(57)【要約】構造用サンドイッチプレート部材は、第１および第２の外側プレートと、プラスチックまたはポリマ材料の心材材料とを備える。心材材料が二つの実質的に直交する方向に延びるリブを形成するように、複数の軽量枠組が外側プレートの間に配置される。軽量枠組は、中空または中実であり、そして発泡体、プラスチック、または発泡ポリスチレンから製造される。構造用サンドイッチプレート部材は、好ましくはプラスチックまたはポリマの心材材料を、外側プレートの間に形成された閉じた部分に注入することによって形成され、そこには軽量枠組が予め配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属から形成される第１および第２の外側プレートと、
前記外側プレートの間でせん断力を伝達させるのに充分な強度で前記外側プレートに結合された、実質的に緻密なプラスチックまたはポリマ材料からなる心材と、
前記心材内に配置された複数の比較的軽量な枠組とを備える構造用サンドイッチプレート部材であって、
前記軽量な枠組は、前記外側プレート部材の平面内において二つの実質的に直交する方向に延びる前記プラスチックまたはポリマ材料からなるリブが存在するように配置され、前記リブは、また前記第１の外側プレートと第２の外側プレートとの間に延びている、構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項２】
直線で囲まれた形状を有し、かつ前記二つの実質的に直交する方向が、前記構造用サンドイッチプレート部材の縁部に対して実質的に平行である、請求項１に記載の構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項３】
実質的に直線で囲まれた形状を有し、かつ前記実質的に直交する方向が、前記構造用サンドイッチプレート部材の縁部に対して鋭角を形成する、請求項１に記載の構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項４】
前記二つの実質的に直交する方向のうちの第１の方向に延びるリブの間の間隔は、前記二つの実質的に直交する方向のうちの第２の方向に延びるリブの間の間隔よりも大きい、請求項１から３のいずれか一項に記載の構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項５】
前記二つの実質的に直交する方向のうちの前記第１の方向に延びるリブの間の間隔は、約０．５ｍから約２ｍの範囲内である、請求項４に記載の構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項６】
前記リブの厚みは、約１０ｍｍから約１００ｍｍの範囲内である、請求項１から５のいずれか一項に記載の構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項７】
前記リブは、前記構造用サンドイッチプレート部材の一つの縁部から他方の端部へ実質的に連続して延びる、請求項１から６のいずれか一項に記載の構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項８】
前記リブは、前記第１の外側プレートと第２の外側プレートとの間にわたる、請求項１から７のいずれか一項に記載の構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項９】
前記リブは、前記第１のプレートと第２のプレートとの間に画定される空間内への前記プラスチックまたはポリマ材料の注入によって形成されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項１０】
第１および第２の外側プレートの間に配置される複数の軽量枠組によって間隔をあけた関係で、金属から形成される第１および第２の外側プレートを設ける工程と、
前記外側プレートと前記軽量枠組との間に画定される空間を満たすべく、硬化されていないプラスチックまたはポリマ材料を注入する工程と、
前記外側プレート間でせん断力を伝達させるのに充分な強度で、前記外側プレートをともに結合する実質的に緻密な材料を形成させるべく、前記プラスチックまたはポリマ材料を硬化させる工程とを含み、
前記軽量枠組は、前記プラスチックまたはポリマ材料が、前記プレート部材の平面内に二つの実質的に直交する方向に延びるリブを形成するように配置される、構造用サンドイッチプレート部材を製造する方法。
【請求項１１】
添付図面に関連して実質的に上述されるように構成される、構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項１２】
添付図面に関連して実質的に上述されるように構成される、構造用サンドイッチプレート部材を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造用サンドイッチプレート部材に関し、この構造用サンドイッチプレート部材は、二つの外側プレートと、部材の構造強度に実質的に寄与すべく充分な強度で外側プレートに結合されるプラスチックまたはポリマ材料の心材とを備える。
【背景技術】
【０００２】
構造用サンドイッチプレート部材は、米国特許第５，７７８，８１３号および米国特許第６，０５０，２０８号に記述され、これらの文献は、参照して本明細書に組み込まれ、例えば非発泡ポリウレタンから形成される中間エラストマ心材と共に結合される、外側金属プレート、例えば外側スチールプレートを備える。これらのサンドイッチプレートシステムは、補剛スチールプレートと置き換えて建築の多くの形態で使用され得て、結果として得られる構造を著しく単純化し、重量を低減すると同時に強度および構造能力（剛性、制動特性）を改良する。これらの構造用サンドイッチプレート部材のさらなる発展は、やはり参照して本明細書に組み込まれる、国際特許出願ＧＢ００／０４１９８に記述されている。そこに記述されたように、発泡枠組が、心材層に組み込まれて重量を軽減し、且つ横断方向金属せん断プレートが、剛性を改良するために加えられても良い。
【０００３】
ＧＢ００／０４１９８の教示によれば、発泡枠組は、中空でも中実でもあり得る。中空枠組は、より大きな重量軽減を生じる点で有利である。この文献に記述された枠組は、軽量の発泡材料から作ることに制限しておらず、木またはスチール箱のような、他の材料で作ることもできる。
【０００４】
国際特許出願ＧＢ０２／０１５６５は、中空枠組を含む概念のさらなる発展であり、製造および組立が容易な枠組、特にスナップ結合片から形成される中空の細長い枠組が記述されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、心材内に軽量枠組を含み、且つ負荷のもとでの低減されたせん断変形、および改良された横方向負荷分布を有する、構造用サンドイッチプレート部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、構造用サンドイッチプレート部材が提供され、この構造用サンドイッチプレート部材は、金属から形成される第１および第２の外側プレートと、前記外側プレートの間でせん断力を伝達させるのに充分な強度で前記外側プレートに結合された、実質的に緻密なプラスチックまたはポリマ材料からなる心材と、前記心材内に配置された複数の比較的軽量な枠組とを備える構造用サンドイッチプレート部材であって、前記軽量な枠組は、前記プレート部材の平面内において二つの実質的に直交する方向に延びる前記プラスチックまたはポリマ材料からなるリブが存在するように配置され、前記リブは、また前記第１の外側プレートと第２の外側プレートとの間に延びる。
【０００７】
二つの実質的に直交する方向に延びる心材枠組リブのプラスチックまたはポリマ材料のような軽量枠組を配置することによって、プレートに対して印加される負荷のより良好な横方向分布が得られ、それによって、負荷のもとにおけるプレート部材のせん断変形を低減する。使用においては、プレート部材に局部的に印加される負荷が、外側プレートを経由するだけでなく、プラスチックまたはポリマ材料のリブによって、二つの直交する方向に伝達されるであろう。
【０００８】
本発明は、国際特許出願ＧＢ００／０４１９８およびＧＢ０２／０１５６５に記述されたような発泡および中空枠組、ならびにどのような他の適切な枠組と共に使用されても良い。軽量枠組は、構造用サンドイッチプレート部材の質量を低減させ、そしてその構造強度に有意に寄与する必要はない。軽量枠組に対する主たる要求は、軽量枠組が、心材を形成するプラスチックまたはポリマ材料よりも低い密度からなり、プラスチックまたはポリマ心材の注入および硬化の間、所望される形状を維持するために充分な熱的および機械的特性を有していることである。
【０００９】
ここで、構造用サンドイッチプレート部材は、直線で囲まれた形状であり、リブは、プレートの縁部と実質的に平行な方向に延びるようにしても良いが、プレート部材の縁部に対してある角度をなす方向に延びるようにしても良い。
【００１０】
本発明の構造用サンドイッチプレート部材の外側プレートの材料、寸法、および一般的な特性は、構造用サンドイッチプレート部材が置かれ、概して米国特許第５，７７８，８１３号および米国特許第６，０５０，２０８号に記述されているような、特定の使用のために所望された通りに選択されても良い。スチールまたはステンレススチールは、０．５ｍｍから２０ｍｍの厚みで通常使用され、そしてアルミニウムは、軽量が所望される場合に使用されてもよい。同様にして、プラスチックまたはポリマ心材は、どんな適切な材料でも良く、例えば、米国特許第５，７７８，８１３号および米国特許第６，０５０，２０８号に記述されるように、ポリウレタンのようなエラストマでも良い。
【００１１】
いくつかの応用について、「改良された構造用サンドイッチプレート部材（Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｓａｎｄｗｉｃｈ  Ｐｌａｔｅ  Ｍｅｍｂｅｒｓ）」と題され、参照して本明細書に組み込まれる、英国特許出願第０２０１９０３．２号に記述されたような非金属面板が使用され得る。そのような、非金属面板は、ファイバー強化されたポリマ材料のような、強化された複合材料またはポリマ材料から作られ、１ｍｍから３０ｍｍの範囲の厚みを有する。
【００１２】
さらに、本発明は、構造用サンドイッチプレート部材を製造する方法を提供し、この方法は、第１および第２の外側プレート間に配置される複数の軽量枠組によって間隔をあけた関係で、金属から形成される第１および第２の外側プレートを設ける工程と、前記外側プレートと前記軽量枠組との間に画定される空間を満たすべく、硬化されていないプラスチックまたはポリマ材料を注入する工程と、外側プレート間でせん断力を伝達させるのに充分な強度で、前記両外側プレートを結合する実質的に緻密な材料を形成するように前記プラスチックまたはポリマ材料を硬化させる工程とを含み、前記軽量枠組は、前記プラスチックまたはポリマ材料が、前記プレート部材の平面内に二つの実質的に直交する方向に延びるリブを形成するように配置される。
【００１３】
本発明は、例示的な実施形態および添付概略図を参照して以下に説明される。
【００１４】
いくつかの図面において、同様の部品は同様の参照符号によって示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明に従った構造用サンドイッチプレート部材が使用され得る、ブリッジデッキ１の一部を示している。ブリッジデッキは、ボックスガーダの形態をなしており、デッキ２と、約５ｍまたは６ｍ幅で且つ約１１ｍまたは１２ｍ長さの本発明に従ったパネル１０から形成されるソフィット３とを有する。パネル１０は、約４．５ｍの間隔をあけて横断方向ダイヤフラム６によって支持されている。ブリッジの幅を横切る４枚のパネルが、ハンガ４の間に約２７ｍの間隔を形成している。フェアリングノーズ５は、分離された非構造的な部品である。
【００１６】
図２、図３、および図４は、それぞれ、ロードブリッジのデッキに使用するのに適する、本発明に従った構造用サンドイッチプレート部材の平面図、縦断面図、および横断面図である。長手方向は、主たる負荷伝達の方向であることに留意されたい。パネル１０は、５ｍから６ｍ幅および１０ｍから１２ｍ長さのオーダからなり、且つ強化されたボックスガーダの部分として全重量６２５ｋＮ以上の大きなトラック負荷に耐える。
【００１７】
構造用サンドイッチプレート部材は、上側および下側外側プレート（面板）１１、１２を備え、これらの面板１１、１２は、スチールからなり且つ例えば０．５ｍｍから２０ｍｍの範囲内の厚みを有する。この応用においては、６ｍｍの厚みが適している。縁部プレートは、閉じたキャビティを形成すべく面板１１、１２の外周を囲んで面板１１、１２の間に溶接される。キャビティにおいて面板１１、１２の間は、プラスチックまたはポリマ材料、好ましくはポリウレタンエラストマの心材１４である。この心材は、１５ｍｍから２００ｍｍの範囲（この応用においては１６０ｍｍが適している）の厚みを有していても良い。心材１４は、面板１１、１２に充分な強度で結合され、且つ二つの面板の間での使用時に予想されるせん断力を伝達するのに充分な機械的特性を有している。心材１４と面板１１、１２との間の結合強度は、３ＭＰａよりも大きく、好ましくは６ＭＰａより大きくなければならず、そして心材材料の弾性係数は、２５０ＭＰａ以上でなければならない。典型的な使用、および占有負荷が１．４ｋＰａから７．２ｋＰａのオーダからなる、床パネルのような低負荷応用については、結合強度は、例えばほぼ１ＭＰａなどより低くても良い。心材層によって、構造用サンドイッチプレート部材は、実質的により大きなプレート厚みおよび有意な付加的な強化を有する、強化されたスチールプレートの強度および負荷支持力を有する。
【００１８】
構造用サンドイッチプレート部材１０の重量を低減するために、面板１１、１２の間の容積の全てが、心材１３によって占有されるわけではない。その代わりとして、軽量枠組１３のアレイが設けられ、プレート部材の内部容積の実質的な部分を占有する。軽量枠組１３は、必ずしもプレートの構造強度に有意に寄与する必要はなく、軽量枠組１３は、心材１４を形成するための材料の注入の圧力、および硬化の間の心材の発熱を伴う反応からの熱に耐えるのに充分な、熱的および機械的特性を有することのみを必要とする。軽量枠組１３は、中実であっても中空であっても良く、例えば固体発泡ブロック、中空プラスチックモールディング、または中空発泡ポリプロピレンモールディングを備えていても良い。枠組は、概して直線で囲まれる形状をなし、グリッド状に配置され、心材１４が、枠組１３の長寸法に対して垂直方向および平行に延びる複数のリブ１５、１６を含み、一方、枠組自体が、概して構造用サンドイッチプレート部材１０の短手方向に延びる。使用においては、パネル１０の長手方向に延びる心材１４のリブ１６は、負荷を横断方向ダイヤフラム６に伝達すると同時に、パネル１０の短手方向にわたるリブ１５が、横方向に負荷を分布させるのを助け、パネルにおける局部的せん断変形を低減する。パネルにおける主な負荷伝達は、横断方向ダイヤフラム６に対するものであるから、比較的少数の横断方向リブ１５のみが必要とされる。例えば、約１１ｍのパネル幅において７個の横断方向リブ１５で充分でありえる。概して、横断方向リブ間の間隔は、０．５ｍから２ｍの範囲内でありえる。
【００１９】
横断方向リブ１５の幅は、約１０ｍｍから１００ｍｍであれば良く、この応用では、５０ｍｍが望ましい。断面においては、横断方向リブ１５は矩形であっても良く、または面板１１、１２に対する結合の面積を増大させるために、イオニア式柱（頂部と底部が他の部分よりも広い）のように形成されていても良い。
【００２０】
軽量枠組１３は、平面図において、その三方の側面にスタブ１３１を有するものとして示されている。スタブ１３１は、リブを形成するために必要とされる間隔を維持するために、隣接する枠組、または構造用サンドイッチプレート部材の縁部プレートに対して当接している。スタブ１３１は、構造用サンドイッチプレート部材１０の全高さに延びず、スタブ１３１が、心材のリブ内にスタブ１３１を遮ってしまうよりもむしろ、小さな孔のみを形成する。付加的なスタブ１３１が、枠組を面板１１、１２から間隔をあけるために枠組１３の頂面と底面に設けられていても良く、各面板に隣接してエラストマの実質的に連続する層を作成する。ポリプロピレンスペーサが、構造用サンドイッチプレート部材の縁部から、枠組１３を離して間隔をあけさせるために設けられていても良い。
【００２１】
構造用サンドイッチプレート部材１０を製造するために、縁部プレートは、下側面板１１の周囲の周りで溶接され、枠組１３および何らかのスペーサが、結果として得られる開いたキャビティに配置される。この段階において、心材のどの予備成型部分も、また任意のせん断プレート、または所望されるかもしれない他の付属品も適正位置に置かれることができる。次に、上側面板１２は、閉じたキャビティを形成すべく縁部プレートに溶接され、プラスチックまたはポリマ材料が、リブ１５、１６を含む心材１４を形成すべく注入される。注入される材料は、次に硬化が可能になり、注入工程において使用された注入ポートは削り取られ、通気孔とともに封止される。これらの工程は、現場または離れた場所で工場条件のもとで行われ、そして完成されたパネルは、据え付け現場へ搬送される。
【００２２】
本発明の第二の実施形態に従った構造用サンドイッチプレート部材が、図２、図３、および図４に対応する図である、図５、図６、および図７に示される。このプレート部材は、例えば建物または浮動構造における、床パネルとして使用され得る。第二の実施形態の構造用サンドイッチプレート部材２０は、第一の実施形態の構造用サンドイッチプレート部材と同様であるが、それよりも小さく、約３ｍの幅にわたるただ二つの長手方向のリブを有している。使用に際して予想されるより低い負荷を考慮して、面板は約３ｍｍの厚みを有することができ、心材厚は６０ｍｍであり得る。図４、図５、および図６において、構造用サンドイッチプレート部材２０の部品は、１０を加えた図２から図４の参照符号に対応し１０を付加した符号で示されている。ポリプロピレンスペーサは、２７として示されている。この実施形態において、主たる負荷伝達は、リブ２６を経由して、パネルの短寸法を横切っている。横断方向リブ２５は、負荷分布を助け、横方向せん断変形を低減する。
【００２３】
上述した実施形態において、横断方向リブは、プラスチックまたはポリマ材料が、心材１３を形成するために注入されるときに形成される。しかしながら、リブは、面板１１、１２に接着される予備成型エレメントとして形成されても良い。以上の記述は、限定を意図してはおらず、そして他の修正および変形が、添付された特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲内にあることは、理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一の実施形態に従った構造用サンドイッチプレート部材を用いる、ブリッジデッキの一部断面斜視図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に従った構造用サンドイッチプレート部材の平面断面図である。
【図３】図１における線Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図４】図１における線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。
【図５】本発明の第二の実施形態の図１と同様の図である。
【図６】図４における線Ａ−Ａに沿う断面図である。
【図７】図４における線Ｂ−Ｂに沿う断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年1月27日(2005.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属から形成される第１および第２の外側プレートと、
前記外側プレートの間でせん断力を伝達させるのに充分な強度で前記外側プレートに結合された、実質的に緻密なプラスチックまたはポリマ材料からなる心材と、
前記心材内に配置された複数の比較的軽量な枠組とを備える構造用サンドイッチプレート部材であって、
前記軽量な枠組は、前記外側プレート部材の平面内において二つの実質的に直交する方向に延びる前記プラスチックまたはポリマ材料からなるリブが存在するように配置され、前記リブは、また前記第１の外側プレートと第２の外側プレートとの間に延びている、構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項２】
直線で囲まれた形状を有し、かつ前記二つの実質的に直交する方向が、前記構造用サンドイッチプレート部材の縁部に対して実質的に平行である、請求項１に記載の構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項３】
実質的に直線で囲まれた形状を有し、かつ前記実質的に直交する方向が、前記構造用サンドイッチプレート部材の縁部に対して鋭角を形成する、請求項１に記載の構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項４】
前記二つの実質的に直交する方向のうちの第１の方向に延びるリブの間の間隔は、前記二つの実質的に直交する方向のうちの第２の方向に延びるリブの間の間隔よりも大きい、請求項１から３のいずれか一項に記載の構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項５】
前記二つの実質的に直交する方向のうちの前記第１の方向に延びるリブの間の間隔は、約０．５ｍから約２ｍの範囲内である、請求項４に記載の構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項６】
前記リブの厚みは、約１０ｍｍから約１００ｍｍの範囲内である、請求項１から５のいずれか一項に記載の構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項７】
前記リブは、前記構造用サンドイッチプレート部材の一つの縁部から他方の端部へ実質的に連続して延びる、請求項１から６のいずれか一項に記載の構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項８】
前記リブは、前記第１の外側プレートと第２の外側プレートとの間にわたる、請求項１から７のいずれか一項に記載の構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項９】
前記リブは、前記第１のプレートと第２のプレートとの間に画定される空間内への前記プラスチックまたはポリマ材料の注入によって形成されている、請求項１から８のいずれか一項に記載の構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項１０】
第１および第２の外側プレートの間に配置される複数の軽量枠組によって間隔をあけた関係で、金属から形成される第１および第２の外側プレートを設ける工程と、
前記外側プレートと前記軽量枠組との間に画定される空間を満たすべく、硬化されていないプラスチックまたはポリマ材料を注入する工程と、
前記外側プレート間でせん断力を伝達させるのに充分な強度で、前記外側プレートをともに結合する実質的に緻密な材料を形成させるべく、前記プラスチックまたはポリマ材料を硬化させる工程とを含み、
前記軽量枠組は、前記プラスチックまたはポリマ材料が、前記プレート部材の平面内に二つの実質的に直交する方向に延びるリブを形成するように配置される、構造用サンドイッチプレート部材を製造する方法。
【国際調査報告】
2005527411.tif 000010
2005527411.tif 000011
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