JP4559144B2 - 組立式構造部材を基礎上で関節動可能に支持するためのシステム及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋コンクリートの組立式構造物に関する。これらの構造物は、特に、高架交差路、地下道、橋、人造トンネル、ガレージ、地下駐車場などの建造物を、一連のアーチ状または門状のセグメントにより製造するために用いられる。これらのセグメントは、建造物の軸に沿って、建造物の望ましい寸法が得られるまで連続して設置される。このタイプの一般的な構造物の場合、建造物の各セグメントは、それぞれの基礎要素に支持された１以上の垂直材を画成する１以上の組立式構造部材から成る。

通常、各組立式部材は、その垂直材から下方に突出する補強ロッドを有し得る。補強ロッドは、作業中に形成される、垂直材のためのベースまたは基礎構造を構成するコンクリートキャスティングに組み込まれることを意図されている。この方法においては、完全に堅固な固定結合が構造部材とベース構造物の間に形成される。しかし、この種の堅固な結合が、望ましい条件の幾つかを十分に満たさないことが分かっている。例えば、この種の結合による建築物の支持が、基礎台座の降伏による損傷をもたらすことがある。また、垂直材から突出する補強ロッドにより構造部材が大きくなり、これが、構造部材を輸送できる量を少なくしている。

これらのロッドの代わりに、構造部材の垂直材を支持するためのシステムであって、突出した補強ロッドを有さず、かつ、構造部材の少なくとも小さい関節動を可能にするシステムを用いることが好ましい。この種の支持（ベアリング）システムは、各垂直材とそれぞれのベース構造物の間に介在するいわゆる「固定ヒンジ(static hinge)」から成る。

本発明は、特に、請求項１の冒頭に記載された支持システムに関する。

このようなシステムは、同一出願人の名において出願されたＥＰ−Ａ−２１９ ５０１およびＥＰ−Ａ−８６１ ３５８から知られる。これらの出願は、組立式構造部材により製造された一連のアーチ状または門状のセグメントにより形成された屋外建造物に関する。構造部材は、１つの固定ヒンジを各垂直材のベースに、基礎構造物、例えばコンクリートベッドまたは連続基礎台座上で支持されるために有する。これらの組立式構造部材は、好ましくは、いわゆる関節式部材であり、これらの部材は、一連の鉄筋コンクリートボディにより、鉄筋コンクリートボディの間に突出した共通の補強ロッドによって互いに連結されて製造され、かつ、様々な部材の設置中に折り曲げられて、各部材が、輸送のための最初の平坦な構造から、設置後には逆Ｌ字形の構造にされることを意図されている。４つの関節により分離された５つのボディを有する組立式部材の場合、各組立式部材は、そのベースにそれぞれの固定ヒンジが形成された１対の垂直材を含む。２つの関節により分離された３つのボディを有する組立式部材の場合、構造物の各セグメントは、少なくとも２つのこのような構造部材から成り、単一の固定ヒンジが各部材の垂直材のベースに形成され、一方、各構造部材の反対端は、別の、類似で対称の構造部材に、または、対称に配置された２つの構造部材間の中央位置に挟まれたほぼ直線状の組立式部材に、通常は関節式に支持されることを意図されている。

しかし、この知られたベアリングシステムにおいて、各セグメントのベースの固定ヒンジにおける曲げモーメントは作用せず、それゆえ、構造物の他の部分において曲げ応力がかなり増大する。このような曲げ応力に対抗するために様々な構造部材の寸法を拡大することがしばしば必要であり、この結果、輸送および製造のコストが増大することになる。

知られたベアリングシステムの欠点を克服するために、本発明の目的は、組立式構造部材を基礎上で関節動可能に支持するための、本発明の特許請求項１に記載された特徴を有するシステムを提供することにある。

これらの特徴により、本発明のシステムは、基礎上に支持された組立式部材の各垂直材のベース部のゾーンにて互いに間隔をあけて配置された２つの固定ヒンジを含み、このシステムは、各構造部材が、ベース固定ヒンジの一方または他方の中心を中心として、それぞれの構造部材が受ける移動の種類に応じて回転することを可能にする。こうして、荷重がかけられた状態において、一方または他方の固定ヒンジが、垂直材のベースが一方向に回転するか、または他方向に回転するかの傾向に応じて用いられる。ベースに２つの固定ヒンジを有するこの解決法は、かなり実質的な利点を得ることを可能にする。この利点とは、各構造部材の垂直材のためのベアリングシステムが、構造部材に作用する力の合力の真直な作用線が、２つのベース固定ヒンジの中心間の距離を有する空間を横切るときには固定結合のように作用し、一方、合力の真直な作用線が、２つの固定ヒンジの一方の軸を超えて進むと、ベアリングシステムは、このヒンジに対して関節連結されたベアリングのように作用し、これにより構造部材の小回転が行われ、この回転は、構造物全体が、応力の合力の真直な作用線が前記固定ヒンジの軸を通過する新しいバランス配置に達するまで続けられることである。

したがって、２つのベース固定ヒンジを有するこのベアリングシステムは、予め決められた最大量の曲げモーメント、すなわち、２つのベース固定ヒンジの中心間の距離と、垂直方向に加えられた応力により生成された力と等しい曲げモーメントを支持することができ、これより大きい曲げモーメントを支持することはない。なぜなら、この閾値を超えると、曲げモーメントがゼロの状態で関節式ベアリングの動作が行われるからである。この動作は、建築の分野における多くの用途において、通常の完全に固定される結合よりも、または単一のヒンジよりも好ましいことが分かっている。

実際、固定結合による連結の場合、固定結合の部分は、曲げモーメントおよび剪断応力の値が通常高いため、非常に大きい応力を受ける傾向がある。したがって、この部分は、受ける可能性のある最大応力を安全に支持するために拡大される必要がある。

また、関節連結の場合、単一ヒンジが一般的であるが、ヒンジにおける曲げ応力がゼロであることにより、構造部材の他の部分において曲げ応力が高くなり、したがって、構造部材の寸法を拡大しなければならない。

本発明の主題である、２つのベース固定ヒンジを有する連結は、２つのベースヒンジの中心間の距離と等しいプリセットアームにより曲げモーメントに適応することを可能にし、これは、構造部材の、垂直材のゾーンにおける寸法決定に十分に適切であることがわかった。したがって、この連結は、このゾーンの断面の曲げ強さを最適に利用することを可能にし、このために計算された値を超える危険がない。この最適な力の利用が、多くの場合に、建造物の一部の寸法を低減することを可能にし、この結果、建造物全体のコストの低減がもたらされる。

さらに、ベースの２つの固定ヒンジは、組立式部材の、２つの固定ヒンジの軸間に挟まれたゾーンが、垂直材のいずれの回転方向に関しても、いかなる場合も、部材を支持する基礎のゾーンから遠ざかるように移動する傾向を有し、したがって、このゾーンと、基礎の隣接する部分との干渉が絶対に生じないという利点を有する。この事実により、支持および調節部材を、組立式部材の組立中に用いるためにこのゾーンに配置することができ、支持および調節部材は、ベースの２つの固定ヒンジの動作に影響を与えずに所定位置に残されることができる。

単一のベース固定ヒンジを有する先行技術の組立式部材においては、回転による部分間の干渉の全てを回避するために、上記の手段と異なる特別な手段が用いられていた。例えば、相対移動を行うことを意図された部分の間に中空または空間を事前に設け、この空間に、圧力を加えることにより収縮するように適合された材料、例えばポリエチレンシートを挿入することが必要である。または、部材の回転に抵抗をもたらし得るベース構造物との干渉を回避するために、組立式部材の端部を先細にしなければならない。

本発明のさらなる特性および利点は、以下の詳細な説明を読むことにより、より明確になるであろう。これらの詳細な説明は、非限定的な例として提示され、添付図面を参照しつつ記載されている。

図を参照すると、屋外建造物の、アーチ状または門状のセグメントの全体が番号１０で示されている。建造物は水平な領域に直立され、これは、掘削の実行により、一連のセグメント１０を建造物の軸に沿って設計寸法が得られるまで設置することにより達成され得る。

図１のセグメント１０は、上方および側方にて閉じた構造を有し、かつ、基礎上に支持された１対の垂直材を含むが、屋外タイプでない建造物であって、各々が単一の垂直材を有する一連の開放セグメントまたは単一部材により形成され、側方および／または上方に開放した構造を画成する建造物もまた本発明の範囲内にある。

１対の垂直材を有し、かつ閉鎖構造を形成するセグメントの場合、セグメントの各々が単一の構造部材からつくられるならば、この部材自体が１対の垂直材を有し、かつ、設置状態において、ほぼ逆Ｕ字状の構造を有することになる。あるいは、建造物の各セグメントが２つ以上の構造部材からつくられるならば、建造物の垂直材は、各セグメントに関して側方に配置された２つの組立式構造部材の一部から構成され、かつ、設置状態にてほぼ逆Ｌ字状の構造を有することになり、これらの２つの部材間の中央位置に第３の組立式部材が配置され得る。

図１のセグメント１０は、好ましくは、いわゆる関節式の２つの組立式構造部材１２から構成され、このような構造部材自体は一般に知られており、ＥＰ−Ａ−２１９ ５０１およびＥＰ−Ａ−８６１ ３５８に示されている。これらの構造部材１２は、建造物の軸に対して対称の位置にて向き合うように、ほぼ逆Ｌ字構造に従って配置されている。すなわち、組立式部材１２は、各々、鉄筋コンクリート製の３つのボディ（部分）を含み、各ボディは、隣り合う１対のボディ間に介在するゾーンに延在する補強ロッドにより連結され、これらのゾーンは関節ゾーンとして、部材１２の設置中にこれらのゾーンにおいて補強ロッドを曲げることにより、各部材１２が前述のＬ字構造となるように働く。各部材１２の各ボディは、垂直材として働く第１の直線状部１４であって、建造物の軸に面した側にパネル部１４ａを有する第１の直線状部１４と、Ｌ字状構造の斜面を構成する中間の直線状部１６と、カンチレバー端１８ａを有する別の直線状ブラケット部１８とから構成されている。２つの部材１２の端部１８ａは、各セグメント１０の中央ヒンジを構成する関節部（図１には見られない）により、実質的に互いに固定または連結されることができる。

各垂直材１４は、それぞれの基礎構造部２２、例えばコンクリートベッドまたは基礎の連続縁石に支持されることを意図されたベース部２０を有する。基礎構造部２２は、部材１２のベース部２０を受け入れることを可能にするための上方開放溝の形状の支持座（ベアリングシート）２４を有する。

互いに離して配置された１対の凸状の付属部２６，２８が各ベース部２０から延在し、これらの各々が、以下により詳細に説明するように、それぞれの固定ヒンジの半分の部分を構成している。

好ましくは、凸状の付属部２６，２８は、垂直材１４に付属したそれぞれの円柱状面により画成される。円柱状面は垂直材１４から延在し、直線状部３０により分離され、円柱状面の軸は共に、建造物全体の軸と平行である。

一時的な支持手段３５が直線状部３０に配置され、好都合には、２つの固定ヒンジ間の中間位置に、垂直材１４を支持するために配置される。支持手段３５は、組立中に垂直材１４を基礎２２上に配置するときにベース部２０をベアリングシート２４の底部に対して持ち上げておくように適合されている。支持手段３５は、好ましくは、調節可能な延長部を有し、したがって、各垂直材１４と支持座２４との距離は、随意に、各部材１２の基礎２２に対する最適な位置決め、および、他方の対向部材１２に対する最適な位置決めが達成されるように調節されることができる。

本発明のこの実施形態において、支持手段３５は、各垂直材１４のための１対のねじ付きブッシュ３７（図２）を含み、ブッシュ３７の各々は、垂直材１４のそれぞれの側方にてベース部２０に組み込まれている。ねじ３８が各ブッシュ３７と係合し、ねじ３８は、基礎２２に向って突出する、支持プレート４０が設けられたヘッド３９を有する。ねじ３８のヘッド３９は、制御構造、例えば、六角形の断面を有して、制御レンチなどのツールとの係合を可能にする。これは、ねじ３８を回転させて、ねじ３８の延長部を、それぞれのブッシュ３７に対して変化させるためである。ブッシュ３７およびねじ３８は、特に、建造物の設置中にそれぞれの部材１２の重量を少なくとも支持することができる寸法を有する。

図３からより明確であるように、設置中、各組立式部材１２の垂直材１４のベース部２０は、それぞれの基礎２２の支持座２４の内側に、先に設置された別の部材１２と並べて配置され得る。必要であれば、支持手段３５を、部材１２の望ましい配置が達成されるまで調節することができる。

このようにして１つの部材１２が設置され、または複数の部材１２が設置されたならば、作業中に基礎２２の支持座２４にコンクリートキャスティング（流し込み）３６を、これらの支持座と、関連する部材１２の垂直材１４との間に施し、これにより、支持座２４の底部と各垂直材１４のベース部２０の間の空間を埋める。このキャスティングは、支持座２４が一方の側にて、ベース部２０が他方の側にて、それぞれダイとカウンターダイの機能を果たすように行われる。こうしてキャスティング３６が硬化したならば、凸状付属物２６および２８に対応する相補的な凹面２７および２９が形成され、これが、各固定ヒンジのもう一方の半分の部分を構成する。

キャスティング３６が硬化すれば、部材１２の重量、および部材１２に加えられる荷重は、キャスティング３６とベース部２０との接触ゾーンにより支持されることになり、したがって、ねじ３８が圧潰されても、構造物に与える影響は全くない。

好ましくは、耐摩擦材料の層３２，３４が、各凸状付属物２６，２８と、それぞれの凹面２７，２９との間に、回転を意図されている２つの固定ヒンジの一部の付着を防止するために、また、接触部の接線方向の摩擦を低減するために配置され、これにより、固定ヒンジの動作中に凸状付属物２６，２８が凹面２７，２９上でより良好にスライドすることを可能にする。したがって、層３２，２４は、連結潤滑材として作用することを意図されており、ポリマープラスチック材料、例えば、部分の相対移動の結果として永久的に変形する高密度ポリエチレン、相対回転を受けた部分間の摩擦係数を低くするポリ塩化ビニールのシート、または、コンクリートに対する摩擦係数が低い、容易に変形可能な別のプラスチック材料のシートから構成され得る。加えられる荷重が大き過ぎない場合には、良質のビチューメン（歴青）塗料層を凸状付属物２６，２８に塗布することで十分であろう。

基礎２２に支持される組立式部材１２のベース部２０のゾーンに、互いに分離された２つの固定ヒンジを設けることにより、各部材１２に応力が加えられた場合に、部材１２が、一方の、または他方の固定ヒンジの中心を中心として中立的に回転することが可能にされる。したがって、本発明のベアリングシステムは、部材１２に加えられた力の合力が、２つの固定ヒンジの軸により画定された空間内を通過するように方向付けられたときに固定結合として働き、また、部材１２に加えられた力の合力が、２つの固定ヒンジの軸により画定された空間の外側を通過するように方向付けられたときには関節として働く。後者の状況において、部材１２は、力の合力の真直な作用線により近い固定ヒンジを中心に、合力がこの固定ヒンジの軸を通過するバランス配置が得られるまで回転される。

図１は、屋外建造物のセグメントの正面図であり、セグメントは、それぞれの基礎構造物に支持されかつ並べて配置された１対の組立式構造部材を含む。 図２は、図１の矢印ＩＩにより示された部分の拡大部分断面図である。 図３は、本発明に従うシステムが形成される前の、構造部材がそれぞれの基礎上に支持されるステップの部分分解斜視図である。

Claims (11)

1. 組立式構造部材を基礎上で関節動可能に支持するシステムであって、前記部材はＵ字状またはＬ字状の構造部材（１２）であって、屋外建造物のアーチ状セグメント（１０）を形成するように適用され、前記屋外建造物はその野外建造物の軸を有し、前記部材は前記野外建造物の軸に沿って延在する基礎（２２）上に配置するようになされたベース（２０）を備える垂直材（１４）を有し、前記システムは、垂直材（１４）のベース（２０）と基礎（２２）との間に介在する第１の固定ヒンジ（２６，２７）を含み、前記第１の固定ヒンジ（２６，２７）は前記野外建造物の軸に平行な回転軸を有するシステムにおいて、
   垂直材（１４）のベース（２０）と基礎（２２）の間に配置された追加の固定ヒンジ（２８，２９）を含み、前記追加の固定ヒンジ（２８，２９）が、第１の固定ヒンジ（２６，２７）の回転軸に平行でかつ前記回転軸から離れた回転軸を有し、前記第１及び追加の固定ヒンジ（２６，２７；２８，２９）は、同じ前記垂直材（１４）のベース（２０）から延在する凸状の付属部（２６，２８）を有し、これらの付属部の各々がそれぞれの固定ヒンジの半分の部分を形成し、前記凸状の付属部（２６，２８）は、基礎（２２）上に対応する形状に形成された、前記半分の部分の相補的部分を形成する凹面（２７，２９）と回転可能に係合することを特徴とするシステム。
   
2. 凸状付属部（２６，２８）の各々がそれぞれの円柱状面により画成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
3. 基礎（２２）が、上向きに開放した溝の形状の受座（２４）を有することを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載のシステム。
4. 前記凹面（２７，２９）の両方が、作業中に、構造部材（１２）と基礎（２２）の受座（２４）との間に、ベース（２０）を基礎（２２）上に配置した後にベース（２０）に向けて流し込まれたコンクリート（３６）により形成されることを特徴とする請求項２または３に記載のシステム。
5. 垂直材（１４）に、垂直材（１４）を基礎（２２）上で支持するための支持手段（３５）が設けられ、支持手段（３５）が固定ヒンジ（２６，２８；２７，２９）の間に介在し、かつ、垂直材（１４）のベース（２０）を基礎（２２）の受座（２４）に対して持ち上げた状態に保持するように適合されていることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
6. 垂直材（１４）の支持手段（３５）が、垂直材（１４）のベース（２０）と基礎（２２）の受座（２４）との距離が変更されることを可能にする調節可能な延長部を有することを特徴とする請求項５に記載のシステム。
7. 垂直材（１４）の支持手段（３５）が、組立式部材（１２）のベース（２０）に、固定ヒンジ（２６，２８；２７，２９）間の中間位置にて組み込まれていることを特徴とする請求項５または６に記載のシステム。
8. 垂直材（１４）の支持手段（３５）が、垂直材（１４）のベース（２０）に組み込まれたねじ付きブッシュ（３７）を少なくとも含み、ブッシュ（３７）に、基礎（２２）に向って延在するねじ（３８）が係合し、ねじ（３８）に、ねじ（３８）の延長部をねじ付きブッシュ（３７）に対してツールの係合を可能にして調節することを可能にする制御構造（３９）が設けられていることを特徴とする請求項６または７に記載のシステム。
9. 耐摩擦材料の層（３２，３４）が、前記凸状付属部（２６，２８）の各々とそれぞれの凹面（２７，２９）の間に挿入され、前記層が、コンクリートキャスティングを分離するように、かつ、前記凸状付属部（２６，２８）の凹面（２７，２９）に対する相対スライディングを可能にするように適合されている請求項１乃至８のいずれか一項に記載のシステム。
10. 各構造部材（１２）が、別の類似の構造部材（１２）と対称に組み合わせられるように適合された組立式構造部材（１２）であり、屋外建造物、例えば、地下通路、高架交差路、橋、人造トンネル、ガレージ、地下駐車場などのアーチ状セグメント（１０）を形成するために用いられることができ、かつ、
    少なくとも組立式構造部材（１２）を、構造部材の垂直材（１４）または構造部材の各垂直材（１４）を基礎（２２）上で支持することにより設置する作業と、
    作業中にコンクリートキャスティング（３６）を、組立式構造部材（１２）の各々の各垂直材（１４）と基礎（２２）のそれぞれの支持座（２４）との間に形成し、それにより、対応する形状の凹面（２７，２９）を、垂直材（１４）の凸状付属部（２６，２８）の各々のために形成する作業とを含むことを特徴とする請求項３乃至９のいずれか一項に記載のシステムに適用される方法。
11. 前記支持手段（３５）を調節することにより、各構造部材（１２）の位置を、各構造部材が基礎（２２）上に支持されるように調節する作業を行うことを含む請求項１０に記載の方法。

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