JP3464416B2 - 柱脚構造体およびその構築方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表示柱、電柱、架
線柱、信号柱、照明柱、標識柱、門型柱等の各種ポール
や鉄塔、建築物、橋梁等に用いられる柱脚構造体、およ
び該柱脚構造体の構築方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、柱脚下端にボルト接合用ベー
スプレートを持つ柱脚構造体としては以下のようなもの
がある。 鋼管や型鋼の柱脚下端に基礎ボルト接合用
ベースプレートを溶接しただけの最もシンプルな接合構
造を持ったもの。しかしこの場合には、最も大きな断面
力の作用する柱脚下端とボルト接合用ベースプレートの
溶接部に、ボルト反力からくるベースプレートの局部曲
げが累加断面力として作用し、構造弱点となっていた。
この構造弱点は、柱脚鋼管やベースプレートの板厚を大
きくして構造体その物の発生応力を低減し溶接部の応力
を緩和することもできるが、いたずらに鋼材重量を増大
するだけで施工性の悪化やコスト上昇を招くだけであ
る。

【０００３】従って、一般的には後述する、、よ
うに柱脚とベースプレートの溶接接合部近傍の限定補強
が実施され、最小限の鋼材重量増大で溶接部の局部曲げ
低減がなされるが、柱脚構造体下部の溶接加工度の増大
から製作コストの上昇は避けられない。また、柱脚構造
の加工は柱脚下端部でのベースプレートとの溶接結合に
限定されているにも関わらず、加工のない上部柱脚部材
までフアブリケーターでのハンドリング対象となり加工
度の割りにはコスト高となっていた。更には、柱脚下端
のボルト接合用ベースプレートと基礎コンクリートの間
はモルタル等で高精度の高さ補正や傾き補正をする必要
があるという問題点もあった。

【０００４】 柱脚下端が厚肉補強されたボルト接合
用ベースプレートを持つもの。この場合は、鋼管や型鋼
からなる柱脚下端部の任意範囲を厚肉化するとベースプ
レートからの溶接部の局部曲げ応力が緩和する。しかし
ながら、柱脚下端部の厚肉部材の取りつけは溶接部の新
たな追加や板厚急変部の応力集中や溶接性の問題等、溶
接入熱の増加や板厚変化部の溶接部の応力集中等の信頼
性不安箇所の増大や溶接加工コストアップを招くという
問題点もあった。特に、鋼管や型鋼は板厚の大きさに限
界があり、コストの高い鋳鋼や溶接ビルトアップ厚板部
材で対処しなければならないケースが多い。更には、柱
脚構造体が閉断面となる鋼管構造の場合、鋼管とベース
プレートの接合部は内側からの溶接や検査ができないた
め、品質信頼性や品質保証にも限界があった。

【０００５】 柱脚下端に縦リブ補強されたボルト接
合用ベースプレートを持つもの。これは、図９に示され
るように、最も簡易で普及している低コストの柱脚下端
部補強である。しかしながら、縦リブ上端部の廻し溶接
部が溶接熱残留応力と溶接止端部の熱影響部材質劣化が
重複して構造欠陥となりやすく、耐力や疲労性能が低下
するという問題点があった。更には、溶融亜鉛メツキ等
の防食処理をすると、溶融亜鉛浴槽からの入熱から縦リ
ブ上端部の熱残留応力が更に大きくなり、ここから亀裂
が進展して柱脚疲労折損の原因ともなっていた。

【０００６】 柱脚下端に縦リブ補強されたボルト接
合用ダブルフランジからなるベースプレートを持つも
の。この場合は、縦リブを上下ダブルフランジで挟み込
むと上記ボルト接合フランジの剛性向上と縦リブ上端部
の残留応力が低減し、上記、の課題が解決できるこ
ととなる。しかしながら、柱脚下端部の構造が複雑とな
り加工コストが大幅に上昇するという問題点があった。

【０００７】また、上記いずれの場合においても共通課
題として、柱脚構造物が一般的に、地震や風、さらには
柱脚を支持する構造物からの振動に共振応答して柱脚下
端部に大きな荷重が作用することが多く、柱脚下端部の
耐荷力や疲労性能向上策だけでは十分な機械的強度およ
び耐久性を保持することができない場合があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
従来の問題点を解決して、二次加工のほとんどない型鋼
や鋼管からなる柱脚部材で構成され、かつ分割製造でき
るので生産性が向上して大幅なコストダウンを図ること
ができ、また応力集中を緩和できて機械的強度および耐
久性を大幅に高めることができ、更には確実な品質管理
ができて高い品質レベルを維持することができる柱脚構
造体、およびそのような柱脚構造体を簡単に構築するこ
とができる柱脚構造体の構築方法を提供することを目的
として完成されたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
になされた本発明は、柱脚下端にボルト接合用ベースプ
レートを持つ柱脚構造体が、その少なくとも一方が表面
処理金属部材からなる上部柱脚部材と下部柱脚部材とか
らなり、該下部柱脚部材を上部柱脚部材の下端外径より
も大径の中空管の底部にボルト接合用ベースプレートを
連設したものとして、この下部柱脚部材内に上部柱脚部
材の下端部を所定長挿入し、前記下部柱脚部材の中空管
内面と上部柱脚部材の下端挿入部外面との間に電気的に
絶縁性の不定形硬化材を充填して、前記下部柱脚部材と
上部柱脚部材とを結合一体化したことを特徴とする柱脚
構造体と、柱脚下端にボルト接合用ベースプレートを持
つ柱脚構造体が、その少なくとも一方が表面処理金属部
材からなる上部柱脚部材と下部柱脚部材とからなり、該
下部柱脚部材を上部柱脚部材の下端外径よりも大径の中
空管の底部にボルト接合用ベースプレートを連設したも
のとして、これをアンカーボルトを介して基礎に剛結し
た後、下部柱脚部材の中空管部に上部柱脚部材下端部を
所定長挿入し、次いで前記下部柱脚部材の中空管内面と
前記上部柱脚部材下端挿入部外面との間に電気的に絶縁
性の不定形硬化材を充填して、前記下部柱脚部材と上部
柱脚部材を結合一体化することを特徴とする柱脚構造体
の構築方法である。

【００１０】なお、前記下部柱脚部材が、鋳鋼からなり
中空管とベースプレートとが一体成形されているものを
請求項２に係る発明とし、上部柱脚部材と下部柱脚部材
が異種部材からなるものを請求項３に係る発明とする。
また、下部柱脚部材の中空管内面と上部柱脚部材の下端
挿入部外面の少なくとも一方にシャーキイとなる突起が
形成されているものを請求項４に係る発明とする。更に
は、前記不定形硬化材が粘弾性体からなるものを請求項
５に係る発明とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面とともに詳細に説明する。図面は、本発明を高速道路
に設置される表示柱に適用した場合を示すものであっ
て、図中１は柱脚、２はその下端に取付けられるボルト
接合用ベースプレートである。前記柱脚１は上部柱脚部
材１ａと下部柱脚部材１ｂで構成されており、該下部柱
脚部材１ｂは上部柱脚部材１ａの下端外径よりも大径の
中空管の底部にボルト接合用ベースプレート２を連設し
たものとされている。そして、下部柱脚部材１ｂ内には
上部柱脚部材１ａの下端部がほぼ直径に相当するの長さ
分挿入されており、更に前記下部柱脚部材１ｂの中空管
内面と上部柱脚部材１ａの下端挿入部外面との間には有
機系のエポキシや無機系のセメントモルタル等の不定形
硬化材３が充填されて、前記下部柱脚部材１ｂと上部柱
脚部材１ａとが結合一体化された構造となっている。

【００１２】前記上部柱脚部材１ａは、長尺であるが加
工がほとんどなく、製鉄メーカーで製造された安価な鋼
管を必要寸法に切断する程度であり、必要に応じて頂部
に雨水進入対策として上蓋板をつける程度のものであ
る。なお、上部柱脚部材１ａとしては鋼管に限定する必
要はなく、型鋼や非鉄材料の柱脚構造でもよい。また、
防食対策としては耐候性鋼材からなる鋼管を用いるケー
スや塗装やメッキを用いる場合があり、道路等での表示
柱、照明灯では景観やメンテナンス性から溶融亜鉛メッ
キが一般的に用いられる。更には、下部柱脚部材１ｂと
の挿入連結部での不定形硬化材３を介した連結部は亜鉛
メッキとの異種材料接触部となるので、亜鉛の溶出損耗
を防ぐためにタールエポ等のガード層を設ける場合もあ
る。

【００１３】下部柱脚部材１ｂは、上部柱脚部材１ａの
挿入接合端となる鋼管部とアンカーボルト接合用ベース
プレート２、更には図３に示されるように、必要に応じ
て補強のための縦リブ４から構成される。防食対策とし
ては、上部柱脚部材１ａに準ずる仕様でよいが、下部柱
脚部材１ｂは上部柱脚部材１ａに比べ腐食環境が厳しい
ケースが多く、ワンランク上の防食仕様にするケースも
ある。また、下部柱脚部材１ｂは短尺ではあるが加工度
が高く溶接部も多くなることから、場合によっては図４
に示されるように、鋳鋼で一体造形するほうが品質も安
定し安価となることから好ましい。この場合には、下部
柱脚部材１ｂは中空管とベースプレート２、更には縦リ
ブ４までも含めた一体鋳込みが可能であり、溶接問題か
ら解放された板厚や形状自由度の高い確実な品質の製品
を製造することができることとなる。

【００１４】前記下部柱脚部材１ｂの中空管内面と上部
柱脚部材１ａの下端挿入部外面との間に充填する不定形
硬化材３としては、粘弾性を有する例えばエポキシやセ
メントモルタル等が用いられる。その他、定型材である
制振ゴムとエポキシ樹脂等の不定形接着剤との組み合わ
せもある。これにより、振動荷重が作用する柱脚構造に
おいて、その免震（振動加速度を吸収応答）／制振（振
動エネルギーを吸収減衰）作用を発揮して柱脚構造体に
作用する振動荷重を軽減することができ、大幅な耐久性
の向上が図れることとなる。

【００１５】この場合、図５および図６に示されるよう
に、下部柱脚部材１ｂの中空管内面と上部柱脚部材１ａ
の下端挿入部外面の少なくとも一方にシャーキイとなる
突起５を形成しておけば、下部柱脚部材１ｂの挿入連結
部における不定形硬化材３を介した連結強度が強化され
好ましい。

【００１６】また、前記上部柱脚部材１ａと下部柱脚部
材１ｂを異種部材からなるものとすることもできる。何
故なら、両者間には前記不定形硬化材３を介しているの
で、一般的には溶接が困難な異種材料からなる部材も容
易に連結できるからである。同様に、不定形硬化材３を
介して連結されていることで電気的にも遮断されている
ことから、電位のことなるアルミや炭素繊維と鋼材の接
触腐食の問題もなく、通常は溶接やボルト接合で問題と
なる困難な部材をも容易に連結することができる。

【００１７】また、上部柱脚部材１ａと下部柱脚部材１
ｂの少なくとも一方が表面処理金属部材からなるものと
することもできる。何故なら、両者間には前記不定形硬
化材３を介しているので、亜鉛メッキ金属部材や塗覆装
部材等の溶接が困難な表面処理金属からなる部材でも容
易に連結できるのである。

【００１８】以上のように、本発明の柱脚構造体は、柱
脚下端にボルト接合用ベースプレート２を持つ柱脚構造
体が上部柱脚部材１ａと下部柱脚部材１ｂとからなり、
該下部柱脚部材１ｂを上部柱脚部材１ａの下端外径より
も大径の中空管の底部にボルト接合用ベースプレート２
を連設したものとして、この下部柱脚部材１ｂ内に上部
柱脚部材１ａの下端部を所定長挿入し、前記下部柱脚部
材１ｂの中空管内面と上部柱脚部材１ａの下端挿入部外
面との間に不定形硬化材３を充填して、前記下部柱脚部
材１ｂと上部柱脚部材１ａとを結合一体化した構造であ
るので、二次加工のほとんどない型鋼や鋼管からなる上
部柱脚部材１ａと、柱脚下端でベースプレート２との高
度な接合加工や防食処理を伴う下部柱脚部材１ｂが分割
製造でき、生産性が大幅に向上しコストダウンが図れる
こととなる。また、上部柱脚部材１ａの下端より径の大
きな中空管の底部にボルト接合用ベースプレート２を溶
接した下部柱脚部材１ｂは上部柱脚部材１ａより直径が
大きく、板厚を大きくしなくても断面性能に余裕がで
き、中空管とベースプレート２との溶接部の応力を容易
に低減できると同時に補剛のための縦リブも省略できる
こととなる。更には、下部柱脚部材１ｂの鋼管部は高さ
が低いので鋼管とベースプレート２との溶接を内側から
も実施でき、検査も出来るので確実な品質管理が可能と
なる。また、縦リブが省略できることから縦リブ廻し溶
接部への溶融亜鉛メッキ浴槽からの入熱による溶接止端
部の残留応力の問題もなく、更には上部柱脚部材１ａは
下端部を下部柱脚部材１ｂの鋼管部に所定長挿入し不定
形硬化材３を介した構造であり、応力が不定形硬化材３
を介して下部柱脚部材１ｂに伝達することから、ベース
プレート２の溶接部への応力集中が緩和することとな
る。

【００１９】次に、前記のような柱脚構造体の構築方法
について図７〜図８を参照して説明する。先ず、上部柱
脚部材１ａの下端外径よりも大径の中空管の底部にボル
ト接合用ベースプレート２を連設した下部柱脚部材１ｂ
を、アンカーボルト１０を介して基礎１１に剛結する。
次に、下部柱脚部材１ｂの中空管部に上部柱脚部材１ａ
の下端部を所定長だけ挿入する。この時、上部柱脚部材
１ａの位置合わせとしては、例えば、中空管部に貫通さ
せた３個の調整ボルト６のネジ込み量を任意に調節する
ことで簡単に適正位置にセットすることができる。次い
で、前記下部柱脚部材１ｂの中空管内面と前記上部柱脚
部材１ａの下端挿入部外面との間にエポキシやモルタル
等の不定形硬化材３を充填して、前記下部柱脚部材１ｂ
と上部柱脚部材１ａを結合一体化する。なお、前記調整
ボルト６は最終的には取り外されて常法により孔埋め処
理が施される。また、調整ボルト６に替え、中空管部の
上端側から上部柱脚部材１ａと下部柱脚部材１ｂとの隙
間に向け楔を打ち込むことにより、上部柱脚部材１ａの
位置合わせを行うこともできる。このように、下部柱脚
部材１ｂの中空管部に上部柱脚部材１ａの下端部を所定
位置に所定長だけ挿入することで高さ調整や傾き等を全
て調整することができ、従来のようにベースプレートの
下面において精密なモルタル調整が不要となるため、施
工性に優れた柱脚構造体の構築方法が提供できることと
なる。なお、事前に上部柱脚部材１ａと下部柱脚部材１
ｂとを不定形硬化材３を介して連結した完成柱脚構造体
を、通常の柱脚建て方と同様に実施することも勿論可能
である。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明は二次加工のほとんどない型鋼や鋼管からなる柱脚部
材で構成され、かつ分割製造できるので生産性が向上し
て大幅なコストダウンを図ることができ、また応力集中
を緩和できて機械的強度および耐久性を大幅に高めるこ
とができ、更には確実な品質管理ができて高い品質レベ
ルを維持することができるものである。よって本発明は
従来の問題点を一掃した柱脚構造体その構築方法とし
て、産業の発展に寄与するところは極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す斜視図である。

【図２】図１の縦断面図である。

【図３】その他の実施の形態を示す斜視図である。

【図４】その他の実施の形態を示す断面図である。

【図５】外面に突起を形成した上部柱脚部材を示す斜視
図である。

【図６】内面に突起を形成した下部柱脚部材を示す斜視
図である。

【図７】施工例を示す断面図である。

【図８】図７の水平断面図である。

【図９】従来例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ａ 上部柱脚部材 １ｂ 下部柱脚部材 ２ ベースプレート ３ 電気的に絶縁性の不定形硬化材 ４ 縦リブ ５ 突起 ６ 調整ボルト １０ アンカーボルト １１ 基礎

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近藤 哲己 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日 本製鐵株式会社内 (72)発明者 北 志郎 東京都千代田区有楽町１−10−１ ヨシ モトポール株式会社内 (72)発明者 樋笠 正文 大阪府大阪市西区立売堀３丁目１−１ 株式会社因幡電機製作所内 (56)参考文献 特開 平10−317493（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−203116（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−51428（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−246471（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−19048（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−6105（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−41056（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04H 12/22 E02D 27/00 E04B 1/24

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】柱脚下端にボルト接合用ベースプレートを
   持つ柱脚構造体が、その少なくとも一方が表面処理金属
   部材からなる上部柱脚部材と下部柱脚部材とからなり、
   該下部柱脚部材を上部柱脚部材の下端外径よりも大径の
   中空管の底部にボルト接合用ベースプレートを連設した
   ものとして、この下部柱脚部材内に上部柱脚部材の下端
   部を所定長挿入し、前記下部柱脚部材の中空管内面と上
   部柱脚部材の下端挿入部外面との間に電気的に絶縁性の
   不定形硬化材を充填して、前記下部柱脚部材と上部柱脚
   部材とを結合一体化したことを特徴とする柱脚構造体。
2. 【請求項２】下部柱脚部材が、鋳鋼からなり中空管とベ
   ースプレートとが一体成形されている請求項１に記載の
   柱脚構造体。
3. 【請求項３】上部柱脚部材と下部柱脚部材が異種部材か
   らなる請求項１〜２のいずれかに記載の柱脚構造体。
4. 【請求項４】下部柱脚部材の中空管内面と上部柱脚部材
   の下端挿入部外面の少なくとも一方にシャーキイとなる
   突起が形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の
   柱脚構造体。
5. 【請求項５】不定形硬化材が粘弾性体からなる請求項１
   〜４のいずれかに記載の柱脚構造体。
6. 【請求項６】柱脚下端にボルト接合用ベースプレートを
   持つ柱脚構造体が、その少なくとも一方が表面処理金属
   部材からなる上部柱脚部材と下部柱脚部材とからなり、
   該下部柱脚部材を上部柱脚部材の下端外径よりも大径の
   中空管の底部にボルト接合用ベースプレートを連設した
   ものとして、これをアンカーボルトを介して基礎に剛結
   した後、下部柱脚部材の中空管部に上部柱脚部材下端部
   を所定長挿入し、次いで前記下部柱脚部材の中空管内面
   と前記上部柱脚部材下端挿入部外面との間に電気的に絶
   縁性の不定形硬化材を充填して、前記下部柱脚部材と上
   部柱脚部材を結合一体化することを特徴とする柱脚構造
   体の構築方法。