JP4462941B2 - 送電線鉄塔における片継脚設計支援方法、片継脚設計支援装置、コンピュータプログラム、プログラム格納媒体 - Google Patents

Description

この発明は、送電線鉄塔における片継脚設計支援方法に関する。具体的には、経験の浅い技術者であっても、強度を検討しながら片継脚に最適な部材を選定できる片継脚設計支援方法に関する。

山間部の送電線鉄塔は傾斜地に建設されることが多い。傾斜地の鉄塔には片継脚が採用される。片継脚は、鉄塔の脚を傾斜に合わせて主柱材を調整することであり、片継脚を採用した鉄塔を建設する際には、まず、その建設現場の傾斜などに基づいて、鉄塔の各脚に関する基本的なパラメータを規定した仕様（以下、基本仕様）を決定する。基本仕様に規定されたパラメータとしては、例えば、最も地盤の高い脚の施工水準面（施工基面：ＦＬ）から鉄塔の所定部位までの高さやＦＬにおける鉄塔の押さえ幅などがあり、図１にその各種パラメータの概略を示した。

つぎに、その基本仕様に基づいて鉄塔の強度を検討し、実際に片継脚を構成する部材を選定して詳細な設計仕様（詳細仕様）に纏める。
詳細仕様は、熟練者した技術者が経験と知識に基づいて部材を取捨選択しながら纏められる。あるいは、専門の技術者が専用の強度解析システムを操作し、そのシステムに部材選定処理や強度チェック処理を実行させ、その処理結果を参照して纏められる。

上述したように、片継脚の詳細仕様を得るためには、熟練や専門的な知識を要する。そのため、人材が不足していれば、経験の浅い技術者が片継脚の設計を行うことになり、誤って設計されてしまう可能性もあった。熟練者であっても間違いを犯す可能性はゼロではない。専用のシステムを使用した場合でも、誤操作やデータ誤入力の可能性は否定できない。

もちろん、人材不足に対応して、鉄塔の片継脚の設計を専門に請け負う業者に鉄塔の設計を外注依頼することは多い。しかし、外注では、急な設計変更に柔軟、かつ迅速に対応できないし、鉄塔建設会社や電力会社における技術継承という観点からも外注にすべて依存することは望ましくない。

上記課題を解決するための本発明は、高度なシステムを使用することなく、初心者でも簡単かつ適切に片継脚に採用する部材を選定できる片継脚設計支援方法を提供することを目的としている。そして、本発明の片継脚設計支援方法は、送電線鉄塔の片継脚に採用可能な部材についての各種パラメータを部材情報として記憶すると共に、所定のデータ形式の一覧表シートを記憶する記憶部を有するコンピュータが、前記所定のデータ形式の一覧表シートを表示した上で、片継脚に関する概略図面として、脚部概略図と部材配置説明図とを表示する図面表示ステップと、片継脚の対象となる鉄塔についての基本仕様情報を、所定の要件毎に入力するための入力欄を含んだ基本仕様入力画面を表示する基本仕様入力画面表示ステップと、前記基本仕様入力画面に入力された要件毎の基本仕様情報を取得する基本仕様取得ステップと、各脚に使用する部材の指定情報を、部材の配置箇所に関連する種別ごとに個別に入力するための入力欄を含んだ部材選択画面を表示する部材選択画面表示ステップと、前記部材選択画面に入力された指定情報を種別ごとの部材指定情報として取得する部材取得ステップと、ある種別の部材指定情報を取得すると、当該部材指定情報で指定された部材について前記記憶部に記憶された部材情報と、前記取得した基本仕様情報とに基づいて、当該種別に属する部材に掛かる応力を計算し、その計算結果をこの種別に属する各部材ごとに前記一覧表シート中の所定の欄に提示する強度検討結果提示ステップと、利用者入力により、前記一覧表シート中の所定の欄が指示されると、当該欄に対応付けされて管理されている情報として、基本仕様情報や部材指定情報についての説明やその情報の入力方法などのマニュアル情報を表示するマニュアル表示ステップと、を実行することとしている。

また、前記図面表示ステップでは、取得した基本仕様情報に基づいて特定される片継脚に関する所定箇所の寸法を前記脚部概略図に反映させるように構成した電線鉄塔における片継脚設計支援方法としてもよい。

本発明は、上記方法に基づいて片継脚の設計支援を行うコンピュータにより構成される片継脚設計支援装置にも及んでおり、当該支援装置は、送電線鉄塔の片継脚に採用可能な部材についての各種パラメータを部材情報として記憶する手段と、所定データ形式の一覧表シートを記憶する手段と、前記一覧表シートを表示する手段と、前記一覧表シート上に、片継脚に関する概略図面として、脚部概略図と部材配置説明図とを表示する手段と、前記一覧表シート上に、片継脚の対象となる鉄塔についての基本仕様情報を、所定の要件毎に入力するための入力欄を含んだ基本仕様入力画面を表示する手段と、前記基本仕様入力画面に入力された基本仕様情報を取得する手段と、前記一覧表シート上に、各脚に使用する部材の指定情報を部材の配置箇所に関連する種別ごとに個別に入力するための入力欄を含んだ部材選択画面を表示する手段と、前記部材選択画面に入力された指定情報を種別毎の部材指定情報として取得する手段と、ある種別の部材指定情報を取得すると、当該部材指定情報で指定された部材について前記記憶部に記憶された部材情報と、前記取得した基本仕様情報とに基づいて、当該種別に属する部材に掛かる応力計算を行い、その計算結果をこの種別に属する各部材ごとに一覧表シート中の所定の欄に提示する手段と、利用者入力により、前記一覧表シート中の所定の欄が指示されると、当該欄に対応付けされて管理されている情報として、基本仕様情報や部材指定情報についての説明やその情報の入力方法などのマニュアル情報を表示する手段と、を備えている。

なお、コンピュータにインストールされて実行されることで、当該コンピュータを上記片継脚設計支援装置として機能させるコンピュータプログラムや、このコンピュータプログラムを記録したプログラム格納媒体も本発明の範囲としている。

本発明の片継脚設計支援方法によれば、高度なコンピュータシステムを使用することなく、初心者でも簡単かつ適切に片継脚に採用する部材を選定して、片継脚を設計することができる。

＝＝＝強度判定支援装置＝＝＝
図２に本発明の実施例における設計支援方法に基づいて片継脚に採用する各種部材を選定しながら最終的な詳細設計仕様を決定するための設計支援装置（以下、支援装置）の概略を示した。この装置１は、ノートブック型コンピュータをハードウエア資源として、そのハードウエアに設計支援用プログラムがインストールされて構成されている。本実施例では、周知の表計算ソフトウエアにおける自動計算機能とマクロ機能とにより設計支援用プログラムを実現している。そして、この表計算ソフトウエアによって作成した表計算シートファイル（設計支援シートファイル）上で鉄塔の設計仕様に関する各種情報（鉄塔の所要箇所のサイズ、脚に掛かる荷重など）と、各種部材の選定入力とを受けつけ、それら入力情報に基づいて選択した部材に掛かる応力を計算して提示する。

そして、応力やその応力に基づく安全率には、所定の基準（例えば、建築学会・鉄塔構造計算基準など）があり、支援装置１の操作者は、計算結果として提示された数値が基準を満たすように部材を取捨選択していき、最終的に片継脚に必要な全部材を決定する。この最終決定された部材のリストが詳細仕様となる。

＝＝＝設計支援シート＝＝＝
本実施例において、設計支援シートファイルのデータ形式は、複数のシートを含むブック形式であり、本実施例では、片継脚に使用される各種部材についてのパラメータが記載されているシート（部材情報シート）と、基本情報の入力と部材の選定入力とを受けつけるとともに、これら入力情報基づいて応力計算を行ってその計算結果を提示するための部材選定シートとを含んでいる。

図３に部材情報シートの概略を示した。このシート１０において、片継脚に使用する各種部材が番号１１によって識別されており、この例では、等辺山形鋼からなる部材についての標準断面寸法（高さＡ、厚さｔ）１２、部品名（長さＬ×厚さで指定）１３、単位重量１４、断面２次半径（ｖ−ｖ，ｘ−ｘ）１５、材質１６、控えボルト１７の数、および標準的な鉄塔についての所定のパラメータ１８が部番号に対応付けされて記載されている。この例では、鉄塔についてのパラメータとして、鉄塔の種類に応じた各部位のサイズが記載されている。

また、図４に部材選定シートの概略を示した。本実施例では、このシート２０上にＧＵＩ（Graphical User Interface）により入力すべき情報をその種別ごとに個別の手順で入力できるような環境が用意されている。具体的な手順としては、片継脚の基本仕様に関する情報を入力する手順と、使用箇所別の各部材（主柱材、腹材、ブライヒ水平材、補助材）をそれぞれ個別の手順で指定する手順とがあり、本実施例では、表計算ソフトウエアにおけるマクロ機能を利用し、それぞれの手順をそれぞれ個別に呼び出すためのコマンドボタン２１〜２６が用意されており、このボタン２１〜２６を指示すると入力すべき情報の入力欄を含んだダイアログボックスが表示されるようになっている。また、部材選定シート２０には、片継脚についての各種説明図面２６〜２８が含まれている。この例では、ある特定の基本仕様情報を入力する際の手引きとなる説明図（割込の概念説明図）２６、鉄塔における片継脚の概略構造図２７、片継脚における部材の配置図２８がシート上に描かれている。これらの図により、支援装置を操作する利用者が初心者であっても、基本仕様情報についての概略を理解することができるようになっている。

図５〜図９に部材選定シート上で実現されるＧＵＩ環境の概略図を示した。本実施例のＧＵＩは、シート上のコマンドボタン２１〜２５をその配置位置に従って、上から順番に指示していくだけで所要の情報が適切な順番で入力できるようになっている。まず「設計条件入力」ボタン２１を指示すると、基本仕様に関する情報を入力するためのダイアログボックス（図５：３０）が表示される。また、このダイアログボックスでは、基本仕様情報がさらに要件３２〜３５ごとに区分され、同じ要件３２〜３５ごとに纏めて該当の情報を入力することで誤入力が発生しにくいようにしている。なお基本仕様情報は、別途用意されている基本仕様に相当する設計仕様書などを参照することで得られる。利用者は参照した情報をこのダイアログボックス３０内にある所定の入力欄に入力して「ＯＫ」ボタン３６を指示すればよい。それによって、入力情報が一覧表の所定の欄（セル）に入力される。あるいは、入力した情報に基づいて対応する情報が部材情報シート上から取得されて所定のセルに入力される。

基本仕様情報を入力したら、次は、部材を種別ごとに指定入力する。部材はその使用箇所に応じて、主柱材、腹材、ブライヒ水平材、補助材の種別に分類されており、この順番でシートの上から該当種別の部材を指定するためのコマンドボタン２２〜２５が配設されている（図４参照）。なお本実施例では、基本仕様情報を入力すれば、その後の部材指定に関しては、その入力順序は問わない。すなわち、主柱材より先に腹材を指定する手順を行ってもよい。

ここでは、主柱材のついての部材を指定するためのユーザインタフェースを説明する。「主柱材」と書かれたコマンドボタン２２を指示すると、ボルトの径を指定するためのダイアログボックス（図６：４１）が表示される。このダイアログボックス４１のリストダウンボックス（図７：４３）から適宜な径を指定して「ＯＫ」ボタン４２を指示すると、部材サイズを指定するためのダイアログボックス（図８：４４）が表示され、このダイアログボックス４４中のリストダウンボックス４５から適宜な部材を指定してこのダイアログボックス４４にある「ＯＫ」ボタンを指示すると、選択されたボルトと部材に関するパラメータを部材情報シートより取得し、その取得情報と先に取得した基本仕様情報とに基づいて、各脚の主柱材として採用される部材が自動的に選定される。そして、その選定された各脚の主柱材について応力計算を行い、その計算結果として各種応力や安全率が所定のセルに提示される。他の種別の部材についても同様にボルトと部材のサイズとを指定してその応力計算結果を提示させればよい。

＝＝＝マニュアル機能＝＝＝
部材選定シート２０には、初心者でも適切な情報入力が行えるマニュアル機能が設定されている。具体的には、取得した基本仕様情報に基づいて、片継脚における所要箇所のサイズが片継脚の概略構造図２７の所定箇所に反映される。設計対象の片継脚のサイズを把握できるようになっている。

また、部材選定シートには、各種力情報についての説明や情報入力時の注意事項などのテキストをマニュアル情報として提示する機能が組み込まれている。本実施例では、表計算ソフトにおける周知のコメント機能によりそのマニュアル機能を実現している。図９にマニュアル情報の概略図を示した。所定のセルとマニュアル情報（テキストデータ）との対応付けを設定しておき、そのセルをマウスポインタ５０で指示すると、マニュアル情報が記載されたウインドウ５１が表示されるようになっている。利用者は、部材選定に当たり、このマニュアル情報を読むことで、試行錯誤しなくてもある程度適切な部材を選択することが可能となる。

＝＝＝計算結果について＝＝＝
利用者は、所定の基準を参照して、応力計算結果として提示された各部材に関する応力や安全率が許容範囲にあるかどうかを確認する。これらの計算結果が基準を満たしてい部材があれば、その部材を選択し直して適正値となるようにする。このように、計算結果が許容範囲内となるように部材を取捨選択していき、最終的に適正に選択された部材によって片継脚を設計すれば強度を確保できることになる。そして、この最終的な部材選択結果（部材リスト）を詳細仕様として採用すればよい。

片継脚における各種パラメータの説明図である。 本発明の実施例における片継脚設計支援装置の概略図である。 上記片継脚支援装置が表示する設計支援シートファイルに含まれる部材情報シートの概略図である。 上記設計支援シートファイルに含まれる部材選定シートの概略図である。 上記部材選定シート上で片継脚に関する基本仕様情報を入力する際のＧＵＩ環境の概略図である。 上記部材選定シート上で片継脚の主柱材を選定する際のＧＵＩ環境の概略図である。 上記主柱材を選定する際のＧＵＩ画面の遷移図である。 上記主柱材を選定する際のＧＵＩ画面の遷移図である。 上記部材選定シート上に表示されるマニュアル情報の概略図である。

符号の説明

１ 片継脚設計支援装置
１０ 部材情報シート
２０ 部材選定シート
２１〜２５ 情報入力受け付けボタン
２６ 片継脚説明図面
２７、２８ 片継脚部材配置図
３０ 基本仕様情報入力用ウインドウ
４０ 部材選定情報入力用ウインドウ
５１ マニュアル情報表示ウインドウ

Claims (5)

1. 送電線鉄塔の片継脚に採用可能な部材についての各種パラメータを部材情報として記憶すると共に、所定のデータ形式の一覧表シートを記憶する記憶部を有するコンピュータが、
   前記所定のデータ形式の一覧表シートを表示した上で、
   片継脚に関する概略図面として、脚部概略図と部材配置説明図とを表示する図面表示ステップと、
   片継脚の対象となる鉄塔についての基本仕様情報を、所定の要件毎に入力するための入力欄を含んだ基本仕様入力画面を表示する基本仕様入力画面表示ステップと、
   前記基本仕様入力画面に入力された要件毎の基本仕様情報を取得する基本仕様取得ステップと、
   各脚に使用する部材の指定情報を、部材の配置箇所に関連する種別ごとに個別に入力するための入力欄を含んだ部材選択画面を表示する部材選択画面表示ステップと、
   前記部材選択画面に入力された指定情報を種別ごとの部材指定情報として取得する部材取得ステップと、
   ある種別の部材指定情報を取得すると、当該部材指定情報で指定された部材について前記記憶部に記憶された部材情報と、前記取得した基本仕様情報とに基づいて、当該種別に属する部材に掛かる応力を計算し、その計算結果をこの種別に属する各部材ごとに前記一覧表シート中の所定の欄に提示する強度検討結果提示ステップと、
   利用者入力により、前記一覧表シート中の所定の欄が指示されると、当該欄に対応付けされて管理されている情報として、基本仕様情報や部材指定情報についての説明やその情報の入力方法などのマニュアル情報を表示するマニュアル表示ステップと、
   を実行することを特徴とする送電線鉄塔における片継脚設計支援方法。
2. 前記図面表示ステップでは、取得した基本仕様情報に基づいて特定される片継脚に関する所定箇所の寸法を前記脚部概略図に反映させることを特徴とする請求項１に記載の電線鉄塔における片継脚設計支援方法。
3. 送電線鉄塔における片継脚の設計支援を行うための片継脚設計支援装置であって、
   送電線鉄塔の片継脚に採用可能な部材についての各種パラメータを部材情報として記憶する手段と、
   所定データ形式の一覧表シートを記憶する手段と、
   前記一覧表シートを表示する手段と、
   前記一覧表シート上に、片継脚に関する概略図面として、脚部概略図と部材配置説明図とを表示する手段と、
   前記一覧表シート上に、片継脚の対象となる鉄塔についての基本仕様情報を、所定の要件毎に入力するための入力欄を含んだ基本仕様入力画面を表示する手段と、
   前記基本仕様入力画面に入力された基本仕様情報を取得する手段と、
   前記一覧表シート上に、各脚に使用する部材の指定情報を部材の配置箇所に関連する種別ごとに個別に入力するための入力欄を含んだ部材選択画面を表示する手段と、
   前記部材選択画面に入力された指定情報を種別毎の部材指定情報として取得する手段と、
   ある種別の部材指定情報を取得すると、当該部材指定情報で指定された部材について前記記憶部に記憶された部材情報と、前記取得した基本仕様情報とに基づいて、当該種別に属する部材に掛かる応力計算を行い、その計算結果をこの種別に属する各部材ごとに一覧表シート中の所定の欄に提示する手段と、
   利用者入力により、前記一覧表シート中の所定の欄が指示されると、当該欄に対応付けされて管理されている情報として、基本仕様情報や部材指定情報についての説明やその情報の入力方法などのマニュアル情報を表示する手段と、
   を備えたことを特徴とする片継脚設計支援装置。
4. コンピュータにインストールされて実行されることで、当該コンピュータを請求項３に記載の片継脚設計支援装置として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
5. 請求項４に記載のコンピュータプログラムを記録したプログラム格納媒体。

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