JP6404589B2 - Design method of guard fence support - Google Patents
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Description
本発明は、車道や橋梁などの路肩に設けられている防護柵の一部をなす防護柵支柱の設計方法に関する。 The present invention relates to a method for designing a protection fence post that forms a part of a protection fence provided on a road shoulder such as a roadway or a bridge.
従来、車道や橋梁などの路肩に設けられている防護柵は、複数の防護柵支柱と、これら防護柵支柱間に架設された横梁から構成され、鋼材やアルミニウム合金鋳物、ダクタイル鋳鉄等が防護柵支柱の材料として用いられている。また、防護柵支柱は、設置面にアンカーボルトやナットで取付けられるベース部に支柱本体部が立設された構成となっている。 Conventionally, protective fences provided on the shoulders of roadways and bridges consist of multiple protective fence posts and horizontal beams installed between these protective fence posts. Steel, aluminum alloy castings, ductile cast iron, etc. are used as protective fences It is used as a material for the support. Moreover, the guard fence support | pillar becomes the structure by which the support | pillar main-body part was erected in the base part attached to an installation surface with an anchor bolt or a nut.
この種の防護柵支柱においては、支柱本体部を、車道に面する前面板材と、この前面板材の後方に配置される後面板材と、これら前面板材と後面板材とをつなぐ連結板材とを備えた構成とし、これらを互いに溶接により接合、または鋳型によって成型したものがある。そして、かかる支柱本体部を矩形板状のベース部上に溶接により立設、または鋳型によって支柱本体部とベース部とを一体として成型している。 In this type of guard fence column, the column main body portion includes a front plate member facing the roadway, a rear plate member disposed behind the front plate member, and a connecting plate member that connects the front plate member and the rear plate member. There is a configuration in which these are joined together by welding or molded by a mold. And this support | pillar main-body part stands by welding on a rectangular-plate-shaped base part, or the support | pillar main-body part and a base part are shape | molded integrally by the casting_mold | template.
また、後面板材の下部後面側に凹部等を設け、車両が防護柵に衝突し支柱本体部の上部に車道側から衝突荷重が作用すると、先ず横桟の圧潰、次いで支柱本体部が凹部を起点として後方へ変形し、車両の衝突エネルギーを吸収するように設計されている。 In addition, a recess or the like is provided on the lower rear side of the rear plate, and when the vehicle collides with the protective fence and a collision load acts on the upper part of the column main body from the roadway side, the horizontal beam is first crushed, and then the column main body starts from the concave. It is designed to deform rearward and absorb the collision energy of the vehicle.
また、車道側から衝突荷重が作用すると前面板材の前面や連結板材の前側には引張り力が生じ、後面板材の後面、特に凹部には圧縮力が生じる。従って、前面板材や連結板材に生じる引張り力によって亀裂が生じやすく、亀裂を起点として支柱が破断し、後方へ倒壊しやすくなる。 Further, when a collision load is applied from the roadway side, a tensile force is generated on the front surface of the front plate member and the front side of the connecting plate member, and a compressive force is generated on the rear surface of the rear plate member, particularly on the recess. Therefore, a crack is easily generated by the tensile force generated in the front plate member and the connecting plate member, and the support column is broken starting from the crack and easily collapses backward.
そこで、前面板材や連結板材に生じる引張り力による亀裂を生じ難くする技術が、たとえば特許文献1に開示されている。本技術によれば、凹部よりも高い位置で車両の接触や衝突時の衝撃により最も大きな引張り力が加わる前面板材に繋がる連結板材の部分を厚肉化することで補強している。
Therefore, for example,
確かに、特許文献1に開示された技術によれば、前面板材や連結板材に生じる引張り力による亀裂が生じ難くなることで、支柱本体部の強度を向上させることができる点では一定の効果があった。しかし、凹部の上部の断面剛性を高くして強度を向上させようとするものであることから、車両が防護柵に衝突した際の初期的な衝撃が非常に大きくなる傾向があった。
Certainly, according to the technique disclosed in
また、凹部よりも上部に位置する支柱本体部は、特別に応力分布の状況が考慮されたものではないため、凹部以外の支柱本体部による衝撃力の吸収効果があまり期待できず、車両が防護柵に衝突した際の初期的な衝撃を凹部以外で吸収し減衰させる効果が非常に低かった。 In addition, since the strut body located above the recess does not take into account the stress distribution, the impact force absorption effect by the strut body other than the recess cannot be expected so much and the vehicle is protected. The effect of absorbing and attenuating the initial impact at the time of collision with the fence other than the recess was very low.
また、前面板材や連結板材を補強するために連結板材の所定の箇所を圧肉化しているため、防護柵全体が重くなり、更には、材料費が嵩むため経済的に不利であると共に、施工時に作業者が取り扱うにはあまりにも重く煩雑であった。 In addition, because the front plate material and the connection plate material are reinforced by compressing predetermined portions of the connection plate material, the entire protective fence becomes heavy, and further, the material cost increases, which is economically disadvantageous and Sometimes it was too heavy and cumbersome for an operator to handle.
また、支柱本体部の強度を保つために、凹部を除きベース部から支柱本体部の上端部に至るまで幅広な外形となっており、車道側や路肩側からの透過性を改善することはできなかった。 In addition, in order to maintain the strength of the column main body part, it has a wide outer shape from the base part to the upper end part of the column main body part excluding the concave part, and it can improve the permeability from the roadway side or the road shoulder side. There wasn't.
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、車両衝突時の衝突エネルギーを効率よく吸収でき、軽量で取り扱い性に優れ、透過性の高い防護柵支柱を得ることができる防護柵支柱の設計方法を提供することを目的とする。 The present invention, as described above has been made in view of the circumstances, the collision energy during a vehicle collision can be efficiently absorbed, excellent handling property lightweight, it is possible to obtain a highly transparent protective fence post protection It aims at providing the design method of a fence support .
以上のような目的を達成するために、本発明は以下のようなものを提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following.
請求項1に係る発明は、設置面に固定されるベース部と、このベース部上に立ち上がり水平方向の一側に横梁を支持する支柱本体部と、を備えた防護柵支柱の設計方法であって、前記支柱本体部を、前記横梁を支持する第一面板材と、前記第一面板材に連結板材を介して連接される第二面板材と、を備えるとともに、前記横梁を支持する側の上部の所定箇所を水平方向に押圧力を付与した際に作用する応力が均一に分散するように形成された応力分散部と、前記第二面板材を前記第一面板材側に凹状となるように湾曲させた湾曲凹部を前記応力分散部の下側に有し、前記横梁を支持する側の前記所定箇所を水平方向に押圧力を付与した際に起点となって前記応力分散部を前記横梁を支持する側と反対側に傾倒させる応力集中部と、を備えた構成とし、前記横梁の極限曲げモーメントの合計との関係で、前記防護柵支柱の種別に応じて許容範囲が範囲をもって規定された極限支持力と、前記応力集中部からの塑性変形による前記応力分散部の傾倒に必要な最大の応力である塑性許容応力度と、前記極限支持力以上の値であり、且つ、前記応力集中部に前記塑性許容応力度が作用するように決定される最大支持力と、を用い、前記応力分散部における前記所定箇所から前記応力集中部の図心軸までの間に複数箇所の水平断面を設定し、各前記水平断面の断面係数を、次式(1)により、各前記水平断面の箇所に作用する応力が前記塑性許容応力度以下で均一となるように算出し、算出した各前記水平断面についての断面係数に基づいて前記応力分散部を設計することを特徴とする防護柵支柱の設計方法。
Z=Ph/σ ・・・(1)
ここで、Z:断面係数、P:前記最大支持力、h:前記所定箇所から各前記水平断面までの垂直距離、σ:応力である。
Inventions is according to
Z = Ph / σ (1)
Here, Z is a section modulus, P is the maximum supporting force, h is a vertical distance from the predetermined location to each horizontal section, and σ is stress.
本発明による防護柵支柱によれば、支柱本体部に、横梁を支持する側の上部の所定箇所を水平方向に押圧力を付与した際に作用する応力が均一に分散するように形成された応力分散部と、横梁を支持する側の上部の所定箇所を水平方向に押圧力を付与した際に起点となって横梁を支持する側と反対側に傾倒する応力集中部と、を備えることで、応力集中部のみならず応力分散部においても充分に衝撃力を吸収することができる。 According to the protective fence column according to the present invention, the stress that is applied to the column main body when the pressing force is applied in the horizontal direction to the predetermined portion on the upper side that supports the horizontal beam is uniformly distributed. By providing a dispersion part and a stress concentration part that tilts to the opposite side from the side that supports the horizontal beam as a starting point when applying a pressing force in the horizontal direction on the predetermined portion on the side that supports the horizontal beam, The impact force can be sufficiently absorbed not only in the stress concentration portion but also in the stress dispersion portion.
本発明の要旨は、支柱本体部に、横梁を支持する側の上部の所定箇所を水平方向に押圧力を付与した際に作用する応力が均一に分散するように形成された応力分散部と、横梁を支持する側の上部の所定箇所を水平方向に押圧力を付与した際に起点となって横梁を支持する側と反対側に傾倒する応力集中部と、を備えることで、応力集中部のみならず応力分散部においても充分に衝撃力を吸収することができるものである。すなわち、車両衝突時の衝突エネルギーを効率よく吸収することができる防護柵支柱の提供を図ろうとするものである。 The gist of the present invention is that the stress distribution part formed so that the stress acting when the pressing force is applied in the horizontal direction to the predetermined part of the upper part on the side supporting the cross beam is uniformly distributed to the column main body part, By providing a stress concentrating portion that starts from the side where the horizontal beam is supported and tilts in the opposite direction from the side that supports the horizontal beam when a pressing force is applied in the horizontal direction to the predetermined portion on the side supporting the horizontal beam, only the stress concentrating portion is provided. That is, the impact force can be sufficiently absorbed even in the stress dispersion portion. That is, an object of the present invention is to provide a protective fence post that can efficiently absorb collision energy at the time of a vehicle collision.
以下、本発明に係る防護柵支柱の一実施形態について図面を参照しながら説明する。また、本説明中において左右同一又は左右対称の構造や部品については、原則として同一の符号を付し、左右何れか一方のみを説明して、他方については説明を適宜省略する。 Hereinafter, an embodiment of a protective fence post according to the present invention will be described with reference to the drawings. In this description, the same or symmetrical structures and parts are assigned the same reference numerals in principle, and only one of the left and right is described, and the description of the other is omitted as appropriate.
図1(a)は本発明の一実施形態に係る防護柵支柱の側面図であり、(b)は(a)のA−A断面図であり、(c)は底面図である。また、図2(a)は防護柵支柱の正面斜視図であり、(b)は背面斜視図である。また、図3は防護柵支柱の使用状態の一例を示す斜視図であり、図4(a)は従来の防護柵支柱の応力分布を模式的に示した図であり、(b)は本発明の一実施形態に係る防護柵支柱の応力分布を模式的に示した図である。 Fig.1 (a) is a side view of the guard fence support | pillar which concerns on one Embodiment of this invention, (b) is AA sectional drawing of (a), (c) is a bottom view. FIG. 2A is a front perspective view of the protective fence column, and FIG. 2B is a rear perspective view. FIG. 3 is a perspective view showing an example of the usage state of the guard fence post, FIG. 4 (a) is a diagram schematically showing the stress distribution of the conventional guard fence pillar, and FIG. It is the figure which showed typically the stress distribution of the guard fence support | pillar which concerns on one Embodiment.
本発明に係る防護柵支柱1は、設置面50に固定されるベース部2と、このベース部2上に立ち上がり水平方向の一側に横梁60を支持する支柱本体部3と、を備え、支柱本体部3は、横梁60を支持する側の上部5の所定箇所Cを水平方向に押圧力Pを付与した際に作用する応力が均一に分散するように形成された応力分散部4と、横梁60を支持する側の上部5の所定箇所Cを水平方向に押圧力Pを付与した際に起点となって横梁60を支持する側と反対側に傾倒する応力集中部6と、を備えた構成となっている。
The
なお、支柱本体部3は、後述する湾曲凹部16周縁を応力集中部6とし、湾曲凹部16よりも上部を応力分散部4としている。
In addition, the support | pillar main-
このように構成することで、車両が防護柵51に衝突した際の初期的な衝突エネルギーを応力分散部4の全長に渡り略均一に応力を発生させて衝撃力を吸収するように応力分散部4を変形させ、応力分散部4に亀裂が入る前に応力集中部6を起点として路肩53側に応力分散部4を傾倒させることができる。
By configuring in this way, the stress distribution unit absorbs the impact force by generating the stress substantially uniformly over the entire length of the
ここで、防護柵支柱の上部5の所定箇所Cに車道52側から押圧力Pを付与した際の従来の防護柵支柱100の応力は、図4(a)で模式的に示すように、応力集中部6で応力が最大となるように、応力の分布が鋭角の頂点を上とした直角三角形状7で表される。しかし、本一実施形態に係る防護柵支柱1の応力は、図4(b)に模式的に示すように、応力分散部4で応力が均一になるように、応力の分布が長手方向を上下とする長方形状8で表される。
Here, the stress of the conventional
そして、防護柵支柱1は、図5に示すように、横梁60を支持する側の上部5の所定箇所Cを水平方向に押圧力Pを付与した際に最終的に応力集中部6が起点となって路肩53側に傾倒させるために、応力集中部6からの塑性変形による傾倒に必要な最大の応力、すなわち塑性許容応力度σw(kN/cm2)が応力集中部6に作用するまでは、応力分散部4に作用する塑性許容応力度σw(kN/cm2)以下の応力が応力分散部4に均一に分散されるように構成されている。
As shown in FIG. 5, when the
このように構成することで、図5(a)に示すように、塑性許容応力度σw(kN/cm2)が応力集中部6に作用するまで応力分散部4は後方に撓りながら押圧力Pを吸収することができる。特に、応力分散部4では応力分散部4に作用する応力が均一に分散されるため、後方への確実な撓りを発生させることができる。従って、車両が防護柵支柱1に衝突した際の初期的な衝撃力は応力分散部4によって可及的に吸収されると共に、その後、応力分散部4に作用する応力が塑性許容応力度σw(kN/cm2)に至るまで衝撃力を吸収し続けることができる。
With this configuration, as shown in FIG. 5A, the
また、応力分散部4によって減衰した衝撃力による応力が塑性許容応力度σw(kN/cm2)に達すると、図5(b)、(c)に示すように、応力集中部6を起点として応力分散部4の後方への傾倒が始まる。従って、塑性許容応力度σw(kN/cm2)以上の応力が応力集中部6に作用した後は、応力分散部4を傾倒させながら応力集中部6で衝撃力を吸収させることができる。
Further, when the stress due to the impact force attenuated by the
以上のように、本発明に係る防護柵支柱1は、応力集中部6のみならず応力分散部4においても充分に衝撃力を吸収することができるため、応力分散部4を有さない従来の防護柵支柱に比して効率的に衝撃力を減衰させることができる。
As described above, the
以下に、本発明の一実施形態に係る防護柵支柱1の各部の構成について詳述する。
Below, the structure of each part of the guard fence support |
防護柵支柱1はダクタイル鋳鉄による鋳物で形成され一体成型されたものであり、図1〜図3に示すように車道52と路肩53との境界部54上の設置面50に固定されるベース部2と、ベース部2上に立ち上がり、車道52に沿って配設される上下2本の第一・第二横梁60a,60bを支持可能とする支柱本体部3とで構成されている。
The
ベース部2は図1、図3に示すように、矩形板状に形成され、各角部の近傍には楕円状の4つのアンカーボルト挿通孔9を形成し、設置面50に植設された4つのアンカーボルト10がアンカーボルト挿通孔9に挿通される。その後、ベース部2の上方に突出したアンカーボルト10に4つのナット11を螺合させて螺着固定することで防護柵支柱1を設置面50に固定可能としている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
支柱本体部3は車道52側に面して第一・第二横梁60a,60bを支持する面板材である第一面板材12と、第一面板材12に連結板材13を介して連接される第二面板材14とを備えており、これら各板材12,13,14は一体に成型されている。なお、本一実施形態に係る防護柵支柱1では、図1(b)、図2(a)、(b)に示すように、第二面板材14を第一面板材12よりも幅狭とし、断面を略T字状に形成している。
The column
また、支柱本体部3は下部においてベース部2と一体に成型されており、第一面板材12とベース部2とが繋がる部分を第一面板材12の最大幅となるように形成されている。すなわち、第一面板材12は、車道52側に面するベース部2の前面でベース部2と接続されており、ベース部2の該前面の幅を最大幅として形成されている。
The column
また、第二面板材14とベース部2とが繋がる部分を第二面板材14の最大幅となるように第二面板材14の下部をベース部2側へ緩やかな拡開状となるように形成されている。すなわち、第二面板材14は、路肩53側に面するベース部2の後面でベース部2と接続されており、ベース部2の該後面の中央部においてベース部2の幅の略3分の1を最大幅となるように形成されている。
Further, the lower portion of the second
また、支柱本体部3は、特に第一面板材12、及び連結板材13の幅を上部5に向けて先鋭となるように形成することで、支柱本体部3全体が上部5に向けて先鋭となるように形成されている。なお、第二面板材14の幅についても上部5に向けて僅かに先鋭となるように形成されている。また、図1(a)に示すように、第一面板材12の厚みは、ベース部2側から上部5にかけて徐々に薄板となるように形成されている。
Further, the column
このように支柱本体部3全体、ひいてはベース部2から支柱本体部3の上端部に渡り、上部5に向けて先鋭となるように形成することができるのは、支柱本体部3の応力分散部4に作用する応力が均一に分散されるように形成されているからであり、これにより、防護柵支柱1を軽量化でき、更に、車道52側や路肩53側からの透過性を向上させることができる。
In this way, the entire strut
また、支柱本体部3は、ベース部2側から略3分の1の高さにおいて第一面板材12を路肩53側に僅かに傾けた屈曲部15を形成し、屈曲部15よりも上部を略垂直に形成している。更に、ベース部2側から略5分の1の高さにおいて第二面板材14を車道52側に凹状となるように湾曲させた湾曲凹部16を形成し、湾曲凹部16よりも上部を緩やかに車道52側に傾斜するようにして第一面板材12の上端部近傍と接続している。
Further, the column
また、支柱本体部3には第一・第二横梁60a,60bを支持するために、車道52側に凹状の湾曲面からなる第一横梁受部17と第二横梁受部18とが形成されている。各湾曲面は外径の異なる2つの横梁60a,60bの曲率と略同一の曲率に形成されている。第一横梁受部17は、第二横梁60bよりも大径の第一横梁60aを支持可能とし、第一面板材12の上端部において幅広とした湾曲面の凹側を第一面板材12の車道52側に位置する面に連続して形成されている。すなわち、第一横梁受部17は、上部5に向けて先鋭とした第一面板材12の上端部近傍において、第一面板材12の幅よりも広い幅で形成されている。
Further, in order to support the first and second
また、第一横梁60aを水平方向に安定して支持するために左右2つの第一横梁固定孔19が湾曲面を貫通するように穿設されている。従って、路肩53側から第一横梁固定孔19にボルト(図示せず)等を挿通して第一横梁60aに形成された雌ネジ部(図示せず)等と螺合させ、第一横梁受部17に第一横梁60aを固定させることができる。
Further, in order to stably support the first
また、第一横梁受部17の裏面となる路肩53側には、垂直方向に形成した板状の補強リブ20を備え、補強リブ20の下部側が第二面板材14の上端部周面の中央部で接続されている。
Further, a plate-shaped reinforcing
また、第二横梁受部18は、第一横梁60aよりも小径の第二横梁60bを支持可能とし、第一面板材12の長手方向における中央下部近傍において、湾曲面の凹側を車道52側に若干だけ突出させ、更に、第一面板材12の当該位置の幅よりも若干だけ幅広として形成している。また、第二横梁60bを水平方向に安定して支持するために左右2つの第二横梁固定孔21が湾曲面を貫通するように穿設されている。従って、路肩53側から第二横梁固定孔21にボルト(図示せず)等を挿通して第二横梁60bに形成された雌ネジ部(図示せず)等と螺合させ、第二横梁受部18に第二横梁60bを固定させることができる。
The second transverse
以上のように、本一実施形態に係る防護柵支柱1は構成されている。
As described above, the
[設計例]
次に、本発明に係る防護柵支柱1の「応力分散部4」と「応力集中部6」を主とした設計手順の一例を以下に説明する。なお、防護柵は、平成20年1月付けの社団法人日本道路協会発行の「防護柵の設置基準・同解説」(以下、「基準書」とする。)に基づいて設計されるため、図5、図6、図7と共に基準書に準じて説明を行う。
[Design example]
Next, an example of a design procedure mainly including the “
なお、本防護柵支柱1は、基準書においてB種に分類され、ベース部2の底面側から上部の所定箇所(中心C)までの高さHが800mmとしたダクタイル鋳鉄製の防護柵支柱である。
This
図5(a)は最大支持力で傾倒する状態を示す側面図であり、(b)は変形量150mm時の状態を示す側面図であり、(c)は変形量300mm時の状態を示す側面図である。また、図6は防護柵支柱1の設計時に考慮される側面図であり、図7は防護柵支柱1の荷重−変形量曲線を示す図である。
FIG. 5A is a side view showing a state of tilting with the maximum support force, FIG. 5B is a side view showing a state when the deformation amount is 150 mm, and FIG. 5C is a side view showing a state when the deformation amount is 300 mm. FIG. FIG. 6 is a side view taken into consideration when designing the
まず、防護柵支柱は複数の種別に分類されており、種別に応じて防護柵支柱の極限支持力Pw(kN)の許容範囲が部材選定域として定められている。具体的には、横梁の外径や本数等によって変化する横梁の極限曲げモーメントの合計Moを縦軸とした際に、算出または試験によって得られた横梁の極限曲げモーメントの合計Moと部材選定域とで囲まれた範囲に相当する横軸の防護柵支柱の極限支持力Pw(kN)が範囲をもって規定される(基準書p101)。従って、防護柵支柱の極限支持力Pw(kN)は、この範囲内から決定されることになる。 First, the guard fence columns are classified into a plurality of types, and an allowable range of the ultimate support force P w (kN) of the guard fence columns is determined as a member selection area according to the types. Specifically, when the total Mo of the bending moment of the transverse beam, which varies depending on the outer diameter and number of the transverse beams, is taken as the vertical axis, the total bending moment Mo of the transverse beam obtained by calculation or test and the member selection area The limit support force P w (kN) of the protective fence column on the horizontal axis corresponding to the range surrounded by is defined with a range (reference document p101). Therefore, the ultimate support force P w (kN) of the protective fence post is determined from this range.
次に、防護柵支柱の最大支持力Pmax(kN)は、防護柵支柱の極限支持力Pw(kN)以上の値である必要があり、且つ、防護柵支柱の最大支持力Pmax(kN)で応力集中部6に塑性許容応力度σw(kN/cm2)が作用するように決定する。具体的には以下のように算出される。
Next, the maximum support force P max (kN) of the guard fence column needs to be a value equal to or greater than the limit support force P w (kN) of the guard fence column, and the maximum support force P max ( kN) so that the allowable plastic stress σ w (kN / cm 2 ) acts on the
[数1]
M=Ph
σ=M/Z
M:曲げモーメント(kNcm)
P:押圧力(kN)
h:押圧力P(kN)を付与する中心Cからの垂直距離(cm)
σ:応力(kN/cm2)
Z:断面係数(cm3)
[Equation 1]
M = Ph
σ = M / Z
M: Bending moment (kNcm)
P: Pressing force (kN)
h: Vertical distance (cm) from the center C to which the pressing force P (kN) is applied
σ: Stress (kN / cm 2 )
Z: Section modulus (cm 3 )
[数2]
P=σZ/h
[Equation 2]
P = σZ / h
応力σ(kN/cm2)は材料によって規定される塑性許容応力度σw(kN/cm2)とし、断面係数Z(cm3)は応力集中部6の湾曲凹部16の断面係数Zg(cm3)とし、垂直距離h(cm)は押圧力P(kN)を付与する上側の第一横梁60aの所定箇所である中心Cから応力集中部6の図心軸Gまでの垂直距離hgとし、押圧力P(kN)を防護柵支柱1の最大支持力Pmax(kN)として防護柵支柱1の極限支持力Pw(kN)の範囲内となるように決定する。従って、以下の数式(数3)によって最大支持力Pmax(kN)が算出される。
The stress σ (kN / cm 2 ) is the allowable plastic stress σ w (kN / cm 2 ) defined by the material, and the section modulus Z (cm 3 ) is the section modulus Z g ( cm 3 ), and the vertical distance h (cm) is the vertical distance h g from the center C, which is a predetermined position of the upper first
[数3]
Pmax=σwZg/hg
[Equation 3]
P max = σ w Z g / h g
ここで、本一実施形態に係る防護柵支柱1の静荷重試験の結果である荷重−変形量曲線を図7に示す。これによると、極限支持力Pw(kN)は23.1kNであり、最大支持力Pmax(kN)は36.6kNとなる。また、最大支持力Pmax(kN)を支柱上部5の中心Cに受けた際の防護柵支柱1は、図5(a)に示すような状態であり、この時点から応力集中部6に応力が集中することになる。
Here, FIG. 7 shows a load-deformation amount curve as a result of the static load test of the
次に、応力分散部4については、応力分散部4に作用する応力が均等となるように、例えば、図6に示すように、押圧力P(kN)を付与する上側の第一横梁60aの中心Cから応力集中部6の図心軸Gまでの間において、当該間隔を略5等分するように中心Cから下方へ10cmの等間隔で4箇所A,B,C,Dの水平断面を設定した場合、これらの箇所に作用する応力が少なくとも塑性許容応力度σw(kN/cm2)に至るまでは応力分散部4に均一に作用するように構成される。
Next, with respect to the
すなわち、少なくとも最大支持力Pmax(kN)となる図5(a)の状態までは応力分散部4に作用する応力は均一に分散されることになる。従って、応力分散部4による効果は、従来の防護柵支柱に比して、図7における最大支持力Pmax(kN)となる変形量が右側にシフトすることで確認できる。これは、応力分散部4での衝撃吸収性の向上を示すことになる。
That is, the stress acting on the
このように構成するためには、設定した4箇所の各断面係数Z10〜40(cm3)を算出する必要がある。この場合、算出されるのは10cm間隔の各断面係数Z10〜40(cm3)であることから、算出されない部分の断面係数Z(cm3)は、算出された前後の断面係数Z(cm3)から勾配を求め、近似的に当該箇所の断面係数Z(cm3)とすればよい。なお、応力分散部4に作用する応力を、応力分散部4の何れの位置においても精度よく設計するためには断面係数Z(cm3)の設定箇所を増やせばよい。
Thus in order to configure, it is necessary to calculate each section modulus of four locations set Z 10~40 (cm 3). In this case, since being calculated is the section modulus Z 10 to 40 of 10cm spacing (cm 3), the section modulus of not calculated moiety Z (cm 3) is the section modulus before and after the calculated Z (cm 3 ), the gradient may be obtained and approximated to the section modulus Z (cm 3 ) of the location. In order to design the stress acting on the
設定した4箇所の各断面係数Z10〜40(cm3)の具体的な算出方法は、上述した数式(数2)において、垂直距離h(cm)は押圧力P(kN)を付与する上側の第一横梁60aの中心Cから下方へ10、20、30、40cmの箇所の各図心軸G10〜40までの垂直距離h10〜40(この場合は、全て水平断面なので図心軸G10〜40の算出は不要)とし、押圧力P(kN)を防護柵支柱1の最大支持力Pmax(kN)とし、応力σ(kN/cm2)は塑性許容応力度σw(kN/cm2)として算出される。従って、以下の数式(数4)によって設定した4箇所の各断面係数Z10〜40(cm3)が算出される。
The specific calculation method for each of the four section coefficients Z 10 to 40 (cm 3 ) set is as follows. In the above-described equation (Equation 2), the vertical distance h (cm) is the upper side that gives the pressing force P (kN). Vertical distances h 10 to 40 from the center C of the first
[数4]
Z10〜40=Pmaxh10〜40/σw
[Equation 4]
Z 10-40 = P max h 10-40 / σ w
以上のようにして算出された各断面係数Z10〜40(cm3)に基づいて応力分散部4を設計すれば、少なくとも塑性許容応力度σw(kN/cm2)に至るまでは応力分散部4に作用する応力を均一にすることができる。
If the
なお、上述した数式(数4)においては、応力集中部6が起点となって応力集中部6の塑性変形により応力分散部4を傾倒させるために、応力σ(kN/cm2)を塑性許容応力度σw(kN/cm2)と同等とすることが望ましい。この場合、算出された設計値と現物による測定値との誤差を考慮した上で、応力分散部4が必要以上に重くならず、応力集中部6の影響を受けることなく応力分散部4での安定した衝撃吸収性能を発揮させるために、数式(数4)で用いる応力σ(kN/cm2)を塑性許容応力度σw(kN/cm2)よりも小さく、塑性許容応力度σw(kN/cm2)の5%減以内、または、塑性許容応力度σw(kN/cm2)よりも小さく、塑性許容応力度σw(kN/cm2)の10%減以内としてもよい。
In the above-described formula (Equation 4), the stress σ (kN / cm 2 ) is plastically allowable in order to tilt the
上述した防護柵支柱の設計手順は一例であり、本説明に限定されるものではなく、例えば、水平断面から断面係数Z(cm3)を算出するのではなく、各部の形状を考慮して断面係数Z(cm3)を算出する等、本発明の要旨の範囲内において種々の方法を用いることができる。 The design procedure of the protective fence support described above is an example, and is not limited to the present description. For example, the cross-section coefficient Z (cm 3 ) is not calculated from the horizontal cross-section, and the cross-section is taken into account the shape of each part. Various methods can be used within the scope of the present invention, such as calculating the coefficient Z (cm 3 ).
また、本一実施形態に係る防護柵支柱1は、ダクタイル鋳鉄を用いており、断面を略T字状に形成しているが、これらは本一実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形、変更が可能であることは言うまでもない。
Moreover, although the protection fence support |
以上のようにして防護柵支柱1を設計することで、ベース部2から支柱本体部3の上端部に渡り、上部5に向けて先鋭となるように形成することができる。これにより、防護柵支柱1を軽量化でき、材料費の削減によって経済的に有利になると共に、施工時の取り扱い性を向上させることができる。更に、車道52側や路肩53側からの透過性を向上させることができる。
By designing the
また、図5(a)に示すように、塑性許容応力度σw(kN/cm2)が応力集中部6に作用するまで応力分散部4は後方に撓りながら押圧力P(kN)を吸収することができる。特に、応力分散部4では応力分散部4に作用する応力が均一に分散されるため、後方への確実な撓りを発生させることができる。従って、車両が防護柵支柱1に衝突した際の初期的な衝撃力は応力分散部4によって可及的に吸収されると共に、その後、応力分散部4に作用する応力が塑性許容応力度σw(kN/cm2)に至るまで衝撃力を吸収し続けることができる。
Further, as shown in FIG. 5 (a), the
また、応力分散部4によって減衰した衝撃力による応力が塑性許容応力度σw(kN/cm2)に達すると、図5(b)、(c)に示すように、応力集中部6を起点として応力分散部4の後方への傾倒が始まる。従って、塑性許容応力度σw(kN/cm2)以上の応力が応力集中部6に作用した後は、応力分散部4を傾倒させながら応力集中部6で衝撃力を吸収させることができる。
Further, when the stress due to the impact force attenuated by the
このように、本発明に係る防護柵支柱1は、応力集中部6のみならず応力分散部4においても充分に衝撃力を吸収することができるため、応力分散部4を有さない従来の防護柵支柱に比して効率的に衝撃力を減衰させることができる。
As described above, the
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は係る特定の実施形態や変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments and modifications, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Can be modified or changed.
C 所定箇所(中心)
P 押圧力
Pmax 最大支持力
σw 最大の応力
1 防護柵支柱
2 ベース部
3 支柱本体部
4 応力分散部
5 上部
6 応力集中部
12 第一面板材
13 連結板材
14 第二面板材
50 設置面
60 横梁
C Predetermined location (center)
P Pressing force P max Maximum support force σ w
Claims (1)
前記支柱本体部を、
前記横梁を支持する第一面板材と、前記第一面板材に連結板材を介して連接される第二面板材と、を備えるとともに、
前記横梁を支持する側の上部の所定箇所を水平方向に押圧力を付与した際に作用する応力が均一に分散するように形成された応力分散部と、
前記第二面板材を前記第一面板材側に凹状となるように湾曲させた湾曲凹部を前記応力分散部の下側に有し、前記横梁を支持する側の前記所定箇所を水平方向に押圧力を付与した際に起点となって前記応力分散部を前記横梁を支持する側と反対側に傾倒させる応力集中部と、を備えた構成とし、
前記横梁の極限曲げモーメントの合計との関係で、前記防護柵支柱の種別に応じて許容範囲が範囲をもって規定された極限支持力と、
前記応力集中部からの塑性変形による前記応力分散部の傾倒に必要な最大の応力である塑性許容応力度と、
前記極限支持力以上の値であり、且つ、前記応力集中部に前記塑性許容応力度が作用するように決定される最大支持力と、を用い、
前記応力分散部における前記所定箇所から前記応力集中部の図心軸までの間に複数箇所の水平断面を設定し、
各前記水平断面の断面係数を、次式(1)により、各前記水平断面の箇所に作用する応力が前記塑性許容応力度以下で均一となるように算出し、
算出した各前記水平断面についての断面係数に基づいて前記応力分散部を設計する
ことを特徴とする防護柵支柱の設計方法。
Z=Ph/σ ・・・(1)
ここで、Z:断面係数、P:前記最大支持力、h:前記所定箇所から各前記水平断面までの垂直距離、σ:応力である。 A protection fence column design method comprising a base unit fixed to an installation surface, and a column body unit that stands on the base unit and supports a horizontal beam on one side in the horizontal direction ,
The column main body is
A first face plate that supports the transverse beam, and a second face plate that is connected to the first face plate via a connecting plate,
A stress distribution portion formed so that stress acting when a pressing force is applied in a horizontal direction to a predetermined portion on the upper side supporting the horizontal beam is uniformly distributed;
Wherein the dihedral plate has a curved recess is curved in a concave shape to said first surface plate side to the lower side of the stress dispersion portion, the horizontal direction before Kisho constant position on the side for supporting the lateral beam and the stress dispersion portion is a starting point upon applying a pressing force to the side for supporting the lateral beam and the stress concentrated portions Ru is tilted to the opposite side, a configuration with a,
In relation to the sum of the ultimate bending moment of the transverse beam, the ultimate support force with an allowable range defined according to the type of the guard fence post, and
Plastic allowable stress degree, which is the maximum stress necessary for tilting the stress dispersion part due to plastic deformation from the stress concentration part;
A maximum support force that is a value equal to or greater than the ultimate support force and is determined such that the plastic allowable stress acts on the stress concentration portion,
A plurality of horizontal cross sections are set between the predetermined location in the stress dispersion portion and the centroid of the stress concentration portion,
The section modulus of each horizontal section is calculated according to the following equation (1) so that the stress acting on the location of each horizontal section is equal to or less than the allowable plastic stress,
A design method for a protective fence post , wherein the stress distribution portion is designed based on the calculated section modulus for each horizontal section .
Z = Ph / σ (1)
Here, Z is a section modulus, P is the maximum supporting force, h is a vertical distance from the predetermined location to each horizontal section, and σ is stress.
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