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JP7828652B2 - Support posts for lighting fixtures and their design method - Google Patents
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JP7828652B2 - Support posts for lighting fixtures and their design method - Google Patents

Support posts for lighting fixtures and their design method

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JP7828652B2
JP7828652B2 JP2023148613A JP2023148613A JP7828652B2 JP 7828652 B2 JP7828652 B2 JP 7828652B2 JP 2023148613 A JP2023148613 A JP 2023148613A JP 2023148613 A JP2023148613 A JP 2023148613A JP 7828652 B2 JP7828652 B2 JP 7828652B2
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Description

本発明は、照明器具設置用支柱及びその設計方法に関するものであり、より詳細には、シンプルな構成にして十分な強度性能を有する、主に競技場やサッカー場等における照明器具設置に用いられる支柱及びその設計方法に関するものである。 This invention relates to a support column for lighting fixtures and a design method thereof. More specifically, it relates to a support column with a simple structure that possesses sufficient strength, and a design method thereof, primarily used for installing lighting fixtures in stadiums, soccer fields, and the like.

陸上競技場、サッカー場、野球場等には照明設備が不可欠である。その場合の個々の照明器具はかなり重量の嵩むものであるので、それを設置するための支柱にも、それ相応の強度が要求される。一般的な照明器具設置用支柱は、支柱全体又は継手部分がテーパー鋼管で構成された特殊形状のものであるため、その製造には、それ専用の製造装置が必要となり、また、製造業者が限られることもあって、コストが嵩み、また、納期も長期に亘る傾向にある。 Lighting is essential in athletics stadiums, soccer fields, baseball fields, and similar venues. Since individual lighting fixtures are quite heavy, the support columns for them must also possess considerable strength. Typical lighting fixture support columns are specially shaped, with the entire column or joint sections constructed from tapered steel pipes. This requires specialized manufacturing equipment, and the limited number of manufacturers contributes to high costs and long lead times.

一般に、照明器具設置用支柱は、高さが15mを越えるものであるが、この高さの支柱は、建築基準法第88条第1項、建築基準法施行令(政令)第138条第1項第二号に基づく工作物(鉄筋コンクリート造の柱等)に該当し、その規制を受ける。この種支柱は全長に亘って同じ径ではなく、下部の部材が上部の部材よりも太径にされるが、上記規制において、その接合部における溶接の目違い(溶接を行う母材間の基準面同士のくい違い)は、5mm以下とされている。 Generally, support poles for lighting fixtures exceed 15 meters in height. These poles fall under the category of structures (reinforced concrete columns, etc.) as defined in Article 88, Paragraph 1 of the Building Standards Act and Article 138, Paragraph 1, Item 2 of the Enforcement Order of the Building Standards Act (Cabinet Order), and are subject to the regulations. While these poles do not have a uniform diameter throughout their entire length, with the lower members being larger in diameter than the upper members, the aforementioned regulations stipulate that the misalignment of the welds at the joints (the difference between the reference planes of the base materials being welded) must be 5 mm or less.

角型鋼管柱の接合を通しダイアフラムを用いて行うことは一般的な方法ではあるが、それは主に、角型鋼管柱に対して梁となるH型鋼を接合する場合の方法であって、角形鋼管柱同士を上下に接合するための設計法ではない(特開2023-23809号公報等)。また、異径鉄骨柱の継手構造に関する提案もあるが(特開2000-8482号公報)、その継手構造は、ダイアフラムに相当する特殊形状のコラムコアを用いるものであり、一般的ではない。 While using a diaphragm to join square steel pipe columns is a common method, it is primarily used for joining H-beams to square steel pipe columns and is not a design method for joining square steel pipe columns vertically (e.g., Japanese Patent Publication No. 2023-23809). Furthermore, there are proposals for joint structures for steel columns of different diameters (e.g., Japanese Patent Publication No. 2000-8482), but these joint structures utilize a specially shaped column core equivalent to a diaphragm and are not common.

特開2023-23809号公報Japanese Patent Publication No. 2023-23809 特開2000-8482号公報Japanese Patent Publication No. 2000-8482

上述したように、従来の一般的照明器具設置用支柱の場合は、その製造に専用の製造装置が必要となり、また、製造業者が限られることもあって、コストが嵩み、また、納期も長期に亘るという問題があった。本発明は、このような従来技術における問題に鑑みてなされたもので、照明器具設置に対応する十分な強度を有していて、専用の製造装置を要せずに比較的容易に製造でき、また、上記政令の要請にも応え得る照明器具設置用支柱及びその設計方法を提供することを課題とする。 As mentioned above, conventional support posts for general lighting fixtures require specialized manufacturing equipment, and the limited number of manufacturers leads to high costs and long lead times. This invention addresses these problems in the prior art, aiming to provide a support post for lighting fixtures and its design method that possesses sufficient strength to support lighting fixture installation, can be manufactured relatively easily without the need for specialized manufacturing equipment, and meets the requirements of the aforementioned government ordinance.

上記課題を解決するための請求項1に記載の発明は、それぞれ異径の複数の鋼管柱を、下段のものほど大径となるように通しダイアフラムを介して垂直に溶接接合して製造する照明器具を設置するための支柱の設計方法であって、
前記通しダイアフラムの板厚、それに発生する面外応力が短期許容応力度以下となるように設定することを特徴とし、
前記通しダイアフラムに発生する面外応力が短期許容応力度以下であることを、下記式(1)により確認する照明器具設置用支柱の設計方法である。
ここにおいて
iMy:i点におけるy軸回りの面外曲げモーメント(単位 Nmm)
jMz:j点におけるz軸回りの面外曲げモーメント(単位 Nmm)
iZy:i点におけるy軸方向断面の断面係数(単位 mm )
jZz:j点におけるz軸方向断面の断面係数(単位 mm )
iQz:i点におけるZ軸方向の面外せん断力(単位 N)
jQy:j点におけるy軸方向の面外せん断力(単位 N)
iAy:i点におけるy軸方向断面の断面積(単位 mm )
jAz:j点におけるz軸方向断面の断面積(単位 mm )
i :ダイアフラム中心からz軸方向への任意の距離(圧縮側フランジ方向を正とする)(単位 mm)
j:ダイアフラム中心からy軸方向への任意の距離(絶対値を取る)(単位 mm)
y軸:照明柱の照明灯最大受風方向と直交する方向
z軸:照明柱の照明灯最大受風方向
F:ダイアフラムの許容引張応力度(単位 N/mm )
The invention described in claim 1, which solves the above problem, is a method for designing a support column for installing a lighting fixture , which is manufactured by vertically welding together a plurality of steel pipe columns of different diameters via a through diaphragm , such that the lower columns have larger diameters.
The plate thickness of the through diaphragm is set such that the out-of-plane stress generated therein is less than or equal to the short-term allowable stress,
This is a design method for a support column for lighting fixtures , in which the out-of-plane stress generated in the aforementioned through diaphragm is confirmed to be less than or equal to the short-term allowable stress using the following formula (1) .
Here
iMy: Out-of-plane bending moment about the y-axis at point i (unit: Nmm)
jMz: Out-of-plane bending moment about the z-axis at point j (unit: Nmm)
iZy: Section modulus of the cross-section in the y-axis direction at point i (unit: mm³ )
jZz: Section modulus of the cross-section in the z-axis direction at point j (unit: mm³ )
iQz: Out-of-plane shear force in the Z-axis direction at point i (unit: N)
jQy: Out-of-plane shear force in the y-axis direction at point j (unit: N)
iAy: Cross-sectional area of the y-axis direction at point i (unit: mm² )
jAz: Cross-sectional area of the z-axis direction at point j (unit: mm² )
i: Any distance from the diaphragm center in the z-axis direction (compression side flange direction is considered positive) (unit: mm)
j: Any distance from the diaphragm center in the y-axis direction (absolute value) (unit: mm)
Y-axis: Direction perpendicular to the direction of maximum wind resistance for the lighting pole's light fixture.
z-axis: Direction of maximum wind resistance for the lighting pole's light fixtures
F: Allowable tensile stress of the diaphragm (unit: N/ mm² )

本発明に係る照明器具設置用支柱及びその設計方法は上記のとおりであって、上下の鋼管柱を、上記式(1)を満足するように設定した通しダイアフラムを介して接合することにより、専用の製造装置を要せずに、照明器具設置に対応する十分な強度を有する照明器具設置用支柱となし得る効果がある。 The lighting fixture support column and its design method according to the present invention are as described above. By joining the upper and lower steel pipe columns via a through diaphragm set to satisfy formula (1) above, it is possible to create a lighting fixture support column with sufficient strength to accommodate lighting fixtures without requiring a dedicated manufacturing device.

本発明に係る照明器具設置用支柱の全体構成を示す斜視図である。This is a perspective view showing the overall configuration of the support column for installing lighting fixtures according to the present invention. 本発明に係る照明器具設置用支柱の通しダイアフラムの構成を示す斜視図である。This is a perspective view showing the configuration of the through-diaphragm for a support column for lighting fixtures according to the present invention. 本発明に係る照明器具設置用支柱における角型鋼管柱の長尺化方法を示す斜視図である。This is a perspective view showing a method for lengthening a square steel pipe column in a support column for lighting fixtures according to the present invention. 本発明に係る照明器具設置用支柱における上側鋼管の置換方法を示す図である。This figure shows a method for replacing the upper steel pipe in a support column for lighting fixtures according to the present invention. 置換プレートの分類を示す図である。This is a diagram showing the classification of replacement plates. モデル化した通しダイアフラムを示す図である。This is a diagram showing a modeled through-diaphragm. モデル化した通しダイアフラムに発生する応力を示す図である。This diagram shows the stress generated in the modeled through-diaphragm. 通しダイアフラムの面外曲げモーメントを示す図である。This figure shows the out-of-plane bending moment of a through diaphragm.

本発明を実施するための形態につき、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本発明に係る照明器具設置用支柱は、それぞれ異径の複数の鋼管柱を、下段のものほど大径となるように垂直に接合して成るものであり、前記複数の鋼管柱はそれぞれ通しダイアフラムを介して溶接接合され、前記通しダイアフラムの板厚を、それに発生する面外応力が短期許容応力度以下となるように設定することにより、上側の鋼管柱とその下側の鋼管柱において最大片側50mmの目違いが許容されるようにしたことを特徴とするものである。ここにおいて最大片側50mmの目違いを許容としたのは、通しダイアフラムの板厚の上限値(100mm)を守るためには、最大片側50mmが最適であると考えられたからである。 The embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The lighting fixture mounting support column according to the present invention is formed by vertically joining multiple steel pipe columns of different diameters, with the lower columns being of larger diameter. Each of the multiple steel pipe columns is welded together via a through-diaphragm. The thickness of the through-diaphragm is set such that the out-of-plane stress generated therein is below the short-term allowable stress, thereby allowing a maximum misalignment of 50 mm on one side between the upper and lower steel pipe columns. The reason for allowing a maximum misalignment of 50 mm on one side is that it was considered optimal in order to maintain the upper limit of the through-diaphragm's thickness (100 mm).

図1は、本発明に係る照明器具設置用支柱1の全体構成図であり、複数段接合される鋼管柱のうち最上段の鋼管柱は、上端に照明器具2を設置するためのトッププレート3を備えた円形鋼管4であり、他の3本の鋼管柱は角型鋼管5,6,7である。図示した例における角型鋼管5,6,7は3段であるが、2段又は4段以上の場合もある。図示した例においては、角型鋼管柱6は、同径の2本の鋼管柱6a,6bを、スプライスプレート11及び高力ボルトで四側面を接合したものとされている(図3参照)。この構成は、支柱の製造及び運搬の便宜上支柱を分節し、設置現場において接合するような場合に採用される構成である。 Figure 1 shows the overall configuration of the lighting fixture support column 1 according to the present invention. The uppermost of the multiple-tiered steel pipe columns is a circular steel pipe 4 equipped with a top plate 3 for mounting a lighting fixture 2 at its upper end, while the other three steel pipe columns are square steel pipes 5, 6, and 7. In the illustrated example, there are three tiers of square steel pipes 5, 6, and 7, but there may also be two or four or more tiers. In the illustrated example, the square steel pipe column 6 is formed by joining two steel pipe columns 6a and 6b of the same diameter on all four sides using a splice plate 11 and high-strength bolts (see Figure 3). This configuration is used when the support column is segmented for convenience during manufacturing and transportation, and then joined at the installation site.

各鋼管柱4~7の柱断面は、頂部からの距離に応じて有効細長比が200以下となるように変化させる。最下段の角型鋼管柱7の下端には、柱脚ベースプレート8が設置される。柱脚ベースプレート8及び後出の通しダイアフラム10は、建築用鋼材として規格化されている材料の中で最も強度に優れているSN490C、もしくは、それ相当のTMCP鋼製とされる。最下段を角型鋼管柱7としている一つの理由は、一般に基礎(柱脚ベースプレート8)は矩形であるので、その基礎の方向に向きを合わせやすくするためである。その上の角型鋼管5,6は、角型鋼管柱7に合わせたものである。また、照明の角度と基礎の角度が異なる場合があるため、照明器具2が取り付けられる最上段の鋼管は、円形鋼管4とする。 The column cross-sections of each steel pipe column 4 to 7 are varied according to the distance from the top so that the effective slenderness ratio is 200 or less. A column base plate 8 is installed at the lower end of the lowest square steel pipe column 7. The column base plate 8 and the subsequent through diaphragm 10 are made of SN490C, or equivalent TMCP steel, which is the strongest material among the standardized building steel materials. One reason for using a square steel pipe column 7 at the bottom is that, since the foundation (column base plate 8) is generally rectangular, it makes it easier to align the columns with the direction of the foundation. The square steel pipes 5 and 6 above it are designed to match the square steel pipe column 7. Furthermore, because the angle of the lighting and the angle of the foundation may differ, the uppermost steel pipe to which the lighting fixture 2 is attached is a circular steel pipe 4.

円形鋼管4と角型鋼管5、並びに、角型鋼管5,6,7間は、それぞれ通しダイアフラム10を介して溶接接合される。溶接は、完全溶け込み溶接による。上述したように、照明器具設置用支柱1は、高さが15mを越えるものであって、建築基準法施行令の規制を受け、その規制において、その接合部における溶接の目違い(溶接を行う母材間の基準面同士のくい違い)は、5mm以下とされている。 The circular steel pipe 4 and the square steel pipe 5, as well as the connections between the square steel pipes 5, 6, and 7, are welded together via a through diaphragm 10. The welding is performed by full penetration welding. As described above, the lighting fixture support column 1 exceeds 15 m in height and is subject to the regulations of the Building Standards Act Enforcement Order. These regulations stipulate that the misalignment of the welds at the joints (the difference between the reference planes of the base materials being welded) must be 5 mm or less.

本発明に係る照明器具設置用支柱1は、頂部からの距離に応じて、有効細長比が200以下となるよう柱断面を変化させ、柱断面が変わる部分は、通しダイアフラム10を介して溶接接合し、通しダイアフラム10の上側と下側に接合する部材は、最大片側50mmの目違いを許容するものであるが、この目違いの許容範囲は、上記政令に抵触するので、上記政令の告示に規定されている但し書による安全性の確認が必要となる。 The lighting fixture mounting support column 1 according to the present invention changes its column cross-section according to the distance from the top so that the effective slenderness ratio is 200 or less. The part where the column cross-section changes is welded together via a through diaphragm 10, and the members joined to the upper and lower sides of the through diaphragm 10 allow for a maximum misalignment of 50 mm on one side. However, this allowable range of misalignment violates the above-mentioned government ordinance, so safety confirmation is required in accordance with the proviso stipulated in the notification of the above-mentioned government ordinance.

本発明者は、上記政令を遵守するため鋭意研究開発を進めた結果、通しダイアフラム10の板厚を、通しダイアフラム10に発生する面外応力が短期許容応力度以下となるように設定する設計法を採用することで、上記政令の告示に規定されている但し書、即ち、「仕口部の鋼材の長期に生ずる力及び短期に生ずる力に対する各許容応力度に基づき求めた当該部分の耐力以上の耐力を有するように適切な補強行った場合においては、この限りではない。」に該当するものとすることができることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventors of this invention, through diligent research and development to comply with the above-mentioned government ordinance, have discovered that by adopting a design method that sets the plate thickness of the through-diaphragm 10 so that the out-of-plane stress generated in the through-diaphragm 10 is less than or equal to the short-term allowable stress, it is possible to comply with the proviso stipulated in the notification of the above-mentioned government ordinance, namely, "This shall not apply if appropriate reinforcement is carried out so that the load-bearing capacity of the part is greater than or equal to the load-bearing capacity of the part determined based on the respective allowable stresses for the long-term and short-term forces of the steel material at the joint." This discovery has led to the completion of the present invention.

以下に、その設計法について詳述する。本発明においては、目違いの補強は、通しダイアフラム10が面外応力に対して短期許容応力度以内であることを確認することにより行うものとし、その確認は、後出の式(1)により行い、通しダイアフラム10の各点において、式(1)を満足する板厚とする。通しダイアフラム10の設計手順は以下のとおりである。 The design method is described in detail below. In this invention, reinforcement for misalignment is performed by confirming that the through diaphragm 10 is within the short-term allowable stress limit for out-of-plane stress. This confirmation is performed using equation (1), described later, and the plate thickness at each point of the through diaphragm 10 is set to satisfy equation (1). The design procedure for the through diaphragm 10 is as follows.

1)円形鋼管4と角型鋼管5を、断面積と断面係数が等価な、4枚の同一プレートによる断面に変換する(図4参照)。
角型鋼管5の置換は、以下の条件を満足するb(4プレートの幅:mm)、uD(4プレートによりなる矩形のせい:mm)を求める。
円形鋼管4の置換は、以下の条件を満足するut(4プレート厚:mm)、b(4プレートの幅:mm)、uD(4プレートによりなる矩形のせい:mm)を求める。
1) The circular steel pipe 4 and the square steel pipe 5 are transformed into cross-sections using four identical plates with equivalent cross-sectional area and section modulus (see Figure 4).
To replace the rectangular steel pipe 5, we will find b (width of the four plates: mm) and uD (depth of the rectangle formed by the four plates: mm) that satisfy the following conditions.
To replace the circular steel pipe 4, we need to find ut 3 (thickness of 4 plates: mm), b (width of 4 plates: mm), and uD (depth of the rectangle formed by the 4 plates: mm) that satisfy the following conditions.

2)荷重方向に対してプレートの厚さ方向が並行する2組のプレートをフランジにし、幅方向が並行する2組のプレートをウェブにする(図5参照)。 2) Two sets of plates, with their thickness parallel to the load direction, form the flange, and two sets of plates, with their width parallel, form the web (see Figure 5).

3)通しダイアフラム10を下側角型鋼管位置でピン支持された水平荷重方向、水平荷重直交方向の単純支持梁に等置する(図6参照)。 3) The through diaphragm 10 is positioned on a simply supported beam, pinned at the lower square steel pipe position, in the direction of the horizontal load and in the direction perpendicular to the horizontal load (see Figure 6).

4)荷重方向単純梁には、上側部材を置換した4プレートのフランジに作用する軸方向力を外力として、荷重直交方向単純梁には、上側部材を置換した4プレートのウェブに作用する軸方向力を荷重として、それぞれ応力を求める。ウェブによる応力は、圧縮側と引張側で分割し、ダイアフラム有効幅1/2の幅から成る圧縮側ダイアフラム、引張側ダイアフラムにそれぞれ作用すると考える(図7参照)。 4) For simply supported beams in the direction of the load, the stress is determined by considering the axial force acting on the flanges of the four plates with the upper member replaced as the external force. For simply supported beams perpendicular to the load, the stress is determined by considering the axial force acting on the webs of the four plates with the upper member replaced as the load. The stress due to the web is divided into compression and tension sides, and is considered to act on the compression side diaphragm and the tension side diaphragm, respectively, which have a width of half the effective width of the diaphragm (see Figure 7).

水平荷重方向及び直交方向の曲げ応力度とせん断応力度の組み合わせ応力度が、通しダイアフラム10の短期許容応力度以下であることを確認する必要があるが、その確認は、下記式(1)により行うことができる。通しダイアフラム10に発生する応力は、通しダイアフラム10の各点において、式(1)を満足する必要がある。 It is necessary to confirm that the combined stress of bending stress and shear stress in the horizontal load direction and the perpendicular direction is less than or equal to the short-term allowable stress of the through diaphragm 10. This confirmation can be performed using the following equation (1). The stress generated in the through diaphragm 10 must satisfy equation (1) at each point of the through diaphragm 10.

ここにおいて
iMy:i点におけるy軸回りの面外曲げモーメント(単位 Nmm)
jMz:j点におけるz軸回りの面外曲げモーメント(単位 Nmm)
iZy:i点におけるy軸方向断面の断面係数(単位 mm)
jZz:j点におけるz軸方向断面の断面係数(単位 mm)
iQz:i点におけるZ軸方向の面外せん断力(単位 N)
jQy:j点におけるy軸方向の面外せん断力(単位 N)
iAy:i点におけるy軸方向断面の断面積(単位 mm)
jAz:j点におけるz軸方向断面の断面積(単位 mm)
i :ダイアフラム中心からz軸方向への任意の距離(圧縮側フランジ方向を正とする)(単位 mm)
j:ダイアフラム中心からy軸方向への任意の距離(絶対値を取る)(単位 mm)
y軸:照明柱の照明灯最大受風方向と直交する方向
z軸:照明柱の照明灯最大受風方向
F:ダイアフラムの許容引張応力度(単位 N/mm)
Here, iMy: Out-of-plane bending moment about the y-axis at point i (unit: Nmm)
jMz: Out-of-plane bending moment about the z-axis at point j (unit: Nmm)
iZy: Section modulus of the cross-section in the y-axis direction at point i (unit : mm³ )
jZz: Section modulus of the cross-section in the z-axis direction at point j (unit : mm³ )
iQz: Out-of-plane shear force in the Z-axis direction at point i (unit: N)
jQy: Out-of-plane shear force in the y-axis direction at point j (unit: N)
iAy: Cross-sectional area of the y-axis direction at point i (unit : mm² )
jAz: Cross-sectional area of the z-axis direction at point j (unit: mm² )
i: Any distance from the diaphragm center in the z-axis direction (compression side flange direction is considered positive) (unit: mm)
j: Any distance from the diaphragm center in the y-axis direction (absolute value) (unit: mm)
Y-axis: Direction perpendicular to the direction of maximum wind resistance for the light fixture on the lighting pole. Z-axis: Direction of maximum wind resistance for the light fixture on the lighting pole. F: Allowable tensile stress of the diaphragm (unit: N/ mm² )

上記iMy、jMz、iQz、jQyは、以下の式から求めることができる。
ここにおいて
uL:上側部材を等価な2軸対称配置した4枚一組の同一板材とした断面のせいuDから等価な板厚ut’を引いた値
uL=uD-ut’(単位 mm)
LL:下側角型鋼管のせいLDから板厚Ltを引いた値LL=LD-Lt (単
位 mm)
NL:検討高さにおける柱軸力(単位 N)
Nf:検討高さにおけるy軸回りの曲げモーメントによる上側部材フランジに作用する軸方向力(単位 N)
Nw:検討高さにおけるy軸回りの曲げモーメントによる上側部材ウェブに作用する軸方向力(単位 N)
The above iMy, jMz, iQz, and jQy can be calculated from the following formula.
Here, uL is the value obtained by subtracting the equivalent plate thickness ut' from the cross-sectional depth uD of a set of four identical plates arranged symmetrically on two axes for the upper members.
uL = ud - ut' (unit: mm)
LL: The value obtained by subtracting the plate thickness Lt from the depth LD of the lower square steel pipe. LL = LD - Lt (unit: mm)
NL: Column axial force at the height under consideration (unit: N)
Nf: Axial force acting on the upper member flange due to the bending moment around the y-axis at the height under consideration (unit: N)
Nw: Axial force acting on the upper member web due to the bending moment around the y-axis at the height under consideration (unit: N)

上記式(1)により、通しダイアフラム10上の任意点(i,j)におけるy軸回り曲げモーメントiMy、z軸回り曲げモーメントjMz、z軸方向せん断力iQz、y軸方向せん断力jQyによる応力度の主軸方向の値が、ダイアフラムの許容引張応力度を超えないことを確認することができる。この点については、設計法の評価として構造性能評価を取得している(ERI-K22004)。 The above equation (1) confirms that the principal axis stress values, due to the bending moment iMy around the y-axis, the bending moment jMz around the z-axis, the shear force iQz in the z-axis direction, and the shear force jQy in the y-axis direction at any point (i, j) on the through diaphragm 10, do not exceed the allowable tensile stress of the diaphragm. This point has been evaluated using a structural performance evaluation (ERI-K22004) as part of the design method's assessment.

本発明に係る照明器具設置用支柱及びその設計方法は上記のとおりであって、上下の鋼管柱を、所定の式を満足するように設定した通しダイアフラムを介して接合することにより、専用の製造装置を要せずに、照明器具設置に対応する十分な強度を有する照明器具設置用支柱となし得る効果があり、その産業上の利用可能性は大である。 The lighting fixture support column and its design method according to the present invention are as described above. By joining the upper and lower steel pipe columns via a through diaphragm set to satisfy a predetermined formula, it is possible to create a lighting fixture support column with sufficient strength to accommodate lighting fixtures without requiring specialized manufacturing equipment, thus offering great industrial applicability.

1 照明器具設置用支柱
2 照明器具
3 トッププレート
4 円形鋼管柱
5,6,7 角型鋼管柱
8 柱脚ベースプレート
10 通しダイアフラム
1. Support pole for lighting fixtures 2. Lighting fixtures 3. Top plate 4. Circular steel pipe column 5, 6, 7. Square steel pipe column
8. Column base plate
10 Through diaphragm

Claims (1)

それぞれ異径の複数の鋼管柱を、下段のものほど大径となるように通しダイアフラムを介して垂直に溶接接合して製造する照明器具を設置するための支柱の設計方法であって、
前記通しダイアフラムの板厚、それに発生する面外応力が短期許容応力度以下となるように設定することを特徴とし、
前記通しダイアフラムに発生する面外応力が短期許容応力度以下であることを、下記式(1)により確認する照明器具設置用支柱の設計方法
ここにおいて
iMy:i点におけるy軸回りの面外曲げモーメント(単位 Nmm)
jMz:j点におけるz軸回りの面外曲げモーメント(単位 Nmm)
iZy:i点におけるy軸方向断面の断面係数(単位 mm )
jZz:j点におけるz軸方向断面の断面係数(単位 mm )
iQz:i点におけるZ軸方向の面外せん断力(単位 N)
jQy:j点におけるy軸方向の面外せん断力(単位 N)
iAy:i点におけるy軸方向断面の断面積(単位 mm )
jAz:j点におけるz軸方向断面の断面積(単位 mm )
i :ダイアフラム中心からz軸方向への任意の距離(圧縮側フランジ方向を正とする)(単位 mm)
j:ダイアフラム中心からy軸方向への任意の距離(絶対値を取る)(単位 mm)
y軸:照明柱の照明灯最大受風方向と直交する方向
z軸:照明柱の照明灯最大受風方向
F:ダイアフラムの許容引張応力度(単位 N/mm )
A method for designing a support column for installing a lighting fixture, which is manufactured by vertically welding together multiple steel pipe columns of different diameters via a through diaphragm, with the lower columns being of larger diameters.
The plate thickness of the through diaphragm is set such that the out-of-plane stress generated therein is less than or equal to the short-term allowable stress,
A design method for a support column for lighting fixtures , which confirms that the out-of-plane stress generated in the aforementioned through diaphragm is less than or equal to the short-term allowable stress using the following formula (1) .
Here
iMy: Out-of-plane bending moment about the y-axis at point i (unit: Nmm)
jMz: Out-of-plane bending moment about the z-axis at point j (unit: Nmm)
iZy: Section modulus of the cross-section in the y-axis direction at point i (unit: mm³ )
jZz: Section modulus of the cross-section in the z-axis direction at point j (unit: mm³ )
iQz: Out-of-plane shear force in the Z-axis direction at point i (unit: N)
jQy: Out-of-plane shear force in the y-axis direction at point j (unit: N)
iAy: Cross-sectional area of the y-axis direction at point i (unit: mm² )
jAz: Cross-sectional area of the z-axis direction at point j (unit: mm² )
i: Any distance from the diaphragm center in the z-axis direction (compression side flange direction is considered positive) (unit: mm)
j: Any distance from the diaphragm center in the y-axis direction (absolute value) (unit: mm)
Y-axis: Direction perpendicular to the direction of maximum wind resistance for the lighting pole's light fixture.
z-axis: Direction of maximum wind resistance for the lighting pole's light fixtures
F: Allowable tensile stress of the diaphragm (unit: N/ mm² )
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