(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空軸から成る支柱本体の下端にフランジ状のベースプレートが固着されて成る柱脚構造において、前記支柱本体の下部は下方に向かってテーパ状に広がるフレア部とされ、そのフレア部内にテーパ状の補強用コア部が嵌め込まれ、その補強用コア部の外周面が前記フレア部の内周面に対して密着されており、前記ベースプレートに前記補強用コア部の下端部を差し込む連結孔が形成され、前記補強用コア部の下端縁が前記連結孔の内周に溶接接合されると共に、前記フレア部の下端縁が前記連結孔の周囲で前記ベースプレートの上面に溶接接合されていることを特徴とする柱脚構造。
【請求項２】
中空軸から成る支柱本体の下端にフランジ状のベースプレートが固着されて成る柱脚構造において、前記支柱本体の下部は下方に向かってテーパ状に広がるフレア部とされ、そのフレア部内にテーパ状の補強用コア部が嵌め込まれ、その補強用コア部の外周面が前記フレア部の内周面に対して密着されており、前記補強用コア部が前記ベースプレートと一体に形成されると共に、前記フレア部の下端縁が前記ベースプレートの上面に溶接接合されていることを特徴とする柱脚構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外灯や道路標識などに用いられる支柱に係わり、特に支柱の安定性および耐久性を向上させることのできる柱脚構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
外灯や道路標識などの支柱には金属の中空軸が多用されるが、支柱本体の下端にはコンクリート基礎にアンカーボルトを用いて連結すべくフランジ状のベースプレートを固着することが通例である。特に、固定端となる支柱の下部（柱脚部）には大きな曲げモーメントが作用するので、図１２のように支柱本体ＳｔとペースプレートＢｐとにリブＲを溶接し、そのリブＲにより支柱本体ＳｔとベースプレートＢｐを一体的に連結して柱脚部を補強することが一般に広く行われている。
【０００３】
そして、係る支柱によれば、ベースプレートＢｐに穿設されるボルト孔にコンクリート基礎から突出するアンカーボルトＡｂを通し、これにナットｎを締め付けることにより、ベースプレートＢｐをコンクリート基礎に対して強固に緊結することができる。
【０００４】
しかし、リブＲの溶接部分（図１２の斜線部）には断面形状が急激に変化するために応力集中を生じやすい。しかも、道路脇に立てられる支柱では、リブＲが歩行や車両通行の妨げになるという問題がある。例えば、歩行者がリブＲに足を引っ掛けて転倒したり、自転車や自動車がリブＲにタイヤをぶつけて当該タイヤを破損してしまったりすることがあった。
【０００５】
そこで、ベースプレートに孔を貫通せしめ、その孔に支柱本体（管本体）の下端を差し込み、その部分に溶接を施して補強用リブを排除するとの提案がされている（例えば、特許文献１）。
【０００６】
又、ベースプレートに中空テーパ状の立上り部を形成すると共に、立上り部の上端部に支柱本体の下端部に挿入可能な裏当て部を形成し、その裏当て部を支柱本体の下端部に挿入して当該部分を溶接するようにした支柱が知られている（例えば、特許文献２）。
【０００７】
更に、ベースプレート（支持ベース）に中空テーパ状の斜面部を形成し、その斜面部の上端に開口する孔内に上方から支柱本体の下端部を挿入して当該部分を溶接した支柱が知られている（例えば、特許文献３）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３４３１１９号公報
【特許文献２】特開２００３−３２１９４９号公報
【特許文献３】特開２００５−３２０７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示される支柱によれば、ベースプレートに貫通せしめた孔に支柱本体の下端を差し込み、その周囲を溶接しているだけなので、溶接接合部に応力集中による亀裂を生じやすいという欠点がある。
【００１０】
一方、特許文献２では、ベースプレートに中空テーパ状の立上り部を形成してその上端に支柱本体を連結しているので、立上り部によって支柱本体を安定支持することが可能になるものの、口径が最小とされる立上り部の上端に支柱本体の下端を嵌めて溶接接合しているので高い接合力を得難く、支柱本体に曲げモーメントや軸方向力（引っ張り荷重および圧縮荷重）が作用したとき、立上り部と支柱本体との継目（溶接接合部）に亀裂を生じやすい。
【００１１】
又、特許文献３も、斜面部の上端に開口する孔内に支柱本体の下端部を挿入してその周囲を溶接しているだけなので、高い接合力を得難く、支柱本体に曲げモーメントや軸方向力（引っ張り荷重および圧縮荷重）が作用したとき、溶接接合部に亀裂を生じやすい。
【００１２】
本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的は外灯や道路標識などに用いられる支柱の安定性および耐久性の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するため、
中空軸から成る支柱本体の下端にフランジ状のベースプレートが固着されて成る柱脚構造において、前記支柱本体の下部は下方に向かってテーパ状に広がるフレア部とされ、そのフレア部内にテーパ状の補強用コア部が嵌め込まれ、その補強用コア部の外周面が前記フレア部の内周面に対して密着されており、
前記ベースプレートに前記補強用コア部の下端部を差し込む連結孔が形成され、前記補強用コア部の下端縁が前記連結孔の内周に溶接接合されると共に、前記フレア部の下端縁が前記連結孔の周囲で前記ベースプレートの上面に溶接接合されていることを特徴とする。
【００１４】
又、前記補強用コア部が前記ベースプレートと一体に形成されると共に、前記フレア部の下端縁が前記ベースプレートの上面に溶接接合されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、支柱本体の下部がテーパ状に広がるフレア部とされていることから、支柱本体を立てたときの安定性が高く、しかもフレア部内にテーパ状の補強用コア部が嵌め込まれ、その外周面がフレア部の内周面に対して密着されることから、フレア部の強度が増して大きな荷重を支えることができる。
【００１６】
又、ベースプレートに補強用コア部の下端部を差し込む連結孔が形成され、補強用コア部の下端縁が連結孔の内周に溶接接合されると共に、フレア部の下端縁が連結孔の周囲でベースプレートの上面に溶接接合される構成では、大きな荷重が作用する支柱本体の下部（フレア部）を補強し、コア部の上端に応力集中が生じることを防止しながら、支柱本体に風や地盤振動により繰返し荷重（曲げモーメント）が作用した場合、これによる振動エネルギーをフレア部とコア部との摩擦により熱エネルギーに変換して吸収することができる。
【００１７】
更に、補強用コア部がベースプレートと一体に形成されると共に、フレア部の下端縁がベースプレートの上面に溶接接合される構成では、上記と同じく大きな荷重が作用する支柱本体の下部（フレア部）を補強し、コア部の上端に応力集中が生じることを防止しながら、支柱本体に風や地盤振動により繰返し荷重（曲げモーメント）が作用した場合、これによる振動エネルギーをフレア部とコア部との摩擦により熱エネルギーに変換して吸収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて本発明を詳しく説明する。先ず、図１は本発明に係る柱脚構造を外灯の支柱に適用した例を示す。図１において、１は地中に構築されて上部からの荷重を地盤に伝えるコンクリート基礎、２はコンクリート基礎１の上に立てられる支柱であり、この支柱２は所定の長さ（高さ）を有する金属製の中空軸から成る支柱本体２１の下端に、フランジ状の金属板（ベースプレート２２）を固着して構成されている。特に、支柱本体２１は、その下部が下方に向かってテーパ状に広がるフレア部２１ａとされ、これにより高い安定性が得られる構成となっている。
【００１９】
そして、係る支柱本体２１は、コンクリート基礎１に対してベースプレート２２をアンカーボルト３で緊結することにより、コンクリート基礎１上に直立状に固定され、その上端に梁Ｈを介してランプユニット４が取り付けられる。
【００２０】
尚、フレア部２１ａとベースプレート２２は、支柱本体２１の軸方向力、曲げモーメント、剪断力などをコンクリート基礎１に伝えるための柱脚部を構成する。又、図１において、５はアンカーボルト３に取り付けたアンカープレート、６はコンクリート基礎１上に突出されるアンカーボルト３の先端にベースプレート２２を介して締め付けられるナットである。
【００２１】
図２は柱脚部を示した側面図であり、図３および図４にはそれぞれ図２のＸ−Ｘ断面、Ｙ−Ｙ断面を示す。図３から明らかなように、本例において支柱本体２１は軸直角断面が円形とされる円筒体であり、ベースプレート２２は方形状にしてその四隅に図１に示したアンカーボルト３を通すためのボルト孔２２ａが穿設されている。
【００２２】
又、図４から明らかなように、フレア部２１ａは内径および外径が下方に向かって漸次拡大するテーパ状（中空円錐台状）であり、その内部には支柱本体２と同じ材質から成る補強用コア部２３が嵌め込まれている。
【００２３】
補強用コア部２３は、フレア部２１ａを補強するべく支柱本体１とは別に形成される部材であり、これは図４および図５から明らかなように上下両端が開口する中空体で、フレア部２１ａと同じテーパ状（中空円錐台状）の形態とされており、その外周面（外周テーパ面）がフレア部２１ａの内周面（内周テーパ面）に密着する構成となっている。又、ベースプレート２２の中央にはその板厚方向に貫通する円形の連結孔２２ｂが穿設されている。
【００２４】
尚、図４に示すフレア部２１ａはその下端部を連結孔２２ｂに差し込んだ状態でベースプレート２２に溶接にて一体的に固着され、補強用コア部２３はフレア部２１ａ内に嵌めこまれた状態でその下端縁のみフレア部２１ａの内周に溶接接合されている。
【００２５】
図６は、図４の円内領域（Ａ部）を拡大して示した部分拡大図である。この図で明らかなように、フレア部２１ａはその下端が接合部Ｗ１として連結孔２２ｂの内周に溶接接合されると共に、その接合部Ｗ１に近接する下部外周が接合部Ｗ２として連結孔２２ｂの上部開口縁に溶接接合されている。尚、接合部Ｗ１，Ｗ２はそれぞれ連結孔２２ｂの全周に渡って一連に施されるのであり、これによればベースプレート２２に対してフレア部２１ａを強固に結合することができる。
【００２６】
一方、補強用コア部２３は、上述の如くその下端のみ接合部Ｗ３としてフレア部２１ａの内周に溶接接合されており、当該補強用コア部２３の上端側はフレア部２１ａと溶接接合されない自由端となっている。これによれば、フレア部２１ａと補強用コア部２３との間に応力集中が生ずることを防止しながら、支柱本体１に風や地盤振動により繰返し荷重（曲げモーメント）が作用した場合、これによる振動エネルギーをフレア部２１ａと補強用コア部２３との摩擦により熱エネルギーに変換して吸収することができる。
【００２７】
図７は、以上のように構成される支柱について行った疲労強度試験の結果を示す。尚、本試験では、支柱本体２を短く切断して全長４５０ｍｍの試験体を５つ作成し、その各々について疲労強度を測定した。又、各試験体において、フレア部２１ａは長さ２５０ｍｍ、上端開口径２１６ｍｍ、下端開口径２５４ｍｍ、肉厚４．５ｍｍ、補強用コア部２３は長さ２００ｍｍ、肉厚４．５ｍｍ、ベースプレート２２は一辺３５０ｍｍの正方形で、その板厚を３２ｍｍとした。又、材質はいずれも一般構造用炭素鋼（ＳＴＫ４００）を採用した。そして、その各試験体に軸方向（上下方向）から繰返し偏心荷重（応力振幅１６０ＭＰａ）を作用させ、試験体の部位に亀裂が生ずるまでの載荷回数を調べた。
【００２８】
図７から明らかなように、いずれの試験体も応力振幅１６０ＭＰａに対して載荷回数２００万回程度（図７中に５つの黒丸として示される）であり、これは社団法人日本鋼構造協会で規定する疲労強度Ｃ等級に属するものと認められる。
【００２９】
次に、図８はベースプレート２２に対してフレア部２１ａの下端縁のみ溶接接合した例である。図８に示されるように、本例ではベースプレート２２にフレア部２１ａの下端部を差し込む連結孔が形成されず、フレア部２１ａの下端縁が接合部Ｗ１としてベースプレート２２の上面に溶接接合される構成となっている。尚、フレア部２１ａ内には上記例と同じく補強用コア部２３が嵌め込まれ、その下端縁のみ接合部Ｗ２としてフレア部２１ａの内周に溶接接合されている。そして、本例のような柱脚構造でも上記例と同様の作用効果が得られる。
【００３０】
次に、本発明に係る柱脚構造の例を説明する。図９は補強用コア部２３をベースプレート２２に溶接接合した本発明に係る柱脚構造の例である。図９に示されるように、本例ではベースプレート２２に形成される連結孔２２ｂに対し、補強用コア部２３の下端部が差し込まれ、その下端縁が接合部Ｗ１として連結孔２２ｂの内周に溶接接合され、フレア部２１ａはその下端縁が接合部Ｗ２として連結孔２２ｂの周囲でベースプレート２２の上面に溶接接合される構造となっている。尚、補強用コア部２３はフレア部２１ａ内に嵌め込まれるが、その上端縁は上記例と同じくフレア部２１ａに対して溶接接合されない。そして、本例のような柱脚構造でも上記例と同様の作用効果が得られる。
【００３１】
又、図１０は補強用コア部２３をベースプレート２２と一体に形成した本発明に係る柱脚構造の例である。図１０に示されるように、本例によれば、フレア部２１ａ内に嵌め込まれる補強用コア部２３の下端周囲において、フレア部２１ａの下端縁が接合部Ｗ１としてベースプレート２２の上面（平面部）に溶接接合される構造となっている。特に、本例において、補強用コア部２３はフレア部２１ａに対していずれの箇所も溶接接合されない。尚、図１０には補強用コア部２３を中実構造として示してあるが、これを中空構造としてもよい。そして、本例のような柱脚構造でも上記例と同様の作用効果が得られる。
【００３２】
以上、本発明の適用例を説明したが、フレア部２１ａおよび補強用コア部２３は下方に向かってテーパ状に広がっていれば、円錐状に限らず角錐状でもよい。
【００３３】
又、本発明に係る柱脚構造は、外灯用支柱に限らず、道路標識、旗、ガードレールその他の柵の支柱にも適用することができる。
【００３４】
更に、本発明に係る柱脚構造を支柱本体２１の上部に連結される梁Ｈに適用することもできる。例えば、図１１のように梁Ｈを２つの部材Ｈ１，Ｈ２に分け、その各一端部に補強用コア部２３，２３が嵌め込まれるテーパ状のフレア部２１ａ，２１ａを形成し、そのフレア部２１ａ，２１ａの開口端部にそれぞれ接合用のフランジを成すベースプレート２２，２２を固着するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の柱脚構造を外灯の支柱に適用した例を示す説明図
【図２】柱脚部を示す側面図
【図３】図２のＸ−Ｘ断面図
【図４】図２のＹ−Ｙ断面図
【図５】柱脚部の斜視分解図
【図６】図４の部分拡大図
【図７】柱脚構造をもつ支柱の疲労強度を示すグラフ
【図８】柱脚構造の例を示す要部断面図
【図９】本発明の柱脚構造の例を示す要部断面図
【図１０】本発明の柱脚構造の例を示す要部断面図
【図１１】本発明の柱脚構造を梁に適用した例を示す説明図
【図１２】従来例を示す説明図
【符号の説明】
【００３６】
１ コンクリート基礎
２ 支柱
２１ 支柱本体
２１ａ フレア部
２２ ベースプレート
２３ 補強用コア部
【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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