(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
少なくとも四角鉄塔の主体を構成する山形鋼からなる主柱材を支持するコンクリート基礎が不同変位しないように、前記四角鉄塔の下部構造を補強する鉄塔の補強構造であって、
前記コンクリート基礎の柱体部を剥離した状態で、四辺形の四隅に位置する前記主柱材の基礎部同士を結合したH形鋼からなる水平材と、
前記水平材の端部の上面と前記主柱材の側面をボルト接続する箱状の上部コーナー金具と、
前記水平材の端部の下面と前記主柱材の側面をボルト接続する箱状の下部コーナー金具と、を備え、
前記上部コーナー金具と前記下部コーナー金具は、前記水平材の端部を挟持するように対向配置されている鉄塔の補強構造。
前記第1補強リブ部材は、前記第1アングル部材の一片に溶接される一辺と、前記第1アングル部材の他片に溶接される他辺と、前記一辺と前記他片に対向する斜辺と、を有する直角三角形状の板部材で構成されている請求項2記載の鉄塔の補強構造。
前記第2補強リブ部材は、前記第2アングル部材の一片に溶接される一辺と、前記第2アングル部材の他片に溶接される他辺と、前記一辺と前記他片に対向する斜辺と、を有する直角三角形状の板部材で構成されている請求項4記載の鉄塔の補強構造。
【背景技術】
【0002】
宅地又は道路の開発により、盛土・切土などの土木工事が既設の鉄塔の周囲で施工されると、地震や豪雨などの自然現象の影響も加味されて、鉄塔の基礎が沈下又は移動することがある。このような鉄塔の基礎が沈下又は移動する現象は、不同変位と呼ばれている。
【0003】
許容値を超えるような不同変位が鉄塔の基礎に発生することが予測される場合には、一般に、鉄塔の下部構造に何らかの補強工事が実施されている。例えば、既設の鉄塔の基礎が不同変位したことによって、発生した主柱材の応力を緩和及び解放する鉄塔の補強方法が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
特許文献1による鉄塔の補強方法は、ジャッキを介して、鉄塔の主柱材を支持鋼材によって仮設支持する鉄塔支持工程と、鉄塔の基礎の上端部のコンクリートを除去して内部の主柱材を露出させた後、露出した主柱材の任意の箇所を切断予定位置とし、その上下部分の主柱材に対して支圧板を固設すると共に、切断予定位置で主柱材を切断する主柱材切断工程と、切断部を含めた主柱材の周囲に補強鉄筋を配置すると共に、その外周に型枠を設置し、切断された主柱材を位置ズレさせた状態を維持して、鉄塔の基礎と連続するようにコンクリートを打設するコンクリート打設工程とを含んでいる。
【0005】
又、大型機械を用いることなく、不同変位などの影響を受けた鉄塔部材の交換や補強を完全かつ経済的に実施することができる鉄塔補強工法が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
【0006】
特許文献2による鉄塔補強工法は、山形鋼からなる既設の主柱材の内側に、山形鋼からなる補強主柱材を溶接する第1補強工程と、既設の主柱材の外側に、平面プレートを溶接し、対向する平面プレートを山形鋼からなる水平材でボルト接合する第2補強工程と、含み、安全かつ経済的に鉄塔部材(主柱材)を補強している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献1による鉄塔の補強方法は、沈下量が各基礎によって異なる、いわゆる不同沈下に対応できるが、基礎間の距離が異なる不同変位に対応することは困難であるという問題がある。不同沈下及び基礎間の距離が異なる不同変位に対応する鉄塔の補強構造が求められている。
【0009】
又、特許文献2による鉄塔補強工法は、山形鋼からなる水平材を平面プレートで主柱材にボルト接合している。この場合、強度の弱い山形鋼からなる水平材で主柱材間をボルト接合することは、不同変位に対応する補強構造として好ましくなく、強度の強いH形鋼からなる水平材で主柱材間をボルト接合することが好ましい。
【0010】
一方、不同変位に対応して主柱材の基礎部を補強するために、重量物であるH形鋼をコンクリートが剥離された主柱材の基礎部にボルト接合することは、主柱材が強度に弱い山形鋼で構成されているため、主柱材の基礎部を変形させる心配があった。コンクリートが剥離された主柱材の基礎部の間をH形鋼からなる水平材でボルト接合しても、主柱材の基礎部を変形させない、鉄塔の補強構造が求められている。そして、以上のことが本発明の課題といってよい。
【0011】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、鉄塔の基礎が不同変位しないように、鉄塔の下部構造を補強する鉄塔の補強構造において、コンクリートが剥離された主柱材の基礎部の間をH形鋼からなる水平材でボルト接合しても、主柱材の基礎部を容易に変形させない、鉄塔の補強構造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】
【0012】
本発明者は、コンクリートが剥離された山形鋼からなる主柱材の基礎部に、H形鋼からなる水平材をボルト接合する場合に、主柱材の基礎部にボルト接合された一組のリブ付き箱状部材で、水平材の端部を上下で挟むようにボルト接合することで、主柱材の基礎部の変形を防止できると考え、これに基づいて、以下のような新たな鉄塔の補強構造を発明するに至った。
【0013】
(1)本発明による鉄塔の補強構造は、少なくとも四角鉄塔の主体を構成する山形鋼からなる主柱材を支持するコンクリート基礎が不同変位しないように、前記四角鉄塔の下部構造を補強する鉄塔の補強構造であって、前記コンクリート基礎の柱体部を剥離した状態で、四辺形の四隅に位置する前記主柱材の基礎部同士を結合したH形鋼からなる水平材と、前記水平材の端部の上面と前記主柱材の側面をボルト接続する箱状の上部コーナー金具と、前記水平材の端部の下面と前記主柱材の側面をボルト接続する箱状の下部コーナー金具と、を備え、前記上部コーナー金具と前記下部コーナー金具は、前記水平材の端部を挟持するように対向配置されている。
【0014】
(2)前記上部コーナー金具は、一片が前記水平材の端部の上面に当接し、他片が前記主柱材の側面に当接する第1アングル部材と、前記第1アングル部材の端部に対向配置され、当該第1アングル部材の内壁に溶接された一対の板状の第1補強リブ部材と、を有することが好ましい。
【0015】
(3)前記第1補強リブ部材は、前記第1アングル部材の一片に溶接される一辺と、前記第1アングル部材の他片に溶接される他辺と、前記一辺と前記他片に対向する斜辺と、を有する直角三角形状の板部材で構成されていることが好ましい。
【0016】
(4)前記下部コーナー金具は、一片が前記水平材の端部の下面に当接し、他片が前記主柱材の側面に当接する第2アングル部材と、前記第2アングル部材の端部に対向配置され、当該第2アングル部材の内壁に溶接された一対の板状の第2補強リブ部材と、を有することが好ましい。
【0017】
(5)前記第2補強リブ部材は、前記第2アングル部材の一片に溶接される一辺と、前記第2アングル部材の他片に溶接される他辺と、前記一辺と前記他片に対向する斜辺と、を有する直角三角形状の板部材で構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【0018】
本発明による鉄塔の補強構造は、コンクリートが剥離された山形鋼からなる主柱材の基礎部に、H形鋼からなる水平材をボルト接合する場合に、主柱材の基礎部にボルト接合された一組の箱状の上部コーナー金具及び下部コーナー金具で、水平材の端部を上下で挟むようにボルト接合することで、主柱材の基礎部の変形を防止できる。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。なお、鉄塔として四面同形の鉄塔主体を有する四角鉄塔を例示して、本発明を実施するための形態を以下に説明する。
【0021】
[鉄塔の補強構造の構成]
最初に、本発明の一実施形態による鉄塔の補強構造の構成を説明する。
図1は、本発明の一実施形態による鉄塔の補強構造を示す正面図であり、鉄塔の上部構造は図示を省略している。
図2は、前記実施形態による鉄塔の補強構造を示す平面図であり、
図1のA−A矢視断面図である。
【0022】
(全体構成)
図1又は
図2を参照すると、本発明の一実施形態による鉄塔10は、鉄塔の主体を構成する四つの主柱材1a・1b・1c・1dを備えている。又、鉄塔10は、主柱材1a・1b・1c・1dを支持する逆T字型のコンクリート基礎2a・2b・2c・2dを備えている。コンクリート基礎2a・2b・2c・2dは、四辺形の四隅に位置するように配置されている。そして、実施形態による鉄塔10の補強構造は、コンクリート基礎2a・2b・2c・2dが不同変位しないように、鉄塔10の下部構造を補強している。
【0023】
図1又は
図2を参照すると、鉄塔10は、四つの水平材3、四つのスクリュー付きの第1鉄製杭3p、及び四つの第1ハット状部材3hを備えている。水平材3は、コンクリート基礎2a・2b・2c・2dの柱体部21pを剥離した状態で、主柱材1a・1b・1c・1dの基礎部11bを結合している。第1鉄製杭3pは、水平材3の中央部に位置するように、地面Gに打ち込んでいる。第1ハット状部材3hは、第1鉄製杭3pの頭部に取り付けている。
【0024】
図1又は
図2を参照すると、鉄塔10は、一対一組の対辺補助材31a・31b・31c・31d、第1対角補助材41、及び一組の第2対角補助材42・42を備えている。又、鉄塔10は、スクリュー付きの第2鉄製杭4pと第2ハット状部材4hを備えている。
【0025】
図1又は
図2を参照すると、対辺補助材31aは、主柱材1aの近傍に配置され、直交するように隣接する一組の水平材3・3を結合している。対辺補助材31bは、主柱材1bの近傍に配置され、直交するように隣接する一組の水平材3・3を結合している。対辺補助材31cは、主柱材1cの近傍に配置され、直交するように隣接する一組の水平材3・3を結合している。対辺補助材31dは、主柱材1dの近傍に配置され、直交するように隣接する一組の水平材3・3を結合している。
【0026】
図1又は
図2を参照すると、第1対角補助材41は、その両端部を一方の対向する対辺補助材31a・31cに結合している。一方の第2対角補助材42は、対辺補助材31bに一端部を結合し、第1対角補助材41に対して直交するように、他端部を第1対角補助材41の中央部に当接している(
図4参照)。他方の第2対角補助材42は、対辺補助材31cに一端部を結合し、第1対角補助材41に対して直交するように、他端部を第1対角補助材41の中央部に当接している(
図4参照)。
【0027】
図1又は
図2を参照すると、第2鉄製杭4pは、第1対角補助材41の中央部に位置するように、地面Gに打ち込んでいる。第2ハット状部材4hは、第2鉄製杭4pの頭部に取り付けている。
【0028】
引き続き、鉄塔10の補強構造の構成を説明する。
図3は、前記実施形態による鉄塔の補強構造に備わる水平材の中央部を拡大した図であり、
図3(A)は、水平材の中央部の平面図、
図3(B)は、水平材の中央部の正面図である。
【0029】
図4は、前記実施形態による鉄塔の補強構造に備わる第1対角補助材の中央部を拡大した図であり、
図4(A)は、第1対角補助材の中央部の平面図、
図4(B)は、第1対角補助材の中央部の正面図である。
図5は、前記実施形態による鉄塔の主体を構成する主柱材を拡大した図であり、
図5(A)は、主柱材の横断面図、
図5(B)は、
図5(A)の正面図である。
【0030】
図6は、前記実施形態による鉄塔の補強構造に備わる上部コーナー金具及び下部コーナー金具の斜視図であり、鉄塔の下部を右側面の上方から観ている。
【0031】
(水平材の構成)
図3又は
図5を参照すると、水平材3は、一対のフランジ3f・3fとこれらのフランジ3f・3fの中央部をウェブ3wで結合したH形鋼で構成している。水平材3の端部には、上部コーナー金具5と下部コーナー金具6がボルト(図示せず)で固定されている。これらの上部コーナー金具5及び下部コーナー金具6は、ボルト(図示せず)で主柱材1a・1b・1c・1dの基礎部11bに固定されている(
図3参照)。なお、
図1を参照すると、水平材3の中央部には、一対のフランジ3f・3fの間に、補強材3gを接合している。
【0032】
(上部コーナー金具及び下部コーナー金具の構成)
図5又は
図6を参照すると、実施形態による鉄塔10は、箱状の上部コーナー金具5と、箱状の下部コーナー金具6を備えている。上部コーナー金具5は、水平材3の端部の上面と主柱材1a・1b・1c・1dの側面をボルト接続している。下部コーナー金具6は、水平材3の端部の下面と主柱材1a・1b・1c・1dの側面をボルト接続している。そして、上部コーナー金具5と下部コーナー金具6は、水平材3の端部を挟持するように対向配置されている。
【0033】
図5又は
図6を参照すると、上部コーナー金具5は、第1アングル部材5tと一対の板状の第1補強リブ部材5r・5rで構成している。第1アングル部材5tは、一片51が水平材3の端部の上面に当接し、他片52が主柱材1a・1b・1c・1dの側面に当接している。一対の第1補強リブ部材5r・5rは、第1アングル部材5tの端部に対向配置され、第1アングル部材5tの内壁に隅肉溶接されている。
【0034】
図5又は
図6を参照すると、第1補強リブ部材5rは、第1アングル部材5tの一片51に溶接される一辺と、第1アングル部材5tの他片52に溶接される他辺と、前記一辺と前記他片に対向する斜辺と、を有する直角三角形状の板部材で構成されている。
【0035】
図5又は
図6を参照すると、下部コーナー金具6は、第2アングル部材6tと一対の板状の第2補強リブ部材6r・6rで構成している。第2アングル部材6tは、一片61が水平材3の端部の下面に当接し、他片62が主柱材1a・1b・1c・1dの側面に当接している。一対の第2補強リブ部材6r・6rは、第2アングル部材6tの端部に対向配置され、第2アングル部材6tの内壁に隅肉溶接されている。
【0036】
図5又は
図6を参照すると、第2補強リブ部材6rは、第2アングル部材6tの一片61に溶接される一辺と、第2アングル部材6tの他片62に溶接される他辺と、前記一辺と前記他片に対向する斜辺と、を有する直角三角形状の板部材で構成されている。
【0037】
(第1ハット状部材の構成)
図1又は
図3を参照すると、第1ハット状部材3hは、第1円筒部材31hと第1水平板32hで構成している。第1円筒部材31hは、第1鉄製杭3pと同軸上に突合せ溶接している。第1水平板32hは、第1円筒部材31hの上面に結合している。第1水平板32hの下面と第1円筒部材31hに外周には、複数のリブ板3rを溶接しており、第1水平板32hを補強している。又、第1水平板32hは、下方に配置された一方のフランジ3fの下面に当接可能な矩形の載置面30を設けている。
【0038】
(第1水平板の構成)
図1又は
図3を参照すると、第1水平板32hは、水平材3の長手方向に沿って、フランジ3fの両側縁が載置面30に隅肉溶接されている。又、第1水平板32hの板厚面と水平材3の下面は、隅肉溶接されている。第1水平板32hは、一方のフランジ3fに隅肉溶接できるように、第1円筒部材31hの外径よりも大きく、かつ、フランジ3fの幅wよりも幅広の幅W1に形成されている(
図1参照)。又、第1水平板32hは、一方のフランジ3fに所定の隅肉溶接長さが確保できるように、フランジ3fの長手方向に第1円筒部材31hの外径よりも大きい長さを有している。
【0039】
(第1対角補助材の構成)
図2又は
図4を参照すると、第1対角補助材41は、一対のフランジ4f・4fとこれらのフランジ4f・4fの中央部をウェブ4wで結合したH形鋼で構成している。第1対角補助材41の一方の端部は、フランジ4fが対辺補助材31aにボルト(図示せず)で固定されている。第1対角補助材41の他方の端部は、フランジ4fが対辺補助材31cにボルト(図示せず)で固定されている。
【0040】
(第2対角補助材の構成)
図2又は
図4を参照すると、第2対角補助材42は、一対のフランジ4f・4fとこれらのフランジ4f・4fの中央部をウェブ4wで結合したH形鋼で構成している。一方の第2対角補助材42は、一方の端部を対辺補助材31bにボルト(図示せず)で固定し、第1対角補助材41に対して直交するように、他端部を第1対角補助材41の中央部に当接している。他方の第2対角補助材42は、一方の端部を対辺補助材31dにボルト(図示せず)で固定し、第1対角補助材41に対して直交するように、他端部を第1対角補助材41の中央部に当接している。
【0041】
(第2ハット状部材の構成)
図2又は
図4を参照すると、第2ハット状部材4hは、第2円筒部材41hと第2水平板42hで構成している。第2円筒部材41hは、第2鉄製杭4pと同軸上に突合せ溶接している。第1対角補助材41は、第2円筒部材41hの上面に結合している。第2水平板42hの下面と第2円筒部材41hに外周には、複数のリブ板4rを溶接しており、第2水平板42hを補強している。又、第2水平板42hは、下方に配置された一方のフランジ4fの下面に当接可能な矩形の載置面40を設けている。
【0042】
(第2水平板の構成)
図2又は
図4を参照すると、第2水平板42hは、第1対角補助材41の長手方向に沿って、フランジ4fの両側縁が載置面40に隅肉溶接されている。又、第2水平板42hの板厚面と第1対角補助材41の下面は、隅肉溶接されている。第2水平板42hは、一方のフランジ4fに隅肉溶接できるように、第2円筒部材41hの外径よりも大きく、かつ、フランジ4fの幅wよりも幅広の幅W2に形成されている(
図2参照)。又、第2水平板42hは、第1対角補助材41の一方のフランジ4fに所定の隅肉溶接長さが確保できるように、第1対角補助材41の長手方向に第2円筒部材41hの外径よりも大きい長さを有している。
【0043】
図2又は
図4を参照すると、第2水平板42hは、第2対角補助材42の長手方向に沿って、フランジ4fの両側縁が載置面40に隅肉溶接されている。又、第2水平板42hの板厚面と第2対角補助材42の下面は、隅肉溶接されている。
【0044】
このように構成された鉄塔の補強構造は、鉄塔の下部構造にコンクリートを打設して、更に基礎が補強される。そして、次に、基礎の補強構造を説明する。
【0045】
図7は、前記実施形態による鉄塔の補強構造を示す正面図であり、鉄塔の補強構造にコンクリートを打設して保護した状態図である。
図8は、前記実施形態による鉄塔の補強構造にコンクリートを打設して保護した状態図であり、
図8(A)は、
図7のB−B矢視断面図、
図8(B)は、
図8(A)のC−C矢視断面図である。
【0046】
図7又は
図8を参照すると、柱体部21p(
図1参照)が剥離されたコンクリート基礎2a・2b・2c・2dは、主柱材1a・1b・1c・1dの基礎部11b(
図1参照)に水平材3が結合した状態で、基礎部11bの周囲に型枠(図示せず)が設置され、コンクリートが打設される。そして、コンクリート基礎21a・21b・21c・21dを新設している。なお、コンクリート基礎21a・21b・21c・21dは、鉄塔10の荷重を地盤に伝えるフーチング基礎20a・20b・20c・20dに設置されている。
【0047】
又、
図7又は
図8を参照すると、第1ハット状部材3hが水平材3に結合した状態で、第1ハット状部材3h及び水平材3の周囲に型枠(図示せず)が設置され、コンクリートを打設している。つまり、第1ハット状部材3h及び水平材3は、保護コンクリートGcで覆われている。
【0048】
更に、
図7又は
図8を参照すると、第2ハット状部材4hが第1対角補助材41及び第2対角補助材42に結合した状態で、第2ハット状部材4h及び第1対角補助材41の周囲に型枠(図示せず)が設置されると共に、第2対角補助材42の周囲に型枠(図示せず)が設置され、コンクリートを打設している。つまり、第2ハット状部材4h及び第1対角補助材41は、保護コンクリートGcで覆われている。又、第2対角補助材42は、保護コンクリートGcで覆われている。
【0049】
なお、
図8を参照すると、コンクリート基礎2a・2b・2c・2dの柱体部21p(
図1参照)を剥離(はつり除去)するために、初期の地面Ghを工事用の地面Gまで掘り出して、柱体部21pを露出している。そして、鉄塔の下部構造にコンクリートを打設した後に、初期の地面Ghに覆土して、一連の補強工事を終了する。
【0050】
[鉄塔の補強構造の作用]
次に、実施形態による鉄塔10の補強構造の作用及び効果を説明する。
図1又は
図2を参照すると、実施形態による鉄塔10の補強構造は、コンクリート基礎2a・2b・2c・2dの柱体部21pを剥離した状態で、四辺形の四隅に位置する山形鋼からなる主柱材1a・1b・1c・1dの基礎部11b同士をH形鋼からなる水平材3で結合している。そして、
図5又は
図6を参照すると、実施形態による鉄塔10の補強構造は、主柱材1a・1b・1c・1dの基礎部11bにボルト接合された一組の箱状の上部コーナー金具5及び下部コーナー金具6で、水平材3の端部を上下で挟むようにボルト接合している。
【0051】
図5又は
図6を参照して、不同変位に対応して主柱材1a・1b・1c・1dの基礎部11bを補強するために、重量物であるH形鋼からなる水平材3をコンクリートが剥離された主柱材1a・1b・1c・1dの基礎部11bに直接、ボルト接合することは、主柱材1a・1b・1c・1dが強度に弱い山形鋼で構成されているため、主柱材1a・1b・1c・1dの基礎部11bを変形させる心配があった。
【0052】
図5又は
図6を参照すると、コンクリートが剥離された山形鋼からなる主柱材1a・1b・1c・1dの基礎部11bに、重量物であるH形鋼からなる水平材3をボルト接合する場合に、主柱材1a・1b・1c・1dの基礎部11bにボルト接合された一組の箱状の上部コーナー金具5及び下部コーナー金具6で、水平材3の端部を上下で挟むようにボルト接合することで、主柱材1a・1b・1c・1dの基礎部11bの変形を防止できる。
【0053】
図5又は
図6を参照して、上部コーナー金具5は、水平材3の荷重に起因する引張応力に対して、第1アングル部材5tが変形しないように、第1アングル部材5tの両端部の内壁に、一対の板状の第1補強リブ部材5r・5rを溶接しておくことが好ましい。
【0054】
図5又は
図6を参照して、下部コーナー金具6は、水平材3の荷重に起因する圧縮応力に対して、第2アングル部材6tが変形しないように、第2アングル部材6tの両端部の内壁に、一対の板状の第2補強リブ部材6r・6rを溶接しておくことが好ましい。
【0055】
図5又は
図6を参照して、上部コーナー金具5及び下部コーナー金具6は、強度を保証しながら、自重を軽減するために、第1補強リブ部材5r及び第2補強リブ部材6rを直角三角形状の板部材で構成することが好ましい。又、第1補強リブ部材5r及び第2補強リブ部材6rを直角三角形状の板部材で構成することで、上部コーナー金具5及び下部コーナー金具6を締結するボルトの頭部又はナットを回転させる工具が操作し易くなるという利点もある。
【0056】
本発明による鉄塔の補強構造は、鉄塔の基礎が不同変位しないように、鉄塔の下部構造を補強する鉄塔の補強構造において、コンクリートが剥離された主柱材の基礎部の間をH形鋼からなる水平材でボルト接合しても、主柱材の基礎部を変形させないように補強しており、次の効果が期待できる。
(1)水平材を主柱材の基礎部に容易に結合できる。
(2)補強工事を停滞なく進行できる。
(3)現場加工することなく、容易に組立できる。
(4)工事の安全性を向上できる。