JP2010513755A - Composite support system using plastic in combination with other materials - Google Patents

Composite support system using plastic in combination with other materials Download PDF

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トレクスラー ミヒャエル
シュッツ カルロ
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シュタール ヨッヘン
マッハライト フランク
メオン ヴァルター
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    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
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Abstract

本発明は、異なる材料の複数の部材からなる支持系を記載する。この場合、少なくとも１の耐力部材はプラスチックからなる。異なる部材の負荷伝達は、少なくとも１の結合技術による摩擦結合的な結合によって実現される。プラスチックは透明に構成されていてよい。  The present invention describes a support system consisting of a plurality of members of different materials. In this case, at least one load bearing member is made of plastic. The load transmission of the different members is realized by frictional coupling by at least one coupling technique. The plastic may be configured to be transparent.

Description

発明の説明
異なる材料の複数の部材からなる耐力系を記載する。この場合、負荷を分散させる少なくとも１の部材はプラスチックからなる。異なる部材の負荷伝達は摩擦結合によって実現される。 DESCRIPTION OF THE INVENTION A load bearing system consisting of a plurality of members of different materials is described. In this case, at least one member for distributing the load is made of plastic. Load transmission of different members is realized by frictional coupling.

本願明細書に記載される耐力系は、可能な限り細いながらも高い負荷に耐え、かつプラスチック部材の特性によって部分的に透明、半透明又は不透明な耐力構造体を実現するために、材料の異なる強度及び特定の特性を利用している。該耐力系は、水平に例えば横荷重耐力部材として使用することも、垂直に支柱として使用することもできる。   The load-bearing systems described herein are made of different materials in order to achieve a load-bearing structure that is as thin as possible but withstands high loads and is partially transparent, translucent or opaque depending on the properties of the plastic member. Utilizes strength and specific properties. The load bearing system can be used horizontally, for example, as a lateral load bearing member, or vertically as a support column.

更に、その他の耐力系、例えばフレームワーク、フィレンディールトラス、アーチ、更には三次元構造物、例えばシート、板、折り板構造体又は耐力シェル型構造体が可能である。   In addition, other load-bearing systems are possible, such as frameworks, fillendel trusses, arches and even three-dimensional structures such as sheets, plates, folded plate structures or load-bearing shell structures.

従来技術
種々の、また透明な複合耐力部材は公知である。 Prior art Various and transparent composite bearing members are known.

木材−ガラス−耐力部材：Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, スイス国において、Prof. Julius Natterer及びDr. Klaus Kreherにより、木材とガラスとを組み合わせた耐力部材が開発された。該耐力部材は垂直なガラス板からなり、該ガラス板の両面には木材からなるフレームが接着されている。木材フレームは負荷を分散させ、ガラス板がその曲げ引張強さが超過した場合に破断する場合に備えたガラス板のための引張り補強を提供する。該木材−ガラス−複合耐力部材はスイスでホテルの建設に用いられた（出典：Klaus Kreherによる論文、EPFL ローザンヌ, 2002）。   Wood-glass-bearing members: Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Switzerland, Prof. Julius Natterer and Dr. Klaus Kreher have developed a load-bearing member that combines wood and glass. The load bearing member is made of a vertical glass plate, and a frame made of wood is bonded to both surfaces of the glass plate. The wood frame distributes the load and provides tensile reinforcement for the glass plate in case the glass plate breaks if its bending tensile strength is exceeded. The wood-glass-composite bearing members were used in the construction of hotels in Switzerland (source: Klaus Kreher, EPFL Lausanne, 2002).

コンクリート−ガラス−耐力部材：オーストリア、グラーツのＴＵでは、Freytagによりコンクリート−ガラス−耐力部材を用いた実験が行われた。負荷を分散するガラス板が強化コンクリートフランジと組み合わせられた（出典：B. Freytagによる論文、Technische Universitaet Graz, 2002年10月）。   Concrete-glass-bearing member: An experiment using concrete-glass-bearing member was conducted by Freytag in TU, Graz, Austria. Load balancing glass plates were combined with reinforced concrete flanges (Source: B. Freytag paper, Technische Universitaet Graz, October 2002).

木製Ｉ型梁：Trus Joistは、１９６９年に初めての試みとして世界的規模で完全に木材からなるＩ型梁を製造した。該支持体の支持性は、フランジ材料としてのベニヤ集成材と、ウェブ材料としてのＯＳＢとからなるその構成によってもたらされる。双方の基本材料は、熱及び圧力を用いた耐水性接着により結合される（出典：インターネット：http://www.trusjoist.com/GerSite/）。   Wooden I-beam: Trus Joist in 1969 made his first I-beam made entirely of wood on a global scale. The supportability of the support is provided by its construction consisting of veneered laminate as the flange material and OSB as the web material. Both basic materials are joined together by water-resistant adhesion using heat and pressure (Source: Internet: http://www.trusjoist.com/GerSite/).

ＷＯ ２００３ ／ ０２３１６２には、板を有する透明な構造部材が記載されており、該構造部材の耐力特性及び補剛特性は、板の両面を包囲するフレームにより達成されている。板は、相互に接着されているガラス及び／又は種々のポリマーからなる多層部材である。種々のプラスチックについて言及されているが（請求項８から１０）、多層の組み合わせについて言及されているに過ぎない。特に、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリウレタン（ＰＵ）及びポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）が使用されている。ポリメチル（メタ）アクリレート（ＰＭＭＡ）又はその他の透明なポリマー、例えばポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン−コポリマー（ＡＢＳ）、スチレン−アクリロニトリル−コポリマー（ＳＡＮ）、ポリオレフィン等には言及されていない。耐力構造体の板−及びウェブの材料としてのＰＭＭＡ−ガラス−積層体についても、同様に言及されていない。補剛フレーム材料は更に層からなる材料として記載されている。   In WO 2003/023162, a transparent structural member having a plate is described, and the yield strength and stiffening properties of the structural member are achieved by a frame surrounding both sides of the plate. The plate is a multilayer member made of glass and / or various polymers that are bonded together. Although various plastics are mentioned (claims 8 to 10), only a combination of multilayers is mentioned. In particular, polycarbonate (PC), polyurethane (PU) and polyvinyl chloride (PVC) are used. No mention is made of polymethyl (meth) acrylate (PMMA) or other transparent polymers such as polystyrene (PS), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), styrene-acrylonitrile copolymer (SAN), polyolefins and the like. The same applies to the plate of the load bearing structure and the PMMA-glass laminate as the material of the web. The stiffening frame material is further described as a layered material.

従来技術の欠点
透明な耐力系に関して、例えばガラスを使用した複合耐力部材は極めて脆性が高い。木材−ガラス−耐力部材の場合も、またコンクリート−ガラス−耐力部材の場合にも、ガラスは剛性材料である。そのために、負荷の際に、比較的脆くかつ曲げ剛性の高いガラスに負荷が集中する。その結果、ガラス中では、使用される複合材料中よりも応力が高い。従って、ガラスは最も早期に破損する材料であり、また、組み合わせ材料が全体としてその耐荷力を発揮し得るよりもずっと早期に破損する。 Disadvantages of the prior art With regard to transparent strength systems, for example, composite strength members using glass are extremely brittle. Glass is a rigid material both in the case of wood-glass-bearing members and also in the case of concrete-glass-bearing members. Therefore, the load is concentrated on the glass that is relatively brittle and has high bending rigidity. As a result, the stress is higher in the glass than in the composite material used. Thus, glass is the material that breaks the earliest and also breaks much earlier than the combined material can exert its load capacity as a whole.

木製Ｉ型梁又は他の複合耐力部材は透明性が欠如しているため、該耐力部材は確かに経済的に製造可能ではあるが、しかしながら照明及び電飾工業において透明な意匠部材として有利に使用することはできない。   Wooden I-beams or other composite load-bearing members lack transparency, so they can certainly be manufactured economically, however, they are advantageously used as transparent design members in the lighting and lighting industry I can't do it.

課題の解決
本発明の課題は、プラスチックがその材料特性に相応して使用される複合耐力部材を開発することである。プラスチックは、従来の建設用材料、例えば木材、鋼、アルミニウム、ガラス等と比較して、同等の低い弾性率及び高い延性が顕著である。欠点であると考えられている低い弾性率は、他の材料を有する適切に考案された複合体により利点に変わる。組み合わせによって、より強度の高い材料による高い引っ張り応力及び圧縮応力、及び、より軟質の材料による比較的低い剪断応力が吸収される。本発明は、公知の他の耐力系とは異なり、異なる材料の耐力部材間の摩擦結合を有する、フレーム無しの耐力構造体を提供する。プラスチック部材は、多層の部材であってよいか、又は有利に均質な材料からなる単層の部材であってよい。更に、部分的に透明な、又は着色された、また更には発光性の耐力系を開発することが可能である。照明部材として、電球又は蛍光灯の他に、ＬＥＤも使用することができる。このように、耐力部材の光学に対するほぼ全ての個々の要求に対応することができる。プラスチック材料の透明性により、耐力構造体は極めて精巧繊細でかつ軽量である。更に、支柱と横荷重耐力部材とを組み合わせて構造系を構成することも可能である。 The object of the present invention is to develop a composite bearing member in which plastic is used according to its material properties. Plastics are notable for the same low modulus and high ductility compared to conventional construction materials such as wood, steel, aluminum, glass and the like. The low modulus considered to be a drawback turns into an advantage with a properly devised composite with other materials. The combination absorbs high tensile and compressive stresses due to higher strength materials and relatively low shear stress due to softer materials. The present invention provides a frameless load bearing structure that, unlike other known load bearing systems, has a frictional connection between load bearing members of different materials. The plastic member may be a multi-layer member or may be a single-layer member, preferably made of a homogeneous material. Furthermore, it is possible to develop a partially transparent or colored or even luminescent load-bearing system. In addition to a light bulb or a fluorescent lamp, an LED can also be used as the illumination member. In this way, almost all individual requirements for the optics of the load bearing member can be met. Due to the transparency of the plastic material, the load bearing structure is extremely delicate and lightweight. Furthermore, it is also possible to configure the structural system by combining the strut and the lateral load bearing member.

プラスチックと他の材料とを組み合わせることによって、精巧繊細な耐力系を製造することができる。耐力系とは、ここで、負荷の分散に関与する系を意味する。横荷重耐力部材又は片持ち梁のように水平方向で負荷を伝達することもでき、また、支柱のように負荷を垂直方向に伝達することもできる。   By combining plastic and other materials, an elaborate and delicate load bearing system can be manufactured. Here, the proof stress system means a system involved in load distribution. A load can be transmitted in a horizontal direction like a lateral load bearing member or a cantilever, and a load can also be transmitted in a vertical direction like a support column.

横荷重耐力部材の場合、上部及び下部の部材（ここではフランジと呼称する）は、剛性の従来の材料、例えば木、鋼、アルミニウム又はガラスからなり、かつ中央の部材（ここではウェブと呼称する）は１以上のプラスチックからなる。剛性の明らかな相違により、負荷の際に、従来の材料に負荷が集中し、かつウェブは、単に上部フランジと下部フランジとの平衡の達成に作用するに過ぎない。両材料間の結合は、機械的な結合手段、例えば種々のネジ又はボルト、栓、リベット、合せピン、鋲等により、又は接着結合により行われる。ここで、他のタイプの摩擦結合も考えられる。結合技術の選択は、力伝達の様式、ひいては当該耐力系と関連する。   In the case of a lateral load bearing member, the upper and lower members (referred to here as flanges) are made of a rigid conventional material, such as wood, steel, aluminum or glass, and the central member (referred to here as the web). ) Consists of one or more plastics. Due to the apparent difference in stiffness, during loading, the load is concentrated on the conventional material, and the web only serves to achieve an equilibrium between the upper and lower flanges. The connection between the two materials is effected by mechanical connection means such as various screws or bolts, plugs, rivets, mating pins, scissors or the like, or by adhesive bonding. Other types of frictional coupling are also conceivable here. The choice of coupling technique is related to the type of force transmission and thus the load bearing system.

支柱の場合、耐力系は、例えば、従来の材料からの複数の小さな横断面からなり、その耐バックリング性は、横断面とプラスチック板との結合により実現される。   In the case of a column, the load bearing system consists of, for example, a plurality of small cross sections from conventional materials, and the buckling resistance is realized by joining the cross section with a plastic plate.

材料選択
剛性材料として、従来の材料、例えば木、木材、金属、ガラス又はコンクリート、更には高性能プラスチック又は強化プラスチックを使用することができる。 Material selection Conventional materials such as wood, wood, metal, glass or concrete, as well as high performance plastics or reinforced plastics can be used as the rigid material.

剛性の低い材料として、（ＤＩＮ ＥＮ ＩＳＯ ５２７により測定された）少なくとも１５０Ｎ／ｍｍ2の弾性率を有するプラスチック、例えばポリ（メタ）アクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン−コポリマー（ＡＢＳ）、スチレン−アクリロニトリル−コポリマー（ＳＡＮ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）又はポリスチレン（ＰＳ）を使用することができる。ＰＭＭＡはPlexiglas(R)の商品名でRoehm GmbHから市販されている。注型重合により製造されるPlexiglas(R) GSグレードの使用は特に好適である。充填ＰＭＭＡグレードも使用することができ、これは例えばCorian(R)又はCreanit(R)の商品名で市販されている。種々のプラスチックの積層体又は層状材料を使用することもできる。 As a low-rigidity material, a plastic having a modulus of elasticity of at least 150 N / mm 2 (measured according to DIN EN ISO 527), such as poly (meth) acrylate (PMMA), polycarbonate (PC), acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer (ABS), styrene-acrylonitrile-copolymer (SAN), polyvinyl chloride (PVC) or polystyrene (PS) can be used. PMMA is commercially available from Röhm GmbH under the trade name Plexiglas (R). Use of Plexiglas (R) GS grades produced by casting polymerization is particularly preferred. Filled PMMA grades can be used, which is commercially available under the trade name e.g. Corian (R) or Creanit (R). Various plastic laminates or layered materials can also be used.

複合耐力部材の製造
本発明による物品を製造する際、ロッド状の従来の材料を、結合手段を用いて、板状のプラスチック部材に固定する。板状のプラスチック部材は、該部材が、負荷方向に対して垂直の方向よりも、負荷方向で極めて長い点が特徴的である。支持点とも呼称される部材２つの隣接する保持点間の高さ対長さの比は、例えば１：１〜１：８０、有利に１：５〜１：４０であり、極めて特に有利に１：１０〜１：２５である。部材の高さは、例えば１０〜３００ｃｍ、有利に１５〜１２０ｃｍ、極めて特に有利に２０〜８０ｃｍである。部材の厚さは、例えば３〜５００ｍｍであってよい。部材の長さは構造要求に相応して選択され、かつ板状のプラスチック部材は接着により必要な長さにすることができる。長縁部にロッド状の従来の材料が固定される。プラスチックと従来の材料との間の結合は、結合手段により行われる。 Manufacture of composite strength member When manufacturing an article according to the present invention, a conventional rod-shaped material is fixed to a plate-shaped plastic member using a coupling means. The plate-like plastic member is characterized in that the member is much longer in the load direction than in the direction perpendicular to the load direction. The ratio of height to length between two adjacent holding points, also called support points, is, for example, 1: 1 to 1:80, preferably 1: 5 to 1:40, very particularly preferably 1. : 10 to 1:25. The height of the member is, for example, 10 to 300 cm, preferably 15 to 120 cm, very particularly preferably 20 to 80 cm. The thickness of the member may be, for example, 3 to 500 mm. The length of the member is selected according to the structural requirements, and the plate-like plastic member can be made to the required length by bonding. A rod-shaped conventional material is fixed to the long edge. The connection between the plastic and the conventional material is made by a bonding means.

製造例１：
長さ３ｍ、幅２５ｃｍ、厚さ１０ｍｍのPlexiglas(R)からなる透明な板のそれぞれの長縁部に、ネジクランプを用いて、それぞれ断面２４×４８ｍｍ、長さ３ｍの２枚の市販の天板を、プラスチック板に向かい合うように固定する。この２枚の木板及びその間に存在するプラスチック層に、規則的な間隔で（約１０ｃｍ）直径８ｍｍの孔をあける。この孔に六角穴付きボルトを差し込み、ナットで締める。組み立て後にネジクランプを取り除く。 Production Example 1:
Using a screw clamp on each long edge of a transparent plate made of Plexiglas (R) 3m long, 25cm wide and 10mm thick, two commercially available ceilings each having a cross section of 24 x 48mm and a length of 3m Secure the plate against the plastic plate. Holes with a diameter of 8 mm are drilled at regular intervals (about 10 cm) in the two wood boards and the plastic layer present between them. Insert a hexagon socket head bolt into this hole and tighten with a nut. Remove screw clamp after assembly.

製造例２：
長さが本質的に幅よりも大きいＰＭＭＡからなる透明な板の長縁部に沿って両面に、材料を付着溶解(anloesen)させる接着剤、例えばAcrifix(R)の商品名でRoehm GmbHから市販されている接着剤を塗布する。木板を両面から接着面に対して押圧し、ネジクランプで固定する。硬化及びそれによるプラスチックと木との間の凝集接着の後に、ネジクランプを取り除く。 Production Example 2:
An adhesive that anloesen the material on both sides along the long edge of a transparent plate of PMMA that is essentially longer than the width, eg commercially available from Roehm GmbH under the trade name Acrifix (R) Apply the adhesive. Press the wood board against the adhesive surface from both sides and fix it with a screw clamp. After curing and thereby cohesive adhesion between plastic and wood, the screw clamp is removed.

材料の結合（結合手段）
負荷を分散させる個々の部材間の材料の有効な結合は特に重要である。それというのも、このような結合は、耐力構造体の安定性及び耐荷力に重要な決定的に寄与するためである。 Bonding of materials (bonding means)
The effective bonding of the material between the individual members that distribute the load is particularly important. This is because such a connection contributes critically to the stability and load bearing capacity of the load bearing structure.

結合に関与する材料が原子又は分子レベルで結束している永続的な凝集接着が理想的である。ここで、通常の方法として、接着（溶接、ろう付け）又は加硫が挙げられる。   Ideal is a permanent cohesive bond in which the materials involved in bonding are bound at the atomic or molecular level. Here, adhesion (welding, brazing) or vulcanization may be mentioned as a normal method.

その他の方法として摩擦結合又は嵌合結合技術が考えられ、これらも十分に安定な結合をもたらす。ここで摩擦結合技術として、締付け法及び特にねじ込み法が挙げられる。   Other methods are conceivable, such as friction coupling or mating coupling techniques, which also provide a sufficiently stable coupling. Here, examples of the friction coupling technique include a tightening method and particularly a screwing method.

嵌合結合によって上記耐力系を製造する方法は、部材材料のリベット打ち、ピン止め（栓打ち）、圧縮、収縮、加圧接合又は加熱成形による製造である。有利な若干の結合技術を以下に示す：
種々の結合技術の部分的な組合せも考えられる。 The method for producing the above-mentioned proof stress system by fitting and joining is production by riveting, pinning (plugging), compression, shrinkage, pressure bonding or thermoforming of member materials. Some advantageous bonding techniques are shown below:
Partial combinations of various coupling techniques are also conceivable.

接着による結合
接着による結合は、種々の材料を使用して本願明細書に記載された耐力構造体を製造するための、有利な凝集結合技術である。 Adhesive bonding Adhesive bonding is an advantageous cohesive bonding technique for manufacturing the load bearing structures described herein using a variety of materials.

材料の選択に応じて、多様の接着剤系が文献で公知であり、該接着剤系は通常以下の組合せ物を網羅する：
金属−プラスチック、 木−プラスチック、
金属−ガラス、 金属−木 等。 Depending on the choice of materials, various adhesive systems are known in the literature, which usually cover the following combinations:
Metal-plastic, wood-plastic,
Metal-glass, metal-wood, etc.

ＤＩＮ １６９２０によれば、接着剤は、被着物を表面接着及び内部強度により相互に結合する非金属材料である。従って、好適な結合接着剤は、少なくとも２の要求を充足しなければならない：該結合接着剤は、第一及び第二の材料の双方に対して十分に高い接着性を達成し、かつ、それ自体が接着層においても強度を示さねばならない。材料の"接着"結合の評価は、適用の際に受ける典型的なタイプの応力に依る。複合耐力構造体の場合、主な応力は剪断応力として存在し、引っ張りや、さらには剥離ではない。従って、接着結合のための十分に好適な評価基準は、剪断強度として公知であるものであり、該強度は、被着物を相互に並行方向に分離することに関連している。ここで必要な力が大きい程、材料の結合は良好である。   According to DIN 16920, the adhesive is a non-metallic material that bonds the adherends together by surface adhesion and internal strength. Accordingly, a suitable bond adhesive must meet at least two requirements: the bond adhesive achieves sufficiently high adhesion to both the first and second materials, and It must also exhibit strength in the adhesive layer. The evaluation of the “adhesive” bond of a material depends on the typical type of stress experienced during application. In the case of a composite load bearing structure, the main stress exists as shear stress, not tension or even peeling. Thus, a well-suited criterion for adhesive bonding is what is known as shear strength, which is related to separating the adherends from each other in a parallel direction. The greater the force required here, the better the material bonding.

溶接又はろう付けは、主に単一な材料からなる耐力構造体のために用いられるが、しかしながら特別な場合には、例えば金属−軽金属−バリエーション又はプラスチックＡ−プラスチックＢ−組合せ物の場合にも結合技術として使用することができる。   Welding or brazing is mainly used for load bearing structures made of a single material, but in special cases, for example, in the case of metal-light metal-variation or plastic A-plastic B-combinations. Can be used as a bonding technique.

ねじ込みによる結合
ねじ込みにより結合する場合、ほぼ全てのタイプのねじ込み法を用いることができる。この場合、摩擦結合が達成される。 Joining by screwing When joining by screwing, almost all types of screwing methods can be used. In this case, frictional coupling is achieved.

比較的軟質である材料の場合、セルフタッピング木ねじを使用することもできる。少なくとも１の硬質材料が結合に関与している場合、関与する材料の結合は、孔内部の支持表面、又はねじ又はナット上のねじ山により達成されねばならない。   For materials that are relatively soft, self-tapping wood screws can also be used. If at least one hard material is involved in the bond, the bond of the material involved must be achieved by a support surface inside the hole or by a thread on the screw or nut.

この場合、力伝達の機序は、本質的に孔内部の支持表面において生じる。材料中での許容される応力が、孔内部の支持表面のそれぞれの範囲において超過してはならず、さもなくば材料は破壊又は亀裂を生じることがあり、それによって支持系が脆弱化してしまう。通常、支持表面を有する孔のサイズは、ネジ直径よりわずかに大きく選択される。好適なネジ固定法は、耐力系の使用に応じて選択されねばならない。   In this case, the mechanism of force transmission occurs essentially at the support surface inside the pores. The allowable stress in the material must not be exceeded in each area of the support surface inside the hole, otherwise the material may break or crack, thereby weakening the support system . Usually, the size of the hole with the support surface is selected to be slightly larger than the screw diameter. A suitable screw fastening method must be selected depending on the use of the load bearing system.

釘による結合
ここで使用される釘には、木釘又はその他の各タイプの釘、例えば鋼ピン又はスプリングが含まれる。このような釘は、予め穿孔された孔中で結合を達成することが予定されている。 Nail Joins The nails used herein include wooden nails or other types of nails, such as steel pins or springs. Such nails are expected to achieve bonding in pre-drilled holes.

熱成形による結合
プラスチックの他の材料との間では、熱成形による結合も行うことができる。この場合、従来の材料は不規則な溝を有しており、該溝中に加熱された熱可塑性材料が進入する。溝における不規則性により空洞が生じ、この空洞中に熱可塑性材料が進入し、これによって固定される。 Bonding by thermoforming Bonding by thermoforming can also be performed with other plastic materials. In this case, the conventional material has irregular grooves, and a heated thermoplastic material enters the grooves. Irregularities in the groove create a cavity into which the thermoplastic material enters and is thereby secured.

収縮による結合
低温処理により、例えばプラスチック部材は極めて低温にされる。それにより、前記プラスチック部材は収縮する。プラスチック部材は慣用の材料からなる２つの部材間に正確に導入される。プラスチック部材を慣例の温度に加熱することによって、該部材は膨張し、かつ慣用の材料間で締め付ける。 Bonding by shrinkage By means of a low temperature treatment, for example, plastic parts are brought to a very low temperature. Thereby, the plastic member contracts. The plastic member is accurately introduced between two members made of conventional materials. By heating the plastic member to customary temperatures, the member expands and clamps between conventional materials.

結合手段：ねじ又はボルト、鋲、釘、接着剤、リベット、合せピン、焼結、又は公知の全ての機械的及び接着結合技術。   Bonding means: screws or bolts, rivets, nails, adhesives, rivets, mating pins, sintering, or all known mechanical and adhesive bonding techniques.

木材−ＰＭＭＡ Ｉ型異形材を示す概略図。Schematic showing wood-PMMA type I profile. 下部支持耐力部材を示す概略図。Schematic which shows a lower support strength member. 中実耐力部材を示す概略図。Schematic which shows a solid yield strength member. 支柱を示す概略図。Schematic which shows a support | pillar. 接着結合を示す概略図。Schematic showing adhesive bonding. 負荷試験を示す概略図。Schematic which shows a load test.

木材−ＰＭＭＡ Ｉ型異形材
建築工業において上記の耐力系を使用するための可能な一例は、種々の材料から構成されているＩ型横断面を有する横荷重耐力部材である。該耐力部材の上部−及び下部フランジは、ここでは従来の建築材料、例えば金属又は木材からなり、その一方で、ウェブはプラスチックから製造される。ウェブは、理想的には、２つのフランジよりも低い剛性を有する。なぜならば、これによって、標準応力の大部分がフランジ中で生じることが保証されるためである。プラスチックウェブは剪断力を２つのフランジ間で伝達する。２つの異なる材料の結合は、釘状の機械的結合手段を用いて行われる。この場合、例えば、鋲又は栓を使用することができる。接着によっても適切な結合が可能である。透明なプラスチック、例えばＰＭＭＡは、耐力部材に、審美的に価値の高い外観上の軽やかさを付与する。 Wood-PMMA Type I Profile One possible example for using the above strength system in the construction industry is a lateral load bearing member having an I-shaped cross section composed of various materials. The upper and lower flanges of the load-bearing members are here made of conventional building materials, such as metal or wood, while the web is made of plastic. The web ideally has a lower stiffness than the two flanges. This is because this ensures that most of the standard stress occurs in the flange. The plastic web transmits shear forces between the two flanges. The two different materials are joined using a nail-like mechanical joining means. In this case, for example, a bag or a stopper can be used. Appropriate bonding is also possible by bonding. Transparent plastics, such as PMMA, impart aesthetically valuable lightness to the load bearing member.

耐力部材の高さは１０〜３００ｃｍで可変であり、その際、プラスチックウェブの厚さは３〜５００ｍｍである。フランジの横断面積は、木材の場合には５〜３０００ｃｍ2であり、鋼の場合には１〜５００ｃｍ2である。 The height of the load bearing member is 10 to 300 cm, and the thickness of the plastic web is 3 to 500 mm. Cross-sectional area of the flange, when the timber is 5～3000Cm 2, in the case of steel it is 1~500cm 2.

構築された実施例（図１を参照のこと）において、高さ２５ｃｍの耐力部材を、厚さ１０ｍｍのＰＭＭＡ板Plexiglas(R) XT 20070から構築した。フランジ材料として、それぞれ、寸法２４×４８ｍｍの２枚の市販の天板を使用した。結合手段として、直径８ｍｍのねじを約１０ｃｍの間隔で使用した。（図６に示されているような）負荷５０００ｋｇをかけて測定したところ、撓みは約２ｃｍであった。 In constructed embodiments (see FIG. 1), the strength member height 25 cm, was constructed from PMMA plate Plexiglas (R) XT 20070 thickness 10 mm. As the flange material, two commercially available top plates each having a size of 24 × 48 mm were used. As a coupling means, screws with a diameter of 8 mm were used at intervals of about 10 cm. When measured with a load of 5000 kg (as shown in FIG. 6), the deflection was about 2 cm.

下部支持耐力部材
公知のタイプの構造体を有する透明なプラスチックからなる耐力系のためのもう１つの可能性は、公知の材料、例えばアルミニウム又は木材、プラスチック、及び支持ケーブルからなる下部支持耐力部材である。該耐力部材は、圧縮力を受容する上部フランジと、下面にミル処理された溝（該溝は、前記支持ケーブルのためのガイドとして機能する）を有する可能な限り透明なプラスチックウェブとを有する。該耐力部材は魚腹形状を有するため、ケーブルは耐力部材の端部で圧力フランジと結合可能である。この場合、上部フランジのみならず耐力部材の下面も湾曲形状を有することができる。 Lower support strength member Another possibility for a load bearing system made of transparent plastic with a known type of structure is a lower support strength member made of known materials such as aluminum or wood, plastic, and support cables. is there. The load bearing member has an upper flange that receives the compressive force and a plastic web that is as transparent as possible with a groove milled in the lower surface, which groove serves as a guide for the support cable. Since the load bearing member has a fish belly shape, the cable can be coupled to the pressure flange at the end of the load bearing member. In this case, not only the upper flange but also the lower surface of the load bearing member can have a curved shape.

中実な耐力部材
更に、本願明細書に記載された系は、中実梁に適用されてもよい。この場合、補強のために、従来の構造材料の２つの板体が、機械的な結合手段を用いて、中実なプラスチック梁の上面及び下面に接着結合又は固定されている。この場合にも、主に各フランジが標準応力を受ける。ここで、材料の選択の際に、フランジ材料としてガラスが挙げられる。なぜならば、ガラスは、透明なプラスチックと組み合わせた際に、完全に光透過性の耐力部材を達成することが可能であるためである。変形として、耐力部材の上方及び下方の縁部における鋼フィラメントを有する中実なプラスチック梁も考えられる。前記の鋼フィラメントは引張力を受容するため、強化コンクリートと同様にプラスチック耐力部材の補強の一様式を提供する。 Solid Strength Member In addition, the system described herein may be applied to solid beams. In this case, for reinforcement, two plates of conventional structural material are adhesively bonded or fixed to the upper and lower surfaces of a solid plastic beam using mechanical coupling means. In this case as well, each flange mainly receives standard stress. Here, glass is mentioned as a flange material in the selection of a material. This is because glass, when combined with a transparent plastic, can achieve a completely light transmissive bearing member. As a variant, a solid plastic beam with steel filaments at the upper and lower edges of the load bearing member is also conceivable. Because the steel filaments accept tensile forces, they provide a way to reinforce plastic bearing members as well as reinforced concrete.

支柱
極度に細い支柱は、従来の材料と複数の透明プラスチック板との結合により可能である。この複数部分からなる圧縮部材の場合、例えば４つの金属ロッドが圧縮力を受容し、その一方でプラスチック板が個々の圧縮ロッドを安定化させ、かつそれによりバックリングを防止する。この場合、支柱の慣性モーメントは横断面積よりも重要な役割を果たすため、非中実の横断面は、明らかにより精巧繊細でより軽量であり、更には材料を節約する代替物を提供する。平面図における個々の圧縮部材及び板材の配置に関しては、複数の変形及び形状が考えられるが、静的効果に基づき、金属部材ないし木材部材の位置は、可能な限り重心から遠く離れていることが望ましい。 Struts Extremely thin struts are possible by combining conventional materials with multiple transparent plastic plates. In the case of this multi-part compression member, for example, four metal rods receive the compressive force, while the plastic plate stabilizes the individual compression rods and thereby prevents buckling. In this case, since the moment of inertia of the strut plays a more important role than the cross-sectional area, the non-solid cross-section is clearly more delicate and lighter, and provides an alternative that saves material. Regarding the arrangement of the individual compression members and plate members in the plan view, several deformations and shapes can be considered, but based on the static effect, the position of the metal member or the wood member should be as far from the center of gravity as possible. desirable.

１ 従来の材料、 ２ プラスチック、 ３ 結合手段、 ４ 鋼フィラメント、 ５ 重り（１０００ｋｇ）   1 Conventional material, 2 Plastic, 3 Bonding means, 4 Steel filament, 5 Weight (1000 kg)

Claims (32)

プラスチックと少なくとも１の他の材料とを組み合わせて耐力系が構成されていることを特徴とする、複合耐力系。   A composite proof stress system comprising a proof stress system composed of a combination of plastic and at least one other material. 使用する材料が異なる弾性率を有する、請求項１記載の複合耐力系。   2. The composite strength system according to claim 1, wherein the materials used have different elastic moduli. プラスチック材料が１５０Ｎ／ｍｍ2超の弾性率を有する、請求項１記載の複合耐力系。 Plastic material has a 150 N / mm 2 greater modulus of claim 1 combined strength system according. 剛性材料が重心軸から離れて存在している、請求項１又は２記載の複合耐力系。   The composite load bearing system according to claim 1 or 2, wherein the rigid material exists away from the center of gravity axis. 軟質材料が透明なプラスチックである、請求項１から４までのいずれか１項記載の複合耐力系。   The composite strength system according to any one of claims 1 to 4, wherein the soft material is a transparent plastic. 軟質材料が半透明なプラスチックである、請求項１から４までのいずれか１項記載の複合耐力系。   The composite yield strength system according to any one of claims 1 to 4, wherein the soft material is a translucent plastic. 軟質材料が着色されたプラスチックである、請求項１から４までのいずれか１項記載の複合耐力系。   5. The composite yield strength system according to any one of claims 1 to 4, wherein the soft material is a colored plastic. 軟質材料が発光プラスチックである、請求項１から４までのいずれか１項記載の複合耐力系。   The composite strength system according to any one of claims 1 to 4, wherein the soft material is a light emitting plastic. 軟質材料中に空洞が存在する、請求項１から８までのいずれか１項記載の複合耐力系。   The composite strength system according to any one of claims 1 to 8, wherein a cavity exists in the soft material. 軟質材料がプラスチック積層体であってよい、請求項１から９までのいずれか１項記載の複合耐力系。   The composite strength system according to claim 1, wherein the soft material may be a plastic laminate. 軟質材料が層からなる材料であってよい、請求項１から１０までのいずれか１項記載の複合耐力系。   The composite yield strength system according to any one of claims 1 to 10, wherein the soft material may be a layered material. 硬質材料が木又は木材である、請求項１から１１までのいずれか１項記載の複合耐力系。   The composite load bearing system according to any one of claims 1 to 11, wherein the hard material is wood or wood. 硬質材料が金属材料（鉄、鋼、アルミニウム）である、請求項１から１２までのいずれか１項記載の複合耐力系。   The composite strength system according to any one of claims 1 to 12, wherein the hard material is a metal material (iron, steel, aluminum). 硬質材料がガラスである、請求項１から１２までのいずれか１項記載の複合耐力系。   The composite proof stress system according to any one of claims 1 to 12, wherein the hard material is glass. 硬質材料がコンクリート又は天然岩石である、請求項１から１２までのいずれか１項記載の複合耐力系。   The composite load bearing system according to any one of claims 1 to 12, wherein the hard material is concrete or natural rock. 硬質材料が充填プラスチック又はガラス繊維強化プラスチックである、請求項１から１２までのいずれか１項記載の複合耐力系。   13. The composite strength system according to any one of claims 1 to 12, wherein the hard material is filled plastic or glass fiber reinforced plastic. 結合手段としてねじ又はボルトが選択されている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の複合耐力系。   17. A composite strength system according to any one of claims 1 to 16, wherein a screw or a bolt is selected as the coupling means. 結合手段として釘又は合せピンが選択されている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の複合耐力系。   17. A composite strength system according to any one of claims 1 to 16, wherein a nail or a mating pin is selected as the coupling means. 結合手段として鋲が選択されている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の複合耐力系。   The composite strength system according to any one of claims 1 to 16, wherein 鋲 is selected as the coupling means. 結合手段としてリベットが選択されている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の複合耐力系。   17. A compound strength system according to any one of claims 1 to 16, wherein rivets are selected as the coupling means. 結合手段として接着剤が選択されている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の複合耐力系。   17. A composite strength system according to any one of claims 1 to 16, wherein an adhesive is selected as the coupling means. 結合が摩擦に基づいている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の複合耐力系。   17. A composite proof system according to any one of claims 1 to 16, wherein the coupling is based on friction. 結合が熱成形により達成されている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の複合耐力系。   17. A composite strength system according to any one of claims 1 to 16, wherein the bonding is achieved by thermoforming. 請求項１５から２４までからの結合手段の組み合わせが使用されている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の複合耐力系。   17. A composite strength system according to any one of claims 1 to 16, wherein a combination of coupling means from claims 15 to 24 is used. 水平に横荷重耐力部材として負荷される、請求項１から２４までのいずれか１項記載の複合耐力系。   25. The composite load bearing system according to any one of claims 1 to 24, which is horizontally loaded as a lateral load bearing member. 垂直に支柱として負荷される、請求項１から２４までのいずれか１項記載の複合耐力系。   25. A composite load bearing system according to any one of claims 1 to 24, which is loaded vertically as a post. ２つの材料がＩ型の構造で構成されている、請求項１から２６までのいずれか１項記載の複合耐力系。   27. The composite load bearing system according to any one of claims 1 to 26, wherein the two materials are composed of an I-type structure. 材料が中実の耐力部材に結合されている、請求項１から２６までのいずれか１項記載の複合耐力系。   27. A composite load bearing system according to any one of claims 1 to 26, wherein the material is bonded to a solid load bearing member. 横断面が多角形の箱型である、請求項１から２６までのいずれか１項記載の複合耐力系。   27. The composite load bearing system according to any one of claims 1 to 26, wherein the cross section is a polygonal box shape. 横断面が折り板構造形である、請求項１から２６までのいずれか１項記載の複合耐力系。   27. The composite load bearing system according to any one of claims 1 to 26, wherein the cross section is a folded plate structure. 剛性材料で下部支持されている、請求項１から３０までのいずれか１項記載の複合耐力系。   The composite load bearing system according to any one of claims 1 to 30, wherein the composite bearing system is supported by a rigid material. 請求項２５から３１までの組み合わせ物が使用されている、請求項１から３０までのいずれか１項記載の複合耐力系。   31. A composite strength system according to any one of claims 1 to 30, wherein a combination of claims 25 to 31 is used.
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