送電用鉄塔の基礎不同変位に対する 耐荷力評価と改修に関する研究

2015 年度博士論文

送電用鉄塔の基礎不同変位に対する 耐荷力評価と改修に関する研究

2015 年 9 月

山崎 智之

- i -

送電用鉄塔の基礎不同変位に対する 耐荷力評価と改修に関する研究

目 次

第１章 序論

1-1 本研究の背景と目的 ... 1

1-2 送電用鉄塔の概要 ... 3

1-2-1 鉄塔形状による分類 ... 6

1-2-2 支持形式による分類 ... 7

1-2-3 骨組結構の種類 ...

8

1-2-4 構成材料による分類 ...

9

1-2-5 送電用鉄塔の基礎 ...

13

1-3 送電用鉄塔設計の概要 ...

14

1-3-1 荷重 ... 14

1-3-2 使用鋼材 ... 18

1-3-3 基礎設計 ... 22

1-4 基礎の不同変位に関する既往の研究 ... 23

1-5 基礎に不同変位を生じた鉄塔の課題 ...

26

1-6 本論文の構成 ...

27

第 1 章の参考文献 ...

29

第２章 基礎に不同変位を有する送電用鉄塔の実態 2-1 はじめに ... 31

2-2 基礎の不同変位量の定義 ... 31

2-3 基礎不同変位の発生状況 ... 33

2-4 基礎不同変位の鉄塔への影響 ...

38

2-5 まとめ ...

44

第 2 章の参考文献 ...

44

第３章 基礎変位鉄塔の応力測定値との整合に留意した耐荷力解析法 3-1 はじめに ... 45

- ii -

3-2 鉄塔構造部材のモデル化 ... 47

3-3 耐荷力解析の手順 ... 50

3-4 基礎変位鉄塔の部材応力測定 ...

54

3-4-1 応力解放法による部材応力測定 ...

54

3-4-2 可動トルク法による部材応力測定 ...

56

3-4-3 部材応力測定の計測精度と測定値の有用性 ...

58

3-5 提案する耐荷力解析法の検証 ... 60

3-5-1 ボルト滑りを考慮しない場合と提案する手法の条件比較 ... 60

3-5-2 解析値と実測値の比較 ... 66

3-5-3 詳細法の適切な活用に関する考察 ... 72

3-6 詳細法の予測精度に関する考察 ...

73

3-7 まとめ ...

80

第 3 章の参考文献 ...

81

第４章 直接反復法の適用による耐荷力解析法の実用性向上の検討 4-1 はじめに ... 83

4-2 ボルト滑りを考慮した直接反復解析および 最適なボルト滑り条件を見出すためのパラメータ解析 ... 84

4-2-1 ボルト滑りを生じる鉄塔構造部材のモデル化 ...

84

4-2-2 直接反復解析の手順と収束性について ...

86

4-2-3 ボルト滑り条件を定めるためのパラメータ解析 ...

93

4-3 提案する耐荷力解析法の検証 ...

94

4-3-1 ボルト滑りを考慮しない場合と提案する手法の条件比較 ... 94

4-3-2 解析値と実測値の比較 ... 94

4-3-3 簡便法の予測精度に関する考察 ... 101

4-4 まとめ ... 107

第 4 章の参考文献 ...

107

第５章 風向別設計手法の導入による耐荷力評価法の合理化 5-1 はじめに ...

109

5-2 風向別基本風速の再現期間に関する検討 ... 111

5-2-1 風荷重効果を考慮した再現期間の考え方 ... 111

- iii -

5-2-2 風向別風速の再現期間の算出手順 ... 114

5-2-3 風向別風速の再現期間の検討条件と検討結果 ... 117

5-2-4 風向別基本風速の上限値の設定 ...

121

5-3 官署位置における風向別基本風速の算定 ...

123

5-3-1 風向別基本風速算定の考え方と算定手順 ...

123

5-3-2 官署における風観測データの処理方法 ...

126

5-3-3 台風シミュレーションによる風向別再現期間風速の算定 ... 129

5-3-4 官署位置における風向別風速算定結果と考察 ... 135

5-4 風向別設計手法の適用方法と改修の優先順位 ... 137

5-5 まとめ ... 141

第 5 章の参考文献 ...

142

第６章 基礎変位鉄塔の残留変形および残留応力低減のための部材交換手順に関する検討 6-1 はじめに ...

143

6-2 基礎変位鉄塔の部材交換の概要 ... 145

6-3 基礎変位鉄塔の部材交換過程を解析する方法 ... 147

6-3-1 本解析に必要な機能と解析コードについて ... 147

6-3-2 解析手順について ... 148

6-3-3 ボルト滑りの考慮 ...

150

6-4 解析モデル，解析条件と解析ケース ...

152

6-5 解析結果 ...

156

6-6 部材交換時の鉄塔挙動特性に関する考察 ...

160

6-7 まとめ ... 170

第 6 章の参考文献 ... 171

第７章 結論 ... 173

謝辞 ...

177

研究業績 ...

179

- 1 -

第1章 序論

1-1 本研究の背景と目的

我が国では，発電所から需要家に至るまでの電力輸送システムが構築されており，送電線（図

1.1）は，発電所と変電所間，または変電所相互間を結び，大量かつ良質な電力を輸送する役割を

100

25

近年，高度経済成長期に集中的に整備された社会資本の老朽化に伴う維持管理が，社会的な問 題として大きく取り上げられているが，送電用鉄塔もまた例外ではない．送電用鉄塔の経年によ り耐力上懸念される問題として，部材の腐食ならびに基礎の不同変位が挙げられる．まず腐食に 関しては，経年による部材表面の亜鉛めっきの減耗や腐食の進行に伴い，劣化診断を行った上で，

周期的に防錆塗装を施すことによって，設備の維持管理が図られている．基礎の不同変位とは，

図

1.2

図

1.1 送電線

- 2 -

鉄塔の設計は，基礎は固定，上部構造は静定構造物を仮定して許容応力度設計法にて行われて おり，基礎の変位の発生に関しては，鉄塔構造体としての裕度や接合部のボルトクリアランスに よる変位量の吸収などにより変位量が許容値以内であれば耐力上の問題はないものとされてき た．しかしながら，高度経済成長期またはそれ以前に建設された鉄塔の多くに許容変位量を超え るような鉄塔の存在が確認され，これらの鉄塔の合理的，実務的な鉄塔の耐荷力評価法が確立さ れておらず，より実態に即した合理的な耐荷力解析法の確立が必要となっている．

そこで本研究は，送電用鉄塔のうちその大多数を占める山形鋼鉄塔を対象に，基礎に不同変位 を生じた鉄塔の耐荷力について，より実態に即した合理的な解析法の確立を図ることを目的とし ている．加えて，鉄塔の支配的荷重である風荷重を合理的に見積もることによる耐荷力評価法の さらなる合理化，ならびに耐荷力の低下により部材交換が必要となった鉄塔の部材交換手順が鉄 塔部材へ与える影響を明らかにする．

a.

b.

1.2

δ

δ

- 3 -

送電線は，電力の輸送を担う「電線」，避雷の役目を果たす「地線」（電線・地線をあわせて「架 渉線」と称される），電線を鉄塔から電気的に絶縁する「がいし」，電線や地線を支持する「鉄塔」

および「基礎」で構成されている．図

1.3

1.4

送電線の電圧が高いほど，大容量の電力を低損失で輸送することが可能となるため，増大する 電力需要と電源の大容量化・遠隔化に対応して，送電線の高電圧化が進められてきた．図

1.5

1.6

鉄塔

がいし 地線

電線

図

1.3

- 4 -

1.4

腕金（地線）

腕金（電線）

主柱材 腹材

基礎 根開き

A

B

C A

B

C

- 5 -

1900 1920 1940 1960 1980 2000

200 400 600 800 1,000

送電電圧(kV)

西群馬幹線 (1,000設計) ソ連

(1,150)

アメリカ (765) カナダ

(735)

ソ連

(500) 房総線

(500)

新北陸幹線 (275) ソ連,スウェーデン

(380)

アメリカ (285) アメリカ

(250)

アメリカ (220) 甲信幹線

(154) アメリカ

(154)

猪苗代 旧幹線 (110)

年

：架空線（海外）

：架空線（日本）

：架空線（日本）

図

1.5 送電電圧の変遷

図

1.6 電圧別の鉄塔規模

0 20 40 60 80 100 120

66kV 154kV 275kV 500kV 1000kV

鉄塔高さ(m)

送電電圧

66kV 154kV 275kV 500kV 1000kV

- 6 -

現在，電力系統の電気方式は

3

1

3

3

3

3

四角鉄塔は，鉄塔の左右に回線単位の

3

1.7(a)は垂

2

4

6

4

方形鉄塔は，図

1.7(b)のように，塔体の断面が長方形をなし，電線を水平に配列したものであ

えぼし形鉄塔は，鉄塔の中間部が細くなった形状からえぼし形鉄塔と呼ばれ，

1

門形鉄塔は鉄道や道路をまたいで建設する場合に用いられている．

(a)

(b)

(c)

(d)

1.7

- 7 -

送電用鉄塔を電線の支持形式で分類すると，懸垂鉄塔と耐張鉄塔に分類される．懸垂鉄塔は，

鉄塔の腕金から吊り下げられた懸垂がいし装置の先端に電線を支持する形式であり，これは線路 に水平角度がなく，かつ鉄塔の高低差の小さな箇所で用いられる．耐張鉄塔は，鉄塔の腕金に耐 張がいし装置によって電線を引き留めて支持する形式であり，これは線路に水平角度がある場合 や高低差の大きい箇所で用いられるが，水平角度の影響等により懸垂鉄塔よりも荷重が大きく，

経済的に不利となる．送電線は，懸垂鉄塔が適用できる直線のルートが最も経済的であるが，近 年，用地上の事情から，直線のルートを形成することが容易ではなく，耐張鉄塔が使用されるこ とが多くなっている．図

1.8

(a)懸垂鉄塔（V

(b)懸垂鉄塔（I

(c)

図

1.8 電線の支持形式による鉄塔の分類

- 8 -

送電用鉄塔に採用されている骨組の結構は，表

1.1

ダブルワーレン結構は，腹材を塔体の中心で交差させた結構であり，荷重が比較的大きく，塔 体の中間部以上の箇所に使用される場合が多い．

シングルワーレン結構は，腹材を交差させずにトラスを形成した結構であり，塔体幅が小さく，

荷重も比較的小さい場所（狭根開き鉄塔上部，送電用鉄柱，屋外鉄構等）に使用される場合が多 い．

プラット結構は，腹材に引張応力のみ分担させ，水平材に圧縮応力を分担させるような設計思 想に基づいた結構であり，送電用鉄塔の建設初期に採用された．現在では新設鉄塔の建設には採 用されていない．

K

ブライヒ結構は，ダブルワーレン結構の腹材交点に主柱材の座屈補剛材として水平材を配置し た結構であり，塔体下部に使用される場合が多い．

表

1.1

結構 ダブル

ワーレン

シングル

ワーレン プラット K ブライヒ

結 構 図

- 9 -

送電用鉄塔を構成材料により分類すると，等辺山形鋼で構成された山形鋼鉄塔と鋼管で構成さ れた鋼管鉄塔に大別できる．送電用鉄塔の建設は，品質，経済性，施工性等を考慮して，鉄塔製 作工場で加工した部材をボルト締結により現地で組み立てることが一般的であるが，部材同士の 接合は，山形鋼鉄塔の場合にはせん断接合方式が採られており，鋼管鉄塔の場合には，主柱材同 士は引張接合方式，腹材等の端部継手はせん断接合方式が採られている（図

1.9

250mm，厚さ 35mm

腹材に山形鋼を用いた

PL

P

L

や，主柱材の座屈耐力の向上を目的に，鋼管の内部にコンクリートを充填した部材を用いたコン クリート充填鋼管鉄塔を用いることもある．表

1.2

1.10，図 1.11

(a)引張接合方式（鋼管同士の継手） (b)せん断接合方式（山形鋼鉄塔，鋼管鉄塔の腹材）

図

1.9 鉄塔部材の接合方式

- 10 -

表

1.2

主柱材 腹材

山形鋼鉄塔

　主柱材，腹材の他，すべての部材に等辺山形鋼を使用し，古くから広 く使用されている鉄塔である．製作は容易であるが，大型鉄塔になると 部材数が多く，また市販の最大サイズが幅250mm，厚さ35mmで，この サイズを超える鉄塔には適用できない．

XT鉄塔

　主柱材が単一山形鋼で強度不足となる場合，山形鋼を十字に組み合 わせた十字鋼を使用し，腹材に山形鋼をTの字に組み合わせたT字鋼を 使用したものである．部材の構造偏心が少ない分，山形鋼鉄塔に比べ 重量は軽くなり，かつ部材数も少なくなる．しかし，部材や接合部の加工 工数が増える．

XP鉄塔

　主柱材に十字鋼，腹材に中空鋼管を使用したもので，XT鉄塔に比べ 重量はさらに軽くなり，鉄塔風圧も減少するが，鋼管接合部の溶接部が 必要なため加工工数が増大する．

PL鉄塔

　主柱材に中空鋼管，腹材に山形鋼を使用したもので，中空鋼管鉄塔よ りも重量が重くなるが，主柱材のみの溶接となることで製作しやすく，腹 材が山形鋼となることで外観のみによる劣化評価が可能となり，メイン テナンス性が向上する．

中空鋼管鉄塔

　主柱材，腹材に中空鋼管を使用したもので，XP鉄塔よりもさらに重量 が軽くなり，鉄塔風圧も減少するが，部材接合部のすべてに溶接が必 要であり，加工工数が増大する．鉄塔風圧の影響が大きな鉄塔には山 形鋼鉄塔に比べ有利となる．

MC鉄塔

　中空鋼管鉄塔の主柱材にコンクリートを充填し，座屈強度を上昇させ たもので，さらに鋼材重量は軽くなり，鉄塔風圧も減少できるが，鋼管内 の全断面にコンクリートを重点するため，鉄塔重量とコンクリート充填費 用が増加する．

TP鉄塔

　中空鋼管鉄塔の主柱材の内面に，遠心力を利用してコンクリートを所 定の厚さに圧着充填させたもので，MC鉄塔に比べてコンクリート量を少 なくすることができ，鉄塔重量が軽くできるが，コンクリート充填費用が 増大する．

種類 構成材料

特徴

コンクリート

コンクリート

- 11 -

最下部 中間部 図

1.10

最下部 中間部

図

1.11 鋼管鉄塔の接合部

- 12 -

送電用鉄塔の接合部の構造については

JEC-127

1.3

1.4

表

1.3 ボルト穴径，ピッチおよび部材端寸法の規定

表

1.4 ボルトゲージの規定

e1

(≧2.0d )

e2

(≧1.5d )

e1

(≧1.5d )

e2

(≧1.3d )

M16 17.5 50 40 125 35 24 25 21

M20 21.5 60 50 160 40 30 30 26

M22 24.0 65 55 175 45 33 35 20

M24 26.0 75 60 190 50 36 40 32

単位：mm，　d ：使用ボルトのねじの呼び ボルト

種類

ボルト 穴径

主柱材及び 腕金主材

腹材及び 腕金吊材

ピッチ 部材端寸法

標準

≒3d

最小

≒2.5d

最大

≒8d

e₁

e1 e1

e2

ゲージ

g2

g3

説明

ボルトの部材軸に沿って1列に設ける場合 ボルトを部材軸に沿って千鳥に設ける場合

b g1

g₂

e₂ g₃

b

t

r

2 3

2

1

0 . 65

2 1

e b g

r t d g

b b

g













- 13 -

送電用鉄塔に採用されている基礎は，直接基礎，杭基礎，深礎基礎に大別される．直接基礎は，

一般に山岳，丘，畑地などの比較的良質な地盤に適用され，

4

T

4

PC

かつ地下水の排水処理が可能な場所に適用される．なお，地盤が良質な岩盤などの場合は，アン カー基礎が採用されることもある．表

1.5

表

1.5

基礎種類 概要図

直接基礎

杭基礎

深礎基礎

独立基礎 一体型基礎

独立基礎 一体型基礎

- 14 -

1-3-1 荷重

送電用鉄塔は，電気事業法により定義された電気工作物に該当し，経済産業省令で定められた

「電気設備に関する技術基準⁴⁾」（以下，電技という）に適合するよう設計・維持されなければな らない．設計荷重は，高温季（夏から秋にかけての季節）において考慮する甲種風圧荷重と低温 季（冬から春にかけての一般的に強風はない季節）に考慮する乙種風圧荷重または丙種風圧荷重 に区分される．甲種風圧荷重は風速

40m/sec

1.6

6mm，比重 0.9

甲種風圧荷重の

0.5

0.5

600m

0.6

0.3

表

1.6 甲種風圧荷重に考慮する風圧

丸形のもの 780

六角形または八角形のもの 1470

1670 2840 880 980 1370

風圧を受けるものの区分 構成材の垂直投影面に

加わる圧力（Pa）

鉄塔

架渉線

単柱

がいし装置

鋼管により構成されるもの（単柱を除く．）

その他のもの（腕金類を含む．）

多導体を構成する電線 その他のもの

- 15 -

送電用支持物設計標準

JEC-127

JEC

JEC

区分された設計風速，着雪厚さが定められている．想定荷重としては，ごく稀に発生する自然の 外力を想定した強風時荷重，着雪時荷重，長期にわたって持続的に加わる荷重を想定した平常時 荷重および工事あるいは保守作業時等を想定した作業時荷重が定められている．強風時荷重の算 定に用いる基準速度圧は，最大瞬間風速の再現期間

50

に応じて

100～240kg/m

6

1.12

1.13

表

1.7

JEC

図

1.12

地域区分 速度圧 凡例

Ⅰ 240kg/m^{2 北緯30°}_{以南の諸島}

Ⅱ 200kg/m²

Ⅲ 175kg/m²

Ⅳ 150kg/m²

Ⅴ 125kg/m²

Ⅵ 100kg/m²

- 16 -

図

1.13

表

1.7 電技および JEC

項目 電技 JEC127-1979（強風時）

基本となる風速 ・地上15m高さにおける10分間平均風速

・40m/sec

・地上高さ10mにおける突風風速

・地域別風速（6地域）

各種風圧荷重

（高温季）

・鉄塔風圧（山形）2840（Pa)（地上40m以下）

・鉄塔風圧（鋼管）1670（Pa）（地上40m以下）

・架渉線風圧　980（Pa)

・がいし風圧　1370（Pa)

（低温季）

高温季の1/2の風圧荷重

地域別の風圧荷重

・鉄塔風圧，架渉線風圧，がいし風圧ともに基準速 度圧区分別，高さ別に標準風圧値が与えられてい る．

・高温季と低温季の基準速度圧の分布が異なる マップで与えられている．

風速の地上高逓増 鉄塔風圧に関しては10分間平均風速に対して，べ き指数1/7のべき乗則で逓増する．

突風風速に対して，べき指数1/8のべき乗則で逓増 する．

突風率

－ ・平均風速30m/sec以下では1.45

・平均風速40m/sec以上では1.35

・平均風速30～40m/secでは直線内挿

架渉線風圧の径間低減 － 以下の径間低減係数を架渉線風圧に考慮する．

　β=0.5＋40/S（S：径間長（m)) 架渉線の風力係数 ・1.0（単導体の場合）

・0.9（多導体の場合）

・0.95～1.05

・多導体の風圧低減は考慮しない．

設計風向 ・線路方向に対して0°，90°

・超高圧鉄塔では60°風向を考慮する．

・線路方向に対して0°，90°，60°を考慮

許容応力 ・常時荷重：鋼材の降伏点・座屈耐力の1/1.5

・異常時荷重：降伏点・座屈耐力

・降伏点，座屈耐力

地域区分 着雪量 凡例

WⅠ 30mm WⅡ 20mm WⅢ 10mm

WⅣ 0mm

- 17 -

架空送電規程⁵⁾は，日本電気技術規格委員会（

JESC

また，送電用鉄塔は，従来から電技に基づいて設計されたものは，地震に対しても十分安全に 耐えられるものとされている．これは，これまでにわが国において発生した数々の地震に対して 地盤の液状化，隆起，陥没，地割れなど地盤変状に起因した被害はみられるものの，地震時の振 動に伴う部材の損傷は皆無であるという事実からも裏付けられており，平成

7

平成

12

16

- 18 -

送電用鉄塔に使用する鋼材は，電技により日本工業規格（

JIS

1.8

1.9

表

1.8 鉄塔に使用する鋼材

鋼材 種類 規格

SS400，SS540 JIS G 3101 一般構造用圧延鋼材 SH590S JIS G 3129 鉄塔用高張力鋼鋼材 STK400，STK540 JIS G 3444 一般構造用炭素鋼鋼管 STKT590 JIS G 3474 鉄塔用高張力鋼管 SS400 JIS G 3101 一般構造用圧延鋼材 SM490，SM520，SM570 JIS G 3106 溶接構造用圧延鋼材

ボルト 5.8，6.8，9.8 JIS B 1051 炭素鋼及び合金鋼製締結用部品の機械的性質 鋼管

鋼板 山形鋼

表

1.9 使用鋼材の変遷

送電電圧

（ｋV) 鉄塔規模

（重量）

鉄塔種類

（構成材料）

鋼材の 引張強さ

（材質）

山 形 鋼

鋼 管

1960 1970 1980 1990 2000 2010 年代 1910 1920 1930 1940 1950

66 115

77 154 220 275 500 1,000

30ton級以下程度

100ton以下程度

150ton以下程度

300ton以下程度

山形鋼鉄塔 XT鉄塔

XP鉄塔

XL鉄塔 MC鉄塔

中空鋼管鉄塔 環境調和鉄塔

TP鉄塔 PL鉄塔

SS400 SS490

SS540

SH590S STK400

STK490

STK510 STK540

STKT590

- 19 -

送電用鉄塔に使用する鋼材の対応強度は，以下のとおりである．

(1)

・常時想定荷重：降伏点（または耐力）の

1/1.5

・異常時想定荷重：塔体は降伏点（または耐力），腕金は降伏点（または耐力）の

1/1.5

・異常着雪時荷重：降伏点（または耐力）

(2)JEC

・強風時荷重および着雪時荷重：降伏点（または耐力）

・平常時荷重および作業時荷重：降伏点（または耐力）の

1/1.5

使用鋼材の許容応力は，電技に規定されており，常時想定荷重に考慮する許容引張応力，許容 圧縮応力，許容曲げ応力，許容せん断応力および許容支圧応力は，表

1.10

材質および強度区分別許容応力は表

1.11

表

1.10

許容応力（N/mm

）

板厚4mm以上の場合 その他の場合

備考　1　σ

は，鋼材またはボルトの降伏点または耐力（N/mm

を単位とする）

　　　　2　σ

は，鋼材またはボルトの引張強さ（N/mm

を単位とする）

許容応力の種類

許容引張応力

許容圧縮応力または許容曲げ応力

許容せん断応力

許容支圧応力



5 . 1

7 . 0



5 . 1

1



5 . 1

1



3 5 . 1

1



3 5 . 1

7 . 0

Bの場合

y



 

Bの場合

y



  0 . 7

Bの場合

y



 

Bの場合

y



  0 . 7



25 . 1



1

.

1

- 20 -

表

1.11

引張 圧縮 曲げ せん断 支圧

ｔ≦16 245 400 163 163 163 94 269

16＜t≦40 235 400 156 156 156 90 258

ｔ≦16 400(378) 540 252 266 266 145 440 16＜t≦40 390(378) 540 252 260 260 145 429 SH590S t≦35 440(413) 590 275 293 293 158 484

STK400 - 235 400 156 156 156 90 -

STK540 - 390(378) 540 252 260 260 145 - STKT590 - 440(413) 590 275 293 293 158 -

ｔ≦16 245 400 163 163 163 94 269

16＜t≦40 235 400 156 156 156 90 258

ｔ≦16 325 490 216 216 216 125 357

16＜t≦40 315 490 210 210 210 121 346 ｔ≦16 365(364) 520 242 243 243 140 401 16＜t≦40 355 520 236 236 236 136 390 ｔ≦16 460(399) 570 266 306 306 153 506 16＜t≦40 450(399) 570 266 300 300 153 495 SH590P 6＜t≦25 440(413) 590 275 293 293 158 484

5.8 - 420(364) 520 242 - - 140 462

6.8 - 480（420） 600 280 - - 161 528

9.8 - 720（630） 900 420 - - 242 792

注）　（　）内の値は0.7σ

ボ

ル ト 山 形 鋼

SS400 SS540

鋼 管

鋼 板

SS400 SM490 SM520 SM570 種

類

材質記号 及び 強度区分

厚さ t(mm)

降伏点 σy (N/mm

)

引張強さ σ

(N/mm

)

許容応力度（N/mm

)

許容座屈応力は，部材の有効細長比の区分により，下式にて計算された値であることとされて いる．





 

0

2 2

1

0

100 100 



 



 

 

 



 



ka

 

 



 (1.1)



k





100

93

 

 



 

k

ka



 (1.2)

ここに，







 _

/ r

r

 , 

, 

, 

1.12

上式は，短柱域については

Jezec

1.5

長柱域については，

Euler

2.2

1.12

- 21 -

た諸定数は，部材の断面形状と構造上生ずる偏心量の相違により，下記

3

(a)

(b)

(c)

降伏点の値が

235(N/mm

)



(a),(b),(c)

1.14

表

1.12 許容座屈応力の計算式における諸定数

降伏点

(N/mm²) Λ σ_ka0

(N/mm²) κ₁ κ₂

σ_ka0の 上限値 (N/mm²)

備考

STK400 235 100 156 0 63 －

STK540 390 75 260 0 168 －

STKT590 440 70 293 0 211 －

SS400（t≦16mm) 245 105 154 2 61 －

SS400（t＞16mm) 235 110 148 2 57 －

SS540(t≦16mm) 400 85 252 5 165 －

SS540(t＞16mm) 390 85 245 4 156 －

SH590S 440 80 277 5 200 －

SS400（t≦16mm) 245 135 153 76 0 98

SS400（t＞16mm) 235 140 147 71 0 94

SS540(t≦16mm) 400 105 250 158 0 160 SS540(t＞16mm) 390 110 244 152 0 156

SH590S 440 100 275 182 0 180

a．鋼管

b．山形鋼

c．山形鋼 種類

鋼管，箱型断面材，十字 型断面材その他偏心の 極めて少ないもの

単一山形鋼主柱材その 他の偏心の比較的少な いもの

片側フランジ接合山形鋼 腹材その他の偏心の多 いもの

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

0 50 100 150 200 250

許容応力（N/mm2)

有効細長比λk

(a) (b) (c)

図

1.14 有効細長比に対する許容座屈応力（σ

=235N/mm

- 22 -

表

1.13

材端の 支持状態

理論値（　　　） 座屈形

両端ピン 両端固定 一端ピン

他端固定

一端自由 他端固定



 0 . 5  0 . 7  2 . 0 



圧縮材の許容座屈応力を求める場合には，材端支持状態を考慮し，有効細長比



 _

/ r





1.13

一般に送電用鉄塔の場合，部材の両端が支持され，かつ支持条件は通常完全ピンではないため，

材端の拘束効果によって有効座屈長さ







 0 . 9 

一方，支持点の剛性を特に大にするよう考慮した腹材あるいは小規模な山形鋼を用いた支持物 の腹材で

2



 0 . 8 

1-3-3 基礎設計

基礎は，上部構造を安全に支持し，構成部材に有害な影響を及ぼすような変位を起こさないよ うに設計するものとし，その許容支持力は，電技（常時荷重），

JEC

の場合は降伏支持力の

1/2.0

JEC

1.5/2.0

詳細な地盤調査を行い，土質力学に基づいて合理的に算定する方法があるが，近年では後者によ るものが一般的である．

- 23 -

本項では，鉄塔の不同変位に関する既往の研究ならびに他分野における不同変位に対する動向 を整理する．

(1)電気協同研究第 20

4

5

当時まれにみる大型台風によりかなりの被害を被ったことを発端に，骨組構造自体のみならず，

付随的または二次的影響にまで掘り下げて検討する必要が生じ，それまでにほとんど検討されて こなかった「基礎の変位が鉄塔強度におよぼす影響」について検討されている．ここでは，電源 開発株式会社の佐久間幹線

A

B

4

1

4

2

～

3

実際に生じうる接合部のボルトすべりについては考慮されていない．また，あくまでも解析的な 検討のみであり，実験や実測との検証がなされておらず，実際の鉄塔の挙動との整合性の確認が なされてはいない．

(2)電気協同研究第 25

2

6

1

1

接合部のボルトすべりや部材の元たわみの影響などによる非線形性の影響を考慮する係数とし て塑性変形倍数を導入し，これを過去の強度試験等から調査して定めた上で，略算法により基礎 不同変位による部材の応力増加率を計算し，鉄塔規模や部位に対する応力の傾向と設計時に確保 すべき裕度に対する提案がなされている．しかしながら，この略算法による応力値については，

実験的な検証がなされるにいたっておらず，解析的な検討にとどまっているに過ぎない．

(3)

30

2

10

前に示した文献

7)

8)

10%

1/1200

5～10mm

10%程度の余裕を採ることを推奨

- 24 -

している．また，変位の抑制と対策方法について触れ，施工や加工の精度の確保の他，基礎型の 適切な選定，上部構造の部材裕度の確保の必要性，および最下節の補強方法の具体例について示 されている．ここでは，許容変位量について言及されてはいるものの，弾性挙動を基本とした解 析的な検討にとどまっており，その妥当性の検証は今後の課題と位置づけられる．

(4)関西電力株式会社他 3

77kV

1

1

(5)JEC-127

基礎の許容変位量について述べられており，鉄塔構造体としての裕度やボルトクリアランスに よる変位量の吸収などを考慮すれば，不同変位量は，鉄塔根開きに対して，鉛直方向に

1/1200

1/800（たとえば根開き 6m

9)の検討が根拠となっているものである．

ここで示されている基礎の許容変位量は，基礎設計や既設鉄塔の健全性を判断する基準として，

今日まで広く使用されてきている．しかしながら，ここで述べられている許容変位量は，根開き をパラメータとしたひとつの目安を与えるものといえるが，鉄塔の種類，規模，構造などに応じ て，鉄塔への影響は変わるものと考えられ，合理的な評価方法の構築が求められている状況にあ る．

(6)東京電力株式会社による実規模試験

東京電力株式会社では，

UHV

UHV

1/1200

1/800

0.15

- 25 - (7)

土木分野では，道路橋示方書¹³⁾において，基礎の安定に関する基本事項として，許容変位につ いて述べられている．まず，常時，暴風時及びレベル

1

弾性体基礎の過大な水平変位は有害な残留変位の原因となることから，基礎の残留変位が工学的 に弾性挙動として評価できる範囲におさえる意味で規定され，許容水平変位は，多数の載荷試験 結果に基づき，原則として基礎幅の

1%とされている．

5m

50mm，

杭径

1.5m

15mm

2

0.02rad

基礎の許容変位量については一義的に定めずに，個別に検討することを求めている．

(8)建築分野の現状

建築分野では，建築基準法施行令

38

1347

沈下限界値の目安について触れられており，鉄骨造の場合，上限変形角として

3.5

10

rad

1.5cm

3.0cm

構造耐力上主要な部分に瑕疵が存する可能性として，可能性が低いものは

3/1000

3/1000

6/1000

6/1000