JP4729556B2 - 引張要素を有する自動調心エネルギー散逸ブレース装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、自動調心特性を有するエネルギー散逸ブレース装置に関する。より具体的には、本発明は、極端な荷重条件に曝される可能性のある構造物内に据え付けるためのブレース装置に関する。

常用荷重条件の下にある構造物の設計では、強度、剛性、および安定性を与えることにより保守性および最終的強度要件を満たすことを目指すが、地震および爆風荷重などの極端な荷重条件に対し効果的に、かつ安全に耐えられるためには、基本的に異なるアプローチが使用されなければならないことが認識されている。特に、この設計理念の結果として、システムに靱性能が備わっていない場合に、このような荷重条件の下で線形弾性応答について構造を設計することは経済的に実現不可能であるだけでなく、潜在的に安全でない。これは、構造物内に誘起される地震力を制限する、降伏型システムの非線形挙動は、非常に望ましい特徴であることを意味している。

降伏系では、ヒステリシス降伏（弾塑性変形）を通じてサイクル毎に散逸するエネルギーは、一般に、構造的な損傷に関連する。このような降伏型システムは、構造を大きく損ない、修理コストを増大させる可能性のある残留変形を持続することが予測される。これは、通常は、極端な荷重条件に従って通常はうやむやのままである重要な問題、つまり、あるレベルの弾塑性変形を受けた構造であっても、同じレベルの保護機能を以前のとおり備えているか？降伏要素はすべて置き換えなければならないか？降伏が生じたすべての場所で材料の状態が評価されなければならないか？という問題を引き起こす。

また、例えば、地震に関する最新の規定に従って設計された構造であれば、構造上の修復をほとんど、または全く必要とせず、その結果、地震後の混乱期間は最小限に抑えられるであろうという、主に一般の人々の強い信念も存在する。それでも、地震工学における現在の研究努力では、構造物の所定の要素の安定したヒステリシス応答を達成するという考え方を受け入れている。構造的な損傷および残留変形は、したがって、設計レベルの地震の下で予測される。

例えば、従来の鋼製ブレース架構は、主に、大きな地震に曝されたときに生命の安全を確保するように設計されている。これらは、ブレース引張降伏およびブレース座屈のサイクルが繰り返されるせいで地震後に著しい損傷を持続することが予想される。さらに、これらの要素内に誘起される損傷の直接の結果として、建物全体の最終状態が傾く可能性が高い。類似の応答は、他の従来の鋼鉄、鉄筋コンクリート、石造建築、木造システム（モーメント抵抗架構、壁など）からも予想される。構造的耐力が劣る場合も、建築構成要素、建築設備、または建築内容などの、建物の運用および機能上の構成要素に損傷が生じる。構造的な損傷および非構造的な損傷は両方とも、建物入居者の安全および救助に対し影響を及ぼす可能性があり、建築工事の中断に至る可能性がある。

このような現実は、修理コストおよび重大な地震発生に続く混乱期間により生じるコストに関して重要な結果をもたらす。地震の後に構造上問題がないと判明している構造は、歪み矯正のコストが高い場合、または居住者にとっては安全でないように見える場合に非難される可能性があることに留意されたい。大きな地震の後にその構造物の予想される状態に直面している地震発生傾向地域内の構造物の所有者は、ますます、より高い性能のシステムを直接実装することを選ぶことが多くなってきている。さらに、保険会社も、保険料の基準をますます予想損害費用に置くようになってきており、この追加のインセンティブがあることで、新しいまたは既存の構造物に対し高性能システムを採用する所有者の数が増える可能性が高い。

地震時挙動を改善するために使用される専用ダンパーの現行最新技術は、主に、ヒステリシス（降伏）摩擦粘性減衰粘弾性システムまたは形状記憶合金のいずれかからなる。ヒステリシス（降伏）システムは、繰り返される弾塑性変形を受けるように設計され、可変ヒステリシス応答を示す要素からなる。

このようなシステムの第１の一群は、座屈拘束ブレースまたは降伏鋼板などの降伏システムと呼ばれており、アジアおよび北米における多数のプロジェクトで実装に成功している。このようなシステムの第２の一群は、摩擦システムと呼ばれ、最も普及しているのが、Ｐａｌｌシステムである。このシステムは、過去１５年間に非常に多くの構造物に実装されてきている。

これら２群のシステムはどれも、自動調心特性を示さず、地震および他の危険な、または極端な荷重に曝されたときに構造物の全体的性能に悪影響を及ぼし、恒久的な変形をもたらしかねないことに留意されたい。

粘性システムは、速度依存性の力を示し、構造物の減衰を高め、それにより地震荷重の下での応答を低減する専用デバイスである。粘弾性ダンパーも、速度依存性の力を示し、追加の弾性復元力を並行して印加しつつ減衰力を高める。粘性および粘弾性のダンパーを備える構造物では、主構造システムが加荷重に十分耐える弾性スティフネスおよび弾性強度を与える必要がある。これらのデバイスは、主構造要素が弾塑性変形を受ける場合に自動調心特性を保証しない。

形状記憶合金は、一般に、変形されるか、または特定の温度に加熱された後、自動的に元の幾何学的形状に復帰する金属である。形状記憶合金は、一般的に、高度に特化した生産能力を備えるが、一般的には、高価な物質である。

今日まで、自動調心挙動は、主に、コストが増大するためごく普通の構造プロジェクトでは手が出せない高度な加工プロセスおよび形状記憶合金物質を必要とする複雑な相互接続バネ要素からなる専用ダンパーにより実現されていた。

「Building structure with friction based supplementary damping in its bracing system for dissipating seismic energy」という表題の特許文献１において、Ｋａｒが、摩擦バネエネルギー散逸ユニットを通して再調心機能を備えるが、装置に印加される引張力および圧縮力を、建物の２つの部分に取り付け可能な装置の２つの端部の間の積み重ねに加えられる圧縮力に転換するブレース装置について教示している。

「Hysteritic damping apparati and methods」という表題の特許文献２において、Ｋｒｕｍｍｅらは、エネルギー散逸を与えるために形状記憶合金から加工された1または複数の引張要素を使用する減衰装置について教示している。しかし、引張要素により連結された２つの相対的に移動するブレーシング部材を有する比較的Ｋｒｕｍｍｅらの装置では、力載荷時にいくつかの引張要素が関わるが、減衰装置の自動調心挙動は、特定の非線形材料特性から生じ、弾性成分間の機械的相互作用を伴わないと規定している。

前記の説明から、極端な荷重に耐えられる最適なシステムは、
ｉ）重度または極端な荷重によりシステムに印加される力を制限し、投入エネルギーを散逸させて変形を制御するために降伏構造の非線形特性を組み込み、
ｉｉ）極端な荷重の後に元の位置に戻ることができるように再調心特性を包含することにより構造物の修理コストを低減し、
ｉｉｉ）主構造要素に対する損傷の発生を最小限に抑えることにより修理コストをさらに低減しなければならないことが示唆される。

重大なまたは極端な荷重に耐えるのが最適であれば、大きな地震、ハリケーンなどが人口密集都市部にときおり発生する場合に構造物の性能レベルが高まる。これらの高性能要素を備える構造物では、そのような極端な荷重に対する応答性が優れることは注目すべきことであり、しかも、損傷が最小限に抑えられ、修理コストが低減され、途絶期間が短縮される。

さらに、これらのシステムは、地域、地方自治体、および連邦政府の施設だけでなく、大きな、または破滅的な事象が発生している間、および発生直後も機能していなければならない重要施設の所有者および管理者にとっても非常に魅力的なものと考えられる。
米国特許第５，８１９，４８４号明細書 米国特許第５，８４２，３１２号明細書

したがって、本発明の目的は、現行の技術と同じ建築上の特徴および使用荷重の下にある同じ応答特性を有するが、重度の繰り返し荷重の下で応答性を大幅に改善し、構造的な損傷を最小限に抑え、自動調心特性を効率よく発揮する装置を実現することである。

本発明の他の目的は、単純要素、構造要素、ならびに例えば、構造用鋼および高強度引張要素などの入手しやすい材料を組み合わせることにより前述のヒステリシスおよび自動調心能力を効率よく発生する装置を実現することである。

より具体的には、本発明により、入手しやすい構成材料を使用して組み立てられる専用構成要素を組み合わせることによりヒステリシス挙動および自動調心特性を得るブレーシングシステムの形態で設計された装置が実現される。さらに、この装置は、所望のレベルのエネルギー散逸を行わせるため、限定はしないが、摩擦面、降伏犠牲部材、粘弾性材料、粘性流体ダンパー、または形状記憶合金などのエネルギー散逸システムを備えることができる。

したがって、荷重力による移動を制限するために荷重力に曝される構造物の２つの部分の間に取り付けられるブレース装置が実現され、ブレース装置は、第１の端部が構造物の一部に取り付けられる固定部分を含み、第１の端部は第１の突き合わせ面および第２の突き合わせ面を定める第２の端部を定め、ブレース装置は、さらに、第１の端部が構造物の一部に取り付けられる可動部分を含み、第１の端部は第１の突き合わせ面および第２の突き合わせ面を定める第２の端部を定め、ブレース装置は、さらに、可動部分を固定部分に取り付ける引張可能アセンブリを含み、これにより、ａ）第１の可動部分の突き合わせ面は、第２の固定部分の突き合わせ面に近接し、ｂ）第１の固定部分の突き合わせ面は、第２の可動部分の突き合わせ面に近接し、引張可能アセンブリは固定部分の第１の端部に近接する第１の突き合わせ要素および可動部分の第１の端部に近接する第２の突き合わせ要素を含み、第１および第２の突き合わせ要素は調整可能な引張要素により相互接続され、ただしｉ）荷重力が可動部分を固定部分から引き離すときに、第１の突き合わせ要素は、第１の固定部分の突き合わせ面に接し、第２の突き合わせ要素は、第１の可動要素の突き合わせ面に接し、それにより可動部分が固定部分から離れる移動を制限し、ｉｉ）荷重力が可動部分を固定部分の方へ移動するときに、第１の突き合わせ要素は、第２の可動部分の突き合わせ面に接し、第２の突き合わせ要素は、第２の固定要素の突き合わせ面に接し、それにより可動部分が固定部分の方へ進む移動を制限する。

したがって、荷重力に曝された構造の２つの部分の間に取り付け可能なブレース装置が実現され、ブレース装置は２つの部分の一方に取り付け可能な第１の端部、およびそれぞれ突き合わせ面を持つ第２の端部を有する第１のブレーシング部材、第３の端部、および２つの部分の他方に取り付け可能な第４の端部を有し、それぞれ突き合わせ面を持つ第２のブレーシング部材を含み、第１および第２のブレーシング部材は静止位置と移行位置との間で移動可能な形で動作可能であり、それによりｉ） 第１の端部は、第１の近接端部の対を定めるように第３の端部に近接し、第２の端部は、第２の近接端部の対を定めるように第４の端部に近接し、ｉｉ）第１の端部は、第１の対向端部の対を定めるように第４の端部に対向し、第２の端部は、第２の対向端部の対を定めるように第３の端部に対向し、ブレース装置は、さらに、第１および第２の近接端部の対に近接する突き合わせ要素を含む調整可能なアセンブリを備え、突き合わせ要素は引張要素により相互接続され、それにより第１および第２のブレーシング部材は、第１の対向端部の対に印加された荷重力が、ｉ）第１の対向端部の対のそれぞれの突き合わせ面がそれぞれの突き合わせ要素上で接するように装置を引っ張り、ｉｉ）第２の対向端部の対のそれぞれの突き合わせ面がそれぞれの突き合わせ要素上で接するように装置を圧縮したときに移動して離れることができ、引張要素は第１および第２のブレーシング部材を静止位置から移行位置へ選択的に移動させるために荷重力の下で引張可能である。

本発明の他の目的、利点、および特徴は、付属の図面のみを参照しつつ例を挙げて取りあげた好ましい例示的な実施形態の以下の非制限的説明を読むとさらに明らかになるであろう。

本発明は、例えば、重大な、極端な、および／または繰り返される荷重条件に曝される梁、支柱、ブレース、壁、壁仕切りなどの構造システムに加えられる投入エネルギーの散逸のため用意されたブレース装置に関する。ブレース装置は、２つの部分の間の相対運動を抑制するか、または対抗するために、構造物の一部分に取り付け可能である。そうする際に、ブレース装置は、一般に、残留変形を最小に保ち、エネルギーを散逸させ、投入エネルギーが変化するか、または構造物への投入エネルギーの印加が停止された後の自動調心能力を備える。典型的には、投入エネルギーは、ときに構造物または建築上のシステムが曝される風、地震、衝撃、または爆発により引き起こされる例外的荷重に関係する。

図１の例示的な実施形態に示されているように、装置３０は、一般に、第１のブレーシング部材３２、第２のブレーシング部材３４、引張可能アセンブリ３６、エネルギー散逸システム３８、および案内要素３９を備える。第２のブレーシング部材３４は、固定部材とみなすことができ、また第１のブレーシング部材３２は、装置３０の可動部材とみなすことができる。もちろん、当業者であれば、部材３２と３４との間の運動は相対的であることを理解するであろう。

図１から３、およびより詳細には、図４ａに示されているブレーシング部材３２および３４は、引張可能アセンブリ３６と接するように構成され、サイズが決められているそれぞれの突き合わせ面４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄを備える端部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄを含む。ブレーシング部材３２および３４は、さらに、以下でさらに詳しく説明されるように、エネルギー散逸システム３８を据え付け、および動作した後、装置３０を検査するために必要なスペースをもたらすアパーチャ４５を備える。

わかりやすくするために、ブレーシング部材３２および３４のさまざまな端部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄは、以下の説明では、装置３０の「端部対」とも呼ばれる。より具体的には、端部４０ｃに近接する端部４０ａは、第１の近接端部対を定め、端部４０ｄに近接する端部４０ｂは、第２の近接端部対を定める。同様に、端部４０ｄに対向する端部４０ａは、第１の対向端部対を定め、端部４０ｃに対向する端部４０ｂは、第２の対向端部対を定める。

図１から４ｄの例示的な実施形態では、端部４０ａ、４０ｄ（第１の対向端部対）は、さらに、投入エネルギーに曝される外部構造物（図に示されていない）上に装置３０を取り付けられるように適合された接続端４４ａ、４４ｄを備える。接続端４４ａ、４４ｄは、ブレーシング部材３２および３４に取り付けられ固定されている板または他の構造要素（溶接部、ボルト締めまたは接合アセンブリ）である。接続端４４ａ、４４ｄは、荷重力を受け入れ、それを装置３０に伝達するように構成され、サイズが決められている。適宜、接続端４４ａ、４４ｄは、さらに、装置３０の完全性を保護するために特定の荷重力レベルで降伏するように設計されている。

ブレーシング部材３２および３４は、一般的に平行であり、長手方向に延び、特定のレベルの荷重力に曝されたときに互いに相対的に独立して移動可能な部材である。例示されている実施形態では、第１のブレーシング部材３２は、第２のブレーシング部材３４の内側に、一般的には同心円状に配置された管状部材である。

図１から３に例示され、また図４ｂにさらに詳しく示されているように、引張可能アセンブリ３６は、４つの調整可能引張要素４６（図４ｂに示されているのは２つだけ）、および引張要素４６により相互接続されている２つの突き合わせ要素４８ａ、４８ｂを含む。引張要素４６は、一般に、例えば、ナット４９、張力調整機能を付加することができる、引張要素４６への締め付けまたは接続デバイスなどのさまざまな種類の留め具アセンブリを通じて、突き合わせ要素４８ａ、４８ｂに取り付けられているプレテンショニング可能なテンドン（tendon）、ケーブル、または棒である。

引張要素４６は、一般に、引張可能アセンブリ３６内の荷重分布をよくするために突き合わせ要素４８ａ、４８ｂに関して対称的に配置される。引張要素４６の個数、弾性率、伸長能力、総面積、および長さは、装置３０の所望の強度、事後弾性スティフネス、変形能力、および自動調心能力が得られるように選択される。

引張要素４６は、以下でさらに詳しく説明するように、２つのブレーシング部材３２と３４の間の相対運動の結果生じる装置３０の対象となる伸長を可能にするために、装置３０に印加された荷重力の下で変形することができる。この変形は、最初に、一般的に、降伏なしで、また引張要素４６内のプレテンショニング力の損失を最小に抑えて、生じる。

引張要素４６内のプレテンションのレベルは、一般に、プレテンション全くなしから、典型的には引張要素４６の最大許容変形の２０％から６０％までのある程度までの範囲である。プレテンショニングのレベルにより、ブレーシング部材３２と３４の間の相対運動が開始する力レベルが決定され、エネルギー散逸メカニズム３８内のエネルギー散逸の開始が決定され、初期弾性スティフネスから事後弾性スティフネスまでの範囲の引張要素４６の剛性の変化が決定される。プレテンションのレベルも、以下でさらに詳しく説明するように、装置３０の再調心能力を規定する。プレテンションのレベルがエネルギー散逸メカニズム３８を活性化するのに必要な力を十分克服できない場合、装置は、一般に、完全な再調心能力を示さないが、引張要素４６は、一般に、装置３０に追加の事後弾性スティフネスを与える。

突き合わせ要素４８ａ、４８ｂは、第１および第２の近接端部対４０ａ、４０ｃ、および４０ｂ、４０ｄに近接して配置鎖あれる板または他の適当な構造要素である。突き合わせ要素４８ａ、４８ｂは、以下でさらに詳しく説明するように、ブレーシング部材３２および３４が荷重力の下で互いに相対的に移動する場合に端部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄの突き合わせ面４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄと連携するように構成され、サイズが決められる。

図１および４ｂの例示的な実施形態では、突き合わせ要素４８ａは、その要素の中を通って延び、接続端４４ａが摺動自在に受け入れられる通路（図に示されていない）を備える。他の突き合わせ要素４８ｂは、接続端４４ｄ内に摺動自在に受け入れられる。

図１および３に戻って参照すると、案内要素３９は、ブレーシング部材３２と３４との間に備えられる板、ブロック、または他の適当な構造要素の形態で示されており、これにより、相対的位置合わせを保持しやすくする一方で、ブレーシング部材３２および３４の相対運動を可能にするか、または案内するか、または与える。案内要素３９は、さらに、ブレーシング部材３２および３４の座屈能力を高めるために、ブレーシング部材３２および３４の長さにそって引張可能アセンブリ３６を接続または取り付けるために使用することもできる。案内要素３９は、さらに、例えば、ブレーシング部材３２と３４との間の衝撃を緩和するために使用されるゴム、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）、またはエラストマー材料などの吸収材料を含むこともできる。

図１から５、および１０ａから１３ｄに概略が例示されているエネルギー散逸システム３８は、摩擦メカニズム５０、降伏メカニズム５２、粘性メカニズム５４、および／または粘弾性メカニズム５６、または例えば、ブレーシング部材３２と３４との間で相対運動が生じるときにエネルギーを散逸するために移動される、または関わる形状記憶合金５７などの他の構成要素を含む。これらのメカニズムは、個別に、または組み合わせて使用することで、特定の種類の荷重力の下で所望の応答を得られるようにエネルギー散逸システム３８の特性をチューニングすることができる。エネルギー散逸システム３８は、一般に、重大な荷重の下で損傷を最小限度に抑え、および／または容易に交換可能なように選択される。さらに、エネルギー散逸システム３８は、一般に、極端な荷重状況の後に続く途絶期間が短くなり、装置３０内で検査および交換を迅速に行えるように設計される。

図１および２に例示されている摩擦メカニズム５０は、２つの支持部材６０ａ、６０ｂ、２つの摩擦界面６２ａ、６２ｂ、および伸長部材６４をそれぞれ含む。例示的な実施形態では、支持部材６０ａ、６０ｂは、ブレーシング部材３４上に固定するように取り付けられ、それぞれスロット６６を含む。伸長部材６４は、ブレーシング部材３２上に固定するように取り付けられ、支持部材６０ａ、６０ｂに向かって延び、伸長部材６４を通じて固定するように取り付けられた留め具６８はスロット６６と係合し、締め付け配置で摩擦メカニズム５０を保持する。

摩擦界面６２ａ、６２ｂが、支持部材６０ａ、６０ｂと伸長部材６４との間に締め付け配置で配置され、２つのブレーシング部材３２と３４との間に摩擦を生じるように構成され、サイズが決められる。摩擦摺動が摩擦メカニズム５０内のどこで生じるかにより、摩擦界面６２ａおよび６２ｂは、支持部材６０ａ、６０ｂのスロット６６に対応するスロットを含む場合も含まない場合もある。

締め付け配置では、ブレーシング部材３２と３４との間に相対運動がある場合に、摩擦界面６２ａ、６２ｂの間に摩擦を生じるとしている。図１および２の例示的な実施形態では、スロット６６および留め具６８は、摺動配置で取り付けられており、これにより、最初に、ブレーシング部材３２と３４との間に相対運動が可能になる。摺動配置では、留め具６８に取り付けられている伸長部材６４の抑制された移動が可能になり、これは、ブレーシング部材３２と３４の移動の方向にそってスロット６６により案内される。

支持部材６０ａ、６０ｂ、および伸長要素６４が必要な摩擦特性を示す場合に、適宜、摩擦界面６２ａ、６２ｂは、摩擦メカニズム５０から取り除くことができる。この場合、摩擦は、支持部材６０ａ、６０ｂと伸長部材６４とを直接締め付けて合わせることにより達成される。さらに適宜、スロット６６は、伸長部材６４上に直接配置することもできる。

摩擦メカニズム５０は、一般に、動的荷重の下で安定したヒステリシス特性を示し、初期および長期摩擦特性に対する不確定性が最小となる。専用の非金属摩擦界面（図に示されていない）、または処理済み金属面（図に示されていない）も、摩擦散逸メカニズムに特異的ヒステリシス特性を付与するために使用することができる。

図５に概略が示されている、降伏メカニズム５２は、さらに、エネルギー散逸システム３８の一部として使用され、それにより、２つのブレーシング部材３２および３４が相対運動するときにエネルギー散逸能力をもたらすようにできる。降伏メカニズム５２は、２つの可動ブレーシング部材３２および３４の間に挿入され、取り付けられている金属要素（図に示されていない）を含む。金属要素（図に示されていない）は、一般に、軸方向、剪断、または屈曲変形、またはそれらの組み合わせの下で降伏するように選択される。

図５に概略が示されている、粘性メカニズム５４および粘弾性メカニズム５６は、さらに、エネルギー散逸システム３８の一部として使用され、それにより、２つのブレーシング部材３２および３４が相対運動するときにエネルギー散逸能力をもたらすようにできる。粘性メカニズム５４は、２つの可動ブレーシング部材３２および３４の間に挿入され、取り付けられている粘性流体（図に示されていない）を含む粘性デバイス（図に示されていない）を含む。粘性メカニズム５４は、２つの可動ブレーシング部材３２および３４の間に挿入され、取り付けられている板に接続された粘弾性材料（図に示されていない）を含む。

次いで、上述のメカニズム５０、５２、５４、５６、５７のうちの複数のメカニズムの組み合わせを使用して、装置３０のヒステリシス特性を最適化し、多様化することができる。したがって、引張可能アセンブリ３６の追加により、装置３０は、エネルギー散逸能力と自動調心能力を組み合わせた、「フラッグ状のヒステリシス（Flag- Shaped Hysteresis）」挙動を示すことができる。

図６は、摩擦、降伏、粘性（高速および低速時）、および粘弾性（高速および低速時）メカニズムの個々の寄与を、その力／変形挙動に関して示している。図７は、これらのメカニズムのいくつかの組み合わせを例示している。

２つの異なる散逸要素のみが図７に示されているとしても、同じ種類の２つよりも多い散逸システムの組み合わせ、または２種類よりも多い種類の散逸メカニズムの複数の組み合わせも使用することができる。例えば、３つの異なる散逸システム、または他の異なるエネルギー散逸メカニズムと併用される同じ種類の複数のエネルギー散逸メカニズムなど、他の組み合わせも存在しうる。装置３０の全体的なヒステリシス応答は、一般に、本明細書で説明されているさまざまな構成要素からの寄与を足し合わせることにより得られる。

図８は、典型的な線形弾性システムの力変位曲線を示し、図９は、典型的な自動調心システムを例示しており、システムは両方とも、等しい初期剛性および質量の降伏構造を表す。これらの図では、陰影の付いている領域は、ヒステリシス降伏を通じてサイクル毎に散逸されるエネルギーを表し、これは、一般に、荷重がかかっている構造に対する構造的損傷に関連し、また構造物を著しく損ない、その修理コストを増大させる可能性がある。装置３０に組み込まれる自動調心能力では、応答および残留変形に考慮しつつ最適化される（図９にグラフが示されている）ヒステリシス挙動が生じる。

動作中の装置３０は、図４ｃおよび４ｄに示され、図１０ａから１３ｄに概略が例示されている。これらの図は、装置３０が取り付けられている構造物に印加される投入エネルギーが、例えば、圧縮力または張力などの荷重力として装置に伝達される瞬間のブレース装置３０の挙動を例示している。上で述べられているように、ブレース装置３０は、第１の対向端部対４０ａ、４０ｄの接続端４４ａ、４４ｄを介してそのような構造物に取り付け可能である。したがって、装置３０は、その構成が静止位置（図１）から投入エネルギーが２つの構造的ブレーシング部材３２と３４（図４ｃ、４ｄ）の間の相対運動により散逸される移行位置へ変化するように荷重力を受けることができる。

特定のレベルの引張荷重力の下にあるときに図４ｃに示されているように、ブレース装置３０は、ブレーシング部材３２および３４の相対運動を許容する。最初に、引張要素４６のプレテンショニングが克服されなければならず、次いで、それにより、引張要素４６が伸長され、ブレーシング部材３２と３４との間の相対運動が開始する。このプロセスにおいて、引張要素４６は、さらに引っ張られるが、それは、突き合わせ面４２ａが突き合わせ要素４８ａを押し、また突き合わせ面４２ｄが突き合わせ要素４８ｂを押すからである。圧縮力が加わっているときに、図４ｄに例示されているように、引張可能アセンブリ３６の引張要素４６は、さらにこのプロセスで引っ張られるが、それは、突き合わせ面４２ｃが突き合わせ要素４８ａを押し、また突き合わせ面４２ｂが突き合わせ要素４８ｂを押すからである。

伸長することにより、加わった張力が徐々に引張要素４６に溜まり、ブレース装置３０の自動調心特性がもたらされる。例えば、荷重力がそのときに停止したとすれば、装置３０は、一般に、引張要素４６内に発生する追加の張力によりその静止位置（図１参照）に戻される。すでに述べられているように、プレテンションのレベルがエネルギー散逸メカニズム３８を活性化するのに必要な力を十分克服できない場合、装置は、一般に、完全な再調心能力を示さないが、引張要素４６は、一般に、装置３０に追加の事後弾性スティフネスを与える。

ブレーシング部材３２と３４との間の相対運動が荷重力の下で生じ始めるとすぐに、エネルギー散逸システム３８（図４ｃ、４ｄに示されている摩擦メカニズム５０のみ）が、ブレーシング部材３２および３４の相対運動と反対方向に活性化される。例えば、図４ｃのように装置３０に張力が加えられ、引張要素４６の初期力および抵抗が克服されると、エネルギーが散逸システム３８を通じて散逸している間、装置３０は伸長する。すでに説明したように、図４ｃの例示的な実施形態は、スロット６６と摺動配置にある留め具６８は、一般に、ブレーシング部材３２および３４の移動の相対的方向にそって移動する。

その時点で、エネルギー散逸システム３８の選択された組み合わせの抵抗および構成に関する選択された引張要素４６に応じて、引張要素４６がさらに伸ばされて生じた張力がさらに加わると、一般に、装置３０は、荷重力が停止するか、張力から圧縮力に変化したときにその初期位置（図１）に引き返すことができる。

動作中に装置３０のヒステリシス挙動をわかりやすく示す他の実施例は、図１０ａから１３ｄに概略が示されている。より具体的には、図１０ａから１１ｄは、張力および圧縮力に屈服する、摩擦メカニズム５０または降伏メカニズム５２を備える、ブレース装置３０のヒステリシス挙動を例示している。図１２ａから１３ｄは、張力および圧縮力に屈服する、速度依存の粘性メカニズム５４または粘弾性メカニズム５６を備える、ブレース装置３０のヒステリシス挙動を例示している。

これらの図のすべてにおいて、荷重力Ｆを受ける装置３０の伸長は、δとして表されるが、δ'は、２つのブレーシング部材３２および３４に取り付けられたメカニズム５０、５２、５４、５６内の変形を例示している。図１２ａから１３ｄでは、このエネルギー散逸システムは速度依存ヒステリシスを示すため、低速および高速の両方の応答が例示されている。この高速応答は、一般に、極端な荷重において予測されるが、低速応答（一般に、自動調心特性を与える）は、極端な荷重の後の予測応答を特徴付ける。

簡単のため、荷重力に曝されたブレース装置３０の動作中に関わる相対運動については、さらに、図１０ａから１１ｄのみを参照しつつ説明されるが、同じ原理は、上述のように異なるエネルギー散逸システム（図１２ａから１３ｄ）の他の組み合わせに適用される。

図１０ａは、ブレーシング部材３２および３４に取り付けられ、引張荷重力に曝された摩擦メカニズム５０または降伏メカニズム５２を備えるブレース装置３０の概略を例示しているが、ただし、印加された引張荷重力が十分大きく引張要素４６の初期プレテンショニングを克服できるようになる前である。

特定のレベルになるまで、力Ｆは、引張要素４６および散逸メカニズム５０、５２がブレーシング部材３２および３４の相対運動に対向するように装置３０を引っ張る。その段階で、装置３０は、一般に、図１０ｂに概略が例示されているように直線的に変形し始める。

荷重力Ｆが張力要素４６の初期プレテンショニングを克服するのに必要な力よりも大きい特定のレベルに達した場合、力Ｆは、引張分離レベルに達する（図１０ｂおよび１０ｄの７０）。そのときに、部材３２および３４は、図１０ｃに概略が示されているように、距離δだけ反対方向に移動し始める。次いで、剛性は、弾性スティフネスから事後弾性スティフネスへ変化する。したがって、両方の部材３２および３４に取り付けられている引張要素４６は、一般に類似の変位分だけ伸長され、そのような荷重の下で変形しうる。散逸メカニズム５０、５２は、一般に、変位により変形もする。

通常、振動する地震力の場合のように荷重力がその方向を変えると、図１１ａに示されている対向する圧縮力Ｆは、ブレーシング部材３２および３４を元の位置に向けて移動し、これは、一般に、対向する、等しい変位δに対応する。この段階で、２つのブレーシング部材３２および３４は、一般に、位置合わせされ、散逸メカニズム５０、５２は、一般に、元の初期構成に戻る。引張荷重Ｆの後に圧縮力Ｆが与えられない場合、引張要素４６に蓄積する追加の張力は、一般に、ブレーシング部材３２および３４を図１１ａに示されている構成の位置に戻す。前に説明されているように、この現象は、引張要素４６のプレテンションがかけられ、さらに引き延ばされた状態により説明することができる。

図１１ｂに示されているように、散逸メカニズム５０、５２の対応するヒステリシス応答は、一般に図中のゼロ力変位点近くを通ることにより力Ｆの引張側から力Ｆの圧縮側に向けて移動する。対向する圧縮力Ｆが与えられない場合、引張要素４６の追加の張力は、システムを静止位置に戻すが、これは、一般に、図中のゼロ力変位点に対応する。

対向する力Ｆが、図１１ｄに例示されているように、引張要素４６の初期プレテンショニングを克服するために必要な圧縮分離レベル７２に達したときに、散逸メカニズム５０、５２および引張要素４６は、ブレーシング部材３２および３４が距離δだけ反対方向に自動し始めるように克服される。次いで、散逸メカニズム５０、５２は、一般に、対応する変位δ'だけ変形する。

概して、上で説明されている装置３０のさまざまな構成要素の相対運動は、装置３０に作用する変形が装置３０のサイズが決められている最大の変形の範囲内にある限り交互に行うことができる。他の例示的な実施形態で以下で説明されているように、ブレーシング部材３２および３４は、引張要素４６の最終変形能力に達する前に摩擦により降伏または滑るように設計できる専用設計の接続端４４ａおよび４４ｄ、または一般に装置３０に直列に取り付けられている追加の構造要素を備えることができ、これにより、予想以上のエネルギー投入レベルにより引き起こされる予想外に大きな変形が生じた場合に引張要素４６が故障する可能性を最小にし、そうして、装置３０の完全性を保護する。

ブレーシング部材３２および３４は、典型的には、例えば、鋼鉄、アルミニウム、または繊維強化ポリマー（ＦＲＰ）などの剛性のある構造物または建築構造に一般に使用される材料からできている。部材３２および３４の材料は、一般に、座屈または降伏の発生を防止するか、または最小にし、それにより、構造物の一部への損傷を部材３２および３４が取り付けられている場所に大幅に縮小するように選択される。引張要素４６は、さらに、例えば、限定はしないが、高張力鋼テンドン、棒、バーで作られる、または例えばアラミド、カーボン、ガラスなどを含む複合ＦＲＰテンドンまたはバーで作られる、テンドン、バー、またはケーブルなどのさまざまな種類の材料から作ることもできる。引張要素４６は、さらに、ＵＶまたは防火層を備えることができる。

ここで説明されているような装置は、したがって、例えば、高層の構造物、建物、塔、橋、海上作業台船、貯蔵タンクなどのさまざまな種類の構造物７４に取り付ける、接続する、または組み込むことにより使用することができ、一部は図１４ａから１４ｊに示されている。

装置３０は、さらに、従来の横向き荷重抵抗システム（従来のブレース架構、モーメント抵抗架構、剪断壁など）とともに、または自動調心特性を示さない追加されたダンパーとともに組み立てられた新しい建造物に使用することができる。構造物は、さらに、地震時挙動レベルを高めるために装置３０とともに作ることができ、そのような構造物は、例えば、機械部品、建物、橋、塔、海洋構造物、橋または他の構造的な用途（塔、煙突）を含む。これらの構造物は、任意の種類の音響、地震、爆風、衝撃波、および風圧に曝される可能性がある。

装置３０は、さらに、より最近の（一般により厳格な）耐震規定またはより高い性能基準に適合するように強化または再建する必要のある既存の建造物とともに使用することができる。これらの構造物の再建は、提案されている装置３０を重大なまたは極端な地震荷重または風圧条件の下で応答を高めるため使用することにより実施することが可能である。装置３０は、さらに、極端な爆風荷重から保護される必要のある重要な構造物において使用することもできる。さらに、装置３０は、例えば、衝撃に曝される車両、過重または予期しない荷重条件に曝される可能性のある機器または機械類などの機械工学などの他の用途で使用することもできる。

装置３０は、一般に、構造物内の骨組部材間に、ある角度で、構造物の基部のところに垂直または水平に、または一般に制御を必要とする可能性のある構造物内の任意の移動と並行に、ブレース要素として取り付けられる。

装置３０、その相互接続部、および既存の構造物とのその接続部の組み立ては、一般に、常用建設労働者が行いうる工程を伴う。装置３０は、一般に、全体として自給自足型である。次いで、生産工場で組み立てられた後、装置３０は、一般的に、接続端（図４ａの４４ａ、４４ｄ）をブレーシングを必要とする主構造物にボルト締め、または溶接することにより、従来のブレーシング要素が一般に取り付けられるのと類似の方法で構造物に容易に取り付け可能であるか、または搭載可能である。

装置は、一般に、例えば、極端な、または繰り返し荷重条件の下で変形を受け、投入エネルギーを散逸するエネルギー散逸メカニズムの検査を行えるようにブレーシング部材内に孔（図に示されていない）の形態などの検査設備を備える。必要ならば、エネルギー散逸メカニズムは、極端な荷重事象の後に検査設備から個別に交換可能であるものとしてもよい。

当業者であれば、さらに、引張要素の個数および物理的特性は変化し、ブレーシング部材のサイズ、形状、および個数も変化しうることを容易に理解するであろう。例えば、ブレーシング部材は、円形、正方形、または長方形の鋼管またはそれらの任意の組み合わせで作ることができる。相互接続された板、Ｉ形状、Ｃ形状などの他の形状を使用することができる。さらに、他の構成および他の種類のエネルギー散逸システムも使用することができる。より具体的には、説明されている摩擦メカニズムは、ブレース装置の長さにそった任意の位置の、単一の場所、または２つまたはそれ以上の場所に配置することができる。

本発明の第２の実施形態によるブレース装置１３０は、図１５から２２に例示されている。簡単のため、ブレース装置１３０と図１から１４ｊに例示されているブレース装置３０との違いのみについて、以下で説明される。簡単にするため、接続端（４４ａ、４４ｄ）は、図１５から２２に表されない。

この第２の例示されている実施形態では、ブレース装置１３０は、第１のブレーシング部材１３２、第２のブレーシング部材１３４、引張可能アセンブリ１３６、およびエネルギー散逸システム１３８を備える。

エネルギー散逸システム１３８は、端部１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄに近接して用意される２つの摩擦メカニズム１５０ａ、１５０ｂを含む。これらの摩擦メカニズム１５０ａ、１５０ｂは、それぞれ、第２のブレーシング部材１３４に取り付けられた支持部材１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄおよび第１のブレーシング部材１３２に取り付けられた伸長部材１６４ａ、１６４ｂを含む。この例示的な実施形態では、支持部材１６０ｃ、１６０ｄおよび伸長部材１６４ａは、さらに、外部構造物上に装置１３０を取り付け、荷重力を装置１３０に伝えるための接続端として働く。

伸長部材１６４ａ、１６４ｂはそれぞれ、伸長部材１６４ａ、１６４ｂを支持部材１６０ａ、１６０ｂ、１６０ｃ、１６０ｄで締め付けるための留め具１６８が受け入れられるスロット１６６ａ、１６６ｂ、１６６ｃ、１６６ｄを含む。スロット１６６ａ、１６６ｂ、１６６ｃ、１６６ｄおよび留め具１６８は、摺動配置で取り付けられ、それにより、ブレーシング部材１３２、１３４の間で抑制された相対的不足摩擦運動が可能になる。

当業者であれば、この実施形態に例示されているエネルギー散逸メカニズムは、例えば、降伏、粘性、粘弾性、またはヒステリシスメカニズムなどの他の上で示されているエネルギー散逸メカニズムで置き換えることができることを容易に理解するであろう。

本発明の第３の実施形態によるブレース装置２３０は、図２３に例示されている。簡単のため、ブレース装置２３０と図１から１４ｊに例示されているブレース装置３０との違いのみについて、以下で説明される。

この例示的な実施形態では、ブレース装置２３０は、１つの内側ブレーシング部材２３２、および内側ブレーシング部材２３２、引張可能アセンブリ２３６、エネルギー散逸システム２３８、および案内要素２３９のそれぞれの側に配置されている２つの外側ブレーシング部材２３４、２３５を含む。

内側および外側ブレーシング部材２３２、２３４、２３５は、それぞれの突き合わせ面２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ、２４２ｄ、２４２ｅ、２４２ｆを備える端部２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄ、２４０ｅ、２４０ｆを有する。端部２４０ａ、２４０ｄ、および２４０ｆは、さらに、接続端２４４ａ、２４４ｄ、２４４ｆを備え、これらは、この実施形態では、ネジ部２４５ａ、２４５ｄ、２４５ｆを含む。

引張可能アセンブリ２３６は、引張要素２４６により相互接続される突き合わせ要素２４８ａ、２４８ｂを含む。突き合わせ要素２４８ａ、２４８ｂは、端部２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄ、２４０ｅ、２４０ｆに近接しており、引張要素２４６は、引張可能要素２３６内に一般的に均等に分布する荷重力に有利なように、また動作中の装置２３０の一般的に一様な変形を可能にするように内側および外側部材２３２、２３４、２３５に関して対称的に配置される。この例示的な実施形態では、引張要素２４６は、外側部材２３４、２３５の外に向けて配置される。

エネルギー散逸システム２３８は、それぞれ内側ブレーシング部材２３２に固定するように取り付けられた、外側ブレーシング部材２３４、２３５と摩擦で接続して延びる、２つの摩擦メカニズム２５０を備える。

案内要素２３９は、引張部材２４８ａ、２４８ｂのそれぞれに固定して取り付けられ、接続端２４４ａ、２４４ｄ、２４４ｆを備えていないブレーシング部材２３２、２３４、２３５の端部２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｅと連携し案内するように取り付けられる。案内要素２３９は、一般に、ブレーシング部材２３２、２３４、２３５の相対運動を摺動する形で抑制し、案内する。適宜、案内要素２３９は、ブレーシング部材２３２、２３４、および２３５の外側に取り付け可能である。

ブレース装置２３０は、第１の実施形態で説明されているのと類似の方法で動作する。しかし、外側ブレーシング部材２３４、２３５に印加される荷重力は、内側ブレーシング部材２３２に印加される力の半分であるが、効果的な装置２３０伸長は、２つの外側ブレーシング部材２３４、２３５が装置２３０の伸長に加わるため同じである。

当業者であれば、この実施形態に例示され説明されているエネルギー散逸メカニズムは、例えば、降伏、粘性、粘弾性、またはヒステリシスメカニズムなどの他の上で示されているエネルギー散逸メカニズムで置き換えることができることを容易に理解するであろう。

本発明の第４の実施形態によるブレース装置３３０は、図２４に例示されている。簡単のため、ブレース装置３３０と図２３に例示されているブレース装置２３０との違いのみについて、以下で説明される。

この例示的な実施形態では、引張可能アセンブリ３３６の引張要素３４６は、内側ブレーシング部材３３２の内側、および外側ブレーシング部材３３４、３３５に関して内側に配置される。適宜、引張要素３４６は、外側ブレーシング部材３３４、３３５の内側に配置することができる。

当業者であれば、この実施形態に例示されているエネルギー散逸メカニズムは、例えば、降伏、粘性、粘弾性、またはヒステリシスメカニズムなどの他の上で示されているエネルギー散逸メカニズムで置き換えることができることを容易に理解するであろう。

本発明の第５の実施形態によるブレース装置４３０は、図２５および２６に例示されている。簡単のため、ブレース装置４３０と図１から１４ｊに例示されているブレース装置３０および図１５から２２に例示されているブレース装置の両方の違いのみについて、以下で説明される。

ブレース装置４３０は、取り付け点４３１ａのところで外部構造物４３１に取り付けられる。ブレース装置４３０は、第１のブレーシング部材４３２、第２のブレーシング部材４３４、引張可能アセンブリ４３６、ヒューズシステム４３７、およびエネルギー散逸システム４３８を備える。

エネルギー散逸システム４３８は、取り付け部分４３１ａに取り付け可能にするため装置４３０から突き出ている端部４６５を有する伸長部材４６４を含み、それにより荷重力を装置４３０に伝達できる摩擦メカニズム４５０を備える。例示されている実施形態では、端部４６５は、ヒューズシステム４３７と連携するように構成され、サイズが決められている４つのスロット４６７ａ、４６７ｂ、４６７ｃ、４６７ｄを備える。

ヒューズ４３７は、複数の留め具４７１を備える滑り部材４６９を含む。滑り部材４６９は、取り付け部分４３１ａと連携するように構成され、サイズが決められたコネクタ４７３を備える。

留め具４７１は、抑制された相対的および不足摩擦運動を可能にするようにスロット４６７ａ、４６７ｂ、４６７ｃ、４６７ｄで摺動配置をとるように取り付けられ、これは、一般に、装置４３０と取り付け部分４３１ａとの間に所定の荷重で発生する。

例えば、滑り部分４６５に関する滑り部材４６９の滑り荷重は、装置４３０の許容可能な最大変形値に対応する値のところで発生するように調整可能であり、したがって、滑り部材４６９の滑りが発生した後、装置４３０内の追加の変形は、滑り部材４６９と滑り部分４６５との間に発生する。そのときに、引張要素４４６にさらに変形が加わることはない。

さらに、装置４３０に過荷重を生じさせ、損傷する可能性を最小限に抑えつつ滑り部材４６９と滑り部分４６５との間に変形が生じるようにするために、エネルギー散逸システム４３８の変形能力を所定の値に制限し、ブレーシング部材４３２と４３４との間にこれ以上相対運動が発生するのを防ぐようにできる。

例えば、この実施形態で例示されているように摩擦メカニズム４５０について、スロット４６６ａ、４６６ｂの長さは、装置４３０内で許容可能な変形値に達したときに、摩擦メカニズム４５０の留め具４６８がスロット４６６ａ、４６６ｂのエッジに載り始め、それにより装置４３０内の、結果として引張要素４４６内のさらに相対的な変形に対向するように調整可能である。上述のように、滑り部材４６９と滑り部分４６５との間に追加の変形が生じるのが、一般に、その時点である。

当業者であれば、この実施形態で説明されているヒューズシステム４３７は、さらに、例えば、降伏メカニズムなどの過剰な変形が要求された場合に装置を保護するための摩擦メカニズムを他のエネルギー散逸メカニズムまたは他の閉塞システムと置き換えることにより使用することもできる。さらに、この実施形態で説明されているヒューズシステムは、前述の実施形態のいずれかと使用することもでき、スロットの個数、留め具およびコネクタの種類および個数は、ブレース装置の設計要件に応じて変わりうる。

本発明は、好ましい例示的な実施形態を使用して上で説明されているが、付属の請求項で定義されているように本発明の精神および性質から逸脱することなく、修正することができる。

本発明の第１の例示的な実施形態によるブレース装置の内部を示す側面図である。 図１の直線２にそって切り取った断面図である。 図１の直線３にそって切り取った断面図である。 図１のブレース装置のブレーシング部材を示す分解部分側面図である。 図１のブレース装置の引張可能アセンブリを示す分解部分側面図である。 引張荷重に曝されている図４Ａのブレース装置を示す側面図である。 圧縮荷重に曝されている図４Ａのブレース装置を示す側面図である。 図１のブレース装置で使用できる５つの可能なエネルギー散逸システムを示す概略図である。 図１のブレース装置で使用できる散逸メカニズムの個々のヒステリシス応答を示す概略図である。 図１のブレース装置で使用できる散逸メカニズムの組み合わされたヒステリシス応答を示す概略図である。 降伏システムの典型的なヒステリシス応答を示すグラフである。 自動調心システムの典型的なヒステリシス応答を示すグラフである。 張力を受けたとき、また引張力が引張要素の初期プレテンショニングを克服できるくらい十分に大きくなる前の、摩擦または降伏エネルギー散逸メカニズムを備える、図１のブレース装置を示す概略図である。 図１０Ａに示されているようなシステムのヒステリシス応答の図である。 張力を受けたとき、また引張力が引張要素の初期プレテンショニングを克服するために要求される力を超えている場合の、摩擦または降伏エネルギー散逸メカニズムを備える、図１のブレース装置を示す概略図である。 図１０Ｃに示されているようなシステムのヒステリシス応答の図である。 圧縮を受けたとき、また加荷重が引張要素の初期プレテンショニングを克服できるくらい十分に大きくなる前の、摩擦または降伏エネルギー散逸メカニズムを備える、図１のブレース装置を示す概略図である。 図１１Ａに示されているようなシステムのヒステリシス応答の図である。 圧縮を受けたとき、また加荷重が引張要素の初期プレテンショニングを克服できるくらい十分に大きいときの、摩擦または降伏エネルギー散逸メカニズムを備える、図１のブレース装置の異なる構成要素の変形を示す概略図である。 図１１Ｃに示されているようなシステムのヒステリシス応答の図である。 張力を受けたとき、また加荷重が引張要素の初期プレテンショニングを克服できるくらい十分に大きくなる前の、粘性または弾粘性エネルギー散逸メカニズムを備える、図１のブレース装置の異なる構成要素の変形を示す概略図である。 図１２Ａに示されているようなシステムのヒステリシス応答の図である。 張力を受けたとき、また加荷重が引張要素の初期プレテンショニングを克服できるくらい十分に大きい場合の、粘性または弾粘性エネルギー散逸メカニズムを備える、図１のブレース装置の異なる構成要素の変形を示す概略図である。 図１２Ｃに示されているようなシステムのヒステリシス応答の図である。 圧縮を受けたとき、また加荷重が引張要素の初期プレテンショニングを克服できるくらい十分に大きくなる前の、粘性または弾粘性エネルギー散逸メカニズムを備える、図１のブレース装置の異なる構成要素の変形を示す概略図である。 図１３Ａに示されているようなシステムのヒステリシス応答の図である。 圧縮を受けたとき、また加荷重が引張要素の初期プレテンショニングを克服できるくらい十分に大きい場合の、粘性または弾粘性エネルギー散逸メカニズムを備える、図１のブレース装置の異なる構成要素の変形を示す概略図である。 図１３Ｃに示されているようなシステムのヒステリシス応答の図である。 図１のブレース装置を組み込んだ第１の構造物の概略側面図である。 図１のブレース装置を組み込んだ第２の構造物の概略側面図である。 図１のブレース装置を組み込んだ第３の構造物の概略側面図である。 図１のブレース装置を組み込んだ第４の構造物の概略側面図である。 図１のブレース装置を組み込んだ第５の構造物の概略側面図である。 図１のブレース装置を組み込んだ第６の構造物の概略側面図である。 図１のブレース装置を組み込んだ第７の構造物の概略側面図である。 図１のブレース装置を組み込んだ第８の構造物の概略側面図である。 図１のブレース装置を組み込んだ第９の構造物の概略側面図である。 図１のブレース装置を組み込んだ第１０の構造物の概略側面図である。 本発明の第２の例示的な実施形態によるブレース装置の側面図である。 図１５のブレース装置の上面図である。 図１５の直線１７−１７にそって切り取った断面図である。 図１６の直線１８−１８にそって切り取った断面図である。 図１５のブレース装置の第１のブレーシング部材を示す側面図である。 図１９の第１のブレーシング部材の上面図である。 図１５のブレース装置の第２のブレーシング部材を示す側面図である。 図２１の第２のブレーシング部材の上面図である。 本発明の第３の例示的な実施形態によるブレース装置の上面図である。 本発明の第４の例示的な実施形態によるブレース装置の上面図である。 本発明の第５の例示的な実施形態によるブレース装置の上面図である。 図２５の直線２６−２６にそって切り取った断面図である。

符号の説明

３０ 装置
３２ 第１のブレーシング部材
３４ 第２のブレーシング部材
３６ 引張可能アセンブリ
３８ エネルギー散逸システム
３９ 案内要素
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ 端部
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ 突き合わせ面
４４ａ，４４ｄ 接続端
４５ アパーチャ
４６ 調整可能引張要素
４８ａ，４８ｂ 突き合わせ要素
５０ 摩擦メカニズム
５２ 降伏メカニズム
５４ 粘性メカニズム
５６ 粘弾性メカニズム
５７ 形状記憶合金
６０ａ，６０ｂ 支持部材
６２ａ，６２ｂ 摩擦界面
６４ 伸長部材
６６ スロット
６８ 留め具
１３０ ブレース装置
１３２ 第１のブレーシング部材
１３４ 第２のブレーシング部材
１３６ 引張可能アセンブリ
１３８ エネルギー散逸システム
１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，１４０ｄ 端部
１５０ａ，１５０ｂ 摩擦メカニズム
１６０ａ，１６０ｂ，１６０ｃ，１６０ｄ 支持部材
１６４ａ，１６４ｂ 伸長部材
１６６ａ，１６６ｂ，１６６ｃ，１６６ｄ スロット
１６８ 留め具
２３０ ブレース装置
２３２ 内側ブレーシング部材
２３４，２３５ 外側ブレーシング部材
２３６ 引張可能アセンブリ
２３８ エネルギー散逸システム
２３９ 案内要素
２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃ，２４０ｄ，２４０ｅ，２４０ｆ 端部
２４２ａ，２４２ｂ，２４２ｃ，２４２ｄ，２４２ｅ，２４２ｆ 突き合わせ面
２４４ａ，２４４ｄ，２４４ｆ 接続端
２４５ａ，２４５ｄ，２４５ｆ ネジ部
２４６ 引張要素
２４８ａ，２４８ｂ 突き合わせ要素
２５０ 摩擦メカニズム
３３０ ブレース装置
３３２ 内側ブレーシング部材
３３４，３３５ 外側ブレーシング部材
３３６ 引張可能アセンブリ
３４６ 引張要素
４３０ ブレース装置
４３１ 外部構造物
４３１ａ 取り付け点
４３２ 第１のブレーシング部材
４３４ 第２のブレーシング部材
４３６ 引張可能アセンブリ
４３７ ヒューズシステム
４３８ エネルギー散逸システム
４５０ 摩擦メカニズム
４６４ 伸長部材
４６５ 端部
４６７ａ，４６７ｂ，４６７ｃ，４６７ｄ スロット
４６９ 滑り部材
４７１ 留め具
４７３ コネクタ

Claims (32)

1. 荷重力による移動を制限するために該荷重力に曝された構造物の２つの部分の間に取り付けられるブレース装置であって、
   前記構造物の２つの部分のうちの１つに取り付けられる第１の端部を有する固定部分であって、前記固定部分の第１の端部が、前記固定部分の第１の突き合わせ面を形成していると共に、前記移動方向において前記固定部分の第１の端部とは反対側に位置する自由端部である固定部分の第２の端部が、前記固定部分の第２の突き合わせ面を形成している、固定部分と、
   前記構造物の２つの部分のうちの他の１つに取り付けられる第１の端部を有する可動部分であって、前記可動部分の第１の端部が、前記可動部分の第１の突き合わせ面を形成していると共に、前記移動方向において前記可動部分の第１の端部とは反対側に位置する自由端部である可動部分の第２の端部が、前記可動部分の第２の突き合わせ面を形成している、可動部分と、
   ａ）前記可動部分の第１の突き合わせ面が前記固定部分の第２の突き合わせ面に近接し、ｂ）前記固定部分の第１の突き合わせ面が前記可動部分の第２の突き合わせ面に近接するように、前記可動部分を前記固定部分に取り付ける引張可能アセンブリであって、該引張可能アセンブリは、前記固定部分の第１の端部に近接する第１の突き合わせ要素および前記可動部分の第１の端部に近接する第２の突き合わせ要素を含み、前記第１および第２の突き合わせ要素が、調整可能な引張要素により相互接続された、引張可能アセンブリと、
   を備えたブレース装置において、
   ｉ）荷重力が前記可動部分を前記固定部分から引き離すときに、前記第１の突き合わせ要素は、前記固定部分の第１の突き合わせ面に接し、前記第２の突き合わせ要素は、前記可動部分の第１の突き合わせ面に接し、それにより前記可動部分が前記固定部分から離れる移動を制限し、
   ｉｉ）荷重力が前記可動部分を前記固定部分に向けて移動するときに、前記第１の突き合わせ要素は、前記可動部分の第２の突き合わせ面に接し、前記第２の突き合わせ要素は、前記固定部分の第２の突き合わせ面に接し、それにより前記可動部分が前記固定部分に向かう移動を制限する、
   ことを特徴とするブレース装置。
2. 前記引張要素は、プレテンションがかけられることを特徴とする請求項１に記載のブレース装置。
3. 前記引張要素は、プレテンションなしから、前記引張要素の最大許容変形の６０％が生じる値までの範囲のプレテンションレベルでプレテンションがかけられることを特徴とする請求項２に記載のブレース装置。
4. 前記可動部分は、前記荷重力が前記プレテンションレベルに打ち勝ったときに前記固定部分に対して移動することを特徴とする請求項３に記載のブレース装置。
5. 前記引張要素は、前記荷重力が前記プレテンションレベルに打ち勝ったときに、前記装置が静止位置から移行位置に移動するにつれ追加の張力が前記引張要素内で高まるように伸長し、前記追加の張力が、前記荷重力が止んだときに前記装置を前記静止位置に戻すことができることを特徴とする請求項４に記載のブレース装置。
6. 前記引張要素は、ナットで前記第１および前記第２の突き合わせ要素に取り付けられた長手方向に延びるネジ付き部材であることを特徴とする請求項２に記載のブレース装置。
7. 前記引張要素は、前記第１および前記第２の突き合わせ要素に固定して取り付けられたテンドンであることを特徴とする請求項２に記載のブレース装置。
8. 前記引張要素は、前記第１および第２の突き合わせ要素に関して対称的に配置された複数の引張要素を含むことを特徴とする請求項２に記載のブレース装置。
9. 前記固定部分および前記可動部分は管状の本体を有し、前記可動部分は、前記固定部分の内側に配置されることを特徴とする請求項１に記載のブレース装置。
10. 前記可動部分は、前記固定部分と同心とされていることを特徴とする請求項９に記載のブレース装置。
11. 前記引張要素は、前記固定部分内に配置されることを特徴とする請求項９に記載のブレース装置。
12. 前記固定部分は、前記可動部分のそれぞれの側に位置する２つの固定部分を含むことを特徴とする請求項１に記載のブレース装置。
13. 前記ブレース装置は、さらに、前記第１の突き合わせ要素および前記第２の突き合わせ要素にしっかり取り付けられた案内要素を含み、該案内要素は、前記可動部分および前記固定部分の相対運動の際に案内するために、前記可動部分の前記第２の端部および前記固定部分の前記第２の端部に近接するように設けられていることを特徴とする請求項１２に記載のブレース装置。
14. 前記引張要素は、前記可動部分内に配置されることを特徴とする請求項１２に記載のブレース装置。
15. 前記装置は、さらに、前記固定部分を前記可動部分に連結するエネルギー散逸システムを備え、該エネルギー散逸システムは、エネルギーを散逸するために前記固定部分と前記可動部分との間の相対運動の際に動作可能であることを特徴とする請求項１に記載のブレース装置。
16. 前記エネルギー散逸システムは、前記固定部分にしっかり取り付けられた支持部材、および前記可動部分と摩擦接触させるために前記可動部分にしっかり取り付けられ、前記支持部材へと伸長する伸長部材を含む摩擦メカニズムを備えることを特徴とする請求項１５に記載のブレース装置。
17. 前記支持部材は、スロットを含み、前記伸長部材は、前記固定部分と前記可動部分との間の前記相対運動の際に、前記摩擦接触を発生するために前記スロットに嵌合する留め具を介して前記支持部材と締め付け態様で取り付けられることを特徴とする請求項１６に記載のブレース装置。
18. 前記摩擦メカニズムは、さらに、前記支持部材と前記伸長部材との間に配置される摩擦界面を含み、該摩擦界面は、前記固定部分と前記可動部分との間の前記相対運動の際に摩擦をもたらすように構成されることを特徴とする請求項１６に記載のブレース装置。
19. 前記エネルギー散逸システムは、前記固定部分および前記可動部分に取り付けられた金属要素を含む降伏メカニズムを備え、該金属要素は、前記固定部分と前記可動部分との間の相対運動から発生した変形の下で降伏するように構成されることを特徴とする請求項１５に記載のブレース装置。
20. 前記エネルギー散逸システムは、前記固定部分および前記可動部分に取り付けられたデバイス内に収められた粘性流体を含む粘性メカニズムを備え、前記固定部分と前記可動部分との間の相対運動の際に変形することを特徴とする請求項１５に記載のブレース装置。
21. 前記エネルギー散逸システムは、前記固定部分と前記可動部分との間の相対運動の際に変形する前記固定部分および前記可動部分に取り付けられた粘弾性材料を含む粘弾性メカニズムを備えることを特徴とする請求項１５に記載のブレース装置。
22. 前記エネルギー散逸システムは、摩擦メカニズム、降伏メカニズム、粘性メカニズム、および荷重力に曝されたときに前記ブレース装置のフラッグ状のヒステリシス挙動を示す粘弾性メカニズムからなる群から選択された少なくとも１つの散逸メカニズムを備えることを特徴とする請求項１５に記載のブレース装置。
23. 前記装置は、さらに、前記第１の端部およびのうちの少なくとも１つから突き出ている接続端、および該接続端に取り付けられ、前記構造物の２つの部分のうちの１つに取り付けられている滑り要素を含むヒューズシステムを備え、該ヒューズシステムは前記荷重力よりも大きな所定の滑り荷重で前記接続端に対して滑るように構成されることを特徴とする請求項１に記載のブレース装置。
24. 前記滑り部材は、前記ブレース装置と前記構造物との間の摩擦状態下での滑り運動を行わせるために、前記接続端のスロット内に嵌合される留め具を介して前記接続端に摩擦係合するように取り付けられることを特徴とする請求項２３に記載のブレース装置。
25. 前記接続端は、前記可動部分にしっかり取り付けられ、前記固定部分にしっかり取り付けられた支持部材と摩擦係合する伸長部材を含むことを特徴とする請求項２３に記載のブレース装置。
26. 前記伸長部材は、前記荷重力の下で前記固定部分と前記可動部分との間の前記相対運動の際に摩擦を発生するためスロットに嵌合する留め具を介して前記支持部材を前記伸長部材に締め付ける該スロットを含むことを特徴とする請求項２５に記載のブレース装置。
27. 前記所定の滑り荷重は、前記固定部分と前記可動部分との間の最大許容相対運動を生じさせることを特徴とする請求項２３に記載のブレース装置。
28. 前記スロットは、対向エッジにより定められた長さを有し、前記固定部分と前記可動部分との間の前記最大許容相対運動は、前記スロットの前記対向エッジ上に位置する前記留め具に対応することを特徴とする請求項２７に記載のブレース装置。
29. 前記固定部分の前記第１の端部は、前記第１の突き合わせ要素に摺動するように取り付けられ、前記可動部分の前記第１の端部は、前記第２の突き合わせ要素に摺動するように取り付けられることを特徴とする請求項１に記載のブレース装置。
30. 前記装置は、さらに、前記固定部分と前記可動部分との間の相対運動を案内するため、前記固定部分と前記可動部分との間に用意される案内要素を含むことを特徴とする請求項１に記載のブレース装置。
31. 前記装置は、さらに、前記固定部分と前記第２の部分との間の相対運動を案内するため、前記固定部分と前記可動部分との間に用意される案内要素を含むことを特徴とする請求項１に記載のブレース装置。
32. 前記案内要素は、前記可動部分が前記固定部分に関して相対的に移動する場合に衝撃を緩和するため、前記固定部分と前記可動部分との間に取り付けられた吸収要素を含むことを特徴とする請求項３１に記載のブレース装置。

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