(57)【要約】  間接的にプレストレスされたコンクリートを用いた屋根天井構造体は、工業用のスパンの大きな建築物を作るために用いられる予め製造された構造要素である。この構造体は、幅広で薄肉なコンクリートの底板１と、上部梁２を横座屈に対して安定させ、かつ、部材１と２が接近し又は離間することを防止すべく用いられる細長い鋼鉄パイプロッド３によって相互連結された断面逆Ｖ字型の上部コンクリート梁２と、からなる。底板１をプレストレスすることによって、構造体の終端を受身的（間接的）に押し、ある偏心率で断面重心上を動き、底板を上方へ曲げつつ終端を回転させる圧縮を上部梁２の内部に引き起こす。これらの構造体をプレストレスする方法として、二つの効率的な方法がある。
2005515324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工業用のスパンの大きな建築物を作るための予め製造された建築要素としての、間接的にプレストレスされた平坦な底板を有するコンクリート製の屋根天井構造体であって、
幅広で薄肉なコンクリートの板（１）と、薄肉な壁からなる逆Ｖ字型の上部梁（２）とを備え、
前記底板（１）と上部梁（２）の両方は、相互に離間して配設された細長い鋼鉄パイプロッド（３）によって相互連結され、
前記底板は、中央部分をプレストレスされていることを特徴とする間接的にプレストレスされたコンクリート製の屋根天井構造体。
【請求項２】
底板（１）の撓み調整が間接的なプレストレスによって行われることにより、底板（１）が上部梁（２）の両終端に向かって受身的に反動を起こし、その終端（４）を回転させることによって底板（１）を上方に曲げることを特徴とする請求項１に記載の屋根天井構造体のプレストレス方法。
【請求項３】
空間を仕切り、パイプロッド（３）を備えた鋼鉄パイプロッド（３）を、上部梁（２）の断面逆Ｖ字型をした傾斜に沿った傾きに沿わせる方法により、薄肉壁がロッド（３）の有効長さを縮めることによって、前記上部梁（２）の横座屈を防止することを特徴とする請求項１または２に記載の屋根天井構造体の安定化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プレストレスト鉄筋コンクリート及び特に構造体と一体となる鋼鉄部材で作られた工業用の建築物やそれに類する建物の屋根の構造体に関する。この発明の属する技術分野は、ＩＰＣ分類では、一般的に建築構造や構造要素に関する分類であるＥ０４Ｂ１／００、又は、特にＥ０４Ｃ３／００又は３／２９４で記載されるものである。
【背景技術】
【０００２】
この発明は、独創的な概念と形状からなる、平坦な底板を備えた独特な屋根天井構造体に関する。この構造体は、トラスやタイドアーチと明らかに類似するものであるが、負荷を支える方法において、事実上、これらとは違ったものである。
【０００３】
まず初めに、これらの構造体は、完成した平坦な底板を有する天井と屋根構造の両方を同時に解決することを意図したものである。そしてまた、幅広な底板が、受身的にトラスやアーチに吊り下げられる代わりに、重量を支える要素としてより活用されることを意図したものである。
【０００４】
この構造体に関するその他の全ての実用的な意図は、例えば特許文献１に開示され、通常の屋根や天井と比較すればこういった構造体が有するものである利点を含んでいる。
【０００５】
緊張材をコンクリートの重心下に位置させ、特定の横断面を有する構造体に対して圧縮力を導入するという、通常用いられるプレストレスの技術は、そのような偏心率を欠いているために、これらの構造体に応用した場合に、適切な効果をあげることができない。コンクリート板を上方へ撓ませるには、プレストレスされる緊張材を構造体全部の重心の下に下げることが必要となるが、それは平坦な天井という発想を台無しにすることになるため、受け入れ難いことである。
【０００６】
それゆえ、多大な撓みを効率的に減らし、かつ、底板中の張力が許容されるならば発生する可能性のあるコンクリート中のヒビを除去若しくは抑え得る、プレストレスの適切な方法を見つけ出すことを課題とする。今回の発明は、平坦な天井を備えたプレストレス構造体に、一つ以上の効率的な方法を提供するものである。また、今回の構造体は、上部梁の横座屈に対しての安定性に関する問題をも解決するものである。
【０００７】
「スパンの大きい建物に用いられる、二重プレストレスされた、平坦な底板を有する屋根天井複合構造体」の名称による出願（特許文献１参照）が、公知なものの中で最も似た構造のものである。この出願の中で、横断面重心が低い位置にある逆施工におけるプレストレスのための一つの効率的な方法が提案されており、次の解決策が開示されている。
【０００８】
即ち、幅広のプレートは、構造体の完成前に、その中央部を一度プレストレスされ、底板に圧縮を導入するため、コンクリートのヒビ割れの問題は解決する。次に、その構造体は仕上げられ、その終端を回転させるプレートを上方へ撓ませるために、鋼鉄くさびを上部梁の中間部分に位置する特定の箇所に打ち込む方法によってもう一度プレストレスされる。
【０００９】
今回の発明は、もう一つのプレストレスを追加した、特許文献１に開示された発明と大変似ているが、実質的に変更を加えた構造体に関するものである。上述の新技術と比較すると、今回の構造体は、剛性を有し同時に薄肉な断面のデザインを有する硬質な上部梁を導入したものであり、相互連結されたパイプロッドの有効長さを、剛性を有する鋼鉄チューブを用いた場合に比べて、大幅に縮めることを意図したものである。
【００１０】
硬い鋼鉄チューブを細長いパイプロッドに交換すると、上部梁からプレートに曲げモーメントを伝達することができなくなり、また、その逆も不可能になる。相互連結されたパイプロッドは、上部梁に対する自重の分配の一様性と相互連結性を改善するために、底板の上に一定の間隔を置いて一様に配置される。ゆえに、ロッドとプレートとの結合は柔軟性を有することにより、底板に導入されたプレストレス力は、実質上、ロッドにそれほど曲げを生じさせず、そのため、プレートを曲げることなくより大きなプレストレスが加えられることを可能とする。しかし、仮に底板の中心部に少しプレストレスを行っただけであるなら、それがプレートの撓みに著しい影響を与えることはない。反対に、高い圧縮レベルでプレストレス力を与えると、底板の撓みにはかなりの影響を及ぼす。
【特許文献１】クロアチア国特許出願公開第ＨＲ−Ｐ２００００９０６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
今回の発明の重要な目的の一つは、大変効率的な方法としての二重プレストレスとはさらに異なる平坦な底板を有する構造体のプレストレスの効率的な方法を提供することである。今回の構造体は、上述の出願より効率的に横座屈に対する梁の安定性の問題を解決するものである。
【００１２】
決められた間隔で天井板の上面に一様に分配され、空間を分割する連結ロッドは、上部梁の有効長さ全体を多数のより小さい長さに分割し、それにより、上部梁の断面は、相互連結ロッドの有効長さを縮め、有効な座屈の長さをさらに減少させることで終端の状況を変化させるものである、逆Ｖ字型となる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る間接的にプレストレスされたコンクリート製の屋根天井構造体は、工業用のスパンの大きな建築物を作るための予め製造された建築要素としての、間接的にプレストレスされた平坦な底板を有するコンクリート製の屋根天井構造体であって、幅広で薄肉なコンクリートの板１と、薄肉な壁からなる逆Ｖ字型の上部梁２とを備え、前記底板１と上部梁２の両方は、相互に離間して配設された細長い鋼鉄パイプロッド３によって相互連結され、前記底板は、中央部分をプレストレスされていることを特徴とする。
【００１４】
また、上記発明に係る屋根天井構造体のプレストレス方法は、底板１の撓み調整が間接的なプレストレスによって行われることにより、底板１が上部梁２の両終端に向かって受身的に反動を起こし、その終端４を回転させることによって底板１を上方に曲げることを特徴とする。
【００１５】
さらに、上記発明に係る屋根天井構造体の安定化方法は、空間を仕切り、パイプロッド３を備えた鋼鉄パイプロッド３を、上部梁２の断面逆Ｖ字型をした傾斜に沿った傾きに沿わせる方法により、薄肉壁がロッド３の有効長さを縮めることによって、前記上部梁２の横座屈を防止することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
プレストレスされた屋根天井構造体は、空間を分割する連結ロッドを有する、スパンの大きい工業用建物を建築するための、一方向に負荷を受けるプレハブ構造の張間要素である。かかる構造体は、幅広で薄肉なコンクリートプレート１と、図２に示す細長い鋼鉄のパイプロッド３によって相互連結された断面逆Ｖ字型の上部コンクリート梁２とを有する。薄肉な底板には、一度に建物の大部分を覆い、かつ、内装として平坦な底板を提供するために、幅広なものを選択している。
【００１７】
図２及び図４から明らかなように、上部梁２断面の両側の薄肉壁は、プレート１の方に近づくように延び、このようにして、相互連結パイプロッド３の座屈長さを縮める。一端側が上部梁２に固定され、断面において傾斜を有する薄肉壁と同じ傾きを有した相互連結パイプロッド３は、他端側で上部梁２の横座屈を安定させる幅広の底板１に固定されている。また、細長く、空間を分割する鋼鉄パイプロッド３は、底板１と上部梁２との距離を維持することや、両方向へ曲げモーメントが移り変わることを防止することや、上部梁２と底板１との間で行われる熱の伝達を減らすことに役立っている。
【００１８】
構造体の仕組み（メカニズム）がどのように機能するのかを、以下に示す。仮に、構造体がプレストレスされないと、底板１と上部梁２の両方が下方へ曲がろうとするが、底板１は、その自重が垂直剛性比率に対して高いことから、ばらばらに分離してしまわないように相互連結ロッド３を機能させている上部梁２より、速いペースで曲がる。仮に、構造体をプレストレスする一方負荷をかけないならば、相互連結要素３は圧縮され、底板１と上部梁２が互いに接近することが制限される。
【００１９】
仮に、構造体をプレストレスした上で、上部梁のみに負荷をかけたならば、その場合には、かけられた負荷によって上部梁２が下方に曲がる一方、同時に、底板がわずかに上方に曲がり、相互連結要素３によってそれ以上互いに接近することが制限されるために、相互連結ロッド３内の圧縮は強まる。
【００２０】
仮に、構造体をプレストレスし、底板１のみに負荷をかけたならば、その場合では、底板１は、上部梁２より速いペースで下方に曲がり、結果としてそれらの間の距離は広がることから、相互連結ロッド内の圧縮は弱まる。
【００２１】
いずれにしても、上部梁２は殆ど全ての曲げモーメントに耐える支持部材であり、それによって、要素３を、ごく小さい曲げモーメントであっても曲がってしまう底板１に対して、殆ど曲げモーメントを伝達しないように構成することができる。
【００２２】
細長い相互連結ロッドは、構造部材の二つの大きなコンクリート部材を連結しており、１と２は、かけられる負荷の違いによって接近又は離間しやすいように二者間の距離を維持しているが、構造体の一部分としての細長い連結ロッドは、一般的に、どの場合の負荷がかけられても、あまり圧迫されない一種の受身的な連結部材としての役割を果たす。また、今回の構造体と前に比較したトラス若しくはアーチとの違いを際立たせるものである相互連結ロッドの内力が、ごく小さいか若しくは殆ど無いに等しい点での負荷とプレストレスの組み合わせを見つけることは可能である。このことは、プレストレスに注意を払えば、以下でより明解になる。
【００２３】
このような構造体をプレストレスするには二つの方法が可能であり、どちらを選択するかは、底板１と上部梁２の両方を多少とも圧縮するか、または、底板１のコンクリートに適度な張力を持たせるかに依る。仮に、前者を選択したならば、特許文献１において開示された二重プレストレスの方法を採ることとなり、上部梁２は中間領域で連結されない二つの部材から構成されることとなる。仮に、後者を選択したならば、上部梁２は単一の部材から構成される。
【００２４】
違いをよりよく説明するため、以下、一つの部材からなる梁の場合を実施例１とし、二つの部材からなる上部梁の場合を実施例２とする。（実施例２は今回の発明の内容となるものではなく、単に可能性のある変形例の一つとして述べるに過ぎない。）
【００２５】
＜実施例１＞
この実施例を図１に示す。図面から明らかなように、上部梁２は一つの部品からなっている。その両終端４は、（例え、それらが底板または上部梁の一体的な構成要素であるとみなしても）短いコンソールと考えてよく、それらは底板１に硬く連結され、曲げモーメントを上部梁２から伝達することを可能としている。
【００２６】
上部梁２が、まず上部梁２用の型の中で成形され、次に、底板１用の型の中に置かれる。プレストレスワイヤーが、張力をかけて底板用の型に固定され、板１（コンクリート）が流し込まれる。コンクリートが硬化した後、上部梁２と底板１は支持部とされる所定箇所によって接続されるようになり、プレストレスの緊張材は型から開放され、中心プレストレス力が底板１のコンクリートに導入される。プレストレス力は底板１を縮ませ、それによって、上部梁２の両終端が互いに他方に向かって相互に変位する。曲げモーメントが（それら接続点において）底板１に伝達されるように、上部梁２の両終端は、長い接続線上で底板１に硬く連結される。
【００２７】
これらの相互の変位と変形のため、上部梁２と底板１の両方ともが、導入されたプレストレス力の一部に寄与する。上部梁２の支持端４を底板１の一体的な部材である短いコンソールであると考えると、底板１を縮めることは上部梁２の両終端を互いに他方に向かって押すこととなり、上部梁２が普通に縮むことが制限されて上方に曲がることは明らかである。それに対する反動として、プレストレス力に主に寄与している上部梁２の終端がコンソール４を押し、底板１の終端で、それらの終端を回転させ、底板１内に負の曲げモーメントを発生させ、上方へ曲げる。底板１と上部梁２の間にある相互連結ロッド３は、それらが互いに接近することを制限するのに伴って、わずかに圧縮を受ける。底板は、高程度の張力で引っ張られることによってコンクリートにヒビが入るのを防止するために直接プレストレスされるが、主要な効果は、コンソールのような支柱の両方に作用する上部梁２の間接的な反動によって、薄肉で細長いが重量のある底板を上方に撓ませるというものである。そのような訳で、終端を押す効果は、上述の特許文献１の中で得られたものと同じ方法で得ることができる。撓み度合いの差が制限されることで、相互連結ロッド３内に圧縮が引き起こされるように、長く細い底板１は、上部梁２より速いペースで曲がる。
【００２８】
＜実施例２＞
特許文献１に書かれていることによると、上部梁２は、二つの部材から作られ、二つの工程からなる二重プレストレス法によりプレストレスされており、底板１は、上部梁の二つに分離した部材を中間部分で連結する前に、第一の段階で中心をプレストレスされ、その結果、最初のプレストレスがまだ連結されていない上部梁の半体に圧力を発生させないようにしている。その他の段階では、中間地点で上部梁が折れている点に打ち込まれたくさびが、支柱が分離する方向に両側を押す効果を生じさせ、従って、その両終端が回転することにより底板は上方へ撓む。
【００２９】
比較したどちらの方法によっても、構造体の終端が回転することを通して、上方へ撓むことを可能とする負の曲げモーメントを得ることができる。しかし、実施例１と実施例２には明確な違いがあり、構造体のプレストレスに要する力を小さくすることも大きくすることもでき、これによって、プレストレス用鋼材の使用量が増減することとなる。
【００３０】
実際には、二つのどちらの方法にも有利な点と不利な点があるか、若しくは、他の理由によって制限される可能性がある。
【００３１】
一般的に、実施例１は実施例２に比べてより大きいプレストレス力を要し、その力は底板１を縮ませると同時に、上部梁２を上方に曲げることができる。底板は高い圧縮度合いで圧力をかけられ、その場合には、くさびと少なめのケーブルとを使用した場合と比較して、さらに費用がかかる。仮に、何らかの理由により、それほど大きな力で底板１をプレストレスする必要がなかったとしても、ケーブルを少しだけ使って適度な力を加えることが妥当である。その場合には、底板１の上方への曲げはいずれにせよ行われ、実施例２はより経済的な方法となる。
【００３２】
もちろん、上部梁の高さや比率を変え、底板の寸法、形状、厚さ、幅を変え、異なる密度の材料（例えば、軽量コンクリート）を用い、要素１と２にかけるプレストレス力の量を変えることによって実現される可能な組み合わせはたくさんあり、従って、その最適な組み合わせもあろう。
【００３３】
特別な場合として、上述の実施例を組み合わせて利用することも可能であり、最初のプレストレスの後に、くさびを底板の上方への撓みを一様にするのに使うために、底板のプレストレスの前に、さらなるプレストレスを行うためのくさびが、連結の細部箇所に位置を定められる。
【００３４】
上部梁２は、それ用の型で最初に作られるものであり、次に、底板１の型に配置される。プレストレスワイヤーが底板１の鋳物の上で引っ張られ、板（コンクリート）が注がれる。底板１のコンクリートが硬化した後、両方の部材は上部梁２と底板１に連結される。底板が型から離されると、中心プレストレス力が底板１のコンクリートに導入される。加えられる圧縮と張力の量は、技術者が前もって計算によって算出し、決定する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】構成部品を明示しつつ、構造体を等角図法によって示す。
【図２】構成部品を明示しつつ、構造体の断面を示す。
【図３】プレストレスの原理を単純化した概略図を示す（実施例１）。
【図４】連結ロッド３の有効長さの減少と、上部梁２が横座屈に対して安定を保つ方法とを示す。
【符号の説明】
【００３６】
１…底板、２…上部梁、３…パイプロッド、４…終端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2005515324.tif 000008