JP2016505744A - トラス構造 - Google Patents

Abstract

本明細書に開示されるトラス構造の実施形態には、複数のトラスが含まれており、各トラスは、上弦材と、下弦材と、複数の外部ブレースと、複数の内部ブレースとを備え、前記複数の外部ブレースの各々の長さは略同じであり、前記外部ブレースの各々と前記上弦材との間の角度は略同じである。また、前記複数の内部ブレースの各々の長さは略同じであり、前記の交互に並ぶ内部ブレースの各々と前記上弦材との間の角度は略同じである。【選択図】図１

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、２０１３年１２月１８日に出願の「トラス構造（Ｔｒｕｓｓ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）」と題する米国非仮特許出願第１４／１３３，１５１号の優先権を主張し、該米国非仮特許出願は、「トラス構造（Ｔｒｕｓｓ Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ）」と題する２０１２年１２月１９日に出願された米国仮特許出願第６１／７３９，２１７号の非仮特許出願であってその優先権を主張するものであり、これらの全記載は参照として本明細書に援用される。

本発明は、建築構造コンポーネントに関し、より詳細には、商業構造及び住宅構造に使用されるトラスのコンポーネントに関する。

発明を実施するための形態において以下でさらに詳しく説明される概念の抜粋を簡略的な形で紹介するよう本概要を提供する。本概要は、請求項に記載されている主題の重要な特色又は本質的な特徴を特定することを目的とするものではなく、請求項に記載されている主題の範囲を限定するために使用されることも意図していない。請求項に記載されている主題の他の特徴、詳細、実用性、及び効果については、様々な実施形態から成るより詳細に記載されている以下の発明を実施するための形態、及び添付の図面でさらに詳しく示されるとともに添付の請求項に記載されているような実施形態から明らかである。

本願は、標準化されたオープンウェブトラスを開示する。本明細書に開示されるトラス構造の実施形態には、複数のトラスが含まれており、各トラスは、上弦材と、下弦材と、複数の外部ブレースと、複数の内部ブレースとを備え、前記複数の外部ブレースの各々の長さは略同じであり、前記外部ブレースの各々と前記上弦材との間の角度は略同じである。また、前記複数の内部ブレースの各々の長さは略同じであり、前記の交互に並ぶ内部ブレースの各々と前記上弦材との間の角度は略同じである。

トラスの一例を示す３次元図の例である。 図１のトラスで使用される弦材の一例を示す例示的な断面図である。 図１のトラスで使用されるブレースの一例を示す例示的な断面図である。 本明細書に開示されるトラスの一例を示す例示的な立面図である。 本明細書に開示されるトラスの一例を示す別の例示的な立面図である。 本明細書に開示されるトラスのパイロット穴及び溶接穴の一例を示す図である。 本明細書に開示されるトラスを示す例示的な立面図及び側面図である。 本明細書に開示される複数のトラスの配置を示す例示的な概略図である。 本明細書に開示される複数のトラスの配置を示す別の例示的な図である。 本明細書に開示されるトラスを製造する工程を示す例示的なフローチャートである。

トラスは、屋根下張り及び床張りなどの敷板を支持するよう、住宅建築物及び商業建築物の構造に使用される。トラスの上部及び下部は、「弦材」として知られており、弦材の間に延びる部材は、「ブレース」と呼ばれる。住宅構造で使用されるトラスは、木材から構成される。しかし、材木のコスト高騰及びその火災と虫害に対する脆弱性、腐朽等のため、現在、多くの住宅建築業者は、骨組み材料の選択として鋼鉄に移行しつつある。実際には、鉄骨骨組み材料は、そのコスト効率、寸法安定性、不燃性、虫害抵抗性、耐久性、高強度重量比及びリサイクル性等のため、住宅建築業者及び住宅所有者の間でも同じように急速に受け入れられている。

本明細書に開示されるトラスの実施形態は、標準化されたコンポーネントを使用するトラス構造を提供する。さらに、冷間圧延された亜鉛めっき鋼からトラスを製造する方法も本明細書に開示する。具体的には、トラスの様々なコンポーネント及びそれらのトラス構造における配置の標準化により、冷間圧延機を使ったトラスの製造が可能になる。本明細書に開示される実施形態では、連結部の長さ、深さ、角度、その他が標準化されている。この標準化により、トラスの技術設計及び分析を繰り返す必要性が減る。また、この標準化により、トラスの製造コストも削減される。建築物の床及び／又は天井の支柱間を支えるのに、本明細書に開示されるトラスを使用することができる。

本明細書に開示されるトラスの製造方法の実施形態は、上弦材のロール成形、下弦材のロール成形、複数の外部ブレースのロール成形、複数の内部ブレースのロール成形、上弦材及び下弦材にパイロット穴を開ける、上弦材及び下弦材に溶接穴を切削する、複数の外部ブレースの１つ以上をパイロット穴及び溶接穴を通して上弦材及び下弦材に連結する、並びに複数の内部ブレースの１つ以上をパイロット穴及び溶接穴を通して上弦材及び下弦材に連結する工程から成る。

別の実施形態では、複数の内部ブレースの１つ以上を上弦材に連結する工程は更に、複数の内部ブレースの隣接する内部ブレースの各々を略同じ角度で上弦材に連結する工程から成る。また別の方法では、複数の内部ブレースの１つ以上を上弦材に連結する工程は更に、複数の内部ブレースの隣接する内部ブレースの各々を互いに略同じ間隔で上弦材に連結する工程から成る。

さらに、本明細書に開示される実施形態は、弦材も開示しており、その弦材は、内側端部と外側端部を有する第１フランジであって、第１フランジの内側端部に第１リップ備える第１フランジと、内側端部と外側端部を有する第２フランジであって、第２フランジの内側端部に第２リップ備える第２フランジと、第１フランジの外側端部及び第２フランジの外側端部に連結され、第１フランジと第２フランジとの間に延在するウェブとを含む。弦材は、トラスの下弦材として又はトラスの上弦材として使用してもよい。

図１は、トラス１００の一例の３次元図を示す。トラス１００は、上弦材１０２、下弦材１０４、複数の外部ブレース１０６、及び複数の内部ブレース１０８を含む。トラスの一実施形態では、上弦材１０２と下弦材１０４は、互いに平行である。各外部ブレース１０６は、他の長さと略同じ長さから成る。同様に、各内部ブレース１０８も互いに略同じである長さから成る。一実施形態では、内部ブレース１０８と下弦材１０４との間の角度だけでなく、内部ブレース１０８と上弦材１０２との間の角度も標準化してもよい。例えば、交互に並ぶ内部ブレースの各々と上弦材との間の角度は、略同じであってもよい。同様に、交互に並ぶ内部ブレースの各々と下弦材との間の角度も略同じであってもよい。

上弦材、下弦材、内部ブレース、及び外部ブレースの各々は、冷間圧延機を使用して冷間圧延された亜鉛めっき鋼などの亜鉛めっき鋼から形成することができる。例えば、内部ブレースを製造するため、冷延亜鉛めっき鋼製ロールを内部ブレースの長さと等しい所定の長さに切断する。続いて、ウェブによって連結される２つの側面フランジを有するように、切断された長さの冷延鋼を内部ブレースの形状に成形する。

図２は、トラス２００で使用される弦材２０２の一例の断面図２０４を示す。具体的には、弦材２０２は、複数の内部ブレース及び外部ブレースを介して上弦材に取り付けられる下弦材である。弦材２０２の実施形態には、ウェブ２１４を介して互いに連結される２つのフランジ２１０が含まれる。一実施形態では、フランジ２１０は、フランジ２１０の外側端部２３０でウェブ２１４に連結される。また、２つのフランジ２１０の各々は、フランジ２１０の内側端部２３２にリップ２１２を有する。フランジ２１０の外側端部２３２は、下部フランジ、上部フランジ、及びブレースから成るトラス構造の内側に向いている。フランジ２１０の外側端部２３０は、ウェブ２１４に面してそれに連結し、下部フランジ、上部フランジ、及びブレースから成るトラス構造の外側に向いている。

図示した例では、フランジ２１０及びウェブ２１４の各々の幅は、２インチである。しかし、別の実施形態では、これらの構成要素に別の幅寸法を設けてもよい。２インチのウェブ２１４により、構造床ダイアフラムをウェブ２１４に取り付けるのにより大きな表面積が与えられる。

また、図示した実施形態では、リップ２１２の厚みは、１／４インチである。しかし、別の実施形態では、リップ２１２に別の厚み寸法を設けてもよい。０．２５インチのリップ２１２は、横方向及び／又は面外の変形及び捩じれに抵抗するので、「Ｃ形状の」梁又は他のトラスが梁の捩じれ防止に使用される際に特有である梁と梁との間の連結に対するブロッキング材が不要となる。

図３は、トラス３００で使用されるブレース３０２の一例の断面図３０４を示す。具体的には、ブレース３０２は、幅１．８インチのウェブ３１０及び幅１．５インチの２つのフランジ３１２を含む。ウェブ３１０の幅は、上弦材のウェブ及び下弦材のウェブの内側にブレース３０２が収まり得る幅となっている。ブレース３０２は、内部ブレースであるよう図示されているが、同様の構造を使用して、トラス３００用の外部ブレースを形成してもよい。

図４は、トラス４１０の一例の立面図４００を示す。図４に示すように、トラス４１０は、上弦材４０２、下弦材４０４、外部トレース４０６、及び複数の内部トレース４０８を含む。図４に示される実施形態では、トラスは、２つの長さのみから成るブレースであって、同じ長さを有する各内部ブレース４０８及び同じ長さから成る各外部ブレース４０６（ここでは外部ブレース１つのみ図示）を備える。例えば、一実施形態では、各内部ブレース４０８は２０インチの長さを有し、一方、各外部ブレース４０６は１８インチの長さを有する。しかし、別の実施形態では、これらの標準化されたブレースの長さは異なっていてもよい。

図５は、トラス５００の一例を示す別の立面図である。具体的には、トラス５００は、上弦材５０２、下弦材５０４、外部ブレース５０６、及び複数の内部ブレース５０８を含む。交互に並ぶ内部ブレース５０８は、互いに略平行である。したがって、例えば、内部ブレース５０８ａは、内部ブレース５０８ｃに略平行である。

さらに、図５に示すように、各内部ブレース５０８は、略同じ角度で弦材５０２と５０４とを接合するよう構成される。したがって、角度５１０及び５１２の各々は、略同じである。図５の実施形態の例では、角度５１０及び５１２は５９度である。しかし、別の実施形態では、角度５１０及び５１２の別の大きさの角度を使用してもよい。例えば、角度５１０及び５１２の大きさは、５５度と６５度の間であってもよい。

同様に、外部ブレース（１つのみ、５０６を図示）と上弦材５０２及び下部ブレース５０４との間の角度５１４及び５１６の各々は、互いに略同じであり、かつ他の外部ブレース（不図示）と弦材５０２及び５０４との間の角度と略同じである。図示した実施形態では、角度５１４及び５１６の各々は、７１度に略等しい。しかし、別の実施形態では、角度５１４及び５１６の各々は、約６５度と７５度の間であってもよい。ブレースのこの標準化された位置決めにより、ブレースの測定及び再度の位置決めが要求されることなく、トラス５００の迅速な自動組み立てが可能となる。

図６は、トラス６００のパイロット穴及び溶接穴の配置６０２の例を示す。この特定の実施形態では、トラス６００のブレースは、特殊なロール成形機を使用して１４ゲージ亜鉛めっき鋼製ロールからロール成形される。トラス６００のブレースを生産するようロール成形可能なように、鋼製ロールを所定の間隔及び所定の角度で切断する指示を含むマクロファイルを受けとるよう構成される機械に、このようなロール成形機を通信可能に接続してもよい。また、このロール成形機は、トラス６００の弦材へのパイロット穴６０４及び溶接穴６０６の配置又は穴開けに関するマクロファイルから指示を受けとるよう構成される。パイロット穴６０４及び溶接穴６０６により、弦材を特殊な組み立て治具に配置してブレースに連結することが可能になる。

また、穴開け及び溶接穴の標準化は、コンピュータ制御ロボット溶接によるブレースの弦材へ溶接を可能にする。この溶接連結により、溶接された連結部が軽量材料よりも強度が高くなるようにトラス６００の全体の強度が高められるので、弦材及びブレース間の連結点での不具合がなくなる。さらに、溶接された連結部は、機械的な締結部材のように緩まないので、トラス６００に強度が追加され、締結部材の緩みによる床のきしみがなくなる。それに加え、弦材のブレースとの溶接連結部によって、標準の「Ｃ形状の」梁又は標準の軽量スチールトラスよりもトラスの強度が高められるので、中心間間隔として２フィートを均一にあけることを可能とする。このように中心間間隔として２フィートあけることは、効率的であり、トラス構造を使用する建築物のコストを抑える。

図７は、トラス７００の立面図７０２及び側面図７０４の例を示す。一実施形態では、トラス７００は、２フィート単位で構成されてもよい。つまり、トラス７００のそれぞれの２フィートは、その特徴、特性等において略同一である。図７に示されている実施形態では、トラス７００は、符号７０６で示す通り、１８インチの深さを有する。このように、上弦材及び下弦材間の間隔は、上弦材の上端から下弦材の基端までの間隔が１８インチであるようになっている。トラスのこの深さは、トラスの強度を高めるとともに、音の伝達抵抗を向上することができるので、床の防音性が高まる。このトラス構造は、かかるトラスを使用して組み立てられたフロアアッセンブリの燃焼時間も増大させるので、さらに高い耐火性がもたらされる。

さらに、トラス内側のブレース間の均一な間隔によって、多数のトラスを使用して組み立てられたフロア及び天井アッセンブリにすべてのウェビングが整列され、この均一な間隔により、ウェビング全体に施される冷暖房空調のダクト加工品の溝、排水ドレン管の配管、電気配線等が可能となり、工夫した溝が不要になる。図８は、複数のトラス８０２の配置８００を示す概略図であり、例えば配管設備、配管工事等の様々な用途のダクト加工品８０４のかかる溝を示す。具体的には、図８は、複数のトラス８０２の各々において隣り合う２つの内部ブレース間の間隔８１０が上弦材の方向に垂直な方向に沿って整列していることを示している。

図９は、複数のトラス９０２の配置９００の別の図を示す。図９に示すように、様々なトラスによって提供される均一なウェビングを介して、様々な用途のダクト加工品９０４を配置することができる。

図１０は、本明細書に開示されるトラスを製造する工程のフローチャート１０００の例を示す。具体的には、フローチャート１０００は、本明細書に開示されるトラスの製造の自動化実現の様々なオペレーションを示す。オペレーション１００２では、トラスのコンポーネントを生産するのに使用されるロール成形機においてマクロファイルが受けとられる。一実施形態では、このマクロファイルは、建築図面を基にしてマクロファイルを作成するソフトウェアアプリケーションから受信され得る。オペレーション１００４では、鋼製ロールがロール成形機に設置される。オペレーション１００６では、ロール成形機は、マクロファイルからの指示を解釈し、トラス用の上弦材をロール成形する。続いて、オペレーション１００８では、ローラ成形機は、マクロファイルからの指示を解釈し、トラス用の下弦材をロール成形する。同様に、オペレーション１０１０及び１０１２では、マクロファイルからの指示通りに、トラス用の外部ブレース及び内部ブレースがロール成形される。また、オペレーション２０１４では、上弦材及び下弦材にパイロット穴が開けられ、一方、オペレーション２０１６では、マクロファイルからの指示通りに、溶接穴が切削される。多数のパーツが構成されると直ちに、オペレーション１０１８では、トラスを構成するよう、それらのパーツが組み立てられる。オペレーション１０２０では、追加のトラスを製造する必要があるかどうかを判定し、必要に応じて上記のオペレーションを１回以上繰り返す。

上記の明細書、例、及びデータは、本発明の例示的実施形態の構造及び使用の詳細な説明を提供するものである。本発明の多くの実施形態は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、実施可能であるので、本発明は、以下に添付された請求項の範囲内にある。また、異なる実施形態の構造的特徴も、列挙された請求項の範囲から逸脱することなく、さらに別の実施形態に組み込むことができる。好適な実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく、形式及び細部において変更が可能であることを当業者は理解されよう。上述した実施形態及び他の実施形態は、以下の請求項の範囲内である。

Claims (20)

1. 上弦材と、
   下弦材と、
   複数の外部ブレースであって、各々の長さは略同じであり、各々と前記上弦材との間の角度は略同じである複数の外部ブレースと、
   各々の長さは略同じである複数の内部ブレースと、を備えるトラス。
2. 交互に並ぶ前記内部ブレースは、互いに平行である、請求項１に記載のトラス。
3. 互いに平行な前記の交互に並ぶ内部ブレースの各々と前記上弦材との間の角度は、略同じである、請求項２に記載のトラス。
4. 互いに平行な前記の交互に並ぶ内部ブレースの各々と前記上弦材との間の角度は、略５９度である、請求項２に記載のトラス。
5. 前記外部ブレースと前記上弦材との間の角度は、略５９度である、請求項１に記載のトラス。
6. 前記下弦材は、
   内側端部と外側端部を有する第１フランジであって、該第１フランジの前記内側端部に第１リップを備える第１フランジと、
   内側端部と外側端部を有する第２フランジであって、該第２フランジの前記内側端部に第２リップを備える第２フランジと、
   前記第１フランジの前記外側端部及び前記第２フランジの前記外側端部に連結され、前記第１フランジと前記第２フランジとの間に延在するウェブとから構成される、
   請求項１に記載のトラス。
7. 前記上弦材は、
   内側端部と外側端部を有する第１フランジであって、該第１フランジの前記内側端部に第１リップを備える第１フランジと、
   内側端部と外側端部を有する第２フランジであって、該第２フランジの前記内側端部に第２リップを備える第２フランジと、
   前記第１フランジの前記外側端部及び前記第２フランジの前記外側端部に連結され、前記第１フランジと前記第２フランジとの間に延在するウェブとから構成される、
   請求項１に記載のトラス。
8. 前記上弦材は更に、複数の溶接穴の配置を備え、該溶接穴の配置の各々は、パイロット穴と溶接穴とを含み、前記溶接穴の配置は、前記内部ブレース及び前記外部ブレースの１つを確実に前記上弦材に取り付けるのに使用される、請求項１に記載のトラス。
9. 前記内部ブレース及び前記外部ブレースの各々は、前記溶接穴を使用して前記上弦材に溶接される、請求項８に記載のトラス。
10. 前記内部トラスの幅は、前記上弦材及び前記下弦材の各々の幅未満である、請求項１に記載のトラス。
11. 複数のトラスを備えるトラス構造であって、該複数のトラスの各々は、上弦材と、下弦材と、複数の外部ブレースと、複数の内部ブレースとを備え、
    前記複数のトラスの各々の前記上弦材は、同一平面上において互いに平行に位置しており、前記複数のトラスの各々の前記下弦材は、同一平面上において互いに平行に位置する、トラス構造。
12. 前記複数のトラスの各々における前記複数の外部ブレースの各々の長さは、略同じである、請求項１０に記載のトラス構造。
13. 前記複数のトラスの各々において２つの隣接する内部ブレース間の間隔は、前記複数のトラスの各々の前記上弦材の方向に略垂直な方向に沿って整列している、請求項１０に記載のトラス構造。
14. トラスを製造する方法であって、
    上弦材をロール成形する工程と、
    下弦材をロール成形する工程と、
    複数の外部ブレースをロール成形する工程と、
    複数の内部ブレースをロール成形する工程と、
    前記上弦材及び前記下弦材にパイロット穴を開ける工程と、
    前記上弦材及び前記下弦材に溶接穴を切削する工程と、
    前記複数の外部ブレースの１つ以上を前記パイロット穴及び前記溶接穴を通して前記上弦材及び前記下弦材に連結する工程と、
    前記複数の内部ブレースの１つ以上を前記パイロット穴及び前記溶接穴を通して前記上弦材及び前記下弦材に連結する工程とから成るトラス製造方法。
15. 前記複数の内部ブレースの１つ以上を前記上弦材に連結する前記工程は更に、前記複数の内部ブレースの前記の隣接する各々を略同じ角度で前記上弦材に連結する工程から成る、請求項１３に記載のトラス製造方法。
16. 前記複数の内部ブレースの１つ以上を前記上弦材に連結する前記工程は更に、前記複数の内部ブレースの前記の隣接する各々を互いに略同じ間隔で前記上弦材に連結する工程から成る、請求項１３に記載のトラス製造方法。
17. トラス用の弦材であって、
    内側端部と外側端部を有する第１フランジであって、該第１フランジの前記内側端部に第１リップを備える第１フランジと、
    内側端部と外側端部を有する第２フランジであって、該第２フランジの前記内側端部に第２リップを備える第２フランジと、
    前記第１フランジの前記外側端部及び前記第２フランジの前記外側端部に連結され、前記第１フランジと前記第２フランジとの間に延在するウェブとから構成される、トラス用の弦材。
18. トラスの下弦材として使用される弦材であって、前記フランジの前記内側端部は前記トラスの内側に向いている、請求項１７に記載の弦材。
19. 前記リップの厚みは、０．２５インチに略等しい、請求項１７に記載の弦材。
20. 前記ウェブの幅は、２インチに略等しい、請求項１７に記載の弦材。

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