設計・解析・実験 Design・Analysis・Experiment

鉄塔は、一般的に、クレモナ図解法を用いた平面解析で設計されています。
お客様からご提示頂く強風、地震などの荷重条件、および、電線、アンテナなどの各諸元をもとに、自社開発の最先端鉄塔設計プログラムを用いて、新設鉄塔の設計や既設鉄塔の強度検討設計を迅速に行っています。また、耐震強度評価設計や、不同変位が生じた鉄塔の強度検討設計では、立体解析や動的解析から得られた応力と部材の強度を用いて、鉄塔の安全性を評価しています。

平面解析よりも詳細に設計を行う必要がある場合には、立体効果を考慮することで実現象をより精密に模擬できる立体解析を行います。立体解析は、目的に応じて主に次の３つに分類されます。それぞれの解析モデルは、自社開発のプログラムを用いることで、高速かつ正確な作成が可能です。

□静的解析・・・・・時間によって変動しない荷重に対する応力解析
□動的解析・・・・・時間によって変動する荷重に対する応力解析
□不同変位解析・・・強制変位による静的解析

静的解析

静的解析とは、時間によって変動しない荷重（静的な荷重）を受けて発生する応力を求める解析です。鉄塔全体を強度評価する場合には、部材を梁（ビーム）要素や棒（トラス）要素と捉えてモデル化します。また、部材単体や局部的な構造を強度評価する場合には、シェル要素やソリッド要素を用いてモデル化します。もちろん、これらの要素を複合的に組み合わせる場合もあります。解析手法としては、主に、応力とひずみが比例する線形解析、材料が降伏して応力とひずみが非線形となる材料非線形解析、大変形を考慮する幾何学的非線形解析、材料非線形解析と幾何学的非線形解析を同時に考慮する複合非線形解析が挙げられます。

動的解析

動的解析とは、時間によって変化する荷重（風、地震など）に対して、構造物の共振性を考慮して、構造物の振動や発生応力を求める解析です。
特に、送電用鉄塔は、電気を送るための架渉線を支持しており、鉄塔と架渉線が相互に影響を与えることから、風や地震に対する応答特性は一般的な鋼構造物と大きく異なります。この応答特性の解析のため、私たちは、鉄塔―架渉線の連成系をモデル化して解析できるプログラム（TowerCableResp）の開発に成功しました。このプログラムには、長い間積み重ねてきた台風観測や振動試験の成果が反映されているため、実証に基づいた高精度な解析が可能です。

動的解析

動的解析とは、時間によって変化する荷重（風、地震など）に対して、構造物の共振性を考慮して、構造物の振動や発生応力を求める解析です。
特に、送電用鉄塔は、電気を送るための架渉線を支持しており、鉄塔と架渉線が相互に影響を与えることから、風や地震に対する応答特性は一般的な鋼構造物と大きく異なります。この応答特性の解析のため、私たちは、鉄塔―架渉線の連成系をモデル化して解析できるプログラム（TowerCableResp）の開発に成功しました。このプログラムには、長い間積み重ねてきた台風観測や振動試験の成果が反映されているため、実証に基づいた高精度な解析が可能です。

不同変位(不同沈下)解析

送電用鉄塔の大半では、4脚がそれぞれ独立した基礎を有しています。これらの基礎が地滑りや地震によって変位することを不同変位（不同沈下）といいます。不同変位が生じると、部材に付加的な応力が発生するため、新たに鉄塔の強度評価が必要になります。私たちは、基礎の位置データを実際に現地で計測し、同データから不同変位量を算出したうえで、この値を立体解析モデルの基礎部に強制変位として与えることで、不同変位解析を行います。これにより、極めて精緻な鉄塔の強度評価が可能となります。
なお、お客様のニーズに応じて、ボルト接合部の滑りを考慮した非線形の不動変位解析も可能です。

私たちは、台風の風速変動や、変動する外力で揺れる鉄塔の振動特性を把握するため、長い年月をかけて、台風観測、振動試験などの実験を積み重ねてきました。この成果として、例えば、観測においては、絶対変位を計測する光学式変位計、無電源にて正確な加振力が得られる人力起振機の開発などとあわせて、独自の観測実験ノウハウを保持しています。 また、新たに評価する部材や治具については、圧縮・引張荷重による強度確認試験、様々な風速や風向による風荷重を計測するための風洞実験なども得意としています。