円筒形部材により接合された既設の部材の応力計測方法
【課題】円筒形部材によって接合されている既設の部材に掛っている応力を簡易に計測する。
【解決手段】腹材３と主柱材２とは、ボルト４によって接合されているが、この様な場合において、板状部材である腹材３又は主柱材２の応力はボルト４にせん断力として作用している。そこで、主柱材２とボルト４によって接合されている被測定部材である腹材３の応力測定において、前記ボルト４を係止しているナットをゆるめ、当該ボルト４の可動トルクを測定し、予め求めた可動トルクと被測定部材の応力との関係式により、当該被測定部材の応力を求める、既設部材の応力計測方法とした。
【解決手段】腹材３と主柱材２とは、ボルト４によって接合されているが、この様な場合において、板状部材である腹材３又は主柱材２の応力はボルト４にせん断力として作用している。そこで、主柱材２とボルト４によって接合されている被測定部材である腹材３の応力測定において、前記ボルト４を係止しているナットをゆるめ、当該ボルト４の可動トルクを測定し、予め求めた可動トルクと被測定部材の応力との関係式により、当該被測定部材の応力を求める、既設部材の応力計測方法とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、既設の鉄塔の部材及びその他の部材であって、特にボルト等の円筒形部材によって接合されている既設の部材に掛っている応力を迅速、簡便に計測できる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤等に立っている鉄塔は地盤沈下、地震変動等による基礎の不同変位により部材に二次的応力が加わる。これらの部材の変形、変動に伴う力が実際にどのくらい加わっているのかを知ることは、鉄塔の耐力を検討する上で重要な要素である。
【０００３】
しかしながら、従来は、新設の鉄塔を設計する際にこれらの応力を予測乃至は推定しているだけである。特許文献１は、複数の節に分割された鉄塔の架構形状及び部材を入力して解析モデルデータを作成して応力解析その他の解析を行い、解析結果を出力して鉄塔の設計や診断を行う鉄塔設計・診断システムである。
【０００４】
また、特許文献２は、鉄塔の腹材取替工法と鉄塔の腹材取替検討システムであり、既設の鉄塔に腹材取替装置を取り付け、既設の鉄塔から腹材を取り外し、腹材取替装置と腹材取替装置の周辺の周辺部材に働く応力と、応力に対応する腹材の取替装置と周辺部材の強度を検討する鉄塔の腹材取替検討システムである。この場合、取替える腹材を取り外すと、鉄塔構造が変化するため、腹材取替装置とその周辺の部材の応力が当初の設計値と異なるようになる。それで腹材取替装置とその周辺の部材の強度検討が必要になる。そこで、立体解析により、腹材取替装置とその周辺の部材の応力を求めている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３７８７７９９号公報
【特許文献２】特開２００５−３５０９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２は、いずれも解析によって部材の応力を求めるものである。また、力が作用していない状態と力が作用している状態において、力の変化を別の物理量の変化として計測するものが一般的であり、力が作用していない状態（初期状態）における計測が必要である。構造物の部材のように、力が既に作用している状態において、その力の大きさを計測することが困難であった。
この様に、既設の鉄塔の腹材等の部材、特にボルト等の円筒形部材によって接合されている部材に掛る応力を簡単に測定する方法がないのが現状である。
【０００７】
そこでこの発明は、鉄塔の部材に限らず、円筒形部材によって接合されている既設の部材に掛っている応力を簡易に計測する方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、円筒形部材によって接合されている被測定部材の応力測定において、前記円筒形部材を係止している部材の係止を解き、当該円筒形部材の可動トルクを測定し、予め求めた可動トルクと被測定部材の応力との関係により、当該被測定部材の応力を求める、既設部材の応力計測方法とした。
【０００９】
また、請求項２の発明は、前記請求項１に記載の発明において、予め求めた可動トルクと被測定部材の応力との関係が、被測定部材の応力値が円筒形部材の可動トルク値に比例している関係である、既設部材の応力計測方法とした。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の方法において、前記円筒形部材の可動トルクの測定を、デジタルトルクレンチで行う、既設部材の応力計測方法とした。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１及び２の発明によれば、既設の被測定部材の応力を計測するために、当該被測定部材と他の部材を接合しているボルト等の円筒形部材が動く最大のトルク（可動トルク）を測定し、これを予め求めた可動トルクと被測定部材の応力との関係式に当てはめることにより被測定部材の応力を迅速、簡便に計測することができるものである。
【００１２】
また、請求項３の発明によれば、デジタルトルクレンチを用いることにより、円筒形部材の可動トルクを容易に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明は、ボルト等の円筒形部材によって接合されている被測定部材の応力測定において、前記円筒形部材を係止しているナット等の部材を緩め、当該円筒形部材の可動トルクを測定し、予め求めた可動トルクと被測定部材の応力との関係式により、当該被測定部材の応力を求める、既設の部材の応力計測方法とした。
【００１４】
これにより、簡単な方法で、既設の部材の応力を測定できるものである。
【実施例１】
【００１５】
以下、この発明の実施例１を図に基づいて説明する。図１はこの発明の原理を示す説明図、図２はこの発明の実施例１の計測する既設の部材の取り付け箇所を示す説明側面図である。
【００１６】
図２に示す、鉄塔１の基礎近くの主柱材２に接続された腹材３には、地盤沈下、地震変動等による基礎の不同変位により二次的応力が加わっている。この腹材３と主柱材２とは、図１に示すように、円筒形部材、すなわち、ボルト４によって接合されている。この様な場合において、板状部材である腹材３又は主柱材２の応力はボルト４にせん断力として作用している。そこで、ボルト４を係止しているナット（図示省略）を緩め、当該ボルト４が動く最大トルク（可動トルク）を測る。せん断力（＝部材の応力）が高いと、ボルトの回転抵抗（摩擦抵抗）が高くなり、可動トルクが高くなる。一方、せん断力が低いと、ボルトの可動トルクも低い。
【００１７】
次にこの可動トルクと部材の応力（せん断力）との関係を調べる。これには、種々の腹材の応力値を実際に求め、これと各腹材と主柱材との接合部のボルトの可動トルクを求めた。これらの結果を表１に示す。
【００１８】
なお、表１における、「測定トルク値Ｎ・ｍ」は、ボルトの可動トルク値を示し、「応力測定値ｋＮ」は、図３に示すように、当該腹材の上面及び側面の重心軸にひずみゲージを夫々貼着し、当該腹材に沿ってターンバックルを設け、この一端は当該腹材に固定した取付治具を介して固定し、他端は主柱材に台付けワイヤーで固定して、ターンバックルを収縮させて対象腹材の応力を解放した際の対象腹材のひずみの変化から存在応力を算出したもので、これを種々の鉄塔の各腹材について測定した値を示す。なお、腹材と主柱材とを接合するボルト、ナットのナットを予め緩めておき、ボルトが回転可能となった際のひずみを測定する。
【００１９】
【表１】
【００２０】
この表１の各「測定トルク値／Ｎ・ｍ」と相応する各「応力測定値／ｋＮ」との交点を、図４に示す、横軸をボルト可動トルク値（Ｎ・ｍ）、縦軸を部材軸力（ｋＮ、応力値）としたグラフにプロットとした。
【００２１】
この結果、前記グラフに示すように、プロットした交点は概ね直線で表示でき、せん断力をＦとし、可動トルクをτとすると、両者は概ね比例関係Ｆ∝τとなることが明らかになった。この様に、ボルト４の可動トルクを計測することにより、腹材３の応力を定量化することができる。表１の場合両者の関係は、部材の応力をｙとし、ボルトの可動トルク値をｘとした場合、
ｙ＝０．１５９４ｘ＋０．９８０２である。
【００２２】
以上のように、この発明の計測方法により計測すれば、デジタルトルクレンチ等により、既設の被測定部材の接合部のボルト４の可動トルクを測定することは極めて容易であり、この可動トルク値から被測定部材の応力値を簡単に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の原理を示す説明図である。
【図２】この発明の実施例１の被測定部材の取り付け箇所を示す説明側面図である。
【図３】この発明の実施例１における部材の真の応力値の測定を行う装置の説明側面図である。
【図４】この発明の実施例１のボルト可動トルク値と部材の軸力（応力値）との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００２４】
１ 鉄塔 ２ 主柱材
３ 腹材 ４ ボルト
【技術分野】
【０００１】
この発明は、既設の鉄塔の部材及びその他の部材であって、特にボルト等の円筒形部材によって接合されている既設の部材に掛っている応力を迅速、簡便に計測できる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軟弱地盤等に立っている鉄塔は地盤沈下、地震変動等による基礎の不同変位により部材に二次的応力が加わる。これらの部材の変形、変動に伴う力が実際にどのくらい加わっているのかを知ることは、鉄塔の耐力を検討する上で重要な要素である。
【０００３】
しかしながら、従来は、新設の鉄塔を設計する際にこれらの応力を予測乃至は推定しているだけである。特許文献１は、複数の節に分割された鉄塔の架構形状及び部材を入力して解析モデルデータを作成して応力解析その他の解析を行い、解析結果を出力して鉄塔の設計や診断を行う鉄塔設計・診断システムである。
【０００４】
また、特許文献２は、鉄塔の腹材取替工法と鉄塔の腹材取替検討システムであり、既設の鉄塔に腹材取替装置を取り付け、既設の鉄塔から腹材を取り外し、腹材取替装置と腹材取替装置の周辺の周辺部材に働く応力と、応力に対応する腹材の取替装置と周辺部材の強度を検討する鉄塔の腹材取替検討システムである。この場合、取替える腹材を取り外すと、鉄塔構造が変化するため、腹材取替装置とその周辺の部材の応力が当初の設計値と異なるようになる。それで腹材取替装置とその周辺の部材の強度検討が必要になる。そこで、立体解析により、腹材取替装置とその周辺の部材の応力を求めている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３７８７７９９号公報
【特許文献２】特開２００５−３５０９５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２は、いずれも解析によって部材の応力を求めるものである。また、力が作用していない状態と力が作用している状態において、力の変化を別の物理量の変化として計測するものが一般的であり、力が作用していない状態（初期状態）における計測が必要である。構造物の部材のように、力が既に作用している状態において、その力の大きさを計測することが困難であった。
この様に、既設の鉄塔の腹材等の部材、特にボルト等の円筒形部材によって接合されている部材に掛る応力を簡単に測定する方法がないのが現状である。
【０００７】
そこでこの発明は、鉄塔の部材に限らず、円筒形部材によって接合されている既設の部材に掛っている応力を簡易に計測する方法を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、円筒形部材によって接合されている被測定部材の応力測定において、前記円筒形部材を係止している部材の係止を解き、当該円筒形部材の可動トルクを測定し、予め求めた可動トルクと被測定部材の応力との関係により、当該被測定部材の応力を求める、既設部材の応力計測方法とした。
【０００９】
また、請求項２の発明は、前記請求項１に記載の発明において、予め求めた可動トルクと被測定部材の応力との関係が、被測定部材の応力値が円筒形部材の可動トルク値に比例している関係である、既設部材の応力計測方法とした。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の方法において、前記円筒形部材の可動トルクの測定を、デジタルトルクレンチで行う、既設部材の応力計測方法とした。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１及び２の発明によれば、既設の被測定部材の応力を計測するために、当該被測定部材と他の部材を接合しているボルト等の円筒形部材が動く最大のトルク（可動トルク）を測定し、これを予め求めた可動トルクと被測定部材の応力との関係式に当てはめることにより被測定部材の応力を迅速、簡便に計測することができるものである。
【００１２】
また、請求項３の発明によれば、デジタルトルクレンチを用いることにより、円筒形部材の可動トルクを容易に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明は、ボルト等の円筒形部材によって接合されている被測定部材の応力測定において、前記円筒形部材を係止しているナット等の部材を緩め、当該円筒形部材の可動トルクを測定し、予め求めた可動トルクと被測定部材の応力との関係式により、当該被測定部材の応力を求める、既設の部材の応力計測方法とした。
【００１４】
これにより、簡単な方法で、既設の部材の応力を測定できるものである。
【実施例１】
【００１５】
以下、この発明の実施例１を図に基づいて説明する。図１はこの発明の原理を示す説明図、図２はこの発明の実施例１の計測する既設の部材の取り付け箇所を示す説明側面図である。
【００１６】
図２に示す、鉄塔１の基礎近くの主柱材２に接続された腹材３には、地盤沈下、地震変動等による基礎の不同変位により二次的応力が加わっている。この腹材３と主柱材２とは、図１に示すように、円筒形部材、すなわち、ボルト４によって接合されている。この様な場合において、板状部材である腹材３又は主柱材２の応力はボルト４にせん断力として作用している。そこで、ボルト４を係止しているナット（図示省略）を緩め、当該ボルト４が動く最大トルク（可動トルク）を測る。せん断力（＝部材の応力）が高いと、ボルトの回転抵抗（摩擦抵抗）が高くなり、可動トルクが高くなる。一方、せん断力が低いと、ボルトの可動トルクも低い。
【００１７】
次にこの可動トルクと部材の応力（せん断力）との関係を調べる。これには、種々の腹材の応力値を実際に求め、これと各腹材と主柱材との接合部のボルトの可動トルクを求めた。これらの結果を表１に示す。
【００１８】
なお、表１における、「測定トルク値Ｎ・ｍ」は、ボルトの可動トルク値を示し、「応力測定値ｋＮ」は、図３に示すように、当該腹材の上面及び側面の重心軸にひずみゲージを夫々貼着し、当該腹材に沿ってターンバックルを設け、この一端は当該腹材に固定した取付治具を介して固定し、他端は主柱材に台付けワイヤーで固定して、ターンバックルを収縮させて対象腹材の応力を解放した際の対象腹材のひずみの変化から存在応力を算出したもので、これを種々の鉄塔の各腹材について測定した値を示す。なお、腹材と主柱材とを接合するボルト、ナットのナットを予め緩めておき、ボルトが回転可能となった際のひずみを測定する。
【００１９】
【表１】
【００２０】
この表１の各「測定トルク値／Ｎ・ｍ」と相応する各「応力測定値／ｋＮ」との交点を、図４に示す、横軸をボルト可動トルク値（Ｎ・ｍ）、縦軸を部材軸力（ｋＮ、応力値）としたグラフにプロットとした。
【００２１】
この結果、前記グラフに示すように、プロットした交点は概ね直線で表示でき、せん断力をＦとし、可動トルクをτとすると、両者は概ね比例関係Ｆ∝τとなることが明らかになった。この様に、ボルト４の可動トルクを計測することにより、腹材３の応力を定量化することができる。表１の場合両者の関係は、部材の応力をｙとし、ボルトの可動トルク値をｘとした場合、
ｙ＝０．１５９４ｘ＋０．９８０２である。
【００２２】
以上のように、この発明の計測方法により計測すれば、デジタルトルクレンチ等により、既設の被測定部材の接合部のボルト４の可動トルクを測定することは極めて容易であり、この可動トルク値から被測定部材の応力値を簡単に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の原理を示す説明図である。
【図２】この発明の実施例１の被測定部材の取り付け箇所を示す説明側面図である。
【図３】この発明の実施例１における部材の真の応力値の測定を行う装置の説明側面図である。
【図４】この発明の実施例１のボルト可動トルク値と部材の軸力（応力値）との関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
【００２４】
１ 鉄塔 ２ 主柱材
３ 腹材 ４ ボルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形部材によって接合されている被測定部材の応力測定において、
前記円筒形部材を係止している部材の係止を解き、当該円筒形部材の可動トルクを測定し、
予め求めた可動トルクと被測定部材の応力との関係により、当該被測定部材の応力を求めることを特徴とする、既設部材の応力計測方法。
【請求項２】
前記予め求めた可動トルクと被測定部材の応力との関係が、被測定部材の応力値が円筒形部材の可動トルク値に比例している関係であることを特徴とする、請求項１に記載の既設部材の応力計測方法。
【請求項３】
前記円筒形部材の可動トルクの測定を、デジタルトルクレンチで行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載の既設部材の応力計測方法。
【請求項１】
円筒形部材によって接合されている被測定部材の応力測定において、
前記円筒形部材を係止している部材の係止を解き、当該円筒形部材の可動トルクを測定し、
予め求めた可動トルクと被測定部材の応力との関係により、当該被測定部材の応力を求めることを特徴とする、既設部材の応力計測方法。
【請求項２】
前記予め求めた可動トルクと被測定部材の応力との関係が、被測定部材の応力値が円筒形部材の可動トルク値に比例している関係であることを特徴とする、請求項１に記載の既設部材の応力計測方法。
【請求項３】
前記円筒形部材の可動トルクの測定を、デジタルトルクレンチで行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載の既設部材の応力計測方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１８０５４（Ｐ２０１２−１８０５４Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５４９９５（Ｐ２０１０−１５４９９５）
【出願日】平成２２年７月７日（２０１０．７．７）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月７日（２０１０．７．７）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
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