(57)【要約】      （修正有）【課題】板状部材が長方形の場合、短辺側の強度不足を解消する簡単な構造であり、必ずしも応力が大きくなる側に補強材を取り付けることなく、接合構造体を提供する。【解決手段】柱状構造部材１と板状構造部材２との間に補強材３を溶接接合した接合構造体において、前記補強材３が前記柱状構造部材１の表面に沿ってＵ字状またはＶ字状に屈曲させた板状の部材であって、前記Ｕ字状またはＶ字状の屈曲部が前記柱状構造部材側に形成され、幅が柱状構造部材１の幅に近く、かつ、柱状構造部材１に対して１対の相対する位置のみに配置されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状構造部材と板状構造部材との間に補強材を溶接した接合構造体において、前記補強材が前記柱状構造部材の表面に沿ってＵ字状またはＶ字状に屈曲させた板状の部材であって、前記Ｕ字状またはＶ字状の屈曲部が前記柱状構造部材側に形成され、幅が柱状構造部材の幅に近く、かつ、柱状構造部材に対して１対の相対する位置のみに配置されることを特徴とする接合構造体。
【請求項２】
前記補強材の直線部が平行であることを特徴とする請求項１に記載の接合構造体。
【請求項３】
前記板状構造部材が主荷重を受ける方向に対して補強材を配置するのに十分な幅を有しないことを特徴とする請求項１または２に記載の接合構造体。
【請求項４】
前記補強材の開口部に蓋部材を取り付けることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の接合構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、柱状構造部材と板状構造部材の接合構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、道路照明用ポールや道路標識用ポール等の鋼製の柱状構造部材をコンクリート等からなる躯体に固定するため、鋼製の柱状構造部材の下端部にベースプレート等の板状構造部材を溶接し、柱状構造部材と板状構造部材との間に板状補強材を溶接したり、Ｕ字状またはＶ字状の補強材を溶接して補強するものが考案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１３２１０２号公報
【特許文献２】
特開２００３−１４７６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、図３に示されるように、高速道路１０等に照明柱のような柱状構造部材１１を立柱する場合を考える。この場合、道路幅の制約からベースプレートのような板状構造部材１２の幅が十分に確保されない幅狭の状態になってしまう。このため、幅方向に十分な板状の補強材１３を取り付けることができないケースが発生する。
一方、照明を当てる範囲が２車線に亘る場合は、照明柱上方で２方向にアーム１４が出るため、主な振動方向が幅方向となり十分な板状補強材１３を取り付けられない方向に大きな応力がかかることになる。このような場合の従来技術としては、図４に示すように斜め方向の板状の補強材１３を取り付け、長手方向に最大限延長させる方法があるが、応力集中の大きい板状の補強材１３の位置が柱状構造部材１１の側面に集中し強度上問題となる。また、幅方向には、長手方向に板状の補強材１３を延長するだけでは効果が期待できないので、結果的にこの方向の断面係数が不足する。また、この方法では、幅方向に比較して長手方向の断面係数がより増大するため相対的に幅方向が弱体化する。地震や強風により柱状構造部材１１が弱体な幅方向に倒壊した場合、道路上の車両や通行人に当たり重大な事故を招く恐れがある。
一方、図５に示されるように、柱状構造部材１１の側面への応力集中を緩和できるＵ字形またはＶ字形の補強材１５の場合でも、主に荷重を受ける幅方向の補強は十分ではない。
図６のようなリブで補強を考えた場合には、板状構造部材１２の長手方向に力が加わったとき溶接線にはせん断力成分が強く作用することになり、応力集中も緩和されていないので、好ましい補強とは言えない。
また、水平に張り出した柱状構造部材１１を補強する場合、重力による荷重を支持するため、最低限上下方向には補強材を取り付けるが、耐疲労性を考慮してＵ字形またはＶ字形の補強材１５を取り付けると、上方の補強材と接合部材の間に雨水が貯まり腐食の原因となる。
【０００５】
本発明は、板状部材が長方形の場合、短辺側の強度不足を解消する簡単な構造の接合構造体を提供することを目的とする。
本発明は、断面係数が幅、長手方向に差があり、断面係数が小さい側に倒壊すると危険な場合、断面係数を任意に変更し、万一倒壊しても安全な側に倒壊するようにした接合構造体を提供することを目的とする。
本発明は、必ずしも応力が大きくなる側に補強材を取り付ける必要をなくする接合構造体を提供することを目的とする。
本発明は、上記の目的を達成した上で雨水の貯まらない接合構造体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本第１発明は、前記課題を解決するために、柱状構造部材と板状構造部材との間に補強材を溶接した接合構造体において、前記補強材が前記柱状構造部材の表面に沿ってＵ字状またはＶ字状に屈曲させた板状の部材であって、前記Ｕ字状またはＶ字状の屈曲部が前記柱状構造部材側に形成され、幅が柱状構造部材の幅に近く、かつ、柱状構造部材に対して１対の相対する位置のみに配置されることを特徴とする。
【０００７】
本第２発明は、本第１発明の接合構造体において、前記補強材の直線部が平行であることを特徴とする。
【０００８】
本第３発明は、本第１または第２発明の接合構造体において、前記板状構造部材が主荷重を受ける方向に対して補強材を配置するのに十分な幅を有しないことを特徴とする。
【０００９】
本第４発明は、本第１〜第３発明のいずれか１つの発明の接合構造体において、前記補強材の開口部に蓋部材を取り付けることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図により説明する。図１（ａ）は本発明の一実施形態を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、その平面図であり、図２は、本発明の一実施形態の模式図であり、図３は、柱状構造部材の一実施形態を示す図であり、図４（ａ）は、従来の接合構造体の一例を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、その平面図であり、図５（ａ）は、従来の接合構造体の他の例を示す斜視図であり、図５（ｂ）は、その平面図であり、図６は、接合構造体として好ましくない例を示す斜視図である。
図１（ａ）（ｂ）に示される一実施形態において、１は道路標識用ポールや道路照明用ポール等に用いられる鋼管等からなる柱状構造部材、２は柱状構造部材１の下端に溶接されるベースプレート等の鋼板等からなる板状構造部材２である。この実施形態では、板状構造部材２は幅狭の形状のものを示しているが、本発明はそれ以外の形状、例えば正方形であっても適用可能である。３は柱状構造部材１と板状構造部材２との間を補強するために溶接された補強材であり、柱状構造部材１に対して１対の相対する位置のみに配置される。補強材３の幅は柱状構造部材１の幅の７０％以上にする。
【００１１】
補強材３は、柱状構造部材１の主応力方向である上下方向に延びた板状の部材である。補強材３の上端部４は、柱状構造部材１の表面に沿ってＵ字状に屈曲され、補強材３の上端部４は、柱状構造部材１の主応力方向に対して直角になるまで屈曲されている。この実施形態では補強材３の上端部４をＵ字状に屈曲させているが、Ｖ字状に屈曲させてもよい。補強材３の上端部４を柱状構造部材１の主応力方向から逃げる方向にＵ字状又はＶ字状に屈曲させることにより、補強材３の上端部４を低剛性構造とすることができ、その結果、補強材３の上端部４における応力集中が緩和され、溶接部の溶接残留応力も大幅に緩和され、溶接構造体としての耐力や疲労性能が大幅に向上する。この効果を十分に発揮させるために、補強材３の上端部４の曲率半径は板厚の３倍以上とすることが好ましい。曲率半径がこれより小さいと補強材３を彎曲させる際に材質劣化が生じ易くなり、また剛性を低下させる効果も小さくなる。
さらに、幅狭の板状部材２の両端部のリブが一体化されているので、板状部材２の長手方向の力が柱状構造部材１に働いても、リブがその屈曲部で、その力を垂直に受けることになる。これにより、柱状構造部材１は、板状構造部材２に確実に固定される。
一方、補強部材３の開口部６には、内部に雨水、塵埃の浸入を防止するための蓋部材７（図１の点線で示す）を設置する。蓋部材７を設置する代わりに、開口部に発泡樹脂等の充填材を充填してもよい。
【００１２】
図２に示される本発明の模式図に示されるように、柱状構造部材１に対して１対の相対する位置のみに配置される補強材３は、その中心線面と板状構造部材２の面との交線Ｘ軸回り及び直交するＹ軸回りの曲げモーメントに対して充分な剛性及び強度を確保するように設計される。Ｙ軸回りの曲げモーメントに対向するには、補強材３の板厚ｔと張り出し長さＬを必要分確保することにより実現できるので、ベースプレート等の板状構造部材２が幅狭の形状であっても対応可能である。
Ｘ軸回りの曲げモーメントに対向するためには、幅狭の板状構造部材２とした場合、幅方向に補強部材を設置できないという制限下では、補強部材の踏ん張り幅Ｗを広げることである。
【００１３】
柱状構造部材１が円形鋼管柱の場合、断面二次モーメント（Ｉ１）と断面係数（Ｚ１）は、
Ｉ１＝（π／６４）×［Ｄ４−（Ｄ−２・ｔ）４］≒（π／８）×Ｄ３・ｔ
Ｚ１＝（π／３２）×［Ｄ３−（Ｄ−２・ｔ）３］≒（π／４）×Ｄ２・ｔ
一方、補強材３の底面の断面二次モーメント（Ｉ２）と断面係数（Ｚ２）は、
Ｉ２＝Ｌ・Ｗ２・ｔ
Ｚ２＝２Ｌ・Ｗ・ｔ
従って、Ｉ２がＩ１と同等であるためにのＷの下限値Ｗａは、
Ｗａ＝√［（π／８Ｌ）×Ｄ３］
Ｚ２がＺ１と同等であるためのＷの下限値Ｗｂは，
Ｗｂ＝（π／８Ｌ）×Ｄ２
である。
ここで、ベースプレート等の板状構造部材２などのスペース制約などを加味してＬ＝０．７５Ｄ程度であることが多いので、
Ｗａ＝√［（π／６Ｄ）×Ｄ３］＝０．７２Ｄ
Ｗｂ＝（π／８Ｌ）×Ｄ２＝０．５２Ｄ
従って、補強材３の幅Ｗは、柱状構造部材１の幅の０．７倍以上であることが望ましい。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の柱状構造部材に対して１対の相対する位置のみに配置される補強材３の構成により、９０度ピッチで配置された４枚のＵ字状補強材の構造に対して、補強材３の底面の断面二次モーメントや断面係数の比較では若干小さくなってしまうものの、柱状構造部材での断面二次モーメントや断面係数の比較では充分な値を確保できる（Ｗを充分広く取れば必要な値が得られる。）。
一方、ベースプレート等の板状構造部材２の片方の幅にスペース上から制約がある場合、９０度ピッチでＵ字状補強材を４枚配置することは幾何学上無理であり、通常の三角リブ形式の補強材を数枚配置した場合と比較し、本発明の補強部材は大きな断面二次モーメント及び断面係数を確保できるばかりでなく、耐疲労性能も圧倒的に向上させることができる。
一対の補強材を配置するだけなので、施工が容易であり、コスト的にも安価な接合構造体を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）本発明の一実施形態の斜視図及びその平面図である。
【図２】本発明の模式図である。
【図３】本発明の使用状態例を示す図である。
【図４】（ａ）（ｂ）従来の接合構造体の一例を示す斜視図及びその平面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）従来の接合構造体の他の例を示す斜視図及びその平面図である。
【図６】接合構造体として好ましくない例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１：柱状構造部材
２：板状構造部材
３：補強材
４：補強材の上端部
６：補強材の開口部
７：蓋部材
１０：高速道路
１１：柱状構造部材
１２：板状構造部材
１３：板状の補強材
１４：アーム
１５：Ｕ字形またはＶ字形の補強材
【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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