JP2011516764A - 極限環境条件への耐性を向上させるように既存建造物を改修するシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[発明の分野]
本発明は、極限環境条件への耐性を改善するように既存建造物を改修する方法および装置に関し、具体的には、例えばハリケーン、竜巻、火災等の極限環境条件への耐性を改善するように、例えば家屋等の既存建造物を改修する共通のモジュール式構成要素のシステムに関する。
[発明の背景]
カトリーナ等のハリケーンによるニューオーリンズおよびその他の沿岸地域への災害や、国内の事実上すべての地域および事実上すべての群の社会における最近の大規模な竜巻、暴風雨、森林火災や山火事、洪水や地震による災害等の最近の環境事象により、極限環境条件への著しく向上された耐性を有する、家屋、学校、店舗、政府施設、公共サービス施設、医療施設、および同様の建造物等の建造物の長年にわたるニーズが重視されるようになった。また、地球温暖化の到来により、気象パターンや気象条件の変化がもたらされることになるだけでなく、より極限的な天候条件がもたらされることになることが認識されている。例えば、通常の暴風雨が、より強くより頻繁になるようになるとともに風雨が強まるようになり、カテゴリー4および5のハリケーンが、稀というよりむしろ比較的一般的となるようになるとともに、さらに高い有効カテゴリーのハリケーンが少なくとも時々発生する可能性があり、竜巻や森林火災、山火事が、竜巻や洪水と同様に、より広範な地域でより大きくより強く、より一般的となるようになるという予測についての十分な裏付けがある。
[発明の概要]
本明細書、図面および特許請求の範囲の最終審査および承認の後に規定される。
以下に、極限環境条件への向上した耐性を有する建造物の建設システムおよび建設方法を説明する。具体的には、本明細書では、極限環境条件への耐性を向上させるために既存建造物を適合および改修するシステムおよび方法について説明する。
本発明によれば、以下に詳述するように、次に、構成要素12は、本発明に従って定義されるような形状および機能を有する1つまたは複数の限定された数の異なる種類の共通構造要素12Eで構成され、共通構成要素という用語は、多数の他の構成要素の間で共有される構成要素、または多数の他の構成要素の間に現れる構成要素、または多数の他の構成要素の一部としての構成要素を意味する。後述するように、構造要素12Eは、一般的に、主要素14、連結要素16および補強要素18を含み、1つまたは複数の主要素14は、構成要素12の主構造部材を含み、且つ弦材14Cおよび形成ストリップ14Fと称される構造部材で構成され得ることになる。次に、連結要素16は、建造物10を形成するために構成要素12を相互に連結する手段を備え、典型的に、形成ストリップ14Fまたはスタブ16Sから形成される。次に、補強要素18は、例えば構成要素12の各主要素14間に永久的に連結されて、その構成要素12の基本建造にさらなる強度または形態をもたらす構造部材であり、この補強要素18は、典型的に、補強材18Rと称されるパイプ等の管状要素の部分、またはガセット18Gと称される平らな金属板の部分から形成される。
再び図2A〜2Yを参照すると、本発明の仮設建造物を建設するためのモジュール式共通構成要素のシステムにおける構成要素12の上記説明から、構成要素12および構成要素12の副構成要素は、本質的に、特定の主構造要素12Eとともに、補強要素の配管等の特定の共通要素や、車輪アセンブリ等の比較的稀な要素で構成されることが明らかであろう。説明したように、主構造要素12Eは、様々な長さの弦材14C、様々な長さの形成ストリップ14F、連結要素16およびスタブ34を含む。
次に、連結要素16等の形成ストリップ14Fと弦材14Cとの係合を考察すると、特に図3E、そして一緒に考慮される図3Bおよび3Cに図示されているように、弦材14Cの断面形態と形成ストリップ14Fの断面形態とが、構成要素12のアセンブリから建造物10に生じる圧縮力、張力およびねじり力を支持する複数の支持面をもたらすことは明らかであろう。
上述のように、本発明は、家屋等の極限環境条件耐性(EECR)建造物のモジュール式建設の方法および装置に関し、詳細には、例えばハリケーン、竜巻、火災等の極限環境条件への高い耐性を有する家屋等の建築物を建設するための共通モジュール式構成要素のシステムに関する。以下に、EECR建造物の建設に対する本発明の上述の構成要素およびアセンブリの適合および変更について説明する。
再び図4Aおよび4Bを参照すると、建造物10の構造要素およびアセンブリと同様に、EECR建造物10Eの構造要素およびアセンブリは、典型的に、壁や多くの場合屋根および床のアセンブリの内板および外板の双方の設備と、壁および屋根要素内や多くの場合床アセンブリ内の断熱用空間と、壁内や多くの場合屋根や床アセンブリ内の給排水管またはガス管や配線等の配管用空間を含むことになる。
次に、ハリケーン、竜巻、暴風雨、森林火災および山火事、洪水および地震等の環境条件への耐性を向上させるための本発明のシステムおよび方法の既存建造物への適用について、以下に考察する。本発明によれば、新しい構造要素またはアセンブリの設置中に、既存建造物の特定の要素を少なくとも一時的に支持物および梁受けとして用いながら、本発明の対応する構造要素およびアセンブリによって、既存建造物の要素およびアセンブリが、重ね合わされるか、または置換される。
Claims (16)
- 既存建造物を補強する方法であって、
該方法は、
既存の基礎を囲繞および補強するリング基礎を建設する工程と、
補強壁パネルアセンブリを既存の壁構造物に固定する工程であって、前記壁パネルアセンブリは、前記既存の壁構造物の垂直部材の外側にあって、該垂直部材に固定され、前記リング基礎によって支持される、補強壁パネルアセンブリを既存の壁構造物に固定する工程と、
補強床アセンブリを形成するプラットフォーム部分を前記補強壁パネルアセンブリの垂直構造要素に固定する工程であって、前記プラットフォーム部分は、前記プラットフォーム部分の組み立ておよび前記プラットフォーム部分の前記補強壁パネルアセンブリへの取り付けの間に、既存の床構造物により支持される、補強床アセンブリを形成するプラットフォーム部分を前記補強壁パネルアセンブリの垂直構造要素に固定する工程と、
前記既存の床構造物を撤去する工程と
を備える方法。 - 請求項1に記載の、既存建造物を補強する方法であって、
さらに、
既存の屋根構造要素を補強屋根構造要素と置換する工程を備える方法。 - 請求項1に記載の、既存建造物を補強する方法であって、
壁パネルアセンブリは、
一対の平行な垂直弦材であって、水平に離間され、且つ前記壁パネルアセンブリの上部および底部に配置された少なくとも上部母屋桁および下部母屋桁によって連結された、一対の平行な垂直弦材と、
各垂直弦材と関連して、前記壁パネルアセンブリの前記垂直弦材を前記既存の壁構造物における対応する垂直構造部材に取り付けるための、少なくとも上部壁ブラケットおよび下部壁ブラケットと
を備えることを特徴とする方法。 - 請求項3に記載の、既存建造物を補強する方法であって、
各弦材は、
中央穴を囲繞する4つの主壁により画定されたほぼ四角形の断面を有し、且つ4つの内側主面と4つの外側主面とを有するほぼ長尺な本体と、
各外側主面に沿って延在し、且つ各外側主面の中央に位置するT形溝構造物であって、各T形溝構造物は、ボルト型締め具を受け入れるように構成された内側T形溝を有し、各T形溝は、軸溝であって、前記T形溝構造物の外面から内側に延在し、且つ軸溝の内側端において前記軸溝に対して直角に延在する交差溝と連結する軸溝を含む、T形溝構造物と
を含み、
弦材の各T形溝構造物は、弦材の外側主面から外方向に平行に延在する2つの平行な溝側壁と、前記溝側壁の外端から内側方向に前記外側主面に平行に延在する2つの溝正面壁とにより画定され、
前記ボルト型締め具は、標準六角ボルトとT形ボルトとのうちの少なくとも1つを含み、
T形ボルトは、交差溝の幅よりも長く、軸溝の幅よりも狭い矩形頭部を有することで、T形ボルトの前記頭部が、前記T形ボルトの前記頭部が前記T形溝の長手方向軸と整合されるときに、前記軸溝を通過してT形溝の前記交差溝内に収容されることが可能であり、前記頭部が前記T形溝の前記長手方向軸に対して横向きに回転されるときに、前記交差溝内に保持されることになり、
各T形溝の少なくとも1つの内面は、T形ボルトを介してかかる張力およびねじり力に起因する圧縮力を支持する支持面であり、各交差溝の最内面により画定される各平面は、前記弦材の対応する外側主壁面に対して内側にオフセットされることにより、各交差溝の前記内面により画定される平面と前記弦材の対応する外側主面との間に、増大された対角主壁厚を形成する
ことを特徴とする方法。 - 請求項4に記載の、既存建造物を補強する方法であって、
各母屋桁は、
単一梁要素であって、単一弦材と単一形成ストリップとのうちの1つで形成され、前記単一梁要素の各端部に配置される形成ストリップで形成される連結要素を有する、単一梁要素を含み、
各形成ストリップは、
複数のストリップ部分に形成される単一のほぼ長尺なストリップ板であって、各ストリップ部分は、隣接するストリップ部分に対して直角に配向され、前記ストリップ部分は、2つの隣接する主壁とT形溝構造物の隣接する側壁とにより形成される、対応する弦材支持面と係合する支持面を形成するW形状断面を形成する角領域と、前記T形溝構造物の外向き面によって形成された弦材支持面と係合する支持面を形成する面領域と、前記形成ストリップを強化するために前記面領域の端部から外方向に延在する取付領域とを連続して含む領域に形成される、単一のほぼ長尺なストリップ板を含む
ことを特徴とする方法。 - 請求項4に記載の、既存建造物を補強する方法であって、
各壁ブラケットは、
水平配向されたスペーサ要素であって、
第1の端部に、前記壁ブラケットアセンブリの垂直弦材に取り付けるための、垂直配向された形成ストリップと、
前記スペーサ要素の第2の端部に、前記既存の壁構造物の垂直な垂直材に取り付けるための、ほぼU形状のスタブブラケットと
を有する水平配向されたスペーサ要素を含み、
各形成ストリップは、
複数のストリップ部分に形成された単一のほぼ長尺なストリップ板であって、各ストリップ部分は、隣接するストリップ部分に対して直角に配向され、前記ストリップ部分は、2つの隣接する主壁とT形溝構造物の隣接する側壁とにより形成される対応する弦材支持面と係合する支持面を形成するW形状の断面を形成する角領域と、前記T形溝構造物の外向き面によって形成された弦材支持面と係合する支持面を形成する面領域と、前記形成ストリップを強化するために、前記面領域の端部から外方向に延在する取付領域とを連続して含む領域に形成される、単一のほぼ長尺なストリップ板を含む
ことを特徴とする方法。 - 請求項1に記載の、既存建造物を補強する方法であって、
プラットフォーム部分は、
弦材と母屋桁とのうちの少なくとも1つで形成される水平配向された平行な主要素の上方および下方の対であって、主要素の各上方および下方の対における前記主要素は、前記主要素間で前記主要素に対してほぼ横方向に延在する水平連結要素により、水平に離間および連結され、各上方主要素は、前記上方および下方の主要素間で前記上方および下方の主要素に対してほぼ横方向に延在する垂直連結要素により、対応する下方主要素から垂直方向に離間および接続された、主要素の上方および下方の対を備え、
前記主要素と、前記水平連結要素および前記垂直連結要素とは、母屋桁と弦材とのうちの少なくとも1つで形成される
ことを特徴とする方法。 - 請求項7に記載の、既存建造物を補強する方法であって、
各弦材は、
中央穴を囲繞する4つの主壁により画定されたほぼ四角形の断面を有し、且つ4つの内側主面と4つの外側主面とを有するほぼ長尺な本体と、
各外側主面に沿って延在し、且つ各外側主面の中央に位置するT形溝構造物であって、各T形溝構造物は、ボルト型締め具を受け入れるように構成された内側T形溝を有し、各T形溝は、軸溝であって、前記T形溝構造物の外面から内側に延在し、且つ軸溝の内側端において前記軸溝に対して直角に延在する交差溝と連結する軸溝を含む、T形溝構造物と
を含み、
弦材の各T形溝構造物は、弦材の外側主面から外方向に平行に延在する2つの平行な溝側壁と、前記溝側壁の外端から内側方向に前記外側主面に平行に延在する2つの溝正面壁とにより画定され、
前記ボルト型締め具は、標準六角ボルトとT形ボルトとのうちの少なくとも1つを含み、
T形ボルトは、交差溝の幅よりも長く、軸溝の幅よりも狭い矩形頭部を有することで、T形ボルトの前記頭部が、前記T形ボルトの前記頭部が前記T形溝の長手方向軸と整合されるときに、前記軸溝を通過してT形溝の前記交差溝内に収容されることが可能であり、前記頭部が前記T形溝の前記長手方向軸に対して横向きに回転されるときに、前記交差溝内に保持されることになり、
各T形溝の少なくとも1つの内面は、T形ボルトを介してかかる張力およびねじり力に起因する圧縮力を支持する支持面であり、各交差溝の最内面により画定される各平面は、前記弦材の対応する外側主壁面に対して内側にオフセットされることにより、各交差溝の前記内面により画定される平面と前記弦材の対応する外側主面との間に、増大された対角主壁厚を形成し、
各母屋桁は、
単一梁要素であって、単一弦材と単一形成ストリップとのうちの1つで形成され、前記単一梁要素の各端部に配置される形成ストリップで形成される連結要素を有する、単一梁要素を含み、
各形成ストリップは、
複数のストリップ部分に形成される単一のほぼ長尺なストリップ板であって、各ストリップ部分は、隣接するストリップ部分に対して直角に配向され、前記ストリップ部分は、2つの隣接する主壁とT形溝構造物の隣接する側壁とにより形成される、対応する弦材支持面と係合する支持面を形成するW形状断面を形成する角領域と、前記T形溝構造物の外向き面によって形成された弦材支持面と係合する支持面を形成する面領域と、前記形成ストリップを強化するために前記面領域の端部から外方向に延在する取付領域とを連続して含む領域に形成される、単一のほぼ長尺なストリップ板を含む
ことを特徴とする方法。 - 既存建造物を補強するシステムであって、
前記システムは、複数種類のモジュール式構造補強構成要素を含み、
各構造補強構成要素、前記構造補強構成要素は、
既存の基礎を囲繞および補強するリング基礎と、
既存の壁構造物に固定される補強壁パネルアセンブリであって、前記壁パネルアセンブリは、前記既存の壁構造物の垂直部材の外側に固定され、且つ前記リング基礎によって支持される、補強壁パネルアセンブリと、
補強された床アセンブリを形成する補強プラットフォーム部分であって、前記プラットフォーム部分は、前記補強壁パネルアセンブリの垂直構造要素に固定されて補強床アセンブリを形成し、前記プラットフォーム部分は、前記プラットフォーム部分の組み立て、および前記プラットフォーム部分の前記補強壁パネルアセンブリへの取り付け中に、既存の床構造物により支持され、前記既存の床構造物は、前記プラットフォーム部分の前記補強壁パネルアセンブリへの取り付け後に撤去される、補強プラットフォーム部分と
を備えるシステム。 - 請求項9に記載の、既存建造物を補強するシステムであって、さらに、
既存の屋根構造要素を置換するための補強屋根構造要素を備えるシステム。 - 請求項9に記載の、既存建造物を補強するシステムであって、
壁パネルアセンブリは、
水平に離間され、且つ前記壁パネルアセンブリの上部および底部に配置された少なくとも上方および下方の母屋桁によって連結された一対の平行な垂直弦材と、
各垂直弦材と関連して、前記壁パネルアセンブリの前記垂直弦材を前記既存の壁構造物の対応する垂直構造部材に取り付けるための、少なくとも上方および下方の壁ブラケットと
を備えることを特徴とするシステム。 - 請求項11に記載の、既存建造物を補強するシステムであって、
各弦材は、
中央穴を囲繞する4つの主壁により画定されたほぼ四角形の断面を有し、且つ4つの内側主面と4つの外側主面とを有するほぼ長尺な本体と、
各外側主面に沿って延在し、且つ各外側主面の中央に位置するT形溝構造物であって、各T形溝構造物は、ボルト型締め具を受け入れるように構成された内側T形溝を有し、各T形溝は、軸溝であって、前記T形溝構造物の外面から内側に延在し、且つ軸溝の内側端において前記軸溝に対して直角に延在する交差溝と連結する軸溝を含む、T形溝構造物と
を含み、
弦材の各T形溝構造物は、弦材の外側主面から外方向に平行に延在する2つの平行な溝側壁と、前記溝側壁の外端から内側方向に前記外側主面に平行に延在する2つの溝正面壁とにより画定され、
前記ボルト型締め具は、標準六角ボルトとT形ボルトとのうちの少なくとも1つを含み、
T形ボルトは、交差溝の幅よりも長く、軸溝の幅よりも狭い矩形頭部を有することで、T形ボルトの前記頭部が、前記T形ボルトの前記頭部が前記T形溝の長手方向軸と整合されるときに、前記軸溝を通過してT形溝の前記交差溝内に収容されることが可能であり、前記頭部が前記T形溝の前記長手方向軸に対して横向きに回転されるときに、前記交差溝内に保持されることになり、
各T形溝の少なくとも1つの内面は、T形ボルトを介してかかる張力およびねじり力に起因する圧縮力を支持する支持面であり、各交差溝の最内面により画定される各平面は、前記弦材の対応する外側主壁面に対して内側にオフセットされることにより、各交差溝の前記内面により画定される平面と前記弦材の対応する外側主面との間に、増大された対角主壁厚を形成する
ことを特徴とするシステム。 - 請求項12に記載の、既存建造物を補強するシステムであって、
各母屋桁は、
単一梁要素であって、単一弦材と単一形成ストリップとのうちの1つで形成され、前記単一梁要素の各端部に配置される形成ストリップで形成される連結要素を有する、単一梁要素を含み、
各形成ストリップは、
複数のストリップ部分に形成される単一のほぼ長尺なストリップ板であって、各ストリップ部分は、隣接するストリップ部分に対して直角に配向され、前記ストリップ部分は、2つの隣接する主壁とT形溝構造物の隣接する側壁とにより形成される、対応する弦材支持面と係合する支持面を形成するW形状断面を形成する角領域と、前記T形溝構造物の外向き面によって形成される弦材支持面と係合する支持面を形成する面領域と、前記形成ストリップを強化するために前記面領域の端部から外方向に延在する取付領域とを連続して含む領域に形成される、単一のほぼ長尺なストリップ板を含む
ことを特徴とするシステム。 - 請求項12に記載の、既存建造物を補強するシステムであって、
各壁ブラケットは、
水平配向されたスペーサ要素であって、
第1の端部に、前記壁ブラケットアセンブリの垂直弦材に取り付けるための、垂直配向された形成ストリップと、
前記スペーサ要素の第2の端部に、前記既存の壁構造物の垂直な垂直材に取り付けるための、ほぼU形状のスタブブラケットと
を有する水平配向されたスペーサ要素を含み、
各形成ストリップは、
複数のストリップ部分に形成された単一のほぼ長尺なストリップ板であって、各ストリップ部分は、隣接するストリップ部分に対して直角に配向され、前記ストリップ部分は、2つの隣接する主壁とT形溝構造物の隣接する側壁とにより形成される対応する弦材支持面と係合する支持面を形成するW形状の断面を形成する角領域と、前記T形溝構造物の外向き面によって形成された弦材支持面と係合する支持面を形成する面領域と、前記形成ストリップを強化するために、前記面領域の端部から外方向に延在する取付領域とを連続して含む領域に形成される、単一のほぼ長尺なストリップ板を含む
ことを特徴とするシステム。 - 請求項9に記載の、既存建造物を補強するシステムであって、
プラットフォーム部分は、
弦材と母屋桁とのうちの少なくとも1つで形成される水平配向された平行な主要素の上方および下方の対であって、主要素の各上方および下方の対における前記主要素は、前記主要素間で前記主要素に対してほぼ横方向に延在する水平連結要素により、水平に離間および連結され、各上方主要素は、前記上方および下方の主要素間で前記上方および下方の主要素に対してほぼ横方向に延在する垂直連結要素により、対応する下方主要素から垂直方向に離間および接続された、主要素の上方及び下方の対を備え、
前記主要素と、前記水平連結要素および前記垂直連結要素とは、母屋桁と弦材とのうちの少なくとも1つで形成される
ことを特徴とするシステム。 - 請求項15に記載の、既存建造物を補強するシステムであって、
各弦材は、
中央穴を囲繞する4つの主壁により画定されたほぼ四角形の断面を有し、且つ4つの内側主面と4つの外側主面とを有するほぼ長尺な本体と、
各外側主面に沿って延在し、且つ各外側主面の中央に位置するT形溝構造物であって、各T形溝構造物は、ボルト型締め具を受け入れるように構成された内側T形溝を有し、各T形溝は、軸溝であって、前記T形溝構造物の外面から内側に延在し、且つ軸溝の内側端において前記軸溝に対して直角に延在する交差溝と連結する軸溝を含む、T形溝構造物と
を含み、
弦材の各T形溝構造物は、弦材の外側主面から外方向に平行に延在する2つの平行な溝側壁と、前記溝側壁の外端から内側方向に前記外側主面に平行に延在する2つの溝正面壁とにより画定され、
前記ボルト型締め具は、標準六角ボルトとT形ボルトとのうちの少なくとも1つを含み、
T形ボルトは、交差溝の幅よりも長く、軸溝の幅よりも狭い矩形頭部を有することで、T形ボルトの前記頭部が、前記T形ボルトの前記頭部が前記T形溝の長手方向軸と整合されるときに、前記軸溝を通過してT形溝の前記交差溝内に収容されることが可能であり、前記頭部が前記T形溝の前記長手方向軸に対して横向きに回転されるときに、前記交差溝内に保持されることになり、
各T形溝の少なくとも1つの内面は、T形ボルトを介してかかる張力およびねじり力に起因する圧縮力を支持する支持面であり、各交差溝の最内面により画定される各平面は、前記弦材の対応する外側主壁面に対して内側にオフセットされることにより、各交差溝の前記内面により画定される平面と前記弦材の対応する外側主面との間に、増大された対角主壁厚を形成し、
各母屋桁は、
単一梁要素であって、単一弦材と単一形成ストリップとのうちの1つで形成され、前記単一梁要素の各端部に配置される形成ストリップで形成される連結要素を有する、単一梁要素を含み、
各形成ストリップは、
複数のストリップ部分に形成される単一のほぼ長尺なストリップ板であって、各ストリップ部分は、隣接するストリップ部分に対して直角に配向され、前記ストリップ部分は、2つの隣接する主壁とT形溝構造物の隣接する側壁とにより形成される、対応する弦材支持面と係合する支持面を形成するW形状断面を形成する角領域と、前記T形溝構造物の外向き面によって形成された弦材支持面と係合する支持面を形成する面領域と、前記形成ストリップを強化するために前記面領域の端部から外方向に延在する取付領域とを連続して含む領域に形成される、単一のほぼ長尺なストリップ板を含む
ことを特徴とするシステム。
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