JPH11502160A - 合成ファイバ補強材を有する木製ｉ字ビーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は合成ファイバ補強材を有する木製Ｉ字ビームを有する。好適な実施例においては、木製Ｉ字ビームは、互いに対向する１対の細長の木製フランジと、これらのフランジ間に位置するほぼ連続的なウェブとを有する。或る実施例においては（図２乃至図４参照）、ウェブ５８は、木製フランジ（５２，５４）間に延びてジグザグパターンを形成する多数の金属チューブ（５６）を有する。金属チューブ（５６）の端部（６０）は金属ウェブの平面に平行に平坦にし、端部（６０）を底部フランジ（５２）の頂面（６８）に形成した溝孔（６６）又は頂部フランジ（５４）の底面（７２）に形成した溝孔に嵌合させることができるようにする。金属ピン（７４）を木製フランジ（５２，５４）の側面から金属チューブ（５６）の平坦端部（６０）に通過させ、管状の金属ウェブ（５８）をフランジ（５２，５４）に取り付ける。他の実施例においては（図６参照）、ウェブ（１０６）を指向性ストランドボード（ＯＳＢ）又はプライウッドとする。合成補強材（８６）は木製フランジ（５２，５４）に接着し、金属ピン（７４）を補強材（８６）に貫通させる。合成補強材（８６）は樹脂マトリックスに保持した多数の合成ファイバの繊維（９０，９２）を有するものとすると好適である。

Description

【発明の詳細な説明】 合成ファイバ補強材を有する木製Ｉ字ビーム技術分野 本発明は、構造部材用木材、特に、改良した木製Ｉ字ビームに関するものであ る。発明の背景 ビーム（梁）、トラス（桁組）、ジョイスト（根太）及びコラム（支柱）は、 ビルディング及び橋のような構造体の重量又は荷重を字する代表的な構造部材で ある。構造部材は、構造設計、環境及びコストに従って種々の材料から製造する ことができ、例えば、スチール、コンクリート、木がある。 木製の構造部材は、互いに結合した、例えば、接着剤によりラミネートした部 材、ラミネート板材、平行ストランド（繊維）板材、及びＩ字ビームのような多 数の木製セグメントにより製造するのが一般的である。このように製造した木製 の構造部材は、のこ引きした板材又は材木にとって替わった。これは、即ち、こ のようなのこ引きした板材は、十分な点検や製造管理の点から極めて設計上の制 限があるためであった。しかし、木材は、所定重量での強度、外観、周期的荷重 応答性、及び耐火性などの種々の特性に点で多くの構造部材としての用途に望ま しい材料である。 木製Ｉ字ビームは、幅広い構造コンポーネントとして製造することができる。 一般的に、木製Ｉ字ビームは、１対の互いに平行な木製の又は加工した木製のフ ランジを有し、これらのフランジの長さに沿って横方向ウェブ材料に取り付け、 この横方向ウェブ材料は木、加工した木材、又はスチールにより形成することが できる。 図１は、ビーム、フロアジョイスト、及びルーフジョイストとして広く使用さ れているタイプの従来のスチールウェブ木製Ｉ字ビーム１０の分解斜視図である 。スチールウェブの木製Ｉ字ビーム１０は、互いに対向する細長の木製フランジ １２，１４を有し、これらのフランジ間に多数の真っ直ぐなスチール製のチュー ブ １６をジグザグパターンにしてほぼ連続した管状スチールウェブ１８を形成する よう配置する。木製フランジ１２，１４は、端部をフィンガジョイント２２によ って接合した多数の木材部分２０により形成するのが一般的である。 スチール製のチューブ１６は、管状のスチールウェブ１８の平面に平行に平坦 にして木製フランジ１２の頂面２８に形成した溝孔２６又は木製フランジ１４の 底面３２に形成した同様の溝孔（図示せず）に嵌合させる。金属ピン３４を木製 フランジ１２，１４の側面からスチールチューブ１６の平坦端部２４に貫通させ て管状スチールウェブ１８をフランジ１２，１４に固定する。 従来は、高品質で、用途上のひずみ基準を満たす適切な剛性を有する高い設計 限界を示すスチールウェブ木製Ｉ字ビームを製造するのが習わしである。これら のの製造の慣行ではフランジ１２，１４を形成するのに使用する木材のグレード 、スチールチューブ１６のタイプ及び寸法、スチールウェブ１８により生ずるジ グザグパターンのピッチ、ピン３４の寸法の取付位置、及びフランジ１２，１４ の寸法及び形状について仕様がある。 従来の製造では、木製フランジ１２，１４は高いグレードの木材により形成し 、Ｉ字ビームに加わる引張力及び圧縮力、ピン３４によって加わる剪断力、及び ピン３４に隣接してフランジ１２，１４に加わる圧力に耐えることができるよう にするのが習わしである。フィンガジョイント２２は、互いに接合した木材の強 度の少なくとも約６０％の強度でしかない。更に、フィンガジョイント２２が、 ビームの全体的な破壊又は崩壊を招く局所的な破壊を防止するのに少なくとも最 小の強度を有するようにするためにも高いグレードの木材を必要とする。 木目の変化としての節目や傾斜もフランジ１２，１４では回避しなければなら ない。即ち、これら節目や傾斜は圧縮の下で局所的な破壊の引き金となるからで ある。余裕をもたらす高品質の木材は入手しにくく、スチールウェブ木製Ｉ字ビ ームのコストを増大させ、低い品質の木材では過大なフランジを使用することが 必要となる。更に、従来のスチールウェブ木製Ｉ字ビームは引張フランジの破壊 が生じたときは完全に破壊を生ずるという欠点がある。発明の開示 従って、本発明の目的は、木材又は合成ファイバ補強材を有する複合木材フラ ンジを設けた木製Ｉ字ビームを得るにある。 本発明の利点は、金属ウェブを取り付けるピンによりフランジに加わる剪断力 及び圧力を支持する能力が向上した金属ウェブ木製Ｉ字ビームが得られる点であ る。 更に、本発明の他の利点は、フランジの破壊からビーム全体の破壊を受けにく くする金属ウェブ木製Ｉ字ビームが得られる点である。 本発明は、合成ファイバ補強材を設けた木製Ｉ字ビームを有する。好適な実施 例においては、金属ウェブ木製Ｉ字ビームは、互いに対向する１対の細長の木製 フランジを有し、これらのフランジは複合木材のフランジと、これらのフランジ 間に配置したほぼ連続的な管状金属（スチール）ウェブとを有する。管状スチー ルウェブは、木製フランジ間にジグザグパターンを形成するよう配置した多数の の金属チューブにより構成する。金属チューブの端部は金属ウェブの平面に平行 に平坦にし、底部フランジの頂面に形成した溝孔又は頂部フランジの底面に形成 した溝孔に嵌合させる。 金属ピンを木製フランジの側面から金属チューブの平坦端部に貫通させ、管状 金属ウェブをフランジに取り付ける。合成補強材を木製フランジに取り付け、金 属ピンを補強材にも貫通させる。合成補強材は、好適には、樹脂マトリックスに 保持した多数の合成ファイバストランドにより構成するとよい。木製フランジは 、好適には、多数の細長の木製セグメントの長さ方向をＩ字ビームの長さに整列 させて互いに結合し、合成補強材を細長の木製セグメント間に結合する。 従来のスチールウェブ木製Ｉ字ビームの破壊は、フランジにおいてフランジ及 び金属ウェブを連結するピンの木ポンプで圧縮又は引張によって割裂として生ず るのが一般的である。圧縮フランジの横方向の曲げも発生する。合成補強材によ り、本発明の木製フランジはこれらのの破壊モードに対する抵抗力が向上し、木 製フランジの部分を端部突き合わせ結合するフィンガジョイントの近傍でな破壊 、及びフランジの局所的欠陥（例えば、圧縮側フランジの節目）の近傍での破壊 に対する抵抗力も向上する。この結果、本発明による金属ウェブ木製Ｉ字ビーム は、低いグレードの木製フランジで製造することができ、また従来のスチールウ ェブ木製Ｉ字ビームに匹敵する又はそれ以上の強度を有する。更に、合成補強材 は、 木製Ｉ字ビームの延性レシオ（即ち、降伏点荷重を越える最終荷重）を向上させ 、また木製フランジが完全に破壊するのを防止し，従って、安全性を向上させる 作用を有する。 他の好適な実施例においては、本発明による合成補強材を、金属以外のウェブ 材料例えば、指向性ストランド（繊維）ボードを有する木製Ｉ字ビームを使用す ることもできる。このような補強木製Ｉ字ビームは荷重字能力及び破壊特性を向 上させることもできる。種々の木材も木製Ｉ字ビームのフランジとして適用する ことができ、例えば、ラミネートベニヤ板材、平行ストランド（繊維）板材、及 びのこ引き一枚板の板材を使用することができる。 本発明の他の目的及び利点は、以下の好適な実施例を添付図面につき詳細に説 明することによって明らかになるであろう。図面の簡単な説明 図１は、従来技術の金属ウェブを使用した木製Ｉ字ビームの分解斜視図、 図２は、本発明による合成ファイバ補強材の金属ウェブ木製Ｉ字ビームの側面 図、 図３は、本発明による合成ファイバ補強材の金属ウェブ木製Ｉ字ビームの一部 の分解斜視図、 図４は、本発明による合成ファイバ補強材の金属ウェブ木製Ｉ字ビームの端面 図、 図５は、図２の金属ウェブ木製Ｉ字ビームに使用する合成ファイバ補強材の斜 視図、 図６は、本発明によるウェブの平面に平行に配列した合成ファイバ補強材を有 する指向性ストランドボード木製Ｉ字ビームの一部の線図的斜視図、 図７は、ウェブの平面に直交する方向に配列した合成ファイバ補強材を有する 指向性ストランドボード木製Ｉ字ビームの一部の線図的斜視図である。好適な実施例の詳細な説明 図２〜図４は、金属ウェブを有する木製Ｉ字ビーム５０を示し、このＩ字ビー ム５０は互いに対向する１対の細長の木製のフランジ５２，５４を有し、これら のフランジ間に複数個の真っ直ぐな金属（例えば、スチール）製のチューブ５６ を、好適には、ジグザグパターンを形成してフランジ５２，５４を通過する平面 ５９（図４参照）を画定する連続管状金属ウェブ５８として配列する。金属製の チューブ５６には、金属ウェブ５８の平面５９に平行に平坦にした端部６０を設 け、これらの端部６０をフランジ５２の頂面６８に形成した溝孔６６又はフラン ジ５４の底面７２に形成した同様の溝孔（図示せず）に嵌合させる。金属製のピ ン７４をフランジ５２，５４の側面、チューブ５６の平坦端部６０に貫通させ、 これらのチューブ５６をフランジ５２，５４に取り付ける。 金属ウエブ木製Ｉ字ビーム５０の代表的な構造上の使用方法は、梁（ビーム） 又は根太（ジョイスト）として張り渡し、また開放した領域に沿う荷重を支持す る。このような使用の簡単な実施例として、金属ウェブ木製Ｉ字ビーム５０を、 ビームの端部を１対のブロック７６によって支持し、ブロック７６間の中間点に ポイント荷重７８が加わった状態を図２に示す。しかし、本発明による金属ウェ ブ木製Ｉ字ビーム５０は、他の状態で分布した荷重も支持することができ、又は トラス、ルーフジョイスト、又はフロアジョイストとしても使用することができ る。 フランジ５２，５４は、長さに沿って互いに結合した多層の細長木製薄板８０ （例えば、ボード）をにより形成し、接着剤でラミネートした部材として構成す ることができる。代案として、フランジ５２，５４は、ベニヤ板、パラレルスト ランド板材、のこ引きフィンガ結合一枚板の板材、又は他の好適な板材若しくは 加工木材とすることができる。少なくとも一層の合成ファイバ補強材８６を、少 なくとも一方のフランジ５２，５４の少なくとも１個の薄板８０に接着する。好 適には、合成ファイバ補強材８６の厚さを０．００８〜０．０７０インチ（０． ２０〜１．８ｍｍ）とし、各フランジ５２，５４の各々の１対の薄板８０間に接 着する。代案として、合成ファイバ補強材８６を、少なくとも一方のフランジ５ ２，５４の最外側層として接着することもできる。 例えば、合成ファイバ補強材８６をフランジ５２，５４の外側側面に接着する こともできる。図４に示すように、少なくとも一層の合成ファイバ補強材８６を 各フランジ５２，５４の平面５９の両側の２対の薄板８０間にそれぞれ接着する こともできる。これらの実施例の各々において、多層の合成ファイバ補強材８６ を使用し、選択した量の補強材にすることもできる。代案として、合成ファイバ 補強材はフランジ５２，５４のうちの一方のみに適用することもできる。 図５は、好適な合成ファイバ補強材８６の一層の拡大斜視図である。合成ファ イバ補強材８６は、好適には 坦な薄板とし、互いに背反する大きい表面８８ａ ，８８ｂを有する。木製Ｉ字ビーム５０に使用する場合、合成ファイバ補強材８ ６は、大きい表面８８ａ，８８ｂがフランジ５２，５４の大きな表面６８、７２ を横切るよう指向させる。合成ファイバ補強材８６は、更に、ウェブ平面５９及 び荷重７８の方向に公差するのではなく、好適には、ほぼ平行に指向させる。 合成ファイバ補強材８６は、極めて多数の合成ファイバ９０を互いに平行に補 強材８６の長さ方向に整列させて配列し、引張及び圧縮の弾性係数が比較的高い ものとする。合成ファイバ９０は、互いに織成した多数の合成ファイバ９２によ り包囲すると好適であり、織成にあたり、合成ファイバ９２は補強材８６の長さ に対して角度をなすよう（オフアクシス）に配列し、補強材の長さ方向に対して それぞれ±３０°の角度で向かい合わせになるよう、又は±６０°若しくは±４ ５°の角度で向かい合わせになるよう織り合わせる。織成される合成ファイバ９ ２は、金属ウェブ５６を取り付ける金属ピン７４によってフランジ５２，５４に 加わる圧力によるフランジ５２，５４の割裂に対する抵抗力を向上させる。 合成ファイバ９２は、補強材８６のファイバ９０，９２の総重量の約３５％に も達する量にするが、約５％〜１５％の間の量にすることもできる。代案として 、織成した合成ファイバ９２は、多数の長手方向合成ファイバ９０が位置するコ アとして形成し、多数の長手方向合成ファイバ９０によって包囲することもでき る。樹脂材料９４によりファイバ９０，９２を包囲し、またファイバ９０，９２ 間の間隙を埋め、これらのファイバの構成及び整列を維持する。木製薄板８０に 対する接着を容易にするため、本明細書に参考として挙げた米国特許第５，３６ ２，５４５号に記載のように製造及び処理すると好適である。 引張及び圧縮の弾性係数が比較的高い合成ファイバ９０を有する合成ファイバ 補強材８６は、フランジ５２，５４のいずれが引張応力又は圧縮応力を主に受け るかによってフランジ５２，５４に配置すると好適である。図２に示す荷重状況 では、木製のフランジ５２，５４がそれぞれ金属ウェブ木製Ｉ字ビーム５０の最 大の引張応力及び圧縮応力の領域にある。 一般的に合成ファイバ補強材８６は、金属ピン７４が補強材の大きい表面８８ ａ，８８ｂを貫通するように位置決めする。この結果、合成ファイバ補強材８６ は、金属ピン７４によって荷重７８の方向の割裂又は剪断に対する木製フランジ ５２，５４の抵抗力を向上させ、また木製フランジ５２，５４の部分の端部を突 き合わせ接合したフィンガジョイント８４の位置のような局所的不連続性の部分 の近傍並びに木目の変化（図示せず）の節及び勾配のような局所的不連続性の部 分の近傍を補強することができる。 ファイバ９０，９２の構成は、互いに連携して最大の強度特性を有する合成フ ァイバ補強材８６を形成する。長手方向の合成ファイバ９０は、主に各フランジ ５２，５４の引張荷重及び圧縮荷重支持能力を向上させる作用を行う。軸線に対 して角度をなす（オフアクシス）合成ファイバ９２は、主にフランジ５２，５４ の金属ピン７４による割裂又は剪断に対する抵抗力を向上させる作用を行う。 オフアクシス合成ファイバ９２によって包囲した長手方向合成ファイバ９０と しては、登録商標名「ＫＥＶＬＡＲ」としてデラウェア州のＥ．Ｉ．デュボン ド ネモアス(DuPont de Nemours)社から市販されているアラミドファイバ、市 販のカーボンファイバ、登録商標名「ＳＰＥＣＴＲＡ」としてバージニア州ピッ ツバーグ、アシライドシグナルのアライドファイバーズ(Allied Fibers)社から 市販されている高弾性率ポリエチレン、及びガラス繊維ファイバが好適である。 カーボンを除いてこれらの合成ファイバ材料は、長手方向ファイバ９０を包囲す る織成合成ファイバ９２としての使用にも好適である。カーボンの合成ファイバ は、以下に示す好適な接着剤によっては、木に直接接着することはできないのが 一般的である。 合成ファイバ９０，９２の好適なグレードは「ＫＥＶＬＡＲ４９」として市販 されているアラミドファイバである。補強材８６の製造に使用される樹脂材料９ ４はエポキシ樹脂が好適であるが、代案として、他の樹脂例えば、ポリエステル 、ビニルエステル、フェノリック樹脂、ポリイミド、又は熱塑性樹脂例えば、ポ リエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン‐６６、又はポリスチリルピリ ダイン（ＰＳＰ）がある。 補強材８６は、木製の薄板に対して非エポキシ接着剤例えば、架橋マラミン(m alamine)、レゾーシノール(resorcinol)、フェノール レゾーシノール、架橋Ｐ ＶＡ、及びイソシアネート(isocyanates)により互いに木製薄板に接着すると好 適である。上述の非エポキシ接着剤は、構造部材用木材を製造するのに使用する 同一の非エポキシ接着剤であるため好適である。この結果、木製セグメント及び 補強材を結合するのに同一の接着剤を使用することによって生産効率が向上する という利点がある。 米国特許第５，３６２，５４５号に記載されているように、補強材８６の大き な表面は擦過させ、又は「毛羽立ち」状態にし、隣接のファイバ９２を破断させ 、端部９８を樹脂材料９４から突出させる。他の表面処理方法例えば、本明細書 に参考として挙げた米国特許第５，４９８，４６０号に記載のような化学的処理 も使用することができ、これにより、補強材８６を木材に非エポキシ接着剤によ って接着することができる。 引張荷重の下での使用に関して合成ファイバ９０，９２は、比較的高い引張弾 性率を有するものとすると好適である。例えば、登録商標名「Ｋｅｖｌａｒ」の 合成ファイバ９０，９２は、約１８×１０⁶ｐｓｉ（１２４，０００ＭＰａ）の 引張弾性率を有する。約４０％の樹脂材料９４に対して約６０％の合成ファイバ ９０，９２を有する合成ファイバ補強材８６は、大きな表面８８ａ，８８ｂに平 行な方向に約９×１０⁶ｐｓｉと約１３×１０⁶ｐｓｉ（７５，９００〜１１０， ０００ＭＰａ）との間の引張弾性率を有する。 圧縮荷重の下での使用に関して合成ファイバ９０，９２は、比較的高い圧縮弾 性率を有するものとすると好適である。例えば、カーボンの合成ファイバ９０又 は９２は、約３０×１０⁶ｐｓｉ（２０６，９００ＭＰａ）の引張弾性率を有す る。約５０％のカーボン製の合成ファイバ９０のコアと、約１０％のアラミド製 の合成ファイバ９２のエンベロープと、約４０％の樹脂材料９４と（ただし容積 割合）によりなる合成ファイバ補強材８６は、約１４×１０⁶ｐｓｉと約１８× １０⁶ｐｓｉ（１２４，０００〜１６０，０００ＭＰａ）との間の圧縮弾性率を 有する。 或る構造物上の用途においては、金属ウェブ木製Ｉ字ビーム５０に加わる荷重 は可逆的に加わり、従って、場合によっては、フランジ５２，５４に対してそれ ぞれ引張応力及び圧縮応力が加わるが、或る場合にはこれらの応力が可逆的に加 わる。これらの条件の下では、Ｉ字ビーム５０は、一般的には引張荷重及び圧縮 荷重を支持する能力に関してバランスのとれたものにすべきである。アラミド単 独の合成ファイバ９０を有する合成ファイバ補強材８６は、バランスよくこの必 要条件を満たすことはできないのが一般的である。 アラミド単独の合成ファイバ９０を有する合成ファイバ補強材８６は、強度が 低く、引張弾性率よりも圧縮弾性率が相当低い。アラミドの圧縮特性及び引張特 性のこのような大きな格差は、均等な荷重条件での使用には不向きである。これ に対し、主にカーボン製のファイバ９０，９２よりなる合成ファイバ補強材８６ は、圧縮及び引張に関して強度的にもまた弾性率的にもほぼ同一である。この結 果、カーボン製のファイバ９０，９２を主に有する合成ファイバ補強材８６は、 均等な荷重条件の用途において図４に示すように位置決めすることができる。 主にグラスファイバ製のファイバ９０，９２を有する合成補強材は、カーボン よりも低い特性ではあるが、強度及び弾性率に関して、圧縮及び引張の特性はほ ぼ同一であり、均等の荷重が加わる合成補強材８６に使用することができる。カ ーボンファイバを木材に好適な接着剤により直接接着するのは若干難点があるの で、アラミドファイバ、グラスファイバ、又は高弾性率ポリエチレンを補強材８ ６の合成ファイバの最外側層に使用する。 合成ファイバ補強材８６及び補強材の向きを選択することによって、他の種々 の改善された特性を有する金属ウェブ木製Ｉ字ビーム５０とすることができる。 フランジ５２における合成ファイバ補強材８６は、荷重７８に対する支持抵抗力 及びフランジ５２の寸法を増大することなくＩ字ビーム５０を支持するブロック ７６によって加わる荷重に対する支持抵抗力を改善する。従来のスチールウェブ 木製Ｉ字ビームにおいて、Ｉ字ビーム５０を支持するブロック７６に最も近い金 属ピン７４の近傍でのフランジ５２の損傷は、荷重を制限する。 合成ファイバ補強材８６によれば、更に、フランジ５２，５４を金属ウェブ５ ６により少ない箇所で取り付け、フランジ５２，５４の過剰な剪断又は割裂をな すくことができる。特に、合成ファイバ補強材８６は、フランジ５２，５４が金 属ピン７４の位置で支持することができる荷重を約７０〜８０％までも増加させ ることができ、これにより、フランジ５２，５４に取り付ける必要のある金属ウ ェブ５６の位置の数を減らすことができ、またこれに従って製造効率も向上させ ることができる。従来のスチールウェブ木製Ｉ字ビームで連結箇所の数を大幅に 減少させたとしたら、残存する金属ピンにおける剪断又は割裂が増大して木製フ ランジを容認できない程脆弱化させてしまう。 合成ファイバ補強材８６は、更に、過酷な荷重条件にさらされたときにフラン ジ５２，５４及びＩ字ビーム５０が完全に破壊するのを防止し、これに対して従 来のスチールウェブ木製Ｉ字ビームではこのような条件のとき完全に破壊する。 従来のスチールウェブ木製Ｉ字ビームの破壊のモードはモーメント破壊である。 合成ファイバ補強材８６によれば、Ｉ字ビーム５０は過酷な条件の下で延性タイ プの破壊を受けるだけであり、決定的な破壊が起こる危険性が減少するため、安 全性が改善される。 金属ウェブ木製Ｉ字ビーム５０並びに従来のスチールウェブ木製Ｉ字ビームは 主に荷重７８の方向の荷重を支持するよう設計されている。この結果、金属ウェ ブ木製Ｉ字ビームは、比較的小さい横方向の荷重であっても、横方向の荷重を受 けるとしばしば破壊することがある。このような横方向の荷重は、例えば、Ｉ字 ビームが製造中又は据え付け中に不慮に落下したときに受けることがある。合成 ファイバ補強材８６は、このような不慮の小さい横方向荷重を受けた場合、フラ ンジ５２，５４がこのような荷重の下で曲がるのを阻止することによって金属ウ ェブ木製Ｉ字ビーム５０を損傷するのを防止する。 金属ウェブ木製Ｉ字ビーム５０は、従来の高いグレードの木製フランジを有す る従来のスチールウェブ木製Ｉ字ビームに匹敵する又はそれ以上の強度を維持し て、従来よりも低いグレードの木製のフランジ５２，５４によって製造すること ができる。例えば、従来のスチールウェブ木製Ｉ字ビームの木製フランジは、少 なくとも２４００ｐｓｉ仕様の強度のグレードのダグラス(Douglas)モミとする ことができる。これに対し、３００ｐｓｉ仕様の低い強度のグレードのダグラス (Douglas)モミのフランジ５２，５４を有する金属ウェブ木製Ｉビーム５０は、 従来のスチールウェブ木製Ｉ字ビームと同等の又はそれ以上の強度を有する。更 に、主にのこ引きした一枚板のダグラスモミにより構成したフランジ５２，５４ は、ラミネートベニヤ材のフランジに対して経済的に代替することができる。 圧縮又は引張を受ける木製フランジにおける節目は、フランジ及びビームの横 方向又は水平方向の曲げの局部的なスタートポイントして作用する。好適には、 図２に示す荷重条件の下で、木製フランジ８６ｂには節目がほぼないものとする とよい。 合成ファイバ補強材８６は、金属ウェブ木製Ｉ字ビームの全体強度を増加させ る改善された引張及び圧縮応力支持能力を有する金属ウェブ木製Ｉ字ビーム５０ にすることができる。更に、合成ファイバ補強材８６は、剛性が向上した金属ウ ェブ木製Ｉ字ビーム５０にすることができる。例えば、フランジ５２，５４の容 積の約１．５％の合成ファイバ補強材８６は、金属ウェブ木製Ｉ字ビーム５０の 剛性を約２００％も増大させる。合成ファイバ補強材８６は金属ウェブ木製Ｉ字 ビーム５０の剛性をこのように大幅に増大させる。即ち、Ｉビーム５０における 最大引張及び圧縮応力領域に合成ファイバ補強材８６を配置するからである。 図６は、本発明による指向性ストランド(oriented strand)ボード（ＯＢＳ） ウェブ木製Ｉ字ビーム１００を示し、このビーム１００は互いに対向する１対の 細長の木製フランジ１０２，１０４を有し、これらのフランジ間に指向性ストラ ンドボード１０６を配置する。フランジ１０２，１０４は、異なるウェブ材料を 使用するに必要な変更例えば、連続溝孔を除いて、金属ウェブ木製Ｉ字ビーム５ ０の各フランジ５２，５４とほぼ同様の形状とする。指向性ストランドボード１ ０６の代わりにプライウッドボードを代用することもできる。 金属ウェブ木製Ｉ字ビーム５０につき説明したように、少なくとも一層の合成 ファイバ補強材８６を少なくとも１個のフランジ１０２，１０４に接着し、好適 には、金属ウェブ木製Ｉ字ビーム５０につき説明しように各フランジ１０２，１ ０４の１対の木製セグメント１０８間に接着すると好適である。更に、フランジ １０２，１０４はフランジ５２，５４に適した加工木材と同一の木材で形成する ことができる。 図７は本発明によるプライウッドウェブ木製Ｉ字ビーム１１０の線図的斜視図 であり、このＩ字ビームは、互いに対向する１対の細長の木製フランジ１１２， １１４を有し、これらのフランジ間にプライウッドウェブ１１６を配置する。フ ランジ１１２，１１４は、異なるウェブ材料を使用するに必要な変更例えば、連 続溝孔を除いて、金属ウェブＩ字ビーム５０の各フランジ５２，５４とほぼ同様 の形状とする。このプライウッドボード１１６の代わりに指向性ストランドボー ド（ＯＢＳ）を代用することができる。 金属ウェブ木製Ｉ字ビーム５０につき説明したように、少なくとも一層の合成 ファイバ補強材８６を少なくとも一方のフランジ１１２，１１４に接着し、好適 には、金属ウェブ木製Ｉ字ビーム５０につき説明したように、各フランジ１１２ ，１１４の各々の１対の木製セグメント１１８に接着するとよい。しかし、補強 材８６を各フランジ１１２，１１４の大きな表面１２０，１２２に平行に指向さ せることもできる。フランジ１１２，１１４はフランジ５２，５４に適した加工 木材と同一の木材で形成することができる。 当業者であれば、本発明による基本原理から逸脱することなく、上述の実施例 の細部に多くの変更を加えることができる。本発明の範囲は、請求の範囲によっ てのみ決定されるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ 【要約の続き】 通させる。合成補強材（８６）は樹脂マトリックスに保 持した多数の合成ファイバの繊維（９０，９２）を有す るものとすると好適である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．フランジを通過するウェブ平面を画定する横方向ウェブセグメントによって 互いに離れた木材を有する第１及び第２のフランジを設けた構造部材としての木 製Ｉ字ビームにおいて、 樹脂マトリックス内に保持した多数の合成ファイバの繊維体を有し、かつ前 記ウェブ平面に交差しない位置で前記第１フランジに接着した第１合成補強パネ ルを具えた ことを特徴とする木製Ｉ字ビーム。 ２．第１フランジは、前記ウェブの軸線を横切る１対の互いに背反する大きなフ ランジ表面と、前記ウェブの軸線に交差しない１対のフランジ側面とを有し、前 記第１合成補強パネルは、１対の互いに背反する補強面を有する全体的に薄く平 坦な形状を有し、前記第１合成補強パネルを、前記補強面が前記フランジの側面 にほぼ平行となるよう前記第１フランジに接着した請求項１記載の木製Ｉ字ビー ム。 ３．前記第１合成補強パネルを前記第１フランジのフランジ側面に接着した請求 項２記載の木製Ｉ字ビーム。 ４．前記第１フランジは、複数個の木製セグメントを有し、少なくとも１個の木 製セグメントを各大きな補強面に接着した請求項２記載の木製Ｉ字ビーム。 ５．前記第１合成補強パネルを、多数の合成補強パネルのうちの前記第１フラン ジに接着した１個とした請求項１記載の木製Ｉ字ビーム。 ６．第１合成補強パネルを、多数の合成補強パネルのうちの前記第１フランジに 接着した少なくとも１個の他のパネルとした請求項５記載の木製Ｉ字ビーム。 ７．第１合成補強パネル及び多数の合成補強パネルのうちの少なくとも１個の他 のパネルを、フランジ間に存在するウェブ平面から離して前記第１フランジに接 着した請求項５記載の木製Ｉ字ビーム。 ８．第１合成補強パネルはパネル長さを有しかつこのパネル長さにほぼ平行な長 手方向合成ファイバのセット及び前記パネル長さを横切るよう整列させた織成合 成ファイバのセットを設け、前記長手方向合成ファイバのセット及び織成合 成ファイバのセットのうちの一方のセットにより他方のセットを包囲した請求項 １記載の木製Ｉ字ビーム。 ９．前記織成合成ファイバのセットにより前記長手方向合成ファイバのセットを 包囲した請求項８記載の木製Ｉ字ビーム。 10．前記織成合成ファイバのセット及び前記長手方向合成ファイバのセットをの 各々を、アラミドファイバ、カーボンファイバ、高弾性率ポリエチレンファイバ 、又はグラスファイバにより構成した請求項８記載の木製Ｉ字ビーム。 11．第１合成補強パネルを第１フランジに非エポキシ接着剤によって接着した請 求項１記載の木製Ｉ字ビーム。 12．前記第１フランジを、接着剤でラミネートした木材、のこ引きした一枚板の 木材、ラミネートしたベニヤ木材、又は平行ストランド木材として構成した請求 項１記載の木製Ｉ字ビーム。 13．前記第１フランジは第１接着剤で互いに接着した多数の木製セグメントを有 し、前記合成ファイバ補強材を第１フランジに第１接着剤で接着した請求項１記 載の木製Ｉ字ビーム。 14．前記ウェブセグメントは、複数個の金属チューブにより構成した各金属チュ ーブの第１端部及び第２端部をそれぞれ対応の第１及び第２のフランジに取り付 けた請求項１記載の木製Ｉ字ビーム。 15．前記ウェブセグメントは、第１及び第２のフランジ間に取り付けた指向性ス トランドボード又はプライウッドによって構成した請求項１記載の木製Ｉ字ビー ム。 16．フランジを通過するウェブ平面を画定する横方向ウェブセグメントによって 互いに離れた木材を有する第１及び第２のフランジを設けた構造部材としての木 製Ｉ字ビームにおいて、 樹脂マトリックス内に保持した多数の合成ファイバの繊維体を有し、かつ前 記ウェブ平面に交差しない位置で前記第１フランジに接着した第１合成補強パネ ルと、 樹脂マトリックス内に保持した多数の合成ファイバの繊維体を有し、かつ前 記ウェブ平面に交差しない位置で前記第２フランジに接着した第２合成補強パ ネルと を具えたことを特徴とする木製Ｉ字ビーム。 17．第１フランジ及び第２フランジの各々は、前記ウェブの軸線を横切る１対の 互いに背反する大きなフランジ表面と、前記ウェブの軸線に交差しない１対のフ ランジ側面とを有し、前記第１及び第２の合成補強パネルは、それぞれ、１対の 互いに背反する大きな補強面を有する全体的に薄く平坦な形状を有し、前記第１ 及び第２の合成補強パネルを、前記大きな補強面が前記フランジの側面にほぼ平 行となるよう前記第１フランジに接着した請求項１６記載の木製Ｉ字ビーム。 18．前記第１及び第２の合成補強パネルを前記第１フランジのフランジ側面に接 着した請求項１７記載の木製Ｉ字ビーム。 19．前記第１及び第２のフランジの各々は、複数個の木製セグメントを有し、少 なくとも１個の木製セグメントを前記第１及び第２の合成補強パネルの各大きな 補強面に接着した請求項１７記載の木製Ｉ字ビーム。 20．前記第１合成補強パネルを、多数の合成補強パネルのうちの前記第１フラン ジに接着した１個とした請求項１６記載の木製Ｉ字ビーム。 21．第１合成補強パネルを多数の合成補強パネルのうちの前記第１フランジに接 着した少なくとも１個の他のパネルとした請求項２０記載の木製Ｉ字ビーム。 22．第１合成補強パネル及び多数の合成補強パネルのうちの少なくとも１個の他 のパネルを、フランジ間に存在するウェブ平面から離して前記第１フランジに接 着した請求項１９記載の木製Ｉ字ビーム。 23．第１及び第２の合成補強パネルは、それぞれ、第１及び第２のパネル長さを 有しかつこの第１及び第２のパネル長さにほぼ平行な長手方向合成ファイバの第 １及び第２のセット及び前記第１及び第２のパネル長さを横切るよう整列させた 織成合成ファイバの第１及び第２のセットを設け、前記長手方向合成ファイバの セット及び織成合成ファイバのセットのうちの一方のセットにより他方のセット を包囲した請求項１６記載の木製Ｉ字ビーム。 24．前記織成合成ファイバの前記第１及び第２のセットにより前記長手方向合成 ファイバの前記第１及び第２のセットを包囲した請求項２３記載の木製Ｉ字ビ ーム。 25．前記織成合成ファイバの前記第１及び第２のセット及び前記長手方向合成フ ァイバの前記第１及び第２のセットの各々を、アラミドファイバ、カーボンファ イバ、高弾性率ポリエチレンファイバ、又はグラスファイバにより構成した請求 項２３記載の木製Ｉ字ビーム。 26．前記織成合成ファイバの前記第１のセット及び前記長手方向合成ファイバの 前記第１のセットを、それぞれタイプの異なる第１及び第２の合成ファイバによ り構成した請求項２３記載の木製Ｉ字ビーム。 27．第１及び第２の合成補強パネルを、第１及び第２のフランジに非エポキシ接 着剤によって接着した請求項１６記載の木製Ｉ字ビーム。 28．前記第１及び第２のフランジを、接着剤でラミネートした木材、のこ引きし た一枚板の木材、ラミネートしたベニヤ木材、又は平行ストランド木材として構 成した請求項１６記載の木製Ｉ字ビーム。 29．前記ウェブセグメントは、複数個の金属チューブにより構成した各金属チュ ーブの第１端部及び第２端部をそれぞれ対応の第１及び第２のフランジに取り付 けた請求項１６記載の木製Ｉ字ビーム。 30．前記ウェブセグメントは、第１及び第２のフランジ間に取り付けた指向性ス トランドボード又はプライウッドによって構成した請求項１６記載の木製Ｉ字ビ ーム。 31．フランジを通過するウェブ平面を画定する横方向ウェブセグメントによって 互いに離れた木材を有する第１及び第２のフランジを設け、これら第１及び第２ のフランジの各々は、ウェブの軸線を横断する１対の互いに背反する大きなフラ ンジ面及び前記大きなフランジ面に横断する１対のフランジ側面を有するものと した構造部材としての木製Ｉ字ビームにおいて、 それぞれ樹脂マトリックス内に保持した多数の合成ファイバの繊維体を有し 、かつ互いに背反する１対の大きな補強面を有するほぼ薄く平坦な形状の第１及 び第２の合成補強パネルであって、前記大きな補強面が前記第１及び第２のフラ ンジの大きなフランジ面を横断するよう配列させて前記第１及び第２のフランジ にそれぞれ接着した第１及び第２の合成補強パネルを具えた ことを特徴とする木製Ｉ字ビーム。 32．前記第１及び第２の合成補強パネルを、前記大きな補強面が前記フランジの 側面にほぼ平行となるよう前記第１フランジ及び第２フランジに接着した請求項 ３１記載の木製Ｉ字ビーム。 33．前記第１及び第２の合成補強パネルを前記第１フランジのフランジ側面に接 着した請求項３１記載の木製Ｉ字ビーム。 34．前記第１及び第２のフランジの各々は、複数個の木製セグメントを有し、少 なくとも１個の木製セグメントを前記第１及び第２の合成補強パネルの各大きな 補強面に接着した請求項３１記載の木製Ｉ字ビーム。 35．前記第１合成補強パネルを、多数の合成補強パネルのうちの前記第１フラン ジに接着した１個とした請求項３１記載の木製Ｉ字ビーム。 36．第１合成補強パネルを多数の合成補強パネルのうちの前記第１フランジに接 着した少なくとも１個の他のパネルとした請求項３５記載の木製Ｉ字ビーム。 37．第１合成補強パネル及び多数の合成補強パネルのうちの少なくとも１個の他 のパネルを、フランジ間に存在するウェブ平面から離して前記第１フランジに接 着した請求項３５記載の木製Ｉ字ビーム。 38．第１及び第２の合成補強パネルは、それぞれ、第１及び第２のパネル長さを 有しかつこの第１及び第２のパネル長さにほぼ平行な長手方向合成ファイバの第 １及び第２のセット及び前記第１及び第２のパネル長さを横切るよう整列させた 織成合成ファイバの第１及び第２のセットを設け、前記長手方向合成ファイバの セット及び織成合成ファイバのセットのうちの一方のセットにより他方のセット を包囲した請求項３１記載の木製Ｉ字ビーム。 39．前記織成合成ファイバの前記第１及び第２のセットにより前記長手方向合成 ファイバの前記第１及び第２のセットを包囲した請求項３８記載の木製Ｉ字ビー ム。 40．前記織成合成ファイバの前記第１及び第２のセット及び前記長手方向合成フ ァイバの前記第１及び第２のセットの各々を、アラミドファイバ、カーボンファ イバ、高弾性率ポリエチレンファイバ、又はグラスファイバにより構成した請求 項３８記載の木製Ｉ字ビーム。 41．前記織成合成ファイバの前記第１のセット及び前記長手方向合成ファイバの 前記第１のセットを、それぞれタイプの異なる第１及び第２の合成ファイバによ り構成した請求項３８記載の木製Ｉ字ビーム。 42．第１及び第２の合成補強パネルを、第１及び第２のフランジに非エポキシ接 着剤によって接着した請求項３１記載の木製Ｉ字ビーム。 43．前記第１及び第２のフランジを、接着剤でラミネートした木材、のこ引きし た一枚板の木材、ラミネートしたベニヤ木材、又は平行ストランド木材として構 成した請求項３１記載の木製Ｉ字ビーム。 44．前記ウェブセグメントは、複数個の金属チューブにより構成した各金属チュ ーブの第１端部及び第２端部をそれぞれ対応の第１及び第２のフランジに取り付 けた請求項３１記載の木製Ｉ字ビーム。 45．前記ウェブセグメントは、第１及び第２のフランジ間に取り付けた指向性ス トランドボード又はプライウッドによって構成した請求項３１記載の木製Ｉ字ビ ーム。 46．フランジを通過するウェブ平面を画定する横方向ウェブセグメントによって 互いに離れた木材を有する第１及び第２のフランジを設け、これら第１及び第２ のフランジの各々は、ウェブの軸線を横断する１対の互いに背反する大きなフラ ンジ面及び前記大きなフランジ面を横断する１対のフランジ側面を有するものと した構造部材としての木製Ｉ字ビームにおいて、 樹脂マトリックス内に保持した多数の合成ファイバの繊維体を有し、かつ互 いに背反する１対の大きな補強面を有するほぼ薄く平坦な形状の第１の合成補強 パネルであって、前記大きな補強面が前記第１のフランジの大きなフランジ面を 横断するよう配列させて前記第１のフランジに接着した第１の合成補強パネルを 具えた ことを特徴とする木製Ｉ字ビーム。 47．前記第１の合成補強パネルを、前記補強面が前記フランジの側面にほぼ平行 となるよう前記第１フランジに接着した請求項４６記載の木製Ｉ字ビーム。 48．前記第１合成補強パネルを前記第１フランジのフランジ側面に接着した請求 項４６記載の木製Ｉ字ビーム。 49．前記第１フランジは、複数個の木製セグメントを有し、少なくとも１個の木 製セグメントを各大きな補強面に接着した請求項４６記載の木製Ｉ字ビーム。 50．前記第１合成補強パネルを、多数の合成補強パネルのうちの前記第１フラン ジに接着した１個とした請求項４６記載の木製Ｉ字ビーム。 51．第１合成補強パネルを、多数の合成補強パネルのうちの前記第１フランジに 接着した少なくとも１個の他のパネルとした請求項５０記載の木製Ｉ字ビーム。 52．第１合成補強パネル及び多数の合成補強パネルのうちの少なくとも１個の他 のパネルを、フランジ間に存在するウェブ平面から離して前記第１フランジに接 着した請求項５０記載の木製Ｉ字ビーム。 53．第１合成補強パネルはパネル長さを有しかつこのパネル長さにほぼ平行な長 手方向合成ファイバのセット及び前記パネル長さを横切るよう整列させた織成合 成ファイバのセットを設け、前記長手方向合成ファイバのセット及び織成合成フ ァイバのセットのうちの一方のセットにより他方のセットを包囲した請求項４６ 記載の木製Ｉ字ビーム。 54．フランジを通過するウェブ平面を画定する横方向ウェブセグメントによって 互いに離れた木材を有する第１及び第２のフランジを設けた構造部材としての木 製Ｉ字ビームにおいて、 樹脂マトリックス内に保持した多数の合成ファイバの繊維体を有し、かつ前 記第１フランジに接着した第１合成補強パネルを具えた ことを特徴とする木製Ｉ字ビーム。 55．前記第１合成補強パネルは、１対の互いに背反する補強面を有する全体的に 薄く平坦な形状を有し、前記第１合成補強パネルを、前記補強面が前記ウェブ軸 線を横断するよう配列して前記第１フランジに接着した請求項４２記載の木製Ｉ 字ビーム。