JP6452056B1 - ポール取付け用の埋設台座 - Google Patents

Abstract

【課題】各種の用途に使われるポール２０を立てる時の方法の一つとして、アンカーボルトを埋め込んだコンクリート台座（図９）があるが、最近これに替えて、簡単に施工できコンクリートの使用も少ない特定の簡易構造の台座（図１０）を埋設する方法が考案されている。しかし、この簡易構造の台座は、埋設パイプ３０に補強板３２と外枠３１のみを設けた平面的な構造であることから、上部の剛性や強度が低く、ポールに加わる荷重で変形しやすい（図１２）という問題がある。【解決手段】埋設パイプ３０の上部外周に、ほぼ９０度間隔で放射状に延びる４枚の縦補強板３２を接合し、その縦補強板の先端に長ナット３３や長ボルト３４を接合した台座構造（図１）とする。こうすることで、台座の上部にポール２０とポールの底板２１を取付けた時に、ポールから加わる荷重に対して、台座が変形しにくい構造とする。【選択図】図１

Description

本発明は、各種用途のポール類を、地上に建てる際に使用する地中埋設型台座に関する。

通常、ポール類は、交通標識用（図１４）や照明灯用（図１５）、あるいは小型太陽電池取り付け用や監視カメラ取り付け用（図１６）などの各種用途向けに、道路・通路脇や空き地、公園などに建てられている。

こうしたポール２０は、その下部を地中１１に直接に埋設された状態で建てられることもあるし、地中部分をコンクリートで丸く巻いて建てられる場合もある。図１４、図１５は直接埋設の例を、図１６はコンクリート巻の例を示す。

ポールの埋設強度や剛性は、ポール全体の高さやポールに取り付けるものの大きさ等を勘案し、例えば、図１４に示すように、強風による水平荷重Ａに十分に耐えられるようにポール径、ポール肉厚などを設定するし、引抜き強度が十分に保てるように埋め込み深さや埋め込み法なども設定する。

ただ、最近は異常な強風などによる大きな水平荷重Ａの発生で、ポールが変形することもあるし、こうした天災だけでなく、トラックがバックしていて当ったなどの人災による変形、倒壊も多い。そうした場合、いずれもポール２０の交換が必要となる。

ポール２０には、その強度や壊れにくさを考慮して、金属管、特に鋼管が多く用いられてきたが、図１７に示すように地中１１に直接に埋設した場合は、図中の丸囲いで示すような部位Ｓ１〜Ｓ３に発生する錆（黒塗り部）についても考慮・対策する必要がある。

Ｓ１は鋼管の埋設部が地中１１にあるために、地中の水分や腐食雰囲気で発生する錆で、Ｓ２は鋼管が地面１０から顔を出した部分、いわゆる気液境界部近傍にできる錆である。このＳ２の錆は、凍結防止剤などの影響も受けやすい。

錆のＳ１、Ｓ２は図１６に示すようなコンクリート１２による囲い、あるいは他の亜鉛めっき、塗装などの表面処理、防錆テープ巻などにより、相当に耐久性が上がっているが、錆Ｓ３は今でも問題となっている。

Ｓ３は、散歩犬のマーキングにより発生する錆で、犬が頻繁に同じ位置に掛けるおしっこが原因となっている。そのため、鋼管根元部分より少し高い位置近くで起こる。既に設置されたポールでは、こうしたことへの配慮はされておらず、今後Ｓ３での倒壊事例が増加しそうである。また、今後立てるポールについては、当然このＳ３対策が必要となっている。

以上のような、天災や人災による変形や倒壊、あるいはポールに発生した錆での減肉、そして最終的に倒壊といったことが起こっており、できるだけ、安く簡単にポール交換ができるようにしたいというニーズが強くある。

こうした状況から、地上のポール部分２０とそのポールを固定するための地中部分とを分離した構造、例えば図９のアンカーボルト留め構造のようなものが好まれ、採用される例が増えている。

この地上と地中部を分離・別体とする考え方は、地中部（＝埋設部）はコンクリート埋設を使用し、しかも半永久的な強度構造と防錆構造をとり、もし地上部に錆が発生したとしても、あるいは天災や人災などでポールが変形・破損したとしても地上部分のみを取り換えることで、簡単に不具合対応をしようとするものである。

この別体工法は、従来は大型のポールへの採用が多かった。しかし近年は、小型のポールの方へも展開するニーズがある。つまり、老朽化したポールの取り替え工事などが小型ポールでも増えつつあり、将来の取り替えコスト増を招かないようにといった要望が、別体構造の採用の動機となってきている。

ところが、この図９のアンカーボルト使用埋設構造は、アンカーボルトの位置決め精度の確保に手間取る。大きな穴を掘らないといけない。コンクリートも多量に要る。場合によっては型枠が要る。従って高くつく。など意外に欠点が多い。

そこで、アンカーボルト構造に替え、他の構造で簡易な台座を作って、それを簡単に埋設することで、工事が安く、作業も簡単に済む「施工コスト低減型の台座構造」が出てきている。

図１０に示した施工コスト低減型台座構造がその例である（特許文献１参照）。この構造は、図１１からもわかるように、コンクリート部分が細く、穴掘りが簡単で、型枠も不要。コンクリート１２の量が少なくて済み、現地工事の費用が節約できるものである。

すでに公開された特許を検索した範囲では、アンカーボルト構造の改善・代替案は、今のところこの特許文献１のみであった。また、この工法は魅力あるものであるが、今一つ市場で普及するに至っていない。この理由は、考案された埋設台座の剛性や強度の問題があると推測している。

そこで、図１０案の抱える剛性や強度の問題を解決し、埋設台座の普及を図ろうと意図したのが本発明である。

特開２００４−０６８４２８ 発明の名称：ポール取付用の台座

図１０に示すところの施工コスト低減型埋設台座に、図１１に示すように、上部ポール部分を取り付けた後に、図１２に示すようにポール上部に水平荷重Ａを加え、ポールを曲げたところ、外枠３１が思ったよりも容易に変形することがわかってきた。その外枠の変形の状況を見たところ、図１２に示すように、締付けボルト１６がＣ方向に持上り、Ｄ方向に少しずれるような変形をすることもわかった。

このポール曲げの荷重Ａに対し、外枠３１が変形しやすい理由は、ポール取り付けに使用するナット位置の部分の剛性が低いことに拠る。つまり図１３に示すように、補強板３２のＦ断面３２ａの縦寸法Ｍが低いこと、また、外枠３１のＧ断面３１ａの縦寸法Ｏが低いことによる。さらにはナット３３の支持が「ナット３３〜外枠３１〜補強板３２〜埋設パイプ３０」のように数個の部品を経た間接支持に拠ることにある。こうしたことから、図１２に示すような変形が起こりやすいことがわかった。

従って、この変形対応を取ることで、より剛性や強度に優れた簡単台座を実現する。またそうすることで、より長持ちのする簡単埋設台座を実現し、何かあっても交換が容易な地中部分と地上部分を別体とした構造のポールの普及を可能とする。

請求項１に関わる本発明の台座は、図１、図２に示すように、埋設パイプ３０の上部外周に縦補強板３２を、上から見てほぼ９０度の間隔で放射状に接合し、その縦補強板の外周先端部に長ナット３３あるいは長ボルト３４を縦方向に接合したことを特徴とする各種ポール２０取付け用の埋設台座である。

埋設柱の上面部、縦補強板の上面部、長ナットの上面部は、全体として水平面を構成するようにするのが望ましい。これはポールの底板２１が全面的に均一に当るようにするためである。ただし、長ボルトを使用する場合は、長ボルトは埋設柱や縦補強板の上面より突出させるのは当然である。

請求項２に関わる本発明の台座は、埋設パイプ３０の上面に飛び出した形の位置決めピン３５を設けた構造の台座である。位置決めピンと埋設柱は固定されているのが望ましいが、必ずしも固定にはこだわらない。また、位置決めピンのサイズは、当然ながら、上に組付けるポール底板２１に設けた穴２５の内径よりも小さくする必要がある。

請求項３に関わる本発明の台座は、埋設パイプ３０の下面に円錐状、あるいは角錐状の先端部３６を設けた構造の台座である。この先端部３６は埋設柱２０に一体的に接合していることが望ましい。つまり、埋設パイプ３０と円錐状先端３６はかしめや溶接、ロウ付けなど、ある程度の強度が保証できるような接合が望ましい。あるいはスエージングのような方法でパイプ３０から一体的に形成してもよい。

上記第１の課題解決手段による作用は、ポール上部に図１２と同じように水平荷重Ａを加えた場合、本発明の埋設台座の図１に働く荷重は、図１に示した上向き荷重Ｃと横向き荷重Ｄとである。その時に、図１の構造では、長ナットを通じて縦補強板３２〜埋設パイプ３０に直接的に荷重が作用するので、長ナット３３の部分の上下方向の変形が非常に起きにくい。また、横荷重Ｄは補強板を曲げる力として働くが、補強板と補強板との間にあるコンクリートの圧縮荷重となるため、Ｄも長ナット部分を変形させるだけの力はない。

上記の変形は、図１２に示す方向の横荷重Ａを基本に考えたものであり、特定の荷重方向しか考えていないが、他の方向の横荷重でも同じような考え方が成り立つことは言うまでもない。

以上の点から、図１０の従来構造の台座よりも、図１の台座構造の方が強度的に、また剛性的に圧倒的に優れている。

また、第２の解決手段による作用は、位置決めピン３５の設置により、上部のポール材の設置が容易になる点にある。通常のポール材２０は長いため、重心がかなり高い位置にある。また、上部の付属物、例えばポールに取り付けられた照明灯部品やカメラ部品などがあるため、全体の重心はポール径よりかなり外にあることが多く、ポールの底板２１を水平に保ちながら、微少移動させ、底板２１の締付け用穴を長ナットに合せるのは意外に難しい。

それに対し、先端がテーパー状となった位置決めピン３５を設けることで、まずはポール底板の穴２５をこのピンに嵌め、ついで、微少な回転をさせることで、締付けボルトを嵌めることができる。

ピンは底板２１の厚みよりも長めにすることや、ピンの外径にテーパーを大きくつける方が、最初の嵌め込みに楽かと思われるが、必ずしもこだわるものではない。

位置決めピン３５の設置は、以上のような位置決めの苦労から解放される。場合によっては、作業時間緒短縮によるコスト低減にも役立つと思われる。

さらに第３の解決手段による作用は、特殊なケース、例えば短時間の設置ですぐに撤去される予定のポールや耐久性を特に要求しない場合などを対象としている。つまり本当に簡易な設置法でよく、とにかくコストを抑えたい。あるいは設置場所が、運搬車両の入らない不便なところでコンクリートや水の運搬が大変である。等の理由で、できれば杭を打つように台座が設置できればよいという要望にも対応できるように考えたものである。

そのために、図５に示したように、埋設柱３０の下端は、土砂などに食い込みやすいように円錐状３６、あるいは角錐状とし、埋設柱上部は打込むための上栓３７を形成したものである。打込みの様子を図６に示すが、この場合の上栓３７は、溶接して固定した構造としている。ただ、上栓は仮のもので一時的に嵌めるものでもよいし、あるいは図７のように位置決めピン３５を上栓として用いてもよい。

位置決めピン３５を上栓として用い、ハンマーや大槌で埋設柱を地中に叩きこむ場合は、ピンの上部が変形する懸念もあるため、図８のように押込み治具１０１のようなものを準備し、この治具の頭を叩き荷重Ｈを加えるようなことも考えられる。もちろん、変形が無いようであれば、位置決めピン３５を直接叩いてもよい。

また、叩き込みやすいように、縦補強板の下部先端をＶ形状としてもよい。あるいは長ナット下部にテーパーを付けてもよい。こうすることで、打込み効率がさらに上がることは容易に想像できるものである。

こうした埋設パイプ下端の尖った図５や図７の形状は、より低コストかつ短時間でのポールの付設を可能とするものである。

本発明の実施形態を示す埋設台座（長ナット型）の基本形状の斜視図 本発明の実施形態を示す埋設台座（長ボルト型）の基本形状の斜視図 本発明の実施形態を示す埋設台座のうち、位置決めピン付き構造品の斜視図 位置決めピン付き構造品とポールの組付けの斜視図 本発明の実施形態を示す埋設台座のうち、円錐状先端を持つ構造品の斜視図 円錐状先端を持つ埋設台座の打込みの様子を示す断面図 位置決めピンと円錐状先端の両方を持つ埋設台座の斜視図 位置決めピンと円錐状先端の両方を持つ埋設台座の打込みの様子を示す断面図 アンカーボルト留め構造の埋設台座へのポール取付けの斜視図 「特開２００４−０６８４２８」に示された施工コスト低減型台座構造の斜視図 特開２００４−０６８４２８に示されたコスト低減型台座構造の埋設時斜視図 特開２００４−０６８４２８に示されたコスト低減型台座構造の変形 特開２００４−０６８４２８に示されたコスト低減型台座構造の寸法 交通標識用ポールの例 照明灯取付け用ポールの例 監視カメラ取付け用ポールの例 ポールに発生する錆（黒塗り部） 本発明の埋設台座の実施例の平面図 本発明の埋設台座の実施例の側面図

図１８、図１９に本発明の構造の埋設台座を設置する時の具体的な寸法例を示す。これは、実際に使用可能かどうかの判断を行うために埋設と簡易評価を実施したもので、結果は良好であり、ポールを支持する台座としての機能は十分であった。従って、ここに記載する寸法は、実際にそのまま応用できるものである。

図１８のポールや図１９の地中埋設パイプには、ＳＧＰ−６５Ａ（φ７６．３ｍｍ×φ６７．９ｍｍ）を用いた。底板の外径Ｌは３５０ｍｍ、厚みは１２ｍｍ、ネジ部の間隔Ｋは２８０ｍｍ、コンクリート充填用の穴の深さＶは７５０ｍｍ、穴の下から４５０ｍｍあたりまでの穴径Ｗは２００ｍｍとした。それより上の方の穴は、埋設台座がほぼ入る程度の穴とした。使用したコンクリートは通常の建設用で、約６５１であった。コンクリートの２８日経過後の圧縮強度は２８．２Ｎ／ｍｍ^２であった。周囲の土は、マサ土（密度：１．７ｇ／ｃｍ^３）である。

埋設台座の縦補強板の板厚は６ｍｍ、長ナット部の外径は３０ｍｍ、長さＲは６０ｍｍ、長ナットのネジはＭ１６×Ｐ２とした。縦補強板３２の寸法Ｑは３００ｍｍとした。埋設パイプ、縦補強板、長ナットの当り面は全て溶接した。ポールとポール底板も全周を溶接した。ポールの補強板２２は今回は使用していない。
ちなみに、この例では、パイプ直径は７６．３ｍｍ、縦補強板の付け根寸法Ｑは３００ｍｍとしているので、その比率は約３．９倍、つまりＱはパイプの直径以上としている。また、長ナット３３の付け根部長さＲは６０ｍｍとしているが、この値は、Ｍ１６×Ｐ２のねじの標準ナット厚さ１５．７ｍｍ（ＪＩＳ Ｂ１１８１より最小１５．７ｍｍ、最大で１６．４ｍｍと規定）の３．８倍を採っている。

この設置試験で、本発明品の台座は、コンクリートによる埋設も非常にやりやすいことがわかった。つまり、台座の上面には平面部がほとんどないため、また、全ての部品が縦方向にくっついているため、コンクリートを穴に流し込むときに邪魔をするものが無く、非常にスムースに作業できることがわかった。
もちろん、目視に関しても穴の底の方までよく見えることがわかり、台座の位置決めも容易であることがわかった。

従来品の図１０の構造では、図１３に示すように外枠３１の上面が邪魔をするためコンクリートがうまく流れこまないし、その下面３１ｂの部分が見えないため、コンクリートの充填状況の最終確認も難しいという欠点があったが、こうした点でも、本発明品の方が優れている。

上記の仕様で、実際にどの程度の引張荷重Ｂに耐えられるのか、あるいは水平荷重Ａが加えられたときにどの程度の変形が起きるのかを見た。

図１８、図１９の仕様で、且つポール２０を地上から５０ｃｍのところで切断したものに、引抜荷重Ｂを加えたところ、６．５ｋＮ程度で抜けることがわかった。この値は、図９のアンカーボルト仕様よりは低い。もし、アンカーボルト仕様で、コンクリートサイズ３５０ｍｍ×３５０ｍｍ×７５０ｍｍ深さとし、同じＳＧＰ−６５Ａを図１９のように取り付けた場合は、引抜荷重は、ほぼ９ｋＮを越えることがわかっている。

この差が出る理由は、▲１▼コンクリート重量（体積）の違い、▲２▼コンクリート外壁と土との間で働く摩擦力の大小、つまり大きなコンクリート外径と小さなコンクリート外径の差。▲３▼コンクリート形状の差、つまり、外壁が垂直かあるいは抜けやすいテーパー状かの差。といったものが考えられる。従って、こうした差が出るのは当然のことである。ただ、そうは言っても本発明品の６．５ｋＮは非常に大きな力であり、通常では全く問題ないレベルである。

また、ポール２０の高さを１７５ｃｍとし、地面から高さ１５０ｃｍの位置に水平荷重を図１８の右→左の方向に加えて発明品の性能評価をした。

その結果、高さ１５０ｃｍの位置を１０ｃｍ撓ませるのに、約２ｋＮの荷重が必要なことも判明した。また、その時点で、ポール部に若干の変形はあったが、図１２のような台座の変形は見られなかった。従って、図１０の従来の埋設台座よりは、明らかに強度が増したことがわかった。図１２では、ポールの変形が発生するよりも先に台座の変形が起こるからである。

ちなみに、風速３０ｍ／ｓ強の台風時にポール２０に働く力は、高さ３ｍ程度の低い位置に取り付けられている簡単な道路標識の正面から吹く風の場合、ほぼ０．２ｋＮ程度と見ており、本発明品の２ｋＮはかなり余裕を持った性能であると言える。

以上のことから、本発明品の埋設台座は十分に実用に耐え、今後の応用展開も期待できるものである。

１０ 地面
１１ 地中部分
１２ コンクリート
１３ アンカーボルト
１４ 座金、ワッシャあるいはスプリングワッシャ
１５ ナット
１６ 締付けボルト
２０ ポール
２１ ポール底板
２２ ポール補強板
２３ 底板ネジ用穴
２５ 底板ピン用穴
３０ 埋設パイプ
３１ 外枠
３２ 縦補強板あるいは補強梁
３３ ナットあるいは長ナット
３４ 長ボルト
３５ 位置決めピン
３６ 円錐状先端あるいは角錐状先端
３７ 上栓
１０１ 押込み治具
５１ 道路標識
５２ 照明灯
５４ 監視カメラ
Ｓ１ 地中錆
Ｓ２ 境界錆
Ｓ３ マーキング錆
Ａ 水平荷重
Ｂ 引抜荷重
Ｃ 上向き荷重
Ｄ 横向き荷重
Ｋ 底板取付穴のピッチ
Ｌ 外枠外径寸法あるいは底板外径寸法
Ｍ 補強板縦寸法あるいは補強梁縦寸法
Ｎ 外枠横寸法
Ｏ 外枠縦寸法
Ｐ 埋設パイプ径あるいはポール径
Ｑ 縦補強板付け根部長さ
Ｒ 縦補強板先部長さ
Ｖ コンクリート深さ
Ｗ コンクリート径

Claims (3)

1. 埋設パイプ（３０）の上部外周に縦補強板（３２）を、上から見てほぼ９０度の間隔で放射状に接合し、その縦補強板（３２）の外周先端部に長ナット（３３）を縦方向に、あるいは、長ボルト（３４）を縦方向、且つ埋設パイプ（３０）及び縦補強板（３２）の上面から突出するように、接合したことを特徴とする各種ポール（２０）取付け用の埋設台座であって、縦補強板（３２）と埋設パイプ（３０）との接合部の長さ（Ｑ）をパイプ（３０）の直径（Ｐ）以上とし、縦補強板（３２）の外周先端部と長ナット（３３）との接合部の長さ（Ｒ）を同一のネジ径の標準ナットの厚さの２倍以上とした各種ポール（２０）取付け用の埋設台座。
2. 請求項１に記載のポール取付け用埋設台座において、埋設パイプ（３０）の上面に飛び出した形の位置決めピン（３５）を設けた構造。
3. 請求項１に記載のポール取付け用埋設台座において、埋設パイプ（３０）の下面に円錐状あるいは角錐状の先端部（３６）を設けた構造。

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