JP2023551775A - 補強モジュール式スチール・コンクリート構造体 - Google Patents

Abstract

建設要素を提供する。建設要素は、ベースパネルと、２つのほぼ直交する側壁パネルとを備え、これらパネルは、互いに内部キャビティを有するＵ字状チャンネルを画定する。少なくとも１つのパネルは、内部キャビティ内に補強又は安定化材料が通過できる寸法の少なくとも１つのパネル開口を含む。建設要素は、さらに、第１端部及び第２端部がそれぞれに対応する側壁パネルに固着され、また側壁パネルを支持するようチャンネルを横切って側壁パネルにほぼ直交して延在する少なくとも１つの支持プレート（７０）を備える。【選択図】図７ａ

Description

本発明は、例えば、ベースマット、基礎、床、壁、及び屋根のような補強モジュール式構造体の分野に関する。これら構造体は、互いに組み合わせて構造体を形成する複数の個別構造要素から形成される。

大型の構造物を建造するとき、人件費を削減し、また建造時間を最小化するのが有益である。このことは、とくに原子力発電所の建設に関連し、この建設において、このような効率は、原子力発電が化石燃料又は他の低能力代替資源に対するより実行可能で現実的な代替燃料源になる上で必要である。

原子力発電所及び核廃棄物処理及び／又は保管施設を含む他の慎重に扱うべき構造物は、地震及びハリケーン強風のような自然現象に耐え、また大きな過剰圧力を封じ込める必要がある。このことは、建造構造物の大幅な補強を要する。既知の補強手段は、補剛部材及び／又はタイバー及び／又は剪断スタッドの別個の内部格子により離間して筋交い（ブレース）付けされる層状平面鋼板の複雑で高価な組立体を採用している。それら現在入手可能な解決策を結集するには、それ自体調達するのが高価かつ困難な高度に専門化された熟練の作業員を必要とする。したがって、原子力及び他の産業界に対して構造補強材をもたらす、より簡単、より効率的及びより費用効果的な手段に対する必要性がある。

本願人が提案した１つの解決策は特許文献１（国際公開第２０１３／１１７８９２号）に見ることができる。特許文献１は、それぞれがＵ字状チャンネルを画定するよう２つのＬ字状素子から形成される複数の建造補強材のモジュール式アセンブリを備える建造コンポーネントを開示している。１つのＵ字状チャンネルのベースパネルは、隣接するＵ字状チャンネルの開放頂部を閉鎖する蓋を形成するよう、隣接するＵ字状チャンネルの両側側壁パネル遠位端縁に沿って固着する。このようにして、複数の補強材を互いに固着して、壁、天井又は床となり得るコンポーネントを形成する。

国際公開第２０１３／１１７８９２号パンフレット

壁と支持床との間の接合を形成するときのようにこのようなコンポーネント群をともに結集させる場合、壁コンポーネントの重量が床に加重することになる。このことは、床コンポーネントを形成する１つ又はそれ以上の側壁パネルを屈曲又は座屈させることになる。

このようなコンポーネントでの他の潜在的問題は、それらにコンクリートを充填するときに生ずる。コンクリートが要素によって画定される内部空間を満たすときエアポケットが個別の要素内に閉じ込められることがあり得る。これらエアポケットは構造物の脆弱部分になるおそれがある。

要素の締結は、一般的にはモジュール式アセンブリを形成するため、溶接、接着及び／又は機械的締結具を使用することで達成される。この構成は以前に使用されていた複雑かつ高価なアセンブリに対する疑いようのない改善であるが、形成されたコンポーネントは、結果として生ずる建造物又は他の構造体を形成するため、依然としてこれら同一の締結方法のうちの１つを使用して現場で互いに取り付けなければならない。このことは、依然として多数のこれら補強されたコンポーネントから建造物又は他の構造物を形成するのに時間を消費するプロセスとなり得ることを意味する。現場で溶接、接着又は機械的固定具を使用してコンポーネントを締結しなければならないことは、システムの融通性を制限する、すなわち、特別な設計要件を満たせなくなるおそれがあることを意味する。

本発明の目的は、補強モジュール式構造体のこれら欠点のうち１つ若しくはそれ以上をなくす又は軽減することにある。

本発明の第１態様によれば建設要素を提供し、この建設要素は、
内部キャビティを有するＵ字状チャンネルをともに画定するベースパネル及び２つのほぼ直交する側壁パネルであり、前記パネルのうち少なくとも１つは、前記内部キャビティ内への補強又は安定化材料の通過を可能にする寸法の少なくとも１つのパネル開口を含む、該ベースパネル及び側壁パネルと、
第１端部及び第２端部がそれぞれに対応する側壁パネルに固着され、また前記側壁パネルを支持するよう前記チャンネルを横切って前記側壁パネルにほぼ直交して延在する少なくとも１つの支持プレートと、
を備える。

好適には、前記少なくとも１つの支持プレートは、補強又は安定化材料が前記支持プレートを通過できる寸法の少なくとも１つの支持プレートを含む。

好適には、前記側壁パネルのうち少なくとも一方は、要素の内部から外部に空気が通過させ得るようにした通気孔を含む。前記通気孔は、前記側壁パネルの内面よりも前記側壁パネルの外面でより大きい直径を有するようにテーパー付けすることができる。

本発明の第２態様によれば建設要素を提供し、この建設要素は、
内部キャビティを有するＵ字状チャンネルをともに画定するベースパネル及び２つのほぼ直交する側壁パネルであり、前記パネルのうち少なくとも１つは、前記内部キャビティ内に補強又は安定化材料が通過できる寸法の少なくとも１つのパネル開口を含む、該ベースパネル及び側壁パネルを備える建設要素であって、
少なくとも一方の前記側壁パネルが前記要素の内部から外部に空気を通過させ得るようにした通気孔を含む。

好適には、前記通気孔は、前記側壁パネルの内面よりも前記側壁パネルの外面でより大きい直径を有するようにテーパー付けされる。

好適には、建設要素は、６ｍｍ～２５ｍｍの間における厚さを有する鋼板から形成される。

前記建設要素は、前記Ｕ字状チャンネルを形成するよう互いに接合される２つの別個のＬ字状セクションから形成することができる。前記２つの別個のＬ字状セクションは、互いに接合されるとき、前記少なくとも１つのパネル開口を画定する形状にすることができる。前記２つの別個のＬ字状セクションは、溶接、接着又は機械的締結によって互いに接合され得る。

好適には、前記ベースパネル及び前記側壁パネルのうち少なくとも一方の内面は、前記内部キャビティ内に突出する複数の剪断スタッドを含む。

本発明の第３態様によれば、本発明の第1態様及び第２態様の複数の建設要素によるモジュール式アセンブリを備える建設コンポーネントであって、前記建設コンポーネントを形成するため、１つの建設要素の前記ベースパネルが隣接する建設要素の両側における側壁パネルの遠位端縁に沿って締結される、建設コンポーネントを提供する。

建設コンポーネントは、さらに、張力テンドンを受け入れ得るようにした少なくとも１つの張力ダクトを備え、前記少なくとも１つの張力ダクトは、前記コンポーネントの長さに沿って各建設要素における前記少なくとも１つのパネル開口に貫通することができる。

本発明の第４態様によれば、第1態様の第１建設要素及び第２建設要素からＬ字状又はＴ字状の接合部を形成する方法を提供し、この方法は、
前記接合部を形成するとき、前記第１建設要素における前記２つの側壁パネルの端部が第２建設要素の側壁パネルに衝合する第１衝合箇所及び第２衝合箇所を決定するステップと、
前記第１衝合箇所及び第２衝合箇所で前記第２建設要素の前記チャンネルを横切る１対の支持プレートを固着するステップと、
前記第１建設要素の前記２つの側壁パネルが前記第２建設要素のそれぞれに対応する前記支持プレートとほぼ同一平面状となるよう、前記第１建設要素及び第２建設要素を結集させるステップと、及び
前記第１建設要素及び第２建設要素を互いに固着するステップと、
を備える。

前記固着するステップは、関与する前記コンポーネントを互いに溶接、接着又は機械的締結するステップを含むことができる。

本発明の第５態様によれば、ほぼ平面状コンポーネントを形成するよう互いに取り付けられる複数の建設要素のモジュール式アセンブリを備える建設コンポーネントであって、各建設要素は、内部キャビティをともに画定する複数のパネルを備え、前記パネルのうち少なくとも１つは、前記内部キャビティ内への補強又は安定化材料の通過を可能にする寸法の少なくとも１つのパネル開口を含み、また前記コンポーネントは、さらに、張力テンドンを受け入れ得るようにした少なくとも１つの張力ダクトを備え、前記少なくとも１つのダクトは、前記コンポーネントの長さに沿って各建設要素における前記少なくとも１つのパネル開口に貫通する、建設コンポーネントを提供する。

建設コンポーネントは、さらに、各ダクト内に配置した張力テンドンを備えることができ、前記テンドンは、ワイヤ、多重ワイヤストランド、及びバーより成るグループから選択される。前記テンドンは、その端部それぞれに第１係止具及び第２係止具を含むことができ、前記係止具は別の建設コンポーネント及び／又はコンクリート表面に連結可能である。

本発明の第６態様によれば、構造体を建設する方法を提供し、この方法は、
本発明の第５態様の建設コンポーネントを形成するステップと、
複数の前記建設要素の前記内部キャビティにコンクリートを充填するステップと、及び
前記コンクリートが硬化した後、前記張力テンドンを緊張させるステップと、
を備える。

本発明の第７態様によれば、構造体を建設する方法を提供し、この方法は、
本発明の第５態様の建設コンポーネントを少なくとも２つ形成するステップと、
前記構造体を画定するよう前記２つのコンポーネントを配設するステップと、
前記少なくとも２つのコンポーネントの外面に各張力テンドンの第１端部及び第２端部を係止するステップと、
前記少なくとも２つのコンポーネントを互いに固定するよう前記テンドンを初期的に緊張させるステップと、
前記少なくとも２つの建設コンポーネントの前記内部キャビティにコンクリートを充填するステップと、及び
前記コンクリートが硬化した後、前記テンドンを一層緊張させるステップと、
を備える。

構造体は４側面構造体とすることができ、またこの方法は、
本発明の第５態様の建設コンポーネントを４つ形成するステップと、
構造体のベース、第１側壁及び第２側壁、並びに頂部を画定するよう前記４つのコンポーネントを配設するステップと、
ベースコンポーネント及び頂部コンポーネントにおける少なくとも１つのダクトに張力テンドンを配置するステップと、
前記第１側壁及び第２側壁の外面に各張力テンドンの第１端部及び第２端部を係止するステップと、
ベース及び屋根を前記第１側壁及び第２側壁に固定するよう初期的に前記テンドンを緊張させるステップと、
前記複数の建設コンポーネントの前記内部キャビティにコンクリートを充填するステップと、並びに
前記コンクリートが硬化した後、前記テンドンを一層緊張させるステップと、
を備える。

前記コンポーネントを配設するステップは、前記コンポーネントを一時的に所定位置に保持する１つ又はそれ以上の一時的支持体を採用するステップを含むことができ、また前記方法は、さらに、前記係止するステップ後に前記一時的支持体を除去するステップを備える。

本発明の第８態様によれば、構造体を建設する方法を提供し、この方法は、
本発明の第５態様の建設コンポーネントを１つ又はそれ以上形成するステップと、
前記構造体の中心コアを画定するよう基礎上に前記１つ又はそれ以上のコンポーネントを配設するステップと、
前記基礎及び前記又は各コンポーネントの上面に各張力テンドンの第１端部及び第２端部を係止するステップと、
前記又は各コンポーネントを前記基礎に固定するよう初期的に前記テンドンを緊張させるステップと、
前記中心コアに隣接して１つ又はそれ以上の支持柱を設置するステップと、
前記支持柱と前記コアとの間に１つ又はそれ以上の支持梁を取り付けるステップと、
前記１つ又はそれ以上の建設コンポーネントの前記内部キャビティにコンクリートを充填するステップと、及び
前記コンクリートが硬化した後、前記テンドンを一層緊張させるステップと、
を備える。

本発明の好適な実施形態を、以下に単なる例として添付図面につき説明する。
折り曲げライン及び開孔を有する平面状のプレートを示し、このプレートから建設要素を形成する。 図１の建設要素における１つの半部を表している２次元平面状プレート部分を示す。 図１の建設要素における１つの半部を表す代替的な２次元平面状プレート部分を示す。 ２つの異なる３次元建設要素のうち一方の３次元建設要素を示す。 ２つの異なる３次元建設要素のうち他方の３次元建設要素を示す。 一連の個別建設要素を互いに締結して組み合わせた建設要素を示す。 建設要素から形成した建設コンポーネントの断面図である。 建設コンポーネントにコンクリートを充填するプロセスの段階のうち１つを示す。 建設コンポーネントにコンクリートを充填するプロセスの段階のうち１つを示す。 建設コンポーネントにコンクリートを充填するプロセスの段階のうち１つを示す。 建設コンポーネントにコンクリートを充填するプロセスの段階のち１つを示す。 建設コンポーネントから形成された接合部の斜視図を示す。 建設コンポーネントから形成された接合部の側面図を示す。 建設コンポーネントから形成された接合部の端面図を示す。 建設コンポーネントから形成された代替的な接合部の斜視図を示す。 建設コンポーネントから形成された代替的な接合部の頂面図を示す。 建設コンポーネントから形成された代替的な接合部の端面図を示す。 図４ｃに示す建設コンポーネントの使用により補強建造物コンポーネントを建設する方法を概略的に図示する。 図４ｃに示す建設コンポーネントの使用により補強建造物コンポーネントを建設する方法を概略的に図示する。 図４ｃに示す建設コンポーネントの使用により補強建造物コンポーネントを建設する方法を概略的に図示する。 図４ｃに示す建設コンポーネントの使用により補強トンネルを建設する方法を概略的に図示する。 図４ｃに示す建設コンポーネントの使用により補強トンネルを建設する方法を概略的に図示する。 図４ｃに示す建設コンポーネントの使用により補強トンネルを建設する方法を概略的に図示する。 図４ｃに示す建設コンポーネントを使用して形成される補強コアを有する建造物を建設する方法を概略的に図示する。 図４ｃに示す建設コンポーネントを使用して形成される補強コアを有する建造物を建設する方法を概略的に図示する。 図４ｃに示す建設コンポーネントを使用して形成される補強コアを有する建造物を建設する方法を概略的に図示する。

図１は３次元建設要素として形成する前の２次元予組立状況における建設要素を示す。この建設要素は、等しい寸法の３つのパネル１４、１６、１８を画定する２つの真直ぐで平行な折り曲げライン１２ａ、１２ｂによって細分される長方形金属プレート１０から構成される。各パネルは共通平面上にある。プレートの材料は金属である。最も好適には、プレートは平板のステンレス鋼又は炭素鋼から形成される。各折り曲げライン１２ａ、１２ｂは、金属プレートの表面に引っかき、スタンピング、又は部分的カッティングによって形成した脆弱ラインを有する。中央パネル１４には、その長さに沿って一列に等間隔離間する円形開口１４ａを設ける。開口１４ａの直径は、折り曲げライン１２ａ、１２ｂ相互間における中央パネル１４の幅の少なくとも５０％とすることができる。

図２は、図１の建設要素における片半分を表す代替的な２次元平面状プレート部分を示す。プレート部分は、パネル１４の一方の端縁に沿って位置付けられる一連の離間した半円形窪み１５を有する形状とされる。

図３は、やはり建設要素（図示せず）における片半分を形成するさらに代替的な２次元平面状プレート部分を示す。プレート部分は、パネル１４の一方の端縁に沿って位置付けられる一連の離間した六角形窪み１５ｈを有する形状とされる。

図４ａは、図１に示されたのと同様の２次元金属プレート１０から形成される３次元建設要素を示す。側壁パネル１６、１８は、初期共通パネルから折り曲げライン１２ａ、１２ｂに沿って強制的に曲げ込み、ベースパネル１４に対して直交して延在するよう変形してある。したがって、３次元建設要素はＵ字チャンネル形状を採用し、これにより側壁パネル１６、１８は互いに対向し、ほぼ平行にベースパネル１４から起立してＵ字チャンネルを画定する。図４ａに図示される特定の実施形態において、剪断スタッド２０のアレイを側壁パネル１６、１８の内向き表面に溶接する。これら剪断スタッドは、シャンク幅に対して拡大したヘッドを有するネルソン（登録商標）スタッドとすることができる。

プレートは、好適には、６～２５ｍｍの範囲内における厚さを有し、またより好適には、スチール製プレートである。とくに、この厚さのプレートから要素を形成するとき、３次元３パネル建設要素を製造するプロセスは、２つのＬ字状２パネル半部を互いに接合することによってより簡単に作成されることが分かっている。例えば、図２に示す平面状プレート部分の２つは、各パネル１４がパネル１６に対して直交して延在するようそれぞれに対応する折り曲げライン１２ａに沿って強制的に曲げ込むことができる。次に、２つのＬ字状パネルは、例えば、開口１４ａ相互間の中間にある端縁部分を溶接することによって円形開口１４ａを形成するようそれらの半円形窪み１５が整列させるよう向き決めすることができる。当然のことながら、Ｕ字状チャンネルを製造する方法は、単一の３パネル建設要素に機械的プレスを用いて２つの曲げ部を形成するよりも実用的である。他の利点は、２つの平面状プレート半部が異なる等級のスチール、例えば、それぞれステンレス鋼及び炭素鋼から製造できる点である。

上述のプロセスは、さらに、図３に示すような平面状プレート部分の対を使用することにも採用することができる。六角形窪み１５を有する平面状プレートを使用することの利点は、製造中における素金属プレートから切断するときに金属プレート材料の廃棄を完全に排除することができる点である。

図４ｂは、２次元金属プレート１０（図示せず）から形成した代替的な３次元建設要素を示す。側壁パネル１６、１８は、図４ａに示したのと同一のＵ字チャンネルを画定するように初期共通パネルから変形してある。しかし、開口１６ａは、ベースパネル１２ではなく側壁パネル１６に設ける。

図４ｃは、３つの図４ａによる建設要素及び１つの図４ｂの建設要素から成る補強建造物コンポーネントを示す。代表的には、建設要素がそれらの端部で起立し、またそれらのパネル１４、１６、１８が垂直方向に延在するように建設要素を向き決めする。個別の建設要素は、例えば、１つのＵ字チャンネルにおける遠位端縁１６ｄ、１８ｄを他のＵ字チャンネルにおけるベースパネル１４の外側端縁に溶接することによって直列的に互いに締結するよう、同一の向きにして整列させる。そうする際に、隣接する側壁パネル１６、１８は２重スキンアセンブリのほぼ平面状の外部表面を呈し、また各ベースパネル１４は締結されるＵ字チャンネルの開放頂部を閉鎖する。

このように互いに締結するとき、開口１４ａは、互いに対向する側壁１６、１８間で建設アセンブリの内部を通過する内部通路を画定するよう整列する。ダクト３０がコンポーネントの長さに沿って整列した開口１４ａによって画定される通路に貫通して長手方向に延びるよう、ダクト３０を建造物コンポーネント内に設けることがあり得る。

図４ｂの建設要素は内部通路の方向を９０°変化させるのに資する「コーナー」要素として作用し得る。

上述した建設要素における開口１４ａ、１６ａの正確な形状、サイズ及び位置は、選択される補強材、安定化材料及び／又はダクトが通過できるとするならば、厳密なものではない。開口のサイズは、さらに、建設要素のパネルの必要残留強度、及び応力発生源の排除又は低減に関連して選択する。例えば、粗い骨材フィラーを有するコンクリートはファイバ充填樹脂よりも大きな開孔を必要とし得る。

図５は、図４ａ及び４ｂに図示された種類の複数の建設要素から形成された建造物コンポーネントの断面図を示し、この場合、取り付けられた要素にはコンクリート３２が充填されている。少なくとも１つの要素には、１つの側壁パネル１８にウィープホール又は通気孔４０を含むよう変更してある。

図６ａ～ｄは、複数の要素にコンクリートを充填する過程でウィープホール４０がどのようにして利用されるかを示す。図６ａは、パネルにおける開口を介して要素内にコンクリートが流入するとき要素の内部からウィープホール４０を経て空気がどのように要素から強制的に押し出されるかを示す。ウィープホール４０は、パネル１８の内面１７から外面１９に向けて外方にテーパー付けする。換言すれば、ウィープホール４０は、内面１７におけるよりも外面１９でより大きい直径を有する。このように空気が要素から逃げるのを可能にすることは、エアポケット又は気泡が要素内に存在することなく、要素をコンクリートで完全に充填するのを確実にする。

図６ｂは、上述したように、コンクリート３２で要素を完全に充填した状態を示す。コンクリート３２が完全に硬化した後、ウィープホール４０からコンクリート内に穴４２をドリル穿孔する。この後、図６ｃに示すように、セラミックプラグ４４を穴４２内に投入する。最後に、図６ｄに示すように、溶接部４６をウィープホール４０内のプラグ４４上に載置する。溶接部４６はパネル１８をシールし、ウィープホール４０を介して要素から何も漏出できないことを確実にする。

図７ａ～ｃは、上述したように形成された２つの建造物コンポーネント間で形成される接合部を示す。この実施形態において、Ｔ字状接合部が水平コンポーネント（例えば、基礎又は床）５０と垂直コンポーネント（例えば、壁）６０との間で形成される。互いに取り付けて水平コンポーネント５０及び垂直コンポーネント６０を形成するよう互いに取り付けられる要素は、図４～ｃに示したのとほぼ同一である。

コンポーネント５０、６０が一部を形成する構造体を設計する過程において、種々のコンポーネントの正確な構成及び位置決めは予め確立しておく。このことは、接合部に付加的強度を付与するため、２つのコンポーネントを互いに合体させる要素の幾つか又は全てに隔壁支持プレートを取り付けることができることを意味する。図７に示す実施例において、隔壁プレート７０の対を、水平コンポーネント５０をなす各要素のＵ字状チャンネルに溶接する。隔壁プレート７０は、垂直コンポーネント６０をなす要素が水平コンポーネント５０のそれぞれに対応する側壁に衝合する長手方向箇所で水平要素に取り付ける。したがって、隔壁プレート７０は垂直コンポーネント６０をなす第１要素の側壁とほぼ同一平面となり、垂直コンポーネント６０の下側にある水平コンポーネント５０の要素に付加的強度を付与し、また支持する。各対における一方若しくは双方の隔壁プレートは、図示のようにコンクリートが流れる開口を設けることができる、又は一方若しくは双方ともに開口を持たないようにすることができる。この種の隔壁プレートは、さらに、補強が必要とされる建造物コンポーネントにおける任意な箇所に設置することもできる。例えば、壁コンポーネントに重たい設備を取り付ける場合、隔壁プレートはその壁コンポーネントをなす１つ又はそれ以上の要素の設備を取り付けるべき領域におけるチャンネル内に取り付けることができる。

図８ａ～ｃは、上述した種類の２つの建造物コンポーネント間で形成され得る代替的な接合部を示す。この実施形態において、Ｔ字状接合部が水平コンポーネント５０′と垂直コンポーネント６０′との対間で形成される。互いに取り付けて水平コンポーネント５０′及び垂直コンポーネント６０′を形成するよう互いに取り付けられる要素は、図４～ｃに示したのとほぼ同一である。この接合部は、図７に示すものとは、垂直コンポーネント６０′が単一の水平コンポーネント上に着座するのでははく、一対の水平コンポーネント５０′の対間内に挟まれる点で相違する。

図７の接合部と同様に、種々のコンポーネントの正確な配設及び位置決めは設計段階で予め確立しておく。このことは、接合部に付加的強度を付与するため、２つのコンポーネントを互いに合体させる要素の幾つか又は全てに隔壁支持プレートを取り付けることができることを意味する。図８に示す実施例において、隔壁プレート７０′の対を、垂直コンポーネント６０′をなす各要素のＵ字状チャンネルに溶接する。隔壁プレート７０′は、水平コンポーネント５０′をなす要素が垂直コンポーネント６０′に休止する長手方向箇所で垂直要素に取り付ける。したがって、隔壁プレート７０′は水平コンポーネント５０′をなす第１要素の側壁とほぼ同一平面となり、垂直コンポーネント６０′に付加的強度を付与し、また横方向の支持をする。各対における一方若しくは双方の隔壁プレートは、コンクリートが流れる開口を設けることができる、又は一方若しくは双方ともに開口を持たないようにすることができる。図示の実施例において、対における下側プレートは開口を持たないが、上側プレートは開口を有する。

図９ａ～ｃは、図４ｃに示した種類の建造物コンポーネントをどのようにして採用し得るかを概略的に示す。図示の実施例において、直列的に締結した図４ａ及び４ｂに図示した種類の複数の建設要素から交換用橋梁スパン１００を形成する。この締結は、上述したように隣接の要素を互いに溶接することによって行う。少なくとも１つのダクトを開口１４ａ、１６ａに通してスパン１００の一方の端部から他方の端部まで延在させる。製造サイトでダクトに１つ若しくはそれ以上の張力テンドン又はバー１０２を挿入することができる、又はそれ以外でコンポーネントを必要とされる設置サイトに輸送した後に挿入することができる。

スパン１００は、オフサイトの製造施設内で建設し、この後に作業サイトまで輸送し、この作業サイトで図９ａに概略的に示すように据付ける。適正位置に設置した後、コンクリートをスパン１００内に打設すると、要素内の開口１４ａ、１６ａはコンクリートが各要素内に流入して通過し、最終的にスパンの内部にコンクリートが充填される。このことを図９ｂで示す。

コンクリートが硬化した後、スパンのダクト内における１つ若しくはそれ以上のテンドン又はバーは、硬化したコンクリートコアの両側端部に固着した係止具１０４によりテンドン又はバーの端部を引っ張ることによって緊張させられる。このことを図９ｃに示す。テンドンが係止具１０４で「ロックオフ」された後、テンドン又はバー１０２を緊張させるのに要した大きな力は、結果として大きな永続的な圧縮がコンクリートに加わることとなる。テンドン又はバーの端部に係止具をロックする方法はテンドン／バー構成に依存し、最も一般的なシステムは、「ボタンヘッド」係止（ワイヤテンドン用）、分割ウェッジ係止（スタンドテンドン用）、及びねじ込み係止（バー用）である。

図１０ａ～ｃは、本明細書のどこかで説明した建造物コンポーネントを使用する補強トンネルの建設を概略的に図示する。初期的に図１０ａに示すように、床、壁、及び屋根のコンポーネント１１０、１２０、１３０を現場に持ち込み、必要に応じて配設する。コンポーネント１１０、１２０、１３０の各々は、一連の建造物要素から図４ｃに示す最終形態になるよう形成する。コンポーネント１１０、１２０、１３０を所定位置に保持するように、一連の一時的支え２００を設置する。

以下図１０ｂにつき説明すると、テンドン又はバー１０２を床及び屋根コンポーネント１１０、１３０に貫通するダクト内に配置し、またこの後、テンドン／バーの端部を壁コンポーネント１２０の外面に係止する。次に、テンドン／バー１０２は、コンポーネント１１０、１２０、１３０が互いに強固に保持されて一時的支え２００を取り外すことができるよう、緊張させる。

図１０ｃに示す最終設置段階において、床、壁及び屋根コンポーネント１１０、１２０、１３０の各々にコンクリートを充填する。コンクリートが必要程度に硬化した後、テンドン／バー１０２をさらに緊張させ、コンクリートに後張力（ポストテンション）を加える。ポストテンショニングが完了した後、トンネルの外側領域は、トンネルをカバーするよう裏込めする。

別の建設用途を図１１ａ～ｃに概略的に示す。この用途において、建造物用補強コアを形成する。図１１ａに示すように、第１段階は、作製済みコア３００を現場に持ち込むステップと、基礎３１０上にコア３００を設置するステップとを含む。基礎３１０は、コンクリートから形成することができる、又は複数の建造物要素から本明細書に記載したタイプの建造物コンポーネントとして形成することができる。コア３００は、図４ｃに示す種類の１つ又はそれ以上の建造物コンポーネントから形成する。コア３００は、単一コンポーネントから形成したコア壁とすることができる、又はその代わりに床コンポーネント、４つの壁コンポーネント、及び屋根コンポーネントから作成したコアボックスとすることができる。しかし、各コンポーネントが図４ｃに示すようにコンポーネントに貫通する少なくとも１つのダクトを有している多くのコンポーネントを使用する。

図１１ｂに示すプロセスのステップ２において、テンドン又はバー１０２を縦壁コンポーネントのダクト内に配置する。テンドン又はバー１０２は、下側端部で基礎３１０に、また上側端部で屋根コンポーネント又は壁コンポーネントの最上表面に係止する。テンドン／バー１０２は、基礎３１０上でコア３００を固定及び安定化するよう緊張させる。

図１１ｃに示すように、コア構造体の高さを嵩増しするため、追加コアコンポーネント３００′を第１コア３００上に載置することができる。各追加階は、その新階の垂直コンポーネント内の垂直ダクトに貫通するテンドン／バー１０２によって下側層に取り付けられる。テンドン／バー１０２の下側端部は第１コアコンポーネント３００に係止するとともに、上側端部は屋根コンポーネント又は新階の最上表面に係止する。コア構造体を形成した後に、梁３２０及び柱３３０の外側骨格をコア構造体３００、３００′に形成して取り付けることができる。コアは梁及び柱３２０、３３０を安定化させ、梁及び柱上及びそれら周りで建設を継続することを可能にする。

完了した後、強度、剛性、及び耐火性を増加させるため、コア３００、３００′にコンクリートを充填する。コンクリートが硬化した後、必要ならば追加のポストテンショニングを加える。

要素内の所定箇所に隔壁支持プレートを設けることによって、完成したコンポーネントは、１つ又はそれ以上の要素の湾曲又は座屈のリスクが何らなく、互いにＬ字状又はＴ字状の接合部を形成するよう結集させることができる。要素のパネルに１つ又はそれ以上の通気孔を設けることによって、コンクリートが内部容積内に流入するとき、空気は要素から容易に逃げることを可能にする。このことは、完成したコンポーネント内における閉じ込められたエアポケット及びこれに関連した構造的脆弱性が無いことを確実にする。

張力ダクト及び関連したテンドンを採用するとき、本発明は、補強構造の壁、間仕切り、拡張支持表面、床、天井、及び屋根、等々を形成するのに使用できる多様性があり軽量なモジュール式建設システムを提供する。このシステムは、計画した建設の迅速な組立てを可能にするが、予期せぬ課題に見合うよう即興での現場変更を許容するに十分な融通性がある。モジュール式の設計は、さらに、コンクリート打設の既存建設施工に断熱樹脂等を充填して行うことを許容し、それら二次的建設材料を導入するための作業実施にあたり何ら特別な訓練又は大幅な変更を必要としない。より複雑な構造体において、モジュール式アセンブリの層、床、階を有するモジュール式建設システムを形成するため、モジュール式アセンブリを他のモジュール式アセンブリに対して垂直方向に締結することができる。このようにして、完成構造体は、床、天井、及び壁がすべて所定位置にある多数の異なる階を有するものとして形成することができる。加えて、モジュール式アセンブリには、設備、導管、ダクト、電気回路用の配線、階段等を形成するような追加の構造的要素を設けることができ、したがって、このような要素は、最終構造物の各階で利用でき、現場では最少の最終建設のみが必要である。

張力ダクト及びテンドンは、溶接、接着、又は大量な数の機械的締結具なしで形成された補強コンポーネントを互いに取り付けることができる。このことは、これら補強コンポーネントから建造物又は他の構造体を形成するのが現行方法よりも迅速かつ安価にできることを意味する。さらに、このことは、変化する設計要件に適合させることができる融通性のある建造物システムを提供する。

図示した実施形態における各要素は長方形として示したが、要素は他の形状をとることができる。例えば、要素をなす側壁パネル対は、双方ともに一方の端部が他方の端部におけるよりも短いものとすることができる。このことは、側壁パネルがテーパー付き又は角度付きであることを意味する。このことによれば、要素がほぼ三角形の形状を有するようになることを可能にでき、これは、例えば、円形補強コンポーネントを作製することを目指すときに有用である。

代案として、側壁パネルはほぼ一定の高さのものとすることができ、ただし、対における一方の側壁パネルがＵ字状チャンネルの他方の側をなす他方の側壁パネルよりも短いものとし得る。換言すれば、これは、チャンネルの一方の側が他方の側よりも短い要素の端部からＵ字状チャンネルを作製することを目指すときである。この構成は、本明細書記載のように一連のこのような要素を直列的に取り付ける場合に曲線を画定し、したがって、例えば、封じ込め構造体の湾曲外壁のような湾曲建造物コンポーネントを形成することを意味する。

隔壁支持プレートを有する場合、隔壁支持プレートは、設置すべきＵ字状要素におけるチャンネルとほぼ同一表面積を有するものとすることができる。結果として、壁、床等々を形成するよう要素を結集させるとき、合体チャンネルに固着されないプレートの遊端縁を隣接要素のベースパネルに固着することができる。

これら及び他の変更及び改良点は、本発明の範囲から逸脱することなく組み入れることができる。

Claims (23)

1. 建設要素であって、
   内部キャビティを有するＵ字状チャンネルをともに画定するベースパネル及び２つのほぼ直交する側壁パネルであり、前記パネルのうち少なくとも１つは、前記内部キャビティ内への補強又は安定化材料の通過を可能にする寸法の少なくとも１つのパネル開口を含む、該ベースパネル及び側壁パネルと、
   第１端部及び第２端部がそれぞれに対応する側壁パネルに固着され、また前記側壁パネルを支持するよう前記チャンネルを横切って前記側壁パネルにほぼ直交して延在する少なくとも１つの支持プレートと、
   を備える、建設要素。
2. 請求項１記載の建設要素において、前記少なくとも１つの支持プレートは、補強又は安定化材料が前記支持プレートを通過できる寸法の少なくとも１つの支持プレートを含む、建設要素。
3. 請求項１又は２記載の建設要素において、前記側壁パネルのうち少なくとも一方は、要素の内部から外部に空気が通過させ得るようにした通気孔を含む、建設要素。
4. 請求項３記載の建設要素において、前記通気孔は、前記側壁パネルの内面よりも前記側壁パネルの外面でより大きい直径を有するようにテーパー付けされる、建設要素。
5. 内部キャビティを有するＵ字状チャンネルをともに画定するベースパネル及び２つのほぼ直交する側壁パネルであり、前記パネルのうち少なくとも１つは、前記内部キャビティ内に補強又は安定化材料が通過できる寸法の少なくとも１つのパネル開口を含む、該ベースパネル及び側壁パネルを備える建設要素であって、
   少なくとも一方の前記側壁パネルが前記要素の内部から外部に空気を通過させ得るようにした通気孔を含む、建設要素。
6. 請求項５記載の建設要素において、前記通気孔は、前記側壁パネルの内面よりも前記側壁パネルの外面でより大きい直径を有するようにテーパー付けされる、建設要素。
7. 請求項１～６のうちいずれか一項に記載の建設要素において、６ｍｍ～２５ｍｍの間における厚さを有する鋼板から形成される、建設要素。
8. 請求項１～７のうちいずれか一項に記載の建設要素において、前記要素は、前記Ｕ字状チャンネルを形成するよう互いに接合される２つの別個のＬ字状セクションから形成される、建設要素。
9. 請求項８記載の建設要素において、前記２つの別個のＬ字状セクションは、互いに接合されるとき、前記少なくとも１つのパネル開口を画定する形状にされる、建設要素。
10. 請求項８又は９記載の建設要素において、前記２つの別個のＬ字状セクションは、溶接、接着又は機械的締結によって互いに接合される、建設要素。
11. 請求項１～１０のうちいずれか一項に記載の建設要素において、前記ベースパネル及び前記側壁パネルのうち少なくとも一方の内面は、前記内部キャビティ内に突出する複数の剪断スタッドを含む、建設要素。
12. 請求項１～１１のうちいずれか一項に記載の複数の建設要素によるモジュール式アセンブリを備える建設コンポーネントであって、前記建設コンポーネントを形成するため、１つの建設要素の前記ベースパネルが隣接する建設要素の両側における側壁パネルの遠位端縁に沿って締結される、建設コンポーネント。
13. 請求項１２記載の建設コンポーネントにおいて、さらに、張力テンドンを受け入れ得るようにした少なくとも１つの張力ダクトを備え、前記少なくとも１つの張力ダクトは、前記コンポーネントの長さに沿って各建設要素における前記少なくとも１つのパネル開口に貫通する、建設コンポーネント。
14. 請求項１～４及び７～１１のうちいずれか一項に記載の第１建設要素及び第２建設要素からＬ字状又はＴ字状の接合部を形成する方法において、
    前記接合部を形成するとき、前記第１建設要素における前記２つの側壁パネルの端部が第２建設要素の側壁パネルに衝合する第１衝合箇所及び第２衝合箇所を決定するステップと、
    前記第１衝合箇所及び第２衝合箇所で前記第２建設要素の前記チャンネルを横切る１対の支持プレートを固着するステップと、
    前記第１建設要素の前記２つの側壁パネルが前記第２建設要素のそれぞれに対応する前記支持プレートとほぼ同一平面状となるよう、前記第１建設要素及び第２建設要素を結集させるステップと、及び
    前記第１建設要素及び第２建設要素を互いに固着するステップと、
    を備える、方法。
15. 請求項１４記載の方法において、前記固着するステップは、関与する前記コンポーネントを互いに溶接、接着又は機械的締結するステップを含む、方法。
16. ほぼ平面状コンポーネントを形成するよう互いに取り付けられる複数の建設要素のモジュール式アセンブリを備える建設コンポーネントであって、各建設要素は、内部キャビティをともに画定する複数のパネルを備え、前記パネルのうち少なくとも１つは、前記内部キャビティ内への補強又は安定化材料の通過を可能にする寸法の少なくとも１つのパネル開口を含み、また前記コンポーネントは、さらに、張力テンドンを受け入れ得るようにした少なくとも１つの張力ダクトを備え、前記少なくとも１つのダクトは、前記コンポーネントの長さに沿って各建設要素における前記少なくとも１つのパネル開口に貫通する、建設コンポーネント。
17. 請求項１６記載の建設コンポーネントにおいて、さらに、各ダクト内に配置した張力テンドンを備え、前記テンドンは、ワイヤ、多重ワイヤストランド、及びバーより成るグループから選択される、建設コンポーネント。
18. 請求項１７記載の建設コンポーネントにおいて、前記テンドンは、その端部それぞれに第１係止具及び第２係止具を含み、前記係止具は別の建設コンポーネント及び／又はコンクリート表面に連結可能である、建設コンポーネント。
19. 構造体を建設する方法であって、
    請求項１７又は１８記載の建設コンポーネントを形成するステップと、
    複数の前記建設要素の前記内部キャビティにコンクリートを充填するステップと、及び
    前記コンクリートが硬化した後、前記張力テンドンを緊張させるステップと、
    を備える、方法。
20. 構造体を建設する方法であって、
    請求項１７又は１８記載の建設コンポーネントを少なくとも２つ形成するステップと、
    前記構造体を画定するよう前記２つのコンポーネントを配設するステップと、
    前記少なくとも２つのコンポーネントの外面に各張力テンドンの第１端部及び第２端部を係止するステップと、
    前記少なくとも２つのコンポーネントを互いに固定するよう前記テンドンを初期的に緊張させるステップと、
    前記少なくとも２つの建設コンポーネントの前記内部キャビティにコンクリートを充填するステップと、及び
    前記コンクリートが硬化した後、前記テンドンを一層緊張させるステップと、
    を備える、方法。
21. 構造体が４側面構造体である請求項２０記載の方法において、
    請求項１７又は１８記載の建設コンポーネントを４つ形成するステップと、
    構造体のベース、第１側壁及び第２側壁、並びに頂部を画定するよう前記４つのコンポーネントを配設するステップと、
    ベースコンポーネント及び頂部コンポーネントにおける少なくとも１つのダクトに張力テンドンを配置するステップと、
    前記第１側壁及び第２側壁の外面に各張力テンドンの第１端部及び第２端部を係止するステップと、
    ベース及び屋根を前記第１側壁及び第２側壁に固定するよう初期的に前記テンドンを緊張させるステップと、
    前記複数の建設コンポーネントの前記内部キャビティにコンクリートを充填するステップと、並びに
    前記コンクリートが硬化した後、前記テンドンを一層緊張させるステップと、
    を備える、方法。
22. 請求項２０又は２１記載の方法において、前記コンポーネントを配設するステップは、前記コンポーネントを一時的に所定位置に保持する１つ又はそれ以上の一時的支持体を採用するステップを含み、また前記方法は、さらに、前記係止するステップ後に前記一時的支持体を除去するステップを備える、方法。
23. 構造体を建設する方法において、
    請求項１７又は１８記載の建設コンポーネントを１つ又はそれ以上形成するステップと、
    前記構造体の中心コアを画定するよう基礎上に前記１つ又はそれ以上のコンポーネントを配設するステップと、
    前記基礎及び前記又は各コンポーネントの上面に各張力テンドンの第１端部及び第２端部を係止するステップと、
    前記又は各コンポーネントを前記基礎に固定するよう初期的に前記テンドンを緊張させるステップと、
    前記中心コアに隣接して１つ又はそれ以上の支持柱を設置するステップと、
    前記支持柱と前記コアとの間に１つ又はそれ以上の支持梁を取り付けるステップと、
    前記１つ又はそれ以上の建設コンポーネントの前記内部キャビティにコンクリートを充填するステップと、及び
    前記コンクリートが硬化した後、前記テンドンを一層緊張させるステップと、
    を備える、方法。
    

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