JP2000508392A - 織物で補強された梁および梁結合部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 梁１２、および梁１２と支持されたプラットフォーム１０または垂直支柱１４との間の結合部を強化するために、高強度織物を付与する技術が開示される。ガラス、ほう素、または炭素のような高強度繊維で作られた織物が梁１２とプラットホーム１０との間の結合部、または梁１２と支柱１４と間の結合部の上から付与されて、エポキシ樹脂または他の重合体地材を含浸される。この繊維はさらに接着剤、繊維固定具またはボルトを使用して構造部材に緊締されることができる。本発明は地震時の破壊を防止するために、橋、高架道路、駐車構造物などの改装に特に好適である。

Description

【発明の詳細な説明】 織物で補強された梁および梁結合部 発明の背景 １．発明の分野 本発明は構造支持部の補強方法、および補強された構造支持部に関する。特に 本発明は梁の補強、梁間の結合部の補強、およびプラットホーム、机の支え、支 柱／支持構造部のような他の構造部材間の結合部の補強のための、高強度織物の 使用に関する。 ２．関連技術の背景 高架プラットフォームが梁で支持され、梁は垂直支柱で支持されるような構造 方法が、駐車場、橋、高架道路、複階層の商業用および住居用の建造物などで広 く使用されている。支柱、梁およびプラットホームはしばしば鋼材で補強された コンクリートによって建造される。 異常な応力を発生させる地震やその他の事象に際して、これらのコンクリート 梁は特に垂直支柱との結合部や高架道路用プラットホームとの結合部で破砕およ び剥離を生じる傾向を示す。これは構造部材が他の構造部材との結合点にしばし ば極めて大きな局部応力が生じるためである。試験によれば、これらの部材が破 壊するとき、破砕は典型的に直角結合部から４５°の角度で伝播することが示さ れている。コンクリート部材に破砕がいったん発生したならば、急速に進展する 。地震では、継続する揺れによって破砕したコンクリートは急速に剥離して崩れ 落ち、この結果として破滅的な破壊が生じる。破壊が壊滅的でない場合でさえも 、構造部材の破壊は構造上の完全性が危険であるとして、構造全体を取り壊し、 多大な費用を掛けて再建しなければならないようにする。梁および支柱は補強用 鋼材の腐食、構造寸法設計の重量の増大、もともとの建造物における低強度コン クリートの使用、および他の問題点によって弱体化する。 構造部材の強度はそれらの部材寸法を大きくすることで増大できるが、高架道 路構造に使用される構造部材の寸法を大きくすることは極めて多大な費用を掛け ることになるとともに、改装工事には適用できない。 最近の事象は多くの既存構造物が地震の被害を受けやすいことを示している。 この２０年ほどの間、米国カリフォルニア州ロス・アンジェルス周辺の地域は地 震の頻度および強さがともに増大している。この増大した地震活動はさらに継続 し、増大することすら予測される。したがって、構造物の延性および強度の両方 を向上させる改装方法を確認するための重大な努力が払われている。構造物の剛 性を変化させない方法が大いに好ましいとされる。 垂直支柱を補強するのに高強度織物を使用することは知られている。コンクリ ート製垂直支柱を補強する一つの方法がファイフ氏に付与された米国特許第５０ ４３０３３号に記載されている。この特許においては、コンクリート製支柱の表 面が複合材で被包されて、そのコンクリート製支柱の周囲に硬い環状シェルを形 成するようになされる。その後、外側複合シェルとコンクリート製支柱との間の 空間に硬化性液体が注入されて加圧される。 既存のコンクリート製支柱の外部を補強する他の方法がアイスレイ・ジュニア 氏に付与された米国特許第５２１８８１０号に記載されている。この特許におい ては、コンクリート製支柱の外面が複合材で被包されて、その支柱表面に直接接 触された硬い環状シェルすなわちスリーブを形成するようになされる。 被包鋼板材も垂直支柱の補強に使用される。この方法では、鋼板材が支柱周囲 を被包して、その鋼板材の両端縁が溶接または他の方法で結合されて支柱を取り 巻く連続した鋼バンドを形成するようになされる。この方法の一つの欠点はこれ らの鋼被包が腐食防止のために保守されねばならないことである。他の欠点はこ の方法が部材の剛性を増大させることである。 これらの方法のいずれも垂直支柱または道路プラットホームと結合される箇所 で水平梁の補強問題に対処していない。このような結合の位相（topology）はこ のような結合部および構造部材の補強を困難にしている。それ故に、新規建造物 におけるとともに改装応用例の場合においても、梁−支柱および梁−プラットホ ームの結合部を経済的に補強し、それらの結合部およびその周辺おける構造部材 の延性を増大させる方法が要求されるのである。 したがって、本発明の目的は補強された構造結合部を提供することである。 本発明の他の目的は、梁−支柱および梁−プラットホームの結合部に付加強度 を与えるように既存構造物を改装する方法を提供することである。 本発明の他の目的は、新規建造物に対して梁−支柱および梁−プラットホーム の結合部が補強された構造を提供することである。 本発明の他の目的は、支柱と交差する角度から約４５°の角度の軸線に沿って 構造梁を補強することである。 本発明の他の目的は、損傷した構造物を修理でき、これによりそれらを強化し 、必要とされるそれらの構造物の取り壊しおよび再建を回避することのできる手 段を提供することである。 本発明のこれらのおよび他の目的および特徴は添付図面に関連づけて以下の詳 細な説明を参照することでさらに良く理解されよう。 発明の概要 エポキシ樹脂のような重合体地材を含浸されたガラス繊維織物のような高強度 複合材が部材に対して他の部材との交差位置に付与され、同一の複合材部片によ りその結合部の周辺において両部材を被覆するとともに、結合部自体を被覆する ようになされる。典型的には、複合材は多層構造とされ、少なくとも一つの層は 破砕が典型的に伝播するであろう方向から長手方向へ９０°に配向された繊維を 有するようになされる。 この複合材は、強化すべき梁結合部の上から樹脂含浸織物を被せることで現場 で形成されるか、予備成形されて屋外で構造物に対して付与されるシェルとされ ることができる。 この複合材が予備成形されるならば、複合材は接着剤、アンカーボルトまたは 通しボルトを使用して構造物に対してしっかりと保持されるように取付けられる 。複合材が構造物の上から樹脂含浸織物を被せることで現場で形成されるならば 、この樹脂が複合材を構造物に接着するように付加的に作用し、別の固定具の使 用は任意とされる。 織物はそれが取付けられる構造部材の表面上に応力を拡散し、部材の延性を高 める。このように補強された部材は破砕して剥離する前、補強されない部材に比 べて格段に大きな応力に耐えられるようになる。 第１の好ましい実施例では、複合補強層はクロス片を梁およびその梁上に支持 されたプラットホームの上から被せることで形成される。樹脂は織物が構造部材 に付与されるより前にその織物に含浸されることが好ましい。これに代えて、織 物が構造部材上に配置され、その後に樹脂を含浸されることができる。 これに代えて、複合材の補強層は梁およびその梁によって支持されるプラット ホームの下面に対して付与されるフランジのある溝の形状に予備成形されたシェ ルとされ、梁の側面および底面を被い、プラットホームの下面の少なくとも一部 分を被うようになされる。このシェルは接着剤、織物固定具、アンカーボルトま たは通しボルトを使用して梁およびプラットホームにしっかりと固定される。シ ェル片が所定位置に固定されたならば、シェル片間のスパン上に付加的な織物層 を積層して樹脂を付与することで様々な部片が互いに結合され得る。 第２の好ましい実施例では、梁および支柱が「Ｔ」結合部として組合わされる が、これらの結合部はその上から「Ｔ」形状のクロス片を配置することで補強さ れる。クロス片は９０°メッシュに織られており、４５°の場合アスに切断され 、これらの繊維が支柱の軸線から±４５°に配向されるようになされる。それ故 に、繊維は補強のない場合に最も破砕を生じやすい同じ±４５°の角度に対して 直角な梁の最大補強を行う。その後、一方向の繊維がこの場合アスクロスの上か ら配置されて被包する。これに代えて、繊維の両方の層は一方向とされて、二つ の層の繊維が互いに直角に配向される。再び述べるが、繊維は構造部材に対して 付与される前後のいずれかにおいて樹脂を含浸される。 第３の好ましい実施例では、第１の一方向の繊維からなるクロスが「Ｔ」結合 部のアーム部分の上および下から±４５°の斜めに被包する。 第４の好ましい実施例では、本発明の基本が多少改良されて既に損傷した構造 物を強化し修理するようになされる。損傷した構造物は破砕方向（一方向または 多方向）を決定するように試験され、織物が選定され、切断され、そして付与さ れて、破砕に対して９０°の角度で最大強度を与えるようになされる。 図面の簡単な説明 図１は本発明の第１および第２の好ましい実施例により補強された高架道路の 断面斜視図。 図２は図１の断面２−２に沿う断面図であり、本発明の第１の好ましい実施例 による繊維固定具の使用を示している。 図３は図１の断面２−２に沿う断面図であり、本発明の第１の好ましい実施例 によるボルトの使用を示している。 図４は補強した支柱および梁を示す断面図であり、複合補強層を構造物に固定 するための繊維の粗紡（roving）の使用を示している。 図５は本発明の第２の好ましい実施例により補強された梁および垂直支柱の側 立面図である。 図６は本発明の第２の好ましい実施例により補強された垂直支柱および組合う 水平部材の側立面図である。 図７および図８は補強が一方向の繊維を含む代替の第２の好ましい実施例の側 立面図である。 図９は「Ｌ」形支持構造に付与された本発明の第２の好ましい実施例の側立面 図である。 図１０および図１１は「Ｌ」形支持構造に付与された本発明の補強が一方向の 繊維を含む代替の第２の好ましい実施例の側立面図である。 図１２は本発明の第３の好ましい実施例側立面図である。 図１３は本発明の代替の第３の好ましい実施例側立面図である。 図１３Ａは図８に示された構造の別の角度から見た側立面図である。 図１４は補強された構造結合部の側立面図であって、本発明が既に損傷した構 造結合部の最大限の補強を行うように改良されたことを示している。 発明の詳細な説明 図１は梁−プラットホームおよび梁−支柱が本発明によって補強された高架道 路の断面図を示している。道路のプラットホーム１０は水平梁１２で支持され、 水平梁は垂直支柱１４で支持されている。第１の高強度複合補強層２０が梁１２ の下面および側面周辺、およびプラットホーム１０の下面に付与されている。第 １の複合補強層２０は樹脂含浸織物を構造部材に付与することで形成されるのが 好ましい。この代わりに、第１の複合補強層２０は部片として予備成形されるこ とができる。予備成形された部片が使用されるならば、継ぎ目６０は樹脂含浸織 物の部片でなる被包継ぎ片６２を使用して互いに継がれる。被包継ぎ片６２とし て、また織物層の重なる他の面積部分に関して、腐食防止および最大横方向強度 の付与のために層は少なくとも３０センチメートルほど重ね合わされねばならな い。 さらに、第２の高強度複合補強層４０が水平梁１２と垂直支柱１４との間の結 合部を補強している。第２の複合補強層４０は図５に非常に詳しく示されている 。 図２は図１の断面２−２に沿っており、一つの梁１２とプラットホーム１０の 一部分とを示している。第１の複合補強層２０が付与される前に全ての角部１５ は最小限４センチメートルの半径で丸められるのが好ましい。繊維固定具２８は 第１の複合補強層２０を水平梁１２の表面１３およびプラットホーム１０の表面 １１に固定するための助けをなす。繊維固定具２８は予めドリル加工されている 空所３２に挿入されるスリーブまたは帯材として形成されるのが好ましい。繊維 固定具２８は係合部分２９および係止部分３０を含み、係止部分３０は空所３２ の中に延在される。空所３２が形成された後、繊維固定具２８は空所３２の中に 部分的に挿入され、係止部分３０が空所３２内で構造部材すなわち水平梁１２対 して着座するようになされる。係止部分３０は接着性樹脂または他の接着剤製品 を含浸されるのが好ましい。樹脂を含浸された係止部分３０が空所３２内に配置 されたならば、プラグ３４が各繊維固定具２８の係止部分３０を水平梁１２と係 合状態にさせるように楔作用させるために使用される。プラグ３４は弾性物質、 例えばゴムで形成されるのが好ましく、これは係止部分３０を含浸する樹脂また は他の材料と相容性とされる。 図２に示される係止装置にて所定位置にプラグが使用されるのが一般に好まし いが、係止部分３０の係止は硬化して構造部材すなわちプラットホーム１０に接 着されることになる係止部分３０に樹脂を含浸させることで所定位置にプラグを 使用せずに行うことができる。これに代えて、予備成形された高温溶融プラグが ゴム製プラグ３４に代えて空所３２内に係止部分３０を着座させるために使用で き、これにおいては高温空気を空所３２内に注入するか他の適当手段を使用して 高温溶融接着剤が所定位置で溶融される。 係止部分３０が空所３２内に着座した後、水平梁１２の表面１３から外方へ延 びる繊維が部分的または全体的に拡げられ、その後に好ましい樹脂（まだ湿潤さ れていないならば）で湿潤されて係合部分２９を形成するようになされ、また表 面１３に対して押し拡げられる。 第１の複合補強層２０を水平梁１２に対して固定する代替の好ましい方法（図 示せず）において、第１の複合補強層２０の織物層は固定部材受入れ空所３２に 対応して開口が備えられる。この織物層を表面１３に対して所望位置に配置させ ることで、繊維固定具２８は開口を通して引張られ、第１の複合補強層２０の露 出外面２１に対して押し拡げられる。 図３は第１の複合補強層２０を水平梁１２に固定する代替方法を示している。 ボルト２２（一つだけが示されている）が水平梁１２を通して延在している。望 まれるならば、ボルト２２は予め応力を付与しておくことができる。ナット２４ がワッシャ２６の上から緊締され、第１の複合補強層２０を水平梁１２に固定す るのに十分なトルクが与えられる。図２に示された織物固定具は第１の複合補強 層２０をプラットホーム１０に固定する。第１の複合補強層２０を水平梁１２お よびプラットホーム１０に固定する他の方法は当業者には容易に明白となろう。 例えば、第１の複合補強層２０の開口を通して延在されるねじ付きスタッドが構 造部材に予めドリル加工された穴内に固定され、ナットおよびワッシャがこのス タッドに緊締されて複合補強層を所定位置に固定するようになされる。これに代 えて、ねじ付きスタッドは通常のリードアンカーを使用して固定されることがで きる。同様に、ボルトは構造部材の予めドリル加工した穴の代わりにリードアン カーに螺合され得る。 図４はガラス繊維または他の高強度繊維材料で作られた粗紡ロッドを使用して 複合補強材を構造物に固定するさらに他の方法を示している。穴１５４が水平梁 １２を通してドリル加工される。次ぎに多数の小さな繊維を含んで成る織物の粗 紡ロッド１５２が穴１５４および対応する第１の複合補強層２０の穴を通して挿 入され、その後に粗紡ロッド１５４の個々の繊維１５６が第１の複合補強層２０ の外面２１に対して通常のように押し拡げられる。個々の繊維１５６は次ぎに第 １の複合補強層２０と相容性の重合化樹脂または他の接着剤を使用して外面２１ に接着される。複数の複合補強層２０がが使用される場合は、個々の粗紡ロッド は補強層の間に挟まれるのが好ましい。上述したいずれの固定手段も本明細書で 以下に説明する本発明のあらゆる形状および実施例においても複合補強層を構造 部材に固定するのに使用できることを理解しなければならない。 水平梁１２（または他の構造部材）の表面１３は汚れや他の異物を表面から除 去するためにまず第一に完全に清掃されることで補強のための準備がなされるの が好ましい。必要ではないが補強されるべき構造部材の一部分をその表面に樹脂 含浸織物層が付与されるより前に好ましい樹脂で被覆することがしばしば好まし いとされる。表面が多孔性であれば、樹脂含浸織物層が構造部材に付与されるよ り前に表面に樹脂が滲透されるようになされるのが望ましい。 第１の複合補強層２０に使用された織物はクロスの単一層または複数層のいず れかとされ得る。単一層のクロスが使用される場合、水平および垂直の両方の繊 維を含んで成るクロスの横糸クロスを使用するのがしばしば望ましい。複数層の 織物クロスが使用される場合、複数の軸線に沿って最大強度を与えるために繊維 の配向を変化させることがしばしば望ましい。 図５は本発明の第２の好ましい実施例を示している。「Ｔ」形の織物片４１が 支柱４３と水平梁１２とが交差して形成された「Ｔ」形部分の上から付与される 。このクロスは繊維は場合アスに切断され、繊維が支柱４３に対して±４５°に 配列されて、最も起こり得る破砕軸線に直角に最大強度を与えるようになされる 。「Ｔ」形の織物片は梁４５の下側を被包してその梁４５の下側の少なくとも一 部分を被うようにするための部分（図示せず）を含むことができる。下側被包部 分を同様に含み得る第２の「Ｔ」形のクロス片が梁（図示せず）の上側に付与さ れる。選択的ではあるが、「Ｌ」形のクロス片４２が支柱４３の側面および梁４ ５の下面に付与される。次ぎに第１の一方向繊維を含んで成る支柱結合被包部４ ４が支柱４３の周囲を被包して「Ｔ」および「Ｌ」形部片４１，４２を支柱４３ に緊密に結合させる。梁４５の上面がその上のデッキと完全に接触しているので なければ、一方向の織物片から成る付加的な結合被包部４６，４８が梁４５の周 囲を被包して、「Ｔ」および「Ｌ」形部片４０，４２を支柱４５に緊密に結合さ せる。梁４５の頂部がデッキと完全に接触しているならば、結合被包部４６，４ ８は梁４５の三つの側面だけの周囲を被包する。図２に示された第１実施例と同 様 に、複合補強層は織物固定具、ボルトなどで付加的に固定され得る。 本発明は梁および支柱が別個に形成された後に互いに固定されるか、それらが 一体的に型成形されて継ぎ目のないユニットとして形成された場合に、梁および 支柱の組合せを補強するのに等しく適用できることを理解しなければならない。 同様に本発明は梁およびプラットホームが一体的に型成形されたときに等しく適 用できる。 図６は本発明の第２の好ましい実施例により補強された水平に配向された「Ｔ 」構造連結部を示している。垂直支柱７２は交差部材７４に結合される。交差部 材７４は道路プラットフォームのような荷重を支持する梁とされるか、垂直支柱 間の交差支持部とされ得る。交差部材７４が交差支持部であれば、９0°以外の いずれかの角度で垂直支柱７２に結合される。場合アスに切断された織物片６１ が交差部材７４の少なくとも二つの側面部および垂直支柱７２の少なくとも三つ の側面部の周囲を被包する。可能ならば、結合被包部６４、および６６，６８は それぞれ交差部材７４および垂直支柱７２の周囲を完全に被包する。 図７は「Ｔ」構造結合部のための代替補強を示しており、ここで「Ｔ」形の織 物片１１０は梁１３０の軸線に直角に配向された繊維を有し、また結合被包部１ ２０は支柱１４０の軸線に直角に配向された繊維を有している。 図８は「Ｔ」構造結合部のためのさらに他の代替補強を示しており、ここで「Ｔ」 形の織物片１１２は梁１３２の軸線に沿って配向された繊維を有し、また結合被 包部１２２は支柱１４２の軸線に直角に配向された繊維を有している。織物片１ １２の繊維を梁１３２の軸線に沿って配向させる利点は、これが梁に最大可撓強 度を与えることである。 図９は本発明により補強された水平梁７８と垂直支柱７６との間の「Ｌ」形結 合部を示している。場合アスに切断された織物片８１が交差部材から支柱へ至る 結合部の三つの側面の周囲を被包する。結合被包部８４，８８はさらに場合アス に切断された織物片８１を固定する。 図１０および図１１は一方向繊維で補強された「Ｌ」形結合部を示している。 図１１に示された梁の軸線に直角な繊維の配向は、梁に最大限の可撓強度を与え る。 図１２は本発明の第３の好ましい実施例を示している。切欠７０が支柱７１に 備えられている。織物被包部５４，５６は、支柱７１、交差構造部材９０および 三角形の横断面を有する被包支持部５０，５２のまわりで優勢な一方向の繊維被 包部を有しており、支柱７１と交差部材９０との間の結合を補強している。被包 部５４，５６の一方向の繊維は支柱７１の軸線に対して±４５°に配向されてい る。被包支持部５０，５２は被包部５４，５６が付与されるより前に接着剤を使 用して支柱７１および交差部材９０に付着されるのが好ましい。織物被包部５４ ，５６は各々が支柱７１および交差部材９０のまわりを複数回ほど被包する連続 繊維シート材を含んで成るのが好ましい。支柱７１および交差部材９０はコンク リート製であり、新規な建造物では一体に型成形され、支持ブロック５２は支柱 および交差部材の組合せの一部分として型成形され得る。 代替の第３の好ましい実施例が図１３に示されている。図１２の切欠７０およ び支持ブロックすなわち被包支持部５０は省略されている。織物被包部５４，５ ６は図１３Ａにさらに完全に示されている。付加的な被包部が織物被包部５４， ５６をさらに固定するために追加され得る。 本発明の全ての実施例において、補強複合材は重合体地材それ自体、付加的な 接着剤、繊維固定具、または他の上述したような係止手段の接着性（取付け性） によって構造部材に接着されることができる。 上述の全ての実施例は、望まれるならば既に損傷した構造物の改装および修理 を行うように改良できる。損傷した構造物は実際の破砕パターンを決定する試験 を行われ、クロスの形式、織り、繊維の配向および切断の場合アス角度を変更し て優勢な破砕軸線（単数または複数）に直角に最大強度を与えるようになされる 。 図１４では例えば織物９１が選定され、場合アスに切断されて破砕１００に対 して直角に最大強度を与えるようになされる。存在する破砕パターンおよび最も 必要な補強軸線（単数または複数）によって選定される織物は、一方向繊維、９ ０°の角度で相互に織られた繊維、またはいずれかの望まれる角度で相互に織ら れた繊維を含んで成り得る。さらに被包層は上述したように付加的な係止（固定 ）のために追加できる。 この複合材は耐火性でなければならない。ファイヤーガード（商品名）のよう な購入可能な被覆が使用できる。これに代えて、複合材層の樹脂は複合材層を耐 火性にするのに好適な泡沸または低温溶融ガラスを含浸され得る。溶融ガラスは 約４２７℃（８００°Ｆ）を超えない溶融温度を有するのが好ましい。泡沸材が 使用される場合、泡沸粉末または液体がエポキシ製の肉厚外層および被覆塗料の 両方に添加されるのが好ましい。いずれも米国インディアナ州ペテルスバーグに 所在のファイヤー・アンド・サーマル・プロテクション・エンジニアーズ社から 購入できるピロプラス（商標名）ＩＴＭ粉末およびピロプラス（商標名）ＩＴＭ 液体が適当であると見出された。被覆塗料は周囲のすなわち歴史のあるコンクリ ートと合致するように選定され、違和感のない外観を与え、または造作者が指示 するような他の美観的目的に合致するようになされる。 広く様々な複合材がしようできる。コンクリート製の硬化構造物を補強するた めにエポキシ樹脂を含浸された繊維が示されたが、当業者には本発明が広く様々 な繊維および重合体地材を使用して同様に広く様々な構造部材を補強できること を認識できよう。 例えば繊維はガラス、黒鉛、重合体アラミド、ほう素、ケヴラー（商標名）、 シリカ、石英、セラミック、ポリエチレン、アラミド、または他の繊維で構成さ れ得る。広く様々な形式の織りおよび繊維配向が主に使用できる。繊維が含浸さ れる重合体地材はポリエステル、エポキシ、ビニル・エステル、シアネート、ポ リアミド、または他の重合体材料で構成されることができ、エポキシが大半の応 用例で好ましい材料とされる。繊維および重合体地材は防水で紫外線（ＵＶ）耐 性のあるものとされる。 同様に補強されるべき構造物は、垂直支柱で支持された梁で支持された道路プ ラットフォームである必要性はない。例えば、本発明は梁が道路ではなく梁 （joist）を支持し、また支柱が梁を介さずに直接にプラットホームを支持する ような構造物にも適用できる。本発明は支柱が大地である場合にも使用できる。 本発明はさらに補強すべき結合部が「Ｔ」形結合部でなく「交差」結合部の場合 、垂直ではなく水平の場合、または橋支持格子枠組において一般的なように９０ °以外の角度の場合、に使用できる。 したがって幾つかの実施例が本発明の説明のために示されたが、当業者には 様々な変形および変更が請求の範囲の欄で定義されるような、また適正に構成さ れる法律上等価である本発明の範囲から逸脱せずに成し得ることを理解できよう 。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｌ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ファイフ，エドワード アール. アメリカ合衆国 92014 カリフォルニア 州デル マー，オーシャン アベニュー 1339 (72)発明者 アイスレイ，フレデリック ピー. アメリカ合衆国 95376 カリフォルニア 州トレイシー，ラークスパー ドライブ 865

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． プラットホームが梁で支持され、前記梁が支柱で支持されている補強さ れた構造物であって、 下面を有す構造プラットホームと、 前記構造プラットホームの下側を横方向に延在する少なくとも一つの梁であっ て、前記構造プラットホームの前記下面に結合されてその構造プラットホームを 支持するようになされた頂部を有し、また二つの側面および下面を有する前記少 なくとも一つの梁と、 前記梁の下面に結合された頂部を有し、前記梁から離れる方向へ延在する支柱 を形成する一つ以上の側面を有する支柱と、 前記構造プラットホームの前記梁に対する結合部を補強するための複合材の梁 補強手段とを含む補強された構造物。 ２． 請求の範囲第１項に記載された補強された構造物であって、前記複合材 の梁補強手段が耐火手段を含んでいる補強された構造物。 ３． 請求の範囲第１項に記載された補強された構造物であって、前記耐火手 段が泡沸材および低温溶融ガラスを含んで構成された群より選ばれてなる補強さ れた構造物。 ４． 請求の範囲第１項に記載された補強された構造物であって、前記複合材 の梁補強手段が複合材シェルを含み、前記複合材シェルが、 前記梁の下面および二つの側面を被う梁包囲部分と、 前記梁包囲部分と一体であり、前記梁包囲部分から延在して前記構造プラット ホームの下面の少なくとも一部分を被うようになされる構造プラットホーム部分 と、 前記梁包囲部分を前記梁に固定する手段と、 前記構造プラットホーム部分を前記構造プラットホームに固定する手段とを含 んで成る補強された構造物。 ５． 請求の範囲第４項に記載された補強された構造物であって、前記複合材 シェルがエポキシ地材中の繊維を含んで成る補強された構造物。 ６． 請求の範囲第５項に記載された補強された構造物であって、前記繊維が ガラス、炭素、ほう素、ケヴラー、シリカ、石英、セラミック、アラミド、ポリ アラミド、ポリエチレンで構成された群から選ばれている補強された構造物。 ７． 請求の範囲第６項に記載された補強された構造物であって、前記重合体 地材がポリエステル、エポキシ、ビニル・エステル、シアネート、ポリアミドで 構成された群から選ばれている補強された構造物。 ８． 請求の範囲第７項に記載された補強された構造物であって、前記梁およ び前記支柱が鋼材で補強されたコンクリートで構成されている補強された構造物 。 ９． 請求の範囲第８項に記載された補強された構造物であって、前記梁包囲 部分を前記梁に固定する前記手段が、前記梁包囲部分を前記梁の側面に結合する 固定具を含んでいる補強された構造物。 １０． 請求の範囲第９項に記載された補強された構造物であって、前記構造プ ラットホーム部分を前記構造プラットホームに固定する前記手段が、構造プラッ トホーム部分を前記構造プラットホームの下面に結合する固定具を含んでいる補 強された構造物。 １１． 請求の範囲第１項に記載された補強された構造物であって、前記梁の前 記支柱に対する結合部を補強する複合材の支柱補強手段をさらに含んでいる補強 された構造物。 １２． 構造部材、該構造部材で支持されたプラットホーム、および両者間の結 合部を補強する方法であって、 重合体地材中に繊維を含む複合材を、前記構造部材と前記プラットホームとの 間の結合部の少なくとも一部分を被うように、また前記構造部材の少なくとも一 部分と前記プラットホームの少なくとも一部分とをさらに被うように、付与する 段階を含んでなる方法。 １３． 請求の範囲第１２項に記載された方法であって、 前記重合体地材に耐火物質を添加する段階をさらに含んで成る方法。 １４． 請求の範囲第１３項に記載された方法であって、前記耐火物質が泡沸材 および低温溶融ガラスで構成されて成る群から選ばれる方法。 １５． 請求の範囲第１２項に記載された方法であって、前記複合材が予備成形 される方法。 １６． 請求の範囲第１５項に記載された方法であって、 接着剤、織物固定具、固定ボルトおよび固定ねじ付きロッドで構成される群か ら選ばれた方法を使用して前記複合材を前記構造部材および前記プラットホーム に固定する段階をさらに含む方法。 １７． 請求の範囲第１２項に記載された方法であって、複合材を付与する段階 が、 繊維に重合体地材を含浸させる段階と、 前記重合体地材が実質的に硬化するより前に、前記含浸した繊維を前記構造部 材および前記プラットホームに付与する段階を含んでいる方法。 １８． 請求の範囲第１７項に記載された方法であって、前記構造部材が水平梁 である方法。 １９． 請求の範囲第１７項に記載された方法であって、前記構造部材が垂直支 柱である方法。 ２０． プラットホームが梁で支持され、前記梁が支柱で支持されている補強さ れた構造物であって、 下面を有す構造プラットホームと、 前記構造プラットホームの下側を横方向に延在する少なくとも一つの梁であっ て、前記構造プラットホームの前記下面に接触してその構造プラットホームを支 持するようになされる頂面を有し、また二つの側面および下面を有する前記少な くとも一つの梁と、 前記梁の下面に接触された頂面を有し、前記梁から離れる方向へ延在する支柱 を形成する一つ以上の側面を有する支柱と、 前記支柱の前記梁に対する結合部を補強するための複合材の支柱補強手段とを 含む補強された構造物。 ２１． 請求の範囲第２０項に記載された補強された構造物であって、前記梁お よび前記支柱が鋼で補強されたコンクリートで構成されている補強された構造物 。 ２２． 請求の範囲第２１項に記載された補強された構造物であって、前記複合 材の支柱補強手段が複合材の被包部を含み、前記被包部が、 前記梁が前記支柱に結合される面積部分における前記梁の二つの側面を被う複 合材の結合被包部であって、前記支柱の側面上を延在する前記複合材の結合被包 部と、 各々が複合材で構成された第１および第２の梁結合被包部であって、前記梁が 前記支柱に結合される位置のいずれの側でも前記梁上に位置された前記複合材の 結合被包部のまわりに被包する前記第１および第２の梁結合被包部と、 前記支柱上に位置された前記複合材の連結被包部の周囲を被包する複合材を含 んで成る支柱結合被包部とを含んでいる補強された構造物。 ２３． 請求の範囲第２２項に記載された補強された構造物であって、前記複合 材の支柱補強手段が、 泡沸材および低温溶融ガラスで構成される群から選ばれた耐火物質をさらに含 んでいる補強された構造物。 ２４． 請求の範囲第２２項に記載された補強された構造物であって、前記梁が 長手方向軸線を有し、前記支柱が長手方向軸線を有し、また前記複合材の連結被 包部が重合体地材中に繊維を含んで構成されている補強された構造物。 ２５． 請求の範囲第２４項に記載された補強された構造物であって、前記繊維 が前記梁および前記支柱の長手方向軸線に対して実質的に±４５°の角度で配向 されている補強された構造物。 ２６． 請求の範囲第２４項に記載された補強された構造物であって、前記繊維 が前記梁の長手方向軸線に沿って配向されている補強された構造物。 ２７． 請求の範囲第２４項に記載された補強された構造物であって、前記繊維 が前記梁の軸線に直角に配向されている補強された構造物。 ２８． 請求の範囲第２４項に記載された補強された構造物であって、前記第１ および第２の結合梁被包部および前記支柱結合被包部が実質的に一方向の繊維を 含んでいる補強された構造物。 ２９． 請求の範囲第２８項に記載された補強された構造物であって、前記複合 材の連結被包部、前記第１および第２の結合梁被包部の前記繊維が、ガラス、炭 素、ほう素、ケヴラー、シリカ、石英、セラミック、アラミド、ポリアラミド、 ポリエチレンで構成された群から選ばれている補強された構造物。 ３０． 請求の範囲第２９項に記載された補強された構造物であって、前記複合 材の連結被包部の前記重合体地材がポリエステル、エポキシ、ビニル・エステル 、シアネート、ポリアミドで構成された群から選ばれている補強された構造物。 ３１． 請求の範囲第２０項に記載された補強された構造物であって、前記構造 プラットホームの前記梁に対する固定部を補強するために複合材の補強手段をさ らに含んでいる補強された構造物。 ３２． 支柱、該支柱で支持された梁、および両者間の結合部を補強する方法で あって、 重合体地材中に繊維を含む複合材を、前記支柱と前記梁との間の結合部の少な くとも一部分を被うように、また前記支柱の少なくとも一部分と前記梁の少なく とも一部分とをさらに被うように、付与する段階を含んでなる方法。 ３３． 請求の範囲第３２項に記載された方法であって、重合体地材が泡沸材お よび低温溶融ガラスで構成されて成る群から選ばれた耐火物質を含んでいる方法 。 ３４． 請求の範囲第３２項に記載された方法であって、複合材を付与する段階 が、 重合体地材を含浸された繊維で構成された第１被包材を前記梁、前記支柱およ び両者間の結合部に付与する段階を含んでいる方法。 ３５． 請求の範囲第３４項に記載された方法であって、前記繊維が前記梁の長 手方向軸線および前記支柱の長手方向軸線対して実質的に±４５°の角度で配向 される方法。 ３６． 請求の範囲第３４項に記載された方法であって、前記繊維が前記梁の長 手方向軸線に沿って配向される方法。 ３７． 請求の範囲第３４項に記載された方法であって、前記繊維が前記梁の長 手方向軸線に直角に配向される方法。 ３８． 請求の範囲第３４項に記載された方法であって、複合材を付与する段階 が、 前記梁が前記支柱と結合する位置のいずれの側でも、また前記梁上へ延在する 前記第１被包部を少なくとも部分的に超えて、重合体地材を含浸された実質的に 一方向の繊維を前記梁の長手方向軸線のまわりに結合被包し、 前記支柱の長手方向軸線のまわりに、また前記支柱へ向かって延在する前記第 １被包部を超えて、重合体地材を含浸された実質的に一方向の繊維を結合被包す る段階をさらに含む方法。 ３９． 高架道路を支持する補強された構造物であって、 長手方向軸線を有する支柱と、 前記支柱に結合された、長手方向軸線を有する構造交差部材と、 前記支柱の前記構造交差部材に対する結合部を補強するための複合材の支柱補 強手段とを含んでいる補強された構造物。 ４０． 請求の範囲第３９項に記載された補強された構造物であって、 前記複合材の支柱補強手段が泡沸材および低温溶融ガラスで構成された群から 選ばれた耐火物質を含んでいる補強された構造物。 ４１． 請求の範囲第３９項に記載された補強された構造物であって、 前記複合材の支柱補強手段が、 前記支柱と前記構造交差部材との間の結合部の少なくとも一部分を被い、また 前記支柱の少なくとも一部分および前記構造交差部材の少なくとも一部分をさら に被う複合材の結合被包部を含んで構成されている補強された構造物。 ４２． 請求の範囲第４１項に記載された補強された構造物であって、 前記支柱の長手方向軸線および前記構造交差部材の長手方向軸線が９０°の角 度で交差し、 前記複合材の支柱結合被包部が重合体地材中に繊維を含んでいる補強された構 造物。 ４３． 請求の範囲第４２項に記載された補強された構造物であって、前記繊維 が前記支柱および前記構造交差部材に対して実質的に±４５°の角度で配向され ている補強された構造物。 ４４． 請求の範囲第４２項に記載された補強された構造物であって、前記繊維 が前記支柱の長手方向軸線に沿って配向されている補強された構造物。 ４５． 請求の範囲第４２項に記載された補強された構造物であって、前記繊維 が前記支柱の長手方向軸線に直角に配向されている補強された構造物。 ４６． 請求の範囲第４２項に記載された補強された構造物であって、前記複合 材の支柱補強手段が、 重合体地材内に実質的に一方向の繊維を含み、前記支柱上に位置された前記複 合材の連結被包部のまわりを被包している第１の結合被包部と、 重合体地材内に実質的に一方向の繊維を含み、前記構造交差部材上に位置され た前記複合材の連結被包部のまわりを被包している第２の結合被包部とをさらに 含んでいる補強された構造物。 ４７． 高架道路を支持する補強された構造物であって、 支柱と、 前記支柱に対して第１端部で直角に結合されており、上面および下面を有し、 長手方向軸線を有する交差部材と、長手方向軸線を有する構造交差部材と、 二等辺三角形の横断面をした細長い部材を含み、前記支柱と前記交差部材の上 面とに対して当接している第１の被包支持部と、 二等辺三角形の横断面をした細長い部材を含み、前記支柱と前記交差部材の下 面とに対して当接している第２の被包支持部と、 前記支柱および前記交差部材の間の結合部を補強するための複合材の補強手段 とを含んでおり、前記複合材の補強手段が、 前記第１の被包支持部を被包し、前記交差部材の長手方向軸線に対して＋ ４５°の角度で前記支柱上へ延在している第１被包部と、 前記第２の被包支持部を被包し、前記交差部材の長手方向軸線に対して− ４５°の角度で前記支柱上へ延在している第２被包部とを有している補強された 構造物。 ４８． 請求の範囲第４７項に記載された補強された構造物であって、 前記複合材の補強手段が泡沸材および低温溶融ガラスで構成された群から選ば れた耐火物質をさらに含んでいる補強された構造物。 ４９． 請求の範囲第４７項に記載された補強された構造物であって、 第１および第２の被包部が重合体地材中に実質的に一方向の繊維を含んでいる 補強された構造物。 ５０． 存在する破砕パターンを呈する破砕された道路支持構造を補強する方法 であって、 選定された軸線を決定するために前記存在する破砕パターンを分析する段階と 、 前記破砕された道路の支持構造前記選択した軸線に沿って補強するように複合 材を付与する段階とを含む方法。 ５１． 請求の範囲第５０項に記載された方法であって、 前記存在する破砕パターンの優勢な軸線を決定する段階と、 前記存在する破砕パターンの前記優勢な軸線に直角に選択された軸線を定める 段階とをさらに含む方法。 ５２． 請求の範囲第５１項に記載された方法であって、 前記複合材が重合体地材中に繊維を含んで構成され、前記繊維は少なくとも一 つの優勢な繊維の配向を有する方法。 ５３． 請求の範囲第５０項に記載された方法であって、 将来生じるであろう最も可能性の高い破砕伝播方向を決定する段階と、 将来生じるであろう最も可能性の高い前記破砕伝播方向に直角に前記選定され た軸線を定める段階とをさらに含む方法。 ５４． 構造部材に対して複合材の補強層を固定する方法であって、 構造部材に穴を形成する段階と、 構造部材の表面に複合材の補強層を付与する段階と、 複数の繊維で作られた粗紡ロッドを穴に差し込む段階と、 複合材の補強層に対して繊維で作られた粗紡ロッドの繊維を押し拡げる段階と 、 押し拡げた繊維を複合材の補強層に接着させる段階とを含む方法。