(57)【要約】【課題】端部にテーパー形状の拡管部が形成された管部材が用いられた管構造物において、応力集中を防止し、かつ環境条件の影響を低減する。【解決手段】管構造物の取り付け構造は、少なくとも一方の端部を含む所定長さの区間に形成されるテーパー形状の拡管部、および所定長さの区間以外の区間に形成されるストレート部を含む管部材と、本体部、および本体部から突出して拡管部の内周面側に圧入される管状突出部を含む台座とを備える。管状突出部の外周面は拡管部の内周面に対応するテーパー形状を有し、管状突出部の外径は外周面のテーパー形状によって拡管部の端部開口の内径よりも大きい第１の外径から端部開口の内径よりも小さい第２の外径まで変化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管構造物の取り付け構造であって、
少なくとも一方の端部を含む所定長さの区間に形成されるテーパー形状の拡管部、および前記所定長さの区間以外の区間に形成されるストレート部を含む管部材と、
本体部、および前記本体部から突出して前記拡管部の内周面側に圧入される管状突出部を含む台座と
を備え、
前記管状突出部の外周面は、前記拡管部の内周面に対応するテーパー形状を有し、
前記管状突出部の外径は、前記外周面のテーパー形状によって、前記拡管部の端部開口の内径よりも大きい第１の外径から、前記端部開口の内径よりも小さい第２の外径まで変化する、取り付け構造。
【請求項２】
前記台座の前記本体部と前記管状突出部とは、連続的に形成される、請求項１に記載の取り付け構造。
【請求項３】
前記管状突出部の肉厚は、前記本体部とは反対側の端部に向かって薄くなる、請求項１または２に記載の取り付け構造。
【請求項４】
前記管状突出部の内周面に取り付けられる電気部品をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の取り付け構造。
【請求項５】
前記管状突出部は、前記本体部とは反対側の端部で前記外周面に続いて形成される斜角面を備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の取り付け構造。
【請求項６】
前記管状突出部は、前記斜角面に接続され前記外周面に沿って前記管状突出部の長手方向に延びる溝を有している、請求項５に記載の取り付け構造。
【請求項７】
前記本体部は、ベースプレートである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の取り付け構造。
【請求項８】
前記取り付け構造は、少なくとも一方の端部に形成されるテーパー形状の縮管部を含む管部材をさらに備え、
前記台座は前記本体部に形成されて前記縮管部が圧入されるキャビティをさらに含み、
前記キャビティの内周面は、前記縮管部に対応するテーパー形状を有し、
前記キャビティの内径は、前記キャビティの内周面のテーパー形状によって、前記縮管部の端部の外径よりも大きい第１の内径から、前記縮管部の端部の外径よりも小さい第２の内径まで変化する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の取り付け構造。
【請求項９】
前記取り付け構造は、少なくとも一方の端部に形成されるテーパー形状の拡管部を含む追加の管部材をさらに備え、
前記台座は、前記本体部から突出して前記追加の管部材の拡管部に圧入される追加の管状突出部をさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の取り付け構造。
【請求項１０】
前記台座は、複数の部分に分割されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の取り付け構造。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の取り付け構造を含む管構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管構造物の取り付け構造および管構造物に関し、特に、端部にテーパー形状の拡管部が形成された管部材を用いた管構造物の取り付け構造および管構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、端部にテーパー形状の拡管部を有する第１鋼管と、端部にテーパー形状の縮管部を有し、第１鋼管よりも強度が大きい第２鋼管とを、拡管部に縮管部を嵌合させることによって接合し、さらに第１鋼管の自重を超える軸力を導入する鋼管柱構造が記載されている。ここで、テーパー形状によって、上記の拡管部では端部側に行くにしたがって鋼管が次第に拡径し、縮管部では端部側に行くにしたがって鋼管が次第に縮径する。特許文献１によれば、上記のような鋼管柱構造では、柱基部の耐力を効率よく向上させ、かつ変断面柱を構成することができる。
【０００３】
上記の特許文献１の図１等では、柱基部を構成する第２鋼管が地盤に埋め込まれている。このような柱基部の構成は、例えば建物のような重量物を支持する鋼管柱の場合に用いられる。その一方で、より軽量の構造物を支持する場合には、地盤または床面の上に固定されたベースプレートに鋼管柱の下端を接合する基礎構造が一般的である。しかしながら、そのような基礎構造については特許文献１に記載されていない。
【０００４】
ここで、特許文献２の図９等には、端部にテーパー形状の拡管部が形成されない通常の鋼管柱のための従来の基礎構造として、鋼管柱の下端がベースプレートに溶接され、ベースプレートの上面および鋼管柱の下部側面に補強のための縦リブが溶接される構造が記載されている。特許文献２には、このような基礎構造では、鋼管柱と縦リブとの溶接部への応力集中が発生することが記載されている。
【０００５】
特許文献２の図１等では、通常の鋼管柱の下端外径よりも大径の中空管の底部にベースプレートを接合し、中空管の内側に鋼管柱の下端を挿入した上で、中空管の内面と鋼管柱の外面との間に電気絶縁性の不定形硬化剤を充填することによってこれらを結合一体化する技術が提案されている。これによって、基礎構造において鋼管柱と他の部材との溶接部が形成されないため、溶接部への応力集中を防止できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−７４９２４号公報
【特許文献２】特許第３４６４４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、鋼管柱を含めた柱構造においては、下端側である柱基部に作用する断面力が大きいため、柱基部では柱上部側に比して高耐力な断面にすることが好ましい。しかしながら、特許文献１の場合、効率の良い継手を提供して変断面注を可能にしているものの、ベースプレートを用いる場合、柱基部とベースプレートとの接合部に応力集中箇所が発生してしまい、繰返し荷重によって応力集中箇所から疲労き裂が発生する懸念がある。また、仮に柱基部の断面が高耐力化、すなわち高疲労耐久性だとしても、ベースプレートとの継手が低疲労耐久性であれば、柱構造全体としての耐久性は依然として低いままであるという問題がある。
【０００８】
一方で、特許文献２に記載のものは、この問題点の解決策が提案されているものの、中空管の上端では不定形硬化剤が充填された鋼管柱との接合部が外部に露出されるため、構造上雨水が溜まり易い。溜まった雨水が接合部を形成する部材の隙間に入り込むと、部材の腐食のために柱構造全体の耐久性が損なわる可能性がある。つまり、特許文献２に記載の技術は雨水などの環境条件の影響を受けやすい。
【０００９】
そこで、本発明は、端部にテーパー形状の拡管部が形成された管部材が用いられた管構造物において、応力集中を防止し、かつ環境条件の影響を低減することが可能な、新規かつ改良された管構造物の取り付け構造および管構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある観点による管構造物の取り付け構造は、少なくとも一方の端部を含む所定長さの区間に形成されるテーパー形状の拡管部、および所定長さの区間以外の区間に形成されるストレート部を含む管部材と、本体部、および本体部から突出して拡管部の内周面側に圧入される管状突出部を含む台座とを備える。管状突出部の外周面は拡管部の内周面に対応するテーパー形状を有し、管状突出部の外径は外周面のテーパー形状によって拡管部の端部開口の内径よりも大きい第１の外径から端部開口の内径よりも小さい第２の外径まで変化する。
上記のような形状を有する管状突出部を拡管部の内周面側に圧入することによって、台座と管部材とを確実に支圧接合することができる。支圧接合では管部材と他の部材との間に溶接部が形成されないため、溶接部への応力集中が発生しない。また、拡管部と管状突出部との接合部は雨水が溜まりにくい構造であるため、雨水などの環境条件の影響を低減することができる。
【００１１】
上記の取り付け構造において、台座の本体部と管状突出部とは連続的に形成されてもよい。
例えば鋳造などによって、台座の本体部と管状突出部とを連続的に形成した場合、台座の各部分の間に溶接部が形成されないため、溶接部への応力集中が発生しない。
【００１２】
上記の取り付け構造において、管状突出部の肉厚は、本体部とは反対側の端部に向かって薄くなっていてもよい。
上記のように管状突出部の肉厚を変化させることによって、管状突出部と本体部との接続部に作用する応力を低減させながら、台座の重量を低減させることができる。
【００１３】
上記の取り付け構造は、管状突出部の内周面に取り付けられる電気部品をさらに備えてもよい。
管部材と台座とを接合する前に管状突出部の内周面に電気部品を取り付けておくことによって、管部材の周面に開口部を形成する必要がなくなり、開口部における応力集中を防止することができる。
【００１４】
上記の取り付け構造において、管状突出部は、本体部とは反対側の端部で外周面に続いて形成される斜角面を備えていてもよい。さらに、この場合、管状突出部は、斜角面に接続され外周面に沿って管状突出部の長手方向に延びる溝を有していてもよい。
これにより、斜角面が、テーパー管の内周面を伝ってきた水滴を管状突出部の外周面側に誘導しようとするため、内周面側に流入することを可及的に抑止することができる。また、溝を設けた場合は、斜角面に溜まった水滴をテーパー管の外部に排出することができるため、水滴による台座や電気部品への影響を低減することができる。
【００１５】
上記の取り付け構造において、本体部は、ベースプレートであってもよい。
ベースプレートは、例えば基礎または地盤などに取り付けられる。この場合、取り付け構造は管構造物の基礎構造として機能する。
【００１６】
上記の取り付け構造は、少なくとも一方の端部に形成されるテーパー形状の縮管部を含む管部材をさらに備え、台座は本体部に形成されて縮管部が圧入されるキャビティをさらに含み、キャビティの内周面は、縮管部に対応するテーパー形状を有し、キャビティの内径は、キャビティの内周面のテーパー形状によって、縮管部の端部の外径よりも大きい第１の内径から、縮管部の端部の外径よりも小さい第２の内径まで変化してもよい。
例えば、取り付け構造は、２つ以上の管部材を互いに連結する連結構造として機能してもよい。この場合、一方の管部材は拡管部に管状突出部を圧入させることによって支圧接合されるのに対して、他方の管部材は縮管部がキャビティに圧入されることによって支圧接合されてもよい。
【００１７】
上記の取り付け構造は、少なくとも一方の端部に形成されるテーパー形状の拡管部を含む追加の管部材をさらに備え、台座は、本体部から突出して追加の管部材の拡管部に圧入される追加の管状突出部をさらに含んでもよい。
取り付け構造が２つ以上の管部材を互いに連結する連結構造として機能する場合において、２つの管部材がいずれも拡管部に管状突出部を圧入させることによって支圧接合されてもよい。
【００１８】
上記の取り付け構造において、台座は、複数の部分に分割されていてもよい。
台座を複数の部分に分割することによって、各部分の寸法が小さくなり、台座の製造や運搬が容易になる。
【００１９】
本発明の別の観点によれば、上記の取り付け構造を含む管構造物が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、端部にテーパー形状の拡管部が形成された管部材が用いられた管構造物において、応力集中を防止し、かつ環境条件の影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基礎構造の縦断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る基礎構造の縦断面図である。
【図３】図２に示される基礎構造のIII−III線における断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る鋼管構造物の例を示す縦断面図である。
【図５】図４に示す鋼管構造物のＶ−Ｖ線における部分断面図である
【図６】本発明の第４の実施形態に係る鋼管構造物の例を示す図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態において台座が複数の部分に分割される第１の例を示す縦断面図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態において台座が複数の部分に分割される第１の例を示す横断面図である。
【図７Ｃ】図７Ａおよび図７Ｂに示された例の変形例を示す図である。
【図８Ａ】図７Ａおよび図７Ｂに示された例の別の変形例を示す図である。
【図８Ｂ】図７Ａおよび図７Ｂに示された例の別の変形例を示す図である。
【図９】本発明の実施形態において台座が複数の部分に分割される第２の例を示す縦断面図である。
【図１０Ａ】図９に示された例の変形例を示す図である。
【図１０Ｂ】図９に示された例の変形例を示す図である。
【図１０Ｃ】図１０Ａに示される２つの部分が互いに係合した状態を示す図である。
【図１１】図９に示された例の別の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る基礎構造の縦断面図である。図１に示される基礎構造１は、長さ方向の一端側（図１における下端側）にテーパー形状の拡管部２ａが形成された鋼管２と、台座３とによって構成される。ここで、拡管部２ａでは、テーパー形状によって、端部側に行くにしたがって鋼管２が次第に拡径する。拡管部２ａは、鋼管２の端部を含む所定長さＬの区間に形成される。それ以外の区間にはストレート部２ｂが形成される。ストレート部２ｂにおいて、鋼管２の管径は一定であり、肉厚もほぼ一定である。また、拡管部２ａの肉厚は、この拡管部２ａのほぼ全長にわたって一定である。拡管部２ａの管壁が長手軸に対してなす角度θ１を、以下では拡管部２ａのテーパー角度ともいう。なお、一例として、長さＬは拡管部２ａ以外の区間における鋼管２の径の２倍程度であり、テーパー角度θ１はｔａｎθ１＝１／１５０となるように設定されるが、この例には限られず様々な設計が可能である。台座３は、本体部であるベースプレート４と、ベースプレート４から突出する管状突出部５を含む。図示されているように、管状突出部５は拡管部２ａに圧入され、管状突出部５の外周面５１と拡管部２ａの内周面２ｃとの間に作用する支圧力および摩擦力によって鋼管２と台座３とが接合される。
【００２４】
ここで、本実施形態において、台座３は鋳鋼や鋳鉄等を用いて連続的に形成され、ベースプレート４と管状突出部５との間は丸みをつけた接続部６を介して連続している。ここで、本明細書において、「連続的」は、単に複数の部分の形状が連続していることを意味するのではなく、複数の部分の材料組成が連続していることをも意味する。例えば、ベースプレート４と管状突出部５とを含む台座３を鋳造で形成した場合、ベースプレート４および管状突出部５の材料組成は連続する。このように台座３を連続的に形成することによって、例えばベースプレート４と管状突出部５との間に溶接による材料組成の不連続部が形成されず、台座３内での応力集中を防止することができる。鋳造の場合には、全体の材料組成が略均一となっているため、台座３の全体において応力集中が発生しにくい。また、鋳造では製造される部品の形状の自由度が高いため、例えば後述するような管状突出部５の内周面５２の形状などを一体性を確保しながらも自由に設計することができる。
【００２５】
上記のような鋼管２と台座３との間の支圧力及び摩擦力による接合を可能にするために、管状突出部５の外周面５１は、鋼管２の拡管部２ａに対応するテーパー形状、すなわち、管状突出部５のベースプレート４とは反対側の端部（図１における上端部）に行くに従って次第に先細る形状を有する。外周面５１が管状突出部５の長手軸（ベースプレート４に対して垂直な軸）に対してなす角度θ２を、以下では外周面５１のテーパー角度ともいう。本実施形態において、外周面５１のテーパー角度θ２は、拡管部２ａのテーパー角度θ１にほぼ等しいか、あるいはテーパー角度θ１よりもわずかに小さい。
【００２６】
管状突出部５の外径は、上記のような外周面５１のテーパー形状によって、管状突出部５の下端（接続部６との境界）における第１の外径Ｄ１から、管状突出部５の上端における第２の外径Ｄ２まで変化する。第１の外径Ｄ１は拡管部２ａの端部開口の内径ｄ１よりも大きく、第２の外径Ｄ２は端部開口の内径ｄ１よりも小さい。このような構造のために、管状突出部５を拡管部２ａの端部開口から適切な深さまで圧入したときに、拡管部２ａまたは管状突出部５のいずれか、または両方が弾性変形する。弾性変形の復元力を利用することによって、拡管部２ａの内周面２ｃと管状突出部５の外周面５１との間の力の伝達を効率的なものとすることができる。
【００２７】
一方、管状突出部５の内周面５２は、外周面５１とは異なりテーパー形状を有さない。図示された例において、管状突出部５の内周面５２はストレート形状を有する。つまり、管状突出部５の内径ｄ２は、管状突出部５の下端（接続部６との境界）から上端まで一定である。これによって、管状突出部５の上端部（ベースプレート４とは反対側の端部）における肉厚は、下端部（ベースプレート４側の端部）における肉厚よりも薄くなり、結果として、管状突出部５は、全体として下端部から上端部に行くに従って次第に薄肉となる。このようにして、管状突出部５の下端部にかかる応力を低減させながら、台座３の重量を低減させることができる。また、図示された例では、管状突出部５の内径ｄ２が下端から上端まで一定であることによって、管状突出部５の内側に上端の開口から見て引っ込んだ部分がなくなり、鋳造による台座３の製造が容易になる。
【００２８】
なお、上記と同様の効果を得るために、管状突出部５の内周面５２は、外周面５１のテーパー形状とは逆の（つまり、図中の上向きに開いた漏斗形の）テーパー形状を有してもよい。あるいは、内周面５２がテーパー形状を有さない場合において、管状突出部５の内径は下端から上端まで一定ではなく、途中に形成される段差などによって上端における内径が下端における内径よりも大きくなっていてもよい。このような場合にも、管状突出部５の上端部における肉厚は、下端部における肉厚よりも薄くなる。
【００２９】
加えて、基礎構造１において、管状突出部５の内周面５２には、電気部品７が取り付けられる。例えば鋼管２が照明や標識などを設置するための支柱として用いられる場合、上部に設置される照明装置などの機器に接続される電気部品７を基礎構造１に取り付ける必要が生じる。例えば、中空管の内側に鋼管が挿入される基礎構造の場合、中空管の内側に電気部品を取り付けることはできないため、鋼管の内側に電気部品が取り付けられる。この場合、鋼管の端部開口から電気部品を差し入れて取り付けることは困難であるため、電気部品を取り付けるための開口部が鋼管の周面に形成される。しかしながら、開口部では応力集中が発生しやすいため、可能な限り開口部を減らすことが望ましい。本実施形態に係る基礎構造１では、鋼管２が管状突出部５の外側に位置するため、鋼管２と台座３とを接合する前に、管状突出部５の内周面５２に電気部品７を取り付けることができ、電気部品７の取り付けのために鋼管２に形成される開口部を減らすことができる。
【００３０】
以上で説明したような本発明の第１の実施形態によれば、基礎構造１において、鋼管２と台座３とを確実に支圧接合することができる。支圧接合では鋼管２と他の部材との間に溶接部が形成されないため、溶接部への応力集中が発生しない。また、本実施形態によれば、鋼管２と管状突出部５との接合部分においては、鋼管２の内周面と管状突出部５の外周面との境界部分の外方側の端部が雨水の溜まりにくい方向（下方）に向いているため、雨水などの環境条件の影響を低減することができる。
【００３１】
また、本実施形態によれば、台座３のベースプレート４と管状突出部５とが鋳鋼を用いて連続的に形成されるため、台座３の各部分の間にも溶接部が形成されず、従って溶接部への応力集中が発生しない。さらに、本実施形態によれば、台座３の管状突出部５の肉厚を上端部に向かって薄くすることによって、管状突出部５の下端部にかかる応力を低減させながら、台座３の重量を低減させることができる。また、本実施形態では、管状突出部５の内周面５２に電気部品を取り付け、鋼管２に形成される開口部を減らすこともできる。
【００３２】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る基礎構造の縦断面図である。図３は、図２に示される基礎構造のIII−III線における断面図である。上記の第１の実施形態との相違として、図２および図３に示される基礎構造１１では、管状突出部５の上端部（ベースプレート４とは反対側の端部）で、外周面５１に続いて斜角面５３が形成される。さらに、基礎構造１１では、外周面５１に沿って管状突出部５の長手方向に延びる溝５４が形成されている。図２に示されるように、溝５４は、斜角面５３に接続され、鋼管２の拡管部２ａに覆われていない管状突出部５の下端付近まで延びる。図３に示されるように、管状突出部５の外周面５１には、周方向に等間隔で配置される４つの溝５４が形成される。なお、図示された溝５４の数は一例であり、他の例ではより多い数の、またはより少ない数の溝５４が形成されてもよい。また、周方向における溝５４の間隔は、必ずしも等間隔でなくてもよい。さらに、溝５４については、必ずしも設けなくてもよい。なお、上記以外の部分について、本実施形態に係る基礎構造１１の構成は第１の実施形態に係る基礎構造１と同様である。
【００３３】
斜角面５３は、外周面５１のテーパー角度θ２よりも大きいテーパー角度θ３のテーパー形状を有することによって、管状突出部５の上端部に斜角（bevel）を形成する。このような斜角が形成されることによって、例えば雨水などに由来し鋼管２の上部から内周面２ｃを伝ってきた水滴が管状突出部５の外周面５１側に誘導され、さらに溝５４を伝って鋼管２あるいは管状突出部５の外部に排出される。これによって、水滴が管状突出部５の内側に溜まったり、電気部品７が水滴の影響を受けたりすることを防止できる。
【００３４】
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態に係る鋼管構造物の例を示す縦断面図である。図５は、図４に示される鋼管構造物のＶ−Ｖ線における部分断面図である。図４に示される柱梁構造２０では、鋼管２１が支柱として用いられている。鋼管２１の一方の端部（下端部）にはテーパー形状の拡管部２１ａが形成される。拡管部２１ａには台座３の管状突出部５が圧入され、これによって上記の第１の実施形態と同様の基礎構造が構成される。一方、鋼管２１の他方の端部（上端部）には、テーパー形状の縮管部２１ｃが形成される。縮管部２１ｃでは、テーパー形状によって、鋼管２１が他方の端部（上端部）側に行くに従って次第に先細る。縮管部２１ｃは、連結部材２２に形成されたテーパー形状のキャビティ２４内に圧入される。ここで、連結部材２２は、台座３と同様に鋳鋼で連続的に形成され、本体部２３と、本体部２３に形成されたキャビティ２４と、本体部２３からキャビティ２４の軸線に対して垂直な方向に突出する管状突出部２５とを含む。キャビティ２４は、鋼管２１の縮管部２１ｃに対応するテーパー形状、すなわちキャビティ２４の開口部から奥（底面）側に行くに従って次第に縮径する形状を有する。縮管部２１ｃの外周面とキャビティ２４の内周面との間に作用する支圧力および摩擦力によって、鋼管２１と連結部材２２とが接合される。
【００３５】
ここで、基礎構造１を構成する台座３の管状突出部５の場合と同様に、キャビティ２４の内径は、キャビティ２４の下端（開口部）における第１の内径から、キャビティ２４の上端（底面およびその両側の丸みをつけた部分との境界）における第２の内径まで変化する。第１の内径は鋼管２１の縮管部２１ｃの端部の外径よりも大きく、第２の内径は鋼管２１の縮管部２１ｃの端部の外径よりも小さい。これによって、縮管部２１ｃをキャビティ２４の開口部から適切な深さまで圧入したときに、縮管部２１ｃまたはキャビティ２４が形成される連結部材２２の本体部２３のいずれか、または両方が弾性変形する。弾性変形の復元力を利用することによって、縮管部２１ｃの外周面とキャビティ２４の内周面との間の力の伝達を効率的なものとすることができる。
【００３６】
一方、連結部材２２の管状突出部２５は、梁として用いられる鋼管２７の長さ方向の一方の端部に形成されるテーパー形状の拡管部２７ａの内周面側に圧入される。ここで、拡管部２７ａでは、端部側に行くにしたがって鋼管２７が次第に拡径する。一方、管状突出部２５の外周面は、鋼管２７の拡管部２７ａに対応するテーパー形状、すなわち、管状突出部２５の本体部２３とは反対側の端部に行くに従って次第に先細る形状を有する。拡管部２７ａの内周面と管状突出部２５の外周面に作用する支圧力および摩擦力によって、鋼管２７と連結部材２２とが接合される。なお、力の伝達を効率的なものとするための管状突出部２５の外径と拡管部２７ａの内径との関係は、上記で第１の実施形態として説明された基礎構造１における管状突出部５の外径と鋼管２の拡管部２ａの内径との関係と同様であるため、繰り返しての説明は省略する。
【００３７】
基礎構造１との相違として、連結部材２２では、柱梁構造２０を組み立てたときに上になる側に、管状突出部２５の外周面に続く勾配面２６が形成される。勾配面２６は、管状突出部２５の外周面との境界から、連結部材２２の本体部２３の面までをつなぐ下り勾配である。このような勾配面２６が形成されることによって、例えば柱梁構造２０が屋外に設置される場合、雨水が管状突出部２５の外周面と鋼管２７の拡管部２７ａとの間に入り込むことが防止される。管状突出部２５の外周面と勾配面２６との境界と、管状突出部２５が圧入されたときの拡管部２７ａの端部とがほぼ一致するように勾配面２６を形成することで、支圧力および摩擦力を最大限に確保しつつ雨水の入り込みを防止できる。あるいは、雨水の入り込みを防止する観点からは、勾配面２６が拡管部２７ａの内側に入り込んでいてもよい。この場合も、図５に示すように、管状突出部２５の外周面の大部分は拡管部２７ａの内周面に接触しているため、支圧力および摩擦力は維持される。
【００３８】
上記の柱梁構造２０において、鋼管２１および台座３によって構成される基礎構造は、本発明の実施形態に係る鋼管構造物の取り付け構造の一例である。さらに、柱梁構造２０は、鋼管２７および連結部材２２によって構成される別の取り付け構造を含む。この取り付け構造では、連結部材２２が、鋼管２７を水平方向に取り付けるための台座を構成する。管状突出部２５は、台座から突出して鋼管２７の拡管部２７ａに圧入される。さらに、上記の取り付け構造は、上端部に形成されるテーパー形状の縮管部２１ｃを有する鋼管２１を含み、台座を構成する連結部材２２の本体部２３には縮管部２１ｃが圧入されるキャビティ２４が形成される。つまり、上記の取り付け構造は、２つの鋼管２１，２７を互いに連結する連結構造として機能している。このように、本発明の実施形態に係る取り付け構造は、基礎構造としてだけではなく、様々な形態の鋼管構造物の取り付け構造に適用される。
【００３９】
なお、本発明の実施形態に係る鋼管構造物の例は、上記の第３の実施形態に係る柱梁構造２０には限られず、例えば照明灯や標識など、梁を有さない鋼管構造物をも含む。なお、鋼管構造物において、鋼管は必ずしも柱として用いられなくてもよく、専ら梁として用いられてもよい。これらの場合において、鋼管は必ずしも両端に拡管部または縮管部を有さなくてもよく、例えば一方の端部だけに拡管部を有してもよい。また、上記の例では柱梁構造２０が第１の実施形態に係る基礎構造１を含むものとして説明したが、第２の実施形態に係る基礎構造１１を含む柱梁構造を構成することも同様に可能である。
【００４０】
図６は、本発明の第４の実施形態に係る鋼管構造物の例を示す図である。図４に示される柱梁構造３０では、鋼管３１，３２，３３が支柱として用いられ、鋼管３４，３５が梁として用いられる。鋼管３１，３２，３３のそれぞれでは、一方の端部（下端部）に、その下端部に行くに従って拡径するテーパー形状の拡管部３１ａ，３２ａ，３３ａが形成さる。拡管部３１ａ，３２ａ，３３ａのそれぞれには、台座３６，３７，３８の管状突出部３６ａ，３７ａ，３８ａが圧入される。また、鋼管３１，３２，３３のそれぞれでは、他方の端部（上端部）に、その上端部に行くに従って先細るテーパー形状の縮管部３１ｂ，３２ｂ，３３ｂが形成される。縮管部３１ｂ，３２ｂ，３３ｂのそれぞれは、連結部材３９，４０，４１のキャビティ３９ａ，４０ａ，４１ａに圧入される。なお、それぞれの鋼管と台座および連結部材との関係は、上記で図４を参照して説明した鋼管２１と台座３および連結部材２２との関係と同様である。
【００４１】
鋼管３４，３５のそれぞれでは、両方の端部に、それぞれの端部に行くに従って拡径するテーパー形状の拡管部３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂが形成される。拡管部３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂのそれぞれの内周面側には、連結部材３９，４０，４１の管状突出部３９ｂ，４０ｂ，４０ｃ，４１ｂが圧入される。なお、それぞれの鋼管と連結部材との関係は、上記で図４を参照して説明した鋼管２７と連結部材２２との関係と同様である。
【００４２】
なお、上記で第３および第４の実施形態として説明した鋼管構造物の例において、鋼管の拡管部と縮管部とは交換可能である。つまり、他の例では、上記の例における拡管部が縮管部に置き換えられてもよく、縮管部が拡管部に置き換えられてもよい。ただし、例えば、図４に示された柱梁構造２０において、鋼管２１の上端部は、拡管部であるよりも縮管部２１ｃである方が、例えば鋼管２１の内部への雨水の入り込みを防止する観点からは好ましい。同様の理由で、鋼管２１の下端部は、縮管部であるよりも拡管部２１ａである方が好ましい。
【００４３】
（台座が複数の部分に分割される例）
図７Ａおよび図７Ｂは、上述したような本発明の実施形態において台座が複数の部分に分割される第１の例を示す断面図である。それぞれの図の関係はVIIA−VIIA線およびVIIB−VIIB線で示されている。図示された例では、台座３が、管状突出部５の軸線を含む面で２つの部分３ａ，３ｂに分割される。２つの部分３ａ，３ｂのそれぞれは、分割されたベースプレート４ａ，４ｂと、分割された管状突出部５ａ，５ｂを含む。台座３の２つの部分３ａ，３ｂは、例えば溶接などによって予め接合されていてもよいし、管状突出部５が鋼管２の拡管部２ａ（図１などを参照）に圧入されるまで接合されていなくてもよい。管状突出部５の外周面５１と拡管部２ａの内周面２ｃとの間に作用する鋼管半径方向の支圧力は、台座３の２つの部分３ａ，３ｂを互いに向かって押し付ける方向に作用するため、溶接などを用いなくても２つの部分３ａ，３ｂが接合された状態を維持することが可能である。
【００４４】
上記のように溶接などを用いずに台座３の２つの部分３ａ，３ｂを接合する場合、接合面３ａａ，３ｂａに止水材を塗布してもよい。管状突出部５の部分で接合面３ａａ，３ｂａに止水材を塗布することによって、例えば雨水などに由来し鋼管２の上部から内周面２ｃを伝ってきた水滴が接合面３ａａ，３ｂａの間の隙間を伝って管状突出部５の内側に浸入することを防止できる。また、ベースプレート４の部分で接合面３ａａ，３ｂａに止水材を塗布することによって、ベースプレート４側から雨水などが接合面３ａａ，３ｂａの間の隙間を伝って管状突出部５の内側に浸入することを防止できる。なお、止水材は、例えば水膨張性を有するエラストマーであり、例えば天然ゴム、またはクロロプレンゴムに、澱粉系、セルロース系、ポリアクリル酸塩系、ポリビニルアルコール系などの高分子物質を配合したものなどを用いることができる。
【００４５】
図７Ｃは、図７Ａおよび図７Ｂに示された例の変形例を示す図である。図７Ｃに示される例では、台座３が、管状突出部５の軸線を含む面で４つの部分３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆに分割される。４つの部分３ｃ〜３Ｆのそれぞれは、分割されたベースプレート４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆと、分割された管状突出部５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆとを含む。なお、その他の点については、図７Ａおよび図７Ｂに示された例と同様であるため、重複した説明は省略する。
【００４６】
図８Ａおよび図８Ｂは、図７Ａおよび図７Ｂに示された例の別の変形例を示す図である。それぞれの図の関係はVIIIA−VIIIA線およびVIIIB−VIIIB線で示されている。図示された例では、台座３が、図７Ａおよび図７Ｂの例と同様に２つの部分３Ａ，３ｂに分割される。ただし、この例では、２つの部分３ａ，３ｂの接合面３ａａ，３ｂａに互いに対応する形状の突条３ａｂおよび溝３ｂｂが形成される。突条３ａｂおよび溝３ｂｂを互いに係合させることによって、溶接などを用いずに台座３の２つの部分３ａ，３ｂを接合する場合に、管状突出部５を鋼管２の拡管部２ａに圧入させるときに２つの部分３ａ，３ｂが組み合わされた状態を維持することが容易になる。また、管状突出部５およびベースプレート４のそれぞれにおいて、水滴や雨水が管状突出部５の内側に浸入することを防止できる。加えて、この例でも突条３ａｂおよび溝３ｂｂを含む２つの部分３ａ，３ｂの接合面３ａａ，３ｂａに止水材を塗布してもよい。
【００４７】
図９は、本発明の実施形態において台座が複数の部分に分割される第２の例を示す縦断面図である。図示された例では、台座３が、管状突出部５の軸線に対して垂直な面で２つの部分３ｐ，３ｑに分割される。一方の部分３ｐは、ベースプレート４と、分割された管状突出部５ｐとを含む。他方の部分３ｑは、分割された管状突出部５ｑを含む。台座３の２つの部分３ｐ，３ｑは、例えば溶接などによって予め接合されていてもよいし、管状突出部５が鋼管２の拡管部２ａ（図１などを参照）に圧入されるまで接合されていなくてもよい。接合面３ｐａ，３ｑａが拡管部２ａの下端よりも上になっていれば、管状突出部５の外周面５１と拡管部２ａの内周面２ｃとの間に作用する鋼管半径方向の支圧力は、台座３の２つの部分３ｐ，３ｑを互いに向かって押し付ける方向に作用するため、溶接などを用いなくても２つの部分３ｐ，３ｑが接合された状態を維持することが可能である。上記の例と同様に、溶接などを用いずに２つの部分３ｐ，３ｑを接合する場合、接合面３ｐａ，３ｑａに止水材を塗布してもよい。
【００４８】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、図９に示された例の変形例を示す図である。それぞれの図の関係はXA−XA線およびXB−XB線で示されている。図１０Ｃは、図１０Ａに示される２つの部分が互いに係合した状態を示す図である。図示された例では、台座３が、図９の例と同様に２つの部分３ｐ，３ｑに分割される。ただし、この例では、図１０Ａに示されるように、２つの部分３ｐ，３ｑに、互いに対応する形状の溝部３ｐｂおよび鉤部３ｑｂが形成される。溝部３ｐｂは、管状突出部５の内周面に形成され、接合面３ｐａと平行に、すなわち管状突出部５の周方向に延びる。図１０Ｂに示されるように、接合面３ｐａと溝部３ｐｂとの間は、４ヶ所に形成される切り欠き部３ｐｃで連通している。鉤部３ｑｂは、切り欠き部３ｐｃに対応する４ヶ所に形成される。切り欠き部３ｐｃを通して鉤部３ｑｂを挿入した後、部分３ｑを部分３ｐに対して管状突出部５の軸線回りに回転させることによって、鉤部３ｑｂを溝部３ｐｂに係合させることができる。このように溝部３ｐｂおよび鉤部３ｑｂを用いて２つの部分３ｐ，３ｑを互いに係合させることによって、鋼管２に対する曲げ、すなわち管状突出部５の軸線に対して垂直な方向の応力に対抗して２つの部分３ｐ，３ｑが接合された状態を維持することができる。
【００４９】
図１１は、図９に示された例の別の変形例を示す図である。図示された例では、台座３が、図９の例と同様に２つの部分３ｐ，３ｑに分割される。ただし、この例では、２つの部分３ｐ，３ｑの接合面３ｐａ，３ｑａにフランジ３ｐｄ，３ｑｄが形成され、フランジ３ｐｄ，３ｑｄはボルト３ｐｅおよびナット３ｑｅによって互いに締結されている。この例では、複数組のボルト３ｐｅおよびナット３ｑｅを配置することによって、２つの部分３ｐ，３ｑの間を溶接することなく、鋼管２に対する圧縮または引張（管状突出部５の軸線方向の応力）、曲げ（管状突出部５の軸線に対して垂直な方向の応力）、および回転（管状突出部５の軸線回りのモーメント）に対抗して、２つの部分３ｐ，３ｑが接合された状態を維持することができる。
【００５０】
上記の例のように台座３を複数の部分に分割することによって、各部分の寸法が小さくなり、台座３の製造や運搬が容易になる。なお、台座３が複数の部分に分割される場合も、第１から第３の実施形態の例と同様に、鋼管２と台座３とを確実に摩擦接合および支圧接合することができる。台座３の複数の部分の間は溶接されてもよいが、鋼管２と他の部材との間には溶接部を形成されないため、溶接部への応力集中は発生しにくい。また、台座３の複数の部分の間を密着させたり、上述したような係合構造を設けたり、接合面に止水材を塗布したりすることによって、管状突出部５の内側に水滴や雨水が浸入することを防止できるため、第１から第３の実施形態の例と同様に雨水などの環境条件の影響を低減することができる。また、ベースプレート４と管状突出部５との境界以外で台座３を複数の部分に分割することによって、第１から第３の実施形態の例と同様にベースプレート４と管状突出部５とを鋳鋼を用いて連続的に形成し、溶接部への応力集中を低減することができる。また、管状突出部５の肉厚を上端部に向かって薄くすることによって管状突出部５の下端部にかかる応力を低減させながら台座３の重量を低減させることができ、管状突出部５の内周面に電気部品を取り付けて鋼管２に形成される開口部を減らすことができる点も第１から第３の実施形態の例と同様である。
【００５１】
なお、図７Ａから図１１では、図１から図３に示されたような台座３を複数の部分に分割する例について説明したが、図４から図６に示されたような連結部材２２（鋼管２７を水平方向に取り付けるための台座を構成する）についても同様に、例えば管状突出部２５を含む部分を複数の部分に分割することが可能である。
【００５２】
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲はこれらの実施形態に限定されることなく、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が想到しうるところに従って変更または修正された実施形態を含む。
【００５３】
例えば、上記の実施形態では鋼管と鋳鋼によって形成される台座とを含む基礎構造について説明したが、管部材および台座の材料は鋼には限られず、上記の実施形態で説明したような弾性変形が発生する材料であればどのようなものであってもよい。また、管部材と台座とが異なる材料で形成されてもよい。
【００５４】
また、例えば、上記の実施形態では台座の本体部であるベースプレートと管状突出部とが鋳造によって連続的に形成されるものとして説明したが、本体部と管状突出部とは鋳造以外の方法によって連続的に形成されてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１，１１…基礎構造、２，２１，２７…鋼管、２ａ，２１ａ，２７ａ…拡管部、２ｂ…ストレート部、２１ｃ…縮管部、３…台座、４…ベースプレート、５，２５…管状突出部、５１…外周面、５２…内周面、５３…斜角面、５４…溝、７…電気部品、２０，３０…柱梁構造、２２…連結部材、２３…本体部、２４…キャビティ、２６…勾配面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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