JP4625205B2 - 鋼管柱基部の補強構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路照明用ポールや交通標識支持用ポール等として用いられる鋼管柱基部の補強構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような鋼管柱基部の補強構造としては、図６に示すように鋼管柱１の基部にベースプレート２を溶接するとともに、鋼管柱１とベースプレート２の間に複数枚の補強リブ３をＴ字溶接したものが一般的である。ところがこの構造は、鋼管柱１に風や交通振動などによって曲げモーメントが作用したときに補強リブ３の上端の溶接止端部４付近の鋼管柱１に大きい応力集中が発生するため、繰返し応力によりこの部分の強度が低下するおそれがあった。また補強リブ３の上端部の回し溶接部が溶接熱による引張り残留応力と熱影響部材質劣化との重複により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があった。
【０００３】
このような問題は鋼管柱１がストレートポールである場合にも、テーパーポールである場合にも変わりがない。なお、この問題は構造部材に補強用の補強リブをＴ字溶接した構造体に共通したものであり、日本鋼構造協会「鋼構造物の疲労設計指針・同解説」でもガセットをすみ肉溶接した継手が鋼部材の耐力や疲労性能を低下させるので、設計に配慮するように指摘されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、風や交通振動などによって鋼管柱が長期間にわたり繰り返し振動した場合にも耐力や疲労性能の低下を招くことのない鋼管柱基部の補強構造を提供するためになされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた請求項１の発明は、下広がりのテーパーを持つ鋼管柱の基部に、同様のテーパーを持つ筒状体の外周に補強リブを備えたテーパーリングをその下端がベースプレートに接するまで下向きに圧入し、更に前記鋼管柱の下端面及びテーパーリングをベースプレートに溶接して、前記テーパーリングの内周面と鋼管柱の外周面との間を摩擦結合させたことを特徴とするものである。また同一の課題を解決するためになされた請求項２の発明は、下広がりのテーパーを持つ鋼管柱の基部に、これと同様のテーパーを持つ筒状体の外周に補強リブを備えたテーパーリングを嵌め、このテーパーリングと鋼管柱の下端部との間を冷却時に膨張する低温変態溶接により結合し、更に前記テーパーリングをベースプレートに溶接して、前記テーパーリングの内周面と鋼管柱の外周面との間を摩擦結合させたことを特徴とするものである。
【０００７】
何れの発明においても、下広がりのテーパーを持つ鋼管柱の基部を同様のテーパーを持つテーパーリングによって固定するため、鋼管柱が曲げモーメントを受けたときに補強リブの上端に発生する集中応力はテーパーリングの筒状体によって周方向に分散され緩和される。また鋼管柱の基部は浮き上がらないようにテーパーリングによって確実に固定ベースプレートに固定される。このため長期間にわたり使用しても耐力や疲労性能の低下がない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に各発明の好ましい実施形態を示す。
図１と図２は請求項１の発明の実施形態を示すもので、１０は道路照明用ポールや交通標識支持用ポール等として用いられる鋼管柱であり、少なくともその基部は下広がりのゆるやかなテーパーを持たせてある。１１はこの鋼管柱１０の下端面が固定されるベースプレートである。この実施形態ではベースプレート１１に円形の貫通孔１２が形成されており、鋼管柱１０の下端内周面がベースプレート１１に溶接されている。
【０００９】
１３はこの鋼管柱１０の基部に上方から嵌め込まれる鋼鉄製のテーパーリングである。テーパーリング１３は筒状体１４の外周に複数の補強リブ１５が溶接された構造のもので、筒状体１４のテーパーは鋼管柱１０の基部のテーパーと等しくしておく。またその内径は、図２のようにテーパーリング１３を鋼管柱１０の下端まで嵌め込んだとき、筒状体１４と鋼管柱１０とが強く密着する寸法としておく。
【００１０】
図１のようにテーパーリング１３を鋼管柱１０の基部に嵌め、図２のようにその下端がベースプレート１１に接するまで下向きに圧入して、テーパーリング１３をベースプレート１１に溶接により固定する。このようにテーパーリング１３をテーパーを持つ鋼管柱１０の基部に圧入することにより、テーパーリング１３の内周面と鋼管柱１０の外周面との間は強固に摩擦結合される。
【００１１】
このため、鋼管柱１０を持ち上げる方向の力が作用しても、鋼管柱１０はテーパーリング１３によって確実に保持される。また鋼管柱１０に曲げモーメントが作用したとき、補強リブ１５の上端に発生する応力は筒状体１４によって周方向に分散され、鋼管柱１０の応力集中は大幅に緩和される。このため、風や交通振動により繰返し曲げモーメントを受けても、従来のように鋼管柱１０の基部の耐力や疲労性能が低下することはない。
【００１２】
なお、テーパーリング１３の上端と鋼管柱１０との間から雨水などが浸入することを防止するために、テーパーリング１３の上端をシール材によりシールしておくことが好ましい。この点は以下に記載する全ての実施形態にも共通するものである。
【００１３】
図３は請求項２の発明の実施形態を示す。この実施形態では、鋼管柱１０の基部にテーパーリング１３を圧入した状態で鋼管柱１０の下端部をテーパーリング１３の内面に溶接する。この溶接には冷却時に膨張する低温変態溶接が用いられる。溶接部が冷却される際に低温変態溶接部１６が膨張して鋼管柱１０の下端部に上向きの力を加え、鋼管柱１０とテーパーリング１３とをより強力に摩擦接合させる。その後にテーパーリング１３をベースプレート１１に溶接により固定すればよい。
【００１４】
この図３の構造においても、鋼管柱１０に曲げモーメントが作用した際に補強リブ１５の上端に発生する応力は筒状体１４によって周方向に分散され、鋼管柱１０の応力集中は大幅に緩和される。このため、風や交通振動により繰返し曲げモーメントを受けても、従来のように鋼管柱１０の基部の耐力や疲労性能が低下することはない。
【００１５】
図４は参考形態を示す。この参考形態では鋼管柱１０の基部にテーパーリング１３を圧入した状態で両者間をボルト１７によって接合する。これによって鋼管柱１０の基部とテーパーリング１３との上下方向への移動は確実に防止される。なお鋼管柱１０の基部とテーパーリング１３との間の力の伝達はテーパー面どうしの摩擦接合によって行なわれるため、ボルト１７の本数は２本程度で十分である。この構造の作用効果も前記したものと同様である。
【００１６】
図５はその他の参考形態を示す。この参考形態では、鋼管柱１０の基部に開閉型テーパーリング１８を巻きつけ、開閉型テーパーリング１８の耳１９、１９間をボルト２０で締めつけることによって開閉型テーパーリング１８を鋼管柱１０の基部の回りに閉じる。これによって開閉型テーパーリング１８の内周面と鋼管柱１０の外周面との間を摩擦結合させる。この参考形態では一体型の開閉型テーパーリング１８を用いたが、２箇所に耳１９を持つ２分割型のものを用いることもできる。
【００１７】
なお、開閉型テーパーリング１８は当然ながらベースプレート１１に溶接されるが、図５のように開閉型テーパーリング１８の耳１９の位置に対応させてスリット２１を形成し、ボルト２０による締め付け効果を損なわないようにすることもできる。しかし開閉型テーパーリング１８を締めつけた後にベースプレート１１に溶接する場合には、スリット２１は設けなくても差し支えない。
【００１８】
以上に説明した何れの補強構造を用いても、鋼管柱１０の基部を強固にベースプレート１１に固定することができ、また風や交通振動により鋼管柱１０が繰返し曲げモーメントを受けても、鋼管柱１０の基部の耐力や疲労性能が低下することを防止することができる。
【００１９】
上記した各発明で用いられるテーパーリングの筒状体は、直管をセンターホールジャッキ等を用いて内側からテーパー状に拡径する方法で製造したり、円弧状の平板をロール成形する方法によって製造することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の鋼管柱基部の補強構造によれば、風や交通振動などによって鋼管柱が長期間にわたり繰り返し振動した場合にも耐力や疲労性能の低下を招くことがなく、クラック発生や折損等の事故を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の発明の実施形態を示す断面図であり、テーパーリングの固定前の状態を示す。
【図２】請求項１の発明の実施形態を示す断面図であり、テーパーリングの固定後の状態を示す。
【図３】請求項２の発明の実施形態を示す断面図である。
【図４】参考形態を示す断面図である。
【図５】その他の参考形態を示す斜視図である。
【図６】従来例を示す斜視図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路照明用ポールや交通標識支持用ポール等として用いられる鋼管柱基部の補強構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような鋼管柱基部の補強構造としては、図６に示すように鋼管柱１の基部にベースプレート２を溶接するとともに、鋼管柱１とベースプレート２の間に複数枚の補強リブ３をＴ字溶接したものが一般的である。ところがこの構造は、鋼管柱１に風や交通振動などによって曲げモーメントが作用したときに補強リブ３の上端の溶接止端部４付近の鋼管柱１に大きい応力集中が発生するため、繰返し応力によりこの部分の強度が低下するおそれがあった。また補強リブ３の上端部の回し溶接部が溶接熱による引張り残留応力と熱影響部材質劣化との重複により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があった。
【０００３】
このような問題は鋼管柱１がストレートポールである場合にも、テーパーポールである場合にも変わりがない。なお、この問題は構造部材に補強用の補強リブをＴ字溶接した構造体に共通したものであり、日本鋼構造協会「鋼構造物の疲労設計指針・同解説」でもガセットをすみ肉溶接した継手が鋼部材の耐力や疲労性能を低下させるので、設計に配慮するように指摘されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、風や交通振動などによって鋼管柱が長期間にわたり繰り返し振動した場合にも耐力や疲労性能の低下を招くことのない鋼管柱基部の補強構造を提供するためになされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた請求項１の発明は、下広がりのテーパーを持つ鋼管柱の基部に、同様のテーパーを持つ筒状体の外周に補強リブを備えたテーパーリングをその下端がベースプレートに接するまで下向きに圧入し、更に前記鋼管柱の下端面及びテーパーリングをベースプレートに溶接して、前記テーパーリングの内周面と鋼管柱の外周面との間を摩擦結合させたことを特徴とするものである。また同一の課題を解決するためになされた請求項２の発明は、下広がりのテーパーを持つ鋼管柱の基部に、これと同様のテーパーを持つ筒状体の外周に補強リブを備えたテーパーリングを嵌め、このテーパーリングと鋼管柱の下端部との間を冷却時に膨張する低温変態溶接により結合し、更に前記テーパーリングをベースプレートに溶接して、前記テーパーリングの内周面と鋼管柱の外周面との間を摩擦結合させたことを特徴とするものである。
【０００７】
何れの発明においても、下広がりのテーパーを持つ鋼管柱の基部を同様のテーパーを持つテーパーリングによって固定するため、鋼管柱が曲げモーメントを受けたときに補強リブの上端に発生する集中応力はテーパーリングの筒状体によって周方向に分散され緩和される。また鋼管柱の基部は浮き上がらないようにテーパーリングによって確実に固定ベースプレートに固定される。このため長期間にわたり使用しても耐力や疲労性能の低下がない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に各発明の好ましい実施形態を示す。
図１と図２は請求項１の発明の実施形態を示すもので、１０は道路照明用ポールや交通標識支持用ポール等として用いられる鋼管柱であり、少なくともその基部は下広がりのゆるやかなテーパーを持たせてある。１１はこの鋼管柱１０の下端面が固定されるベースプレートである。この実施形態ではベースプレート１１に円形の貫通孔１２が形成されており、鋼管柱１０の下端内周面がベースプレート１１に溶接されている。
【０００９】
１３はこの鋼管柱１０の基部に上方から嵌め込まれる鋼鉄製のテーパーリングである。テーパーリング１３は筒状体１４の外周に複数の補強リブ１５が溶接された構造のもので、筒状体１４のテーパーは鋼管柱１０の基部のテーパーと等しくしておく。またその内径は、図２のようにテーパーリング１３を鋼管柱１０の下端まで嵌め込んだとき、筒状体１４と鋼管柱１０とが強く密着する寸法としておく。
【００１０】
図１のようにテーパーリング１３を鋼管柱１０の基部に嵌め、図２のようにその下端がベースプレート１１に接するまで下向きに圧入して、テーパーリング１３をベースプレート１１に溶接により固定する。このようにテーパーリング１３をテーパーを持つ鋼管柱１０の基部に圧入することにより、テーパーリング１３の内周面と鋼管柱１０の外周面との間は強固に摩擦結合される。
【００１１】
このため、鋼管柱１０を持ち上げる方向の力が作用しても、鋼管柱１０はテーパーリング１３によって確実に保持される。また鋼管柱１０に曲げモーメントが作用したとき、補強リブ１５の上端に発生する応力は筒状体１４によって周方向に分散され、鋼管柱１０の応力集中は大幅に緩和される。このため、風や交通振動により繰返し曲げモーメントを受けても、従来のように鋼管柱１０の基部の耐力や疲労性能が低下することはない。
【００１２】
なお、テーパーリング１３の上端と鋼管柱１０との間から雨水などが浸入することを防止するために、テーパーリング１３の上端をシール材によりシールしておくことが好ましい。この点は以下に記載する全ての実施形態にも共通するものである。
【００１３】
図３は請求項２の発明の実施形態を示す。この実施形態では、鋼管柱１０の基部にテーパーリング１３を圧入した状態で鋼管柱１０の下端部をテーパーリング１３の内面に溶接する。この溶接には冷却時に膨張する低温変態溶接が用いられる。溶接部が冷却される際に低温変態溶接部１６が膨張して鋼管柱１０の下端部に上向きの力を加え、鋼管柱１０とテーパーリング１３とをより強力に摩擦接合させる。その後にテーパーリング１３をベースプレート１１に溶接により固定すればよい。
【００１４】
この図３の構造においても、鋼管柱１０に曲げモーメントが作用した際に補強リブ１５の上端に発生する応力は筒状体１４によって周方向に分散され、鋼管柱１０の応力集中は大幅に緩和される。このため、風や交通振動により繰返し曲げモーメントを受けても、従来のように鋼管柱１０の基部の耐力や疲労性能が低下することはない。
【００１５】
図４は参考形態を示す。この参考形態では鋼管柱１０の基部にテーパーリング１３を圧入した状態で両者間をボルト１７によって接合する。これによって鋼管柱１０の基部とテーパーリング１３との上下方向への移動は確実に防止される。なお鋼管柱１０の基部とテーパーリング１３との間の力の伝達はテーパー面どうしの摩擦接合によって行なわれるため、ボルト１７の本数は２本程度で十分である。この構造の作用効果も前記したものと同様である。
【００１６】
図５はその他の参考形態を示す。この参考形態では、鋼管柱１０の基部に開閉型テーパーリング１８を巻きつけ、開閉型テーパーリング１８の耳１９、１９間をボルト２０で締めつけることによって開閉型テーパーリング１８を鋼管柱１０の基部の回りに閉じる。これによって開閉型テーパーリング１８の内周面と鋼管柱１０の外周面との間を摩擦結合させる。この参考形態では一体型の開閉型テーパーリング１８を用いたが、２箇所に耳１９を持つ２分割型のものを用いることもできる。
【００１７】
なお、開閉型テーパーリング１８は当然ながらベースプレート１１に溶接されるが、図５のように開閉型テーパーリング１８の耳１９の位置に対応させてスリット２１を形成し、ボルト２０による締め付け効果を損なわないようにすることもできる。しかし開閉型テーパーリング１８を締めつけた後にベースプレート１１に溶接する場合には、スリット２１は設けなくても差し支えない。
【００１８】
以上に説明した何れの補強構造を用いても、鋼管柱１０の基部を強固にベースプレート１１に固定することができ、また風や交通振動により鋼管柱１０が繰返し曲げモーメントを受けても、鋼管柱１０の基部の耐力や疲労性能が低下することを防止することができる。
【００１９】
上記した各発明で用いられるテーパーリングの筒状体は、直管をセンターホールジャッキ等を用いて内側からテーパー状に拡径する方法で製造したり、円弧状の平板をロール成形する方法によって製造することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の鋼管柱基部の補強構造によれば、風や交通振動などによって鋼管柱が長期間にわたり繰り返し振動した場合にも耐力や疲労性能の低下を招くことがなく、クラック発生や折損等の事故を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の発明の実施形態を示す断面図であり、テーパーリングの固定前の状態を示す。
【図２】請求項１の発明の実施形態を示す断面図であり、テーパーリングの固定後の状態を示す。
【図３】請求項２の発明の実施形態を示す断面図である。
【図４】参考形態を示す断面図である。
【図５】その他の参考形態を示す斜視図である。
【図６】従来例を示す斜視図である。
Claims (2)
- 下広がりのテーパーを持つ鋼管柱の基部に、同様のテーパーを持つ筒状体の外周に補強リブを備えたテーパーリングをその下端がベースプレートに接するまで下向きに圧入し、更に前記鋼管柱の下端面及びテーパーリングをベースプレートに溶接して、前記テーパーリングの内周面と鋼管柱の外周面との間を摩擦結合させたことを特徴とする鋼管柱基部の補強構造。
- 下広がりのテーパーを持つ鋼管柱の基部に、これと同様のテーパーを持つ筒状体の外周に補強リブを備えたテーパーリングを嵌め、このテーパーリングと鋼管柱の下端部との間を冷却時に膨張する低温変態溶接により結合し、更に前記テーパーリングをベースプレートに溶接して、前記テーパーリングの内周面と鋼管柱の外周面との間を摩擦結合させたことを特徴とする鋼管柱基部の補強構造。
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| JP2001207276A JP4625205B2 (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | 鋼管柱基部の補強構造 |
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| JP2001207276A JP4625205B2 (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | 鋼管柱基部の補強構造 |
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| JP2001207276A Expired - Fee Related JP4625205B2 (ja) | 2001-07-09 | 2001-07-09 | 鋼管柱基部の補強構造 |
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2001
- 2001-07-09 JP JP2001207276A patent/JP4625205B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
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