電信柱の構造性能の計算について

質問

電信柱の構造性能の計算が分かりません。
教えてください。

電信柱は、鉄製の亜鉛メッキ仕上げです。
根元の直径が250mm・先端の直径が150mm
厚さがt＝3mm・長さがL=7.50mです。

よろしくお願い致します。

回答No.1

GTAC · ベストアンサー

電力線に使用する場合、電気設備技術基準に計算方法が載っています。
電柱に加わる力を想定しますが、前提条件として電柱を設置する地方とどういった使い方をするのかがあります。
日本の地域によって台風が来る場所、こない場所、冬に最大風速が観測される場所、着雪を考慮する場所があります。また人家が多い場所なら風の影響が弱まるのでそれも考慮して（強度を低減して）よいことになっています。

電柱に取り付けられている電線や電柱自体の断面積（着雪した場合は雪のために太さが増す）に風が当たると電柱にその力が伝わります。

次に電柱を両方から電線で引っ張るのか、支線をつけるのか、引っ張る電線は両側から均等に引っ張るのか直角に曲がってるのかなどで電線に掛かる力が変わります。

また電線が電柱の先端から何ｍの位置に取り付けられているかにより力のバランスやモーメントとが変わります。

電力用なら求まった力に耐える電柱をカタログから選ぶことになります。（でなければ精密な強度計算を行い経済産業局の認可を受けて使うことになります）

建築物に取り付ける場合は建築基準法に基づいて風速を設定し各部に掛かる強度を計算します。
その他の用途の場合、簡易計算でよければ次のように考えて差し支えありません。

材質が鉄製とありますが鉄にはさまざまな種類があります。またパイプもガス配管用の継ぎ目のない物と水道管や電線管のような溶接部のあるもの、防錆を考慮したステンレスのものがあり、それぞれ強度が異なります。

正確には材料力学のハンドブックを見ればテーパー形状のパイプで片持ちとし先端を自由にして荷重を加えたときの各部の断面二次モーメントを求め、素材の強度（もしくは溶接部の強度）に安全率を加えた値以下であれば使用可能と判定できます。

厳密計算をする場合、電線が風で揺らされて周期的な外力が加わったりパイプが風の渦によって振動したりしますのでこの動的な荷重も考慮する必要があります。

もっとも簡易な計算でよければ、先端の太さ150mmと厚さ３mm水道管の強度をJISで調べ、これを安全率を見込んだ強度とすればよいかもしれません。

ちなみに自立させて使う場合はこの程度パイプであれば先端に数１０ｋｇの力しか掛けられないことになります。（根元が土であれば土がえぐれてしまいます。コンクリで固定してあれば根元で折れます）
電柱は両方からお互いに電線で支えられているのでトランスとかを載せていますが、電線がなければ倒れてしまいます。

上記のようにご質問の内容だけでは計算式を示して「構造性能」を提示するだけの情報が不足しています。

お礼

ありがとうございました。これだけ詳しく教えていただいて感謝しています。また、何か有りましたら、よろしくお願い致します。