JP6270020B2 - 鉄塔のボルト接合部における補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄塔のボルト接合部における補強方法に関するものである。

鉄塔のボルト接合部における強度には、部材（鋼材）にかかる支圧強度、ボルトにかかるせん断強度、およびボルトにかかる引張強度等がある。ここで、部材支圧強度不足があると、鉄塔を構成する鋼材が、塑性状態から破壊に至る現象が生じる。特に、鋼材の部材厚が薄い場合には、部材支圧強度不足を補強する対策を施す場合があった。

例えば、送電鉄塔において考慮されている設計で想定していた以上の外力が生じ、ボルト接合部の部材支圧強度不足が生じるおそれがある場合には、以下の補強方法が行われていた。

図６（ａ）に示す鋼材に取り付けられていた標準ボルト１００を、図６（ｂ）に示す軸部せん断ボルト１１０へ取替ることが行われていた。この軸部せん断ボルト１１０は、ねじ切りされていない部分が標準ボルト１００より長く設定されているため、軸部せん断ボルト１１０と部材との接触面積が増加し、ボルト接合部の部材支圧強度を増加していた。

また、図７に示すＸ状に配置され、ボルト接合されている部分の部材１２０を、部材厚みが大きい部材へ取替て、ボルト接合部の部材支圧強度を増加していた。

また、特許文献１には、水槽のボルト接合部における応力集中を緩和できる座金が開示されている。特許文献１は、ボルト挿通孔の周囲が曲面形状となっている場合の被締結部材への応力集中を緩和することを単に開示している。

特開２００９−６３１２５号公報

図８および図９に示すように、ボルト接合部の部材支圧強度不足は、送電鉄塔２００の側方に突出し、重い電線２２０を支えている腕金（電線支持部）２１０において生じることが多い。

そこで、腕金２１０に取り付けられている標準ボルト１００を軸部せん断ボルト１１０に取り替える場合、または、既存の部材１２０を部材厚みが大きい部材へ取替る場合、腕金２１０の補強作業を行う前に、腕金２１０への応力を一時的に開放する付帯作業を行う必要があった。応力を一時的に開放しないでボルトの取替作業を行うと、腕金２１０が変形してしまう事態が生じる場合があるのである。

この付帯作業としては、図８に示すように、電線２２０を腕金２１０から送電鉄塔２００の電線塔体２０５へ移動して、電線塔体２０５に電線２２０を仮留することが行われていた。また、図９に示すように、腕金２１０の先端部を、電線塔体２０５の上方からワイヤー３００で支持することが行われていた。

しかし、上記いずれの方法においても、腕金２１０への応力を低減するための付帯作業は、時間がかかり、かつ、多額の費用が必要となる。また、交換対象の既存の部材１２０を採寸したりする現地調査が必要となり、調査結果を反映した新たな部材を用意しなければいけないという問題があった。

また、図７において、既存の部材１２０を取替するときには，部材１２０を１本毎に取替を行うが，取替作業中にはその他周辺部材への応力が増加することから、その他周辺部材については増加した応力への耐力確保が可能であるか事前検討を要する。もし、耐力確保が出来ない時には電線２２０を取替部材より下部に仮留めする等した荷重低減対策や，取替前に既設部材に山形材を重ね合わせする等の暫定仮補強等が必要となる。

本発明は、補強作業前に付帯作業、事前調査、荷重低減対策および暫定仮補強等を行う必要がなく、作業性に優れた鉄塔のボルト接合部における補強方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の鉄塔のボルト接合部における補強方法に係る発明は、例えば、図１に示すように、
腕金に電線が取り付けられている状態で既存のボルトを取り外さないで、鉄塔において互いに面で接している２つの鋼材のボルト接合部を、既存のボルトを挿入する第１のボルト孔とこの第１のボルト孔と離間している第２のボルト孔を有する補強鋼材で補強する補強方法であって、
第２のボルト孔に対応する新たなボルト孔を既存のナットが接している鋼材に開ける工程と、
既存のナットを取り外す工程と、
第１のボルト孔に既存のボルトを挿入するように、補強鋼材を鋼材にあてがう工程と、
既存のボルトに、取り外したナットを再度取り付けて固定し、かつ新たなボルト孔と第２のボルト孔に新たなボルトを挿入してナットを取り付けて固定した新たなボルト接合部を設ける工程と、を備えている事を特徴とする。

請求項１に記載の鉄塔のボルト接合部における補強方法に係る発明によれば、腕金に電線が取り付けられている状態で既存のボルトを取り外さないで、既存のボルト接合部におけるナットを取り外し、第２のボルト孔に対応する新たなボルト孔を既存のナットが接している鋼材に開けるだけで補強鋼材を取り付け可能となり、かつ、新たなボルト接合部を設けることができる。よって、補強作業時に行っていた付帯作業が不要となるため、既存の部材およびボルトへの応力開放をする必要がなくなり、作業性が向上し、補強作業前に付帯作業および事前調査を行う必要がなく、作業性に優れた鉄塔のボルト接合部における補強方法を提供することができる。

請求項２に記載の鉄塔のボルト接合部における補強方法に係る発明は、例えば、図１〜図４に示すように、第１のボルト孔と第２のボルト孔は所定距離離間している事を特徴とする。

請求項２に記載の鉄塔のボルト接合部における補強方法に係る発明によれば、第１のボルト孔と第２のボルト孔は所定距離離間しているため補強鋼材の規格化が可能となり、かつ、第１のボルト孔と所定距離離間した第２のボルト孔に合わせて鋼材にボルト孔を設けるだけでよいので従来よりも現場での作業を簡略化し、作業性を向上することができる。

請求項３に記載の鉄塔のボルト接合部における補強方法に係る発明は、例えば、図１，図２に示すように、補強鋼材は６ｍｍ〜９ｍｍの厚みを有する平板であり、新たなボルト結合部は１箇所のみである事を特徴とする。

請求項３に記載の鉄塔のボルト接合部における補強方法に係る発明によれば、補強鋼材は６ｍｍ〜９ｍｍの厚みを有する平板とすることによりボルトとボルト孔とのボルト接触断面を増加させ、新たなボルト結合部を１箇所のみで十分に支圧強度を増加することができ、既存のボルトにナットを十分に締め付けることができる。

請求項４に記載の鉄塔のボルト接合部における補強方法に係る発明は、例えば、図１，〜図５に示すように、標準ボルト，リーマボルト，または高力ボルトのいずれかである事を特徴とする。

請求項４に記載の鉄塔のボルト接合部における補強方法に係る発明によれば、標準ボルト，リーマボルト，または高力ボルトのいずれを使用しても、十分に支圧強度を増加することができことができる。

本発明によれば、補強作業前に付帯作業、事前調査、荷重低減対策および暫定仮補強等を行う必要がなく、作業性に優れた鉄塔のボルト接合部における補強方法を提供することができる。

本発明に係る鉄塔のボルト接合部における補強方法の一例を示す図であり、（ａ）はボルト接合されている状態を示す斜視図であり、（ｂ）はナットを取り外した状態を示す分解斜視図であり、（ｃ）は補強前の新たなボルト・ナットと平板の補強鋼材とを示す分解斜視図であり、（ｄ）は補強後のボルト接合状態を示す斜視図である。 図１（ｄ）のＩ−Ｉ断面図である。 本発明に係る鉄塔のボルト接合部における補強方法の変形例を説明するための断面図である。 本発明に係る鉄塔のボルト接合部における補強方法の他の変形例を説明するための断面図である。 （ａ）は４．５ｍｍの補強鋼材を用いた場合の規格値に対する補強形態の強度算定（ｋＮ）を示す図であり、（ｂ）は６ｍｍおよび９ｍｍの補強鋼材を用いた場合の規格値に対する補強形態の強度算定（ｋＮ）を示す図である。 （ａ）は標準ボルトを示す平面図であり、（ｂ）は軸部せん断ボルトを示す平面図である。 Ｘ状に配置されている部材を示す図である。 従来の補強方法を説明するための図であり、電線を支えている鉄塔の部分を示す平面図である。 同、電線を支えている鉄塔の部分を示す立面図である。

以下に、図面を参照して、本発明の一実施の形態について説明する。

＜実施の形態＞
図１および図２は、本発明に係る鉄塔のボルト接合部における補強方法の実施の形態を説明するための図である。図１および図２は、鉄塔の腕金の部分拡大部である。

図１（ａ）において、互いに面で接している２つの山形の鋼材１ａ，１ｂがＴ字状に配置されて、ボルト接合されている。本実施例においては、厚さが１２ｍｍの鋼材１ａ（Ｌ１８０×１２）と、厚さが４ｍｍの鋼材１ｂ（Ｌ４５×４）が既存の鋼材１ａとして使用され、Ｍ１６の標準ボルトが既存のボルトＢとして使用されている。そして、鋼材１ｂの部材厚が薄いため、部材支圧強度が不足している。

図１（ａ）から図１（ｄ）においては、腕金に電線が取り付けられている状態のため、鋼材１ａ，１ｂと既存のボルトＢには応力が働いている。この状態で、既存のナットＮを取り外しても、既存のボルトＢが抜け落ちることはない。

初めに、図１（ｂ）に示すように、既存のボルト孔の中心から所定距離５０ｍｍ離れた位置にドリルで１６ｍｍの新たなボルト孔３をあける。そして既存のボルトＢと既存のナットＮによるボルト接合部のナットＮを取り外す。

そして、図１（ｃ）に示すように、既存のボルトを取り外さないで、第１のボルト孔７に既存のボルトＢを挿入するように、補強鋼材５を鋼材１ｂにあてがい、所定距離（５０ｍｍ）離間した第１のボルト孔７と第２のボルト孔７とを有する補強鋼材５を取り付ける。補強鋼材５は、６ｍｍの厚みを有する平板（ＳＳ４００）である。

次に、補強鋼材５の第１のボルト孔７に、既存のボルトＢを挿入した後、ナットＮを既存のボルトＢに緩く取り付ける。そして、鋼材１ｂの新たなボルト孔３と補強鋼材５の第２のボルト孔９に新たなボルトＢを挿入し、ナットＮを緩く取り付ける。その後、２つのナットを本締めして、図１（ｄ）に示すように、補強鋼材５の取り付けが完了する。

このようにして、既存のボルト接合部と離間しかつ補強鋼材５と鉄塔の鋼材１ｂが面接触している部分において、新たなボルトとナットでボルト接合部を設ける。

図５（ｂ）は、上記補強方法において、６ｍｍの厚みを有する平板（ＰＬ６）で補強した場合の試験結果を示す。補正係数は、補強形態ごとに異なる値である。最終的な支圧強度は、異常時の安全率を考慮して定められている。本実施の形態においては、補強前の鋼材１およびボルトの支圧強度（１７．２５ｋＮ）に対して、１．５４倍の支圧強度（２６．７ｋＮ）となった。

＜変形例１＞
上記実施の形態においては、補強鋼材５が６ｍｍの厚みを有する平板（ＳＳ４００）である例について説明した。しかし、これに限られず、補強鋼材５が９ｍｍの厚みを有する平板（ＳＳ４００）であってもよい。

この場合、図５（ｂ）に示すように、補強前の鋼材１およびボルトの支圧強度（１７．２５ｋＮ）に対して、１．９３倍の支圧強度（３３．４ｋＮ）となった。

＜変形例２＞
上記実施の形態においては、新たなボルト結合部を１箇所のみの場合について説明した。しかし、これに限られず、図３に示すように、標準ボルトによる新たなボルト結合部を２箇所とし、図５（ａ）に示すように、補強鋼材５ａの厚みを４．５ｍｍとし、てもよい。

図５（ａ）は、変形例２において補強した場合の試験結果を示す。本変形例においては、補強前の鋼材１およびボルトの支圧強度（１７．２５ｋＮ）に対して、１．３６倍の支圧強度（２３．４ｋＮ）となった。

＜変形例３＞
上記実施の形態においては、新たなボルト結合部を１箇所のみの場合について説明した。しかし、これに限られず、図３に示すように、補強鋼材５ａの厚みを４．５ｍｍとし、リーマボルトによる新たなボルト結合部を２箇所としてもよい。

図５（ａ）は、変形例３において補強した場合の試験結果を示す。本変形例においては、補強前の鋼材１およびボルトの支圧強度（１７．２５ｋＮ）に対して、１．５７倍の支圧強度（２７．０ｋＮ）となった。

＜変形例４＞
上記実施の形態においては、新たなボルト結合部を１箇所のみの場合について説明した。しかし、これに限られず、図３に示すように、補強鋼材５ａの厚みを４．５ｍｍとし、高圧ボルトによる新たなボルト結合部を２箇所としてもよい。

図５（ａ）は、変形例４において補強した場合の試験結果を示す。本変形例においては、補強前の鋼材１およびボルトの支圧強度（１７．２５ｋＮ）に対して、１．４５倍の支圧強度（２５．０ｋＮ）となった。
＜変形例５＞
上記変形例２から４においては、図３に示すように、補強鋼材５ａの厚みを４．５ｍｍとし、標準ボルト、リーマボルト、高力ボルトによる新たなボルト結合部を２箇所とした例について説明した。本変形例では、さらに、鋼材１ｂを変更して、厚さが４ｍｍの鋼材１ｂ（Ｌ６０×４）を使用してもよい。

図５（ａ）に示すように、標準ボルトを使用した場合は、補強前の鋼材１およびボルトの支圧強度（１７．２５ｋＮ）に対して、１．９０倍の支圧強度（３２．７ｋＮ）となった。

また、図５（ａ）に示すように、リーマボルトを使用した場合は、補強前の鋼材１およびボルトの支圧強度（１７．２５ｋＮ）に対して、２．１９倍の支圧強度（３７．７ｋＮ）となった。

また、図５（ａ）に示すように、高力ボルトを使用した場合は、補強前の鋼材１およびボルトの支圧強度（１７．２５ｋＮ）に対して、２．０３倍の支圧強度（３５．０ｋＮ）となった。

＜変形例６＞
上記実施の形態においては、新たなボルト結合部を１箇所のみの場合について説明した。しかし、これに限られず、図４に示すように、補強鋼材５ｂを使用し、標準ボルト、リーマボルト、高圧ボルトのいずれかを用いて新たなボルト結合部を３箇所として、支圧強度を増加してもよい。この場合、新たなボルト結合部が２箇所の場合よりも支圧強度が増加することはいうまでもない

＜変形例７＞
上記実施の形態においては、標準ボルトを用いて新たなボルト結合部を１箇所のみの場合について説明した。しかし、これに限られず、リーマボルトまたは高圧ボルトを用いてもよい。この場合、標準ボルトをもいる場合よりも支圧強度が増加することはいうまでもない。

１ａ，１ｂ 鋼材
３ 新たなボルト孔
５，５ａ，５ｂ 補強鋼材
７ 第１のボルト孔
９ 第２のボルト孔

Claims (4)

1. 腕金に電線が取り付けられている状態で既存のボルトを取り外さないで、鉄塔において互いに面で接している２つの鋼材のボルト接合部を、既存のボルトを挿入する第１のボルト孔とこの第１のボルト孔と離間している第２のボルト孔を有する補強鋼材で補強する補強方法であって、
   第２のボルト孔に対応する新たなボルト孔を既存のナットが接している鋼材に開ける工程と、
   既存のナットを取り外す工程と、
   第１のボルト孔に既存のボルトを挿入するように、補強鋼材を鋼材にあてがう工程と、
   既存のボルトに、取り外したナットを再度取り付けて固定し、かつ新たなボルト孔と第２のボルト孔に新たなボルトを挿入してナットを取り付けて固定した新たなボルト接合部を設ける工程と、を備える事を特徴とする鉄塔のボルト接合部における補強方法。
2. 第１のボルト孔と第２のボルト孔は所定距離離間している事を特徴とする請求項１に記載の鉄塔のボルト接合部における補強方法。
3. 補強鋼材は６ｍｍ〜９ｍｍの厚みを有する平板であり、新たなボルト結合部は１箇所のみである事を特徴とする請求項１または２に記載の鉄塔のボルト接合部における補強方法。
4. 新たなボルトは、標準ボルト，リーマボルト，または高圧ボルトのいずれかである事を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の鉄塔のボルト接合部における補強方法。

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