鋼板２に第２鋼板４を添設させた状態で、上部架台７を統一して製作することができ、所定の傾斜角度で太陽光パネル６等の設備機器が設置される上部架台７を、容易、安価に提供することが可能となる。

以上、本考案の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本考案を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本考案の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

１ ：ボルト接合構造
１１ ：高力ボルト
１１ａ ：ワッシャー
１２ ：中ボルト
１３ ：補剛板
２ ：第３鋼板
２０ ：薄板の支圧接合用丸孔
２１ ：薄板孔部
２１ａ ：周縁
２２ ：薄板長孔
３ ：第１鋼板
３１ ：第１長孔
３２ ：第１丸孔
４ ：第２鋼板
４０ ：厚板の支圧接合用丸孔
４１ ：第２丸孔
４２ ：第２長孔
５ ：接合金具
６ ：太陽光パネル
７ ：上部架台
７１ ：垂木
７２ ：母屋
８ ：基礎杭
８ａ ：上端部
８ｂ ：両側面
８１ ：アングル部材

Claims (4)

1. 太陽光パネル等の設備機器が設置される上部架台を基礎杭に取り付けるためのボルト接合構造であって、
   基礎杭に設けられる第１鋼板と、前記第１鋼板に高力ボルトで摩擦接合される第２鋼板と、前記第２鋼板に固定される上部架台の第３鋼板とを備え、
   前記第３鋼板は、前記高力ボルトが挿通される孔部が設けられて、前記孔部の周縁が前記高力ボルトと離間するように形成されること
   を特徴とするボルト接合構造。
2. 前記第１鋼板及び前記第２鋼板の何れか一方又は両方は、前記高力ボルトに対する面内方向への移動を可能とする長孔が形成されること
   を特徴とする請求項１記載のボルト接合構造。
3. 前記第３鋼板は、面内方向で移動しないように複数の中ボルトで固定されること
   を特徴とする請求項１又は２記載のボルト接合構造。
4. 前記第１鋼板及び前記第２鋼板は、摩擦接合される面にめっき処理が施されていない厚さ６．０ｍｍ以上の厚板であり、前記第３鋼板は、めっき処理が施された厚さ３．２ｍｍ以下の薄板であること
   を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載のボルト接合構造。

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