JP2022510616A - 基礎システム - Google Patents

Abstract

支柱（２）と、構造用梁（３）に取り付け可能な支柱（２）を含む建物の基礎システム（１）であって、支柱（２）が台座（６）と梁キャリア（７）台座（６）上に取り付けられ、梁担体（７）が、構造用梁（３）に接続可能な少なくとも１つの実質的に垂直な翼（１９、３３）を画定する蝶ナット構造を含む。

Description

本発明は、建造物の基礎システムおよび基礎システムで使用する支持台に関する。

近年、近代工法（ＭＭＣ）が開発されおり、これによって施工法が迅速化され、環境に優しく持続可能な建造物が製造されている。ＭＭＣの例には、木造骨組み、軽量鉄骨骨組み（ＬＧＳＦ）、構造用断熱パネル（ＳＩＰ）、クロスラミネーテッドティンバ（ＣＬＴ）／Ｘｌａｍ、ラミネートログ、パッシブ建築およびモジュール建築の工法が含まれる。しかしながら、これらの進歩にもかかわらず、ＭＭＣは、ほとんどの場合、依然として台座と外壁の被覆材をコンクリートに依存している。

従って、多くの国が住宅、汚染、水の問題に苦しんでおり、ＭＭＣはそのような問題に対処するのに役立つが、セメントは依然として、結果として環境に悪影響を与える、ほとんどの建物の基礎を構築するために使用されるコア材料の１つである。例えば、コンクリートだけで世界の二酸化炭素排出量の８％を排出する。さらに、ＣＯ₂を大気中に放出することと併せて、コンクリート生産は大量の水を使用することに関係しており、今後３５年間で、２，３００～２，８００ｋｍ³の水がコンクリート産業によって用いられることが推定されている。ここでは、セメント工場および関連機器の清掃に必要な水は含まれていない。

従って、コンクリートは、典型的な家の建設に使用されているかぎり地球の巨大な汚染物質となる。
・建設のリードタイムを平均３０日大幅に伸ばす。
・コストが最大３０％増加する。
・大量のＣＯ₂を大気中に排出する（床面積１ｍ²あたり３００ｍ³）。
・平均的な家を１階の高さまで建てるには、１０，０００リットル以上の水が必要である。
・１階の高さに到達するには、最大１０台のトラックで現場に配達する必要がある。
・排水量（床面積１ｍ²あたり０．５ｍ³）によって洪水を深刻なものとする。
・地震活動による被害が激化する。
・かなりの量の下層土の無駄を生じる（１立方メートルあたり５０ユーロ）。
・重量があるため、開発用の土地利用が制限される。

さらに、コンクリートの使用は、基礎であろうと地上であろうと、建設プロセスの多くの重要な要素、例えば、時間（現場、広範な計画、順序過程段階への依存、取引カウンタ、硬化、乾燥、天候への依存、変更）、エネルギー（製造、輸送、現場工場の要件、乾燥、変更）、材料（多くの種類が必要、大量、複雑な価格設定、供給依存）、労働（集中、高度なスキル、信頼性、高コスト）、健康および安全（手動取り扱い、現場での製造、複雑な作業、不十分な構造的完全性、より長い時間／より高いリスク）、土地（強固な地盤の必要性、洪水の無いこと、アクセス可能）、廃棄物（不十分な技量、過剰注文のリスク、注文不足のリスク、削減、掘削土の処分、損傷、保管、盗難）に影響を与える。

アイルランドなどの多くの国でも住宅不足に苦しんでいるが、新しい住宅の開発は、一般に、非常に人手が掛かり時間を要することによって顕著に不足の一因となる古い建設方法を使用しており、需要が大幅に不足している。

要約すると、ＭＭＣを使用する場合であっても、家庭用および商業用建物の新たな開発では、労働集約的、環境へのダメージ、天候への依存、スキルへの依存、コストのかかるなどの多くの問題に未だに悩ませられる一方、基礎と一階の環境を検討するときに下部構造に対処する必要性は、時間とコストの点で建設に大きな影響を与える可能性がある。

コンクリートの基礎システムに代わるさまざまなシステムが開発されている。例えば、ねじ錐、ハンマー駆動または油圧プレス駆動の杭などの鋼杭は、鋼またはコンクリートのリング梁と共に基礎システムにおいて用いることができる。このような杭式基礎システムは、通常、劣悪な地盤条件で使用され、多くの不都合を被る。例えば、使用される材料は通常、亜鉛メッキ鋼（環境保全に配慮した材料と見なされない）でできており、地面での寿命は６０～８０年に過ぎない。しかしながら、水分や酸性度／アルカリ性などの地盤条件によっては、構造的完全性の損失が遅かれ早かれ発生する可能性がある。ほとんどの鋼管杭システムは、亜鉛メッキコーティングを除去する溶接をも必要とし、現場で塗装するだけで腐食保護が大幅に低下し、錆がすぐに発生する。溶接はまた、高張力鋼を弱めるため、構造的損失につながり、時間がかかり、熟練した人員を必要とし、火災の危険につながり得る。

杭システムは従来のコンクリートシステムよりも迅速であるが、例えばピンポイントで正確にセットアップする必要があるなど、遅延時間がさらに追加されることがある。杭はまた、曲がったり、完全に貫通するまでに予想以上に時間がかかったりすることがある。また、最大の深さに達していない杭は、その最大深さを縮小しなければならない。一般に、そのような杭システムは調整できないが、杭を駆動するとき杭プレートが移動する可能性があるため、位置合わせとレベルの精度が問題になることがある。

さらに、杭が地面に打ち込まれると電気、ガスなどの供給施設に当たることがあり、損傷させるリスクが高くなり、コストが増加する。杭と下部構造は地面にしっかりと固定されているため、建物は地震時に最大限の衝撃波を受け、破損につながる可能性がある。杭には、危険で望ましくない騒音公害を引き起こす可能性のある空気圧ないし油圧のハンマーも必要とする。杭打ちはまた、地盤に衝撃波を発生させて、地盤沈下や水分移動に起因した、隣接する建物に損傷を与える可能性がある。

特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、および特許文献５は総て、建物が形成される支持台の間に梁を取り付けることができる基礎に建物を固定するための建物支持台を記載している。しかしながら、公知の支持台は、鉄筋コンクリートおよび／または鋼鉄などの腐食しやすい材料で形成されているか、または使用前または使用中にブラケット、固定具などで組み立てなければならない、複雑な相互接続部品でできている。さらに、公知の支持台は、梁を支持台に固定するために、多くの人手を要する複雑な固定具を使用する必要がある。

米国特許明細書第５，８６２，６３５号 米国特許明細書第５，５９５，３６６号 米国特許明細書第４，８９９，４９７号 米国特許明細書第５，１５１，１０８号 米国特許明細書第４，９１８，８９１号

本発明の目的は、先行技術の問題の少なくともいくつかを解決することである。

本発明によれば、建造物の基礎システムであって、
構造用梁に取り付け可能な支持台を備え、
支持台は、台と、台に取り付けられた梁担体と、を含み、梁担体は、構造用梁に接続可能な少なくとも１つの実質的に垂直な翼を画定する蝶ナット構造を含む、基礎システムが提供される。

好ましくは、梁担体は、前記支持台上に梁担体高さの調節機構を画定するために、前記台にねじ込み式で取り付けられる。より好ましくは、梁担体は、梁担体と台との間に配置されたインサートにおいて台にねじ込み式で取り付けられる。最も好ましくは、インサートにはねじ山が形成されている。

一実施形態では、梁担体は、各垂直翼に対して実質的に水平な構造用梁支持プレートを備える。

好ましくは、支持台は、互いに９０度を成す位置に配置された２つ以上の垂直翼を備える。適切には、支持台は、互いに９０度を成す位置に配置された３つの垂直翼を備える。一実施形態では、支持台は、十字形状の梁担体を画定する、互いに９０度を成すよう配置された４つの垂直翼を備える。

適切には、翼は、構造用梁固定具を受け入れるための穴を含む。

一実施形態では、梁担体はオフセット梁担体を含む。適切には、オフセット梁担体は、外側オフセット梁担体を含む。代替としてまたは追加として、梁担体は、内側オフセット梁担体を含む。

有利には、オフセット梁担体は、梁を受けるためのスロット状またはＵ字形状の溝を含む。

好ましくは、台はベースを含む。任意選択で、ベースはロッドまたはピンを受け入れるための穴を含む。適切には、穴はベースにおいて角度を付けられている。

一実施形態では、台はねじ付き柱を含む。好ましくは、梁担体は、梁担体が梁担体高さ調節機構によって上昇位置と下降位置との間で移動可能であるように、柱にねじで取り付けられる。

一実施形態では、支持台は、二次梁担体高さ調整機構ないし微細梁担体高さ調整機構をさらに備える。

好ましくは、支持台は複合ポリマー材料を含む。より好ましくは、支持台はナイリム（商標）を含む。

適切には、基礎システムは、少なくとも１つの構造用梁をさらに含む。

好ましくは、構造用梁は、構造用梁を翼に固定するよう設計された端部を含む。より好ましくは、設計された端部は、翼を受けるためのほぞ穴のような設計された端部を含む。

適切には、構造用梁は構造用二重梁を含み、各梁は、設計された端部で翼のいずれかの側に配置することができる。

任意選択で、構造用梁は、構造用複合木材梁、構造用開放腹部二重梁、構造用Ｉ型二重梁、構造用木材厚板／根太／フレッチ二重梁、および構造用軽量鉄骨二重梁からなるグループから選択できる。

好ましくは、基礎システムは、床構造用のデッキをさらに備える。より好ましくは、デッキはカセットタイプのデッキを含む。

任意選択で、基礎システムは、構造用梁および／または床構造を地面に結びつけるための台座を含む。好ましくは、台座はＬ字形である。適切には、台座は通気口を含む。

他の実施形態では、本発明は、台と、台に取り付けられた梁担体とを備える基礎システムにおいて構造用梁を支持するための支持台にも及び、梁担体は、構造用梁に接続可能な少なくとも１つの実質的に垂直な翼を画定する蝶ナット構造を含む。

好ましくは、梁担体は、支持台上に梁担体高さの調節機構を画定するために、台にねじ込み式に取り付けられる。より好ましくは、梁担体は、梁担体と台との間に配置されたインサートで台にねじ込み式で取り付けられる。最も好ましくは、インサートにはねじ山が形成されている。

一実施形態では、梁担体は、各垂直翼に対して実質的に水平な構造用梁支持プレートを備える。

好ましくは、支持台は、互いに９０度を成すよう配置された２つ以上の垂直翼を備える。適切には、支持台は、互いに９０度を成す位置に配置された３つの垂直翼を備える。一実施形態では、支持台は、十字形状の梁担体を画定する、互いに９０度を成すよう配置された４つの垂直翼を備える。

適切には、翼は、構造用梁固定具を受け入れるための穴を含む。

好ましくは、台はベースを含む。任意選択で、ベースはロッドまたはピンを受け入れるための穴を含む。適切には、穴はベースにおいて角度を付けられている。

一実施形態では、台はねじ付き柱を含む。好ましくは、梁担体は、梁担体が梁担体高さ調節機構によって上昇位置と下降位置との間で移動可能であるように、柱にねじで取り付けられる。

一実施形態では、支持台は、二次梁担体高さ調整機構または微細梁担体高さ調整機構をさらに備える。

好ましくは、支持台は複合ポリマー材料を含む。より好ましくは、支持台はナイリム（商標）を含む。

さらなる実施形態において、本発明は、基礎の構築において上記で規定された基礎システムまたは支持スタンドを用いることを含む、基礎を構築するための方法にも及ぶ。

本発明の基礎システムは、環境に優しい迅速基礎システムであり、コンクリート基礎の必要性をなくし、同時に家庭用および商業用建物の迅速で持続可能な建設を促進する。本発明の基礎システムは、木材骨組み、軽量鉄骨骨組み、構造用断熱パネル、ＣＬＴ／Ｘｌａｍ、ラミネートログ、パッシブ建築、およびモジュラー建築方法を含むすべてのＭＭＣでの使用に適している。

本発明の基礎システムは、コンクリートを必要としないことにより、建設リードタイムを大幅に短縮し、従来のセメント基礎よりも最大８倍速く、建物のＣＯ₂排出量を最大９０％削減する、早くて強力な環境に優しい費用対効果の高い工法である。さらに、コンクリートが不要なため、水が不要で、平均的な家屋１棟あたり最大８，０００リットルの飲料用水を節約できる。

また、本発明の基礎システムは、氾濫原またはその近くでの相当な土木工事を行わなくても、通常は建設に不適当であると通常考えられる低地での建設を可能にする。基礎システムはまた、洪水による建物構造への衝撃による損傷を軽減し、地震に関連する横方向の力を軽減すると同時に、掘削および下層土廃棄物の処理を最大１００％削減する。

また、本発明は、全体的な建設コストを最大２５％節約し、従来の建設よりも最大８０％少ない時間で確実に完了し、水を必要としないため、洗浄能率に応じた環境への影響を改善し、決定的なことには、本発明の基礎システムは、コンクリート基礎を用いた従来の工法とは異なり、天候に左右されない。

従って、本発明の基礎システムは、以下のように、建築基礎にコンクリートを用いることに関連した制約に対処するものである。

－基礎工事（一階まで）の工期を、コンクリートによる約１ヶ月から２～４日に短縮する。

－エネルギーの必要性、例えば、セメントの製造に１０００°Ｃの温度が必要であるのに対して、支持台、構造用梁、および本発明の基礎システムの他の要素は、比較的最小限の製造エネルギーで製造できる。

－重量が２０ｋｇ以上の人手が掛かるブロックや、重労働が伴う重量が２５ｋｇ以上のセメントの袋や、健康問題につながる可能性があるコンクリートのショベル作業とは異なり、本発明の基礎システムは、軽量で取り扱いが簡単で、ショベルやブロック敷設よりも反復的な動きが少なくて済む。本発明の基礎システムはまた、設置技術者にとって清潔で刺激物が無い。

－設置プロセスは、トレーニングを受けた業者や能力のある人であれば誰でも容易に実施できる。

－基礎システムは天候に左右されない－コンクリートは適切な条件、すなわち乾燥した温暖な条件の場合にのみ敷設することができるが、本発明のシステムは天候に依存しない。

－伝統的な組積造建築では、現場との間で多数の配送、例えば、平均的な一戸建て住宅の場合平均２７台のトラック配送が必要であり、環境へのダメージが増加する。しかし、本発明のシステムによれば、現場配送の数を半分にできると見積もられる。

－伝統的な組積造建築は、その質量が大きく、それによって地面の所定の場所に圧力がかかるため、すべての現場条件に適しているわけではなく、その結果、貧弱で柔らかい地盤条件が問題な地域の建築には制限があり、そのため、硬い地盤の土地、特に住宅の需要が高い沿岸地域の近くではその供給が不足し、住宅価格が高くなっている。対照的に、木造骨組みの建物と組み合わされた本発明の基礎システムは、従来の組積造建築よりも５分の１の重さであり、地面にかかる重量がはるかに少なく極めて、良好な固い地面の必要性が減少する。

－従来の建築方法は、環境への影響を増加させる大量の石骨材とセメントを使用するが、本発明の基礎システムは、平均的な建物ごとに必要な材料の量を３分の１と大幅に削減する。

－コンクリートベースの建築方法では、埋立地に移動することとなる下層土を深く掘削することが必要である。除去される土は、また、除去の前に現場で２倍または３倍の処理が必要になる場合があり、排出量が増加し、また局所的に環境に影響する。これに対し、本発明の基礎システムは、造園に再利用できる表土を掘削するだけでよい。

本発明の蝶ナット状支持台の高さ調節可能な梁担体は、構造用梁および構造用梁に作用する荷重を保持および支持する。任意の適切な構造用梁を本発明の基礎システムに用いることができ、例えば、ほぞ穴加工またはスロット加工された加工端部を有する単一の構造用梁、または互いに平行に（並んで）延びる二重構造用梁などである。構造用梁は、蝶ナットのような梁担体の梁支持プレートで支持され、ねじ、ボルト、合わせ釘などの簡単な機械的固定具によって、垂直翼において梁担体に固定される。

本発明の基礎システムは、人工砕石ベースと組み合わせて、その上に建物を建設することができる堅固なグリッド基礎／ベース構造を形成する。

人工地盤は通常、表土が取り除かれ、固い砕石の集合体の層で覆われた地盤であり、現場固有の条件に合わせて圧縮される。構造設計エンジニアなどによって決定された現場固有の条件に応じて、ジオグリッドまたはジオテキスタイルの１つまたは複数の層を追加することによって、人工地盤をさらに強化することができる。

支持台がナイリム（商標）などのエンジニアリング複合ポリマー材料で形成されていることから、支持台は長寿命であり、地面や地上で腐食したり消えたりしない。また、支持台はリサイクルすることができる。

本発明の基礎システムはまた、すべての構成要素が合わせ釘またはボルトなどの単純な機械的固定具で固定されるので、現場での切断、溶接、または製作を不要にする。

本発明の基礎システムは、地面に直接着座することができ、支持台が高い曲げ強度によってエネルギーを散逸させる間、いかなる方法でも固定する必要はない。

本発明の基礎システムはまた、静かな建築を容易にする一方で、人工地盤は最小限の振動で済むため、構造的損傷のリスクが大幅に軽減される。

本発明の支持台はまた、その蝶ナットのような構成により、高い強度を享受し、例えば、１０トン～２０トンの最大荷重まで、必要に応じてスケールアップまたはスケールダウンすることができる。さらに、高さ調節機能は必要に応じて変更でき、調節機能は約２００ｍｍが一般的である。

本発明のシステムは、地面の圧力に依存して固定されたままであるが、ジオグリッドで固定することもでき、その後必要に応じて砕石を支持台の基部上に置くこともできるが、既知の構造では一般に埋め込みまたは固定が必要である。従って、本発明のシステムは、必要に応じてジオグリッドまたは類似のものを追加することによってさらに強化できる砕石ベースの自然耐負荷能力を用いる。

本発明の基礎システムは、住宅、データセンター、製薬施設、病院、ホテル、小売店、ドライブスルーレストラン、ポッド、ガレージ、デッキ、ステージ、橋、遊び場構造などの家庭用、工業用および商業用の建物の建設に用いることができる。

図１は、本発明の基礎システムの第１の実施形態を現場で上方から見た斜視図であり、本発明の支持台が人工地盤上に格子状に配置され、構造用梁が、支持台に固定されて、その上に建物が建てられるカセットまたはデッキのような床構造を受けるための、剛性の構造用支持台を形成する。 （ａ）は、図１の基礎システムの支持台の第１の実施形態を一側部を上方から見た斜視図であり、（ｂ）は、図２（ａ）の支持台の側面図であり、（ｃ）は、図２（ｂ）の支持台の縦断面図であり、（ｄ）は支持台の上面図である。 図３は、インサートのサイズに応じて梁担体の高さ調整機能を高めることまたは低くすることができるように、さまざまな長さのスリーブインサートとともに、ねじ付きピラーに対してさまざまな位置にある、支持台の梁担体およびスリーブインサートを備えた支持台の側面図である。 図４は、図３の支持台の一側部を上方から見た斜視図である。 図５は、支持台の翼状の垂直梁接続板の拡大側面図である。 図６は、支持台の第２の実施形態の一方の側を上方から見た斜視図であり、支持台は微調整用の工具で操作する二次梁担体高さ調整機構を備えており、固定ロッドが、支持台の台座の円形ベースにおいて確定される固定ロッド穴に挿入されている。 図７は、図６の支持台の側面図である。 図８は、調整工具の一部を省略した支持台の縦断面図である。 図９は、支持台の第３の実施形態の一方の側を上面から見た斜視図であり、梁接続板の水かき状の垂直材ないし翼が延長したものでありまた垂直材の全長である。 図１０は、図９の支持台の側面図である。 図１１は、図１０の支持台の縦断面図である。 図１２は支持台の上面図である。 図１３は、支持台の第４の実施形態の一側面を上方から見た斜視図であり、支持台が全長梁接続垂直材と、二次梁担体高さ調整機構とを有し、台座の基部に補強支持筋交いが設けられている。 図１４は、本発明の第５の実施形態の一側面を上方から見た斜視図であり図１３の実施形態と同様であるが、梁担体の垂直材または翼が実質的に三角形の形状である。 図１５は、図１４の支持台の側面図である。 図１６は、図１４の支持台の上面図である。 図１７は、図１４の支持台の梁担体の一側面を上方から見た斜視図である。 図１８は梁担体の側面図である。 図１９は、図１８のXIX-XIX線に沿った断面図である。 図２０は梁担体の上面図である。 図２１は、図１４の支持台の円形パッドの一側面を上方から見た斜視図である。 図２２は円形パッドの側面図である。 図２３は、図２２のXXIII-XXIII線に沿った断面図である。 図２４は円形パッドの上面図である。 図２５は、図１４の支持台のねじ付き支柱の一側部を上方から見た斜視図である。 図２６は、図２５のねじ付き支柱の側面図である。 図２７は、ねじ付き支柱の上面図である。 図２８は、本発明の第６の実施形態の梁担体の一側部を上方から見た斜視図であり、梁担体がＴ字型梁担体、すなわち９０度の間隔をおいた、３つの水かき状垂直材ないし翼の形態の３つの梁接続部を備えている。 図２９は、図２８の梁担体の側面図である。 図３０は、図２９のXXX-XXX線に沿った断面図である。 図３１は、図２８の梁担体の上面図である。 図３２は、本発明の第７の実施形態の梁担体の一側部を上方から見た斜視図であり、梁担体がＬ字型梁担体、すなわち９０度の間隔をおいた、２つの水かき状垂直材または翼の形態の梁接続部を備えている。 図３３は、図３２の梁担体の側面図である。 図３４は、図３３のXXXIV-XXXIV線に沿った断面図である。 図３５は、図３２の梁担体の上面図である。 図３６は、図１の格子状構造における支持台および梁の一側部を上方から見た拡大斜視図である。 図３７は、梁の間に取り付けられた補強トラスと、格子状構造の一部に取り付けられたデッキと、を備えた、図３６の格子状構造の上面図である。 図３８は、図１～図５の２つの支持台の一側部を上方から見た拡大斜視図であり、ほぞ穴加工された端部がほぞ穴で支持台の梁接続部に固定された構造用複合木材梁とともに示している。 図３９は、図１～図５の２つの支持台の一側部を上方から見た拡大斜視図であり、加工された端部が支持台の梁接続部に設計された端部で固定されている開放腹部の構造用二重梁とともに示している。 図４０は、図１～図５の２つの支持台の一側部を上方から見た拡大斜視図であり、設計された端部がその設計された端部で支持台の梁接続部に固定されたＩ型の構造用二重梁を備える。 図４１は、図１～図５の２つの支持台の一側部を上方から見た拡大斜視図であり、設計された端部がその設計された端部で支持台の梁接続部に固定された木材厚板／ジョイスト／フレッチの構造用二重梁とともに示している。 図４２は、図１～図５の２つの支持台の一側部を上方から見た拡大斜視図であり、設計された端部が支持台の梁接続部に設計された端部で固定された構造用軽量鉄骨二重梁とともに示している。 図４３は、支持台の第８の実施形態の一側部を上方から見た斜視図であり、支持台は、支持台に対して外側のオフセット位置にある梁を受けるための、オフセットＵ字形ないしスロット状の梁担体の形態の梁担体ないし接続部を備える。 図４４は、図４３の支持台の側面斜視図である。 図４５は、図４３の支持台を上方から見た斜視図である。 図４６は、支持台の第９の実施形態の一側部を上方から見た斜視図であり、支持台が、支持台に対して内側のオフセット位置にある梁を受けるための、オフセットＵ字形またはスロット状の梁担体の形態の梁担体を備える。 図４７は、図４６の支持台の側面斜視図である。 図４８は、図４６の支持台を上方から見た斜視図である。 図４９は、図４３～図４５の支持台の一側部を上方から見た拡大斜視図であり、支持台の水かき状の垂直翼およびスロット状の梁担体によって支持された梁とともにっ示している。 図５０は、格子状構造における図１～図５の支持台と組み合わせた、図４３～図４５の支持スタンドの一側部を上方から見た斜視図である。 図５１は、図５０の格子状構造の一側部を上方から見た斜視図である。 図５２は、図１～図５、図４３～図４５、および図４６～図４８の支持台を組合せて用いた格子状構造の一側部を上方から見た斜視図である。 図５３は、本発明の基礎システムを用いて建設された建物の一側部を上方から見た斜視図であり、基礎システムとともに使用される人工地盤のさまざまな層と、建物と人工地盤との間に延在する台座とを示している。 図５４は、図５３の建物、人工地盤および台座の一側部を上方から見た拡大斜視図である。

図面の図１は、本発明の基礎システム１の第１の実施形態を示す。概して、基礎システム１は、高さ調節可能な蝶ナットのような、人工地盤上に格子状に配置される支持台２と、支持台２に固定されて、その上に建物５を構築できる、カセットないしデッキ状の床構造４を受けるための固定の構造用支持フレームを形成する構造用梁３と、で構成されている。

特に、図２～図５に示すように、蝶ナット状支持台２の第１の実施形態は、地面に係合する台座６と、ねじ付きスリーブインサート８で高さ調節可能に台座６に取り付けられた梁担体７と、で構成され、スリーブインサートは、台座６と梁担体７との間に配置されている。ねじ付きスリーブインサート８は、接着剤と組み合わされた締まりばめによって梁担体７に結合することができる。インサート８は、構造用梁３からの荷重を台座６に伝達する。

台座６は、円形のベースないしパッド９を有し、この円形のベースないしパッドは、地面と係合するための底面１０と、ねじ付き支柱１２が円形ベース９の中央に取り付けられる上部上面１１とを画定している。ねじ付き支柱１２は、梁担体高さ調整ナット１３で円形ベース９に取り付けられている。円形ベース９は、使用時に支持台２を地面に対して支持する働きをし、また、必要に応じて円形ベース９を地面に固定するための細長いロッドを受け入れるための、ほぼ円周方向に間隔をおいたロッドないしピンの穴１４を備える。台座６は、関連した構造荷重をその場所から建物５の下の人工地盤に伝達する。

本実施形態では、支持台２の高さ調整可能な梁担体７は、十字形の水平ベースプレート１５で構成されている。ベースプレート１５の上面１６は、十字形の形状で互いに９０度の間隔をおいて配置された４つの水平梁支持プレート１７を画定し、それによって、各梁支持プレート１７が構造用梁３を支持できるようにしている。各梁支持プレート１７は、水かき状の垂直材ないし翼１９の形態の梁接続部１８を備えており、水かき状の垂直材ないし翼１９に画定された固定開口部２０で構造用梁を固定することができる。梁担体７は、蝶ナット構造において梁支持プレート１７と梁接続部１８との間の中央に位置する実質的に円筒形のハウジング２２内に画定される中央内腔２１をさらに備える。以下でより十分に説明するように、中央内腔２１は、スリーブインサート８を受け入れるように構成される。

水平ベースプレート１５の下側には、ベースプレート１５と中央ハウジング２２に隣接する中央ハウジング底部２４との間に延在する補強支持体２３が設けられている。中央ハウジング底部２４は、中央内腔２１内にねじ付き支柱１２を受け入れるための支柱開口部２５を画定する。

梁担体７は、ねじ付き支柱１２を、支柱開口部２５と、梁担体７とねじ付き支柱１２との間のねじ付きスリーブインサート８と、を介して中央内腔２１に挿入することにより、台座６のねじ付き支柱１２上に配置され、それによって、梁担体７を、高さ調節可能な方法で、台座６に対して上下に動かすことができる。この結果、支持台２には主となる梁担体高さ調整機構２６が設けられている。

図３および図４に示すように、支持台２の高さ調節機能は、ねじ付きスリーブインサート８の長さを、必要に応じて変えることにより変化させることができ、それによって、ねじ付き支柱に対する梁担体の移動をさせることができる。従って、インサート８は、完成した床の高さに対し、顧客の要求に応じて異なる長さに作ることができるものである。

本実施形態では、支持台２は、４つの梁支持プレート１７および関連する梁接続部１８を備えた十字形の形状である。しかしながら、他の実施形態として、支持台は、垂直に配置された構造用梁３を支持するための、２つの垂直に配置された支持プレート１７／梁接続部１８または格子状構成における角で３つの構造用梁３を支持するために互いに９０度の間隔で配置された３つの支持プレート１７／梁接続部１８など、異なる数の支持プレート１７と梁接続部を有することができる。これについては、図２８～図３５にてより詳細に説明する。

支持台２は地面と建物５との間の耐荷重要素として機能する一方、台座６は必要な荷重を支持するためにベース９とねじ付き支柱１２とからなる一体成形複合ポリマーとすることができる。梁担体７も一体成形された複合ポリマーとすることができる。梁担体７の蝶ナット構成は、梁３の迅速に整列された平らな格子構造を組み立てることを可能にする９０度配置での構造用梁３の支持を容易にする。

支持台２は、個々の建物の設計条件に対応するのに必要なサイズとすることができる。

図６～図８は、本発明による支持台２の第２の実施形態を示しており、支持台２は、図１～図５の支持台２とほぼ同様であるが、工具操作による、支持台の高さ微調整のための二次高さ調節機構２７をも備えたものである。同じ番号は同じ部品を示している。

支持台２には、梁担体７の中央ハウジング２２に画定された工具アクセス穴２８が設けられており、これにより、ねじ付き支柱１２の上面に画定された工具受け止まり穴２９へアクセスすることができる。工具アクセス穴２８および工具受け止まり穴２９は、本実施形態では、四角端のＴレンチ３０の形態の工具３０を受け入れるように構成されており、これにより、Ｔレンチ３０を回転させることによって、ねじ付き支柱１２をスリーブインサート８に対して回転させて、支持台２の高さを微調整することができる。より具体的には、止まり穴２９内でＴレンチ３０を回すと、ベース９と梁担体７が固定された状態で、ねじ付き支柱１２が回転し、上または下への調整が、ねじピッチの差、すなわち、１回転あたり８．４６６６－６．０＝２．４６６６ｍｍに等しくなる。

従って、ねじ支柱１２の両端の右ねじのねじ山に２つの異なるねじ山ピッチを用いることにより、高さ調節が可能になる。その結果、１回転あたりの高さ変化の差が減少するが、機械効率ないしリフト力が増す。

本実施形態では、支持台２は、支持台２の台座６の円形ベース９に画定された固定ロッド穴１４を通して挿入される、任意選択的な細長い固定ロッド３２をさらに備える。固定ロッド穴１４は、必要に応じて角度を付けることができ、それにより、固定ロッド３２が互いに近づくようにすることができる。固定ロッド３２は、鋼または玄武岩繊維などの適切な材料で形成することができ、使用時には角度付きロッド穴１４を通して駆動し／ハンマーで打ち込むことができる。

図９～図１２は、図１～図５の支持台２に類似する、本発明の支持台２の第３の実施形態を示しているが、梁担体７上の梁接続部１８の翼１９が、梁接続部１８と構造用梁３の間の接触を最大化する、延長のないし全長の翼３３である。同じ番号は同じ部品を示している。翼３３の長さを最大にするために、支持リブ２３およびハウジング底部２４は省略され、蝶ナット状梁担体７の中央２２および翼３３がより長い長さを有することができる。

図１３は、図６～図８および図９～図１２の支持台２とほぼ同様の、支持台２の第４の実施形態を示しているが、支持台２は、図７～図９の二次高さ調整機構２７と同様の二次高さ調整機構２７を有し、また、台座６のベース９には、ねじ付き支柱１２を受け入れる中央ボス３４と、中央ボス３４とベース９との間に延在する補強支持筋かい３５が設けられている。同じ番号は同じ部品を示している。

この支持台２は、複合エンジニアリングポリマーなどの任意の適切な材料で作ることができる。好ましいポリマーは、ナイリム（商標）であり、これは、任意で追加のナノ粒子と組み合わせて、支持台２またはウォラストナイト（ケイ酸カルシウム鉱物（ＣａＳｉＯ₃））などのさまざまな充填剤を強化することができる。ナイリム（商標）は、高い曲げ強度と耐疲労特性を備えているため、コンクリートや鋼に通常発生する疲労破壊が解消される。

支持台２は、支持台２の堅牢性を保証する反復可能なプロセスである、ナイリム（商標）ポリマー複合材料の反応射出成形（ＲＩＭ成形）など、既知の製造技術を用いて形成することができる。

図１４～図２７は、上述した実施形態に概ね類似する本発明の第５の実施形態を示しているが、梁担体７の垂直材ないし翼１９は実質的に三角形であり、パッド９は十字形を有している。同じ番号は同じ部品を示している。本実施形態では、ネジ柱１２の両端に、参照番号５２、５３で示す、両方とも右ねじの２つの異なるネジ山ピッチを有する２本のネジ山を用いることによって高さ調節することもできる。その結果、１回転あたりの高さ変化の差が減少するが、機械効率ないしリフト力が増す。

図２８～図３１は、本発明の第６の実施形態の梁担体７を示し、梁担体７は、上から見たときにＴ字型梁担体である。すなわち、梁担体７は、９０度の間隔をおいた、３つの水かき状の垂直材ないし翼１９の形態の接続部１８を備えている。

図３２～図３５は、本発明の第７の実施形態の梁担体７を示し、梁担体７は、上から見たときにＬ字型梁担体である。すなわち、梁担体７は、９０度の間隔をおいた、２つの水かき状の垂直材ないし翼の形態の２つの梁接続部１８を備えている。

図３６は、図１～図５の支持台２および図１のグリッド構造における構造用梁３の一側部を上方から見た拡大斜視図を示している。図面に示すように、構造用梁３には、設計された端部ないしほぞ穴加工された端部３６が設けられており、この端部には梁接続部１８の翼１９が受け入れられて、構造用梁３を支持台２に接続することができる。構造用梁３はさらに、ほぞ穴３６に梁穴３７を備え、この梁穴３７を介してボルトなどの梁固定具３８が挿入され、固定具３８を、梁接続部１８の翼１９に画定された対応する開口部２０に通すことにより、構造用梁３を支持台２に固定することができる。

図３７は、構造用梁３の間に取り付けられた補強トラス３９と、格子状構造の一部に取り付けられたデッキ４と、を備えた、図３６の格子状構造の上面図である。

図３８～図４１は、本発明の基礎システム１での使用に適した様々なタイプの構造用梁３を示している。より具体的には、図３８は、図１～図５の２つの支持台２の一側部を上方から見た拡大斜視図であり、支持台２の蝶ナット状梁接続部１８に、図３７で説明したように、ほぞ穴端で固定された、ほぞ穴端３６を有する構造用複合木材梁３とともに示している。構造用複合木材梁３は、木製のベニヤないしストランドを層状にし、それらを耐湿性接着剤で接着して、梁、間柱、柱などの構造用骨組み部材を形成することによって作成することができる。このような構造用梁３は、より高い強度、寸法安定性、および湿度変化に対する耐性を含む、従来の製材木材に比べて多くの利点をもたらす。

図３９は、同様に、図１～図５の２つの支持台２の一側部を上方から見た拡大斜視図であり、ほぞ穴状に設計された端部３６有して支持台２の梁接続部１８に固定された開放腹部の構造用二重梁３とともに示す一方、図４０は、図１～図５の２つの支持台の一側部を上方から見た拡大斜視図であり、支持台２の梁担体接続部１８に固定されたほぞ穴状に設計された端部３６を有する構造用二重Ｉ型梁３とともに示している。

図４１は、図１～図５の２つの支持台２の一側部を上方から見た拡大斜視図であり、ほぞ穴のような設計された端部３６を有する構造用二重材の厚板／根太／フレッチ梁３の形態の代替構造用梁３とともに示し、この構造用梁は、支持台２の梁接続部１８に固定される一方、図４２は、図１～図５の２つの支持台２の一側部を上方から見た拡大斜視図を示しており、ほぞ穴状に設計された端部３６を備えて支持台２の梁接続部１８に固定される軽量鉄骨の構造用二重梁３とともに示している。

図４３～図４５は、支持台２の実施形態の一側部を上方から見た斜視図であり、ここでは、支持台２が、支持台２に対して外側のオフセット位置にある梁を受けるための、オフセットＵ字形ないしスロット状の梁接続部４０の形態の梁接続部を備えている。それ以外の点では、支持台２は、先の実施形態の支持台２とほぼ同様であり、同様の番号は同様の部品を示す。図に示すように、オフセットスロット状梁接続部４０は、前述の水かき状垂直材梁接続部１９の反対側に配置され、梁３を受け入れるためのＵ字型スロットないしチャネル４１で構成される。Ｕ字型スロット４１は、ハウジング２２に取り付けられ、図２７～図３０に示されるように、上述の実施形態の支持台２と組み合わされたときに、グリッド構造においてオフセットされた方法で梁３を受け入れる役目を果たす。その結果、図に示すように、オフセットスロット状梁接続部４０は、グリッド構造の周囲で単一の全長連続梁を受け入れ、支持することができる。

図４６～図４８は、支持台２の実施形態の一側部を上方から見た斜視図であり、ここでは、支持台２が、支持台２に対して内側のオフセット位置にある梁３を受けるための、内側オフセットのＵ字形ないしスロット状の梁接続部４２の形態の梁接続部を備えている。内側オフセット梁接続部４２には、前述のようには梁受容スロット４１が設けられている。ただし、本実施形態では、内側オフセット梁接続部４２も水かき状の垂直材梁接続部１９の反対側でハウジング２２に取り付けられているが、内側オフセット梁接続部４２にも、梁３に接続するための外壁に、翼ないし水かき状の垂直材梁接続部１９が設けられている。結果として、図５２に示すように、本実施形態の支持台２は、格子状構成において単一の全長内梁３を担持しおよび支持するために使用することができる。

図４９は、図４３～図４５の支持台２を、支持台の、水かき状の垂直翼１９およびスロット状の梁担体４１で支持された梁３とともに示し、一方、図５０および図５１は、図４３～図４５の支持台２を、図１～図５の支持台２と組み合わせて格子構造で示している。

図５２は、図１～図５、図４３～図４５、および図４６～図４８の支持台を組み合わせて用いるグリッド構造を示す。

図５３および図５４は、本発明の基礎システム１で建設された建物５を示し、基礎システム１で用いられる人工地盤の様々な層を示している。より詳細には、本発明の基礎システム１を配備する前に、地面条件に従って必要に応じて地盤が作られる。一般に、地盤は除去された表土レベル４０まで作られ、ぎっしり詰めて圧縮された、砕石の第１層４４が、除去された土壌レベル４３上に配置される。必要に応じて、任意でジオグリッド４５を砕石の圧縮された第１層に配置して地盤を補強することができる。次に、圧縮された、砕石４６の第２の（細かい）層が、第１の層４１および／またはジオグリッド４２上に配置される。次に、支持台２は、圧縮された、砕石４６の第２層上に格子状に配置され、構造用梁３は、前述したように支持台２に固定される。

より詳細には、各支持台２の位置が識別されて印が付けられ、次いで、各支持台２がその位置に置かれ、必要に応じて、前述のように一次高さ調整機構２６で高さが調整される。次に、構造用梁３を支持台２の所定の位置に持ち上げ、それらをボルトで固定する。すべての構造用梁３がボルトで固定されると、支持台２の高さを、二次高さ調整機構２６用いてまたはスパナで高さ調整ナット１３を調整することによって微調整することができる。構造用梁３をすべて水平にすると、必要に応じて、すべての接続ボルトを推奨トルクで締める。構造用梁３が水平にされて支持台２に締め付けられると、システム１は自己整合し、梁担体７はグリッド構造を平行、垂直、および整列状態に保つ。

最後に、デッキ４を構造用梁に固定して、建物５が建設される床レベルを形成する。

建設が完了すると、建物５の周りに歩道４７を敷設することができる。歩道４７を敷設する前に、任意でエプロン状の台座４５を建物５の外側構造用梁３および／またはデッキ４に取り付けて、建物を地盤に結び付けることができる。より詳細には、台座４５は、構造用梁３および／またはデッキ４に取り付けるための垂直壁４９と、歩道４７で埋め合わされる地面と接する水平壁５０とを有するＬ字型台座４８とすることができ、これにより、台座 ４８と建物５を所定の位置に固定することができる。垂直壁４９には、建物５の下の通気およびラドンガスの逃げなどを可能にする通気口５１を設けることができる。

Claims (49)

1. 建造物の基礎システムであって、
   構造用梁に取り付け可能な支持台を備え、
   前記支持台は、台と、台に取り付けられた梁担体と、を含み、前記梁担体は、前記構造用梁に接続可能な少なくとも１つの実質的に垂直な翼を画定する蝶ナット構造を含む、ことを特徴とする基礎システム。
2. 前記梁担体は、前記台にねじ込み式で取り付けられて、前記支持台上に梁担体高さの調節機構を画定することを特徴とする請求項１に記載の基礎システム。
3. 前記梁担体は、前記梁担体と前記台との間に配置されたインサートにおいて前記台にねじ込み式で取り付けられることを特徴とする請求項２に記載の基礎システム。
4. 前記インサートにはねじ山が形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の基礎システム。
5. 前記梁担体は、各垂直翼に対して実質的に水平な構造用梁支持プレートを備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の基礎システム。
6. 前記支持台は、互いに９０度を成す位置に配置された２つ以上の垂直翼を備えることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の基礎システム。
7. 前記支持台は、互いに９０度を成す位置に配置された３つの垂直翼を備えることを特徴とする請求項６に記載の基礎システム。
8. 前記支持台は、十字形状の梁担体を画定する、互いに９０度を成すよう配置された４つの垂直翼を備えることを特徴とする請求項６に記載の基礎システム。
9. 前記翼は、構造用梁固定具を受け入れるための穴を含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の基礎システム。
10. 前記梁担体はオフセット梁担体を含むことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の基礎システム。
11. 前記オフセット梁担体は、外側オフセット梁担体を含むことを特徴とする請求項１０に記載の基礎システム。
12. 前記梁担体は、内側オフセット梁担体を含むことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の基礎システム。
13. 前記オフセット梁担体は、梁を受けるためのスロット状またはＵ字形状の溝を含むことを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の基礎システム。
14. 前記台はベースを含むことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の基礎システム。
15. 前記ベースはロッドまたはピンを受け入れるための穴を含むことを特徴とする請求項１４に記載の基礎システム。
16. 前記穴は前記ベースにおいて角度を付けられていることを特徴とする請求項１５に記載の基礎システム。
17. 前記台はねじ付き柱を含むことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の基礎システム。
18. 前記梁担体は、前記梁担体が梁担体高さ調節機構によって上昇位置と下降位置との間で移動可能であるように、柱にねじで取り付けられることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれかに記載の基礎システム。
19. 前記支持台は、二次梁担体高さ調整機構または微細梁担体高さ調整機構をさらに備えることを特徴とする請求項２ないし１８のいずれかに記載の基礎システム。
20. 前記支持台は複合ポリマー材料を含むことを特徴とする請求項１ないし１９のいずれかに記載の基礎システム。
21. 前記支持台はナイリム（商標）を含むことを特徴とする請求項２０に記載の基礎システム。
22. 少なくとも１つの構造用梁をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし２１のいずれかに記載の基礎システム。
23. 前記構造用梁は、前記構造用梁を翼に固定するよう設計された端部を含むことを特徴とする請求項２２に記載の基礎システム。
24. 前記設計された端部は、翼を受けるためのほぞ穴のような設計された端部を含むことを特徴とする請求項２３に記載の基礎システム。
25. 前記構造用梁は構造用二重梁を含み、各梁は、設計された端部で翼のいずれかの側に配置されることができることを特徴とする請求項２３または２４に記載の基礎システム。
26. 前記構造用梁は、構造用複合木材梁、構造用開放腹部二重梁、構造用Ｉ型二重梁、構造用木材厚板／根太／フレッチ二重梁、および構造用軽量鉄骨二重梁からなるグループから選択されることを特徴とする請求項２２ないし２５のいずれかに記載の基礎システム。
27. 床構造用のデッキをさらに備えることを特徴とする請求項１ないし２６のいずれかに記載の基礎システム。
28. 前記デッキはカセットタイプのデッキを含むことを特徴とする請求項２７に記載の基礎システム。
29. 前記構造用梁および／または前記床構造を地面に結びつけるための台座を含むことを特徴とする請求項２７または２８に記載の基礎システム。
30. 前記台座はＬ字形であることを特徴とする請求項２９に記載の基礎システム。
31. 前記台座は通気口を含むことを特徴とする請求項２９または３０に記載の基礎システム。
32. 台と、前記台に取り付けられた梁担体とを備える基礎システムにおいて構造用梁を支持するための支持台であって、前記梁担体は、前記構造用梁に接続可能な少なくとも１つの実質的に垂直な翼を画定する蝶ナット構造を含むことを特徴とする支持台。
33. 前記梁担体は、前記台にねじ込み式に取り付けられて、前記支持台上に梁担体高さの調節機構を画定することを特徴とする請求項３２に記載の支持台。
34. 前記梁担体は、前記梁担体と前記台との間に配置されたインサートで前記台にねじ込み式で取り付けられることを特徴とする請求項３３に記載の支持台。
35. 前記インサートにはねじ山が形成されていることを特徴とする請求項３４に記載の支持台。
36. 前記梁担体は、各垂直翼に対して実質的に水平な構造用梁支持プレートを備えることを特徴とする請求項３２ないし３４のいずれかに記載の支持台。
37. 前記支持台は、互いに９０度を成すよう配置された２つ以上の垂直翼を備えることを特徴とする請求項３２ないし３６のいずれかに記載の支持台。
38. 前記支持台は、互いに９０度を成す位置に配置された３つの垂直翼を備えることを特徴とする請求項３７に記載の支持台。
39. 前記支持台は、十字形状の梁担体を画定する、互いに９０度を成すよう配置された４つの垂直翼を備えることを特徴とする請求項３７に記載の支持台。
40. 前記翼は、構造用梁固定具を受け入れるための穴を含むことを特徴とする請求項３２ないし３９のいずれかに記載の支持台。
41. 前記台はベースを含むことを特徴とする請求項３２ないし４０のいずれかに記載の支持台。
42. 前記ベースはロッドまたはピンを受け入れるための穴を含むことを特徴とする請求項４１に記載の支持台。
43. 前記穴はベースにおいて角度を付けられていることを特徴とする請求項４２に記載の支持台。
44. 前記台はねじ付き柱を含むことを特徴とする請求項３２ないし４３のいずれかに記載の支持台。
45. 前記梁担体は、梁担体が梁担体高さ調節機構によって上昇位置と下降位置との間で移動可能であるように、柱にねじで取り付けられることを特徴とする請求項４４に記載の支持台。
46. 前記支持台は、二次梁担体高さ調整機構または微細梁担体高さ調整機構をさらに備えることを特徴とする請求項３２ないし４５のいずれかに記載の支持台。
47. 前記支持台は複合ポリマー材料を含むことを特徴とする請求項３２ないし４６のいずれかに記載の支持台。
48. 前記支持台はナイリム（商標）を含むことを特徴とする請求項４７に記載の支持台。
49. 基礎の構築において、請求項１ないし４８のいずれかに記載の基礎システムまたは支持台を用いることを含むことを特徴とする、基礎を構築するための方法。

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