(57)【要約】【課題】本発明は、街路や高架道路などの道路の路傍、または、公園などに設置し、照明用および標識用やカメラ、マイクロフォン、スピーカ等の設備設置用等として供される金属管柱の基部構造体を提供する。【解決手段】金属管柱の基部構造体を、金属管柱と、該金属管柱の下端部が接合されてなるベースプレートと、下端側を該ベースプレートに接合し、上端側を前記金属管柱の外周に沿って全周に亘って接合してなるカップ部材と、から構成する。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属管柱と、
該金属管柱の下端部が接合されてなるベースプレートと、
下端側を該ベースプレートに接合し、上端側を前記金属管柱の外周に沿って全周に亘って接合してなるカップ部材と、
からなることを特徴とする金属管柱基部構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立設する金属管柱の基部構造体に関し、特に街路や高架道路などの道路の路傍、または、公園などに設置し、照明用および標識用やカメラ、マイクロフォン、スピーカ等の設備設置用等として供される鋼管柱等の金属管柱の基部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属管柱の基部には、風力、交通振動などによって横方向への繰り返しの応力が加えられる。その応力に対抗して金属管柱の倒壊を防ぐため、補強材として所要数の縦リブが設けられている。
金属管柱は、数メートルの高さ位置に照明灯や標識等の比較的軽量の設備を保持するものであり、その外径は概ね５〜５０ｃｍ程度とされる。
【０００３】
また、金属管柱は、一般用の建築用構造部材とは異なり、上方からの大きな荷重が掛からないため、たとえば（社）建設電気技術協会の道路照明器材仕様書等の基準に定められるように、肉厚３〜６ｍｍ程度のものが使用されている。
一般に、金属管柱は風雨に曝される場所で使用されるため、風力や交通振動などによって横方向への荷重が掛かったときに、その基部において折損し倒壊することのないように十分な強度を保持できる設計がなされている。また、一般的に、金属管柱の外径には１／１００　〜１／７５程度のテーパが設けられ、先端を先細りとしたテーパ管とされている。
【０００４】
従来の金属管柱の基部構造体の代表的な例を図７に示す。
図７に示すように、金属管柱１の下端部には、金属管柱１を支持するベースプレート５が係設して接合されている。ここで、金属管柱１は、例えば、ベースプレート５に穿設された穴に嵌挿され、２ｂで示す箇所を円周方向に溶接して接合される。ただし、金属管柱１とベースプレート５の接合方法としては、金属管柱１の下端部とベースプレート５の上面部とを溶接接合するようにしてもよいことは言うまでもない。
【０００５】
また、ベースプレート５には、設置・固定のため所要数のアンカー取付穴６が穿設されている。
さらに、ベースプレート５から金属管柱１の下部にかけては、縦方向に所要数の縦リブ４が配設されている。この縦リブ４は、金属管柱１にかかる四方からの荷重に耐える構造とする必要があることから、金属管柱の円周方向等間隔に少なくとも４個、場合によっては６ないし８個設けられる。なお、縦リブ４と、金属管柱１およびベースプレート５とは、溶接接合されるのが一般的である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、金属管柱には風力や交通振動などにより常時外力が繰り返しかかり、このような繰り返しかかる横荷重のために、長年の使用において、特に縦リブの上端溶接部（図７に示す２ａの位置）に金属疲労による亀裂が発生する可能性が高いという問題があった。これは、金属管柱はその基部のみで全体を支持される構造であるため、横荷重がかかるとその荷重はすべて基部にかかり、そのとき、前記縦リブの上端溶接部に応力集中を発生させることになるからである。縦リブ上端部の隅肉溶接止端部である溶接部２ａはもともと溶接による熱履歴を受けて組織変化を起こし、金属疲労に対して脆弱な組織となりやすい上に、上記の連続的な繰り返し荷重を受けることになるため、この部位での金属疲労による亀裂発生は、長期の使用に当っての避け難い問題であった。
【０００７】
一方、このような縦リブ上端部への応力集中を回避する目的で、特開２００２−１２９７７８　号公報では、金属管柱（鋼管柱）と縦リブの間に外装管を適用する技術が開示され、また、図８に示すように金属管柱（鋼管柱）の下端部とほぼ同径の内径を有し該下端部から下方へ裾広がりの外面を形成したベースを用いることで、前記の縦リブ上端部への応力集中を回避する技術も開示されている。
【０００８】
しかし、外装管を適用することは金属管柱基部の構造が複雑となり、また、図８に示す形式の基部構造では、鋳造等によるベースの製造が必要となり、汎用材料の機械加工だけでは製造が困難である。そのため、製造工数が増えてしまうという問題がある。また、外装管やベースの重量が付加されるため、輸送や現地施工における作業負荷が大きくなると言う問題もあった。
【０００９】
本発明は上記のような構造上の応力集中部に金属管柱の溶接部が一致することで生じる金屑疲労による亀裂発生を防止し、金属管柱の耐久性向上を目的とする。また同時に、本発明は、汎用品等の入手しやすい部材を加工するだけで製造できる簡易な構造の金属管柱基部構造体を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、金属管柱の基部に設けた縦リブ近傍に発生する応力について、ＦＥＭ（有限要素法）を用いた数値解析を実施した。
その結果、縦リブ上端部には、縦リブのない場合に比べて約４倍程度の応力集中が発生することが明らかとなった。
【００１１】
しかも、縦リブ上端部は、通常、溶接されているため、溶接欠陥がある場合には、上記の応力集中が発生すると、その応力集中に起因して亀裂が発生しやすくなる。また、溶接欠陥が無い場合であっても、応力が繰り返しかかる結果、疲労破壊が生じる可能性が高くなる。
このような応力集中は、すでに説明したように金属管柱基部の構造に由来するものである。
【００１２】
本発明者らは、金属管柱基部構造体の補強構造を工夫することで、応力集中を緩和して疲労破壊の発生を大幅に低減できることを見いだしたのである。
ところで、上記で説明した図８に示す金属管柱基部構造は、金属管柱の下部で外周全周に亘って支持する方式であり、金属管柱へ水平方向への力が掛かったときに周全体で支えることになり、縦リブ方式の場合とは異なる応力集中の低減方式である。すなわち、金属管柱に働く応力の流れを金属管柱本体とベースに分散することにより、応力集中を緩和する。
【００１３】
本発明者は、このように金属管柱を周全体で支えるベースの機能および構造に着目し、さらに簡便な手段でこの金属管柱下部の周囲を支持できる構造について試験、研究を行なった結果、本発明をなすに至った。
本発明は、金属管柱と、該金属管柱の下端部が接合されてなるベースプレートと、下端側を該ベースプレートに接合し、上端側を前記金属管柱の外周に沿って全周に亘って接合してなるカップ部材と、からなることを特徴とする金属管柱基部構造体である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜６に基づき、本発明の金属管柱基部構造体の好適な実施の形態を説明する。
まず、本発明の金属管柱基部構造体の好適な実施の形態を、図１に部分断面図として示す。また、図２には、図１の構造の金属管柱基部構造体において部材間を接合する溶接部２の位置を示す。
【００１５】
図１、図２に示すように、テーパを有する金属管柱１の下端をベースプレート５に溶接接合する。また、この金属管柱１に、その中央に孔を有するカップ部材７を伏せた状態で挿入し、カップ部材７の上端部と金属管柱１の外周とを全周溶接して接合する。さらに、カップ部材７の下端部は、ベースプレート５と溶接接合する。こうして、本発明の金属管柱基部構造体を完成する。なお、８は、カップ部材７に設けためっき用空気抜き穴である。このめっき用空気抜き穴８は、カップ部材７の上端部すなわち金属管柱１との溶接接合部以外の位置であれば任意の位置に設けることができる。また、本体の金属管柱１側に設けてもよい。
【００１６】
このように金属管柱基部構造体を構成することで、金属管柱へ水平方向の力がかかったときに、金属管柱の下端部とカップ部材下端部の双方で応力を支持することができる。しかも、カップ部材の上端部は金属管柱の全周に亘り溶接接合されているので、局部的な応力集中が発生しにくいことが特徴である。
このカップ部材の材質は、金属管柱と同じ金属とすることが好ましいが、異種金属であっても使用することができる。
【００１７】
カップ部材の寸法は、金属管柱の材質、形状、用途等に応じて適宜設計が可能であり、特に限定しない。ただし、本発明で対象とする金属管柱のように高さが２ｍ〜１０ｍ前後のものである場合、金属管柱下端部の外径をＤとしたときに、カップ部材の高さを　０．３Ｄ〜３Ｄ程度、カップ部材下端部の径を　１．２Ｄ〜３Ｄ程度とすることを好適とする。カップ部材の高さが　０．３Ｄ未満であったり、下端部の径が　１．２Ｄ未満である場合、ベースプレートの補強としての効果が小さくなり、ベースプレートの厚さを厚くするといった補強が必要となる。また、カップ部材の高さ、下端部径が３Ｄを超えても機能的には３Ｄ程度の場合と変らない。
【００１８】
また、カップ部材の厚みは、金属管柱下端部の肉厚をｔとしたときに　０．５ｔ〜２ｔ程度とすることを好適とする。カップ部材の厚みが　０．５ｔ未満では強度的に不利であるし、２ｔ程度を超えた厚みとしても機能的には２ｔ程度と同等であって部材重量の点からみれば、それほど厚くする必要はない。
カップ部材そのものは、市販のものあるいはプレス成形材に鋼管柱の径に相当する穴をあけるだけで利用可能であって、加工が容易であり、かつ、コスト面も有利である。
【００１９】
また、本発明では、金属管柱の下端近傍において伏せた状態のカップ部材の上端側を全周溶接接合することで金属管柱の水平方向への力を分散して支持し、応力集中の少ない金属管柱基部構造を形成することを特徴とする。
なお、カップ部材の形状は、金属管柱の水平方向への力を分散できるものであれば任意であり、例えば、図３に示す円錐型形状のカップ部材７ａ、図４に示す富士山型形状のカップ部材７ｂ等とすることができる。
【００２０】
また、意匠性も考慮して、図５に示すように、下端部が四角形状のカップ部材７ｃとすることもできる。ただし、下端部は任意の多角形状としてもよい。さらに、図６に示すように、下端部が不連続にベースプレートと接合されてなるカップ部材７ｄとすることもできる。ただし、カップ部材７ｄの上端側は金属管柱１の外周と全周に亘って溶接し、力の分散を有効なものとしておく。ここで、図５、図６においては、溶接部２を×印で示している。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の実施により、構造上の応力集中部に金属管柱の溶接部が一致することで生じる金属疲労に起因する亀裂の発生を有効に防止し、金属管柱の耐久性向上を可能とした。また、簡単な加工のみでカップ部材を構成することができ、製造が容易でかつ安価な金属管柱基部構造体を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属管柱基部構造体の模式部分断面図である。
【図２】本発明の金属管柱基部構造体における溶接箇所を示す模式断面図である。
【図３】本発明の別形態の金属管柱基部構造体の例を示す模式部分断面図である。
【図４】本発明の別形態の金属管柱基部構造体の例を示す模式部分断面図である。
【図５】本発明の別形態の金属管柱基部構造体の例を示す模式斜視図である。
【図６】本発明の別形態の金属管柱基部構造体の例を示す模式斜視図である。
【図７】従来の金属管柱基部構造体の模式図である。
【図８】従来の金属管柱基部構造体の別の例を示す模式図である。
【符号の説明】
１　　　　金属管柱
２、２ａ、２ｂ　　　　溶接部
３　　　　応力集中部
４　　　　縦リブ
５　　　　ベースプレート
６　　　　アンカー取付穴
７　　カップ部材
７ａ〜７ｄ　　（別形態の）カップ部材
８　　めっき用空気抜き穴
２０　　ベース
２１　　（溶接）接合部
【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７】
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【図８】
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