JP6076233B2 - 金属管支柱の補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、道路照明用ポールや交通信号用ポールあるいは電光式道路標識用ポール等に用いられる金属管支柱の補強構造に関するものである。

道路照明用ポール等に用いられる金属管支柱は、固定用のベースプレートを起点に起立する上端先細り形状をなす支柱本体を備えるものであり、その支柱本体の基部付近には、胴体壁部を貫通させてその内外に連通する開口部が形成されており、この開口部を通して内部に配電盤や制御盤、安定器等の電気機器を収納している。

そして、配電盤や制御盤等の電気機器を収納したのちにおいては、該開口部を、雨水等の侵入の防止が可能であり、かつ、点検等のために容易に開閉できる設計がなされたシール性の高い蓋体によって覆うようにしている。

ところで、近年、この種の金属管支柱においては、風や地震、交通振動等によって支柱本体に曲げ荷重やねじり荷重が繰り返し作用することにより該開口部に亀裂が発生する事例が多発しており、この亀裂が破壊起点となってポールの折損につながりかねないとう問題が起きている。

上記のような従来の問題の解消を図った補強構造に関する先行技術として、特許文献１には、開口部の周縁に溝を嵌め込んだ断面略コ字形の弾性を有するパッキングを周設する一方、該開口部を閉じるカバーには、その略中央に開口部の形状と略対応した形状の突部を設けて、この突部を開口部に嵌合挿入することによって該開口部を覆設した構造のものが提案されている。

また、特許文献２には、円筒に設けた開口部の左右の軸方向周縁に沿って、該開口部による円筒の断面欠損分と同等、もしくはそれ以上の断面積を有する縦補強材を該開口部の上下周縁位置より延長して配設し、該各縦補強材の上下端部を開口部を挟んで円筒の外周面に設けられた補強リングに結合したものが、また、特許文献３には、開口部の周囲に補強部材を配置、溶接したものが、さらに、特許文献４には、開口部の切り欠き端面の内周に全周にわたって枠状の補強部材を突き合わせ溶接によって接合し、蓋を、該補強部材の内周に嵌め込むようにした構造のものがそれぞれ提案されている。

さらに、その他の先行技術としては、鋼管柱の下部の外周に設けられた開口部の内側に鋼管からなる補強管を挿入し、該鋼管支柱を深絞り加工により縮減させることによって該補強管を固定するようにした特許文献５のような鋼管ポールおよびその製造方法、あるいは、開口部のある円管部分の外側あるいは内側に、開口部の円管断面欠損分と同等もしくはそれ以上の断面積を有する開口部のある補強円管を嵌合させてその相互間に形成される隙間に充填材を注入、硬化させることによって結合一体化を図った特許文献６にみられるような円管開口部構造体も知られている。

実開昭５７−５３５０５号公報 実開昭６０−３５８５４号公報 特開２００４−９２２５４号公報 特許第４０５２４６４号公報 特開２０１２−１５８９４０号公報 特開２００５−２５６５８７号公報

しかしながら、上記特許文献１のような、カバーの突部を開口部に嵌合させて補強する構造では、近年の風や地震、交通振動等によって繰り返し作用する曲げ荷重やねじり荷重に起因して発生する亀裂に関しては、それを阻止するには十分なものとはいえないものであった。

また、特許文献２に開示された補強構造においては、縦補強部材の溶接部位に応力が集中し、それにより却って亀裂が発生しやすくなっており、特許文献３のような、開口部の周囲に補強部材を単に配置、溶接したものにおいても曲げ荷重やねじり荷重が繰り返し作用する場合、開口部での亀裂の発生を確実に阻止するまでには至っていない。

なお、開口部の切り欠き端面の内周に全周にわたって枠状の補強部材を突き合わせ溶接によって接合し、蓋を、該補強部材の内周に嵌め込むようにした特許文献４に開示のものにおいては、強度の改善がある程度見込めるものではあるものの、加工が難しく、コストの上昇が避けられない。また、特許文献５に開示のものでは、加熱工程や絞り工程が不可欠であり効率的な製造を実現するのは困難であることが想定され、さらに、特許文献６に開示のものにあっては、円管部分の開口部の周辺部位の補強に留まっており（柱自体の耐震性の改善に寄与するものではない）、かつ、補強円管が円筒部分の外側に配置された場合に、その部位のみが突出することから見栄えがよいとはいえない（美観に劣る）ものであった。

本発明の課題は、金属管支柱に曲げ荷重やねじり荷重が繰り返し付加された場合に発生するのが避けられない開口部の亀裂を製作コストの上昇を伴うことなしに防止できる補強構造を提案するところにある。

本発明は、胴体壁部を貫通してその内外に連通する貫通開口を有し、ベースプレートの上面において起立する先端先細り形状をなす支柱本体を備えた金属管支柱の補強構造であって、前記ベースプレートに、前記貫通開口の少なくとも上縁部を超えて立ち上がるとともに前記支柱本体の胴体壁部をその全周にわたって取り囲む環状体を設け、前記環状体と前記支柱本体の胴体壁部との相互間に、一端が該環状体の上端に一体連結する一方、他端が該支柱本体の胴体壁部に一体連結して該環状体、該胴体壁部および前記ベースプレートにて区画された領域を閉空間に保持する天板を配設してなり、前記環状体は、前記貫通開口に面して設けられ、蓋体の取付け、取り外しにより開閉可能な開口部を有することを特徴とする金属管支柱の補強構造である。

上記の構成からなる金属管支柱の補強構造においては、
１）環状体の内面側に、開口部の縁部に沿って配置、固定される枠状の当て板を設け、該当て板を、該開口からその一部分を露出させてその露出部分を蓋体の外縁部に当接させて該蓋体を固定保持する座面を有するものとすること、
２）環状体は、下端から上端に至るまでの径が同径のストレート状の管体または下端から上端に向けて径が徐々に小さくなるテーパ状の管体からなるものであること、
３）環状体は、支柱本体の設置面積の１．１〜１．４倍の範囲で、かつ、均等な隙間を隔てて取り込むものであることが、課題を解決するための具体的手段として好ましい。

本発明の金属管支柱の補強構造によれば、ベースプレートに、支柱本体の胴体壁部に設けた貫通開口の少なくとも上縁部を超えて立ち上がるとともに該支柱本体の胴体壁部をその全周にわたって取り囲む環状体を設け、この環状体と該支柱本体の胴体壁部との相互間に、一端が該環状体の上端に一体連結し、他端が該支柱本体の胴体壁部に一体連結して該環状体、該胴体壁部および前記ベースプレートにて区画された領域を閉空間に保持する天板を配設したため、支柱本体は、該天板を通して環状体にて支えられることになり、該支柱本体に曲げ荷重やねじり荷重が作用したとしてもそれによって生じる応力の一部分は該環状体が負担することとなり（応力の拡散、緩和）、該貫通開口での亀裂の発生が抑制される。

また、環状体には、貫通開口につながる開口部が設けられており、蓋体によって該開口部の開閉が可能となっているため、該貫通開口を塞ぐ蓋が不要であるとともに、配電盤や制御盤等の電気機器の、支柱本体への収納を簡単に行い得る。

また、本発明の金属管支柱の補強構造によれば、ベースプレートと支柱本体の胴体壁部とをつないで支柱本体を補強する張り出し幅の大きな補強用のリブ（縦リブ）を設ける必要がなく、省スペース化を図ることができるとともにバリアフリー化が可能となる（金属管支柱の直近まで平坦にすることができる）。

また、本発明の金属管支柱の補強構造によれば、環状体の内面側に、開口部の縁部に沿って配置、固定された枠状の当て板を設け、該当て板に、該開口部からその一部分を露出させてその露出部分を蓋体の外縁部に当接させる座面を形成したため、環状体と胴体壁部およびベースプレートにて区画された空間領域を確実に密封状態に保持できる（支柱本体内の密封が可能）。また、蓋体の装着状態では該蓋体が環状体の表面から突出することがない面一状態で取付けることが可能であり見栄えを良くすることができ、しかも、当て板により環状体の開口部が補強され、該開口部においても亀裂が生じるのを回避し得る。

さらに、本発明の金属管支柱の補強構造によれば、環状体は、下端から上端に至るまでの径が同径のストレート状の管体または下端から上端に向けて径が徐々に小さくなるテーパ状の管体からなるものを用いるため、構造の複雑化を伴うことなしに支柱本体の補強が可能となり、製作コストが上昇することもない。

本発明の金属管支柱の補強構造によれば、環状体を支柱本体の設置面積の１．１〜１．４倍の範囲で、かつ、均等な間隔を隔てて取り囲むようにしたため、最小限の設置スペースで支柱本体の補強（応力集中の緩和）が可能となる。

本発明に従う補強構造を適用した金属管支柱の全体をその側面について示した図である。 図１のＡ−Ａ断面を示した図である。 図２のＢ−Ｂ断面を示した図である。 本発明に従う金属管支柱の要部を正面について示した図であり、（ａ）は、蓋体を取り付けた状態を示した図であり、（ｂ）は、蓋体を取り外した状態を示した図である。 従来の金属管支柱の要部の外観斜視図である。 本発明に従う補強構造の他の例を模式的に示した図である。

道路照明用ポールや交通信号用ポール、電光式道路標識用ポール等に用いられる金属管支柱は、一般用の建築用構造部材とは異なり、上方から大きな荷重がかからないため、例えば、道路照明器材仕様書（（社）建設電気技術協会）等の基準に定められているように、肉厚３〜６ｍｍ程度のものが使用される。

また、一般に、金属管支柱は、風雨に曝される場所で使用されるため、風力や交通振動等によって横方向への荷重がかかったとき、該金属管支柱がその基部において折損し倒壊することがないように十分な強度を確保した設計がなされている。

金属管支柱としては、通常、１／１００〜１／７５程度のテーパが付与された先端先細り形状をなした高さ（長さ）１０ｍ程度のテーパ管が用いられ、該金属管支柱の地上側（基部）の胴体壁部には、その内外に連通する貫通開口が設けられていて、該貫通開口を通して電機制御盤や配電盤等の電気機器を設置したのち、該貫通開口に蓋をあてがって密閉するのが一般的である。

しかしながら、該貫通開口における従来の補強は、開口の端面での補強を主としたものであるため、肉厚が３〜６ｍｍ程度になる金属管支柱において設けられた貫通開口では、その端面において補強のための加工を加えてもその改善効果は小さい。

本発明は、貫通開口の少なくとも上縁部を超えて立ち上がり、かつ、支柱本体の胴体壁部をその全周にわたって取り囲む環状体を設け、その上端につながる天板を介して該環状体により支柱本体を支えることによって貫通開口において集中するのが避けられない応力の拡散を図ろうとするものである。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図１は、本発明に従う補強構造を適用した金属管支柱の全体をその側面について示した図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面を示した図であり、図３は、図２のＢ−Ｂ断面を要部について示した図である。

図における符号１は、ベースプレート（地面に対して埋設状態で設置されることもある）である。このベースプレート１は、その四隅に貫通孔が設けられており、この貫通孔に連結用のボルトを通すことにより地面（地面に設けられた基礎）に固定される。また、２は、ベースプレート１の上面において起立する先端先細り形状をなす支柱本体（テーパが付与された管体等）である。この支柱本体２の基部の近傍域には、図３に示すように、胴体壁部２ａを貫通してその内外に連通する縦長の貫通開口２ｂが設けられている。なお、ベースプレート１に設けられた貫通孔には座ぐりを形成しておくことが可能であり、この座ぐりにより、ボルトの頭部がベースプレート１の表面から露出するのを防止することできる。

また、３は、ベースプレート１に設けられた環状体（筒状体で構成され、ベースプレート１に溶接等によって接合される）である。この環状体３は、貫通開口２ｂの少なくとも上縁部を超えて立ち上がる高さを有するとともに支柱本体２の胴体壁部２ａをその全周にわたって取り囲むようになっている。ここに、環状体３としては、円形のものを例として示したが、その断面形状は、矩形状のものや多角形状のもの、あるいは楕円状のものを適用することが可能であり、円形のものに限定されることはない。

環状体３としては、支柱本体２の設置面積の１．１〜１．４倍程度の範囲で、かつ、均等な隙間を隔てて取り囲むように設置するのが好ましい。というのは、環状体３が１．１倍未満の範囲で支柱本体２を取り囲むように設置する場合、環状体３が支柱本体２に近づきすぎて十分な補強効果を得ることができないからであり、一方、１．４倍を超えても補強効果は小さく（ほぼ飽和状態に達する）、設置スペースの面積が増加して非効率になるからである。

環状体３、支柱本体２の断面がともに円形である場合においては、該環状体３の径をｄ_１、支柱本体２の径をｄ_２として、ｄ_１＝１．１〜１．４ｄ_２に設定できる。

また、符号４は、天板である。この天板４は、一端が環状体３の上端に溶接の如き接合手段によって一体連結しており、他端が支柱本体２の胴体壁部２ａにやはり溶接の如き接合手段によって一体連結している。

この天板４により、環状体３、胴体壁部２ａおよびベースプレート１によって区画された領域Ｍを閉空間に保持する。天板４の形状は、環状体３の断面形状に応じて種々変更される。

また、符号５は、環状体３に設けられた開口部である。この開口部５は、貫通開口２ｂよりもやや大きなサイズからなっており、該貫通開口２ｂに面して設けられている。

また、６は開口部５にボルトの如き締結手段（六角穴付きボルト等）により取付けられる蓋体である。この蓋体６の取付け、取り外しによって開口部５の開閉が可能になっている。開口部５と蓋体６との間には、雨水等の侵入を防止することを目的としてパッキン等が適宜配置される。

７は、環状体３の内側面で開口部５の縁部に沿って設けられた枠状（口字状）の当て板である。この当て板７は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、その一部分が開口部５から露出するように配置されており、その露出部分は、蓋体６の外縁部に当接させる座面７ａを形成している。

蓋体６の外縁部を座面７ａに当接させて締結手段にてそれらを相互に締結することにより開口部５を閉状態に保持することができる。

開口部５は、環状体３の壁部そのものを貫くように形成されており、当て板７は、環状体３の内側面に固定されているため、蓋体６の厚さを環状体３の厚さと同じにして該開口部５に取付けると、環状体３の外表面と蓋体６の外表面とが一致（環状体３の外表面と蓋体６が面一（つらいち）となり出っ張り部分を生じることがない）することになる。

上記の構成からなる補強構造においては、環状体３が天板４を介して支柱本体２に連結しており、該環状体３により支柱本体２を支えることができるようになっているため、金属管支柱に曲げ荷重やねじり荷重が繰り返し付加されたとしても支柱本体２に作用する応力の一部分は環状体３が負担することになり（応力の拡散）、貫通開口５ｂにおける応力の集中が回避され、該貫通開口５ｂに別途補強部材を設けずともその部位での亀裂の発生が抑制されることとなり、これにより耐震性の改善を図ることができる。

また、この補強構造においては、ベースプレート１と支柱本体２とを連結する補強用リブが不要（支柱本体２と補強用リブは通常、溶接によって連結されているが溶接効率は０．５〜０．７であり強度不足が懸念される）であり、金属管支柱を設置するスペースが小さくてすむだけでなく、環状体３の直近まで平坦化することができるため、省スペース化、バリアフリー化が可能となる。

とくに、貫通開口２ｂに面して開口部５を設けることにより、その部位にかかる応力は、６０％程度に低減される（応力緩和）。

本発明の補強構造は、基本的には、環状体３を形成する筒状体と、この筒状体と支柱本体２とをつなぐ天板４とを用いたもので構成することができるため構造の簡素化も可能となる。また、環状体３と支柱本体２の間に形成される閉空間を安定器を収納する収納空間（収納ボックス）として活用できるため、金属管支柱の胴体壁部に局所的な張り出し部分が形成されることもない。

環状体３の開口部５において座面７ａを形成する当て板７は、該開口部５の縁部に沿って配置、固定されるため、該当て板７が開口部５の補強材として機能することになる。

環状体３としては、支柱本体２と同様のテーパ状の管体を使用するのが好ましいが、ストレート状の管体を適用することも可能であり、とくに、ストレート状の管体を使用する場合には、金属管支柱の製作にかかるコストの低減を図ることができる。

図５は、従来の金属管支柱の要部の外観斜視図である。従来の金属管支柱においては、支柱本体２とベースプレート１との間を複数のリブ８を介して連結することにより支柱本体１の起立姿勢の安定化（補強）を図るようにしており、安定器を収納する収納空間を確保すべく、貫通開口２ｂを、外側に向けて局所的に突出させた出っ張り部分を設ける設計がなされることがあり、この場合、歩道や広場等では歩行者、遊戯者がリブ８や出っ張り部分にぶつかり易く、これにより災害を引き起こすおそれがあるうえ、とくに狭い歩道等に設置される場合、その設置スペースを確保するのが難しいのが現状であったが、本発明の補強構造では、上述した如く、強度不足が懸念されるリブ８の設置が不要であり、出っ張り部分を設ける必要もない（出っ張り部分を設ける必要があったとしても極わずかに留めることができる）ことから、省スペース化、バリアフリー化が実現可能であり、耐震性の改善を図ることもできる。

支柱本体２の外表面から環状体３の内側面に至るまでの隙間については、具体的には、支柱本体１の径（外径）が１６５〜１９５ｍｍで、環状体３の径（外径）が２１６ｍｍ程度である場合、１０〜３０ｍｍ程度に設定することができる。また、環状体３の高さ方向における寸法（地面からの高さ）は、支柱本体１の高さが８〜１２ｍ程度ある場合、１．２５ｍ程度に設定することができる。

図６は、本発明に従う金属管支柱の補強構造の他の例を示した図である。本発明の補強構造においては、図示の如く、開口部５を塞ぐ蓋体６を環状体３の外側壁に直接設けてもよく、かかる構造においては、当て板７が不要となり、構造をより簡素化できるとともに製造コストの軽減を図ることも可能となる。

本発明によれば、開口部を備えた金属管支柱において曲げ荷重やねじり荷重が繰り返し付加された場合であっても貫通開口に簡単に亀裂が発生することがなく、かつ、安価な、補強構造を提供することができる。

また、本発明によれば、支柱本体とベースプレートとを連結するリブが不要であり、省スペース化、バリアフリー化が可能となる。

１ ベースプレート
２ 支柱本体
２ａ 胴体壁部
２ｂ 貫通開口
３ 環状体
４ 天板
５ 開口部
６ 蓋体
７ 当て板
７ａ 座面
Ｍ 空間領域

Claims (4)

1. 胴体壁部を貫通してその内外に連通する貫通開口を有し、ベースプレートの上面において起立する先端先細り形状をなす支柱本体を備えた金属管支柱の補強構造であって、
   前記ベースプレートに、前記貫通開口の少なくとも上縁部を超えて立ち上がるとともに前記支柱本体の胴体壁部をその全周にわたって取り囲む環状体を設け、
   前記環状体と前記支柱本体の胴体壁部との相互間に、一端が該環状体の上端に一体連結する一方、他端が該支柱本体の胴体壁部に一体連結して該環状体、該胴体壁部および前記ベースプレートにて区画された領域を閉空間に保持する天板を配設してなり、
   前記環状体は、前記貫通開口に面して設けられ、蓋体の取付け、取り外しにより開閉可能な開口部を有することを特徴とする金属管支柱の補強構造。
2. 前記環状体の内面側に、前記開口部の縁部に沿って配置、固定された枠状の当て板を設け、該当て板は、該開口部からその一部分を露出させてその露出部分を前記蓋体の外縁部に当接させて該蓋体を固定保持する座面を有することを特徴とする請求項１に記載した金属管支柱の補強構造。
3. 前記環状体は、下端から上端に至るまでの径が同径のストレート状の管体または下端から上端に向けて径が徐々に小さくなるテーパ状の管体からなることを特徴とする請求項１または２に記載した金属管支柱の補強構造。
4. 前記環状体は、前記支柱本体の設置面積の１．１〜１．４倍の範囲で、かつ、均等な隙間を隔てて取り囲むものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載した金属管支柱の補強構造。

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