KR20200100051A - 건축에 사용되는 매트 어셈블리 및 건축에 사용되는 매트 어셈블리 구성 및 수리 방법 - Google Patents
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Abstract
건축에 사용되는 매트 어셈블리(10)는 매트에 추가적인 강도 및 강성을 제공하기 위해 플라스틱 빔 중 적어도 일부의 사이에 배치된 다수의 플리츠 플레이트(22)와, 배트를 함께 정의하게 되는 다수의 복합 빔(20)을 포함한다. 플라스틱 빔은 일반적으로 직사각형 단면을 갖는 복합 재료로 제조될 수 있다. 플리츠 플레이트는 빔의 폭(수직 높이)보다 작은 인접한 빔 사이에 배치될 때 폭(수직 높이)를 가져서, 플리츠 플레이트는 매트의 상단(12) 및 하단(14) 표면 위 및 아래에서 각각 오목할 수 있다. 다수의 로드(24)는 빔과 플레이트를 통해 측방향으로 연장되어 빔과 플레이트를 각각에 대해 압축한다. 플리츠 플레이트는 금속 또는 섬유 보강 수지일 수 있으며, 슬롯된 홀(28)을 포함하여 환경 변화에 반응하여 빔이 길이방향으로 수축하도록 한다. 복합 매트를 구성 또는 수리하는 방법도 개시된다.
Description
본 발명은 일반적으로 건축 매트에 관한 것으로, 특히 복합 재료로 구성된 건축 매트에 관한 것이다.
건축 매트는 종종 습한 땅과 같은 어려운 지형 또는 환경적으로 민감한 환경 의 접근 도로로서 작업 플랫폼, 습식 작업 장소로서 가스 및 석유 시추(drilling) 및 완성 장비 장소에 종종 활용된다. 매트는 전형적으로 일련의 금속 막대에 의해 함께 묶인 여러개의 무거운 빔으로 제조된다. 빔은 종종 쉽게 사용가능하면서 비싸지 않은 목재(예를 들어, 적참나무(red oak) 또는 혼합 견목재(mixed hardwood))로 제조되지만, 물에 젖어 무거워지는 경향이 있으며, 곰팡이 및 곤충 습격, 부식 및 훼손, 특히 극도로 가혹한 습식 적용시 사용가능한 서비스 수명을 크게 제한하는 경향이 있다. 목재 빔은 또한 습한 날씨에서 강도 및 무결성을 잃고 무한궤도(caterpillar) 트랙에 의해 추진되는 중장비의 하중 및 남용으로 빠르게 약화될 수 있다. 트랙은 목재 빔을 파헤치고 도려내고(gouge) 목재 섬유를 파쇄하며, 습한 작동 환경에서 크게 확대된다.
복합 빔(재활용 플라스틱계 재료와 같은)으로 제조된 매트는 목재 매트에 대한 대안이며 특히 습하고 가혹한 실외 환경에서 마모 및 훼손이 덜 발생하는 경향이 있지만, 경재(hardwood) 빔의 빔 강도가 부족할 수 있다.
건축에 사용되는 매트 어셈블리 및 건축에 사용되는 매트 어셈블리 구성 및 수리 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 구성된 복합 건축 매트는 플라스틱계 복합 재료로 제작되고 나란히 배열된 복수의 빔을 포함한다. 매트는 복합 빔의 적어도 일부 사이에 배열된 복수의 플리치 플레이트(filich plate)를 포함한다. 빔 및 플리치 플레이트는 복수의 크로스 로드(cross rod)와 함께 묶여있다. 플리치 플레이크는 빔보다 더욱 단단하고 마찬가지로 내습성인 재료로 제조되어 복합 빔만이 제공하는 것 이상으로 전체 구조적 강성(rigidity) 및 빔 강도(strength)를 향상시킨다.
이에 따라 구성된 구조 보강 복합 매트는 목재 건축 매트보다 가볍고 강하며 오래 지속되는 장점을 가지며 장기간의 습한 날씨에서 강도를 잃지 않으며, 물, 부식, 또는 다른 훼손을 흡수하지 않는다. 매트는 특정 작업의 강도 및 하중 요건에 맞게 사전제작될 수 있으며 나무와 달리 그 서비스 수명 전체에 걸쳐 그 속성을 유지할 것이다.
본 발명에 따라 구성된 구조 보강 복합 매트는 목재로 제조된 유사한 빔 크기의 매트보다 약 25% 가볍다. 이는 운송 비용의 놀랍고도 유익한 감소 및 작업 장소에서의 취급의 편이성 증가로 이어진다. 예를 들어, 건조시, 표준 중건설을 위한 12" 두께의 목재 매트는 본 발명에 따라 제고된 7" 구조 보강 복합 매트보다 약 40% 무겁다. 본 발명에 따라 제조된 구조 보강 복합 매트는 놀랍게도 12" 목재 매트의 하중 용량을 초과한다. 예를 들어, 12" 두께 건식 사용 구조 적참나무 매트(E=1,200,000 psi, Fb=1350, Fc perp=820 psi)는 발(foot)당 상당히 가벼운 중량으로 완전한 토양 지지(full soil support)를 하는 본 발명에 따라 제조된 7" 구조 보강 복합 매트와 매우 유사하게 수행한다. 습한 환경에서 사용될때 목재 매트의 중량은 크게 증가하지만 그 구조적 속성은 수분, 부패 및 트랙 침식으로 인해 크게 열화될 것으로 예상하여, 건조한 적참나무 선택을 가정하기 때문에, 이것은 목재에 대해 가장 적합한 시나리오이며, 이들 중 어느 것도 환경과 관계없이 그 속성을 유지하는 구조 보강 매트에 의해 경험할 수 없을 것이다.
구조 보강 복합 매트의 다른 장점은 숲으로부터 채취되어야만 하는 선택된 목재 빔과 달리, 재활용 플라스틱 재료로부터 복합 빔이 제조될 수 있다는 것이다. 구조 보강 복합 빔의 서비스 수명은 동등한 목재 매트보다 적어도 5배 큰 것으로 추정된다. 그리고 그 사용가능한 수명이 종료되면, 구조 보강 복합 매트는 새로운 매트 제조에 재활용될 수 있다.
또 다른 장점은 구조 보강 복합 매트는 소금 및 대부분의 화학물질에 내성이 있도 목재 매트에서 종종 발생할 수 있는 화학물질 또는 액체 흡수, 보유 또는 방출을 하지 않는다는 것이다. 이것은 환경 오염이 우려되는 환경적으로 민감한 지역에서 매트가 재사용될 때 특히 중요할 수 있다. 구조 보강 복합 매트는 매트의 무결성에 영향을 미치지 않으면서 임의의 오염물을 제거하려고 재사용하기 위해 반복적으로 세척될 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 특징 및 장점은 다음의 도면에 도시되고 이하에 더욱 상세히 설명되는 본 발명의 실시예와 관련하여 고려될 때 더 잘 이해될 것이다.
도1은 제조된 구조 보강 복합 매트의 일 실시예의 사시도이다.
도2는 도1의 매트의 상면도이다.
도3은 도2의 매트의 단부 입면도이다.
도4는 다른 매트의 상면도이다.
도5는 플리치 플레이트의 부분 상면도이다.
도6은 플리치 플레이트의 부분 측면도이다.
도7은 플리치 플레이트 및 빔의 확대 사시도이다.
도8은 도2의 선 8-8을 따라 취해진 확대된 부분 단면도이다.
도9는 본 발명의 대안적인 실시예에 따르는 플리치 플레이트의 부분 사시도이다.
도10은 다른 대안적인 실시예의 확대된 부분 단면도이다.
도11은 다른 대안적인 실시예의 확대된 부분 단면도이다.
도12는 또 다른 대안적인 실시예의 확대된 부분 단면도이다.
도13은 또 다른 대안적인 실시예의 확대된 부분 단면도이다.
도14는 또 다른 대안적인 실시예의 확대된 부분 단면도이다.
도15는 또 다른 대안적인 실시예의 확대된 부분 단면도이다.
도16은 또 다른 대안적인 실시예의 확대된 부분 단면도이다.
도17은 또 다른 대안적인 실시예의 확대된 부분 단면도이다.
도18은 또 다른 대안적인 실시예의 확대된 부분 단면도이다.
도1은 제조된 구조 보강 복합 매트의 일 실시예의 사시도이다.
도2는 도1의 매트의 상면도이다.
도3은 도2의 매트의 단부 입면도이다.
도4는 다른 매트의 상면도이다.
도5는 플리치 플레이트의 부분 상면도이다.
도6은 플리치 플레이트의 부분 측면도이다.
도7은 플리치 플레이트 및 빔의 확대 사시도이다.
도8은 도2의 선 8-8을 따라 취해진 확대된 부분 단면도이다.
도9는 본 발명의 대안적인 실시예에 따르는 플리치 플레이트의 부분 사시도이다.
도10은 다른 대안적인 실시예의 확대된 부분 단면도이다.
도11은 다른 대안적인 실시예의 확대된 부분 단면도이다.
도12는 또 다른 대안적인 실시예의 확대된 부분 단면도이다.
도13은 또 다른 대안적인 실시예의 확대된 부분 단면도이다.
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도16은 또 다른 대안적인 실시예의 확대된 부분 단면도이다.
도17은 또 다른 대안적인 실시예의 확대된 부분 단면도이다.
도18은 또 다른 대안적인 실시예의 확대된 부분 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따라 구성된 구조 보강 복합 매트는 일반적으로 도1에 사시도로서 도시되어 있으며 참조번호 10으로 표시된다.
매트(10)는 상단 표면(12), 하단 표면(14), 종방향으로 마주보는 단부(16) 및 측방향으로 마주보는 단부(18)를 갖는다. 매트(10)는 두 개의 단부(16) 사이에서 연장되는 전체 길이 치수(Lmat), 두 개의 측면(18) 사이에서 연장되는 전체 폭 치수(Wmat), 및 상단 표면(12) 와 하단 표면(14) 사이에서 연장되는 전체 두께 치수(Tmat)를 갖는다. 예시적인 매트(10)는 9인치(inch)x 51인치(inch)x 24피트(feet)의 전체 Tmat x Wmat x Lmat 측정치를 가질 수도 있다. 이 치수들 전부는 특정 적용의 필요에 따라 변경될 수 있다. 대안적인 실시예에 따르는 매트(도4)는 7"x 46"x20'의 전체 치수를 가질 수도 있다.
도면 전체에 걸쳐, 치수 기준은 사실상 예시적인 것으며, 도면에 도시된 배열은 다른 치수를 갖는 매트에 적용될 수 있음을 이해할 것이다.
매트(10)는 다수의 개별 빔(20) 및 적어도 하나의 바람직하게는 다수의 플리치 플레이트(22)를 포함한다.
빔(20)은 두께 치수(Tbeam), 폭 치수(Wbeam), 및 길이 치수(Lbeam)를 각각 갖는다.
빔은 플라스틱(폴리머) 재료, 바람직하게는 구조적 열가소성 복합 올레핀 폴리머로 이뤄진다. 빔(20)에 적합한 이러한 재료중 하나는 오하이오주 자네스빌의 Axion Structural Innovations으로부터 사용가능한 HDPE 기반 독점 구조용 복합 플라스틱 빔 재료이다. 이러한 플라스틱 재료는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌의 혼합을 포함하지만, 5-50% 유리 섬유 보강재, 및 더욱 바람직하게는 5-25%의 유리 섬유 보강재를 구비한 폴리에틸렌을 주로 포함한다. 다른 HDPE 기반 플라스틱 재료는 특정 용도의 구조적 하중 요건뿐만 아니라, 일반적으로 제공된 플라스틱 재료에 따라 적합할 수 있으며 특정 용도가 요구할 수 있는 하중 및 강도 및 환경 요건을 충족할 수 있다. 따라서 본 발명은 특히, 이하에 설명될 구조적, 하중-개선 플리츠 플레이트(22)와 결합될 때 빔(20) 재료로서 다양한 플라스틱 재료의 사용을 고려한다는 것을 이해해야 한다. 이 생각은 복합 플라스틱 빔(20) 및 금속성 플리츠 플레이트(22)가 시너지 효과를 발휘하여, 플리츠 플레이트(22)에 의해 적절하게 보강된 경량의, 강한 내수성/내화학성 매트를 함께 제공하여 매트(10)가 사용되는 특정 작업 용도에 필요한 강도 및 강성을 얻도록 한다는 것이다. 플리츠 플레이트(22)는 따라서 플리츠 플레이트 없이 자체적으로 매트 용도에 대해 적합할 수 있는 것 이상의 후보 플라스틱 재료의 유형에 대한 가능성을 열어준다. 예를 들어, 자체적으로 건축 매트(10)의 빔(20)으로서 사용하기 위해 필요한 강도 및 강성을 소유하지 않을 수도 있는 플라스틱 재료는 하나 이상의 플리츠 플레이트(22)와 쌍을 이룰때 더 적합해져서, 전체 구조는 용도의 요건을 충족시킬 수 있게 된다.
개별 빔(20)의 치수는 특정 용도 및 빔에 대해 사용되는 재료의 요건에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 빔(20)은 각각 9인치 x 7인치 x 24피트의 두께(Tbeam) x 폭(Wbeam) x 길이(Lbeam)를 가질수도 있다. 이하에서 설명되는 것처럼, 빔(20)은 에지에서 바뀌어서 도4의 실시예에서처럼 TxWxL 치수가 7" x 9" x 20'가 될 수 있다.
정사각형 단면, 또는 두께가 폭의 2배 또는 폭이 두께의 2배인 단면과 같은 다른 단면 치수가 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
한 접근법에서, 플리츠 플레이트(22)는 금속, 바람직하게는 강철(steel)로 제작된다. 강철의 등급은 ASTM A36일 수 있다. 플리츠 플레이트(22)는 각각 두께 치수 (Tflitch), 폭 치수(Wflitch) 및 길이 치수(Lflitch)를 갖는다. 9" 두께를 갖는 24 피트의 빔(20)에 대해, 플리츠 플레이트(22)의 T, W 및 L 치수는 예를 들어 8.5인치 x 0.5인치 x 288인치이다. 도4의 7" 두께 실시예에 대해, 플리츠 플레이트(22)의 두께는 6.5"로 감소되고, 폭은 0.25인치로 감소되고, 길이는 238인치로 감소된다.
다른 접근법에서, 플리츠 플리에트 재료는 알루미늄, 아연도금 강(galvanized steel), 또는 인발형 섬유유리(pultruded fiberglass)일 수 있고, 예를 들어 탄소 섬유 강화 수지와 같은 다른 비금속성 섬유-강화 수지 플레이트 구조를 고려한다. 매트의 예상되거나 자격이 되는 서비스 수명을 감소시키는 수분 흡수 및 부패가 발생하기 쉬운 나무 또는 다른 재료는 플리츠 플레이트로서 바람직하지 않지만, 복합 빔 사이에 끼워질때, 조합된 구조에 강도 및 보강 향상을 제공한다.
도1 내지 4에 도시된 바와 같이, 빔(20) 및 플리츠 플레이트(22)는 매트(10)의 길이 방향으로 연장된다. 빔(20)은 서로 인접하게 배치되어 두 개의 에지 빔이 존재하고 하나 이상의 매개 중간 빔이 나란히 배치된다. 빔(20)의 적어도 일부 사이에는 플리츠 플레이트(22)가 제공된다. 바람직하게는 플리츠 플레이트(22) 보다 많은 수의 빔(20)이 존재한다. 도2의 도시된 예에서, 총 7개의 빔(20)과 4개의 플리츠 플레이트가 존재한다. 빔은 빔의 순서를 나타내는 B1-B7로서 개별적으로 식별될 수 있다. 플리츠 플레이트(22)는 B1 및 B2; B3 및 B4; B4 및 B5; B6 및 B7 사이에 재공되는 것으로 도시되어 있다. 도4의 실시예에서, 도2의 빔(20)은 에지에서 바뀌어서 7" 치수가 두깨(높이)이고 9" 치수가 폭이된다. 이 실시예에서, B1-B5로 라벨링된 5개의 빔(20) 및 4개의 플리츠 플레이트(22)가 존재하는데, 각각의 빔(20) 사이에 플리츠 플레이트가 제공된다. 길이는 20피트이다. 도4의 실시예의 매트의 전체 폭은 46인치이다. 다른 모든 것은 동일하다.
빔(20) 및 플리츠 플레이트(22)의 다른 배열이 사용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 추가 빔을 수용하기 위해 추가 플리츠 플레이트와 함께, 빔(2)의 양이 증가될 수 있다. 대안적으로, 도2에서처럼 동일한 수의 빔이 사용될 수도 있지만, 빔(20)은 도4와 유사하게 에지에서 바뀐다. 빔(20)의 배향과 함께, 어셈블리로부터 빔(20)을 추가 또는 제거하는 것은, 동일한 단면을 갖는 빔을 공급하더라도 다양한 폭 및 두께를 제공할 수 있다.
도2 및 도4의 두 실시예의 치수를 비교함으로써, 플리츠 플레이트(22)는 빔(20)의 폭보다 상당히 좁고, 빔(20)의 두께(수직 높이) 및 길이보다 약간 작다는 것을 알 수 있을 것이다. 바람직하게는, 적어도 플리츠 플레이트(22)의 상단 에지는 매트(10)의 작업 영역의 빔(20)의 상단 표면(12) 아래로 오목하다. 빔(20)의 표면 아래로 플리츠 플레이트(22)를 오목하게 하는 것은 플리츠 플레이트(22)가 매트(10)를 가로질러 이동 또는 구동되는 장비와 직접 접촉하지 않도록 유지하는 역할을 한다. 예를 들어, 매트를 가로질러 구동할 수도 있는 불도저, 굴삭기 및 중장비에 사용되는 금속 캐터필러(caterpillar) 트랙은 오목한 금속 플리츠 플레이트(22)와 접촉하지 않아서, 불필요한 마모 또는 손상으로부터 각각을 보호한다. 플리츠 플레이트(22)를 오목하게 하는 것은 빔(20)의 마모 표시기로서 작용할 수 있어서, 플리츠 플레이트(22)가 노출될 때 사용자는 마모된 빔(20)을 교체할 시간이라는 것을 알게 한다. 그리고 플리츠 플레이트(22)가 표면에 노출되더라도, 매트(10)의 구조적 무결성은 원래대로 유지된다. 특히 두 면이 때때로 위쪽을 향하고 차량에 의해 직접 맞물리도록 매트(10)가 사실상 뒤집히는 경우, 상단(12) 및 하단(14)으로부터 플리츠 플레이트(22)를 오목하게 하는 것이 바람직할 수 있다. 또한 하단(14)으로부터 플리츠 플레이트(22)을 오목하게 하는 다른 이유는 특히, 플리츠 플레이트(22)의 금속 에지에 직접 노출되어 야기될 수 있는 손상의 우려가 있는 경우, 매트(10)가 지지되는 표면과 플리츠 플레이트(22)가 맞물리지 않도록 하는 것이다. 그러나 본 발명은 하나 이상의 플리츠 플레이트의 적어도 하나 이상의 부분이 인접한 빔(20)의 표면(상단, 하단, 단부) 너머로 돌출할 수 있고, 매트를 들어올리거나 이동시키거나 운반중 고정하거나 매트에 무엇인가를 고정하기 위해 예를 들어 부착물, 앵커, 고정끈(tie down) 또는 스트랩 포인트(strap points)로서 기능할 수 있음을 고려한다. 돌출부(들)는 돌출부의 정렬된 개구를 통해 로드를 슬라이딩시킴으로써, 매트를 서로 링크하기 위해 인접한 매트의 돌출 형태와 협력할 수 있는 인터록으로서 기능할 수 있다. 도1은, 예로서, 전술한 목적중 어느 하나 또는 다른 목적으로 또는 목적하지 않고 기능할 수 있는 빔(20)의 단부 너머로 돌출하는 관련 플리츠 플레이트(22)의 돌출 귀부(21)를 도시한다.
도2, 4, 6-8에 도시된 바와 같이, 빔(20) 및 플리츠 플레이트(22)는 함께 뭉쳐서, 대향하는 측면(18) 사이에서 매트(10)에 대해 옆으로 연장되는 다수의 로드(rod) 또는 볼트(24)에 의해 고정된다. 이 예에는 이러한 8개의 로드(24)가 도시되어 있다. 로드(24)는 빔(20)과 플리츠 플레이트(22)의 측면이 서로 맞물리도록 단단히 밀착시킴으로써, 횡방향 및 종방향 이동에 대해 능동적으로 결합하는 역할을 한다. 빔(20) 및 플리츠 플레이트(22)에는 로드(24)를 수용하도록 위치시키고 치수가 정해지는 크로스 홀(cross holes, 26, 28)이 제공된다. 로드(24)는 1인치 막대일 수 있으며 빔(20)의 홀은 약 1.06인치를 측정할 수 있으며, 로드(24)는 #7 Matlock® 타입 볼트일 수 있다.
도6 및 7을 참고로 하면, 플리츠 플레이트(22)의 홀(28)은 빔(20)의 홀(26)과 정렬된다. 플리츠 플레이트(22)의 홀(28)은 바람직하게는 슬롯의 둥근 단부 및 편평한 중간부를 구비하고 길이 방향으로 끼워진다(slotted). 슬롯된 홀(28)의 치수는 예를 들어, 1.06" 높이(즉, 빔(20)의 홀(26)의 높이 치수와 동일한), 및 1.5" 길이일 수 있다. 플리츠 플레이트(22)의 길이방향으로 홀(28)의 연장은 플라스틱 빔(20) 및 금속 플리츠 플레이트(22)의 상이한 팽창 계수를 수용하도록 설계되며, 이는 빔(20)이 플리츠 플레이트(22)의 것과 불균형하게, 특히 재료의 연장이 가장 큰 길이방향으로 팽창하도록 할 수 있다. 슬롯은 따라서 빔(20) 및 플리츠 플레이트(22)의 결합 및 잠재적인 휨을 야기하지 않도록 온도 변화에 의해 플리츠 플레이트(22)에 대해 빔(20)의 약간의 연장/축소(lengthening/retraction)로 인해 길이방향으로 필요에 따라 이동(shift)하도록 한다. 상단 및 하단 표면 사이의 두께(높이) 치수의 상대적으로 작은 단면때문에, 연장/축소의 정도는 중요하지 않으며, 따라서 플리츠 플레이트의 슬롯(28)의 높이 치수는 빔(20)의 홀(26)의 높이 치수와 동일할 수 있으며, 따라서 수직 방향으로의 이들의 상대적인 위치는 온도에 따라 절대 변하지 않는다.
빔(20)은 도2 및 4에 도시된 바와 같이, 모두 동일하거나 더 짧은 하나 이상의 빔일 수 있다. 더 짧은 빔(들)(20)은 하나 이상의 로드(24)의 섹션을 노출시킬 수 있으며 체인, 후크(hook) 등으로 매트를 들어올리고 취급하기(handling) 위한 앵커 사이트(anchor site)를 제공한다.
플리츠 플레이트(22)는 예를 들어 앞서 제공된 예, 또는 알루미늄, 아연도금 강(galvanized steel), 또는 인발형 섬유유리(pultruded fiberglass)로부터 제공되는 적절한 치수의 강철판 스톡(stock)으로부터 제작될 수 있다. 플리츠 플레이트(22)는 매끄러운 면을 가질 수 있거나, 대안적으로 도9에 도시된 바와 같이 측면의 일부 또는 전부를 따라, 빔(30)과 정합될 때 슬라이딩 마찰을 증가시키는 널링(knurling), 릿지(ridge), 스파이크(spikes), 돌출부 또는 다른 질감 특징부와 같은 그립-개선 특징부를 갖는다. 텍스처링(texturing)은 매트(10)에 사용되는 하나 또는 다수 또는 전부의 플리츠 플레이트(22) 상에 존재할 수 있다. 텍스처링은 패시브 하중 운반 메커니즘으로서 작용하며, 빔(20)의 표면상의 하중은 텍스처링의 파지, 마찰 작용을 통해 플리츠 플레이트(22)에 부분적으로 운반된다. 볼트 또는 로드(24)는 능동적인 하중 운반 특징부로서 작용하며, 빔(20)에 가해진 하중은 볼트(24)에 의해 발생되며, 볼트에 의해 지지되어 하중을 플리츠 플레이트(22)로 운반한다.
도10 및 11은 플리즈 플레이트(22)의 다른 대안적인 실시예를 도시하고 있는데, 도10 실시예는 플리츠 플레이트(22)에 대한 L-형 단면을 제공하고 도11은 T-형 단면을 제공한다. L 및 T의 짧은 레그(leg)는 빔(들)의 대응하는 하중 지지 표면과 맞물리고 빔(20)에 하중 운반 지지대를 더 제공하도록 설계된다. 짧은 레그는 모두 일 측(매트의 하단)상에 배열되거나 매트(10)의 상단 및 하단 측에 엇갈리게 배치될 수 있으며, 바람직하게는 빔(20)의 외부 표면(들) 아래에 오목하게 존재한다. 도10 및 11은 매트(10)의 하단에 있는 L 또는 T의 짧은 레그를 도시한다.
도12-13은 도10 및 11의 대안과 유사한, 플리츠 플레이트(22)의 다른 대안적인 실시예를 도시한다.
도12 실시예는 플리츠 플레이트(22)에 대한 C-형 단면을 제공한다. C의 짧은 레그는 빔(들)의 대응하는 하중 지지 표면과 맞물리고 빔(20)에 하중 운반 지지대를 더 제공하도록 설계된다. 짧은 레그는 매트의 상단 및 하단 모두상에 배열되고, 바람직하게는 빔(20)의 외부 표면(들) 아래에 오목하게 존재한다.
도13 실시예는 플리츠 플레이트(22)에 대한 I-형 단면(전통적인 I-빔과 유사한)을 제공한다. I-형의 짧은 레그는 빔(들)의 대응하는 하중 지지 표면과 맞물리고 빔(20)에 하중 운반 지지대를 더 제공하도록 설계된다. 짧은 레그는 매트의 상단 및 하단 모두상에 배열되고, 바람직하게는 빔(20)의 외부 표면(들) 아래에 오목하게 존재한다.
도14 및 15에 도시된 바와 같이, T 또는 I-형 단면과 유사한 형상을 생성하기 위해, 다수의 플리츠 플레이트(22)는 두 개의 빔(20) 사이에 배치될 수 있다. 도14 실시예는 T-형상을 생성하기 위해 두 개의 L-형 플리츠 플레이트를 활용한다. L 의 짧은 레그 및 결과적인 T는 빔(들)의 대응하는 하중 지지 표면과 맞물리고 빔(20)에 하중 운반 지지대를 더 제공하도록 설계된다. 짧은 레그 모두는 매트(10)의 상단 및 하단 모두상에 배열되거나 엇갈리게 배치되고, 바람직하게는 빔(20)의 외부 표면(들) 아래에 오목하게 존재한다.
도15 실시예는 I-형상을 생성하기 위해 두 개의 C-형 플리츠 플레이트(20)를 활용한다. I-형상을 생성하는 C의 짧은 레그는 빔(들)의 대응하는 하중 지지 표면과 맞물리고 빔(20)에 하중 운반 지지대를 더 제공하도록 설계된다. 짧은 레그는 매트(10)의 상단 및 하단상에 배열되고, 바람직하게는 빔(20)의 외부 표면(들) 아래에 오목하게 존재한다.
도16은 조합된 플리츠 플레이트의 다른 실시예를 도시하는데, L 형상은 조합되어 Z-형상을 생성한다. Z- 형상을 생성하는 L 의 짧은 레그는 빔(들)의 대응하는 하중 지지 표면과 맞물리고 빔(20)에 하중 운반 지지대를 더 제공하도록 설계된다. 짧은 레그는 매트의 상단 및 하단상에 배열되고, 바람직하게는 빔(20)의 외부 표면(들) 아래에 오목하게 존재한다.
도17은 플리츠 플레이트의 다른 실시예를 도시하며, 플리츠 플레이트(22)에 대한 Z-형 단면(두 개의 Ls와 유사한)을 제공한다. Z-형상의 짧은 레그는 빔(들)의 대응하는 하중 지지 표면과 맞물리고 빔(20)에 하중 운반 지지대를 더 제공하도록 설계된다. 짧은 레그는 매트의 상단 및 하단상에 배열되고, 바람직하게는 빔(20)의 외부 표면(들) 아래에 오목하게 존재한다.
도18은 증가된 두께의 플리츠 플레이트를 생성하도록 조합될 수 있는 두 개의 편평한 플리츠 플레이트(20)를 도시한다.
전술된 대안 각각에서, 플리츠 플레이트(22)의 전술된 특징부는 슬롯(28) 및 표면 특징부(30)와 같은, 대안에 적용될 것이다.
예시적인 매트와 그들의 물리적인 속성의 제품 비교는 표1과 같다:
| Product Comparison | Weight (lbs) |
Fc Perp Compression Perp. Grain |
E Elastic Modulus (psi) |
Fb Allowable Stress (psi) |
E*I (kip*in2) Full Section Timbers |
| 12"x4"x20' & 24' Select Red Oak(1) | 20' - 4,00024' - 4,800 | 550 | 1,100,000 | 1,150 | 7,600,000 |
| 12"x4x20' & 24' No. 2 Beech-Birch-Hickory(1) | 20'- 4,00024'-4,800 | 480 | 1,100,000 | 765 | 7,600,000 |
| 7"x46"x20' Embodiment | 2,700 | 4,500(2) | Mixed(3) | 3,000 | 4,500,000(4) |
| 9"x51"x24' Embodiment | 4,820 | 6,000(2) | Mixed(3) | 4,500 | 8,000,000(4) |
1. Hardwood Lumber Information Source - American Wood Council NDS Supplement 2015 Edition for 5”x5” and larger timbers. Wet use adjustment factors applied - Fb of 0.85, Fc Perp of 0.67, E of 0.9. 중량 및 성능은 습기 함량 및 훼손율에 따라 변한다.
2. 오직 빔에 대해서만 계산된 설계 값. 플리츠 플레이트는 등방성이며 결(grain)이 없다. 도시된 도면은 빔과 강철판 사이의 표준 하중 분포를 가정한 것임(Perp Compression = 1,200 psi, Allowable Stress = 1,100 psi).
3. 빔(E = 350,000) 및 강철 플리츠 플레이트(E = 29,000,000 psi) 모두를 사용하는 복합 재료
4. 빔, 플리츠 플레이트 및 로드 사이의 복합 작용을 기반으로 계산된 E 값
상기 비교 날짜로부터 종래의 12" 적참나무 또는 혼합 경재 매트와 비교하여 본 발명에 따라 구성된 매트의 구조적 속성 장점은 현저하고 중요하다는 것을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 7" 두께 빔을 사용하는 매트(10)(도4의 실시예)는 25% 감소된 무게로 완전한 토양 지지를 하는 훨씬 두꺼운 12" 목재 매트와 유사하게 수행되었다. 9" 매트(도2)는 모든 용도에서 12" 목재 매트 능력을 뛰어넘었다. 12" 표준 목재 매트는, 건조시, 본 발명에 따라 제작된 비슷한 7" 매트보다 약 40% 무겁다. 이하 표2는 7" 매트 및 표준 12" 목재 매트의 토양 지지력을 비교한 것이다:
| Width of Tire of Track on Mat | ||||||||
| Mat | Load (lb) | 6" | 12" | 18" | 14" | |||
| 7" Embodiment | 100,000 | 2100 | 2000 | 1750 | 1600 | 1400 | 1200 | 1100 |
| 140,000 | 3700 | 3400 | 3000 | 2650 | 2500 | 2350 | 2200 | |
| 200,000 | 5800 | 5600 | 5400 | 5200 | 5100 | 4900 | 4800 | |
| 12" Oak Mat | 100,000 | 2250 | 2100 | 1950 | 1850 | 1750 | 1650 | 1500 |
| 140,000 | 4200 | 3800 | 3500 | 3300 | 3000 | 2800 | 2500 | |
| 200,000 | 7700 | 7100 | 6500 | 5800 | 5300 | 4900 | 4400 | |
알 수 있는 바와 같이, 12" 두께의 건식 선택 구조 오크 매트는 발(foot) 당 상당히 가벼운 중량에서 완전한 토양 지지를 하는 본 발명에 따르는 7" 두께의 구조적 보강 복합 매트(10)와 유사하게 수행된다. 오크에 대한 상기 번호는 일단 매트가 젖어, 물을 흡수하고 부패하게 되면 크게 줄어든다. 상기 나무 차트는 오크의 수분 함량을 12%로 가정한다(즉, 건조 상태). 매트에 사용되는 목재가 녹색이거나 포화된 환경에서 장기간 사용되는 경우, 보드는 습기를 흡수하고, 허용가능한 응력(류) 뿐만 아니라 강성(E)를 최대 값으로부터 67%만큼 줄인다. 이것은 본 발명에 따라 구성된 매트(10)에서는 발생하지 않는다.
때로는 크레오소트(creosote), 크로메이트 구리 비소(chromated copper arsenate, CCA), 암모니아성 구리 아연 비산염(ammoniacal copper zinc arsenate, ACZA), 및 암모니아성 구리 비산염(ammoniacal copper arsenate, ACA)와 같은 방부제가 부패를 막도록 나무 목재를 처리하는데 사용되며, 이 재료들은 목재에서 환경으로 침출될 수 있다. 이는 수분 공격당하기 쉬우며 임의의 화학적 처리를 필요로 하지 않기 때문에 본 발명에 따라 제조된 매트(10)에서는 발생하지 않는다. 본 발명에 따르는 매트(10)는 그들이 점유하는 환경에 의해 불활성이고 변하지 않고 유지된다.
매트(10)를 구성하거나 수리하는 방법이 제공되며, 이 방법은
다수의 세장형 플라스틱 빔을 나란한 순서로 배열하는 단계,
적어도 하나의 인접라는 빔 쌍 사이에 금속성 플리츠 플레이트를 배열하는 단계,
매트의 길이를 따라 복수의 위치에서 빔과 적어도 하나의 플리츠 플레이트를 횡방향으로 함께 고정하는 단계를 포함하고,
적어도 하나의 플리츠 플레이트는 플리츠 플레이트가 배치된 사이의 빔의 외부 표면 아래로 적어도 부분적으로 오목하다.
상기 도면 및 설명들은 본 발명의 구성 및 실시의 예시이며 본 발명을 제한하는 것이 아님을 이해해야 한다. 오히려, 본 발명은 첨부된 청구범위에서 정의된다.
Claims (24)
- 건축에 사용되는 매트 어셈블리로서,
복합 플라스틱 재료로 제작되고 나란한 배열로 배치되는 다수의 구조적 빔;
구조적 플라스틱 빔의 인접한 쌍의 적어도 일부 사이에 배치된 다수의 플리츠 플레이트;
건축 빔 및 플리츠 플레이트에 대해 옆으로(crosswise) 연장되어 건축 빔 및 플리츠 플레이트를 서로 단단히 고정시키는 다수의 체결구(fastener)를 포함하고,
플리츠 플레이트는 매트 어셈블리의 강도 및 강성을 증가시키는
매트 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
플리츠 플레이트는 금속으로 제작되는
매트 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
플리츠 플레이트는 섬유-보강-수지로 제작되는
매트 어셈블리.
- 제2항에 있어서,
금속성 플리츠 플레이트는 강철(steel)인
매트 어셈블리.
- 제3항에 있어서,
플리츠 플레이트는 유리 섬유 보강 수지인
매트 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
플리츠 플레이트는 빔 보다 적은
매트 어셈블리.
- 제6항에 있어서,
적어도 5개의 빔 및 적어도 4개의 플리츠 플레이트가 존재하는
매트 어셈블리.
- 제7항에 있어서,
빔 및 플리츠 플레이트는, 정렬되며 체결구가 수용되는 크로스 홀을 갖는
매트 어셈블리.
- 제8항에 있어서,
플리츠 플레이트의 크로스 홀은 매트의 길이방향으로 연장되는
매트 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
플리츠 플레이트는 길이, 폭 및 두께를 갖고, 플리츠 플레이트는 길이 방향에서 빔의 종방향으로 연장되고, 폭에서 빔의 수직 방향으로 연장되고, 두께 방향에서 빔의 측 방향으로 연장되며,
플리츠 플레이트의 길이는 폭보다 크고, 폭은 두께보다 큰
매트 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
매트는 빔의 상단 표면에 의해 정의된 상단 표면을 갖고, 플리츠 플레이트의 관련된 상단 표면의 적어도 대부분은 매트의 상단 표면 아래에서 오목해지는
매트 어셈블리.
- 제11항에 있어서,
매트는 빔의 하단 표면에 의해 정의된 하단 표면을 갖고, 플리츠 플레이트의 관련된 하단 표면의 적어도 대부분은 매트의 하단 표면 위에서 오목해지는
매트 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
적어도 하나의 플리츠 플레이트는 매트의 상단, 하단 및/또는 단부 표면 위로 연장되는 돌출 특징부를 갖는
매트 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
플리츠 플레이트는 대향 측면을 가지며, 플리츠 플레이중 적어도 하나의 적어도 하나의 측면의 적어도 일부에는 대응하는 측면에 바찰 결합하는 그립-개선 특징부가 제공되어, 그립 특징부없이 제공되는 것 이상으로 증가된 슬라이딩 마찰 효과를 위해 빔과 플리츠 플레이트의 그립 작용을 향상시키도록 접촉하는
매트 어셈블리.
- 제14항에 있어서,
그립-개선 특징부는 모든 플리츠 플레이트 전부의 양 측면 상에 제공되는
매트 어셈블리.
- 제15항에 있어서,
체결구는 그립-개선 특징부가 빔과 접촉하게 하는
매트 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
플리츠 플레이트 중 적어도 하나는 L-형 단면을 가지며 L의 작은 레그(leg)는 관련된 빔의 대응하는 표면과 맞물리는
매트 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
플리츠 플레이트 중 적어도 하나는 T-형 단면을 가지며 T의 작은 레그는 인접한 빔의 대응하는 표면과 맞물리는
매트 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
플라스틱 빔은 HDPE-계열 재료로 제조되는
매트 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
빔 중 적어도 두 개는 플리츠 플레이트의 개재(interposition)없이 서로 직접 나란히(side-to-side) 맞물리는
매트 어셈블리.
- 제20항에 있어서,
7개의 빔 및 5개의 플리츠 플레이트가 존재하는
매트 어셈블리.
- 제1항에 있어서,
적어도 하나의 플리츠 플레이트는 L 형 또는 T 형인 단면 형상을 가지며, L 또는 T 형상의 작은 레그는 적어도 하나의 인접한 빔과 맞물리고, 작은 레그는 맞물리는 적어도 하나의 빔의 외부 표면 내측으로 오목한
매트 어셈블리.
- 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌 혼합, 주로 나란히 배치된 5-50% 유리 섬유 보강재를 구비한 폴리에틸렌 복합 플라스틱 재료로 제작된 다수의 구조적 빔;
구조적 플라스틱 빔의 인접한 쌍 중 적어도 일부 사이에 배치되고 강철 및 유리 섬유 보강 수지 중 적어도 하나로 제작된 다수의 플리츠 플레이트;
건축 빔 및 플리츠 플레이트에 대해 옆으로 연장되어 건축 빔 및 플리츠 플레이트를 서로 고정시키는 다수의 체결구를 포함하고,
플리츠 플레이트는 플리프 플레이트없이 빔의 어셈블리에 관련된 매트 어셈블리의 강도 및 강성을 증가시키는
매트 어셈블리.
- 다수의 복합 플라스틱 빔을 나란한 순서로 배치하는 단계;
적어도 하나의 인접한 쌍의 빔 사이에 플리츠 플레이트를 배치하는 단계;
매트의 길이를 따르는 다수의 위치에서 옆 방향으로 빔 및 적어도 하나의 플리츠 플레이트를 함께 체결하는 단계를 포함하고,
적어도 하나의 플리츠 플레이트는 사이에 플리츠 플레이트가 배치되는 빔의 외부 표면 아래에서 적어도 부분적으로 오목한
복합 매트 구성 또는 수리 방법.
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