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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-18
(45)【発行日】2024-06-26
(54)【発明の名称】柱状物設置用根かせ
(51)【国際特許分類】
E02D 27/42 20060101AFI20240619BHJP
【ＦＩ】
E02D27/42 A
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2020012671
(22)【出願日】2020-01-29
(65)【公開番号】P2021116648
(43)【公開日】2021-08-10
【審査請求日】2023-01-24
(73)【特許権者】
【識別番号】306033025
【氏名又は名称】日本鉄塔工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100067448
【弁理士】
【氏名又は名称】下坂 スミ子
(74)【代理人】
【識別番号】100213746
【弁理士】
【氏名又は名称】川成 渉
(72)【発明者】
【氏名】永冨 靖志
(72)【発明者】
【氏名】前田 隆
(72)【発明者】
【氏名】岩本 弥佑
【審査官】彦田 克文
(56)【参考文献】
【文献】実開昭６０－１６５５３７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭４８－００５５２６（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開昭６３－２７９７２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５１－０６４５３６（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実公昭４８－０３０６４６（ＪＰ，Ｙ１）
【文献】実開平０５－０１６８４１（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特公昭４７－０３５８０７（ＪＰ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｄ ２７／４２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下端部が地中に埋められて鉛直姿勢に設置される柱状物のための根かせであって、柱状物の伸延方向に対して上下に位置すると共に、各支持部材の伸延方向が相互に交差し、かつ相互に交差する部分で各々の支持体が相互に接触して、柱状物に取着される少なくとも２つの支持部材と、
各支持部材を柱状物の下端部に固着するための連結部材と
を含み、
前記支持部材は、短手方向の断面形状がＨ字形もしくはＩ字形であるように、
長尺状の板状形体を有するウェブと、
当該ウェブの両端に接合され、当該ウェブと直交する両方向へ張り出したフランジと
を備え、
前記張り出したフランジの少なくとも一方側に、フランジ長手方向の略中央に配置された、柱状物を嵌着するための切欠を有する、
柱状物設置用根かせ。
【請求項2】
前記支持部材の少なくとも２本が相互に交差する部分において、各々の支持部材を相互に固着させる手段を設けられた、請求項１に記載の柱状物設置用根かせ。
【請求項3】
請求項１または２に記載の根かせを用いた柱状物の設置方法であって、地面を掘削して、鉛直姿勢に設置される柱状物に各々の支持部材の切欠きが嵌着するように、各々の支持部材を各支持部材の伸延方向が相互に交差し、かつ相互に交差する部分で各々の支持体が相互に接触して、連結部材により各々の支持部材を柱状物に締着させた後、埋め戻すことを特徴とする柱状物設置用根かせの設置方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、防災柱や外灯ポール、電柱などの柱状物を立設する際に、柱状物の地中埋設部に取り付けることで柱状物を支持し、転倒や沈下を防止する根かせに関するものである。
特に、多くの装柱物が必要となる支柱、例えば防災柱等の設置に用いるのに適した根かせに関するものである。
特に、多くの装柱物が必要となる支柱、例えば防災柱等の設置に用いるのに適した根かせに関するものである。
【背景技術】
【0002】
支柱やポール等の柱状物の立設にあたっては、柱体の埋設上部にコンクリートを打設して根巻き補強するのが一般的である。特に、柱状物に多くの装柱物を搭載する必要がある場合には、柱状物の安定のためにコンクリート根巻きが求められる。
【0003】
しかしながら、コンクリート根巻きの打設では、コンクリートが固まるまでの養生期間に数日かかるため、作業効率が悪く、また、雨天時にはコンクリート打設工事そのものが困難という問題があった。
【0004】
そのため、コンクート打設工事を不要にすべく、根かせを用いて柱状物を立設する方法が提案されている。根かせの形体についてはさまざまの形状のものが提案されており、例えば、特許文献１では、設置面積が狭い場所への設置が容易であるように、鋼製の筒状形体の根かせが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１６－６２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、特許文献１に記載された根かせは、コンクリートの打設が不要とはなるものの、根かせ自体の構造が複雑であるが故に概してコストが高く、かつコンパクトであるが故に柱状物を強固に支持するためには、埋め戻しの際に根かせに対して十分な土圧がかかるように根かせ構造の内部にも土を固くかつ完全に隙間なく充填する必要があった。この充填作業には多大な労力と時間を要するため、施工時の作業効率面の改善が求められていた。
【0007】
本発明はこのような問題を鑑み、コンクリートの打設が必要なく、安価に大量生産ができ、かつ埋め戻し作業が容易であり、しかも装柱物が多い柱状物の立設にも用いることができる十分な安定性を確保できる根かせを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明による根かせは、少なくとも２本の支持部材と、各支持部材を柱状物の地中埋設部分に固着するための連結部材とを含む。各支持部材は柱状物の伸延方向に対して相互に上下に位置すると共に、各支持部材の伸延方向が相互に交差するように柱状物に取着されることを特徴とする。
【0009】
本発明において、根かせの支持部材が、長尺状の板状形体を有するウェブと、当該ウェブの少なくとも一端から当該ウェブと直交する少なくとも一方向に伸延するフランジを備える構成となっているので、装柱物が多い柱状物の基礎として用いることが可能である十分な安定性を確保することができる。
【0010】
本発明において、前記支持部材が、伸延したフランジの少なくとも一方側の、フランジの長手方向の略中央に、柱状物を嵌着するための切欠を設けた構成となっているので、施工時において本発明の根かせを構成する支持部材を、立設する柱状物へ取り付ける作業が容易であり、かつ取り付け後の柱状物を安定して鉛直姿勢に設置することができる。
【0011】
本発明の前記構成において、前記支持部材は、短手方向断面形状がＨ字形もしくはＩ字形であることが望ましい。これらの形状とすることで、支持部材のフランジが上および下に構成されることとなるため、より強固に柱状物を安定させることが可能であり、装柱物が多くなる防災柱等でも十分な強度を確保することができる。
【0012】
また、本発明の前記構成において、前記支持部材の少なくとも２本が相互に交差する部分において、各々の支持部材を相互に連結する手段を設ける構成とすることができる。これにより、各支持部材が個別に回転してしまうことを防止できるため、施工時の設置工事を効率的におこなうことが可能となる。
【0013】
また、本発明の柱状物設置用根かせの設置方法として、地面を掘削して、鉛直姿勢に設置される柱状物に各々の支持部材の切欠きが嵌着するように、各々の支持部材を交差させ、連結部材により各々の支持部材を柱状物に締着させた後、埋め戻す方法とすることができる。本発明の根かせを用いてこのような方法で柱状物を設置することで、装柱物が多くなる防災柱等でも安定に鉛直姿勢に設置することが可能となる。更に、本発明の根かせは単純な構造で構成されているため、このような設置工事時の埋め戻し作業において、根かせの支持部材内部への土入れが容易であるばかりでなく、転圧が不十分となり得る支持体の上フランジ下側部分については、仮に転圧が弱くとも十分な安定性を得ることが可能であるため、土入れに手間を要する上フランジ下側部分に対して土を固く充填することまでは必要でなくなり、それ故、作業効率の大幅な向上が期待できる。
【発明の効果】
【0014】
本発明の根かせによれば、コンクリートの打設が必要なくなるため、柱状物の立設施工時にコンクリート養生期間が不要となり、かつ降水時の施工作業も可能となる。更に、製造コストを安価に抑えた大量生産が可能であり、加えて、支柱施工において埋め戻し時の作業効率を飛躍的に上げることが可能となる。すなわち、本発明による根かせ構造を採用した場合には、根かせ構造の内部の一部で土を固く充填されない場合でも、柱状物を強固に支持することが可能となり、それにより、埋め戻し作業が従来に比べて容易になり作業効率も高まることとなる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一実施形態による柱状物設置用根かせの（ａ）正面図、（ｂ）側面図である。
【図4】本発明の柱状物設置用根かせを用いて立設した防災柱の例を示す図である。
【図5】本発明の別の実施形態として示した柱状物設置用根かせの正面図である。
【図6】本発明のまた別の実施形態として示した柱状物設置用根かせの正面図である。
【図7】本発明の根かせの強度試験の条件を説明するための図である。
【図8】本発明の根かせの強度試験の条件を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
つぎに、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【0017】
本発明の実施例による根かせ１は、図１および図２に示すように、少なくとも２本の支持部材２ａ、２ｂを、立設させようとする柱状物４の伸延方向に対して、上下に位置し、かつ、各支持部材２ａ、２ｂの伸延方向が相互に交差するように柱状物４に取着させ、支持部材２ａ、２ｂはそれぞれ連結部材３により柱状物４に固着される構成となっている。
【0018】
本発明の実施例による根かせ１に用いる支持部材の一実施形態を図３に示す。
根かせ１に用いる支持部材２は、長尺状の板状形体を有するウェブ２２と、当該ウェブの少なくとも一端においてウェブ２２と直交する少なくとも一方向へ張り出したフランジ２１を有する。そして、当該フランジ２１の張り出した先端の横手方向の略中央には柱状物４を嵌着するための切欠２３が設けられ、ウェブ部分には連結部材３により柱状物４を固着するために用いるボルト孔２４が設けられている。
根かせ１に用いる支持部材２は、長尺状の板状形体を有するウェブ２２と、当該ウェブの少なくとも一端においてウェブ２２と直交する少なくとも一方向へ張り出したフランジ２１を有する。そして、当該フランジ２１の張り出した先端の横手方向の略中央には柱状物４を嵌着するための切欠２３が設けられ、ウェブ部分には連結部材３により柱状物４を固着するために用いるボルト孔２４が設けられている。
【0019】
支持部材２は、立設させようとする柱状物４を安定させ得る程度の重量と剛性があれば材質は問わないが、その両者を兼ね備える金属部材やプレキャストコンクリートを用いるのが好ましい。
【0020】
また、支持部材２の具体的な形状としては、ウェブ２２と直交する断面がＨ型、Ｉ型、Ｔ型、略Ｕ型、Ｌ型のもの等を用いることができる。
これらの材質面と形状面を同時に満たすものとして、Ｈ形鋼（Ｈ鋼）、Ｉ形綱、Ｔ形鋼、溝形鋼、山形鋼（Ｌ字鋼）、Ｚ形鋼等の形鋼を、本発明の根かせの支持部材の原材料として適宜に使用することができ、このうち、立設後の柱状物４の安定性の面からＨ形鋼（Ｈ鋼）もしくはＩ形鋼を使用することが特に好ましい。
これらの材質面と形状面を同時に満たすものとして、Ｈ形鋼（Ｈ鋼）、Ｉ形綱、Ｔ形鋼、溝形鋼、山形鋼（Ｌ字鋼）、Ｚ形鋼等の形鋼を、本発明の根かせの支持部材の原材料として適宜に使用することができ、このうち、立設後の柱状物４の安定性の面からＨ形鋼（Ｈ鋼）もしくはＩ形鋼を使用することが特に好ましい。
【0021】
これらの形鋼を原材料とするにあたっては、広く市販されている規格品を用いることにより、支持部材２の原価コストを更に安価に抑えることができる。加えて、本発明の支持部材２とするために必要となる加工は、前述の通り、フランジ２１の部分に切欠２３を設けることと、ウェブ２２の部分に連結部材３を取り付けるためのボルト孔２４を設けることのみである。このように、最低限の加工を施すのみで支持部材２として使用可能であるため、安価な生産コストで大量生産することが可能である。
【0022】
また、本願発明の根かせは、支持部材２の大きさを変えることで、施工地毎の様々な土質に容易に対応することができる。
例えば、基本設定として、土質条件［Ｂ］（普通土質：「固まっている土又は砂、多数の砂利、石塊まじりの土などで軟らかい土の部類に属するもの、土質係数：３．９×１０7（Ｎ／ｍ4）」日本電気協会発行の「配電規定」ＪＥＡＣ７００１による）を採用して事前の安全率計算をおこなうことで、標準的な支持部材２の大きさを求める。実際の施工地の土質がこの土質条件［Ｂ］であれば、この計算結果により求めた大きさの支持部材を使用することで安全性が確保される。もし、施工地の土質が土質条件［Ｂ］から外れる場合には、例えば、土質条件［Ｂ］よりも条件の悪い土質条件［Ｃ］（軟弱土質：「流砂（土が混ざらないもの）、土質係数：２．０×１０7（Ｎ／ｍ4）」日本電気協会発行の「配電規定」ＪＥＡＣ７００１による）の土地へ施工する場合には、上記計算により求めたサイズよりも、長手方向の長さ及び短手方向の幅を大きく、高さ（ウエブ短手方向の長さ）を高くした支持部材２を用いることで、事前の計算で求めた安全率を確保したまま対応可能となる。逆に、土質条件［Ｂ］よりも土質係数が高く条件の良い土質［Ａ］（普通土質：「固まっている土又は砂、多数の砂利、石塊まじりの土など固い土の部類に属するもの、土質係数：３．９×１０7（Ｎ／ｍ4）」日本電気協会発行の「配電規定」ＪＥＡＣ７００１による）の土地へ施工する場合には、支持部材２の長手方向の長さ及び短手方向の幅を上記計算で求めたよりも短く、高さ（ウエブ短手方向の長さ）を低くしたものを使用しても安全性が確保できる。このように、本願発明の根かせによれば、安全性を確保しつつ施工地毎の様々な土質に適合させることが非常に容易となる。
例えば、基本設定として、土質条件［Ｂ］（普通土質：「固まっている土又は砂、多数の砂利、石塊まじりの土などで軟らかい土の部類に属するもの、土質係数：３．９×１０7（Ｎ／ｍ4）」日本電気協会発行の「配電規定」ＪＥＡＣ７００１による）を採用して事前の安全率計算をおこなうことで、標準的な支持部材２の大きさを求める。実際の施工地の土質がこの土質条件［Ｂ］であれば、この計算結果により求めた大きさの支持部材を使用することで安全性が確保される。もし、施工地の土質が土質条件［Ｂ］から外れる場合には、例えば、土質条件［Ｂ］よりも条件の悪い土質条件［Ｃ］（軟弱土質：「流砂（土が混ざらないもの）、土質係数：２．０×１０7（Ｎ／ｍ4）」日本電気協会発行の「配電規定」ＪＥＡＣ７００１による）の土地へ施工する場合には、上記計算により求めたサイズよりも、長手方向の長さ及び短手方向の幅を大きく、高さ（ウエブ短手方向の長さ）を高くした支持部材２を用いることで、事前の計算で求めた安全率を確保したまま対応可能となる。逆に、土質条件［Ｂ］よりも土質係数が高く条件の良い土質［Ａ］（普通土質：「固まっている土又は砂、多数の砂利、石塊まじりの土など固い土の部類に属するもの、土質係数：３．９×１０7（Ｎ／ｍ4）」日本電気協会発行の「配電規定」ＪＥＡＣ７００１による）の土地へ施工する場合には、支持部材２の長手方向の長さ及び短手方向の幅を上記計算で求めたよりも短く、高さ（ウエブ短手方向の長さ）を低くしたものを使用しても安全性が確保できる。このように、本願発明の根かせによれば、安全性を確保しつつ施工地毎の様々な土質に適合させることが非常に容易となる。
【0023】
同時にこれは、施工地の条件によって最適な支持部材２の大きさを容易に選択できることも意味している。例えば、安全性確保が最優先となるが故に、最も条件の悪い軟弱土質を想定して設計をおこない、その条件で得られたものをどのような土質の施工地でも使用するといった方法がある。しかしながら、この場合には、条件の良い施工地では要求以上の仕様のものを使うことになり経済的ではない。
これに対して、本願発明の根かせによれば、上記のように支持部材の大きさを変更するのみで様々な土質に容易に対応可能であるので、例えば、土質条件の良い施工地では支持部材２を計算で求めた標準的な大きさより小さいサイズとするといった対応が容易であり、安全性と経済性を両立することができる。
これに対して、本願発明の根かせによれば、上記のように支持部材の大きさを変更するのみで様々な土質に容易に対応可能であるので、例えば、土質条件の良い施工地では支持部材２を計算で求めた標準的な大きさより小さいサイズとするといった対応が容易であり、安全性と経済性を両立することができる。
【0024】
また、支持部材２を金属部材とする場合には、溶融亜鉛メッキ等のメッキ処理を施することが防蝕、防錆等の耐久性の面から好ましい。
【0025】
本発明の根かせ１は、少なくとも２本の支持部材２ａ、２ｂを用いて、柱状物４の伸延方向に対して上下に位置すると共に、各支持部材２ａ、２ｂの伸延方向が相互に直交するように柱状物４に取着される。
【0026】
また、少なくとも２本の支持部材２ａ、２ｂは、図１に示すように、上下に積重ねるように接触させて設置してもよいが、上下の支持部材２ａ、２ｂを離した状態で柱状物４にそれぞれ取着させて用いることも可能である。
支持部材２ａ、２ｂを上下に積重ねて接触させて用いる場合には、支持部材の交差部分で上下の支持部材２ａ、２ｂをボルト留めにより連結させることが望ましい。これにより、支持部材２ａ、２ｂが個別に回転してしまうことを防止することができる。
支持部材２ａ、２ｂを上下に積重ねて接触させて用いる場合には、支持部材の交差部分で上下の支持部材２ａ、２ｂをボルト留めにより連結させることが望ましい。これにより、支持部材２ａ、２ｂが個別に回転してしまうことを防止することができる。
【0027】
【0028】
各支持部材２ａ、２ｂと柱状物４は、支持部材のフランジ２１ａ、２１ｂに設けられた切欠２３に柱状物４を嵌着させた状態で連結部材３を用いて固着される。切欠２３の形状は、立設させる柱状物４が嵌着し得る形状であればどのような形状でもよい。つまり、柱状物の直径に合わせたＵ字型としてもよい。切欠２３の形状はまた、加工が容易である点から、図３に示すように、短辺長を柱状物の外周面に合わせた台形状を用いるのが好ましい。
【0029】
連結部材３としては、Ｕ字ベルト等のベルト状の物を用いてもよいし、柱状物４の直径に適合するＵボルト（Ｕ字ボルト）３１およびナット３２のような金属部材を用いてもよい。立設作業のし易さと耐久性からＵボルト３１およびナット３２を連結部材３として用いることが好ましい。
連結部材３は、１つの支持部材２に対して１箇所でもよいが、複数箇所使用することでより強固でかつ安定的に柱状物４を取着することができる。
連結部材３は、１つの支持部材２に対して１箇所でもよいが、複数箇所使用することでより強固でかつ安定的に柱状物４を取着することができる。
【0030】
次に、本発明の根かせ１を用いた柱状物４の設置方法について説明する。
本発明の根かせ１を用いる場合、装柱物が多くなる防災柱の設置であっても、コンクリート根巻きを使用する必要はない。このことは、コンクリートの準備作業や打設作業が不要になるばかりでなく、コンクリートの養生も不要になるため、施工期間の大幅な短縮、雨天等の降水時の施工が可能となることを意味する。
本発明の根かせ１を用いる場合、装柱物が多くなる防災柱の設置であっても、コンクリート根巻きを使用する必要はない。このことは、コンクリートの準備作業や打設作業が不要になるばかりでなく、コンクリートの養生も不要になるため、施工期間の大幅な短縮、雨天等の降水時の施工が可能となることを意味する。
【0031】
根かせ１を用いた柱状物４の立設は、例えば次の方法のよりおこなう。
まず、根かせ１を埋設できる幅及び深さの穴を地面に掘削し、次に、鉛直姿勢に設置される柱状物４に応じた穴を掘削する。柱状物４を建柱し、柱状物４下方の埋設部分に、支持部材２を互いに交差させた位置関係を保持して各支持部材２の切欠き２３に柱状物４を嵌着させると共に、連結部材３により各支持部材２を柱状物４に締着させる。そして、根かせ１についても十分に転圧をおこないつつ埋め戻すことにより、柱状物４の立設が遂行される。
この際に、本発明の根かせ１によれば、根かせ１自体の構造が単純であるが故に、埋め戻し作業を容易に行うことができる。また、支持部材２のウェブ２２部分への土の転圧が十分であれば、埋め戻しの際に土が入り難い箇所、例えば、Ｈ鋼を用いた場合における上フランジ２１ａの下面側部分については、土を完全に充填して固める作業を行うことなしに立柱強度を確保できるので、埋め戻し作業の効率を飛躍的に上げることができる。
まず、根かせ１を埋設できる幅及び深さの穴を地面に掘削し、次に、鉛直姿勢に設置される柱状物４に応じた穴を掘削する。柱状物４を建柱し、柱状物４下方の埋設部分に、支持部材２を互いに交差させた位置関係を保持して各支持部材２の切欠き２３に柱状物４を嵌着させると共に、連結部材３により各支持部材２を柱状物４に締着させる。そして、根かせ１についても十分に転圧をおこないつつ埋め戻すことにより、柱状物４の立設が遂行される。
この際に、本発明の根かせ１によれば、根かせ１自体の構造が単純であるが故に、埋め戻し作業を容易に行うことができる。また、支持部材２のウェブ２２部分への土の転圧が十分であれば、埋め戻しの際に土が入り難い箇所、例えば、Ｈ鋼を用いた場合における上フランジ２１ａの下面側部分については、土を完全に充填して固める作業を行うことなしに立柱強度を確保できるので、埋め戻し作業の効率を飛躍的に上げることができる。
【実施例】
【0032】
下記の＜想定条件＞に示す防災柱を想定し、配電規程（ＪＥＡＣ ７００１ (社)日本電気協会）に準拠して設計した強度計算に基づき試験をおこなった。図４は当該＜想定条件＞の防災柱を示す。
＜想定条件＞
支柱下部の外径：２１６．３ｍｍ、板厚：７．０ｍｍ
支柱中部の外径：１９０．７ｍｍ、板厚：６．０ｍｍ
支柱上部の外径：１６５．２ｍｍ、板厚：４．５ｍｍ
上部高さ：１４．９ｍ
埋込深さ：２．６ｍ
装柱物：レフレックスホーン（前面・側面）、ストレートホーン（側面）、アンテナ （６０ＭＨｚ３素子八木空中線）、屋外電源装置、外部接続箱
支持部材：Ｈ鋼Ｈ３４０×２５０×９×１４（ＳＳ４００）、長さ１ｍ
連結部材：Ｕ字ボルト４－Ｍ２０（ＳＳ４００）、直径２１６．３用
Ｈ鋼間接続ボルト：ボルト２－Ｍ２４（６．８）
地表面から下支持部材の中心までの埋込深さ：０．８７７ｍ
地表面から上支持部材の中心までの埋込深さ：０．５３７ｍ
装柱物の重量、荷重中心高、受風面積、風荷重等を表１に示す。
＜想定条件＞
支柱下部の外径：２１６．３ｍｍ、板厚：７．０ｍｍ
支柱中部の外径：１９０．７ｍｍ、板厚：６．０ｍｍ
支柱上部の外径：１６５．２ｍｍ、板厚：４．５ｍｍ
上部高さ：１４．９ｍ
埋込深さ：２．６ｍ
装柱物：レフレックスホーン（前面・側面）、ストレートホーン（側面）、アンテナ （６０ＭＨｚ３素子八木空中線）、屋外電源装置、外部接続箱
支持部材：Ｈ鋼Ｈ３４０×２５０×９×１４（ＳＳ４００）、長さ１ｍ
連結部材：Ｕ字ボルト４－Ｍ２０（ＳＳ４００）、直径２１６．３用
Ｈ鋼間接続ボルト：ボルト２－Ｍ２４（６．８）
地表面から下支持部材の中心までの埋込深さ：０．８７７ｍ
地表面から上支持部材の中心までの埋込深さ：０．５３７ｍ
装柱物の重量、荷重中心高、受風面積、風荷重等を表１に示す。
【0033】
【表1】
【0034】
表１における重量は、装柱物の重量（Ｎ）に数量を乗じた結果である。また、風荷重は、装柱物の受風面積によって算出された風荷重に数量を乗じた結果である。主柱材重量は、主柱鋼管材重量にボルト・プレートを加味し、２０％増量した結果である。
【0035】
以下において、添え字「ａ」は装柱物に対するものを意味し、添え字「ｐ」は主柱材に対するものを意味する。
曲げモーメント算出式（荷重×荷重中心高）は、以下の通りである。
装柱物の曲げモーメント Ｍａ＝Ｐａ１×Ｌ１+Ｐａ２×Ｌ２・・・
主柱材の曲げモーメント Ｍｐ＝Ｐｐ×ｈ
ここで、ｈは主柱材の検討断面から主柱材の頂点までの高さＨ’の１／２である。
位置関係を図７に示し、結果を表２に示す。
曲げモーメント算出式（荷重×荷重中心高）は、以下の通りである。
装柱物の曲げモーメント Ｍａ＝Ｐａ１×Ｌ１+Ｐａ２×Ｌ２・・・
主柱材の曲げモーメント Ｍｐ＝Ｐｐ×ｈ
ここで、ｈは主柱材の検討断面から主柱材の頂点までの高さＨ’の１／２である。
位置関係を図７に示し、結果を表２に示す。
【0036】
【表2】
【0037】
＜荷重載荷試験＞
荷重載荷試験は、上記の計算結果に基づいて、以下の条件設定により土質係数算出試験と強度確認試験をおこなった。
試験に用いた供試体は、試験簡略化のため、柱材は最下節柱材のみとし、柱材の短期許容強度を高くするため、柱材φ２１６．３×１２．７（ＳＴＫ４９０）とした。
支持部材は、Ｈ鋼Ｈ３４０×２５０×９×１４（ＳＳ４００）、長さ１ｍのものを用いた。
試験の鉛直方向荷重は、計算書の荷重相当とするため、柱材上方に重り ＰＬ２５×５００×５００×８枚を載せ、試験中に重りが動かないようフランジＰＬと通しボルトで固定し設置した。
荷重載荷試験は、上記の計算結果に基づいて、以下の条件設定により土質係数算出試験と強度確認試験をおこなった。
試験に用いた供試体は、試験簡略化のため、柱材は最下節柱材のみとし、柱材の短期許容強度を高くするため、柱材φ２１６．３×１２．７（ＳＴＫ４９０）とした。
支持部材は、Ｈ鋼Ｈ３４０×２５０×９×１４（ＳＳ４００）、長さ１ｍのものを用いた。
試験の鉛直方向荷重は、計算書の荷重相当とするため、柱材上方に重り ＰＬ２５×５００×５００×８枚を載せ、試験中に重りが動かないようフランジＰＬと通しボルトで固定し設置した。
【0038】
［施工概要］
１．掘削範囲
掘削する範囲を決め、マーキングする。根かせ設置の施工性を考慮し、縦及び横の寸法は根かせ長さに１ｍ加えた寸法とした。
２．掘削（根かせ施工範囲）
根かせの施工範囲をバックホウで掘削する。深さは根かせが設置できるように下側根かせの下面位置以上とした。
３．掘削（柱材施工範囲）
柱材の施工範囲をオーガ掘削する。鉛直となるよう掘削し、深さは柱材が設置できるように柱材の根入れ深さ以上とした。
４．建柱、埋戻し及び締め固め
柱材が鉛直となるよう建柱した後、オーガ掘削した穴と柱材との隙間を埋め戻し、締め固めた。公共建築工事標準仕様書（建築工事編）平成３１年版（国土交通省大臣官房官庁営繕部）により、各層３００ｍｍ程度ごとに締め固めた。
５．根かせ設置、埋戻し及び転圧
支持部材が水平となるよう設置した後、Ｕ字ボルトを用いて支持部材を柱材へ密着させた。上下支持部材は直交配置とした。掘削範囲を埋め戻して、締め固めた。根かせを設置する深さの範囲は、ランマーで各層１５０ｍｍ程度ごとに転圧し、特に根かせ周囲は入念に転圧をおこなった。その他の掘削範囲は各層３００ｍｍ程度ごとに転圧した。
１．掘削範囲
掘削する範囲を決め、マーキングする。根かせ設置の施工性を考慮し、縦及び横の寸法は根かせ長さに１ｍ加えた寸法とした。
２．掘削（根かせ施工範囲）
根かせの施工範囲をバックホウで掘削する。深さは根かせが設置できるように下側根かせの下面位置以上とした。
３．掘削（柱材施工範囲）
柱材の施工範囲をオーガ掘削する。鉛直となるよう掘削し、深さは柱材が設置できるように柱材の根入れ深さ以上とした。
４．建柱、埋戻し及び締め固め
柱材が鉛直となるよう建柱した後、オーガ掘削した穴と柱材との隙間を埋め戻し、締め固めた。公共建築工事標準仕様書（建築工事編）平成３１年版（国土交通省大臣官房官庁営繕部）により、各層３００ｍｍ程度ごとに締め固めた。
５．根かせ設置、埋戻し及び転圧
支持部材が水平となるよう設置した後、Ｕ字ボルトを用いて支持部材を柱材へ密着させた。上下支持部材は直交配置とした。掘削範囲を埋め戻して、締め固めた。根かせを設置する深さの範囲は、ランマーで各層１５０ｍｍ程度ごとに転圧し、特に根かせ周囲は入念に転圧をおこなった。その他の掘削範囲は各層３００ｍｍ程度ごとに転圧した。
【0039】
＜土質係数算出試験＞
土質係数算出試験は，根かせ有りの場合と同様に、上記の「施工概要」の「1.掘削範囲」から「4.建柱，埋戻し及び締め固め」を行い、荷重載荷時の変位から試験場所の土質係数を把握した。試験体は２体とした。
土質係数算出試験は，根かせ有りの場合と同様に、上記の「施工概要」の「1.掘削範囲」から「4.建柱，埋戻し及び締め固め」を行い、荷重載荷時の変位から試験場所の土質係数を把握した。試験体は２体とした。
【0040】
＜強度確認試験＞
強度確認試験は、根かせ有りの状態で載荷し、基礎の強度を確認することを目的とした。根かせの設置方向は、載荷方向に対して上側根かせが直交、下側根かせが直交、上下根かせが４５度方向の３種類とした。試験体は各種３体とした。上下根かせ間接続ボルトの必要性及び施工性の確認のため、各試験ケースの枝番末尾３のケースは接続ボルト無しとした。その他のケースは接続ボルト有りとした。
強度確認試験は、根かせ有りの状態で載荷し、基礎の強度を確認することを目的とした。根かせの設置方向は、載荷方向に対して上側根かせが直交、下側根かせが直交、上下根かせが４５度方向の３種類とした。試験体は各種３体とした。上下根かせ間接続ボルトの必要性及び施工性の確認のため、各試験ケースの枝番末尾３のケースは接続ボルト無しとした。その他のケースは接続ボルト有りとした。
【0041】
載荷荷重は、以下の計算に基づき Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の３種類を設定し、各々の荷重となった時点で荷重を３分間保持し、その後に荷重を漸増させた。
土質係数算出試験及び強度確認試験の試験ケース一覧表を表３に示す。
土質係数算出試験及び強度確認試験の試験ケース一覧表を表３に示す。
【0042】
【表3】
【0043】
＜載荷方法＞
試験における荷重の載荷は、載荷点にワイヤー、その反対側は重機にナイロンスリングを取り付け、その間のチェーンブロックを介して作業員が巻き取る方法にて実施した。載荷点は柱材上方リブＰＬ孔位置とした。
試験における荷重の載荷は、載荷点にワイヤー、その反対側は重機にナイロンスリングを取り付け、その間のチェーンブロックを介して作業員が巻き取る方法にて実施した。載荷点は柱材上方リブＰＬ孔位置とした。
【0044】
＜計測箇所＞
変位計は地表面付近と供試体頂部付近の２箇所に設置し、載荷方向の供試体の水平変位を計測した。張力計は供試体頂部付近の高さに１箇所設置し、載荷荷重を計測した。
変位計は地表面付近と供試体頂部付近の２箇所に設置し、載荷方向の供試体の水平変位を計測した。張力計は供試体頂部付近の高さに１箇所設置し、載荷荷重を計測した。
【0045】
＜載荷荷重の設定＞
載荷荷重は２種類とし、計算書の短期荷重の地際のモーメントと同等となる荷重をＰ１、柱材の弾性限界相当となる荷重をＰ２とした。載荷荷重がＰ１及びＰ２となった時点で荷重を３分間保持し、その後に荷重を漸増させた。
載荷荷重は２種類とし、計算書の短期荷重の地際のモーメントと同等となる荷重をＰ１、柱材の弾性限界相当となる荷重をＰ２とした。載荷荷重がＰ１及びＰ２となった時点で荷重を３分間保持し、その後に荷重を漸増させた。
【0046】
＜荷重Ｐ１の計算＞
荷重Ｐ１は、以下の計算により２５ｋＮとした。
Ｐ１＝Ｍ／Ｈ
地際モーメントＭ＝８１３４７．６（Ｎ・ｍ）
荷重点の高さＨ＝３．２７５（ｍ）
荷重Ｐ１＝２４８３９（Ｎ）≒２５ｋＮ
荷重Ｐ１は、以下の計算により２５ｋＮとした。
Ｐ１＝Ｍ／Ｈ
地際モーメントＭ＝８１３４７．６（Ｎ・ｍ）
荷重点の高さＨ＝３．２７５（ｍ）
荷重Ｐ１＝２４８３９（Ｎ）≒２５ｋＮ
【0047】
＜荷重Ｐ２の計算＞
荷重Ｐ２は、 以下の表４より水平荷重作用時に柱材の地際の断面にて圧縮側のへりが降伏点に達する荷重が３９ｋＮとなることを考慮して、Ｐ２＝３５ｋＮの荷重を最大とし、荷重と変位の経過を見ながら徐々に載荷する方法とした。
荷重Ｐ２は、 以下の表４より水平荷重作用時に柱材の地際の断面にて圧縮側のへりが降伏点に達する荷重が３９ｋＮとなることを考慮して、Ｐ２＝３５ｋＮの荷重を最大とし、荷重と変位の経過を見ながら徐々に載荷する方法とした。
【0048】
【表4】
【0049】
＜載荷荷重Ｐ３の計算＞
荷重Ｐ３は、以下を考慮して５０ｋＮとした。
柱材の地際の断面にて全断面が塑性化し終局状態となる、全塑性モーメントに対応する水平荷重を計算すると以下の表５より５３ｋＮとなる。なお、曲げ応力度に比べ圧縮応力度は微小なため、圧縮に関しては無視した。
配電規程より算出した基礎の抵抗モーメントＭｒと作用モーメントＭａが同等となる水平荷重は表６から５８ｋＮである。また、柱材が破壊に至る全塑性モーメントは実際の降伏点にて更に大きく、基礎の抵抗モーメントは試験地の土質のばらつきにて上下するため、柱材を破壊しない範囲で基礎の抵抗モーメントに相当する水平載荷荷重として最大５０ｋＮの載荷とした。
荷重Ｐ３は、以下を考慮して５０ｋＮとした。
柱材の地際の断面にて全断面が塑性化し終局状態となる、全塑性モーメントに対応する水平荷重を計算すると以下の表５より５３ｋＮとなる。なお、曲げ応力度に比べ圧縮応力度は微小なため、圧縮に関しては無視した。
配電規程より算出した基礎の抵抗モーメントＭｒと作用モーメントＭａが同等となる水平荷重は表６から５８ｋＮである。また、柱材が破壊に至る全塑性モーメントは実際の降伏点にて更に大きく、基礎の抵抗モーメントは試験地の土質のばらつきにて上下するため、柱材を破壊しない範囲で基礎の抵抗モーメントに相当する水平載荷荷重として最大５０ｋＮの載荷とした。
【0050】
【表5】
【0051】
【表6】
【0052】
【数1】
【0053】
＜試験結果＞
土質係数算出試験の結果は、試験ケース１－１での載荷荷重 Ｐ１＝２５ｋＮ 時における地表面付近の変位量は ５９ｍｍであった。これにより、土質係数は １．２４×１０７（Ｎ／ｍ４）となった。
試験ケース１－２では、載荷荷重 Ｐ１＝２５ｋＮ 時における地表面付近の変位量は５３ｍｍであった。これにより、土質係数は １．３１×１０７（Ｎ／ｍ４）となった。
２ケースともほぼ同様の結果であった。
土質係数算出試験と強度確認試験について、位置関係を図８に示し、試験結果一覧を表７に示す。表中、根かせ有りの試験ケース ２－１から４－３の土質係数は、配電規程の付録Ｖ ２．（１）ａ．（ｂ）に基づき算出した。
土質係数算出試験の結果は、試験ケース１－１での載荷荷重 Ｐ１＝２５ｋＮ 時における地表面付近の変位量は ５９ｍｍであった。これにより、土質係数は １．２４×１０７（Ｎ／ｍ４）となった。
試験ケース１－２では、載荷荷重 Ｐ１＝２５ｋＮ 時における地表面付近の変位量は５３ｍｍであった。これにより、土質係数は １．３１×１０７（Ｎ／ｍ４）となった。
２ケースともほぼ同様の結果であった。
土質係数算出試験と強度確認試験について、位置関係を図８に示し、試験結果一覧を表７に示す。表中、根かせ有りの試験ケース ２－１から４－３の土質係数は、配電規程の付録Ｖ ２．（１）ａ．（ｂ）に基づき算出した。
【0054】
【表7】
【0055】
＜柱材の変形状況＞
全ての試験ケースで供試体の倒壊は起こらなかった。柱材弾性限界以上の荷重載荷により、柱材は地際近くの位置を基点に塑性変形した。よって、柱材に想定どおりの荷重が伝達されたことを確認できた。
全ての試験ケースで供試体の倒壊は起こらなかった。柱材弾性限界以上の荷重載荷により、柱材は地際近くの位置を基点に塑性変形した。よって、柱材に想定どおりの荷重が伝達されたことを確認できた。
【0056】
＜試験結果による強度確認＞
試験結果による強度確認一覧を表８に示す。表中柱材安全率のＰ３載荷の右列は、断面係数を塑性断面係数に置き換えた場合の安全率である。
柱材安全率（弾性限界）＝３８．５８７ｋＮ（表４中）÷水平荷重
柱材安全率（全塑性）＝５３ｋＮ（表５中）÷水平荷重
基礎安全率＝抵抗モーメント÷作用モーメント
柱材安全率は、柱材弾性限界以上の荷重Ｐ３載荷時にて、試験ケース４－２を除く全てのケースで、弾性限界の安全率は１．００を下回った。これは柱材の塑性化を示し、試験においても柱材は塑性変形した。塑性断面係数を用いた場合は安全率１．００以上であり、全断面が塑性化し終局状態となるまでには至らなかった。
全ての試験ケースで荷重-変位曲線はおおよそ線形性を示し、基礎は荷重に比例した抵抗力を保ち続けたことを確認できた。
基礎安全率は、荷重Ｐ３載荷時に全９ケース中３ケースで強度不足を示す１．００未満であったが、供試体の倒壊は起こらなかった。
柱材及び基礎安全率が１．００を下回った供試体でも、根かせの塑性変形は見られず、本発明の根かせの強度に問題はなかった。
計算書の基礎検討は、安全側に転圧不十分の可能性がある部分を無効とし、実際より低めの基礎安全率となっている。よって計算書はより安全側の検討となっている。
試験結果による強度確認一覧を表８に示す。表中柱材安全率のＰ３載荷の右列は、断面係数を塑性断面係数に置き換えた場合の安全率である。
柱材安全率（弾性限界）＝３８．５８７ｋＮ（表４中）÷水平荷重
柱材安全率（全塑性）＝５３ｋＮ（表５中）÷水平荷重
基礎安全率＝抵抗モーメント÷作用モーメント
柱材安全率は、柱材弾性限界以上の荷重Ｐ３載荷時にて、試験ケース４－２を除く全てのケースで、弾性限界の安全率は１．００を下回った。これは柱材の塑性化を示し、試験においても柱材は塑性変形した。塑性断面係数を用いた場合は安全率１．００以上であり、全断面が塑性化し終局状態となるまでには至らなかった。
全ての試験ケースで荷重-変位曲線はおおよそ線形性を示し、基礎は荷重に比例した抵抗力を保ち続けたことを確認できた。
基礎安全率は、荷重Ｐ３載荷時に全９ケース中３ケースで強度不足を示す１．００未満であったが、供試体の倒壊は起こらなかった。
柱材及び基礎安全率が１．００を下回った供試体でも、根かせの塑性変形は見られず、本発明の根かせの強度に問題はなかった。
計算書の基礎検討は、安全側に転圧不十分の可能性がある部分を無効とし、実際より低めの基礎安全率となっている。よって計算書はより安全側の検討となっている。
【0057】
【表8】
【0058】
＜載荷方向に対する根かせの設置方向＞
載荷方向に対する根かせの設置方向は、上側根かせが直交、下側根かせが直交、上下根かせが４５度方向となる３種類のケースで試験を行った。試験結果より、任意の方向からの荷重に対して本発明の根かせを用いた基礎が強度上問題ないことを確認できた。
載荷方向に対する根かせの設置方向は、上側根かせが直交、下側根かせが直交、上下根かせが４５度方向となる３種類のケースで試験を行った。試験結果より、任意の方向からの荷重に対して本発明の根かせを用いた基礎が強度上問題ないことを確認できた。
【0059】
＜上下根かせ間接続ボルト及び根かせ施工＞
強度確認試験において、接続ボルト有り無しのどちらのケースでも、本発明の根かせを用いた基礎は、強度上問題ないことを確認できた。
強度確認試験において、接続ボルト有り無しのどちらのケースでも、本発明の根かせを用いた基礎は、強度上問題ないことを確認できた。
【符号の説明】
【0060】
１ 柱状物設置用根かせ
２ 支持部材
２１ フランジ
２１ａ 上フランジ
２１ｂ 下フランジ
２２ ウェブ
２３ 切欠
２４ Ｕボルト孔
２５ ボルト孔
２６ 荷吊用孔
３ 連結部材
３１ Ｕボルト
３２ ナット
４ 柱状物
５１ ボルト
５２ ナット
２ 支持部材
２１ フランジ
２１ａ 上フランジ
２１ｂ 下フランジ
２２ ウェブ
２３ 切欠
２４ Ｕボルト孔
２５ ボルト孔
２６ 荷吊用孔
３ 連結部材
３１ Ｕボルト
３２ ナット
４ 柱状物
５１ ボルト
５２ ナット
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】