(57)【要約】【課題】  既設中空鋼管鉄塔の主柱材について、穴明け、切断、溶接等の現地加工を行うことなく、添接Ｌ形材等の取付けによって主柱材の耐風性能、特に圧縮または引張強度および固定ボルトの圧縮または引張強度を向上させる補強構造を得ること。【解決手段】  中空鋼管鉄塔の添接Ｌ形材による補強構造は、主柱材の上下端鍛造フランジの直径方向に間隔をあけて各鍛造フランジにスペーサをかいしてボルト止めされた１対の添接Ｌ形材支持金具と、添接Ｌ形材支持金具の各々に溶接固定されたＴ形ラップジョイントと、上下の添接Ｌ形材支持金具間で主柱材の両脇に設けられた２対の添接Ｌ形材とからなる。各対の添接Ｌ形材が上下各対のＴ形ラップジョイントに当接され、高力ボルト摩擦接合される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正方形基礎面の各隅部から高さ方向に延びかつ所定の間隔で鍛造フランジをボルト止めによって連結された主柱材と、該隣接主柱材間で水平方向に延びかつ選択的に設けられる水平腹材と、前記隣接主柱材間で斜め方向に延びる長尺斜め腹材と、前記隣接主柱材間で逆の斜め方向に延び、前記長尺斜め腹材の中央部に交差する短尺斜め腹材とからなる中空鋼管鉄塔において、
前記主柱材の上下端鍛造フランジの直径方向に間隔をあけて各鍛造フランジにスペーサをかいしてボルト止めされた１対の添接Ｌ形材支持金具と、
該添接Ｌ形材支持金具の各々に溶接固定されたＴ形ラップジョイントと、
前記上下の添接Ｌ形材支持金具間で前記主柱材の両脇に設けられた２対の添接Ｌ形材とからなり、
前記各対の添接Ｌ形材が上下各対のＴ形ラップジョイントに当接され、ボルト止めされる、中空鋼管鉄塔の添接Ｌ形材による補強構造。
【請求項２】
前記添接Ｌ形材支持金具は、中央に縦溝を設けた山形板と、該山形板の縦溝下端付近で該山形板の幅方向に溶接固定された棚板とからなる、請求項１に記載の補強構造。
【請求項３】
前記Ｔ形ラップジョイントは、縦軸板と、該縦軸板の頂縁に溶接固定された頂部板と、前記縦軸板の底縁に溶接固定された底部板と、該底部板の端縁幅方向に溶接固定された添板とからなり、前記縦軸板と前記頂部板との接合部両側に形成されたコーナ部に前記添接Ｌ形材が高力ボルト摩擦接合される、請求項１に記載の補強構造。
【請求項４】
添接Ｌ形材補強集合体が、前記主柱材の長手方向に間隔をあけて設けられている、請求項１に記載の補強構造。
【請求項５】
前記添接Ｌ形材補強集合体は、前記主柱材の外周を挟み込む１対の着脱自在の分割バンドと、該バンドの中央部から直径方向外方に延びる第１フランジとからなり、前記各対の添接Ｌ形材の間隙内に前記第１フランジが挿入され、該第１フランジと前記各添接Ｌ形材とがボルトとナットとによって結合される、請求項４に記載の補強構造。
【請求項６】
前記添接Ｌ形材支持金具が補強すべき主柱材の上端鍛造フランジの下面にスペーサをかいしてボルト止めされ、また、前記添接Ｌ形材支持金具が前記補強すべき主柱材の下端鍛造フランジの上面にスペーサをかいしてボルト止めされ、これにより当該主柱材の圧縮強度を補強する、請求項１に記載の補強構造。
【請求項７】
前記添接Ｌ形材支持金具が補強すべき主柱材の上端鍛造フランジに隣接する主柱材の下端鍛造フランジの上面にスペーサをかいしてボルト止めされ、また、前記添接Ｌ形材支持金具が前記補強すべき主柱材の下端鍛造フランジに隣接する主柱材の上端鍛造フランジの下面にスペーサをかいしてボルト止めされ、これにより当該主柱材の引張強度を補強する、請求項１に記載の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空鋼管鉄塔を添接Ｌ形材によって補強する補強構造に関し、さらに詳しく言えば、中空鋼管鉄塔の主柱材の圧縮または引張強度を向上させる補強構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、大型台風の襲来頻度が上がっている。また、局所地形によって強風が増速されることが、気流シミレーション等の数値解析、風洞実験等による研究で明らかにされてきた。
【０００３】
このような状況において、既設の送電鉄塔のうち、特に大容量送電に供される中空鋼管鉄塔の耐風補強の必要性が高まってきている。とりわけ、現地での交換が困難とされ、従来ほとんど補強が実施されていない中空鋼管鉄塔の主柱材の補強が重要視されるようになってきた。
【特許文献１】特開２００３−３２１９４８号公報
【特許文献２】特開２００３−０７４２１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既設中空鋼管鉄塔の主柱材について、穴明け、切断、溶接等の現地加工を行うことなく、添接Ｌ形材等の取付けによって主柱材の耐風性能、特に圧縮または引張強度および固定ボルトの圧縮または引張強度を向上させる補強構造を得ることを、本発明の解決課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明が対象とする中空鋼管鉄塔は、正方形基礎面の各隅部から高さ方向に延びかつ所定の間隔で鍛造フランジをボルト止めによって連結された主柱材と、隣接主柱材間で水平方向に延びる水平腹材と、隣接主柱材間で斜め方向に延びる長尺斜め腹材と、隣接主柱材間で逆の斜め方向に延び、長尺斜め腹材の中央部に交差する短尺斜め腹材とからなる。ただし、水平腹材は、必要に応じて選択的に設けられる。本発明の補強構造は、このような中空鋼管鉄塔において、主柱材の上下端鍛造フランジの直径方向に間隔をあけて各鍛造フランジにスペーサをかいしてボルト止めされた１対の添接Ｌ形材支持金具と、添接Ｌ形材支持金具の各々に溶接固定されたＴ形ラップジョイントと、上下の添接Ｌ形材支持金具間で主柱材の両脇に設けられた２対の添接Ｌ形材とからなる。各対の添接Ｌ形材が上下各対のＴ形ラップジョイントに当接され、高力ボルト摩擦接合される。
【０００６】
ここで、「上」または「下」とは、中空鋼管鉄塔の正方形基礎面に関して、鉄塔の高さ方向における位置関係をいう。
【０００７】
添接Ｌ形材支持金具は、中央に縦溝を設けた山形板と、山形板の縦溝下端付近で山形板の幅方向に溶接固定された棚板とからなる。
【０００８】
Ｔ形ラップジョイントは、縦軸板と、縦軸板の頂縁に溶接固定された頂部板と、縦軸板の底縁に溶接固定された底部板と、底部板の端縁幅方向に溶接固定された添板とからなる。縦軸板と頂部板との接合部両側に形成されたコーナ部に添接Ｌ形材が高力ボルト摩擦接合される。
【０００９】
添接Ｌ形材補強集合体が、主柱材の長手方向に間隔をあけて設けられる。添接Ｌ形材補強集合体は、主柱材の外周を挟み込む１対の着脱自在の分割バンドと、バンドの中央部から直径方向外方に延びる第１フランジとからなり、各対の添接Ｌ形材の間隙内に第１フランジが挿入され、第１フランジと各添接Ｌ形材とが慣用のボルトとナットとによって結合される。
【００１０】
主柱材の圧縮強度を補強する場合には、添接Ｌ形材支持金具が補強すべき主柱材の上端鍛造フランジの下面にスペーサをかいしてボルト止めされ、また、添接Ｌ形材支持金具が補強すべき主柱材の下端鍛造フランジの上面にスペーサをかいしてボルト止めされ、これにより当該主柱材の圧縮強度を補強する。他方、主柱材の引張強度を補強する場合には、添接Ｌ形材支持金具が補強すべき主柱材の上端鍛造フランジに隣接する主柱材の下端鍛造フランジの上面にスペーサをかいしてボルト止めされ、また、添接Ｌ形材支持金具が補強すべき主柱材の下端鍛造フランジに隣接する主柱材の上端鍛造フランジの下面にスペーサをかいしてボルト止めされ、これにより当該主柱材の引張強度を補強する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の補強構造によれば、主柱材の上下鍛造フランジ間が添接Ｌ形材によって支持されるので、主柱材および鍛造フランジの圧縮または引張強度が増加する。各添接Ｌ形材は鍛造フランジ・ボルト部付近に重心を保持できるので、鍛造フランジ・ボルト接合部にほとんど曲げモーメントが発生しない。添接Ｌ形材自体は、添接Ｌ形材補強集合体によって支持され、座屈強度が高められている。高力ボルト摩擦接合によりボルト滑りによる添接Ｌ形材の分担応力低減を防止できる。また、新設する部品に関しては予め工場において切断、穴明け、溶接等の加工が施されるので、既設中空鋼管鉄塔の構成部材にはなんら現地加工を施すことなく、ボルトとナットによる簡単な組付け作業だけで補強工事が完了する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図面を参照して、本発明にもとづく中空鋼管鉄塔の添接Ｌ形材による補強構造の実施例について説明する。
【００１３】
まず、図１、２において、本発明が対象とする中空鋼管鉄塔１０は、正方形基礎面２０の各隅部から高さ方向に延びる主柱材１と、隣接主柱材１間で水平方向に延びる水平腹材２と、隣接主柱材１間で斜め方向に延びる長尺斜め腹材３と、隣接主柱材１間で逆の斜め方向に延び、長尺斜め腹材３の中央部に交差する短尺斜め腹材４、４とからなる。ただし、水平腹材２は、必要に応じて選択的に設けられる。図１、２は、本発明の補強構造を適用した既設の中空鋼管鉄塔１０を示すが、以下に述べる構成を除いて、従来の中空鋼管鉄塔と基本的構成においてはなんら相違はない。
【００１４】
本発明の補強構造は、図３−１３に最もよく示すように、このような中空鋼管鉄塔１０において、主柱材１の上下端鍛造フランジ１１、１２の直径方向に間隔をあけて各鍛造フランジ１１、１２にスペーサ５１、５２をかいして鍛造フランジ・ボルト５３、５４で止められた１対の添接Ｌ形材支持金具６と、添接Ｌ形材支持金具６の各々に溶接固定されたＴ形ラップジョイント７と、上下の添接Ｌ形材支持金具６、６間で主柱材１の両脇に設けられた２対の添接Ｌ形材８、８とからなる。各対の添接Ｌ形材８、８が上下各対のＴ形ラップジョイント７、７に当接され、高力ボルト７１（図１２）により摩擦接合される。
【００１５】
添接Ｌ形材支持金具６は、図５、１０、１１に最もよく示すように、中央に縦溝６１１を設けた山形板６１と、山形板６１の縦溝６１１下端付近で山形板６１の幅方向に溶接固定された棚板６２とからなる。図５、１０に最もよく示すように、棚板６２は両端にボルト穴６２１が設けられ、中央に接合面６２２が設けられ、端面６２３（図５）は主柱材１に接触しないように湾曲している。棚板６２の中央接合面６２２は、山形板６１の縦溝６１１の下面と同一レベルにある。その理由は、後述する。
【００１６】
Ｔ形ラップジョイント７は、図３、４、９、１０に最もよく示すように、縦軸板７２と、縦軸板７２の頂縁に溶接固定された頂部板７３と、縦軸板７２の下縁に溶接固定された底部板７４と、底部板７４の端縁幅方向に溶接固定された添板７５とからなる。縦軸板７２は、図４に示すように、図面で左側下端に切欠部７２１が設けられ、また、左側上端にボルト穴７２２が複数箇所（本実施例では３箇所）設けられている。頂部板７３は、図４に示すように、ボルト穴７３１が図面で左右両側に縦に複数箇所（本実施例では３箇所）設けられている。縦軸板７２と頂部板７３との接合部両側に形成されたコーナ部７６に添接Ｌ形材８が高力ボルト７１（図１２）により摩擦接合される。底部板７４および添板７５は、縦軸板７２の捩れおよび座屈を防止する。
【００１７】
ここで、「Ｔ」形とは、縦軸板７２の幅方向（横方向）上から見て、頂部板７３、縦軸板７２、底板７４の端面がそれぞれＴ文字の各辺を構成することから名付けられている。
【００１８】
図３、９、１０、１２に最もよく示すように、添接Ｌ形材支持金具６とＴ形ラップジョイント７とは溶接固定される。さらに詳しく言えば、Ｔ形ラップジョイント７の縦軸板７２の左側下端が、図１０において、切欠部７２１から添接Ｌ形材支持金具６の山形板６１の縦溝６１１に入り、縦溝６１１の底に達して止まる。このとき、縦軸板７２の切欠部７２１の上縁部分が棚板６２の中央接合面６２２に係合する。これらの部品の接触部分がすべて溶接により連結固定される。
【００１９】
このようにして連結された添接Ｌ形材支持金具６とＴ形ラップジョイント７とが主柱材１の上下端鍛造フランジ１１、１２にスペーサ５１、５２をかいして鍛造フランジ・ボルト５３、５４によって固定される。さらに詳しく言えば、図３、９に示すように、添接Ｌ形材支持金具６の棚板６２が複数のスペーサ５１または５２（図７）をかいして上端鍛造フランジ１１または下端鍛造フランジ１２の上に乗せられ、鍛造フランジ・ボルト５３または５４によって固定される（図８）。次いで、各対の添接Ｌ形材８、８が上下各対のＴ形ラップジョイント７、７に当接され、高力ボルト７１（図１２）により摩擦接合される。
【００２０】
各添接Ｌ形材７は、図１２に最もよく示すように、鍛造フランジ・ボルト５３、５４付近に重心を保持できるので、鍛造フランジ・ボルト接合部にはほとんど曲げモーメントが発生しない。そのために、添接Ｌ形材支持金具６の固定用鍛造フランジ・ボルト５３、５４は３本から２本に減らすことができる。すなわち、図９に最もよく示すように、３本の鍛造フランジ・ボルト間が接近していても、真ん中のボルトを飛ばして両側を長いボルトで棚板６２を固定すればよい。棚板６２の中央接合面６２２にＴ形ラップジョイント７の切欠部７２１の一部が接合され、応力の流れをなるべく鍛造フランジ・ボルトの軸線に接近させることができる。
【００２１】
図３に示すように、添接Ｌ形材補強集合体９が、主柱材１の長手方向に間隔をあけて設けられる（図示する実施例においては、５箇所）。添接Ｌ形材補強集合体９は、図１３に示すように、主柱材１の外周を挟み込む１対の着脱自在の分割バンド９１と、バンド９１の中央部から直径方向外方に延びる第１フランジ９２とからなり、各対の添接Ｌ形材８の間隙８１（図１２）内に第１フランジ９２が挿入され、第１フランジ９２と各添接Ｌ形材８とが慣用のボルトとナットとによって結合される。１対の分割バンド９１、９１はそれらの第２フランジ９３が当接され慣用のボルトとナットによって結合される（図１２、１３）。
【００２２】
主柱材１の圧縮強度を補強する場合には、図３に示すように、添接Ｌ形材支持金具６が補強すべき主柱材１の上端鍛造フランジ１１の下面にスペーサ５１をかいしてボルト止めされ、また、添接Ｌ形材支持金具６が補強すべき主柱材の下端鍛造フランジ１２の上面にスペーサをかいしてボルト止めされ、これにより当該主柱材１の圧縮強度を補強する。他方、主柱材１の引張強度を補強する場合には、図１４に示すように、添接Ｌ形材支持金具６が補強すべき主柱材１の上端鍛造フランジ１１に隣接する主柱材１ａの下端鍛造フランジ１２ａの上面にスペーサ５１ａをかいしてボルト５３ａにより止められ（図１８）、また、添接Ｌ形材支持金具６ｂが補強すべき主柱材１の下端鍛造フランジ１２に隣接する主柱材１ｂの上端鍛造フランジ１１ｂの下面にスペーサ５２ｂを介してボルト５４ｂにより止められ、これにより当該主柱材１の引張強度を補強する。
【００２３】
後者の引張強度を補強する場合には、図１５−１７に示すようなＴ形ラップジョイント７ａ、７ｂ、添接Ｌ形材支持金具６ａ、６ｂ、スペーサ５１ａ、５２ｂを使用する。これらの部品は、前述の各部品（図４、５、７）と本質的には変わりがない。だだし、Ｔ形ラップジョイント７ａ、７ｂの縦軸板７２ａ、７２ｂの左側中間に切欠部７２１ａ、７２１ｂが設けられていることなどが相違する。
【００２４】
主柱材１の圧縮強度を主に補強する場合の図３に示す構造は、圧縮力が作用する場合には、図１９に示すような応力の流れにより添接材に応力が流れる仕組みであり、強度レベルの高い鍛造フランジ面における圧縮分布応力により添接材作用応力が伝達され、金具取付用の鍛造フランジボルトには応力が流れない様に工夫された構造である。一方、引張力が作用する場合には、図２０に示すような応力の流れにより、金具取付用の鍛造フランジボルトを経由して添接材に応力を流すことが出来るので、引張補強とすることも出来る。その際、金具取付用の鍛造フランジボルトに高強度ボルトを使う、あるいは、金具構造で接合ボルトを２本から４本へ増やす事等を行うとさらに引張力に対する補強効果を増大させることができる。
【００２５】
主柱材１の引張強度を主に補強する場合の図１４に示す構造は、引張力が作用する場合には、図２１に示すような応力の流れにより添接材に応力が流れる仕組みであり、強度レベルの高い鍛造フランジ面における圧縮分布応力により添接材作用応力が伝達され、金具取付用の鍛造フランジボルトには応力が流れない様に工夫された構造である。一方、圧縮力が作用する場合には、図２２に示すような応力の流れにより、金具取付用の鍛造フランジボルトを経由して添接材に応力を流すことが出来るので、圧縮補強とすることも出来る。その際、金具取付用の鍛造フランジボルトに高強度ボルトを使う、あるいは、金具構造で接合ボルトを２本から４本へ増やす事等を行うとさらに圧縮力に対する補強効果を増大させることができる。
【００２６】
補強工事にさいしては、中空鋼管鉄塔１０の全高、または必要箇所において、まず、必要ならば、慣用の仮支持材（図示せず）で仮補強をした後、隣接主柱材１の上下端鍛造フランジ１１、１２を止めているボルトとナットとを上下鍛造フランジ１１、１２から外し、上下端鍛造フランジ１１、１２にそれぞれＴ形ラップジョイント７が結合された添接Ｌ形材支持金具６をスペーサ５１、５２をかいして鍛造フランジ・ボルト５３、５４によって取り付ける。次いで、補強すべき主柱材１の両脇に添接Ｌ形材８、８を配置し、高力ボルト７１（図１２）によって摩擦接合する。主柱材１の必要箇所に添接Ｌ形材補強集合体９を取り付け、添接Ｌ形材８、８に連結固定する。最後に、仮支持材を取り外す。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の補強構造が適用された中空鋼管鉄塔の一部側面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線から見た平面図である。
【図３】図１に示す中空鋼管鉄塔の部分拡大側面図であって、本発明の補強構造の一実施例を示す。
【図４】図３に示す補強構造に用いるＴ形ラップジョイントの各構成部品の平面図である。
【図５】図３に示す補強構造に用いる添接Ｌ形材支持金具の各構成部品の平面図である。
【図６】図３に示す補強構造に用いる添接Ｌ形材の斜視図である。
【図７】図３に示す補強構造に用いる各スペーサの平面図である。
【図８】図３のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線から見た本発明の補強構造の横断面図である。
【図９】添接Ｌ形材支持金具およびＴ形ラップジョイントの一部の斜視図である。
【図１０】図９の分解斜視図である。
【図１１】図１０に示す添接Ｌ形材支持金具の側面図である。
【図１２】図３に示す主柱材の下端鍛造フランジ付近における本発明の補強構造の斜視図である。
【図１３】添接Ｌ形材補強集合体の平面図（Ａ）、側面図（Ｂ）正面図（Ｃ）である。
【図１４】図１に示す中空鋼管鉄塔の部分拡大側面図であって、本発明補強構造の別の実施例を示す。
【図１５】図１４に示す補強構造に用いるＴ形ラップジョイントの各構成部品の平面図である。
【図１６】図１４に示す補強構造に用いる添接Ｌ形材支持金具の各構成部品の平面図である。
【図１７】図１４に示す補強構造に用いるスペーサの平面図である。
【図１８】図１４のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線から見た本発明の補強構造の横断面図である。
【図１９】図３に示す補強構造における圧縮力作用時の応力の流れを示す図である。
【図２０】図３に示す補強構造における引張力作用時の応力の流れを示す図である。
【図２１】図１４に示す補強構造における引張力作用時の応力の流れを示す図である。
【図２２】図１４に示す補強構造における圧縮力作用時の応力の流れを示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１，１ａ，１ｂ    主柱材            ２    水平腹材
３    長尺斜め腹材                  ４    短尺斜め腹材
６    添接Ｌ形材支持金具            ７    Ｔ形ラップジョイント
８    添接Ｌ形材                    ９    添接Ｌ形材補強集合体
１０    中空鋼管鉄塔
１１，１１ｂ    上端鍛造フランジ
１２，１２ａ    下端鍛造フランジ
２０    正方形基礎面
５１，５１ａ，５２，５２ｂ    スペーサ
５３，５３ａ，５４，５４ｂ    鍛造フランジ・ボルト  
６１    山形板                      ６２    棚板
７１    高力ボルト                  ７２    縦軸板
７３    頂部板                      ７４    底部板
７５    添板                        ７６    コーナ部
８１    間隙                        ９１    分割バンド
９２    第１フランジ                ９３    第２フランジ
６１１    縦溝                      ６２２    接合面
７２１    切欠部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2005282339.tif 000019
【図１８】
2005282339.tif 000020
【図１９】
2005282339.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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