KR20090076991A - 슈퍼 스트롱 브로크를 가진 포스트 텐션 블록 시스템 - Google Patents

슈퍼 스트롱 브로크를 가진 포스트 텐션 블록 시스템 Download PDF

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KR20090076991A
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로저 에프. 마르쉬
패트리시아 엠. 마르쉬
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로저 에프. 마르쉬
패트리시아 엠. 마르쉬
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Abstract

본 발명은 포스트 텐션닝을 사용하는 향상된 고강도 건축 시스템에 관한 것이다. 이것은 최소 덕트(103)를 가지는 일련의 상호연결된 헤비 듀티의 중공 코어 블록(102), 일련의 텐던(105) 및, 부가의 특징을 가지는 다수의 앵커 또는 플레이트(104)를 포함한다. 상기 시스템(101)은 상기 텐던(105) 및 앵커(103)에 의하여 서로 인접하여 접촉하고 분리가능하게 연결되는 다수의 인접 블록(102)으로 형성된다. 상기 독특한 특징은 내부식성으로 처리될 수 있는 강하고 견고한 완전한 플레이트(104)와 볼트(105)를 포함한다. 상기 신규의 연결로 모르타르 및 표준의 강화부로 건축되는 통상의 블록 구조보다 훨씬 더 강한 구조가 된다. 상기 시스템은 가장 강화된 콘크리트 시스템보다 더 강한 보다 예측가능하고 제어된 강도를 가진다.
텐던, 앵커, 블록, 볼트, 모르타르, 콘크리트

Description

슈퍼 스트롱 브로크를 가진 포스트 텐션 블록 시스템{POST TENSION BLOCK SYSTEM WITH SUPERSTRONGBLOKS}
본 출원은 2006년 10월 27일자로 출원된 미국 가출원 제 60/854,913 호와, 2007년 4월 19일자로 출원된 미국 가출원 60/925,302 호의 이점을 청구한다. 상기 2개의 가출원은 제목이 "슈퍼 스트롱 브로크를 가진 고강도 석조 구조용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템(SUPER UNITIZED POST TENSION BLOCK SYSTEM FOR HIGH STRENGTH MASONRY STRUCTRUES-with SuperStrongBloks)"으로 마르쉬 로저(Roger Marsh)와 마르쉬 패트리시아(Patricia Marsh)에 의하여 출원되었다. 포스트 텐션닝 시스템(post tensioning system)의 첫번째 교시는 미국 특허출원 제 11/271,703 호로 마르쉬 로저 등(본 출원의 발명자들과 동일)에 의하여 2005년 11월 10일자로 출원된 볼트-에이-블록 시스템(Bolt-A-Block system)에 의한 것으로 믿어진다. 상기 발명자들은 2006년 2월 13일자로 제목이 석조 구조용 결합식 포스트 텐션 블록 시스템(UNITIZED POST TENSION BLOCK SYSTEM FOR MANSORY STRUCTURES)인 미국 특허출원 제 11/353253 호로서 상기 결합식 포스트 텐션 시스템의 다른 향상된 형상을 제공하였다. 상기 출원은 이전 출원의 볼트-에이-브로크 또는 결합식 포스트 텐션 시스템에서 도시되지 않거나 존재하지 않는 블록 시스템 및 조립의 특징에 대한 매우 새로운 향상 및 특징을 수반한다. 상기 새로운 출원은 중요한 향상 및 특징을 가진 부가의 형상 및 방법론(methodology)을 보여주고 증명하고 있다. 본 출원은 보다 이전의 어떤 선행 기술과는 다른 보다 높은 구조적인 강도와 특징을 가지는 유일한 신규의 슈퍼 블록을 보여주고 있다.
상기 신규의 건축 및 건설 시스템은 결합식 석조 구조에 관한 것으로, 특히 포스트 텐션식 강화부 및 슈퍼 헤비 듀티 강도 능력을 가진 구조(super heavy duty strength capability)에 관한 것이다. 상기 신규의 건축 시스템은 고강도 석조 구조용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템(슈퍼 스트롱 보로크를 가진 슈퍼 UPT 블록 시스템(SUPER UPT BLOCK SYSTME with SuperStrongBloks))로 불리운다. 본 출원은 일반적으로 고강도 구조를 건축하기 위하여 강화된 콘크리트 또는 모르타르 및 블록 또는 브릭(brick) 조합을 가지는 대안적인 구조가 사용되는 모든 종류의 건축에 관한 것이다.
고강도 석조 구조용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템(슈퍼 UPT 블록 시스템)로 불리우는 본원의 명세서에 설명되는 상기 신규의 결합식 석조 구조는, 모르타르, 물 또는 동력의 요구가 없이 어떠한 위치에서도 쉽고 빠르게 설치되도록 설계되는 건축 시스템이다. 상기 슈퍼 헤비 듀티 형상(super, heavy duty configuration)은 많은 현장 및 영역에서의 사용을 예견한다. 이들은 군사 방어적인 적용, 정부 사용, 자국 보안 및, 다리, 댐, 제방(levee) 등을 위한 헤비 듀티(heavy duty)고강도 적용을 포함한다.
A. 해결하고자 하는 문제점의 도입
종래 기술에서, 강화 수단이 블록을 가지고 사용될 때, 긴 리바아(long rebar), 긴 스틸 로드(long steel rod), 모두가 나사가 형성된 것과 같은 나사 로드, 및/또는 스트랜드된 케이블(stranded cable)을 가지고 전형적으로 성취된다. "강화된 콘크리트"로 언급되는 통상적인 것은 스틸 강화부의 어떠한 텐션닝(tensioning)도 없는 것이다. 상기 강화 콘크리트의 강도는 종종 상기 콘크리트 공급자에 의한 운반 및 품질의 제어에 따른다. 몇몇 형상에서, 건축 디자인은 상기 구조의 프리-텐션닝(pre-tensioning) 또는 포스트 텐션닝(post tensioning)을 요구하거나 또는 규정하게 될 것이다. 건축 엔지니어링 및 기술의 분야의 당업자는 알 수 있는 바와 같이, 상기 프리 및 포스트 텐션닝 프로세스는 상기 콘크리트 구조의 전체 강도를 증가시킬 수 있지만, 운반되는 콘크리트의 품질에 여전히 의존하게 된다. 최근까지, 포스트 텐션닝은 일반적으로 각 층사이에서 모르타르의 위치와 관련하여서 블록의 완전한 적층(stack)에 의해서만 사용되어져 왔다. 지금까지, 로드와 플레이트를 가지는 가장 특정되는 블록 시스템은 건축 디자이너 및 엔지니어에 의해서 매우 복잡한 디자인과 높은 레벨의 스킬을 요구하여 왔다. 헤비 듀티 및 슈퍼 헤비 듀티 건축은 2006년 2월 13일자 제출된 제목이 "석조 구조용 결합식 포스트 텐션 블록 시스템"인 미국 특허출원 제 11/353253 호에 기본적으로 기재된 것을 제외하고는 예견되지 않고 있었다.
B. 종래 기술
2005년 12월에, 볼트-에이-브로크로 불리우는 보다 새로운 기술의 볼트, 블록 및 바아 시스템은 기본적인 결합식 포스트 텐션닝을 도입하였고, 여기에서 느슨 한 바아가 콘크리트 석조 유닛(CMU) 또는 블록의 중공 캐비티(또는 덕트)를 가로지르는 앵커로서 사용되었다. 상기 바아(앵커)는 필수적으로 텐던(tendon)인 체결기(나사 관통 볼트)에 의하여 각각 연결되는 나사가 있거나 없는 개구를 가진다. 상기 볼트(텐던) 및 바아(앵커) 조합의 네트워크는 상기 텐던 및 앵커의 강화 웨브(web)의 균일성을 보장하기 위하여 상기 바아의 위치선정에 다소의 주의를 요했다. 상기 콘크리트 석조 유닛(CMU)의 포켓 내 또는 홈이진 캐비티(recessed cavity)에서 상기 바아를 본질적으로 균일하게 위치시키는 것으로 고안된 소위 "석조 구조용의 결합식 포스트 텐션 블록 시스템"으로 불리는 향상된 방법 및 시스템이 발전하였다. 상기 출원은 군사적인 사용이 가능한 것 및, 다리, 부두(pier), 제방(levee), 댐 등과 같은 가능한 몇몇 구조적인 작업이 가능한 것을 위하여 완전한 플레이트(full plate) 및 덕트 시스템의 대안적인 형상의 기본적인 것을 보여주었다. 원래 보다 무거운 블록의 예견은 보다 발전된 구조적인 요구를 성취하기 위하여 발전된 상호 연결 및 방법이 없는 기본적인 시스템이다. 본 신규의 "슈퍼 스트롱 브로크를 가진 고강도 석조 구조용의 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템"은 모든 이전의 기술에서 상당히 향상된 형상, 조립 방법 및, 부착 수단을 제공한다.
역사적으로, 콘크리트 석조 유닛을 결합하기 위하여 기계적인 수단을 사용하기 위하여 시도해온 특허된 디바이스는 거의없다. 상술된 마르쉬의 노력이전에, 누구도 결합식 포스트 텐션닝을 사용하지 않았다. 가장 최근의 유일한 형상은 고강도 형상과, 결합식 포스트 텐션닝 시스템의 유일한 파생물(derivative)을 강조한 다. 설명한 바와 같이, 결합식의 포스트 텐션 시스템을 위한 건축 산업은 거의 발전을 하지 않고 진행되어져 왔다. 그럴지라도, 블록은 로드 및 플레이트를 균일하게 취급하기 위하여 매우 특수하고 또한 종종 복잡한 형상을 요구해 왔고, 그 다음 특정 블록에서 제한 로드만을 제시하여 왔다. 이러한 디바이스는 인스턴트 레비 블록 시스템(Instant levy block system)을 가르키는 센터(Center)에게 허여된 미국 특허 제 5,511,902(1996) 호에 기재되어 있다. 이것은 레비를 건축하기 위하여 복잡하고 특정되게 제조되는 블록이며, 다수의 블록, 다수의 연결 페그(peg) 및 다수의 스테이크(stake)를 포함한다. 각각의 부품은 유일하게 설계되고 제조되는 반면에, 본원에 기재된 신규의 "슈퍼 스트롱 브로크를 가진 고강도 석조 구조용의 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템"은 콘크리트 석조 유닛(CMU)용으로 설계된 균일하고 쉽게 형성되는 블록 디자인을 사용한다. 골재(aggregate), 시멘트 및 이 둘의 혼합비 형태를 변화시킴으로써 2000 PSI 내지 14000 PSI 압축 강도의 다양한 강도로 채택될 수 있고 제조될 수 있다.
다른 블록 디바이스는 매입된 플레이트를 가진 석조 블록을 제시하고 있는 파머(Farmer) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,809,732 호(1988)에 기재되어 있다. 상기 콘크리트 석조 블록은 콘크리트 석조 블록을 통하여 앵커되는 외부 플레이트 또는 플레이트들을 가진다. 상기 외부 플레이트들은 주조동안에 몰드에서 상기 콘크리트 석조 블록내로 주물된다. 이러한 플레이트 및 금속 피스(piece)는 "슈퍼 스트롱 브로크를 가지는 고강도 석조 공사용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템"의 부분으로서는 제시되어 있지 않다.
다른 건축용 디바이스는 프랭크린(Franklin)등에게 허여된 미국 특허 제 6,098,357 호(2000)에 기재되어 있다. 상기 기술은 벽 서브시스템(wall subsystem) 및 기초 서브시스템(foundation subsystem)을 가지는 모듈식의 프리-캐스트(pre-cast) 건축 블록 시스템을 기재하고 있다. 상기 벽 서브시스템은 캐비티를 가지는 다수의 벽 유닛을 가지며, 미리 응력이 걸린(pre-stressed) 텐션 케이블은 그곳내 캐비티에서 주조된다. 상기 디바이스는, 특정되게 제조되고, 물을 요구하며, 그리고 상기 "슈퍼 스트롱 브로크를 가진 고강도 석조 구조용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템"과 같이 쉽게 재사용가능하지 않는 프리-캐스트된 벽과 관통 케이블을 기재하고 있다. 또한, 상기 텐션닝 시스템은 전체 건축물을 통하여 결합되거나 또는 배치되지 않는다.
어느 정도 재사용가능한 시스템은 카르네이, 2세(Carney, Jr.)에게 허여된 미국 특허 제 6,178,714 호(2001)에 기재되어 있다. 상기 긴 로드는 상기 특정되게 주조되는 블록과 프리-캐스트된 구조물에서 개구를 관통한다. 프리 또는 포스트 텐션닝에 대한 설명은 기재되거나 청구되지 않는다. 특정 길이의 로드, 특정 블록, 특정 플레이트 및 건축하기 위하여 동력 장비(powered equipment)를 요구하는 복잡한 시스템의 형상은 "슈퍼 스트롱 브로크를 가진 고강도 석조 공사 건축물용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템"의 간단한 구성품과 다르다.
모르타르가 거의 없는 벽 구조는 프라이스(Price)에게 허여된 미국 특허 제 6,691,471 호(2004)에 기재되어 있다. 여기에서, 벽 구조는 미리형성된(preformed) 경량의 적층된 블록 칼럼(column)을 포함하고, 여기에서 상기 블록 칼럼은 긴 수직으로 배향된 지지 비임에 의하여 서로 연결된다. 양호하게는, 상기 벽 건축물은 하나 이상의 브라켓(bracket)에 의하여 건축물에 작동가능하게 연결된다. 상기 비임 및 블록은 특정의 형상으로 되어 있으며, 쉽게 입수할 수 없으며 제한되게 사용된다.
비교적 균일한 단면적의 원통형의 개방 단부의 스파(spar)를 가지는 프리-캐스트된 모듈식 스파 시스템은, 리츠터(Richter) 등에게 허여된 미국 특허 제 6,244,785 호(2001)에 기재되어 있다. 상기 스파 섹션은 아치형 세그먼트(arcuate segment)를 결합하고 상기 섹션을 적층시킴으로써 형성된다. "슈퍼 스트롱 브로크를 가진 고강도 석조 구조용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템"을 예견하는 어떠한 디자인도 보여지지 않고 있다.
상호 록크된 모르타르가 거의 없는 시스템은 몇몇 다른 디바이스에 의하여 성취된다. 그러나, 이들중 아래의 자료에서 "슈퍼 스트롱 브로크를 가진 고강도 석조 구조용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템"을 위하여 기재된 구조적으로 일체된 포스트 텐션닝 시스템을 보여주는 그 어떠한 것도 발견되지 않는다. 이러한 상호록크 디바이스의 예는, 하에너(Haener)에게 허여된 미국 특허 제 4,640,071 호(1987)에 기재되어 있다. 상기 제공되는 디바이스는 평탄한 저부 및 상부를 가지는 이격되게 평행한 쌍의 수직 측벽 그리고 이들의 대향된 단부위에서 결합식 블록의 상호록크 커넥터와 다양한 형상을 포함한다. 상기 측벽은 이들 형상에 의하여 결합식으로 연결된다. 이것은 "슈퍼 스트롱 브로크를 가진 고강도 석조 구조용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템"에 의하여 제시되는 형상이 아니다. 유사하 게, 어떠한 포스트 텐션닝도 상기 구조적인 일체성 및 강도를 증가시키기 위하여 제시되지 않는다.
상기 종래 기술 또는 상기 발명자의 참조되는 이전 출원 어느 것도, "고강도 석조 구조용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템(SUPER UPT BLOCK SYSTEM)"의 모든 특징 및 능력을 교시하고 있지 않는다. 지금까지 공지되어 있는한, SUPER UPT BLOCK SYSTEM으로 공지된 바와 같이 결합식의 포스트-텐션 초헤비 듀티 석조 블록 구조용의 요구를 완전하게 만족시키는 현재의 시스템은 없다. 상기 슈퍼 시스템은 심플하지만 여전히 강한 구성 부품으로 제조되고; 간단한 공구로 제조될 수 있으며; 모르타르 또는 물이 필요없고; 모르타르 구조보다 더 강한 구조와 가장 강화된 콘크리트 구조를 제공하며; 그리고, 상기 건축의 완료시에 즉각적인 사용 및 거주를 위하여 준비된다. 디바이스 및 다수의 신규 사용의 조합은 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템에 대하여 유일한 것이다.
슈퍼 UPT 블록 시스템은 건축 수단으로서 다양한 형태의 헤비 듀티 구조를 건축하는데에 사용하기 위하여 발전되어져 왔다. 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템은 플레이트와 볼트 시스템을 사용함으로써 각각의 개별적인 중공 코어식 블록(hollow cored block)을 분리가능하게(demountably) 연결하는 건축 시스템이다. 이러한 연결은 표준 블록 또는 강화 콘크리트 대체 시스템과 비교할 때에 훨씬 강하고, 더 빠르며, 비용이 더 싼 빌딩 건축을 발생시킨다. 상기 3개의 주 구성품, 즉 플레이트, 볼트 및 블록이 견고하게 연결되지만, 그 부착 수단은 원한다면 완전히 분해될 수 있다. 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템은 사람이 간단한 공구 및 간단한 교육에 의해서 성취될 수 있다. 물이 필요 없으며, 특별한 공구가 필요 없고(간단한 렌치(wrench)로 충분하다), 브레이싱(bracing)이 필요없으며, 그리고 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템으로 구성된 구조는 즉각적인 사용을 위하여 준비된다. 상기 향상된 슈퍼 UPT 블록 시스템은 중공 코어(작은 관통 캐비티(cavity) 또는 덕트), 고강도의 체결 볼트(텐던) 및 플레이트(앵커)를 특징지우는 석조 유닛(콘크리트 석조 유닛)을 포함한다. 또한, 상기 신규의 특징은 다양한 위치에 배치될 수 있으며 내부식용으로 처리될 수 있는 강하고 견고한 완전한 플레이트(full plate) 및 볼트를 개시하고 있다.
목적, 장점 및 이점
상술된 결합식 포스트 텐션닝 종래 기술을 가지는 것에 비하여 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템은 아주 많은 이점과 장점이 있다. 쉽게 이용가능한 부분을 사용하고 조립하기에 매우 쉬운 헤비 듀티 또는 경량의 건축 시스템은 현재 존재하지 않고 있다. 그러나, 상기 결합식 포스트 텐션닝 기술을 가짐으로써, 상기 구조는 통상의 모르타르를 사용하는 기술 및 강화 콘크리트에 의하여 건축되는 것보다 훨씬 더 강한 유닛이 된다. 표 A는 원래의 볼트-에이-블록 시스템(미국 특허출원 제 11/271,703 호) 및 상기 결합식 포스트 텐션닝 시스템(미국 특허출원 제 11/353253 호)의 종래 기술에 비하여 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템의 신규의 분명한 장점 및 이점의 리스트를 나타내고 있다. 표 B는 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템이 통상의 모르타트 및 블록 및 강화 콘크리트 시스템에 비하여 볼트-에이-블록 및 결합식 포스트 텐션닝 시스템과 유사한 것을 가지고 있다는 장점 및 이점의 리스트이다. 제시된 이들 장점은 상기 신규의 슈퍼 UPT 블록 시스템에 대해서도 미친다(carryover)". 표 C는 원래의 볼트-에이-블록 시스템에 대하여 장점을 가지고 있는 결합식 포스트 텐션닝 시스템과 유사한 장점 및 이점의 리스트이다. 또한, 표 C에 있는 이들 장점 역시 상기 신규의 슈퍼 UPT 블록 시스템에 대해서도 미친다.
표 A- 볼트-에이-브로크 시스템과 다른 UPT 시스템에 비한 슈퍼 UPT 블록 시스템의 분명한 장점 및 이점
항목 설명
1 조립의 용이함과 속도를 위하여 플레이트상에 특정 템플레이트(template), 즉 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템의 조립용 카페트 또는 그리드(grid)를 제공한다
2 상기 CMU상에 앵커 플레이트의 정밀한 위치선정을 제공한다
3 다리 칼럼(bridge column), 비임과 같은 손상되거나 악화되는 구조에 대하여 갱신할 수 있다
4 내진(seismic) 및 내풍(wind resistance)용 막사와 같은 다층 빌딩을 갱신할 수 있다
5 수직면 또는 수평면 또는 둘다에 플레이트를 위치시킬 수 있다
6 작은 덕트로서 고강도 CMU를 제공할 수 있다
7 부어진(poured) 강화 대체 시스템에 대하여 예측가능한 콘크리트 강도를 보장한다
8 큰 댐 또는 제방과 같은 대형 강화의 부어진 것(pour)에 대하여 발열성 경화(exothermic cure)의 수단 또는 냉각 파이프에 대한 요구를 제거한다
9 테러방지, 개인 감금소(personnel retention), 방어용 벽을 위하여 다층으로 형성될 수 있다
10 설비, 다른 재료 또는 절연 수단을 위하여 개방된 중앙 영역으로 형성될 수 있다
11 미리 조립될 수 있으며, 조립은 절충되는 품질(compromising quality)이 없이 어떠한 때에도 중단되어서 다시 시작될 수 있다
12 푸터(footer)의 유무에 관계없이 사용가능하다
표 B-볼트-에이-브로크 및 다른 결합식 포스트 텐션닝 시스템과 유사한 장점
항목 설명
1 물이 필요 없다
2 구조적인 강도를 얻기 위하여 기다리는 시간이 요구되지 않는다
3 모르타르가 경화되어서 강도를 얻는 동안에 일시적인 지지체가 필요없다
4 간단한 수동 공구가 사용된다
5 푸터의 유무의 관계없이 사용가능하다
6 모르타르 건축보다 더 큰 최종 인장 및 더 강한 압축 강도를 가진다
7 보다 덜 나무를 사용하고, 따라서 건축을 지지하는데 요구되는 산림 벌채(deforestation)가 덜 이루어짐으로써, 환경 친화적이다
8 전체 가격면, 즉 재료 및 노동에서 경쟁력이 있다
9 빠른 건축을 허용한다
10 분해될 수 있고 구성품이 재사용가능하다
11 숙련된 노동이 필요없다
12 글로벌적이고/세계적이며/보편적인(universal) 적용을 가진다
13 토지 또는 표준적인 기초위에 건축될 수 있다
14 수직의 이중 블록 사이에 보다 큰 거리로 이격된다
15 건축 개념을 배우기 쉽고 비숙련자도 건축을 시작할 수 있다. 이렇게 쉬운 학습 곡선(learning curve)을 가짐으로써 배우기 간단하고 사용하기 간단하다. 매우 간단함으로써, 다수의 작업자가 블록을 "놓는것(laying)"이 아니라 구조를 조립하면서 동일 영역에 있을 수 있다
16 보다 매력적인 벽을 의미하는 완전한 이격을 제공한다. 블록은 조이기 이전에 완전한 정렬과 정확한 위치선정을 가지게 된다
17 금속 바아를 통한 전기 접지를 제공한다
18 전천후 건설이다. 모든 종류의 기후, 비, 눈, 바람, 추운 날씨, 더운 날씨, 수중, 심지어 잠수종(diving bell) 또는 잠함(caisson)에서도
19 결합식 건축이다. 정지하거나 또는 어떠한 점에서도 건축을 중단시키는 어떠한 것이 발생된다면, 보다 이전의 모르타르 건조 문제점 및 다른 성가신 문제점도 없이 즉시 다시 시작할 수 있다.
20 어느 쪽으로부터, 즉 내부 또는 외부로부터의 작업에 의해서도 벽을 건축할 수 있다.
21 하나 이상의 코어 블록, 브릭 및 다른 건축 유닛으로 작업을 한다
22 발판(scaffolding), 사다리 잭 및 보행판(walk board)이 보다 덜 필요한데, 왜냐하면 상기 벽이 즉시 완전한 강도로 있게 되기 때문이다
23 코어 내에 콘크리트를 부을 수 있고 그리고 수직의 리바아(rebar)를 부가할 수 있다.
24 코어내에 절연체를 부을 수 있거나 또는 포움(foam)을 스프레이할 수 있다.
25 비산 파편(fly debris)을 저지시킨다.
26 지진 및 허리케인/토네이도에 저항한다.
27 내화성이 있다.
28 모르타르 강도에 의존하지 않는다.
29 건축하기 위하여 어떠한 동력 또는 가솔린도 요구되지 않는다.
30 도어 및 윈도우 프레임, 지붕 및 천정 조이스트 및 트러스(truss); 금속 및 아스팔트/섬유/고무 지붕과 같은 다른 건축 기술과 사용가능하다
31 표준의 연관류(plumbing), 전기, 통신 및 조명 팩키지와 사용가능하다
32 한번에 몇몇 블록층을 건축하는 능력을 가짐으로써, 전체 건축 속도를 높인다
33 일정한 내부(회반죽(plaster), 보어(boar), 패널, 페인트) 및 외부 벽 표면(사이딩(siding), 브릭(brick), 스투코(stucco)) 등에 채택된다
34 완벽한 연관류 및 레벨 정렬을 제공한다
35 부어지는 기초(poured foundation)가 필요하지 않다
36 유닛 바이 유닛(unit by unit) 건축이다
37 건축자가 상기 기초벽의 작은 부분을 남기는 것을 가능하게 함으로써, 돌을 수평으로 맞추고(grade) 펴지게 하며(spread), 콘크리트를 하역하거나 필요한 어떠한 것이 이루지도록 트럭 및 굴착기가 상기 건축물내로 쉽게 가로질러 갈 수 있다. 헤비 듀티이 있는 내부 작업이 완료되자마자, 상기 벽은 그 위치에 재빠르게 체결되어서 완전한 강도로 진행할 준비가 된다.
38 흰개미(termite)와 왕개미(carpenter ant)가 방지된다
표C- 결합식 포스트 텐션닝 시스템과 유사하고 볼트-에이-블록 시스템에 대비한 장점
항목 설명
1 상기 CMU사이의 어떠한 갭도 제거. 그 공간의 어떠한 충전(filling) 및 코우킹(caulking) 도 요구되지 않음.
2 앵커 바아를 정확하게 위치시킴
3 리세스된 채널 또는 매입된(embedded) 바아로 보다 빠르게 건축
4 보다 강한 군사/방어적인 사용 및 폭발 방지(anti-blast)에 적용
5 위치선정의 도움으로 보다 용이하고 보다 빠른 건축의 특징
구조물(특히, 석조, 콘크리트 및 스틸 건축) 건축의 당업자는, 상기 시스템을 가진 예에서 제시된 특징, 장점 및 이점은 다른 형태의 건축 향상에 쉽게 채택된다는 것을 쉽게 이해한다.
본 명세서의 부분에 합체되어 있으며 또한 그 부분을 구성하는 첨부 도면은, 양호한 고강도 석조 공사용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템(슈퍼 UPT 블록 시스템)의 실시예를 도시한다. 위에서 주어진 요약적인 설명과 아래에 주어진 상세한 설명과 함께 도면은, 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템의 원리를 설명한다. 그러나, 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템은 도시된 정확한 정렬 및 구현에만 한정되지 않는다.
도 1은 고강도 석조 구조용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록의 형상의 스케치를 도시한다.
도 2는 서술되는 구성품의 특징을 가지는 고강도 석조 구조용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록의 형상의 스케치를 도시한다.
도 3은 이전 적용의 헤비 듀티 결합식 포스트 텐션 시스템용 종래 기술의 스케치를 도시한다.
도 4는 고강도 석조 구조용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템의 일반적인 벽 조립을 도시하는 도면이다.
도 5의 A 내지 F는 고강도 석조 구조용의 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템의 조립체의 원형(prototype) 및 구성품의 스케치를 도시한다.
도 6은 슈퍼 헤비 듀티 강도 능력 및 포스트 텐션된 강화부를 가지는 신규의 슈퍼 UPT 블록 시스템의 다양한 형상을 도시하는 도면이다.
도 7의 A 내지 D는 조립을 용이하게 하며 빠르게 하기 위하여 위치 마킹(location marking)을 가지는 완료되는 메인 플레이트 또는 앵커 디바이스를 상세하게 도시하는 도면이다.
도 8의 A 내지 C는 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템에서 상기 서술되고 특정되게 마크되는 플레이트 또는 앵커에 의하여 제공되는 그리드 정렬의 스케치를 도시한다.
도 9는 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템용 그리드 정렬 플레이트를 더욱 상세하게 도시하는 도면이다.
도 10의 A 내지 E는 다양한 수평형상에서 강성 플레이트를 가지는 슈퍼 UPT 블록 시스템의 원형 스케치를 도시하는 도면이며, 도 10의 F는 사인(sign) 포스트 설치를 위하여 사용되는 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템의 스케치를 도시한다.
도 11의 A 내지 E는 다양한 수직 형상에서 상기 강성 플레이트를 가지는 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템의 원형 스케치를 도시하는 도면이다.
도 12는 다양한 보호 벽 형상에서 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템의 예의 스케치를 도시하는 도면이다.
도 13의 A 내지 F는 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템용의 잠재적인 적용인 전형적인 구조 시스템에서 다양한 강화 칼럼 및 비임의 스케치를 도시하는 도면이다.
도 14의 A 내지 C는 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템으로 악화되거나 또는 손상되는 구조를 갱신시키는 새로운 구조와 실시예의 양쪽을 위한 칼럼 및 비임의 스케치를 도시하는 도면이다.
도 15의 A 내지 E는 상기 슈퍼 블록 시스템용의 다양한 보조 연결 수단 및 보조 블록 형상을 도시하는 도면이다.
도 16은 시간이 경과함에 따라서 다양한 대피호(shelter)용의 이행 및 비교 스케치를 도시하는 도면이다.
도 17은 현재에 사용되는 다양한 건축 시스템용 특징 및 작용의 비교표를 도시하는 도면이다.
<도면부호의 설명>
48: CMU에서의 중공 캐비티
87: 결합식 포스트 텐션 블록 시스템의 고강도(군사 방어 또는 테러 방지) 형상의 일반적인 부품
87A: 상기 결합식 포스트 텐션 블록 시스템의 고강도(군사 방어 또는 테러 방지) 형상의 조립체
88: 포스트 텐션닝을 위한 전체 범위의 CMU 표면 플레이트
89: 비교적 작은 캐비티를 가지는 고밀도 CMU
90: #5 또는 #8 등급 스틸 또는 동일한 것과 같은 고강도 텐던
91: 기초부 또는 장착된 구조에 부착하기 위한 다양한 앵커(miscellaneous anchor)
98: 포스트 텐션닝용 앵커(바아)에서 관통 구멍 개구
99: 포스트 텐션닝용 앵커(바아)에서 나사 구멍 개구
101: 일반적인 고강도 슈퍼 블록 형상
101A: 몇몇의 고강도 슈퍼 블록 형상(CMU, 플레이트 및 볼트)의 조립체
101B: 하나-반쪽 블록 형상(CMU, 플레이트 및 볼트)
102: 최소 캐비티와 최대 콘크리트를 가지는 콘크리트 석조 유닛
102B: 최소 캐비티와 최대 콘크리트를 가지는 콘크리트 석조 유닛의 하나-반쪽 블록 형상
103: 최소 캐비티(덕트)
103A: 본질적으로 수직인 최소 캐비티(덕트)
103B: 본질적으로 수직인 최소 캐비티(덕트)
104: 고강도 내부식성 플레이트
104B: 반쪽 블록용 고강도 내부식성 플레이트
105: 볼트 등과 같은 고강도 내부식성 체결 수단
106: 관통 구멍
107: 나사 구멍
108: 육각 헤드 등과 같은 체결기를 회전하기 위한 수단
109: 테이퍼진 나사
110: 임팩트 테스트 수단
111: 적층(솔리드) 접착
111A: 수평 적층 접착
112: 연속적인 접착
113: 다양하고 랜덤한 형상
114: 정렬 경계 수단(페인트, 컬러 코드된 것 등)
114B: 정렬 경계 수단-기하학적인 마크(geometric mark)
115: 매치-업 그리드
116-1: 수평 플레이트-제로 위치
116-2: 수평 플레이트-180도 위치
116-3: 수평 플레이트-반전하기 위하여 0으로 플립됨
116-4: 수평 플레이트-반전하기 위하여 플립됨(flipped)-180도 위치
116-5: 수평 플레이트-270도 위치
116-6: 90도 위치
116-7: 수평 플레이트-반전하기 위하여 플립됨-90도 위치
116-8: 수평 플레이트-반전하기 위하여 플립됨-270도 위치
117: 블록 사이의 구멍/개구
118: 적층 또는 솔리드 접착(수직 또는 수평 플레이트)
119: 다수(2개 이상) 벽 구조(수평 또는 수직 플레이트)
120: 충전된 벽 구조(수직 또는 수평 플레이트)
121: 이격된 벽 구조(구조들 사이의 개방됨-수직 또는 수평 플레이트)
122: 구조적인 비임(강화 콘크리트 등)
123: 구조적인 컬럼(강화된 콘크리트 등)
123A: 부식된 강화 콘크리트 칼럼
123B: 변위된 강화 콘크리트 칼럼
124: 대피호 빌딩형의 차트
125: 현대식 빌딩 기술의 비교 차트
126: 충전 재료(고유의 돌, 토양 재료 등)
127: 수직 플레이트-경계(114,114B)을 포함하는 상술된 수평 플레이트(116)와 동일함
128: 티 플레이트 구조 부재-수단(결합식 성형, 용접 등)에 의하여 형성되어 고착되게 부착되는 2개의 수직 플레이트(127)와 하나의 수평 플레이트(116)
129: 상기 수평 및 수직 벽을 부착하기 위한 (볼트에 의해서 제거가능한 또는 용접 등에 의하여 고정된) 수단을 고정하으로써 수평 플레이트(116 및 127)에 부착되는 티 구조 부재
130: 엘 또는 각도 플레이트 구조 부재-(일체적인 성형, 용접 등) 수단에 의 하여 형성되고 고정되게 부착되는 하나의 수직 플레이트(127) 및 하나의 수평 플레이트(116)
131: 수평 및 수직 벽을 고정하기 위한 수단에 의하여 상기 플레이트(116 및 127)에 부착되는 엘 또는 각도 구조 부재
132: 2방향 덕트(동일 블록에서 103A 및 103B)를 가지는 블록
133: 예를 들면 사인 포스트와 같은 매입된 아이템과 사용하기 위한 수직 지지체용 구조 부재-I 비임, H 비임, C 채널, 사각, 직사각 또는 둥근 튜브 등
134: 현존하는 손상되거나 악화된 칼럼
135: 현존하는 비임
136: 둘러싸인 형상으로 된 갱신 슈퍼 UPT 블록 시스템 칼럼
137: 개방된 센터를 가지는 신규의 슈퍼 UPT 블록 시스템
137A: 개방된 센터를 가지는 신규의 보다 작은 단면의 슈퍼 UPT 블록 시스템 칼럼
138: 신규의 UPT 슈퍼 UPT 블록 시스템 칼럼의 센터 영역
139: 솔리드(solid) 센터를 가지는 신규의 슈퍼 UPT 블록 시스템
139A: 솔리드(solid) 센터를 가지는 신규의 보다 작은 단면의 슈퍼 UPT 블록 시스템 칼럼
140: 솔저(soldier)형 슈퍼 UPT 블록 시스템 비임
141: 개방된 센터를 가지는 신규의 UPT 블록 시스템 구조
본 발명은 고강도 석조 구조용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템(슈퍼 UPT 블록 시스템(101))로 불리우는 건축 시스템이다. 상기 포스트 텐션닝 시스템은 단지 몇몇의 서로 다른 형태의 구성품, 즉 중공 코어(작은 관통 캐비티 또는 덕트)를 특징으로 하는 석조 유닛(콘크리트 석조 유닛), 고강도 체결 볼트(텐던) 및 플레이트(앵커)를 포함한다. 또한, 상기 신규 특징은 내부식용으로 처리될 수 있는 강하고 견고한 완전한 플레이트 및 볼트를 교시하고 있다. 상기 중공 캐비티(103)가 덕트인 슈퍼 헤비 듀티 중공 코어 블록(102)(및 다른 것), 일련의 텐던(관통 볼트와 같은)(105) 및 다수의 앵커(플레이트와 같은)(104)는 몇몇 부가의 특징을 가진다. 시스템(101)은 서로에 대하여 인접하여 접촉하는 다수의 인접 블록(102)으로 형성되며, 상기 텐던(105) 및 앵커(104)에 의하여 서로에 대하여 분리가능하게 연결된다. 슈퍼 UPT 블록 시스템을 가지는 상기 신규의 커플링은, 모르타르 및 표준의 강화부를 가지고 건축되는 통상의 블록 구조보다 전체적으로 훨씬 더 강한 다수의 결합식 포스트 텐션된 콘크리트 석조 유닛으로 형성되는 구조를 발생시킨다. 슈퍼 UPT 블록 시스템은 가장 강화된 콘크리트 시스템보다 전체적으로 훨씬 더 강한 시스템으로 되도록 보다 더 예견가능하고 제어되는 강도를 가진다. 특히, 강화된 콘크리트 및 석조 구조를 가지는 건축 분야의 당업자는, 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)이 제조되어서 사용되도록 물리적으로 허용하기 위하여 사용될 수 있는 다양한 부품을 이해한다. 기존 기술에 비한 향상은 상술된, "목적, 장점 및 이점"이라는 항목에 언급된 바와 같이 많은 장점 및 이점을 가지는 건축 시스템을 제공한다. 상기 보다 신규의 볼트-에이-브로크 및 석조 구조용 결합식 포 스트 텐션 블록 시스템에 대한 장점은, 군사 및 정부 기관용의 보다 높은 강도 능력과, 다리, 댐, 제방 등과같은 다양한 구조를 포함한다.
도 1 내지 도 17에는, 종래 기술의 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 완성되는 작동 실시예와, 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템용의 많은 사용과 적용이 도시된다. 상기 도면 및 설명에서, 도면과 스케치는 본 발명의 일반적인 형상 및 이것의 사용을 잘 설명한다는 것을 알 수 있다. 상기 시스템의 양호한 실시예는 도시된 바와 같이 단지 몇몇의 부품을 포함한다. 이들 구성품의 다양하고 중요한 특징은, 당업자가 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 중요성과 기능성을 이해할 수 있도록 아래에서 적절하고도 상세하게 설명된다.
본원의 명세서에 합체되고 또한 그 일부를 이루는 첨부 도면은 양호한 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 실시예를 도시한다. 상술된 요약 설명과 함께 상기 도면 및, 아래에서 설명되는 상세한 설명은, 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 원리를 설명한다. 그러나, 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)은 도시된 정확한 정렬 및 구현화에만 한정되는 것이 아님을 이해할 것이다.
도 1은 고강도 석조 구조용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템 또는 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)에 대한 형상의 스케치를 도시하는 도면이다. 상기 향상된 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)은 중공 코어(작은 관통 캐비티 또는 덕트)(103)으로 특징지워지는 석조 유닛(102)과, 고강도 체결 볼트(덴던)(105) 및, 플레이트(앵커)(104)를 포함한다. 또한, 이러한 신규의 특징은 상기 플레이트(104)가 강하고 견고하다는 것을 교시하고 있으며, 상기 플레이트(104) 및 볼트(105)는 다양한 위 치에 배치될 수 있다. 각각(상기 플레이트(104) 및 볼트(105)는 내부식용으로 처리될 수 있다.
도 2는 도시되는 구성품의 특징을 가지는 고강도 석조 구조용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템 또는 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 형상에 대한 스케치를 도시하는 도면이다. 이러한 슈퍼 스트롱(SuperStrong) 구성품은, 슈퍼 스트롱 브로크(102), 슈퍼 스트롱 플레이트(104) 및, 슈퍼 스트롱 볼트(105)를 포함한다. 또한, 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 전체 형상은 구조(101B)를 완성하기 위하여 예비용(occasional) 반쪽 블록(102B) 및 반쪽 플레이트(104B)를 채택하여 사용할 것이다. 상기 블록(102) 및 상기 반쪽 블록(102B)에 부가하여서, 상기 플레이트 형상(104)은 또한 상기 볼트 또는 텐던(105)을 상기 플레이트 또는 앵커(104)에 연결하기 위하여 건축되는 형상을 가진다. 상기 채택된 예는 관통 구멍(106)과 나사 구멍(107)이다. 상기 볼트(105)는 상기 캐비티(103)를 통하여 아래로 있는 개방된 나사형성되지 않는 관통 구멍(106)을 통과하여서, 상기 나사 구멍(107)에서 상기 하부 플레이트(104)에 결합된다. 당업자는 이러한 연결을 동일하게 성취하기 위한 많은 체결 수단이 있다는 것을 이해한다. 그러나, 상기 나사 관통볼트(105)와 관련된 상기 개방 개구(106)와 나사 개구(107)는 양호한 실시예의 수단이다. 이러한 간단한 구성품은 예상할 수 있는 가장 크고 가장 강한 구조를 건축하도록 허용하는데에 필요한 모든 것이다. 이러한 구성품들, 상기 슈퍼 스트롱 브로크(102), 슈퍼 스트롱 플레이트(104) 및 슈퍼 스트롱 볼트(105)는, 모두 각각의 유닛에 문자 그대로 몇톤의 여분의 강도를 부가하는 포스트 텐션식이다. (실험적인 테스트는 이러한 결론을 지지한다). 상기 구조를 예상할 때에, 상기 슈퍼 스트롱 구성품(102,104 및 105)은 원하는 구조용으로 어떠한 상대적인 크기로 제조될 수 있다.
제한적인 아닌 예로서, 외부 크기가 7.625 x 7.625 x 15.25 인치인 슈퍼 스트롱 브로크(102)를 사용할 수 있다. 중요한 것은, 상기 크기의 비는 1 x 1 x 2이다. 이것은 1 x 1 x 2.05의 비를 가지는 표준의 콘크리트 블록과는 다르다. 상기 슈퍼 스트롱 보로크(102)는 거의 솔리드(solid)하며, 상기 텐던(볼트)(105)이 프리 캐스트된 덕트(코어)(103)를 통과할 정도의 충분한 여지만을 남기는 점에 유의한다. 상기 예(상기 개념을 제한하는 것은 아님)의 부가적인 설명으로서, 상기 슈퍼 스트롱 브로크(102)는 콘크리트의 12,000 PSI 압축 강도(또는 그 이상)를 가질 수 있다. 이것은, 유사한 표준 콘크리트 석조 유닛에 비해 증가된 표면적 때문에 각각의 슈퍼 스트롱 브로크(102)가 백사십만 파운트를 지지하도록 허용한다. 필요하다면, 상기 12,000 PSI강도는 블록 제조 플랜트(plant)에서 제조할 시점에 시험에 의해 제어되고 확인될 수 있다. 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템에서 콘크리트 블록의 예측가능한 강도는 강화된 콘크리트에서 중요한 장점이다. 이러한 실질적인 강도의 확인은 상기 제조된 블록의 샘플의 파괴 시험 또는 비파괴 시험을 통하여 이루어질 수 있다.
도 3은 이전 적용의 헤비 듀티 결합식 포스트 텐션 시스템(87)용 종래 기술의 스케치를 도시하는 도면이다. 이것은 간단한 헤비 듀티의 선택으로 되어 있다. 상기 전체 CMU(89)는 중공 캐비티(48)를 통하여 앵커 플레이트(88)와 볼트/텐 던(90)에 여전히 연결된다. 상기 앵커(88)는 완전한 플레이트이다. 이것은 볼트-에이-브로크의 종래 기술에 도시된 바와 같은 어떠한 갭도 제거시킨다. 이들 플레이트(88)는 스틸과 같은 금속으로 제조된다. 도 3의 A는 플레이트(88)에서 상기 나사 개구(98)에 의하여 상기 플레이트(88)에 연결되는 각 캐비티용 텐던(90)을 도시한다. 나사가 형성되지 않은 관통 구멍(99)은 하부 플레이트에 연결하기 위하여 다음 텐던을 배치시키는 위치에 있다. 도 3의 B는 다수의 텐던(90)이 원한다면 보다 큰 포스트 텐션닝을 발생시키기 위하여 사용된다는 것을 도시한다. 부가의 텐던(90)은 상기 앵커 플레이트(88)에서 대응되는 부가의 개구(98,99)를 요한다. 도 3의 C는 헤비 듀티 적용(87A)을 나타낸다. 이 실시예에서, 일련의 헤비 듀티 CMU(89)은 위치되어서 조립된다. 그러나, 상기 앵커는 완전 표면 플레이트(88)이다. 상기 텐던(90)은 고강도 관통 볼트 또는 다른 강하고 견고한 텐던이다. 또한, 초기 베이스 앵커는 상기 컴팩트한 돌에 직접, 또는 대지에 직접 콘크리트 패드내로 부착하기 위한 다양한 형상(91)이 될 수 있다. 이들 다양한 형상(91)은 요구되는 건축을 수용하기 위하여 길이를 변화시킬 수 있다.
도 4는 상기 고강도 석조 구조용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록 시스템(101A)의 일반적인 벽 조립체이다. 블록(102)을 가지는 벽 형상에서, 비록 상기 플레이트(104)와 블록(102)이 실질적으로 어떠한 방향에 위치될 수 있다는 것을 도시될지라도, 상기 플레이트(104)는 선형 및 수평으로 있게 된다. 상술한 바와 같이, 상기 예와 같은 형상은 완전한 플레이트(104) 및 반쪽 플레이트(104B)는 물론 완전한 블록(102) 및 반쪽 블록(102B)을 사용할 것이다. 모든 경우에, 상기 텐던 또는 볼트(105)는 상기 블록(102,102B)의 각 측부상에서 상기 플레이트(앵커)(104,104B)를 연결하기 위한 양호한 수단으로서 사용된다. 이러한 위치선정은 상기 형상(101A)의 포스트 텐션닝을 용이하게 한다. 상기 마지막 텐션닝 토오크(및 최종 압력)은 적용에 따라서 변화될 수 있다. 실험적인 테스트는 요구되는 적용을 위한 적절한 텐션닝을 나타낼 것이다. 예를 들면, 공통의 벽 또는 블라스트 방벽(blast barrier)은 미리 규정된 토오크에서 가장 양호하게 실행될 수 있는 반면에, 허리케인 방어 또는 내진(지진 방어) 시스템이 다른 세트의 토오크 및 최종 텐션을 요구할 수 있다. 이러한 모든 것은 건축 시스템의 당업자에 의해서 잘 이해될 것이고, 또한 다양한 실험적인 테스팅에 의하여 증명되고 확인될 수 있다. 상기 개방된 개구(106)와 나사 개구(107)의 특징은 상기 도면에 또한 도시된다. 마지막으로, 부착 앵커(91)는 상기 도 3의 종래 기술에 설명된 바와 같이 지지 표면에 상기 시스템(101A)을 부착하기 위하여 사용된다.
도 5의 A 내지 F는 고강도 석조 구조용 슈퍼 결합식 포스트 텐션 블록(슈퍼 UPT 블록 시스템(101))의 조립체의 원형 및 구성품의 스케치를 도시하는 도면이다. 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 구성품은 상기 구성품 모두가 함께 어떻게 조립되는지에 대하여 상기 도 4를 보완하기 위해 도시된다. 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101A)은 단지 3개의 부품-슈퍼 스트롱 구성품(102,104 및 105)을 사용하는 결합식 건축 시스템이다. 상기 독특한 형상의 블록(102)은 어떠한 형상 및 패턴에서도 서로에 대하여 다음을 안착시키기 위하여 설계되며, 어떠한 결합 공극(void) 또는 갭도 남기지 않는다. 각각의 완전한 슈퍼 블록(102)은 텐던(105)용 덕트로서 작용 하기 위하여 2개의 코어 구멍(103)을 가진다. 도 5의 A는 슈퍼스트롱 브로크(102)를 도시한다. 도 5의 B는 덕트(103)를 가지는 슈퍼 스트롱 브로크(102)를 도시한다. 상기 슈퍼 스트롱 브로크(102)는 잠재적으로 백사십만 파운드를 지지한다. 상기 슈퍼 스트롱 브로크(102)의 원형은 단지 대략 68파운드의 헤비 듀티을 가진다. 슈퍼 브로크(102)의 예는 외부 치수가 7.5 x 7.5 인치이고 두께가 3/8"인 슈퍼 스트롱 플레이트(104)를 사용할 수 있다. 상기 예시적인 슈퍼 스트롱 볼트(105)는 1/2직경x 8 1/2인치 길이, 13의 나사로 되어 있다. 상기 볼트(105)는 약 13,000파운드의 클램핑 능력을 가진다. 상기 2개의 볼트(105)는 함께 약 13톤의 포스트-텐션닝을 제공한다. 네이셔널 파인 쓰레드(national fine thread)는 약 10% 더 강하게 될 수 있고, 물론 보다 큰 볼트(105)는 보다 큰 결합식 포스트 텐션닝을 위하여 사용될 수 있다.
도 5의 C에서, 상기 슈퍼 스트롱 플레이트(104)가 도시된다. 상기 관통 구멍(106)과 나사 개구(107)가 또한 도시된다. 상기 플레이트(104)를 상기 형상(101)위에 통합시켜서 위치시키기 위하여, 정렬 경계(alignment demarcation)(114)가 도시된다. 사용 방법은 아래에 설명된다. 도 5의 D는 몇몇의 슈퍼 스트롱 볼트(105)를 도시한다. 도 5의 E는 일 단부에서는 회전하기 위한 수단(108)과, 반대 단부에서는 테이퍼진 나사(109)를 가지는 슈퍼 볼트(105)의 스케치를 도시하는 도면이다. 상기 테이퍼(109)는 상기 관통 볼트(105)를 상기 나사 개구(107)내로 위치시킴으로써 조립 공정을 허용하여 향상시킨다.
상기 요소들로부터 슈퍼 스트롱 플레이트(104)와 볼트(105)를 보호하는 것은 중요할 수 있다. 상기 볼트-에이-브로크 표준 바아, 터치 바아 및, 볼트는 정상적으로는 상기 벽 또는 구조내에 포함됨으로써 상기 요소들로부터 보호된다. 상기 슈퍼 스트롱 브로크 조립체(101A)에서, 상기 플레이트(104) 및 볼트(105)는 상기 요소들에게 노출될 수 있고, 녹 또는 다른 부식으로부터 보호될 필요가 있을 수 있다. 상기 볼트(105) 및 플레이트(104)를 보호하기 위한 몇몇 방법이 있다. 예를 들면, 상기 볼트(105)는 (양호하게는) 징크 크로메이트 처리(zinc chromated)될 수 있다. 상기 플레이트(104)는 징크 크로메이트처리되거나, 아연도금되거나(galvanized), 또는 백 가지 이상의 녹 방지 페인트중의 하나로 페인트될 수 있다. 다른 선택으로서는, US Steel에 의하여 제조되는 Cor-Ten™과 같은 자체적으로 녹을 제한하는 스틸(self limiting rusting steel)을 사용할 수 있다. 플레이트 및 체결기 분야의 당업자는 상기 스테인리스 스틸 또는 고강도 합성 재료가 상기 볼트 및 플레이트용으로 사용될 수 있다는 것을 잘 이해할 것이다. 마지막으로, 도 5의 F에서, 슬레지 햄머(Sledge Hammer) 또는 임팩트 테스트 수단(110)을 사용하는 간단한 임팩트 테스트가 도시되어 있다. 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)은 상기 블록(102) 면의 표면에 또는 그 근처에서 폭발 또는 파열로부터 파편이 발생되는 상기 블록(102)의 영향을 저지시킨다.
도 6은 포스트 텐션식 강화 및 슈퍼 헤비 듀티 강도 능력을 가지는 신규의 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 다양한 형상을 도시한다. 통상의 블록 패턴은 수평의 연속적인 접착(running bond), 수직의 연속적인 접착, 적층 접착, 솔저 코스 접착(soldiers course bond), 및 수평 및 수직의 오늬 무늬 쌓기(herringbone)가 될 수 있다. 도 6의 A에서, 블록(102)과 플레이트(104)를 가지는 적층 접착(111)이 도시된다. 도 6의 B에서는 슈퍼 스트롱 브로크 다리 조립체 또는 수평 적층 조립체(111A)가 도시된다. 상기 블록(102)은 몇 톤의 압력으로 함께 볼트 체결된다. 이와 동시에, 상기 블록(102)은 플레이트(104) 및 볼트(105)에 의하여 포스트-텐션닝되며, 상기 블록의 강도를 부가로 증가시킨다. 상기 블록은 콘크리트 및 스틸의 하나의 고체 매쓰(solid mass)에 함께 체결되어서-실질적으로 모노리스(monolith)로 된다. 상기 벽은 즉시 완전한 강도로 되는데, 왜냐하면 경화하기 위하여 상기 모르타르(블록 및 모르타르) 또는 콘크리트(강화된 현장 치기 콘크리트)(cast in place concrete)용으로 "대기" 시간이 필요없기 때문이다. 상기 전형적인 콘크리트 블록 강도가 강화된 현장 치기 콘크리트 강도의 2배가 될 수 있도록 제조될 수 있다. 도 6의 C는 연속적인 접착(112)을 나타낸다. 이러한 형태의 피어(pier) 및 벽 형상을 위하여, 상기 구조는 어떠한 두께도 가질 수 있고 모든 3방향 평면으로도 건축될 수 있다. 어떠한 형상도 원하는 형상의 포켓 또는 리세스를 가질 수 있다. 이러한 형상은 건축과 건설에서 다양한 구조의 과도한 적용(plethora of application)을 위하여 원할 때에 비임, 칼럼 및 캔티레버(cantilevered) 구조를 포함할 수 있다. 상기 3차원 변화는 도 6의 D에서 랜덤한 형상으로 구현된다.
도 7의 A 내지 D는 조립을 용이하게 하고 또한 속도를 내기 위하여 위치 마킹(114)을 가지고 완료되는 메인 플레이트 또는 앵커 디바이스(104)를 상세하게 도시한다. 또한, 각각의 플레이트(104)용 관통 구멍(106)과 나사 구멍(107)이 도시된다. 상기 플레이트(104)는 완전하게 되어 있으며, 2 내지 1(폭 대 길이)의 다수 의 비로 되어 있다는 것을 주목바란다. 이것은 폭:높이:길이로서 1:1:2의 블록비를 정렬시키고 보상하도록 하기 위한 정밀하고 계산된 비이다. 여기에서, 상기 반쪽 블록(102B)은 상기 조립 형상 및 조립 공정을 보충하기 위하여 1:1:1의 비이다. 아래의 도면에 도시된 바와 같이, 상기 경계(컬러(114) 또는 기하학적 형상(114B))는 정렬되고, 상기 전체 구조(101)가 맞추어져서 적절하게 정렬된다. 상기 기하학적 형상(114B) 또는 코드된 컬러(114)를 사용하는지 간에, 상기 정렬 경계는 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)용의 상당한 정렬 방법을 제공한다.
각각의 양호한 플레이트는 특정의 45도 각도 패턴에서 텐던용 4개의 구멍(106,107)을 가진다. 모든 구멍은 결합식 포스트 텐션닝을 연결하고 또한 그것을 얻기 위하여 정확한 정렬로 있어야만 한다. 상기 구멍 형상은 상기 연결 및 정렬이 어떠한 8개의 위치(도 8 및 9)에서도 상기 플레이트를 위치시킴으로써 성취될 수 있도록 설계된다. 상기 패턴과 시스템이 복잡하기 때문에, 상기 시스템을 조립하는 사람은 상기 플레이트를 적절한 순서로 조립하는데에 어려움을 가질 수 있다. 따라서, 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)은 상기 플레이트 패턴과 레이아웃(layout)을 어떻게 조립하는지를 즉각적으로 분명하게 나타내는 특정되게 고안되고 발전된 경계(114, 114B)를 포함한다. 상기 코드된 컬러 시스템은 상기 스케치에 분명하게 나타내어 있다.
도 8의 A 내지 C는 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)에서 상기 서술되고 특정되게 마크된 플레이트 또는 앵커에 의하여 제공되는 그리드 정렬의 스케치를 도시하는 도면이다. 상기 플레이트는 이 플레이트(104)가 상기 슈퍼 UPT 블록 시스 템(101)의 블록(102) 상에 정확하고 빠르게 위치되도록 허용하는 특정 컬러의 마크(114) 및/또는 기하학적 형상 마크(114B)를 가진다. 상기 정렬된 플레이트(115)는 스틸 플레이트의 카페트를 발생시키고, 여기에서 상기 카페트의 색은 완벽한 구멍(106,107)의 정렬을 위하여 매치(match)된다. 상기 관통 구멍(106)과 나사 구멍(107)은 완벽한 45도 위치위에 있으며, 각 세트는 인접된 세트(상기 도시됨을 참조)에 대향되어 있다. 상기 카페트 커넥터 패턴, 각도 구멍(4개의 구멍-2개의 나사 구멍, 2개의 나사가 없는 구멍)의 반쪽 플레이트(102B) 등은 도 8에 도시된 형상을 허용한다. 아래에서 설명되는 작업에서, 도 9는 상기 매치-업 그리드(match-up grid)(115)용으로 도시된다. 상기 각각의 형상(116-1 내지 116-8)은 상기 정렬 그리드(115)상에 특정되게 마크(114)된 플레이트(104)에 의하여 주어지는 다양한 각도 위치를 나타낸다.
도 10의 A 내지 E는 다양한 수평 형상에서 상기 강도 플레이트(104)를 가지는 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 원형 스케치를 도시하는 도면이다. 이들 스케치에서, 상기 플레이트(104)의 패턴 및 마킹(114)을 주목한다. 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 고강도 볼트(105)는 고강도와 포스트 텐션닝을 가지고 모두 함께 이것을 연결하기 위하여 설계된다. 이들 스케치들은 수평 위치에 있는 플레이트(104)를 가지는 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 피어 또는 베이스 형상위에서 아래로 보는 다양한 도면들이다. 상기 다양한 도면들은 상기 형상을 완료하기 위하여 완전한 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)과 반쪽 블록 조립체(101B)의 상호 연결을 도시한다. 상기 연속적인 블록의 각 층을 위한 각각의 경우에서, 상기 플레이 트(104)위의 경계(114)가 상기 시스템의 인접 플레이트에 어떻게 "매치-업(match-up)" 되는지를 주목한다.
도 10의 A 내지 E에 도시된 블록 및 플레이트 패턴을 위한 부가의 설명은 슈퍼 스트롱 브로크를 가지는 3개 레벨의 피어의 설명을 포함한다. 핸드 렌치(hand wrench), 에어 임팩트 렌치 또는 밧데리 구동식 임팩트 렌치가 조립을 위하여 사용될 수 있다. 도 10의 D의 상기 밧데리 구동식 임팩트 렌치를 주목할 수 있다. 상기 플레이트 및 블록은 어떠한 방향에서도 위치될 수 있다. 구별된 플레이트(114)는 "카페트"(수평) 또는 "벽지(wallpaper)"(수직) 형상 또는 형태로 함께 결합되도록 설계된다. 상기 블록의 패턴과, 상기 스틸의 각 층 또는 레벨의 패턴은 일치될 필요는 없다. 사실, 가장 높은 강도를 위하여, 상기 패턴은 서로 다른 층을 위하여 서로 다르게 되어야만 한다.
도 10의 F는 단일 포스트 또는 유사한 설치를 위하여 사용되는 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 스케치를 도시하는 도면이다. 상기 블록 시스템(101)은 전체 형상 내부에 있는 구멍 또는 개구(117)를 남기기 위한 형상으로 건축된다. 이러한 점은 구조적인 부재(133)가 내부에 위치되도록 허용하며, 그라우트(grout) 또는 콘크리트와 같은 몇몇 수단에 의하여 고착되도록 한다. 상기 그라우트는 사인 포스트(sign post) 또는 다른 이러한 디바이스의 즉각적인 사용을 허용하기 위하여 빠르게 건조되고 고강도로 된다.
도 11의 A 내지 E는 다양한 수직 형상에서 상기 강도 플레이트를 가지는 슈퍼 UPT 블록 시스템의 원형 스케치를 도시하는 도면이다. 이들 스케치에서, 상기 벽 형상은 수직 플레이트(127)를 가진다. 플레이트 및 블록은 어떠한 방향에서도 위치될 수 있다. 수직 플레이트를 가지는 벽의 단일 블록 두께는 스틸과 슈퍼 스트롱 브로크를 합쳐서 3/4 인치이다. 이러한 형상에서, 상기 스틸은 폭발의 경우로부터 비산 파편을 제한하고, 경무기(light arms) 발사 공격의 경우에 손상을 제한시킨다. 상기 형상은 재료의 파편화를 제한하고, 근처의 사람, 재료 또는 장비를 보호한다.
도 12, 13 및 14는 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 적용을 도시하고, 아래에서 작업이 설명된다.
도 15의 A 내지 E는 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)용의 다양한 보조 연결 수단 및 보조 블록 형상을 도시한다. 도 15의 A 및 C에서, 전체 블록 시스템(101)과 반쪽 블록 시스템(101B)은 직각 구멍(103A 및 103B)으로 성형되고 주조되는 블록을 가짐으로써, 볼트는 2개의 방향으로 진행한다. 이러한 점은 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 수평 및 수직 섹션이 서로에 대하여 체결되도록 하며 형상들이 "평면을 변화시키도록(change plane)" 한다. 도 15의 B의 섹션은 동일 블록에서 2개의 덕트(103A 및 103B)를 나타낸다. 이러한 점은 특정의 제조 기술과 가능한 보조 작동을 가질 것이며, 수직 덕트를 가지는 이러한 형상이 예견된다. 도 15의 D 및 E에서, 보다 더 전형적인 연결 방법이 도시된다. 상기 수평 플레이트(116) 및 수직 플레이트(127)는 전형적인 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)상에 있다. 완전한 플레이트(116,127)는 전체 적용범위 엘 디바이스(full coverage ell device)(130)로서 함께 고착되거나 형성되거나, 또는 보다 짧은 다리의 엘(131)이 이들 각각의 결 합 평면에서 상기 플레이트(116 및 127)에 위치되고 체결된다. 이와 유사하게, 도 15의 E는 완전한 플레이트(116 및 127)가 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 수평 및 수직 부재를 결합하기 위하여 완전한 티(full tee)(128) 또는 보다 짧은 다리의 티(129)로 형성될 수 있다.
도 16은 시간에 걸쳐서 다양한 대피호(shelter)용 이행 및 비교 스케치를 도시하는 도면이다. 상기 차트(124)에서, 다양한 형태의 대피호와 빌딩이 비교된다. 상기 고강도 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)은 텐트, 우드, 블록 및 보다 강화된 콘크리트 시스템에 비한 두드러진 변화 및 우수성을 나타낸다. 상기 강화된 시스템은 극복될 수 있는데, 왜냐하면 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)은 상기 블록이 제조될 때에 콘크리트의 예측가능하고 제어가능한 배치(batch)와, 스틸 네트워크의 결합식 포스트 텐션닝을 사용하기 때문이다. 결합된 부가의 스틸 및 콘크리트는 상기 스틸 강화 웨브(web)로 인하여 프리 캐스트된 벽(상기 표에는 도시되지 않음)에 대하여 우수하다. 또한, 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)은 프리 캐스트된 형상의 셋팅을 위하여 요구되는 특정의 리프트 장비를 가질 필요가 없다. 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)은 한번에 하나의 유닛으로 이루어질 수 있다. 당업자는, 원한다면 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)이 큰 섹션으로 이루어질 수 있으며, 그 다음에 프리 캐스트된 것과 유사하게 그 장소에 세트될 수 있다는 것을 는 알 것이다.
도 17은 현재 사용되는 다양한 건축 시스템용 특징 및 작용의 비교표(125)를 나타낸다. 상기 챠트는 자체적으로 설명되며 실험적으로 쉽게 확인될 수 있다. 그러나, 숙련된 건축 또는 구조 엔지니어는 다른 시스템에 대한 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)이 또한 크게 직관적으로 인식될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상기 전체의 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)을 위하여, 상기 슈퍼 스트롱 브로크 또는 군사용 블록을 강화시키는 몇몇 방법이 있다. 건축 기술분야의 당업자는 텐던(볼트)(105)(단일 캐비티 또는 덕트(103)에서 다수의 볼트(105))이 부가될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이것은 부가의 개구(106,107)가 상기 플레이트(104)에 필요하다는 것을 의미한다. 상기 플레이트(104)를 위하여, 냉간 압연(cold roll) 또는 보다 강한 다른 합금을 지정하여서 사용할 수 있다. 상기 볼트(105) 및 플레이트(104)의 연결을 위하여, 나사 연결은 예를 들면 10% 강도 만큼 더 많이 부가하기 위하여 SAE Nat'l Fine 쓰레드(thread)가 될 수 있거나, 부가의 강도를 위하여 상기 플레이트 상에 너트를 용접시키거나 또는 보다 두꺼운 플레이트를 규정할 수 있다. 약간 더 작은 블록 코어(103)도 가능하다. 콘크리트에 정통한 사람이 인식하는 바와 같이, 보다 강한 콘크리트 혼합물(골재 형태와 시멘트 농축)의 사용은 보다 강한 시스템을 발생시킨다.
상기 전체 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)을 위하여, 상기 플레이트/앵커(104) 및 볼트/텐던(105)를 제조하기 위하여 실행가능하게 사용될 수 있는 몇몇 재료 및 특정된 구조적인 형상이 존재한다. 다양한 금속, 합금, 합성 재료 등이 계속적인 기초상에서 향상되고 발명된다. 다양한 체결기 및 연결 디바이스 및 수단이 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)를 상호 연결하기 위하여 사용될 수 있다. 분명하게는, 상기 양호한 실시예는 상기 앵커 및 텐던용으로 스틸 플레이트(104)와 나사 볼 트(105)이다.
본원에서 언급되는 상세한 것은 예시적이며 제한하는 것은 아니다. 슈퍼 UPT 블록시스템(101)은 다양한 크기와 두께로 제조되는 슈퍼스트롱브로크를 가질 수 있다. 어떠한 원하는 결합, 형상 또는 패턴이 조립될 수 있다. 또한, 건축 재료의 당업자는, 상기 재료의 모든 예는 유사한 성질을 가지고 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 범위와 정신내에 있게 되는 다른 플라스틱 및 합성 재료로 대체될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 상술된 실시예로부터 분명한 바와 같이 건축 분야에서 당업자는 설명되는 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)에 특정되는 다른 구성품들을 부가할 수 있다.
양호한 실시예의 작업
상기 실시예에서 상기 신규의 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)이 설명되었다. 상기 디바이스가 어떻게 작업하는지는 아래에서 설명된다. 상술된 설명과 여기에서 설명되는 작업은 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 개념을 완전하게 설명하기 위하여 함께 취해져야만 한다.
도 7, 8 및 9는 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)용 그리드 정렬 플레이트(115)를 보다 상세하게 도시하는 도면이다. 도 7은 상기 플레이트(104)가 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 블록(102)상에 정확하고 빠르게 위치되도록 허용하는 특정의 컬러의 마크(114) 및/또는 기하학적 형상 마크(114B)를 가지는 것을 나타낸다. 다양한 정렬은 116-1 내지 116-8의 스케치를 통하여 도 8 및 도 9에 도시된다. 상기 경계(114)와 연결되는 이러한 8개의 형상은, 빠르고 정확하게 건축하도 록 하는데, 왜냐 하면 상기 플레이트(104) 내로의 상기 볼트(105)의 나사와의 구멍 정렬이 "자동적으로 제공(automatically provided)"되기 때문이다. 도 9는 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)용 플레이트의 상기 매치-업 그리드(115) 정렬을 보다 상세하게 나타내는 스케치 그룹이다. 상기 각각의 형상(116-1 내지 116-8)은 상기 정렬 그리드(115)상에 특정되게 경계(114)된 플레이트(104)에 의하여 허용되는 다양한 각도 위치를 나타낸다. 상기 정렬된 플레이트(115)는 "스틸 플레이트의 카페트"를 발생시키고, 여기에서 상기 카페트 색은 완벽한 구멍(106,107)의 정렬을 위하여 매치된다. 상기 관통 구멍(106) 및 상기 나사 구멍(107)은 완전한 45도 위치상에 있으며, 각각의 세트는 인접된 세트(상기 도시를 참조바람)에 대향되게 있다. 상기 카페트 커넥터 패턴, 각도 구멍(4개 구멍-2개의 나사형성된 구멍, 2개의 나사형성되지 않은 구멍), 반쪽 플레이트(102B) 등은 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 도 10의 A 내지 E의 원형 스케치에 도시된 형상을 허용한다. 상기 동일한 매치-업 시스템은 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)이 수직 플레이트(104)와 작업시 형성되게 허용한다. 이러한 형상은 다양한 수직 형상에서 상기 강도 플레이트를 가지는 슈퍼 UPT 블록 시스템의 도 11의 A 내지 E의 원형 스케치에 도시된다.
도 12는 보호성 또는 강한 벽 형상에서 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 다양한 예의 스케치를 도시하는 도면이다. 표준 형상은 연속적인 접착(101A)이다. 솔저 접착(118)은 상기 블록을 수직으로 적층하지만, 상기 플레이트(104)는 상기 인접 블록을 함께 손쉽게 연결하기 위하여 사용될 수 있다. 이중 연속 벽(119)은 단일벽(101A)이 인접해서 실제로 접촉되어 형성될 수 있다. 이러한 동일한 단일 벽(101A)은 분리될 수 있고 단부 벽(120)을 가질 수 있다. 이러한 형상은 내부가 개방되게 남겨질 수 있거나, 또는 재료(126)로 충전될 수 있다. 다수의 벽(121)은 2개 이상의 단일 벽(101A)을 포함할 수 있다. 이러한 점은 특정의 둘레를 따라서, 또는 경계 또는 가장자리를 따라서 균일하게 건축될 수 있다. 이러한 "다수의" 벽은 개방 영역에 의하여 분리된다. 도 13 및 도 14는 부가의 작업을 나타낸다.
도 13의 A 내지 F는 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템용의 잠재적인 적용인 전형적인 구조 시스템에서 다양한 강화 칼럼 또는 비임의 스케치를 도시한다. 도 13의 A 및 B에서, 다리, 고가 도로 등의 경우 수평 비임 구조(122)는 수직 칼럼 구조(123)에 의하여 지지된다. 도 13의 C 내지 F는 부식 또는 다른 외부힘을 통하여 악화되는 비임 및 칼럼을 도시한다. 상기 악화된 비임 구조(122A) 및 상기 악화된 칼럼(123A)은 불확실한 위험을 표출하는데, 왜냐 하면 상기 악화 및 잔존하는 구조 강도의 정도가 알려지지 않기 때문이다. 이러한 점은 원래의 설계가 보다 높은 안전성 요소의 건축을 가지도록 한다. 이것은 부가되는 재료, 노동 및 시간으로 인하여 건축 비용을 보다 높게한다. 구조(122A 및 122B)는 상기 알려지지 않은 구조적인 상태와 공중 안전에 대한 두려움으로 인하여 종종 불량으로 결정되어서 제거된다. 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)은 아래에서 설명되는 이러한 점을 해결하는 것을 도울 수 있다.
도 14의 A 내지 C는 신규의 구조와, 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)을 가지는 바로 위에서 설명된 악화되거나 손상된 구조를 갱신하는 예를 위한 칼럼 및 비임의 스케치를 도시하는 도면이다. 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템은 새롭거나 또는 갱신되는 구조를 위한 큰 지지를 제공한다. 댐, 부두, 또는 빌딩의 헤비 듀티을 지지하기 위하여, 상기 헤비 듀티은 큰 영역에 걸쳐서 분포되어야만 한다. 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템은 완벽한 레벨 및 평탄한 저부로 특정되게 설계된다. 또한, 모든 블록은 실질적으로 모노리스(monolith)를 형성하기 위하여 함께 록크된다. 예로서, 상기 원형의 슈퍼 스트롱 보로크는 거의 입방 피트로 평탄한 표면의 120 입방 인치를 가진다. 예를 계속들면, 각 입방 피트용으로 4,000 파운드의 하중비로 있는 대지를 위하여, 각각의 슈퍼 스트롱 브로크는 3,333 파운드의 헤비 듀티을 지지한다(4,000 x 83%). 상기 구조의 베이스가 300 슈퍼 스트롱 브로크를 가진다면, 상기 구조는 500톤인 백만 파운드를 지지할 것이다. 이러한 예는 상기 슈퍼 스트롱 브로크를 가지는 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 하중 지지 능력이 극도로 높게 된다는 것을 나타낸다.
특히 도 14의 A 내지 C에서, 상기 신규 및 갱신된 칼럼 및 비임용으로 사용하기 위한 예가 있다. 도14의 A는 측부당 하나와 반쪽 블록을 사용하는 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 작은 단면을 도시한다. 상기 보다 작은 칼럼(137A,139A)은 개방된[칼럼(137A)](상기 개구는 체이스(chase) 또는 다른 사용을 위하여 될 수 있으며) 또는 블록 또는 다른 재료(138)로 충전되는[칼럼(139A)] 센터를 가진다. 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)은 건축의 베이스 시스템 및 방법으로서 여전히 사용된다. 상부 구조는 솔저 적층부(140)와 같은 또다른 슈퍼 UPT 블록 시스템 또는 상기 칼럼(137A,139A)에 의하여 지지되는 다른 수평 구조 부재가 될 수 있다. 도 14의 B는 측부당 다수의 블록을 사용하는 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 보다 큰 단면 을 나타낸다. 상기 칼럼(137,139)은 개방되는[칼럼(137)](상기 개구는 다른 구조적인 부재가 체이스 또는 다른 충전제(138)의 사용을 위하여 있을 수 있는) 또는 블록 충전되는[칼럼(139)] 센터를 가진다. 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)은 건축에서 보다 큰 구조의 베이스 시스템 및 방법으로서 여전히 사용된다. 상기 상부 구조는 칼럼(137,139)에 의하여 지지되는 수평 구조 비임 등과 같은 다른 슈퍼 UPT 블록 시스템이 될 수 있다. 도 14의 C는 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)에 의하여 둘러싸인 형상을 가지는 악화된 칼럼(134)의 간단한 갱신을 나타낸다. 여기에서, 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템은 상기 악화된 부재(134)를 둘러싸고 전체 구조에 새로운 강도를 부여한다. 상기 수평 비임 또는 구조(135) 근처에는, 상기 신규의 갱신된 수직 구조로부터 수평 구조(135)까지 연결 또는 지지하기 위한 수단이 있을 수 있다. 상기 갱신된 수직 구조 및 수평 구조가 지지되는 것으로부터 이동가능한(롤링, 슬라이딩 등) 지지체를 서로 연결하거나 또는 구비하기 위한 많은 수단이 있다. 각각의 적용은 상기 갱신된 구조에 대하여 매우 특정되게 될 수 있지만, 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템의 사용은 여전히 적용된다.
표 D- 신규 또는 갱신 건축으로서 슈퍼 UPT 블록 시스템용으로 특정 사용을 위한 몇몇 예
항목 설명
1 부두
2 댐
3 플로워
4 벽
5 이중벽
6 제방
7 타워 베이스
8 바리케이드
9 차량 제어점
10 공공 건물에서 테러 방지 바리케이드
11 군사시설
12 다리 피어
13 경계 순찰 시설
14 화물 및 화염성 탱크의 보호
15 빠르게 이동될 필요가 있는 빌딩
17 안전실
18 옹벽(retaining wall)
19 지진 방지 및/또는 허리케인 방지
20 구조적인 칼럼 및 비임
21
상세한 부분과 작업의 설명으로, 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)은 상기 기재된 실시예에 한정되는 것은 아님을 이해할 것이다. 상기 슈퍼 UPT 블록 시스템(101)의 특징은 본 발명의 정신 및 범위 내에 포함되는 다양한 변경 및 그 등가물을 포함하는 의도이다.

Claims (25)

  1. 결합식 포스트 텐션닝 강화부를 가지는 고강도 석조 구조용 건축 시스템으로서, 상기 시스템은,
    a) 앵커 바아를 위치시키기 위한 헤비 듀티의 특정 특징을 가지는 다수의 콘크리트 석조 유닛으로서, 각 유닛은, 적어도 하나의 작은 캐비티를 구비하며, 그 곳내의 중공 캐비티를 가지는 최상부 및 최하부 평면을 가지며, 또한 서로에 대하여 필수적으로 평행하게 되어 있는 평면을 가지는 상기 다수의 콘크리트 석조 유닛과;
    b) 특징들을 가지는 일련의 앵크 플레이트로서, 각 앵크 플레이트는, 다수의 나사 구멍과, 나사가 형성되지 않은 비교적 큰 다수의 구멍을 구비하고, 제 1 플레이트는 상기 석조 유닛의 중공 캐비티를 가지는 제 1 평면에 인접하여 위치되고, 제 2 플레이트는 상기 석조 유닛의 중공 캐비티를 가지는 최상부 상부 평면에 인접하여 위치되며, 상기 1 플레이트 및 제 2 플레이트는 정열된 개구를 가지고 필수적으로 서로 평행하게 위치되어 상기 최상부 플레이트의 나사가 형성되지 않는 개구가 최하부 플레이트의 나사 구멍과 정렬되는, 상기 일련의 앵커 플레이트와;
    c) 연결된 플레이트 사이에 개재된 헤비 듀티 석조 유닛으로 상기 앵커 플레이트 각각을, 먼저 상부에 정렬된 플레이트에, 두번째로 아래의 플레이트에 견고하고 제거가능하게 연결하기 위한 수단을 가지는 텐던으로서 형상들을 구비하는 다수의 체결기와;
    d) 상기 플레이트에 상기 체결기의 연결수단을 용이하게 하기 위한 간단한 공구 및;
    e) 모르타르 구조를 가지는 표준 석조와 비교하여서 동일하고 보다 더 우수한 작용을 가지는 헤비 듀티 석조 구조를 완성하기 위한 일련의 다양한 악세사리를 포함하여, 시스템과 구성품의 조합이 다른 유닛에 대하여 인접하여 위치되는 열과 칼럼과 같은 다양한 구조적인 형상으로 위치되는 일련의 콘크리트 석조 유닛의 용이한 건축, 고강도 구조를 제공하고, 상기 구조는 모르타르 및 석조 유닛 구조보다 비교적 우수한 구조적인 강도를 제공하는 결합식 포스트 텐션닝 강화 방법을 특징으로 하고, 또한 상기 구조는 통상적으로 설계되고 이용가능한 재료로 제조되며, 상기 플레이트 및 석조 유닛사이에 어떠한 갭도 가지지 않으며, 비숙련된 작업자도 간단한 공구로 조립할 수 있고 또한 이것의 구성품을 재사용하기 분해할 수 있는 구조를 제공하는 고강도 석조 구조용 건축 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 구조는 비임이고, 따라서 상기 비임은 빌딩, 다리 및, 종래에 강화 콘크리트 시스템으로 제조하는 데에 제한되는 다른 큰 구조물을 건축하기 위하여 사용될 수 있는 고강도 석조 구조.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 구조는 칼럼이고, 따라서 상기 칼럼은 빌딩, 다리 및, 종래에 강화 콘 크리트 시스템으로 제조하는 데에 제한되는 다른 큰 구조물을 건축하기 위하여 사용될 수 있는 고강도 석조 구조.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 구조는 리세스된 포켓을 가진 베이스이고, 따라서 상기 베이스는 사인 기초물 및 종래에 강화 콘크리트 시스템으로 제조하는 데에 제한되는 다른 큰 구조물을 건축하기 위하여 사용될 수 있는 고강도 석조 구조.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 구조는 서로에 대하여 인접하여 배치된 하나 이상의 벽인 고강도 석조 구조.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 구조는 평행하게 위치되고 벽의 인접 표면 사이의 미충전 공간(unfilled space)을 가지는 일련의 2개 이상의 벽인 고강도 석조 구조.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 벽의 인접 표면과 상기 공간 사이의 공간은 다양한 재료로 충전될 수 있는 고강도 석조 구조.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 덕트는 최소 단면인 고강도 석조 구조.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 체결기는 일단부에서는 나사가 형성되고, 반대 단부에서는 특정 형상을 가지고, 따라서 상기 특정 형상은 공구로 상기 체결기를 회전시키고 상기 나사 단부를 플레이트에 고정시키기 위하여 사용될 수 있는 고강도 석조 구조.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 체결기는 금속 합금인 고강도 석조 구조.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 금속 합금은 스틸 합금인 고강도 석조 구조.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 스틸 합금은 스테인리스 스틸인 고강도 석조 구조.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 스틸 합금은 Cor-Ten™ 스틸 등가물인 고강도 석조 구조
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 체결기는 합성 재료로 제조되는 고강도 석조 구조.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 체결기는 코팅되는 고강도 석조 구조.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 플레이트는 합성 재료로 제조되는 고강도 석조 구조.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 플레이트는 금속 합금인 고강도 석조 구조.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 금속 합금은 스틸 합금인 고강도 석조 구조.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 스틸 합금은 스테인리스 스틸인 고강도 석조 구조.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 스틸 합금은 Cor-Ten™ 스틸 등가물인 고강도 석조 구조.
  21. 청구항 1에 있어서,
    상기 플레이트는 코팅되는 고강도 석조 구조.
  22. 청구항 1에 있어서,
    상기 플레이트는 엘 각도(ell angle)로 연장되어서 형성되는 고강도 석조 구조.
  23. 청구항 1에 있어서,
    상기 플레이트는 티 구조(tee structure)로 연장되어서 형성되는 고강도 석조 구조.
  24. 청구항 1에 있어서,
    상기 플레이트는 다양한 색의 라인으로 정렬하기 위하여 경계지워지는 고강도 석조 구조.
  25. 청구항 1에 있어서,
    상기 플레이트는 다양한 기하학적인 형상으로 정렬하기 위하여 경계지워지는 고강도 석조 구조.
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