JPH1151787A - 鉄塔基礎の不同変位感知表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄塔の基礎の変位の発生を、鉄塔部材が変形
あるいは破損する以前に自動的に感知し、これを表示す
る。 【解決手段】 鉄塔１の基礎の四面のうち任意の面にお
いて、上部荷重による鉄塔強度に直接影響を及ぼさない
補助材を利用するもので、水平な対辺補助材を水平材３
に対して変位可能に接続し、これらの部材の間にかかる
変位荷重により変形又は破壊されるセンサー部材をわた
して平面材用センサーを設け、また垂直補助材２を水平
材３に対して変位可能に接続し、これらの部材の間にか
かる変位荷重により変形又は破壊されるセンサー部材を
わたして垂直補助材用センサーＡを設けるか、または上
部荷重による鉄塔強度に直接影響を及ぼさない、相互に
直線接続した水平材３を変位可能に接続し、これらの部
材間にかかる変位荷重により変形又は破壊されるセンサ
ー部材を上記接続部材間にわたして設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鉄塔基礎の不同
変位を自動的に感知し、これを表示する装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来は鉄塔は、建設の際は測量して垂直
に設けているが、年を経ると、地盤の移動や陥没によっ
て傾いていくおそれがある。この場合、鉄塔基礎の部材
が破損したり変形したりし、これを監視員が発見し、こ
れに対処すると言った状態であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この様に鉄塔の基礎の
不同変位が生じた場合は、部材が破損したり変形した場
合でなければ分からず、これらの部材の破損や変形によ
り、より鉄塔が倒壊するおそれがあり危険である。また
これらの鉄塔を定期的に測量して、設計寸法と対比する
ことにより変位の発生を知ることが出来るが、建設時に
設計寸法どおりに基礎が据え付けられていたか否かを確
認する必要がある。またこの様に実際の現場に作業員が
入って測量するため、コストが高くつく欠点がある。

【０００４】そこでこの発明は、鉄塔の基礎の変位の発
生を、鉄塔部材が変形あるいは破損する以前に自動的に
感知し、これを表示する感知装置を提供して上記課題を
解決しようとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１項の発明は、鉄
塔の基礎の四面のうち任意の面において、上部荷重によ
る鉄塔強度に直接影響を及ぼさない補助材を利用するも
ので、水平な対辺補助材を水平材に対して変位可能に接
続し、これらの部材の間にかかる変位荷重により変形又
は破壊されるセンサー部材をわたして設け、また上部荷
重による鉄塔強度に直接影響を及ぼさない垂直補助材を
水平材に対して変位可能に接続し、これらの部材の間に
かかる変位荷重により変形又は破壊されるセンサー部材
か、または上部荷重による鉄塔強度に直接影響を及ぼさ
ない、相互に直線接続した水平材を変位可能に接続し、
これらの部材間にかかる変位荷重により変形又は破壊さ
れるセンサー部材を上記接続部材間にわたして設けた、
鉄塔基礎の不同変位感知表示装置とした。

【０００６】また請求項２項の発明は、鉄塔の基礎の四
面各面において、上部荷重による鉄塔強度に直接影響を
及ぼさない補助材を利用するもので、水平な対辺補助材
を水平材に対して変位可能に接続し、これらの部材の間
にかかる変位荷重により変形又は破壊されるセンサー部
材をわたして設け、また鉄塔の基礎の四面のうち一対の
相対向する各面において、上部荷重による鉄塔強度に直
接影響を及ぼさない垂直補助材を水平材に対して変位可
能に接続し、これらの部材の間にかかる変位荷重により
変形又は破壊されるセンサー部材をわたして設けるか、
又は上部荷重による鉄塔強度に直接影響を及ぼさない、
相互に直線接続した水平材を変位可能に接続し、これら
の部材間にかかる変位荷重により変形又は破壊されるセ
ンサー部材をわたして設けた、鉄塔基礎の不同変位感知
表示装置とした。

【０００７】また請求項３項の発明は、上記請求項１項
又は２項の発明におけるセンサー部材の変形又は破損に
より電機的スイッチがオン又はオフとなり、これにより
電波、光、音等を発生させる信号発生装置を作動させる
構成の鉄塔基礎の不同変位感知表示装置とした。

【０００８】

【実施の形態例】以下この発明の実施の形態例を図に基
づいて説明する。まず図１は鉄塔の脚部の正面図を示
し、鉄塔１の垂直補助材２と水平材３との間に設ける垂
直補助材用センサーＡの位置を示している。また図２は
鉄塔の脚部の平面図を示し、鉄塔１の水平材３と対辺補
助材４との間に設ける平面材用センサーＢの位置を示し
ている。これらの垂直補助材２や対辺補助材４は上部荷
重による鉄塔強度に影響を及ぼさないものである。

【０００９】図３及び図４は上記図１の垂直補助材用セ
ンサーＡ箇所の詳細を示し、アングル材から成る垂直補
助材２とアングル材から成る水平材３とを接続板５を介
して夫々ボルト６により固定し、接続している。このボ
ルト６のうち、垂直補助材２を止める各ボルト６ａの一
方のボルト孔６ｂを楕円形とし、ナット（図示省略）で
螺着している。このボルト６ａのナットの締付けは、締
付けトルクの約７０％程度とし、垂直補助材２に係る荷
重が所定以上になった場合、垂直補助材２が移動できる
構成となっている。

【００１０】この接続板５にはスチール材からなる断面
鍵型の支持板７を立設し、この支持板７の一端に断面鍵
型のセラミックからなるセンサー部材８の一端を重ねて
ボルト９で固定し、このセンサー部材８の他端を、垂直
補助材２に固定した支持体１０の溝１０ａに挿入して支
持している。この溝１０ａの巾は上記センサー部材８の
他端の厚さよりやや大きくなっている。またこのセンサ
ー部材８の鍵型折曲部の脇はこのセンサー部材８の両側
面に一端から他端まで巾いっぱいにわたって凹溝８ａを
設け、当該箇所のセンサー部材８の厚さを小さくしてい
る。

【００１１】このセンサーの場合、鉄塔の基礎に変位が
あった場合、垂直補助材２にかかる荷重が所定以上とな
り、垂直補助材２のボルト６ａがボルト孔６ｂに遊貫さ
れているため、垂直補助材２は水平材３及び接続板５に
対して移動する。この荷重が上記センサー部材８にかか
り、凹溝８ａ箇所からセンサー部材８が割れる。従って
このセンサーが割れている状態が、鉄塔基礎の変位を表
示し、これを監視員が監視の際容易に見つけだすことが
出来る。

【００１２】また図５及び図６は上記図２の平面材用セ
ンサーＢ箇所の詳細を示し、アングル材から成る水平材
３とアングル材から成る対辺補助材４とをボルト１１に
より固定し、接続している。この対辺補助材４と水平材
３とはボルト１１により一点で接続されているため、対
辺補助材４に荷重がかかると、対辺補助材４がボルト１
１を中心に動くが、よりこの動きを自由にするため、当
該ボルト１１のボルト孔１１ａを図５に示す如く、楕円
形にしてもよい。この場合もボルト１１は締付けトルク
の約７０％で締め付けておく。

【００１３】この水平材３にはスチール材から成る支持
板１２を立設し、この支持板１２の一端にセラミックが
成る断面鍵型のセンサー部材１３の一端を重ね、ボルト
１４で固定している。そしてこのセンサー部材１３の他
端を、対辺補助材４に固定した支持体１５の溝１５ａに
挿入して支持している。この溝１５ａの巾は上記センサ
ー部材８の他端の厚さよりやや大きくなっている。また
このセンサー部材１３の鍵型折曲部の脇はこのセンサー
部材１３の両側面に一端から他端まで巾いっぱいにわた
って凹溝１３ａを設け、当該箇所のセンサー部材１３の
厚さを小さくしている。

【００１４】このセンサーの場合、鉄塔の基礎に変位が
あった場合、対辺補助材４にかかる荷重が所定以上とな
り、対辺補助材４は水平材３に対して移動する。この荷
重が上記センサー部材１３にかかり、凹溝１３ａ箇所か
らセンサー部材１３が割れる。従ってこのセンサーが割
れている状態が、鉄塔基礎の変位を表示し、これを監視
員が監視の際容易に見つけだすことが出来る。

【００１５】図７及び図８は図５及び図６と同様アング
ル材から成る水平材３とアングル材から成る対辺補助材
４とをボルト１１により固定し、接続している箇所のセ
ンサーを示し、センサー部材１３´が断面コの字型を成
している以外は上記図５及び図６のセンサーと同じであ
る。

【００１６】図９及び図１０はセンサーによる変位を感
知し、これにより光や音で警報する例を示す。これは図
９の（Ａ）に示す如く、上記センサー部材８において鍵
型折曲部に股がるように端子ａと端子ｂとの間に導電材
１６をわたしている。図示は省略したが、これはセンサ
ー部材１３、１３´についても同様に導電材１６を設け
ておく。図１０に示す如く、ｎ個のセンサーの各センサ
ー部材８、１３又は１３´の各端子ａ、ｂを直列に接続
して太陽電池等の電源１７、電圧制御の抵抗１８、検出
器１９により閉回路を構成し、当該回路は常時は通電し
ておく。そして図９の（Ｂ）に示す如く、センサー部材
８、１３又は１３´の変形又は破損により、導電材１６
が切れて、上記回路が開放される。これにより電流が流
れず、これを検出器１９が感知して信号発生器２０から
信号が発せられ、電波、音声、光等の表示が為される。
従ってこの信号により監視員は確実に鉄塔基礎の変位を
察知できる。

【００１７】上記の場合は常時回路に電流を流している
が、変位を感知した際電流を流す感知及び表示装置の例
を図１１乃至図１３に示す。これは図３及び図４に示し
た上記垂直補助材２と水平材３との間に設けたセンサー
の場合で説明する。この垂直補助材２に設けた作動杆２
１の先端にプルスイッチ２２を吊るし、このプルスイッ
チ２２の下端から導出したロープ２３の一端をセンサー
部材８の上辺に固定している。

【００１８】そして鉄塔基礎の変位が生じた場合、上述
に示す如く、センサー部材８が破損し、凹溝８ａ箇所か
ら割れ、図１２に示す如くセンサー部材８の上辺８ｂ
が、支持体１０の溝１０ａ内に設けたスプリング１０ｂ
の力によりに溝１０ａ内から飛び出し、ロープ２３の先
に垂れ下がる。これによりプルスイッチ２２がオンとな
る。図示は省略したが、これはセンサー部材１３、１３
´についても同様にプルスイッチ２２を設けておく。

【００１９】これらの各センサーのプルスイッチ２２を
図１３に示す如く、並列に接続し、これらの両端に電源
２４の電圧が係るように回路を構成し、この回路に抵抗
２５及び検出器２６を直列接続している。この回路は常
時は各プルスイッチ２２がオフとなっているため、開放
されており、電圧はかかっていないが、このうちの一つ
のプルスイッチ２２が上述に示す如く、オンとなった場
合に上記回路に電流が流れ、検出器２６もオンとなる。
そこで検出器２６から出力され、信号発生装置２７から
信号が発せられて、電波、音声、光等の表示が為され
る。

【００２０】次に鉄塔基礎が不同変位した時、鉄塔部材
への影響を調査するため、変位状態を模擬し、図１４に
示す鉄塔１の脚部に強制変位を与えた場合の各部材箇所
の発生変位量を計る実験を行なった。これにより表１に
示すデータが得られた。ここで（Ａ）図は鉄塔１の脚部
の正面図、（Ｂ）図は鉄塔１の脚部の平面図であり、図
における点線は変位を表し、垂直方向の変位はイで、水
平面内の変位はロ、水平面外の変位はハで図示した方向
又は位置である。なお、垂直補助材位置の変位は、垂直
補助材を外した状態で実験し、測定したもので、垂直補
助材を外しても鉄塔耐力に影響はなく、従って垂直補助
材と水平材とを接続するボルトのボルト孔を大きくして
も問題のないことも判った。

【００２１】

【表１】

【００２２】この表１により垂直補助材用センサーは水
平変位の感知は鋭いが、設置位置によっては垂直変位の
感知は鈍い。また平面材用のセンサーは設置位置によっ
ては水平変位の感知は鈍いが、垂直変位の感知は鋭い。
また水平材用のセンサーは水平変位の感知は鋭いが、垂
直変位の感知はかなり鈍いことが分かった。

【００２３】また変位発生を水平変位、垂直変位ともに
１００％感知するためには、図１５乃至図１７の取り付
け位置すべてにこの発明のセンサーを設置する必要があ
る。取り付け個数は、図１５のＫトラスの構成の鉄塔の
場合、垂直補助材用センサーＡを４個、平面材用センサ
ーＢを４個、水平材用センサーＣを０個、図１６の補強
Ｋトラスの構成の鉄塔の場合、垂直補助材用センサーＡ
を４個、平面材用センサーＢを４個、水平材用センサー
Ｃを４個、図１７のＷワーレントラスの構成の鉄塔の場
合、垂直補助材用センサーＡを０個、平面材用センサー
Ｂを４個、水平材用センサーＣを４個となる。

【００２４】しかしながら上記実験の結果から水平変位
は、鉄塔部材へ与えるダメージが小さいので、重点感知
という意味から取り付け個数を省略できる。そこで図１
５のＫトラスの構成の鉄塔の場合、垂直補助材用センサ
ーＡを相対する箇所に２個、平面材用センサーＢを４
個、水平材用センサーＣを０個、図１６の補強Ｋトラス
の構成の鉄塔の場合、垂直補助材用センサーＡを相対す
る箇所に２個、平面材用センサーを４個、水平材用セン
サーＣを相対する箇所に２個、図１７のＷワーレントラ
スの構成の鉄塔の場合、垂直補助材用センサーＡを０
個、平面材用センサーＢを４個、水平材用センサーＣを
相対する箇所に２個となる。

【００２５】また変位の発生が既知の場合で、その後変
位が進展するか否かを感知する場合は、被変位脚及び変
位方向が分かっており、この場合はセンサーの取り付け
位置の挙動も実験により明らかであり、１箇所乃至２箇
所取り付けるだけで感知が可能である。

【００２６】従ってこの発明は、上述のようにセンサー
を設けることが、鉄塔のあらゆる変位を感知することが
できるが、上記実験例のデータ表により垂直変位、水平
変位があった場合、垂直方向、水平面内、水平面外にお
いてすべて変位量を検出することができるため、鉄塔の
基礎の四面のうち任意の面において、平面材用センサー
と垂直補助材用センサー又は水平材用センサーを設ける
場合も採用できる。

【００２７】なお上記実施の形態例では垂直補助材、対
辺補助材におけるセンサーしか説明しなかったが、他の
水平材相互の間に設ける水平材用センサーＣについても
同様の構成となる。またこれらの各箇所でのセンサーの
形状は上記実施の形態例に限るものではなく、変位によ
る部材への荷重により変形又は破損するセンサーであれ
ば良い。またセンサー部材は、セラミックに限らず、ガ
ラス、せともの等の荷重により割れやすい又は変形しや
すい材質のものであれば良い。

【００２８】

【発明の効果】請求項１項の発明は、鉄塔の基礎の四面
のうち任意の面において、上部荷重による鉄塔強度に直
接影響を及ぼさない部材を予め変位可能に接続してお
き、この部材の変位により、センサーを変形又は破損さ
せて、当該変位を表示する構成のため、鉄塔の部材を破
損又は変形させずに変位を表示できる。しかもセンサー
部材を変形又は破損させて変位を表示する構成のため、
巡回した監視員は確実に鉄塔基礎の変位を知ることが出
来、少ない労力で監視者が容易に感知することができ
る。

【００２９】また請求項２項の発明は、上記請求項１項
の発明の効果に加え、センサーの数及び位置を実験結果
から特定しているため、鉄塔基礎でのあらゆる変位、ま
たより小さな変位をも確実に感知し、これを表示するこ
とができる。

【００３０】また請求項３項の発明は、上記請求項１項
又は２項の発明の効果に加え、センサーによる変位の感
知の上にこれを積極的に表示する装置を設けているた
め、変位を近傍、遠方にかかわらず監視員に確実に警報
することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態例の垂直補助材用センサ
ーＡの取り付け位置を示す鉄塔脚部の正面図である。

【図２】この発明の実施の形態例の平面材用センサーＢ
の取り付け位置を示す鉄塔脚部の平面図である。

【図３】この発明の実施の形態例の垂直補助材用センサ
ーＡの拡大正面図である。

【図４】この発明の実施の形態例の垂直補助材用センサ
ーＡの拡大側面図である。

【図５】この発明の実施の形態例の平面材用センサーＢ
の拡大正面図である。

【図６】この発明の実施の形態例の平面材用センサーＢ
の拡大側面図である。

【図７】この発明の他の実施の形態例の平面材用センサ
ーＢの拡大正面図である。

【図８】この発明の他の実施の形態例の平面材用センサ
ーＢの拡大側面図である。

【図９】この発明の実施の形態例のセンサー部材に導電
材を設けた斜視図であって、（Ａ）図は通常時の状態を
示す斜視図、（Ｂ）図はセンサー部材が破損して導電材
が切断された状態を示す斜視図である。

【図１０】この発明の実施の形態例の、図９に示すセン
サー部材を直列に接続した感知警報回路を示す構成図で
ある。

【図１１】この発明の他の実施の形態例の、センサー部
材にプルスイッチを設けた斜視図である。

【図１２】この発明の他の実施の形態例の、プルスイッ
チを設けたセンサー部材が破損してプルスイッチがオン
となった状態を示す斜視図である。

【図１３】この発明の他の実施の形態例の、図１１及び
図１２に示すセンサー部材を並列接続した感知警報回路
を示す構成図である。

【図１４】この発明の実験例において、鉄塔に与える強
制変位方向とこれにより発生する鉄塔部材の変位方向を
示す説明図であり、（Ａ）図は鉄塔基礎の正面図、
（Ｂ）は鉄塔基礎の平面図である。

【図１５】Ｋトラスの構成の鉄塔に、この発明のセンサ
ーを取り付ける箇所を示す説明図であり、（Ａ）図は鉄
塔基礎の正面図、（Ｂ）は鉄塔基礎の平面図である。

【図１６】補強Ｋトラスの構成の鉄塔に、この発明のセ
ンサーを取り付ける箇所を示す説明図であり、（Ａ）図
は鉄塔基礎の正面図、（Ｂ）は鉄塔基礎の平面図であ
る。

【図１７】Ｗワーレントラスの構成の鉄塔に、この発明
のセンサーを取り付ける箇所を示す説明図であり、
（Ａ）図は鉄塔基礎の正面図、（Ｂ）は鉄塔基礎の平面
図である。

【符号の説明】

１ 鉄塔 ２ 垂直補助材 ３ 水平材 ４ 対辺補助材 ５ 接続板 ６ ボルト ７ 支持板 ８ センサー部
材 １０ 支持体 １０ａ 溝 １１ ボルト １２ 支持板 １３ センサー部材 １５ 支持体 １５ａ 溝 １６ 導電材 １７ 電源 １８ 抵抗 １９ 検出器 ２０ 信号発生
器 ２１ 作動杆 ２２ プルスイ
ッチ ２３ ロープ ２４ 電源 ２５ 抵抗 ２６ 検出器 ２７ 信号発生器 Ａ 垂直補助
材用センサー Ｂ 平面材用センサー Ｃ 水平材用セ
ンサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 597120880 那須設計株式会社 東京都新宿区新宿１丁目１番14号 (72)発明者 麻生 照雄 北海道江別市対雁２丁目１番地 北海道電 力株式会社総合研究所内 (72)発明者 斎藤 邦良 北海道江別市対雁２丁目１番地 北海道電 力株式会社総合研究所内 (72)発明者 仲見 俊博 北海道札幌市白石区菊水二条１丁目８番21 号 北海電気工事株式会社内 (72)発明者 吉田 一弘 東京都新宿区新宿１丁目１番14号 那須電 機鉄工株式会社内 (72)発明者 若林 安弘 東京都新宿区新宿１丁目１番14号 那須設 計株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉄塔の基礎の四面のうち任意の面におい
   て、上部荷重による鉄塔強度に直接影響を及ぼさない補
   助材を利用するもので、水平な対辺補助材を水平材に対
   して変位可能に接続し、これらの部材の間にかかる変位
   荷重により変形又は破壊されるセンサー部材をわたして
   設け、また上部荷重による鉄塔強度に直接影響を及ぼさ
   ない垂直補助材を水平材に対して変位可能に接続し、こ
   れらの部材の間にかかる変位荷重により変形又は破壊さ
   れるセンサー部材か、または上部荷重による鉄塔強度に
   直接影響を及ぼさない、相互に直線接続した水平材を変
   位可能に接続し、これらの部材間にかかる変位荷重によ
   り変形又は破壊されるセンサー部材を上記接続部材間に
   わたして設けたことを特徴とする、鉄塔基礎の不同変位
   感知表示装置。
2. 【請求項２】 鉄塔の基礎の四面各面において、上部荷
   重による鉄塔強度に直接影響を及ぼさない補助材を利用
   するもので、水平な対辺補助材を水平材に対して変位可
   能に接続し、これらの部材の間にかかる変位荷重により
   変形又は破壊されるセンサー部材をわたして設け、また
   鉄塔の基礎の四面のうち一対の相対向する各面におい
   て、上部荷重による鉄塔強度に直接影響を及ぼさない垂
   直補助材を水平材に対して変位可能に接続し、これらの
   部材の間にかかる変位荷重により変形又は破壊されるセ
   ンサー部材をわたして設けるか、又は上部荷重による鉄
   塔強度に直接影響を及ぼさない、相互に直線接続した水
   平材を変位可能に接続し、これらの部材間にかかる変位
   荷重により変形又は破壊されるセンサー部材をわたして
   設けたことを特徴とする、鉄塔基礎の不同変位感知表示
   装置。
3. 【請求項３】 センサー部材の変形又は破損により電機
   的スイッチがオン又はオフとなり、これにより電波、
   光、音等を発生させる信号発生装置を作動させることを
   特徴とする、請求項１項又は２項記載の鉄塔基礎の不同
   変位感知表示装置。