JPH06257326A - 締結具及びそれを用いる継ぎ式鋼管柱 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電柱、照明柱、標識柱、信号柱、旗竿などに
使用可能な継ぎ式鋼管柱を、強度や腐食に問題がなく、
かつ美観上も優れた方法で実現すること。 【構成】 加熱すると拡管する方向に形状記憶処理され
た形状記憶合金製の締結具は、鋼管柱を構成する個々の
短尺鋼管の間で内側に装着され、加熱によって締結が行
なわれる。 【効果】 ボルト類を使用しないので腐食や緩みの心配
がなく、かつ景観性の良い継ぎ式鋼管柱が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電柱、照明柱、標識
柱、旗竿など、各種の支柱として用いられる鋼管柱で、
特に複数本に分割されて製作された短尺鋼管を建設現場
において継ぎ合わせるための締結具、ならびにこの締結
具を使用して一体に組立てられた継ぎ式鋼管柱に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電柱、照明柱、標識柱、旗竿など、各種
の支柱は、古くは木や竹等の天然素材が用いられたが、
近年では鉄やアルミニウム系の金属柱とコンクリート柱
が主体となってきている。これを用途別に見ると、電柱
だけはコンクリート柱の比率が高いけれども、電柱以外
の各種支柱は、金属柱が主体である。しかし、コンクリ
ートが多く使用されている電柱といえども、重量があっ
て搬送や工事に困難を伴うコンクリート柱に代わって、
鋼管柱などの金属柱を用いようとする動きは以前から始
まっており、近年その傾向は一層強くなっている。

【０００３】一般に、金属柱は、コンクリート柱に比べ
て軽量で運搬や工事がしやすい上、太さを半分ほどにで
きるため見た目に圧迫感を与えないこと、交通事故等の
不慮の衝撃によっても折れる心配のないこと、等が特徴
とされている。金属柱の中でも鋼管柱は、最も普通に使
用されている。鋼管柱は安価で十分な強度が得られるの
に加え、簡単な表面処理で高い耐食性を付与することの
できる点が、多量に使用される各種支柱用素材として評
価されている。

【０００４】鋼管柱の利用は、前述のように、支柱用素
材としての鋼管の秀れた特性に依存するものであること
は間違いのないところである。しかし、同時に鋼管柱
は、コンクリート柱などとは異なって、短い要素を継ぎ
合わせて一体の長尺支柱とするような、接合作業が容易
に行える点も、軽視できない重要な特徴である。１２メ
ートルを越えるような大型の支柱は、照明柱や標識柱や
電柱などとして実際に多くの要求があるが、これを初め
から一体の長尺支柱として製作してしまうと、工場から
施工現場までの搬送に大型トレーラーを使用する必要が
生じて輸送コストが高くなるばかりでなく、輸送経路の
選択においても大きな制約を受ける。また、工事までの
格納にも大きなスペースが必要となる。したがって、短
尺に分割して輸送して、施工現場で一体に継ぎ合わせて
長尺支柱に組立てられるような信頼性の高い継ぎ式の鋼
管柱ができれば、支柱用途としての鋼管柱の重要性は、
一層大きなものとなることが期待できる。

【０００５】そのようなことから、これまでにも継ぎ式
鋼管柱もしくは鋼管柱用継手ならびにその製造方法に関
して多くの検討が行なわれてきた。例えば、実公昭４０
−０３０１２２号公報では、上部用鋼管と下部用鋼管の
それぞれの端部に、互いが差込み可能なように形成され
た接合用のカラー状鋼管を溶接により接合し、次に両カ
ラー状接合部同士を差し込んで組み合わせてから、重な
りあったカラー状の鋼管部分をボルト締めによって締結
するという鋼管継手を提示している。また、実公昭４３
−０１３０６９号公報もこれと似ているが、一方のカラ
ー状鋼管に係合用突起を、そして他方には前記突起が嵌
合する長溝を形成して、両者の噛み合わせも併用した照
明用テーパーポールが提示されている。これらの方法は
いずれもある程度の実績のある方法ではあるが、ラップ
させたカラー部分のボルト穴の位置合わせ作業がやりに
くいことと、さらにボルト部分が錆発生の起点となる場
合が少なくなく、寿命の点でも十分なものとはいい難
い。一般に、鋼管柱の欠点の一つが腐食の問題であるこ
とは良く知られた事実である。支柱本体部分は、亜鉛め
っき等の防錆処理によって耐食性を確保することができ
ても、締結用のボルト部分や鋼管をラップさせた隙間等
から発生する腐食の防止は、なかなか容易な問題ではな
い。締結に当たりこのような腐食起点の解消を狙って、
これらの部分をゴム等のキャップで覆うようにした組立
ポールの連結装置（実開昭５５−０３５２１８号公報）
も開示されている。しかし、これも部品数が多くなり、
作業が煩雑になる点で広く採用されるには至っていな
い。

【０００６】以上のいずれの場合でも、最終的な継ぎ手
段は、ボルトによるねじの締結力に頼るものである点で
共通している。ねじは腐食の問題以外にも折損の虞もあ
り、厳しい自然環境に暴露され、しかも長い寿命を要求
される構造物の締結手段としては、必ずしも好ましいも
のとはいい得ない。締結後に現場で塗装などの補強処理
を行なえれば、ある程度までは、ボルト部などの腐食を
抑制することができるだろう。しかし、補修を前提とす
る作業は、現場作業を少しでも軽減しようとする動向の
中では容易に受け入れられるものではない。このような
点から、鋼管柱全体を、上部ほど細いテーパー状とし
て、下部の短尺鋼管の上に上部の短尺鋼管を順次一部が
重なり合うように積み上げていく方法も考案されてい
る。ただし、この方法は重なりあった部分の摩擦力のみ
に依存するため、引き抜き力に対する抑止力が十分でな
く、非常の際に互いがバラバラに離れて予期せぬ傷害を
周囲にもたらす心配がもたれている。これを改善するた
めにボルト締結を組合わせる（実公昭４４−０１６４５
０号公報、実開昭４８−０４１００７号公報）と、前述
のボルト締結方式の場合と同様の問題が生じる。

【０００７】以上のことから、現場での施工作業が容易
でしかも腐食に対しても安全な、信頼性の十分に高い鋼
管支柱類の締結用継手もしくは方法は、先行技術の中か
ら見いだすことはできないのが実状であった。本発明者
らは、これらの課題を解決するためには、ボルトなどの
ねじ要素に頼る従来の締結法から完全に脱して、これに
代わる新しい締結要素を採用することが不可欠であると
の結論に達した。そして、その新しい締結要素として
は、形状記憶合金の利用が有効ではないかと考えた。

【０００８】形状記憶合金を支柱用鋼管の締結要素とし
て使用する試みは、現時点までまったく公開されたこと
のなかったことである。本発明者らが、鋼管製支柱の締
結要素として形状記憶合金の利用を検討するに至ったの
は、幾分かの点で共通点もある配管用継手として形状記
憶合金を応用している例を承知しているからである。そ
こで、配管用継手分野における形状記憶合金の活用の状
況を次に概説する。

【０００９】形状記憶合金には、ニッケル−チタン系合
金、銅系合金、鉄系合金等の種類がある。いずれにして
も、これらの合金は、基本形状に拘束した状態で一定の
温度に加熱する形状記憶処理によって、基本形状合金自
体の内部に記憶させることができる。外部から力を与え
てその基本形状を変更させてしまっても、適当な温度に
加熱する形状回復処理だけで、最初に記憶させた基本形
状を簡単に復元させることができる。このような形状記
憶合金の用途として、配管用パイプの継手は代表的なも
のである。これはまず、締結しようとするパイプの外径
より幾分小さめの内径を有する形状記憶合金製の円筒と
して製作される。次に、この円筒状態を基本形状として
記憶させるための形状記憶処理が行なわれる。この後で
円筒の内径を締結しようとするパイプが差し込める程度
まで拡管する。この拡管処理が行なわれた形状記憶合金
製円筒は、次にパイプが差し込まれた状態で形状回復に
必要とする温度まで加熱されると、先に記憶させられた
基本形状である小さな内径の状態に向かって収縮を開始
する。内径を収縮させる過程において、内部に差し込ま
れているパイプの外径とその内径は、接触してなお収縮
を続けようとするから、形状記憶合金製円筒は、応力を
発生させてパイプをしっかりと締結する継手としての機
能を発現させるに至るわけである。

【００１０】形状記憶合金が以上のような機能を有する
ことは以前から良く知られており、これを実際の配管用
継手として実用化する試みも非常に多くの方面で精力的
に続けられている。特公昭５４−４８９８号公報、特開
昭５４−１４８９６０号公報、特開昭５９−９３２４１
号公報等は、形状記憶合金製円筒の内側に突起を形成す
る等の工夫が加えられてはいるものの、基本的には形状
記憶合金製円筒の収縮力を利用する配管用継手の例とし
て提案されているものである。中には形状記憶合金を締
結するパイプの内側に装着するタイプの配管用継手（実
開昭６０−１４３９８３号公報など）もあるが、内側に
継手を装着すると配管の有効断面積が減少するので、外
側に装着するタイプが圧倒的に多くなっている。ところ
で配管用の継手と支柱用鋼管柱の継ぎ手段との間には、
どちらも鋼管を締結するものであるために一見類似する
面があるかにみえるものの、実際には大きな隔たりもあ
り、配管用継手で用いられている技術の単なる援用で
は、とうてい満足のいく継ぎ手段とはならないことも明
らかであった。

【００１１】配管用継手と支柱用鋼管の締結との間の相
違として最も大きな点は、配管の場合には継手が配管本
体のパイプを支持する構造体としての役割を期待される
ことはなく、配管は地表に対して平行に走る場合にして
も地表から垂直に立ち上がる場合にしても、支持具によ
って周辺の強固な構造物や大地などに固定（埋設も含
む）されるのが普通である。したがって、配管それ自体
が単独で構造体としての強度を維持している必要はな
い。また、多くの配管の役割は、内部に流体を通過もし
くは滞留させることが普通であることから、継手部のシ
ール性能と、配管内部を占める特定の流体に対する耐食
性がきわめて重要視されるのも当然である。ただし、こ
の場合の後者に関しては、配管であってもケーブルや光
ファイバー等の保護用として、流体以外のものが内部に
納まる用途のものが無い訳ではない。しかし、このよう
な場合でも、逆に環境中の水分等が配管内へ侵入するの
を防止する機能が期待されることになるから、継手部の
シール性能が重要視されることについては流体を扱う継
手の場合とさして大きな違いはない。また、配管では一
般には狭い限られたスペースの中で多くの継手が使用さ
れることが多く、この点に関係して、短時間の簡単な作
業によって信頼性の高い締結の行なわれることが特に強
く求められる傾向がある。

【００１２】これに対して継ぎ式支柱用の鋼管の締結に
は、まず他の支持に頼らずに、自立して十分な強度を有
することが必要である。すなわち、支柱自体が構造体で
あって、自分が自立するのはむろんのこと、何等かの付
属物を自分が保持する側の立場として使用されるもので
あるから、この自立性は最も重要なポイントである。自
立性を評価する基準にはいろいろなものがあるが、強風
や地震などによる揺れに対する強度の確保がまず必要で
ある。これに加えて照明柱や標識柱としての用途の場合
には、支柱本体上部から水平に近い方向に枝柱を取り付
けてかつ照明具や標識類を吊り下げることが多いから、
強風などの作用は単に支柱を横方向に曲げようとする応
力のみでなく、支柱を強く捻る力として現われることも
当然考慮されなければならない。また、腐食に関連する
問題は、配管の場合と同様に支柱用配管においても重要
であるが、配管においては腐食を起こさせる原因が、使
用される配管の用途（従って扱われる流体の種類）によ
って大きく異なり、しかも、問題は配管の内部側からの
腐食がより大きな問題となるのに対して、支柱となる鋼
管柱の場合には自然環境中における外側面からの腐食が
問題であって、鋼管柱の内部からの腐食についてはまず
問題にならないという相違がある。さらに、この点と関
連して、必ずしも継ぎ部分の完全なシール性は必要不可
欠ではない。降雨が直接、支柱である鋼管の継ぎ箇所か
ら内部に侵入するような構造であってはならないが、配
管の場合のように一定の圧力に耐えるような高いシール
性の要求はないものとして良い。

【００１３】さらに、支柱用鋼管に対しては、近年に至
って新しい視点からの要求も加わることになった。配管
のように、出来るなら人の目につかないような場所を選
んで配置される物とは基本的に異なり、支柱は多くの場
合、むしろ人目につきやすい場所を選んで設置される傾
向がある。電柱の場合は別の視点から設置場所が選ばれ
るものであるが、それでも結果的には人目を避けること
のできない場所に設置されるものが大半を占める。電柱
以外の照明柱や標識柱、旗竿などは、いずれも支柱が支
えるものは人目につくことが前提であるから、支柱自体
も人目につくことは避けられない宿命にある。これまで
の支柱は、支柱という構造体としての機能さえ満足して
いれば、人の見た目にどのように感じられるかという点
は必ずしも重要視されることが無かった。しかし、最近
の世の中の傾向は、単に機能を満足しているだけで十分
とは評価されなくなっており、それが環境と馴染むかど
うか、人に不用な圧迫感を与えないかという、機能以外
の景観からの視点が非常に大きな比重を占めるに至りつ
つある。この観点からは、構造体として問題のない強度
を付与することは必須であっても、見た目にゴタゴタし
た不快感を与えるようなものとなってはならないことが
明確な価値観として定着しつつある。このような新しい
要求に対して十分に答え得る継ぎ式鋼管柱の技術は、こ
れまでにとくに欠けていた点の一つであり、今後の展開
が強く期待されているところであった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、施工作業が
煩雑となり、かつ腐食起点をあたえる心配のあるボルト
とナット等のねじを用いずに、十分な締結強度と耐食性
を保証できる新しい締結要素として形状記憶合金を採用
することにより、景観性にも優れた継ぎ式鋼管柱を提供
することを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、適正温度への
加熱により外径を広げる方向に形状回復を起こすように
形状記憶処理を施された形状記憶合金製の円筒であっ
て、継ぎ合わせる２本の短尺鋼管の中間において、各鋼
管の内部に装着されることを特徴とする継ぎ式鋼管柱用
の締結具と、該締結具によって一体に締結された継ぎ式
鋼管柱である。また、前記形状記憶合金製円筒には、長
さ方向中間部分の外側円周上に、円筒を一周する鍔状の
突起を有するか、さらに前記形状記憶合金製円筒外面の
少なくとも片端部には、締結する鋼管内部に設けた突起
と嵌合する凹部が形成されているもの、ならびに防錆処
理されているものが包含される。

【００１６】本発明における継ぎ式鋼管柱用締結具は、
従来使用されているボルト等のねじ要素に頼る締結手段
とはまったく異なり、形状記憶合金という新しい素材が
形状回復時に発生する応力を締結主体として利用するも
のである。本発明による継ぎ式鋼管柱用締結具の機能
を、図１によって説明する。図１のＡは、本発明による
継ぎ式鋼管用締結具１が、形状記憶合金によって円筒形
状に作られて形状記憶処理された状態を示している。Ｂ
では円筒全体が縮径加工されたことにより、もしこの継
ぎ式鋼管柱用締結具１が、後に必要な温度に加熱された
場合には外径を広げる方向に形状回復を起こす機能を付
与された状態にある。縮径加工を行なう上で必要があれ
ば、Ａの状態は必要な長さより長めにするか、望ましく
は２本以上複数本の締結具に分割できるように長尺のパ
イプ状に製作しておき、形状記憶処理と縮径加工が終わ
った後で規定長さに切断することもできる。なお、この
工程における形状記憶処理としては、その合金に特有の
温度範囲に加熱処理するだけで良い。Ｃ以降は、この締
結具を実際の鋼管柱の継ぎ作業において行なわれる様子
を模式的に示したものである。まず、締結しようとする
２本の短尺鋼管２および３を準備し、一方の短尺鋼管の
内部に締結具の長さの半分を差し込む（Ｄ）。ここで、
短尺鋼管３を直立させた状態で作業を進める必要がある
ときには、セットした締結具１が短尺鋼管３の内部に落
ち込んでしまうのを防ぐために、鋼管３の内部に溶接ス
ポット等により予めストッパーを形成しておくと作業が
容易になる。次に、もう１本の短尺鋼管をＥのように継
ぎ合わせ、最後に高周波誘導加熱やバンドヒーター等を
用いて、この締結具を必要な温度に加熱すれば締結具が
自ずから拡径して両側の短尺鋼管を緊密に締結する
（Ｆ）。継ぎ式鋼管柱の締結部表面は、ボルト等の凹凸
がまったく見られないすっきりした外観が保たれる。

【００１７】図２のＡは、前述した本発明による継ぎ式
鋼管柱の締結部の断面図である。短尺鋼管の切口が正確
に面出ししてあれば、本発明による締結具によって締結
した両短尺鋼管間の突合せ面はほとんど隙間のない状態
となる。しかし、図２Ｂの４で示すように、短尺鋼管の
端面を、嵌合しあうように斜めに加工してあると、上部
から降ってくる雨の侵入に対して一層安全な構造とな
る。また、図２Ｃには、形状記憶合金製円筒の長さ方向
の中間部分外側に鍔状の突起を形成した締結具によって
締結した場合の締結部の断面図を示した。こうすると、
短尺鋼管を立てたままで締結作業を行なう場合に、作業
が非常に行い易くなるという利点がある。この場合、鍔
５の外径は、締結した短尺鋼管の外径より多少大きくて
も、あるいは逆に小さ目であっても、機能上大きな違い
はない。また、図３のように形状記憶合金製円筒１の外
面の端部に溝状の凹部６を形成し、他方、これを受け入
れて締結される短尺鋼管３の端部内面には前記凹部に嵌
合する突起７を形成して、締結に際しては、これらの突
起と凹部とを嵌合させ、しかる後に加熱して形状記憶合
金製円筒を拡径させて短尺鋼管同士を締結させること
は、本発明のより望ましい実施形態となる。この突起と
凹部の噛み合わせを併用することによって、締結は一層
強化されるからである。

【００１８】海岸近くなど、短尺鋼管の突き合わせ面や
短尺鋼管と本発明による締結具との間に水分が侵入する
のを極端に嫌う用途に対しては、締結具を短尺鋼管にセ
ットする際に、各種の樹脂類を、短尺鋼管同士の突き合
わせ面や締結具の外面または短尺鋼管の内面側に塗布し
ておくこともできる。これによって形状記憶合金製の締
結具が短尺鋼管を締結した時に、水分の侵入する余地を
完全に無にすることができる。

【００１９】なお、本発明における継ぎ式鋼管柱用短尺
鋼管の締結具として使用する形状記憶合金は、一方向性
の各種合金が使用できる。構造体としての用途に照らし
ていうと、あまりに大きい形状回復応力をもった形状記
憶合金では、短尺鋼管に対して過大な残留応力を付加す
ることになって好ましくない。チタン−ニッケル系の合
金等は、形状記憶特性として極めてすぐれたものである
反面、鋼管側に過大な残留応力を付与する危惧もあるこ
とから、構造体としての鋼管柱用の締結要素として使用
するには配管用継手の場合とは異なる配慮が必要となっ
て必ずしも望ましい種類の合金とはいえない。また、一
般に配管用よりは大きな外径の鋼管を締結することが多
いためコスト的にも安い合金であることが期待される。
このような条件を満足する形状記憶合金としては、Ｆｅ
−Ｍｎ−Ｓｉ系の鉄を主要成分とする形状記憶合金が最
も適当である。その際、トレーニング処理（形状記憶処
理の後、変形と形状回復処理を繰り返すことによって形
状回復ひずみと応力を向上させるための処理）を行って
特性を改善した状態の形状記憶合金を使用するのは一向
に差し支えない。

【００２０】耐食性を確保するための防錆処理として
は、めっきや各種の耐熱塗料が使用できる。しかし、高
温度で処理する必要のある場合は、完成した締結具に対
して処理するとその熱で形状回復が引き起こされてしま
う。したがって、例えば溶融亜鉛めっき処理などを行う
場合は、形状記憶処理が終わって縮径加工に移る前の段
階で行っておけば問題はない。また、形状回復を起こさ
せるための加熱の方法としては、締結具の装着されてい
る部分の短尺鋼管の外面からバンドヒーター等を使用し
て加熱するのが手軽であるし高周波誘導加熱装置を利用
することも可能である。

【００２１】

【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいてさらに説
明する。実施例１ ３本継ぎ方式の鋼管柱を製作した。３本の短尺鋼管の外
径は、１１４．３mm、肉厚は、５．６mmの直管で、溶融
亜鉛めっきが行われたＳＴＫ５４０で、３本を継ぎ合わ
せた後の鋼管柱の全長は、７ｍのものである。本発明に
よる継ぎ式鋼管柱用締結具として使用したのは、３２％
Ｍｎ−６％Ｓｉを含む鉄系形状記憶合金で、肉厚６mmの
板を円筒状に成形してから溶接し、長さを３００mmに切
断した。次ぎに、形状記憶処理のための６００℃への加
熱、約４５０℃のめっき浴中で亜鉛めっきを行った。続
いて、プレスを使用して前記円筒の外径を１０２．８mm
まで縮径加工した。この加工は、外径収縮率で７％に相
当した。一方の締結する短尺鋼管の内の下部の２本に対
しては、片側の内面で端部から約１５０mm入った位置２
箇所に溶接スポットによる突起を形成した。この突起
は、形状記憶合金製の締結具が締結しようとする２本の
短尺鋼管の各々に、均等に差し込めるようにするための
ものである。

【００２２】まず、１本の短尺鋼管の一端を１．５ｍだ
け土中に埋めて直立させ、次に、図１に示した状態で締
結具を差込んだ。この時、先に形成した短尺鋼管内部の
突起が、形状記憶合金製締結具の落下を防ぐストッパー
として機能した。次に、この締結具の外側に２本目の短
尺鋼管を差し込んだ。ここでバンドヒータを締結部に巻
き付けて、約３００℃まで加熱した。加熱によって締結
具は拡径し、まず２本の短尺鋼管が締結された。次に、
同様にして２本目の短尺鋼管の上部に別の締結具を差込
み、さらに３本目の短尺鋼管をこの締結具に差し込んで
から前と同様にバンドヒーターによる加熱を行なった。
これによって３本の短尺鋼管は一体の鋼管柱として構成
されたが、表面には締結による何等の突起も生じること
がなく、あたかも単体の鋼管柱と見分けのつかない状態
であった。また、上端から０．３ｍの位置に重さ約１０
０kgf のトランスを取り付けたが、まったく支障は生じ
なかった。本発明によるこの継ぎ式鋼管柱は、電柱のみ
でなく、これより負荷的に軽度となる照明柱や標識柱と
しても十分に使用できることが確認された。

【００２３】実施例２ 短尺鋼管として実施例１と同じ３本のＳＴＫ５４０を使
用した。形状記憶合金製の締結具は、図２Ｃに示す鍔の
ある型式のものを使用した。２２％Ｍｎ−６％Ｓｉ−５
％Ｃｒを含む鉄系形状記憶合金の厚み８mmの板を成形し
て円筒状とした後、形状記憶処理とプレスによる縮径加
工を行い、次いで、中央部に幅３０mmの鍔となる部分を
残して、それ以外の肉厚が６mmとなるように旋盤による
旋削を行なった。この場合、短尺鋼管の内面に落下防止
用の突起は不用なため、現場での作業が更に容易になっ
た。本実施例では鍔の部分が短尺鋼管の外面より２mm強
凹んだ状態となったが、見かけ上特に問題があるとは思
われなかった。この凹みが気になる場合には、使用する
形状記憶合金の肉厚がさらに厚いものを使用すること
で、凹みを無くすことも、逆に少しだけ出っ張りとして
張り出させることも可能である。締結の終わった１本の
完成体に対して、上端から０．３ｍの点に１５５kgf の
水平荷重を加える試験を行った。鋼管柱はこの荷重に対
して十分に耐えるとともに、荷重を除去した後の残留た
わみも発生しなかった。

【００２４】実施例３ 外径１１４．３mm、肉厚４．５mmのＳＴＫ５４０短尺鋼
管の端面を６０゜の角度に面取り加工した。１本は外テ
ーパー、他の１本には内テーパーを切って、互いが嵌合
しあうようにした。形状記憶合金製の締結具は、２２％
Ｍｎ−６％Ｓｉ−５％Ｃｒを含有する鉄系合金で、厚み
６mmの板を円筒状に加工した後形状記憶処理、縮径加工
を行なってから長さ３００mmに成形した。この締結具の
外側には、図３に示すような幅５mmの溝状の凹部を円周
上の対向する２箇所に加工し、一方、締結する短尺鋼管
の端部内面側には、これと嵌合する突起を同じく２箇所
形成した。突起は溶接スポットを置いた後、ヤスリによ
って高さが２mm、直径が約５mm弱の円盤状となるように
成形したものである。締結に当たっては実施例１と２同
様に、短尺鋼管と締結具とを組み合わせて行なったが、
加熱については高周波誘導加熱装置を用いて３００℃に
加熱した。この例では短尺鋼管の突合せが雨の入りにく
い構造となり、自然環境の中での腐食に対してより一層
対抗性の高い鋼管柱とすることが出来た。

【００２５】

【発明の効果】形状記憶合金で作られた本発明の継ぎ式
鋼管柱用締結具は、締結する２本の短尺鋼管の各々に全
長の半分ずつを差し込んで、しかる後に一定の温度に加
熱するだけで締結を完了させることができるものであ
る。長い一体ものの鋼管柱を運搬する必要がなく、また
現場で立てる際も短い短尺鋼管をまず１本だけ立ててし
まってから、後はその上に継ぎ足ししながら締結して行
くこともできるので、現場作業も極めて簡単である。し
かも、従来の継ぎ式鋼管柱で外観を乱していたボルトな
どの締結具がなく、鋼管中の外観はあたかも一体の鋼管
柱とほとんど区別がつかないものであるから、美観を損
なうこともない。さらに、短尺鋼管に対して工場からの
出荷時に施されていた亜鉛めっきなど防錆処理を傷つけ
ることもないので、支柱として必要な耐食性も十分に確
保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による継ぎ式鋼管柱用締結具の機能を説
明するための図。

【図２】本発明による締結具の様々な締結部断面図。

【図３】突起と凹部の嵌合を併用した本発明による締結
具を示す図。

【符号の説明】

１ 継ぎ式鋼管柱用締結具 ２，３ 継ぎ式鋼管柱を構成する短尺鋼管 ４ 短尺鋼管同士突き合わせされる端面の面取り加工状
態 ５ 継ぎ式鋼管柱用締結具の中間部外面側に形成した鍔 ６ 継ぎ式鋼管柱用締結具の外面端部に形成した溝状の
凹部 ７ 短尺鋼管内面端部近くに形成した突起

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【手続補正書】

【提出日】平成５年６月２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】形状記憶合金には、ニッケル−チタン系合
金、銅系合金、鉄系合金等の種類がある。いずれにして
も、これらの合金は、基本形状に拘束した状態で一定の
温度に加熱する形状記憶処理によって、基本形状を合金
自体の内部に記憶させることができる。外部から力を与
えてその基本形状を変更させてしまっても、適当な温度
に加熱する形状回復処理だけで、最初に記憶させた基本
形状を簡単に復元させることができる。このような形状
記憶合金の用途として、配管用パイプの継手は代表的な
ものである。これはまず、締結しようとするパイプの外
径より幾分小さめの内径を有する形状記憶合金製の円筒
として製作される。次に、この円筒状態を基本形状とし
て記憶させるための形状記憶処理が行なわれる。この後
で円筒の内径を締結しようとするパイプが差し込める程
度まで拡管する。この拡管処理が行なわれた形状記憶合
金製円筒は、次にパイプが差し込まれた状態で形状回復
に必要とする温席まで加熱されると、先に記憶させられ
た基本形状である小さな内径の状態に向かって収縮を開
始する。内径を収縮させる過程において、内部に差し込
まれているパイプの外径とその内径は、接触してなお収
縮を続けようとするから、形状記憶合金製円筒は、応力
を発生させてパイプをしっかりと締結する継手としての
機能を発現させるに至るわけである。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】これに対して継ぎ式支柱用の鋼管の締結に
は、まず他の支持に頼らずに、自立して十分な強度を有
することが必要である。すなわち、支柱自体が構造体で
あって、自分が自立するのはむろんのこと、何等かの付
属物を自分が保持する側の立場として使用されるもので
あるから、この自立性は最も重要なポイントである。自
立性を評価する基準にはいろいろなものがあるが、強風
や地震などによる揺れに対する強度の確保がまず必要で
ある。これに加えて照明柱や標識柱としての用途の場合
には、支柱本体上部から水平に近い方向に枝柱を取り付
けてかつ照明具や標識類を吊り下げることが多いから、
強風などの作用は単に支柱を横方向に曲げようとする応
力のみでなく、支柱を強く捻る力として現われることも
当然考慮されなければならない。また、腐食に関連する
問題は、配管の場合と同様に支柱用配管においても重要
であるが、配管においては腐食を起こさせる原因が、使
用される配管の用途（従って扱われる流体の種菌）によ
って大きく異なり、しかも配管の内部側からの腐食がよ
り大きな問題となるのに対して、支柱となる鋼管柱の場
合には自然環境中における外側面からの腐食が問題であ
って、鋼管柱の内部からの腐食についてはまず問題にな
らないという相違がある。さらに、この点と関連して、
必ずしも継ぎ部分の完全なシール性は必要不可欠ではな
い。降雨が直接、支柱である鋼管の継ぎ箇所から内部に
得入するような構造であってはならないが、配管の場合
のように一定の圧力に耐えるような高いシール性の要求
はないものとして良い。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、適正温度への
加熱により外径を広げる方向に形状回復を起こすように
形状記憶処理を施された形状記憶合金製の円筒であっ
て、継ぎ合わせる２本の短尺鋼管の中間部において、前
記矩尺鋼管の内側に装着されることを特徴とする継ぎ式
鋼管柱用の締結具と、該締結具によって一体に締結され
た継ぎ式鋼管柱である。また、前記形状記憶合金製円筒
には、長さ方向中間部分の外側円周上に、円筒を一周す
る鍔状の突起を有するか、さらに前記形状記憶合金製円
筒外面の少なくとも片端部には、締結する鋼管内部に設
けた突起と嵌合する凹部が形成されているもの、ならび
に防錆処理されているものが包含される。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】実施例２ 短尺鋼管として実施例１と同じ３本のＳＴＫ５４０を使
用した。形状記憶合金製の締結具は、図２Ｃに示す鍔の
ある型式のものを使用した。２８％Ｍｎ−６％Ｓｉ−５
％Ｃｒを含む鉄系形状記憶合金の厚み８ｍｍの板を成形
して円筒状とした後、形状記憶処理とプレスによる縮径
加工を行い、次いで、中央部に幅３０ｍｍの鍔となる部
分を残して、それ以外の肉厚が６ｍｍとなるように旋盤
による旋削を行なった。この場合、短尺鋼管の内面に落
下防止用の突起は不用なため、現場での作業が更に容易
になった。本実施例では鍔の部分が短尺鋼管の外面より
２ｍｍ強凹んだ状態となったが、見かけ上特に問題があ
るとは思われなかった。この凹みが気になる場合には、
使用する形状記憶合金の肉厚がさらに厚いものを使用す
ることで、凹みを無くすことも、逆に少しだけ出っ張り
として張り出させることも可能である。締結の終わった
１本の完成体に対して、上端から０．３ｍの点に１５５
ｋｇｆの水平荷重を加える試験を行った。鋼管柱はこの
荷重に対して十分に耐えるとともに、荷重を除去した後
の残留たわみも発生しなかった。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】実施例３ 外径１１４．３ｍｍ、肉厚４．５ｍｍのＳＴＫ５４０短
尺鋼管の端面を６０°の角度に面取り加工した。１本は
外テーパー、他の１本には内テーパーを切って、互いが
嵌合しあうようにした。形状記憶合金製の締結具は、２
８％Ｍｎ−６％Ｓｉ−５％Ｃｒを含有する鉄系合金で、
厚み６ｍｍの板を円筒状に加工した後形状記憶処理、縮
径加工を行なってから長さ３００ｍｍに成形した。この
締結具の外側には、図３に示すような幅５ｍｍの溝状の
凹部を円周上の対向する２箇所に加工し、一方、締結す
る短尺鋼管の端部内面側には、これと嵌合する突起を同
じく２箇所形成した。突起は溶接スポットを置いた後、
ヤスリによって高さが２ｍｍ、直径が約５ｍｍ弱の円盤
状となるように成形したものである。締結に当たっては
実施例１と２同様に、短尺鋼管と締結具とを組み合わせ
て行なったが、加熱については高周波誘導加熱装置を用
いて３００℃に加熱した。この例では短尺鋼管の突合せ
が雨の入りにくい構造となり、自然環境の中での腐食に
対してより一層対抗性の高い鋼管柱とすることが出来
た。

【手続補正７】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 棚 橋 浩 之 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社先端技術研究所内 (72)発明者 山 田 寛 之 東京都千代田区大手町二丁目６番３号 新 日本製鐵株式会社内 (72)発明者 青 木 和 雄 東京都千代田区大手町二丁目６番３号 新 日本製鐵株式会社内 (72)発明者 三 尾 尭 彦 兵庫県洲本市上加茂４−２ 淡路産業株式 会社内 (72)発明者 新 井 仁 東京都千代田区有楽町一丁目10番１号 ヨ シモトポール株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】適正温度への加熱により外径を広げる方向
   に形状回復を起こすように形状記憶処理を施された形状
   記憶合金製の円筒であって、継ぎ合わせる２本の短尺鋼
   管の中間において、各鋼管の内部に装着されることを特
   徴とする継ぎ式鋼管柱の締結具。
2. 【請求項２】形状記憶合金製円筒の長さ方向中間部分の
   外側円周上に、円周を一周する鍔状の突起を有する請求
   項１記載の継ぎ式鋼管柱用の締結具。
3. 【請求項３】形状記憶合金製円筒外面の少なくとも片端
   部には、締結する鋼管内部に設けた突起と嵌合する凹部
   が形成されている請求項１ないし２記載の継ぎ式鋼管柱
   用の締結具。
4. 【請求項４】防錆処理がなされている請求項１〜３記載
   の継ぎ式鋼管柱用の締結具。
5. 【請求項５】請求項１〜４記載の継ぎ式鋼管柱用の締結
   具によって一体に締結された継ぎ式鋼管柱。