(57)【要約】  本発明は筒状金属構造物（１）の補強方法であって、引張強度が所定の値よりも高い実質的に直線状の複数の部材（４）を、筒状金属構造物（１）の内側に導入するステップと、硬化可能な充填物が筒状金属構造物（１）の内側表面に接触して、実質的に直線状の複数の部材（４）を被覆するように、硬化可能な充填物を金属筒状構造物の内側に射出するステップと、を有する方法に関する。
2008531876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
引張強度が所定の値よりも高い実質的に直線状の複数の部材（４）を、筒状金属構造物（１）の内側に導入するステップと、
硬化可能な充填物が前記筒状金属構造物（１）の内側表面に接触して、前記実質的に直線状の複数の部材（４）を被覆するように、前記硬化可能な充填物を前記金属筒状構造物の内側に射出するステップと、
を有する、筒状金属構造物（１）の補強方法。
【請求項２】
前記実質的に直線状の複数の部材（４）は複数のカーボンロッドを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記実質的に直線状の複数の部材（４）は複数の繊維および／または撚り糸を含んでいる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記筒状金属構造物（１）は下側固定端部と上側自由端部とを有するように取り付けられ、前記実質的に直線状の複数の部材（４）は前記筒状金属構造物の前記上側自由端部から導入される、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記実質的に直線状の複数の部材（４）は、所定の幾何学的分布のバンドルを構成するように前記筒状金属構造物の内側に導入される、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記実質的に直線状の複数の部材（４）は、前記筒状金属構造物に接続された網（６）のそれぞれの孔を通して前記筒状金属構造物（１）の内側に導入される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記実質的に直線状の複数の部材（４）は、前記筒状金属構造物（１）の内側に導入された後、前記網（６）の上で固定される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記筒状金属構造物（１）は下側固定端部と上側自由端部とを有するように取り付けられ、前記実質的に直線状の複数の部材（４）は更に重り（７）のそれぞれの孔を通して前記筒状金属構造物の前記上側自由端部から導入され、前記重りの前記孔は、前記網（６）の前記孔と実質的に対応するように分布しており、前記実質的に直線状の複数の部材を前記網に固定した後、前記重りはケーブル（８）を用いて前記網から前記筒状金属構造物の前記下側端部に向けて下降させられる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記硬化可能な充填物はセメントグラウトを含んでいる、請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記硬化可能な充填物は、鉱物性バインダまたは合成バインダを含有する液状コンクリートを含んでいる、請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記硬化可能な充填物は樹脂を含んでいる、請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記実質的に直線状の複数の部材が前記筒状金属構造物内に導入される前に、前記実質的に直線状の複数の部材（４）の表面に、骨材（１０）が樹脂（１１）を用いて取り付けられる、請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記実質的に直線状の複数の部材（４）は、その表面にセレーションなどの凹凸状の部分を有している、請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記繊維は、前記実質的に直線状の複数の部材（４）の少なくともいくつかの、少なくとも一部分に、前記筒状金属構造物（１）の対応する部分をさらに強化するように取り付けられる、請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状金属構造物の強化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような筒状金属構造物には、例えば複数の筒状部材のトラスからなる種類のものがある。それは１つに組み立てられた複数の筒状金属形鋼からなる。
【０００３】
金属構造物の形状は一般的に用途に合わせられている。したがって、金属構造物は無線送信アンテナ、特に無線放送用の複数の無線送信アンテナを支持するマスト、または沖合構造物等を構成することができる。
【０００４】
どのような場合でも、このような構造物にはさまざまな応力が作用する。構造物が例えば無線送信マストからなる場合、この応力は特に、マスト上に配置されているアンテナの重量の応力に加えて、積雪重量、風圧、地震現象等の外力の応力を含む。
【０００５】
そのため、これらの構造物は、これらの構造物上に設置される装備、例えばマスト上に設置されるアンテナの数や種類に応じて、使用荷重及び事故荷重に耐えるように設計時に寸法が設定されている。
【０００６】
技術開発と運転上の制約のために、使用されている装置を他の装置に交換したり、あるいは他の装置を追加したりすることがある。そのため、運転荷重及び外力はこれらによって変化し、その結果、構造物を現場で補強することや交換することが必要になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
公知の補強方法は、新たな外力に対応するために所望の割合で金属断面を増加させるように、金属構造物の部材を現場で追加したり交換したりすることからなる。この構造変更工程は一般的に複雑であり、特に構造物の接合部の高さレベルでは複雑である。さらに、この構造変更工程は、アンテナなどの設置されている装備の取り外しに関連して、作業中に運転を妨害したり、中断したりすることさえある。このような中断は費用がかかり、また作業者に対して非常な制約となる。さらに、これらの補強は構造物の外観を変え、そのため、作業前の承認を得ることが必要になる可能性があるが、これは作業の大幅な遅れを招きやすい。
【０００８】
国際公開第２００４／０３８１０６号パンフレットは、補強金属層を筒状構造物の内部表面から離れた位置に配置し、補強金属層と筒状構造との間に空洞を形成する、筒状金属製構造を補強する他の方法を開示している。プラスチックまたはポリマーがこの空洞内に射出され、硬化後に補強層と筒状構造物の内側表面に付着する。
【０００９】
このような構成は、筒状金属構造が曲げられる際の補強となる。しかし、このような構造物に関して最も重要である引張強度および／または圧縮強度は全く改善されない。
【００１０】
本発明の目的の一つは、前述の欠点を抑制しながら、筒状金属構造物を引張および／または圧縮に関して補強することである。
【００１１】
本発明のより特別な目的は、筒状金属構造物に関連して運転の中断や妨害を生じさせることなく、筒状金属構造物を補強することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
そのため本発明は、筒状金属構造物の補強方法であって、
引張強度が所定の値よりも高い実質的に直線状の複数の部材を、筒状金属構造物の内側に導入するステップと、
硬化可能な充填物が前記筒状金属構造物の内側表面に接触して、前記実質的に直線状の複数の部材を被覆するように、前記硬化可能な充填物を前記金属筒状構造物の内側に射出するステップと、
を有する方法を提供する。
【００１３】
実質的に直線状の複数の部材を構造物の内側に挿入することは、構造物を引張に関して強化することに貢献する。硬化可能な充填物の射出によって、引張と圧縮とに対して作用することのできる打継部のない合成物の形成が可能になる。このようにして、筒状構造物の荷重に耐える断面と考慮される慣性とが増加する。さらに、筒状金属構造物のこの内部補強によって外観が変わることはない。
【００１４】
考えられるあらゆる方法の中から組み合わせることが可能な本発明の特定の実施態様によれば、
−実質的に直線状の複数の部材は複数のカーボンロッドを含んでいる
−実質的に直線状の複数の部材は複数の繊維および／または撚り糸を含んでいる
−筒状金属構造物は下側固定端部と上側自由端部とを有するように取り付けられ、実質的に直線状の複数の部材は筒状金属構造物の上側自由端部から導入される
−実質的に直線状の複数の部材は、所定の幾何学的分布のバンドルを構成するように筒状金属構造物の内側に導入される
−実質的に直線状の複数の部材は、筒状金属構造物に接続された網のそれぞれの孔を通して筒状金属構造物の内側に導入される
−実質的に直線状の複数の部材は筒状金属構造物の内側に導入された後、網の上で固定される
−筒状金属構造物は下側固定端部と上側自由端部とを有するように取り付けられ、実質的に直線状の複数の部材は更に重りのそれぞれの孔を通して筒状金属構造物の上側自由端部から導入され、重りの孔は、網の孔と実質的に対応するように分布しており、実質的に直線状の複数の部材を網に固定した後、重りはケーブルを用いて網から筒状金属構造物の下側端部に向けて下降させられる
−硬化可能な充填物はセメントグラウトを含んでいる
−硬化可能な充填物は、鉱物性バインダまたは合成バインダを含有する液状コンクリートを含んでいる
−硬化可能な充填物は樹脂を含んでいる
−実質的に直線状の複数の部材が筒状金属構造物内に導入される前に、実質的に直線状の複数の部材の表面に、骨材が樹脂を用いて取り付けられる
−実質的に直線状の複数の部材は、その表面にセレーションなどの凹凸状の部分を有している
−繊維は、実質的に直線状の複数の部材の少なくともいくつかの、少なくとも一部分に、筒状金属構造物の対応する部分をさらに強化するように取り付けられる。
【００１５】
本発明はさらに、筒状金属構造物内に射出された硬化可能な充填物を用いて補強された筒状金属構造物を提供する。補強構造は引張強度が所定の値よりも高い実質的に直線状の複数の部材を有しており、実質的に直線状の複数の部材は筒状金属構造物内に配置されている。充填物は、硬化後、筒状金属構造物の内側表面に接触して、実質的に直線状の複数の部材を被覆している。
【００１６】
考えられるあらゆる方法の中から組み合わせることが可能な本発明の特定の実施態様によれば、
−実質的に直線状の複数の部材は複数のカーボンロッドを含んでいる
−実質的に直線状の複数の部材は複数の繊維および／または撚り糸を含んでいる
−実質的に直線状の複数の部材は、所定の幾何学的分布のバンドルを構成する
−実質的に直線状の複数の部材は筒状金属構造物に接続された網のそれぞれの孔を通して筒状金属構造物の内側に導入され、実質的に直線状の複数の部材は筒状金属構造物の内側に導入された後、網に固定されている
−硬化可能な充填物はセメントグラウトを含んでいる
−硬化可能な充填物は、鉱物性バインダまたは合成バインダを含有する液状コンクリートを含んでいる
−硬化可能な充填物は樹脂を含んでいる
−実質的に直線状の複数の部材が筒状金属構造物内に導入される前に、実質的に直線状の複数の部材の表面に、骨材が樹脂を用いて取り付けられる
−実質的に直線状の複数の部材は、その表面にセレーションなどの凹凸状の部分を有している
−繊維は、実質的に直線状の複数の部材の少なくともいくつかの、少なくとも一部分に、筒状金属構造物の対応する部分をさらに強化するように取り付けられる
−筒状金属構造物は１つに組み立てられた複数の中空の筒状金属形鋼を含んでいる
−筒状金属構造物は無線送信アンテナを支持するマストを形成するように構成されている
−筒状金属構造物は沖合構造物を形成するように構成されている。
【００１７】
本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照した、実施形態の非限定的な例についての以下の説明から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明によって補強されている筒状金属構造物１を示している。この構造物１は、例えば、電磁波送信を送信したり中継したりする目的で、例えば無線放送用の無線送信アンテナを上端部で支持するマストを構成するために用いられる。あるいは、図１の構造物１は、沖合構造物、つまり海で用いられる構造物の一部を構成することができる。このような構造物は、図１からわかるように、上側端部を固定していない状態で、下側端部（不図示）で例えば地中に固定することができる。
【００１９】
図１の構造物１は数個の筒状の形鋼を有し、そのうち２つ（１ａ，１ｂ）が図示されている。これらの形鋼は溶接された中空の区間を構成している。各区間の高さは、例えば約１０メートルに及ぶことができる。これらの形鋼は、締結ボルト３ｂを用いて組み立てフランジ３ａで固定することによって、現場で１つに組み立てられる。これらのフランジは、本発明が特に補強の対象としている、構造物１の弱点部となっている。変形例では、筒状金属構造は、特に、高さが低い場合には、一体成形されていてもよい。
【００２０】
本発明の筒状構造物１の補強は、引張強度が所定の値よりも高い実質的に直線状の複数の部材を構造物１内に導入することを含んでいる。この値は、構造物に作用する可能性のある荷重に従って選択することができる。一例として、例えば約６ｍｍの複数の小径炭素繊維４から形成された複数の合成物ロッドを使用することができる。これらのカーボンロッドは、図１に示すように、筒状構造物の長さ方向に沿って延びるように導入されることが好ましい。これらは、強度が約２４００Ｍｐａで縦弾性率が１６０ＧＰａであるバンドルとして配置されていることが有利である。
【００２１】
カーボンロッド４は柔軟性があり軽量であるという利点を有している。さらにカーボンロッド４は長い長さで巻くことが可能で、そのため容易に輸送することができる。それによって、スリーブを用いた突き合わせ接合を形成する必要がなくなる。さらに、カーボンロッドは、高所での困難な作業条件下で、容易な手作業を可能とする。この施工は、カーボンロッドの剛性と、カーボンロッドが巻かれそして延ばされた後に残留変形がないこととによって特に容易となる。
【００２２】
変形例として、例えば繊維や撚り糸の形態の、炭素繊維等の繊維など、他の直線状の部材をカーボンロッドの代わりに使用することができる。
【００２３】
図１に示している例では、カーボンロッド４は例えば、その上側自由端部から筒状構造物１の内部に導入されている。この導入は、導入後にロッドが所定の幾何学的分布のバンドルを構成するように行うのが有利である。
【００２４】
これは、例えば、筒状構造物１の上側自由端部に接続された網６を用いて行われる。この網６には複数の孔が設けられており、複数のカーボンロッド４はこれらの孔を通って筒状構造物１の内部に導入される。このようにして、複数のカーボンロッドは区分けされ、互いに分離された状態が維持される。カーボンロッドは、筒状構造物１の内部に導入されると、固定具９を用いて網４に取り付けられることが好ましい。
【００２５】
ロッド４のバンドルの幾何学的分布を筒状構造物１の上側自由端部から離れた位置で維持するために、孔付き重り７を網６の下方に設けることが好ましい。孔付き重り７は網６と同じ孔の配置を有している。したがって、カーボンロッドは、網６のそれぞれの孔と、孔付き重り７の対応する孔とを通して筒状構造物１の内側に導入される。ロッドが導入され、場合によっては網６に固定されると、孔付き重り７は筒状構造物１の内側の図１に破線で示した位置までケーブル８を用いて下降させられる。従って、カーボンロッド４間の望ましい分離状態が、筒状構造物１の上側自由端部と孔付き重り７の最終位置との間で維持される。
【００２６】
カーボンロッド４は順次、またはバンドルとして同時に、筒状構造物１の内側に導入可能なことがわかるであろう。
【００２７】
カーボンロッド４、または筒状構造物の補強に用いられる実質的に直線状の他のあらゆる部材は、その下側端部からこの構造物内に導入できることもわかるであろう。そのため、複数のロッドを導入できるように小径のオリフィスを構造物の底部部材内に作ることができる。
【００２８】
カーボンロッド４が筒状構造物１の内側に導入されると、硬化可能な充填物が構造物内に射出され、筒状構造物１の内部表面に接触してカーボンロッド４を被覆する。カーボンロッド間の分離を維持しなければならない実施形態では、充填物がロッドの間に浸透して、各ロッドを完全に被覆するように分離が行われることが好ましい。
【００２９】
筒状構造物１の内側に射出される充填物は、例えばセメントグラウトである。このようなグラウトは、筒状構造物１の内部空間２を充填するように十分な液体状態で射出され、筒状構造物１の内側表面に確実に付着接触して、カーボンロッド４を被覆することができる。硬化後、セメントグラウトは約６５ＭＰａの２８日圧縮強度を有する。
【００３０】
ロッドが組み込まれたこのような打継部のない合成物によって、筒状構造物１の荷重に耐えうる断面が増加し、そのため引張及び圧縮に対する抵抗力が大幅に改善される。セメントグラウト内に組み込まれたカーボンロッドを含む補強が筒状構造物１の長さ方向全体に渡っており、特に弱点部を横断しているため、構造物の弱点部、特に組み立てフランジ３ａの高さ位置でも強度が増加する。
【００３１】
変形例として、筒状構造物内１に射出される硬化可能な充填物は、例えば、きわめて高い繊維強化能力を備えた鉱物性バインダを含有する液状コンクリート、または合成バインダを含有したグラウト若しくはコンクリートでもよい。硬化可能な充填物は、充填用樹脂からなっていてもよい。
【００３２】
充填物の筒状構造物１の内側表面への付着は、例えば結束効果、あるいは構造物内の溶接ビードや内部スチフナの存在によって改善することができる。
【００３３】
図２は、樹脂１１によって一部が被覆されたカーボンロッド４を示している。この樹脂は合成物であることが好ましい。この樹脂は例えばエポキシ樹脂から作ることができる。骨材の被着物１０がエポキシ樹脂上にさらに配置され、ロッド４に付着している。この骨材は、例えば大きさが０．８ｍｍの乾燥砂を含んでいてもよい。筒状構造物１の内部を充填する合成物の基材と同じ性質の樹脂を用いて砂１０をカーボンロッド４へ付着させることが好ましい。ロッド４のセメントグラウトへの付着は、砂の鉱物界面と、砂によってロッドの表面に生じる凹凸とによって強化される。
【００３４】
カーボンロッド４はまた、セメントグラウトに対する、形状に基づく付着がさらに増加するように、表面にセレーションなどの凹凸部を備えているのが好ましい。カーボンロッドではなく撚り糸が筒状構造物内に導入される場合、その螺旋状の表面によって、このような形状に基づく付着が可能となる。
【００３５】
本発明の有利な実施形態によれば、筒状構造物１の特に補強が望まれる部分に相当するカーボンロッド４の部分には撚り糸が付着している。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明によって補強された筒状金属構造物を示す図である。
【図２】本発明の一実施態様によって筒状金属構造物を補強するのに用いられるカーボンロッドの一部を示す図である。
【図１】
2008531876.tif 000003
【図２】
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【国際調査報告】
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