(57)【要約】  ＦＲＰ、ＳＲＰ、金属バー、またはケーブルなどの細長い補強部材とともに使用するための定着デバイスおよびシステム。かかるデバイスおよびシステムは、細長い補強部材がそこを通って、またはそれに沿って延びる静止構造内に圧縮応力を付与する。定着システムは、静止構造と接触するための前端面を含むアンカーブロックと、細長い補強部材を受け入れる軸線方向ボアと、ファスナと協働して締付け力をもたらす締付け部材とを含むことができる。ボアはテーパ状であってもよく、ファスナは任意に異なる締付けレベルを提供して、前端面付近の細長い補強部材に対する応力を低減させる。開示のシステムはまた、開示の定着システムとともに使用することができ、かつ細長い補強部材に対して引張り力を掛けて、やはり静止構造に対して圧縮力を付与することができるプレストレスデバイスを含む。
2011524952.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮応力を静止構造内に付与する定着システムであって、
静止構造に面するように構成された前端面と、
軸線方向に、かつ前記前端面にほぼ垂直に延在する少なくとも１つのボアと、
前記前端面にほぼ平行であるように延在させて形成された複数の締付け穴が形成された締付け側面と、
前記締付け側面から前記少なくとも１つのボアまで延在する、少なくとも２つの締付け部材を形成する軸線方向スリットと、
前記締付け穴内に位置付けられ、前記少なくとも２つの締付け部材を互いに締め付けるように適合された複数のファスナであって、前記少なくとも２つの締付け部材を互いに締め付けることによって前記少なくとも１つのボアを収縮させるファスナとを備える定着システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つのボア内に位置付けられ、締め付けられていない状態の前記少なくとも１つのボアの直径よりも小さい直径を有する細長い補強部材をさらに備え、前記少なくとも２つの締付け部材を互いに締め付けることによって前記少なくとも１つのボアをさらに収縮させて、前記細長い補強部材の周りに圧縮力を掛ける、請求項１に記載の定着システム。
【請求項３】
前記複数の締付け部材が、前記少なくとも１つのボア内に位置付けられた細長い補強部材に対して、軸線方向の引張り荷重とは独立した締付け力をもたらすように構成された、請求項１に記載の定着システム。
【請求項４】
前記複数のファスナが前記少なくとも２つの締付け部材を締め付けるにつれて、前記ボアおよび前記軸線方向スリットのサイズが前記前端面においては大きく後端面に向かって減少するテーパが形成されるように、前記複数のファスナが前記前端面からずれている、請求項１に記載の定着システム。
【請求項５】
前記複数のファスナが、ボルト、ねじ、レバーカム、および係止ピンから成る群から選択される、請求項１に記載の定着システム。
【請求項６】
前記複数のファスナがそれぞれ、
締付けボルトと、
前記締付けボルトに接続されるナットと、
前記締付けボルトと前記少なくとも２つの締付け部材のうち第１のものとの間に位置付けられる第１のテーパ座金と、
前記ナットと前記少なくとも２つの締付け部材のうち第２のものとの間に位置付けられる第２のテーパ座金とを備え、
前記第１および第２のテーパ座金が、前記少なくとも２つの締付け部材が閉位置にあるとき、前記締付けボルトと前記締付け部材との間の実質的に分配された周面接触を維持するように適合された、請求項１に記載の定着システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのボアの長さが前記少なくとも１つのボアの直径に比例する、請求項１に記載の定着システム。
【請求項８】
前記ボアが前記前端接触面に近接したテーパ状開口部を有し、前記テーパ状開口部のサイズが前記前端接触面から減少する、請求項１に記載の定着システム。
【請求項９】
前記軸線方向スリットが、少なくとも１つの中間スリットおよび２つの外側スリットを含む複数の軸線方向スリットを含む、請求項１に記載の定着システム。
【請求項１０】
前記締付け側面が前記定着システムの軸線方向長さに沿って均等に間隔が空けられた少なくとも４つの開口部を含み、前記複数のファスナが少なくとも４つのほぼ同一のファスナを含み、前記定着システムが、前記少なくとも１つのボア内に配置された繊維強化ポリマー（ＦＲＰ）ロッドを備える、請求項１に記載の定着システム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのボアに挿入される、第１の端部を有する第１の細長い補強部材と、
前記少なくとも１つのボアに挿入される、前記第１の細長い補強部材に少なくとも平行な第２の細長い補強部材とをさらに備え、
前記第１および第２の細長い補強部材の両方を前記少なくとも１つのボア内で固定するため、前記複数のファスナが前記少なくとも２つの締付け部材に締付け力を掛ける、請求項１に記載の定着システム。
【請求項１２】
細長い補強部材をアンカーデバイス内で締め付ける方法であって、
構造に接触するためのほぼ平坦な前端面と、アンカー内に形成された円筒状の軸線方向ボアと、複数の締付けボルト穴を有する締付け側面と、アンカーの軸線方向長さに沿って延在するとともに前記円筒状の軸線方向ボアと交差する軸線方向スリットとを有するアンカーを提供するステップと、
複数の締付けボルトを前記締付けボルト穴に挿入するステップと、
前記ほぼ平坦な前端面が前記構造に接触するまで、前記構造から延在する細長い補強部材の自由端の上で前記アンカーを滑動させるステップと、
前記円筒状の軸線方向ボアを狭窄させ、前記アンカーを前記細長い補強部材の前記自由端に固定するため、前記複数の締付けボルトを締めるステップとを含む方法。
【請求項１３】
前記細長い補強部材に対する軸線方向の引張り荷重とは独立に前記複数の締付けボルトに張力を付与するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記円筒状の軸線方向ボアを狭窄させるため、前記複数の締付けボルトを締めるステップが、
前記円筒状の軸線方向ボアの前記テーパ状開口部に近接した第１の締付けボルトを第１の張力まで締めるステップと、
第２の締付けボルトを第２の張力まで締めるステップとを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の張力が前記第２の張力よりも小さい、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２の締付けボルトが前記第１の締付けボルトに隣接し、前記第１および第２の締付けボルトが中心間距離から第１の距離だけずれており、前記第１の締付けボルトが前記ほぼ平坦な前端面から第２の距離だけずれており、前記第２の距離が前記第１の距離の半分よりも大きい、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記アンカーを静止構造またはプレストレスシステムに押し付けて、圧縮力を前記構造内に付与するため、前記細長い補強部材に張力を付与するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
細長い補強部材に張力を付与して圧縮力を静止構造内に付与する方法であって、
静止構造を通って、またはそれに隣接して延在する細長い補強部材の端部の周りでアンカーを締めるステップと、
前記補強部材が前記アンカーに取り付けられ、かつ前記静止構造を通って、またはそれに隣接して位置付けられた状態で、前記アンカーを前記静止構造の表面に押し付けるとともに前記静止構造に対して圧縮力をもたらすのに十分な張力を、前記細長い補強部材に対して付与するステップとを含む方法。
【請求項１９】
前記細長い補強部材に張力を付与するステップが、前記アンカーと前記静止構造との間の距離を少なくとも変化させるステップを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記アンカーと前記静止構造との間の距離を変化させるステップが、少なくとも１つのストレスボルトを調整するステップを含み、前記少なくとも１つのストレスボルトの調整によって、前記ストレスボルトに近接した第１の表面が前記静止構造に接続された第２の表面から分離するとともに前記細長い補強部材に対して引張り力が掛けられ、前記第１の表面が、前記アンカーと前記静止構造との間に配置された張力付与デバイス上にある、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記細長い補強部材が前記静止構造の周囲に延在し、前記アンカーと前記静止構造との間の距離を変化させるステップが、少なくとも１つのストレスボルトを調整するステップを含み、前記少なくとも１つのストレスボルトの調整によって、前記ストレスボルトに接続された第１の表面が第２の表面に引き付けられて、前記細長い補強部材に対して引張り応力を付与する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、本明細書にその全体を明示的に組み込む米国仮特許出願第６１／０６０，９３４号、２００８年６月１２日出願、発明の名称「Anchoring and Tensioning System for Fibre Reinforced Polymer Rods, Metallic Bars, and Cables」の利益および優先権を主張する。
【０００２】
政府権益
本発明は、ユタ州運輸省によって裁定された規約＃０８９１１３に基づいて国庫補助によって成された。政府は本発明に対して特定の権益を有する。
【０００３】
本出願は、定着システム、添接システム、および張力付与システムに関する。より具体的には、本出願は、ロッド、バー、およびケーブルなどの細長い補強部材を定着し、添接し、かつ／またはそれらに張力付与するのに使用されるシステムならびに方法に関する。さらにより具体的には、本出願は、ロッド、バー、またはケーブルを、新しいもしくは既存の構造要素を補強するのに使用できるようにする、定着、添接、および張力付与システムに関する。
【背景技術】
【０００４】
現在、米国だけでも数万基の橋が、５０年以上も前の技術および材料を使用して建設済みである。そのような橋は、例えば、コンクリート、石造物、鋼、木材、および他の材料から作られていることがあり、かかる材料は建設時以降劣化してきており、不具合が生じる前に修理する必要がある。実際に、これらの橋の多くは剪断および／または破壊の臨界状態にあるので、修復を必要としている。建物、配管系統、および他のインフラストラクチャを含む橋以外の他の要素も、同様の状況に見舞われている。
【０００５】
これまで様々な技術が修復に使用されてきた。例えば、機械的把持アンカーが開発されている。これらの把持アンカーは支持ロッドを把持し、また、橋の桁または他の構造要素に接続される。これは、ロッドによる付加的な支持を橋に提供し、ひいては剪断および撓みを改善するための橋の修理または修復に役立ち得る。
【０００６】
なお、かかる把持アンカーは、例えば、繊維強化ポリマー（ＦＲＰ）ロッドとともに使用されてもよい。把持アンカーはＦＲＰロッドをしっかり掴むので、例えば、ロッドにおける応力集中を誘発する把持くさびを使用することによって、ロッドの局所的な損傷を誘発する可能性がある。ロッドにおける応力集中は、ロッドを構築する様々な繊維の不具合を引き起こし、ひいてはロッドの早期の不具合も始まる可能性がある。その結果、１０年以上にわたって製造されてきたＦＲＰロッドは、実用的かつ効果的なアンカーを持たないため、ポストテンショニングまたはプレストレス用途には広く使用されてこなかった。
【０００７】
したがって、ＦＲＰロッドが使用されるとき、それらは一般に、表面近傍装着（near-surface mount）（ＮＳＭ）技術に使用される。ＮＳＭ技術を使用して橋または他の構造を修復することによって、コンクリートまたは石造物部材に、ＦＲＰロッドを用いて補強された撓み強度および／または剪断強度を持たせることが可能になり、また、かかる修復はコンクリートまたは石造物表面の所望の方向に溝を切り込むことを含むことができる。次に、溝はエポキシ系接着剤またはセメント系グラウトで充填されてもよく、ＦＲＰロッドが溝内に設置される。エポキシ樹脂またはグラウトはロッドの周りを流れて溝を充填し、それによってＦＲＰロッドが中に埋め込まれる。
【０００８】
なお、そのような用途は、構造要素に溝を切り込む必要があるため、結果として時間がかかる場合がある。それに加えて、溝を切り込むことによって構造要素には固有の初期の弱化がある。ＮＳＭもエポキシまたはグラウトを利用するが、この技術は試験条件または製造条件下ではなく現場条件で行われるため、エポキシまたはグラウトの厚さと一貫性を広く制御することが困難である。さらに、ＮＳＭは構造要素の表面に溝を切り込むため、鋼の構造要素などの他の要素を強化するための用途はさらに制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、構造要素の補強を容易にすることができ、現場条件下であっても既存のまたは新しい建造物に簡単に導入でき、様々な異なる用途に、かつ多くの異なる建設材料と併せて使用可能であるアンカーが求められている。好ましくは、かかるアンカーは、集中した応力による損傷を最小限に抑えるか、または排除するとともに、撓み耐力、強度容量、および剪断摩擦による剪断耐力も改善する。それに加えて、ポストテンショニングおよび／またはプレテンショニングを行ってもよいように、ロッド、バー、ケーブル、またはそのようなデバイスによって定着される他の支持要素に応力を付与するための機構を提供することが求められている。また、より長いスパンにわたって支持要素を添接するための機構を提供することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の例示的実施形態は、種々のレベルの圧縮応力を構造に付与する定着システムに関する。例えば、付与される圧縮応力は、構造および／または構造の補強部材の全バックル強度（full-buckle strength）までの公称量であることができる。したがって、構造は、それを通ってまたはそれに沿って延びる細長い補強部材を有してもよい。システムの一部として、構造を係合するための、または構造に接続されたプレストレスデバイスを係合するための接触面を含むアンカーが記載される。アンカーは、細長い補強部材を受け入れるボアを含み、また、少なくとも２つの締付け部材を有する。システムはさらに、軸線方向ボア内に位置付けられた細長い補強部材を含むことができ、複数のファスナは、少なくとも２つの締付け部材と協働して、一対の締付け部材を挟み込み、軸線方向ボアを収縮させて、細長い補強部材に対する締付け力を作り出すように構成することができる。
【００１１】
本明細書に開示される例示的実施形態では、定着システムが開示され、これは圧縮応力を静止構造に付与することができる。いくつかの例示的実施形態では、かかるシステムは、静止構造に面するように構成された、任意に静止構造に接して係合することができる前面を含む。前面にほぼ垂直であるようにして軸線方向に延在する、少なくとも１つのボアが含まれる。締付け側面も含まれ、これは複数の締付け穴を有する。かかる穴は、前端面に平行な方向に延在するように形成することができる。軸線方向スリットも、締付け側面からボアまで延在してもよく、２つ以上の締付け部材を形成することができる。ファスナは、任意に、締付け穴内に設置されるとともに、締付け部材が互いに近付き、かつボアが収縮するように締め付けられるように適合されてもよい。ロッド、バー、ケーブル、または緊張材などの細長い補強部材もボア内に設置されてもよい。いくつかの実施形態では、細長い補強部材は、ボアが締め付けられていない状態のときのボアの直径または幅よりも狭い直径または幅を有するが、ファスナが締められると、ボアは収縮して、圧縮力を細長い補強部材の周りに掛けてもよい。
【００１２】
別の実施形態では、アンカーデバイスによって細長い補強部材を締め付ける方法が開示される。そのような実施形態では、アンカーが提供されてもよい。アンカーは、前側端面、円筒状の軸線方向ボア、穴を備えた締付け側面、およびアンカーの軸線方向長さに沿った軸線方向スリットを有してもよい。複数のファスナ（例えば、ボルト）が穴に挿入されてもよく、アンカーは、構造から延在する細長い補強部材の自由端の上を通して、前側端面が構造に接触するまで滑動させてもよい。締付けボルトは、円筒状のボアを狭窄させ、アンカーを補強部材の自由端に固定するように締められてもよい。様々なファスナは、互いに独立に、かつ細長い補強部材に対する引張り荷重とは独立に締めることができる。一実施形態では、ファスナは、前端に最も近いファスナが掛ける締付け力が、それよりも前端から離れた他のファスナの締付け力よりも小さいようにして締められる。
【００１３】
別の実施形態では、細長い補強部材に張力を付与して圧縮力を付与する方法が開示される。そのような実施形態では、アンカーは、構造を通って、それに隣接して、かつ／またはそれに沿って延在する補強部材の端部の周りで締められる。その結果、補強部材がアンカーに取り付けられた状態で、また、アンカーを静止構造の表面に押し付け、静止構造に対して圧縮力をもたらすのに十分な力で、細長い部材に張力が付与される。張力付与はまた、アンカーと静止構造との間の距離を変えることを含む。
【００１４】
本発明の実施形態のこれらおよび他の態様は、以下の説明および添付の特許請求の範囲から、さらに十分に明白になるであろう。
【００１５】
本発明の特徴および利点は、以下の詳細な説明を、やはり本発明の特徴を例示する添付図面と併せ読むことによって明白になるであろう。これらの図面は単に本発明の例示的実施形態を示すものであり、したがって、本発明の範囲を限定するものと見なすべきではないことが理解される。図面は、例示的実施形態については概して原寸に比例するが、縮尺は変動することがあり、本明細書に包含されるすべての実施形態について、図示される実施形態は必ずしも原寸に比例して示されていないことを理解されたい。
【００１６】
さらに、本明細書の図面に全体として記載され図示される本発明の構成要素は、多種多様な異なる構成でアレンジし設計することができることが容易に理解されるであろう。いずれにせよ、本発明は、添付図面を用いることによって、さらに具体的かつ詳細に記載され説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】本発明の例示的実施形態による細長い補強部材のアンカーを示す平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示されるアンカーの側面図である。
【図１Ｃ】図１Ａに示されるアンカーの正面図である。
【図２】図２Ａは、本発明の別の例示的実施形態による細長い補強部材のアンカーを示す正面図、図２Ｂは、図２Ａに示されるアンカーの平面図である。
【図３Ａ】本発明のさらに別の例示的実施形態による細長い補強部材のアンカーを示す平面図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示されるアンカーの正面図である。
【図３Ｃ】本発明の別の例示的実施形態による、２つの細長い補強部材に対して使用可能な延長された高さを有する、図３Ａに類似したアンカーの正面図である。
【図３Ｄ】図３Ｃに示されるアンカーの平面図である。
【図４Ａ】本発明の別の例示的実施形態によるアンカーの別の実施形態を示す正面図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示されるアンカーの平面図である。
【図４Ｃ】２つの細長い補強部材を合わせて添接するのを容易にするようにアンカーが軸線方向に延長されている、図４Ａに類似したアンカーの平面図である。
【図５】定着システムを使用して１つまたは複数の細長い補強部材で補強されたビームを示す側面図である。
【図６】図６Ａは、アンカーおよび２つの細長い補強部材を使用して補強されたビームを示す部分正面図、図６Ｂは、３つのアンカーおよび４つの細長い補強部材を使用して補強されたＩ形鋼を示す部分正面図である。
【図７】細長い補強部材を用いて静止構造を補強するポストテンショニングデバイスを示す図である。
【図８】静止構造を補強するための、複数の細長い補強部材を使用するポストテンショニングデバイスの別の例示的実施形態を示す図である。
【図９】図９Ａは、静止構造を補強するプレストレスデバイスの別の実施例を示す図、図９Ｂは、図９Ａのプレストレスデバイスの側面図である。
【図１０】細長い補強部材が静止構造の周囲に延在し、ストレスボルトが張力を付与された状態で設置されている、静止構造を補強するプレストレスデバイスを示す図である。
【図１１Ａ】１つまたは複数の細長い補強部材で静止構造を補強するポストテンショニングデバイスを示す側面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに類似したポストテンショニングデバイスを示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に示される例示的実施形態を参照する。図面中、同様の構造には同様の参照記号が与えられる。本明細書において、例示的実施形態について記載するために特定の文言が使用されるものの、それによって本発明の範囲が限定されることは意図しないことが理解されるであろう。図面は、本発明の様々な実施形態の図式的かつ概略的な表現であり、本発明を限定するものと解釈すべきでないことが理解されるであろう。本開示の所有権を有する関連分野の当業者が想到する、本明細書に示される発明の特徴の修正およびさらなる改良、ならびに本明細書に示される本発明の原理の付加的な応用は、本発明の範囲内にあるものと見なされる。さらに、少なくとも繊維強化ポリマーロッド、鉄筋強化ポリマーロッド、冶金、および機械的ファスナの様々な周知の態様は、例示的実施形態の態様が不明瞭になることを回避するため、本明細書には詳細に記載しない。
【００１９】
本発明について記載し請求するにあたって、用語「細長い補強部材」は、延在するか延長可能であって、部材のスパンまたは長さにわたって材料を補強するために使用される、緊張材、ケーブル、ロッド、および他の同様の部材を指すことができる。そのような材料としては、繊維強化ポリマー（ＦＲＰ）ロッド、鉄筋強化ポリマー（ＳＲＰ）ロッド、金属、ポリマー、および複合材バー、緊張材、および／またはケーブルを挙げることができるが、それらに限定されない。
【００２０】
本明細書で使用するとき、複数の物品、構造要素、複合要素、および／または材料が、便宜上共通のリスト中に提示されることがある。しかし、これらのリストは、リストの各部材が別個かつ独自の部材として個別に識別されるものと解釈すべきである。したがって、そのようなリストの個別の部材はいずれも、それらが共通の群の中に提示されていてそれに反する指示がないことのみに基づいて、同じリストの他のいずれかの部材と事実上等価であるものと解釈すべきでない。
【００２１】
数値データも、範囲形式で本明細書に表現され提示されることがある。そのような範囲形式は、単に便宜上かつ簡潔にするために使用されるものであり、したがって、範囲の限界として明示的に列挙される数値だけではなく、その範囲内に包含される個別の数値または部分的範囲を、各数値および部分的範囲が明示的に列挙されているかのようにすべて含むものとして、柔軟に解釈すべきであることを理解されたい。さらに、そのような範囲は、例示的実施形態の非限定例であるものとし、特許請求の範囲に明示的に列挙されない限り、すべての実施形態に必須のものとして解釈すべきではない。
【００２２】
図１Ａ〜１０に示され、それらに関連して記載されるのは、ＦＲＰロッド、ＳＲＰロッド、金属バー、またはケーブルなど、細長い補強部材のための定着システム、添接システム、および／または張力付与システムの様々な例示的実施形態である。図示されるシステムは、コンクリート、ならびに石造物、鋼、および木材などの他の剛性建設材料から作られる静止構造の鋼による補強を補うか、またはその代わりに使用される、ＦＲＰおよびＳＲＰロッド、金属バー、またはケーブルを定着し、それらに張力を付与するのに使用することができる。本発明は、ビーム、柱、および壁などの、新しい構築物、ならびに既存の強化／プレストレスコンクリート、鋼、石造物、または木材要素の修理／修復に使用される細長い補強部材に適用することができる。本発明はまた、建物、橋、配管系統などの、新しい強化／プレストレス材料のための耐震接合部における用途を有する。語句「静止構造」は、細長い補強部材によって補強することができるあらゆる構造を表すのに広く使用され、建物、橋、配管系統などに限定されないことにも留意されたい。実際に、移動する構造も静止構造であり得る。例えば、移動する構造はそれに取り付けられた定着デバイスを有することがあるので、移動する構造とアンカーとの間に相対運動はなく、それによって、該構造はアンカーに対して静的となる。
【００２３】
本発明の定着システム、添接システム、および張力付与システムは、静止構造を通して、それに沿って、またはその周りに延びている細長い補強部材を静止構造に固定し、細長い補強部材に張力を付与すると圧縮応力を該構造に伝達するのに使用することができる。静止構造は、任意の建物、壁、柱、ビーム、基礎、屋根、配管系統、インフラストラクチャ構成要素、または他の構造であることができ、コンクリート、鋼、石造物、木材、または他の類似の建築材料から作られてもよい。一般に、細長い補強部材は、細長い補強部材の少なくとも一端が静止構造の面、すなわち接触面から外向きに延在するようにして構造に導入される。細長い補強部材の反対側の端部は、同じもしくは類似の定着システムを用いて構造の反対側に取り付けることができ、または構造自体の内部もしくは内側に固定することができる。代替例では、細長い補強部材は、遠端を別の表面に取り付けるか、または、柱などの構造全体に巻き付けて第１の端部に固定した状態で、静止構造の外表面に巻き付けることができる。内側および外側両方の構成において、内部を貫通する、または外周に沿った細長い補強部材の中央部分は、必ずしも静止構造に直接取り付けられなくてもよく、静止構造とは独立に、その長さに沿って少なくとも部分的に自由に移動し伸展してもよい。
【００２４】
細長い補強部材は、特定の構造設計に応じて、水平に、垂直に、または任意の角度で導入することができる。一般的なように、細長い補強部材を水平に延ばした場合、アンカーは、壁、ビーム、桁などの構造の要素の面または端部など、垂直な接触面を押圧することができる。細長い補強部材はまた、一端を基礎内に固定し、自由端を頂部の水平な接触面から垂直に延在させて、垂直構造の高さの全体または一部分に延びることができる。定着システムは、接触面を直接押圧するように設置することができ、あるいは、細長い補強部材のための穴もしくはスロットを有するプレートまたは張力付与デバイスを、アンカーと静止構造の接触面との間に位置付けることができる。
【００２５】
緊張材の両端を静止構造に固定した後、様々な方法を用いて細長い補強部材に任意に張力を付与し、かつ／またはそれを伸展させることができ、その結果、細長い補強部材の２つの取付け点の間に位置決めされた静止構造の部分を圧縮するように作用する、均等な反対方向の反力が静止構造に加えられる。静止構造に沿って周期的に間隔が空けられた複数の細長い補強部材を使用することによって、またはさらには２つの方向に延びて面を形成する複数の緊張材を使用することによって、複数の場所および／または２つ以上の方向で構造を圧縮して、強度と剛性がより高く、一体化された静止構造を形成することができる。
【００２６】
次に図１Ａ〜４Ｂを参照して、様々なアンカーデバイスの特定の実施例について記載する。記載され図示される実施形態は例示に過ぎず、異なる実施形態において組み合わせることができる様々な特徴および／または構成要素を含むことが理解されるであろう。したがって、いずれの特徴または構成要素も、１つもしくは複数の他の構成要素または特徴のみと併せて使用することを必須としないものと解釈すべきである。
【００２７】
図１Ａ〜１Ｃに示されるように、本発明のいくつかの例示的実施形態によるアンカーデバイス１００は、水平方向（ｘ）、垂直方向（ｙ）、および軸線方向（ｚ）それぞれにほぼ長方形の構成を有するアンカーブロック１１０を含むことができる。この説明の目的のため、アンカーブロック１１０のｘ−ｙ軸によって形成される面は、アンカーブロックが最終的に押圧する静止構造の接触面と同一面として規定することができ、ｚ方向は、同一面または曲線であり得る接触面の面に垂直であるものとして規定することができる。
【００２８】
代替実施形態では、細長い補強部材１１４が静止構造の周囲に巻き付けられ、接触面に平行であるときなど、前端面１１２は接触面を横断するように向き付けることができる。この向きでは、アンカー１００を細長い補強部材１１４に取り付けるシステムおよび原理は、アンカーブロックの前端面１１２ではなく側面１１６が静止構造を押圧することを除いて同じである。
【００２９】
いくつかの例示的実施形態では、アンカーブロック１１０は、静止構造の接触面に面するように構成された、ほぼ平面である前端部のｘ−ｙ面１１２を有することができ、また、後端部の非接触面１１８を有することができる。１つまたは複数のボア径を有する円筒形の軸線方向ボア１２０をアンカーブロック１１０に形成することができ、該ボアは、前端面１１２の面にほぼ垂直に延在してもよい。ボア１２０は、アンカーブロック１１０の全体または一部分を通って延在してもよい。例えば、図１Ａおよび１Ｂに示される実施形態では、ボア１２０はアンカーブロック１１０の全体を通って延在し、前端面１１２から後端面１１８まで延びている。ボア１２０は、所望のように、かつ特定の用途に対して適切に位置付けられてもよい。したがって、ボアはアンカーブロック１１０内で心出しされてもよく、または、図１Ａ〜１Ｃに示されるようにアンカーブロック１１０の中心線からずれていてもよい。例えば、図示される実施形態では、アンカーブロック１１０はｘ軸に対しては心出しされているが、ｙ軸に対してはずれている。
【００３０】
図１Ｃに最も良く示されるように、１つまたは複数の穴１２４もアンカーブロック１１０に形成されてもよく、軸線方向に積み重ねられた締付け力をもたらすのに使用することができる。例えば、図示される実施形態では、４つの機械的ファスナ１２６と位置合わせされた４つの穴１２４がある。機械的ファスナ１２６は、穴１２４を通り、かつ前端接触面１１２の面に平行に延びることができる。
【００３１】
機械的ファスナ１２６が穴１２４内でほぼ心出しされている図１Ａおよび１Ｂに最も良く示されるように、様々な穴１２４は、アンカーブロック１１０の軸線方向長さに沿ってほぼ均等に分配されてもよい。これは、例えば、細長い補強部材１１４の長さに沿ってボア１２０内で締付け力を均等に分配するのに望ましい場合がある。しかし、他の実施形態では、細長い補強部材１１４およびアンカー本体１１０の長さに沿って締付け力を均等に分配するのが望ましくないことがある。例えば、後述するように、前面１１２またはその付近の締付け力を低くし、後端面１１８に向かって締付け力を増加させることが望ましいことがある。その結果、穴１２４は任意にアンカーブロック１１０の軸線方向長さに沿って不均等に分配されてもよく、機械的ファスナ１２６は異なる締付け力をもたらすように締められてもよく、または他の機構を使用して、異なる締付け力を確実にもたらしてもよい。
【００３２】
任意の適切な機械的ファスナ１２６が、本明細書に記載される様々な実施形態と併せて利用されてもよい。例えば、図示される実施形態では、機械的ファスナ１２６は、ナット１３２を締結できるようにねじ山１３０を有するボルト１２８を含む。その結果、ナット１３２がボルト１２８に対して固定され締められるにつれて、ナット１３２およびボルト１２８は、アンカーブロック１１０の締付け側面１３４、１３６の間を圧縮する締付け力を掛ける。
【００３３】
さらに図示されるように、機械的ファスナ１２６の例示的実施形態はまた、複数の座金１３７を含んでもよい。図示される実施形態では、１つの座金１３７はボルト１２８のヘッドと締付け面１３４との間に位置付けられる。第２の座金１３７は側面１３６とナット１３２との間に位置付けられる。かかる座金１３７は、機械的ファスナ１２６によってアンカー本体１１０に加えられる力を拡散させ、それによって、力および応力をほぼ均等に分配することにより応力集中を低減する能力を提供する。
【００３４】
図１Ｂおよび１Ｃに最も良く示されるように、軸線方向スリット１３８も、アンカーブロック１１０の軸線方向長さの全体または一部分に沿って延在してもよい。例えば、図示される実施例では、軸線方向スリット１２８はアンカーブロック１１０の軸線方向長さ全体に沿って延在する。それに加えて、この図示される実施形態では、軸線方向スリット１３８はアンカーブロック１１０の高さの一部分に沿って延在する。例えば、軸線方向スリット１３８は、この実施形態では、前端面１１２の中心線にほぼ沿って、軸線方向ボア１２０から前端面１１２と側面１４０との交点まで延在する。図から分かるように、かかる軸線方向スリットは、このようにして、機械的ファスナ１２６が締められるにつれて互いに圧縮させることができる一対の締付け部材１４２を作り出す。
【００３５】
例示的実施形態では、軸線方向スリット１３８はテーパ状なので、その幅はその高さに沿って変動する。具体的には、図１Ｂは、軸線方向スリット１３８がその長さにわたってほぼ一定の幅を有することを示し、図１Ｃは、軸線方向スリット１３８がその高さに沿って２つの異なる幅を有することを示す。特に、側面１４０付近の軸線方向スリット１３８は、部分的に軸線方向ボア１２０に向かって延在し、次いでサイズが減少する。なお、図示される実施形態は、したがって、軸線方向スリット１３８に対する階段状のテーパ設計を含むが、これは単なる例示である。他の実施形態では、軸線方向スリット１３８は直線のテーパを有してもよく、２つを超える幅を有してもよく、放物線状もしくは他の形でサイズが増加し、次に減少してもよく、またはほぼテーパを有さなくてもよい。さらに、軸線方向スリット１３８はボア１２０から側面１４０までの全体に延在するが、他の実施形態ではそれらの間に部分的にのみ延在してもよい。例えば、例示的な軸線方向スリットは、側面１４０からボア１２０に向かって延在し、ただしボア１２０には達しなくてもよい。
【００３６】
図１Ａ〜１Ｃに示されるのは、前端面１１２に近接した軸線方向ボア１２０の端部が拡大されたテーパ状の開口部を有して構成されている、本発明の例示的実施形態の別の態様である。そのような構成は任意であるが、細長い補強部材１１４を挿入するのが容易になり、かつ／または細長い補強部材１１４がボア１１４内で締め付けられたときの応力を低減できるようになり、かつ／または細長い補強部材１１４に対するアンカーブロック１１０の横方向の位置合わせにおける許容差が大きくなることがある。図示されるように、テーパは平滑なプロファイルを含むことができるが、他の実施形態では階段状のプロファイルを含んでもよい。さらに、図示される実施形態は、アンカーブロック１１０の軸線方向の長さの一部のみに延在するテーパを示すが、他の実施形態では、テーパがなくてもよく、テーパがアンカーブロック１１０の全長に延在してもよく、またはアンカーブロック１１０内のより長いもしくは短い長さに延在してもよい。
【００３７】
本明細書に記載されるように、２つの締付け部材１４２は、４つの締付け穴１２４を通して挿入され、ナット１３２および座金１３７を用いて固定される機械的ファスナ１２６を使用して互いに引き寄せることができる。本発明の１つの態様では、締付けボルト１２８およびナット１３２と締付け部材１４２との間に位置付けられる座金１３７は、締付けボルト１２８と閉位置にある締付け部材１４２との間の分散された周面接触を維持するため、テーパを有して構成することができる。これは、締めている間の締付けボルトに対する曲げ応力を低減するのに役立つ。さらに、軸線方向ボア１２０を閉止し係止するのに使用される手段はボルトに限定されなくてもよく、２つの締付け部材を互いに信頼性高く一定して引っ張り、押しやり、または固定することができる、ねじ、レバーカム、係止ピン、リベットもしくは同等のファスナ、Ｕクランプ、または類似の外部締付けデバイス、あるいはさらには、２つの締付け部材１４２が別の締付けデバイスを用いて互いに引っ張られ／押しやられた後にそれらを恒久的に接合するための溶接または他の同様の手段など、任意の締付けデバイスを含むことができる。それに加えて、座金１３７はテーパ状であるものとして示されるが、他の実施形態では、直線の／平坦な座金、Ｃ型座金、斜め座金などであってもよい。さらに、図示される実施形態は各機械的ファスナ１２６に２つの座金１２７を含むが、他の実施形態では、より多数または少数の座金があってもよく、さらには座金が利用されない実施形態であってもよい。
【００３８】
図１Ａ〜１Ｃに示される例示的実施形態では、アンカーブロック１１０は、ｙ方向に約５．０８ｃｍ（２インチ）、ｘ方向に２．５４ｃｍ（１インチ）、およびｚ方向に１５．２４ｃｍ（６インチ）の寸法を有することができる。後述されるように、前端面１１２を形成する５．０８×２．５４ｃｍ（２×１インチ）の平面は静止構造の接触面に圧縮荷重を加えることができるが、図面および明細書から、これらの寸法または関係が固定であるものと解釈すべきではない。例えば、アンカーブロック１１０はほぼ半球または楕円面の構成を有することができ、その場合、ｘ−ｙ面に相当するアンカーブロックの平坦面は、固定体の接触面に接して圧縮力を加える円形または楕円形の接触面であることができる。他の実施形態では、側面１１６、１１８が固定体の接触面に接して圧縮力を加えてもよい。
【００３９】
アンカーブロックは、細長い補強部材の上を滑動することができ、ボア１２０の締付け前の直径よりも小さな直径を有する。前端面１２０が静止構造の接触面に当接すると、またはより詳細に後述するように、アンカーブロック１１０と静止構造との間に配置された中間プレートもしくはプレストレスデバイスに当接すると、細長い補強部材は軸線方向ボア１２０に滑り込むことができる。締付けボルト、座金、およびナットを備えた４つの機械的ファスナ１２６を、締付け穴１２４に挿入することができ、一対の締付け部材１４２を挟み込んで閉じるように締めることができ、それによって軸線方向ボア１２０の直径が収縮し、細長い部材の周りを締付け、アンカーブロック１１０を細長い補強部材１１４に固定する締付け力が形成される。
【００４０】
アンカーブロック１１０が細長い補強部材１１４に固定された後、様々なやり方で細長い補強部材１１４に軸線方向に張力が付与されて、細長い補強部材１１４内に引張り応力を作り出し、それに対応して静止構造に対する圧縮応力を作り出すことができる。いくつかの例示的実施形態の特徴として、アンカーブロック１１２と細長い補強部材１１４との間の締付け力の印加は、様々な機械的ファスナ１２６の間で変動することができ、したがって、細長い補強部材１１４に対する軸線方向の引張り荷重の印加とは独立である。楔状または切頭円錐状構造を通して引張り力と同時に締付け力が加えられる従来の定着方法とは異なり、本明細書に記載される例示的実施形態による、機械的ファスナ１２６同士で可変の締付け力の独立した印加によって、細長い補強部材１１４に与えられる締付け応力の量および分布をより良好に制御することが可能になる。例えば、遠位端または後端のファスナは、前面１１２により近い近位側のボルトよりもさらに締めることができ、それは、近位側のファスナに加えられた場合に損傷を与え得る顕著な機械的締めをもたらすのに十分である。従来技術に見られる楔状構造は、楔または切頭円錐の前方先端に締付け力が集中する傾向があるが、本発明によって、軸線方向ボア１２０の全長に沿って応力をほぼ均等に分布させることが可能になり、従来の細長い補強部材１１４による定着および張力付与システムよりも、性能の向上、長寿命、低コストにつながる。
【００４１】
集中した締付け力は外側の繊維を破損させ、それによってＦＲＰロッドの有効性および寿命が低減する可能性があるので、ＦＲＰロッドが使用されるとき、集中した締付け力を低減することが特に望ましい場合がある。本明細書の例示的実施形態の１つの態様は、細長い補強部材１１４に対する軸線方向力とは独立に様々な機械的ファスナを締めることができるので、不具合が最も起こりやすい前端部１１２の応力のみを低減するだけではなく、細長い補強部材１１４の表面の周りで力を均等に分配するように、力を選択的に加えることができる。応力集中のそのような低減は、前端面１１２のボア１２０をテーパ状に設計することによって、機械的ファスナ１３６における異なる締付け圧力を設定することによって、またはそれらの組合せによって生じさせることができる。
【００４２】
上述したように、前端部１１２に最も近い機械的ファスナ１２６を、残りの機械的ファスナ１２６よりも低い圧力まで締めるのが望ましいことがある。一実施形態では、最前方の機械的ファスナ１２６の締付け圧力は、二番目の機械的ファスナ１２６の約３分の２の圧力に設定されてもよい。当然ながら、他の例示的実施形態では他の圧力が使用されてもよく、最前方の機械的ファスナ１２６の圧力は、二番目の機械的ファスナ１２６の４分の１〜４分の３である。残りの機械的ファスナも、二番目の機械的ファスナ１２６に類似した圧力を有してもよく、または異なる圧力を有してもよい（例えば、前端面１１２からの距離が増加するにつれて圧力が増加する）。
【００４３】
アンカーブロック１１０と細長い補強部材１１４との間の締付け力は、異なるやり方で作り出し、または加えることができる。例えば、上述したように、印加力は、単に、アンカーブロック１１０を細長い補強部材１１４に固定するのに十分な締付け力が発生するまで、締付けボルト１２８を締めて軸線方向ボア１２０を閉じ、細長い補強部材１１４を挟み込むことによって直接加えることができる。本発明の代替実施形態では、変形可能なスリーブ（図示なし）を軸線方向ボア１２０の内表面と細長い補強部材１１４との間に差し込んで、機械的ファスナ１２６が異なる締付け応力で締められたときに２つの本体の間の境界面にわたって締付け応力をより良好に分配することができる。変形可能なスリーブは、展性金属、可撓性ポリマー、織物、またはそれらの複合材など、細長い補強部材１１４およびアンカーブロック１１０と適合性がある様々な材料から作ることができる。適切な変形可能な材料としては、銅などの軟金属またはエポキシなどの樹脂を挙げることができるが、それらに限定されない。変形可能なスリーブが使用されるとき、軸線方向ボアの直径は、細長い補強部材１１４と変形可能なスリーブの厚さとの両方に適応するように大きく作ることができる。
【００４４】
本発明の別の態様では、変形可能なスリーブの代わりに、またはそれに加えて、軸線方向ボアの内表面と細長い補強部材１１４との間に接着材料を差し込み、アンカーブロックと細長い補強部材１１４との間で硬化させ、それらの間に化学結合を形成できるようにすることができる。硬化した接着材料は、細長い補強部材１１４の材料およびアンカーブロック１１０材料の両方と材料適合性があり得る、エポキシ、工業用接着剤、または類似の接着剤であることができる。「材料適合性がある」とは、劣化、酸化がほぼないこと、および／または細長い補強部材１１４もしくはアンカーブロック１１０どちらかの機械的完全性のいかなる低下もないことを意味するものと定義される。
【００４５】
接着剤が使用されるとき、機械的ファスナ１２６の測定された締めによって膜厚を制御することができ、それによって、細長い補強部材１１４の外表面の周りにある接着剤の薄膜を均一にするのには十分に、ただし機械的締付け力を実際に与えるのには至らないように、軸線方向ボア１２０の直径を低減することができる。硬化した接着材料は、約０．２５ｍｍなど、約０．０１ｍｍ〜約１．００ｍｍの膜厚を有することができる。硬化に続いて、機械的ファスナ１２６を任意にさらに締めることができる。別の実施形態では、細長い補強部材１１４に対して機械的締めを付与するため、ボア１２０のテーパ状開口部から最も遠い機械的ファスナ１２６をさらに締めて、細長い補強部材１１４に付加的な締付け力を加えることができる。
【００４６】
図１Ａ〜１Ｃに示される例示的実施形態では、細長い補強部材１１４は０．９５ｃｍ（０．３７５インチ）の外径を有することができ、軸線方向ボア１２０の内径は、前端面１１２にある１．２７ｃｍ（０．５インチ）の開口部からテーパされた後に１．０３ｃｍ（０．４０６インチ）であることができる。さらに、細長い補強部材１１４は、アンカーブロック１１０の１５．２４ｃｍ（６インチ）の長さを超えて、軸線方向ボア１２０の後端部から外にさらに０．６４ｃｍ（０．２５インチ）延在することができる。しかし、これは単なる例示であり、他の実施形態では、細長い補強部材１１４はアンカーブロック１１０の後端面１１８からさらに長いまたは短い長さだけ延在してもよい。他の実施形態では、細長い補強部材１１４は、ボア１２０がアンカーブロック１１０を通って部分的にのみ延在する場合など、後端面１１８から外に延在しなくてもよい。
【００４７】
細長い補強部材１１４の端部には、接着剤または機械プレス嵌めによって細長い補強部材１１４に取り付けることができる、丸頭１４４または他の適切なデバイスを被せることができる。設置後、丸頭１４４は、細長い補強部材１１４がアンカーブロック１１０を通って後方に滑るのを防ぎ、細長い補強部材１１４に加えられる引張り荷重の一部分を吸収するとともに、細長い補強部材１１４の露出した端部を美観的にカバーするように働くことができる。それに加えて、丸頭１４４は、紫外線、露出による劣化、およびアンカーブロック１１０と細長い補強部材１１４との間の境界面への異物の侵入からの保護をもたらすことができる。
【００４８】
細長い補強部材１１４は、図１Ａ〜１Ｃに関して本明細書に記載した例示的な細長い補強部材１１４よりも大きいまたは小さい直径を有することができ、それによって、より大きなまたは小さな圧縮荷重を静止構造に加えることが可能になる。補償のため、アンカーブロック１１０の軸線方向ボア１２０の長さは細長い補強部材１１４のロッド径に比例することができ、それによって、より厚い細長い補強部材１１４が、より長い軸線方向ボア１１０を有するアンカーブロック１１０内に定着される。これは、細長い補強部材１１４の厚さまたは引張り荷重の量に関わらず、細長い補強部材１１４に対する締付け応力を一定に保つために行うことができる。軸線方向ボア１２０の直径と長さとの間の比例はほぼ放物線状であってもよい。
【００４９】
本発明の例示的実施形態のアンカーブロック１１０および定着デバイス１００は、ガラス繊維強化ポリマー（「ＧＲＰＦ」）、アラミド繊維強化ポリマー（「ＡＦＲＰ」）、炭素繊維強化ポリマー（「ＣＦＲＰ」）、およびそれらの複合材または組合せ、ならびに金属バーまたはケーブルを含む、工業用の細長い補強部材１１４の製造および生産に使用される様々な一般材料と材料適合性があり得る。上述の材料は直線状の緊張材または曲線のセグメントであることができる。上述したように、「材料適合性がある」とは、劣化、酸化が実質的にないこと、および／または細長い補強部材１１４もしくはアンカーブロック１１０どちらかの機械的完全性のいかなる低下もないことを意味するものと定義することができる。それに加えて、細長い補強部材１１４それぞれの材料または組合せは特定の材料特性を含み、それによって、軸線方向ボアの前端部テーパの長さおよび程度、軸線方向ボアのテーパのタイプ（例えば、直線または階段状）、軸線方向ボアの長さおよび直径、前端部接触面の表面積、直接圧縮、変形可能なスリーブを用いた圧縮、接着剤取付けなどを含む好ましい取付け方法、使用される機械的ファスナ（存在する場合）の数、使用される座金の数およびタイプ、軸線方向スリットの数、軸線方向スリットの長さ、軸線方向スリットのタイプ（例えば、階段状、直線状、直線のテーパ状など）などを含むがそれらに限定されない、定着システム１００の設計パラメータを調整するのが望ましくなることがある。これらの設計パラメータはすべて必要に応じて改変することができ、それでもアンカーブロックは本発明の範囲内にあり得る。
【００５０】
図２Ａおよび２Ｂは、本発明の範囲内にあり、細長い補強部材２１４の自由端に接続することができる、アンカーデバイス２００の別の例示的実施形態を示す。この実施形態では、アンカーブロック２１０は、図１Ａ〜１Ｃのアンカーブロック１１０に類似した構造を有するが、様々な異なる設計パラメータを有する。例えば、アンカーブロック２１０の後端面２１８が図２Ａに示される。この実施形態では、複数の軸線方向スリット２３８ａ、２３８ｂがアンカーブロック２１０に形成されていることが分かる。特に、この実施形態では、中央の軸線方向スリット２３８ａが形成され、ボア２２０から側面２４０まで延在する。この場合、軸線方向スリット２３８ａは、図１Ｃの軸線方向スリット１３８の階段状のテーパ構成ではなくほぼ直線の構成を有するが、階段状の構成ならびに別の適切な構成（例えば、直線のテーパ状、放物線状など）が利用されてもよく、軸線方向スリット２３８ａのサイズがボア２２０から延在するにつれて増加または減少するようにサイズを変えることができる。
【００５１】
軸線方向スリット２３８ａはやはり、軸線方向スリット２３８ａの両側に２つの締付け部材２４２ａを形成する。しかし、この場合、各締付け部材２４２ａはその中に付加的な軸線方向スリット２３８ｂも含む。したがって、軸線方向スリット２３８ｂは４つの副締付け部材（sub-clamping members）２４２ｂを作り出すので、締付け部材２４２ａそれぞれの中に２つの副締付け部材２４２ｂがある。この実施形態の軸線方向スリット２３８ｂの長さは軸線方向スリット２３８ａの約半分であることが分かるであろう。しかし、他の実施形態では、軸線方向スリット２３８ｂは、軸線方向スリット２３８ａに等しい、もしくはそれよりも長い長さを有してもよく、軸線方向スリット２３８ａの４分の１〜４分の３の長さを有してもよく、または別の適切な長さを有してもよい。さらに、両方の軸線方向スリット２３８ｂが必ずしも同じ構成またはサイズを有さなくてもよい。例えば、軸線方向スリット２３８ｂの一方は他方の軸線方向スリット２３８ｂよりも長いか、幅広いか、もしくは軸線方向スリット２３８ａにより近くてもよく、かつ／または軸線方向スリット２３８は異なる形状（例えば、異なるテーパ構成）を有してもよい。
【００５２】
次に図２Ｂを参照すると、アンカーブロック２１０は、３つの機械的ファスナ２２６ａ〜ｃを中に受け入れるように構成され、細長い補強部材２１４に対して締付け力をもたらすのに使用できることが分かる。さらに、この実施形態では、３つの機械的ファスナ２２６〜ｃはアンカーブロック２１０の軸線方向長さに沿って不均等に分配される。
【００５３】
より具体的には、この例示的実施形態では、機械的ファスナ２２６ａは前端面２１２に最も近く、機械的ファスナ２２６ｃは後端面２１８に最も近い。中間の機械的ファスナ２２６ｂは、機械的ファスナ２２６ａ、２２６ｂからほぼ等距離に位置付けることができるが、この実施形態ではそのように位置合わせされない。その代わりに、機械的ファスナ２２６ｂは、機械的ファスナ２２６ａよりも機械的ファスナ２２６ｃに近いように位置付けられる。これによって、例えば、後端面２１８付近の細長い補強部材２１４の遠位端に対してより大きな締付け力を掛けることが可能になるとともに、不具合が最も起こりやすい前端面２１２付近の締付け力をより少なくすることが可能になってもよい。
【００５４】
図３Ａおよび３Ｂは、本発明の範囲内にあり、細長い補強部材３１４の自由端に接続することができる、アンカーデバイス３００のさらに別の例示的実施形態を示す。この実施形態では、アンカーブロック３１０は、図１Ａ〜２Ｂのアンカーブロック１１０および２１０に類似した構造を有するが、様々な付加的なまたは異なる設計パラメータを有する。
【００５５】
例えば、図３Ａは、アンカーブロック２１０および１１０と併せてそれぞれ使用される３つまたは４つの代わりに、２つの機械的ファスナ３２６が使用される例示的設計を示す。さらに、この実施形態では、軸線方向ボア３２０は階段状のテーパ設計を使用する異なる構成を有する。図示されるテーパは、アンカーブロック３１０のほとんどを通って延在する最終直径に達する前に２つの異なる直径を含む。さらに、２つの段はそれぞれほぼ同じ長さである。しかし、他の実施形態では、より多数もしくは少数の段があってもよく、かつ／または段は異なる長さを有してもよい。例えば、１つの例示的実施形態では、第２の段は第１の段の３倍の長さを有する。
【００５６】
次に図３Ｂを参照すると、アンカーブロック３１０は、軸線方向ボア３２０から側面３４０まで延在する単一の軸線方向スリット３３８を有して構成されていることが分かる。この実施形態では、軸線方向スリット３３８は、軸線方向スリット３３８の幅がｙ方向およびｚ方向の長さに沿ってほぼ一定である、ほぼ直線状の構成を有する。当然ながら、本明細書の開示に鑑みて当業者には理解されるように、スリット３３８はまた、他の構成（例えば、図１Ａ〜１Ｃおよび図２Ａ、２Ｂ）を有してもよい。
【００５７】
図３Ｃおよび３Ｄは、本発明の例示的実施形態であって、図３Ａおよび３Ｂに示されるものに類似し、２つの細長い補強部材２１４とともに使用することができる別のアンカーシステム２００ａを示す。この実施形態では、二重アンカーブロックと称することができるアンカーブロック２１０ａは、ｙ方向の長さが、特定の細長い補強部材の外径に合わせて構成された、図３Ａおよび３Ｂに示される等価の単一アンカーブロックの約２倍であることができる。
【００５８】
単純にするため、図示されるアンカーブロック２１０ａは４つの機械的ファスナ２２６（すなわち、各軸線方向ボア２２０ａに対して２つ）を有するものとして示されるが、任意の数の機械的ファスナ２２６を使用してもよいことが理解されるであろう。例えば、アンカーブロック２１０ａが図１Ｃのアンカーブロック１１０を二重にしたものと類似するように、合計８つの機械的ファスナがあってもよい。したがって、二重アンカーブロック２１０ａは、２つの単一アンカーブロックを並べて接合した外観を有してもよく、ただし、軸線方向荷重を受けて２つの細長い補強部材２１４を併せて保持するのに必要な機械的強度と完全性をもたらすため、単一の材料ブロックから構築することができる。場合によっては、２つの細長い補強部材２１４は同じ補強部材の自由端であってもよい。例えば、アンカーブロック２１０ａは、タンクなどの円筒状表面の周りに延在する同じ細長い補強部材２１４の２つの端部を固定するのに使用されてもよい。さらに、軸線方向ボア２２０ａは、図３Ｄに示されるように両端にテーパ状開口部を有することができるが、そのような特徴は任意であり、開口部はテーパを有さなくてもよく、または一方の端部（同じ端部もしくは反対側の端部のどちらか）のみに開口部を有してもよい。
【００５９】
図４Ａおよび４Ｂは、１つまたは複数の細長い補強部材４１４と併せて使用されてもよい、アンカーシステム４００のさらに別の例示的実施形態を示す。図４Ａに最も良く示されるように、例示的デバイスの軸線方向スリットは複数の部分を含んでもよい。例えば、この実施形態では、軸線方向スリットは首部分４３８ａおよびテーパ状のスライス４３８ｂを含む。特に、図示される実施形態では、首部分４３８ａはテーパ状のスライス４３８ｂよりも狭い幅を有し、首部分４３８ａはボア４２０をテーパ状のスライス４３８ｂに接続する。したがって、首部分４３８ａの近位端はボア４２０と連通し、首部分４３８ａの遠位端はテーパ状のスライス４３８ｂと連通している。
【００６０】
この実施形態では、テーパ状のスライス４３８ｂは、首部分４３８ａの遠位端からアンカーブロック４１０の底面まで延在する。このようにして、首部分４３８ａおよびテーパ状のスライス４３８ｂは、締付け部材４４２ａとして作用する２つの半片を集合的に規定する。特に、ファスナ４２６が締められるにつれて、締付け部材４４２ａは互いに近付き、それによってテーパ状のスライス４３８ｂおよび首部分４３８ａが少なくとも部分的に閉じられる。これによってさらに、ボア４２０が、ボア４２０内に配置された細長い補強部材４１４に接触し、それを圧迫する。
【００６１】
１つの態様では、首部分４３８ａの幅を低減させるのが望ましいことがある。例えば、細長い補強部材４１４はＦＲＰロッドであってもよい。そのような場合、ボア４２０が収縮するにつれて、ロッドの外側の繊維が首部分４３８ａに押し付けられてもよい。首部分４３８ａのサイズを低減させると、首部分４３８ａ内で圧迫される繊維がより少なくなり、場合によってはまったくなくすことができる。これによって、破損する繊維をより少なくすることができる。
【００６２】
本明細書の開示に鑑みて当業者には理解されるように、細長い補強部材４１４内の繊維のいずれかが破損するのがなぜ不利益になり得るかについては様々な理由がある。例えば、ボア４２０は、細長い補強部材４１４の特定の直径に対してサイズ決めされてもよい。ロッド上の繊維が破損するにつれて、または任意のタイプの細長い補強部材の表面が摩耗するにつれて、補強部材の直径は減少する。その結果、これによってアンカーブロック４１０内に余分な空間が生じ、補強部材４１４の締付けの緩みにつながる。
【００６３】
それに加えて、ＦＲＰロッドでは、各繊維はロッドが伝達することができる最大荷重に寄与する。繊維が破損するにつれて、ＦＲＰロッド全体の荷重容量が低減される。その結果、これによって細長い補強部材４２０が、その繊維が保たれている類似のロッドよりも早期に不具合を起こす場合がある。
【００６４】
本明細書に提示されるアンカー設計の１つの特徴は、締め付けられた補強部材の繊維または他の部分の不具合を起こし得る応力集中を低減しながら、細長い補強部材の表面の周りを締め付ける能力であることが分かるであろう。例えば、楔形のクランプおよびシェル形のクランプは、材料が全体を通してほぼ均一である鋼ロッドの応用例とともに一般的である。しかし、特に、それらのクランプが均一な材料ではなく複数の繊維を有するＦＲＰロッドまたは他の繊維ロッドとともに使用されるとき、特定の場所での締付けによって局所的な応力が生じる。例えば、細長い補強部材は１Ｔの力で張力が付与された状態で設置されてもよい。ロッドが把持され、繊維が４５度の例示的角度で変位された場合、変位の場所における張力は１Ｔではなくなり、約１．４１４Ｔである。その結果、変位された繊維は、そのような変位がないロッドの繊維よりも４０％早期に不具合を起こす可能性がある。当然ながら、他の鋭い表面に接して挟み込まれた、または係合された繊維はさらに大きな応力集中を有することがあり、さらに早期に不具合を起こす可能性がある。
【００６５】
本発明によるアンカーデバイス４００は、そのような局所的な応力を最小限に抑える複数の特徴を利用することができる。例えば、アンカーデバイス４００は、２つの締付け部材４４２を互いに締め付け、ボア４２０を細長い補強部材４１４の周りに引き付けるのに使用される複数のファスナ４２６を含む。より多数のファスナを用いて締付け圧力を掛けることによって、締付け圧力がより均等に分配されて、局所的な応力を低減することができる。それに加えて、図４Ｂに最も良く示されるように、アンカーブロック４１０の前端部も、局所的な応力が最も問題となる先行縁部の応力を低減するように構成されてもよい。
【００６６】
特に、図示される実施形態は、アンカーブロック４１０の前端面と１番目のファスナ４２６との間の距離Ａを示す。それに加えて、アンカーブロック４１０の後端面と最後のファスナ４２６との間の距離Ｂが示される。いくつかの実施形態では、距離ＡおよびＢは所望の結果が得られるように変えることができる。例えば、図示される実施形態では、距離Ａは距離Ｂよりも長い。その結果、ファスナ４２６がすべて同じ量だけ締められた場合、アンカーブロック４１０の後端部にある軸線方向スリットの開口部は、アンカーブロック４１０の前端部にある軸線方向スリットの開口部よりも低減されやすくなる。
【００６７】
いくつかの実施形態では、距離Ｂはファスナ４２６間の約半分の距離であってもよい。これによって、結果として、ボア４２０および／または軸線方向スリットのサイズが前端部から後端部まで減少する、テーパ効果を生じさせることができることが理解されるであろう。したがって、必ずしもすべての実施形態が前端面にテーパを含まなくてもよい。その代わりに、単にファスナを、アンカーブロック４１０の後端部からの距離よりもアンカーブロック４１０の前端部からの距離を長くして、かつ／またはファスナ４２６の中心線間の距離の半分よりも長くして設置することによって、等価の効果が得られてもよい。さらに、本明細書で考察されるように、１番目のファスナ４２６の締めを残りのファスナ４２６よりも緩くすることによっても、類似の効果を得ることが可能であってもよい。しかし、これはまた、１番目のファスナ４２６の距離をアンカーブロック４１０の前端部から設定することによって回避されてもよい。
【００６８】
アンカーブロック４１０の特定の寸法は、様々な因子および設計パラメータに従って変えることができる。したがって、単一のサイズもしくは寸法、またはさらには寸法同士の関係は本発明の限定事項ではない。しかし、一実施例では、アンカーブロック４１０は、約１６．５１ｃｍ（６．５インチ）の長さ、５．７２ｃｍ（２．２５インチ）の高さ、および３．８１ｃｍ（１．５インチ）の幅を有してもよい。アンカーブロック４１０の軸線方向長さに沿って、４つのファスナ４２６があってもよい。一実施例では、１番目のファスナはアンカーブロック４１０の前端部から１．９１ｃｍ（０．７５インチ）のところに位置付けられ、４番目のファスナは後端部から３．１８ｃｍ（１．２５インチ）のところに位置付けられる。その結果、ファスナはそれぞれ隣接したファスナから３．８１ｃｍ（１．５インチ）ずれていてもよい（中心間を測定）。したがって、そのような実施形態では、アンカーブロック４１０の前端部からそれに最も近いファスナ４２６の中心までの距離は、ブロック４１０の後端部に最も近いファスナ４２６からの距離よりも長いことが分かる。さらに、アンカーブロック４１０の前端部からそれに最も近いファスナ４２６の中心までの距離（例えば、３．１８ｃｍ（１．２５インチ））は、中心間を測定したときの隣接したファスナ間の距離の半分（例えば、１．９１ｃｍ（０．７５インチ））よりも長い場合がある。
【００６９】
そのような構成では、軸線方向ボア４２０は特定のサイズの細長い補強部材に対して設定されてもよい。例えば、記載した実施例では、軸線方向ボア４２０の直径は０．９５ｃｍ（０．３７５インチ）であってもよい。その結果、首部分４３８ａは０．３２ｃｍ（０．１２５インチ）の長さを有してもよく、テーパ部分４３８ｂは約２．５４ｃｍ（１インチ）の距離を延在し、５度の角度でテーパ状であることができる。当然ながら、これらの寸法は単なる例示であり、非限定的であって、任意の所望の用途に合わせて大幅に変えることができる。
【００７０】
次に図４Ｃを参照すると、図４Ａおよび４Ｂのアンカーブロック４１０を改良したアンカー４００ａの例示的実施形態が示される。例えば、そのようなアンカーは添接デバイスとして有用なことがある。特に、図示される実施形態では、アンカーブロック４１０ａは図４Ｂのアンカーブロック４１０の約２倍の軸線方向長さを有する。そのような場合、結果として、細長い補強部材４１４ａ、４１４ｂをアンカー４００ａ内で固定して維持するのに適した接触圧力をもたらすように、添接アンカーのｚ方向距離が増加されている（例えば、約２倍にされている）。それに加えて、８つのファスナ４２６ａがアンカーブロック４１０ａに取り付けられているが、使用されるファスナ４２６ａの数は変えることができる。
【００７１】
そのような実施形態では、２つの細長い補強部材４１４ａ、４１４ｂそれぞれの自由端を、アンカーブロック４１０ａの各端部にあるボアの開口部に挿入することができる。細長い補強部材４１４ａ、４１４ｂはそれぞれ、細長い補強部材４１４ａ、４１４ｂの当接端部が互いに接触して緊密な突き合わせ継手（butt tight joint）４１５を形成するまで、アンカーブロック４１０ａのほぼ中間点まで挿入することができる。次に、機械的ファスナ４２６ａを締めて、軸線方向ボア内のギャップを閉じ、細長い補強部材４１４ａ、４１４ｂに張力を付与する前に締付け力を作り出すことができる。軸線方向スリット内に作られているギャップを細長い補強部材４１４ａ、４１４ｂに対する圧縮力によって可能な限り閉じるとともに、軸線方向スリットによって形成される締付け部材を曲げ、降伏させることができるように、機械的ファスナ４２６ａを使用して様々な圧力を印加することができる。
【００７２】
図５〜６Ｂは、本明細書に記載されるようなアンカーを静止構造の補強に使用することを示す例示的実施形態を示す。例えば、図５では、ビーム５０５（例えば、Ｉ形鋼）は、定着システム５００によってそれに取り付けられた１つまたは複数の細長い補強部材５１４を有する。特に、１つの定着システム５００が、対向する各軸線方向端部付近のビーム５０５に取り付けられる。その結果、細長い補強部材５１４が各定着システム５００のところで固定され、撓み応力および／または剪断応力による不具合を防ぐようにビーム５００に対する補強がもたらされる。それに加えて、定着システム５００は２つのみの機械的ファスナ５１６を含むものとして示されるが、これは単に単純にするためであり、特定の用途に適したより多数または少数の機械的ファスナが使用されてもよい。
【００７３】
図６Ａおよび６Ｂは、細長い補強部材（１つまたは複数）５１４をビーム５００に取り付け、それに対する補強をもたらすことができる様々な特定の機構を示す。例えば、図６Ａでは、２つの細長い補強部材５１４がビーム５０５を補強するのに使用される。この実施形態では、アンカーブロック５１０ａの締付け側面５３４は、ビーム５０５のフランジ５０６の底面に接触するようにして設置される。アンカーブロック５１０ａは、任意の適切な手段によってビームに固定されてもよい。例えば、一実施形態では、ビーム５０５は鋼桁であってもよいので、アンカーブロック５１０をビームに固定するのに溶接５１１（例えば、隅肉溶接）が使用されてもよい。ただし、鋼桁が使用される場合であっても溶接５１１は任意選択である。
【００７４】
しかし、他の実施形態では、アンカーブロック５１０ａをビーム５０５に溶接することは必須ではない。実際に、図示される実施形態では、機械的ファスナ５２６が溶接５１１の代わりに使用されてもよく、またはそれと併せて使用されてもよい。特に、機械的ファスナ５２６は、この実施形態では、フランジ５０６およびアンカーブロック５１０を通して延在させることによって、アンカーブロック５１０をフランジ５０６に固定するように構成される。この場合、ビーム５０５は、機械的ファスナ５２６に使用されるアンカーブロック５１０の穴とほぼ位置合わせされる穴（図示なし）を有してもよい。その結果、アンカーブロック５１０がビーム５０５に接して設置されると、それぞれの穴が位置合わせされてもよく、機械的ファスナはフランジ５０６およびアンカーブロック５１０の両方を貫通してもよい。
【００７５】
例えば、機械的ファスナ５２６は、最初にフランジ５０６を通して挿入され、次にアンカーブロック５１０を貫通するボルトを含んでもよい。それに対応するナットは、締付けボルトに取り付けられ、次に締められて、アンカーブロック５１０をフランジ５０６に固定してもよい。機械的ファスナ５２６はまた、座金（例えば、テーパ座金）を機械的ファスナ５２６の一端または両端上に含んで、それに対して加えられる力を座金の周囲に分配してもよい。
【００７６】
図６Ａに示される実施形態では、アンカーブロック５１０ａは、細長い補強部材５１４が両方ともアンカーブロック５１０の同じ前端面に入ることを除いて、図４Ａおよび４Ｂに類似した二重アンカーブロック５１０であってもよい。そのような場合、二重アンカーブロック５１０は２つのフランジ５０６を接続する柱５０７を中心にしてほぼ心出しされてもよい。したがって、柱５０７の両面上に対応する穴があってもよく、２つの細長い補強部材５１４もフランジ５０６の底部上に、やはり柱５０７のそれぞれの側にあるようにして設置することができる。
【００７７】
図６Ｂは、ビーム５０５を補強するのに４つの細長い補強部材５１４が使用される別の例示的実施形態を示す。この実施形態では、図６Ａに類似した二重アンカーブロック５１０ａはやはり、柱５０７に対してほぼ心出しされるようにしてビーム５０５に取り付けられる。アンカーブロック５１０ａの外側は、フランジ５０６およびアンカーブロック５１０ａを通して機械的ファスナ５２６を延在させることによって、同様のやり方でフランジ５０６に取り付けられる付加的な単一アンカーブロック５１０ｂが延在する。付加的な支持のため、アンカーブロック５１０ｂも溶接５１１によって取り付けられてもよい。
【００７８】
図６Ｂに示される特定の実施例では、４つの細長い補強部材５１４はすべてフランジ６０６の底面上に配置される。しかし、本明細書の開示を考慮すると、これは必須ではないことが理解されるであろう。例えば、単一アンカーブロック５１０ｂをフランジ５０６の上面上に設置することもでき、それによってフランジ５０６の天面の補強が可能になる。このように、ビーム５０５は、天面、底面、またはそれら両方の面の組合せにおいて補強されてもよい。
【００７９】
図７は、ポストテンショニングまたはセルフテンショニングデバイス７００を、アンカーブロック７１０と、この実施例ではビーム７０５を覆うプレート７５０である静止構造７０２の接触面との間に差し込むことができる、本発明の別の例示的実施形態を示す。張力付与デバイス７００は、この例示的実施形態では、少なくとも細長い補強部材７１４の直径と同程度の大きさの直径を有する、緊張材の穴またはスロット（tendon hole or slot）７５４を有する硬いプレート７５２を含むことができる。任意に、緊張材の穴またはスロット７５４は、アンカーブロック７１０の前端部にある開口部の直径よりも小さな直径を有する。張力付与デバイス７００はまた、プレストレスデバイス７００と静止構造７０２の接触面との間にギャップを作り出す手段を含むことができる。この例示的実施形態では、ギャップを作り出すためのかかる手段は複数のテンションボルト７５６を含み、そのうち２つが図面に示される。油圧ジャッキ、シム、スペーサーバーなどを含む、ギャップを作り出し支持するための他の手段が当業者には理解されるであろう。
【００８０】
図７に示される実施形態では、張力付与デバイス７００を最初に静止構造７０２から延在する細長い補強部材７１４の自由端の上に導入し、次にアンカーブロック７１０を導入することができる。任意に、機械的ファスナ７２６（例えば、締付けボルト）を締めて、かつ／または接着剤を塗布して、アンカーブロック７１０を細長い補強部材７１４の自由端に接合するか、もしくは締め付けることができる。細長い補強部材７１４はまた、所望であれば裁断することができ、丸頭も細長い補強部材７１４のスタブ末端に取り付けられてもよい。アンカーブロック７１０を細長い補強部材７１４に接合するのに接着剤が使用される場合、接着剤を硬化させるのに十分な時間を経過させてもよい。アンカーブロック７１０と細長い補強部材７１４の自由端との間の接合力または締付け力が十分に形成されると、プレストレスデバイス７００のテンションボルト７５６を作動させて、プレストレスデバイス７００と静止構造７０２の接触面（この場合、鋼プレート７５０の表面）との間にギャップを作り出すか、またはそれを拡大することができる。ギャップを形成または拡大することによって、細長い補強部材７１４が伸展して張力が付与された状態になり、その結果、アンカーブロック７１０からプレストレスデバイスのプレート７５２まで、テンションボルト７５６まで、鋼の接触面７５０まで、かつ最終的にビーム７０２内までの均等かつ反対向きの圧縮反力が得られる。別の取付け機構をもたらすため、同様のプレストレスデバイス７００が静止構造７０２の反対側の端部に取り付けられてもよく、両端が、プレストレスデバイス７００と静止構造７０２の接触面との間にギャップを作り出すためにテンションボルト７５６または別の手段を利用することができる。
【００８１】
本明細書の開示に鑑みて当業者には理解されるように、アンカーブロック７１０は、プレート７５０およびボルト７５６がなくても静止構造７０２に固定することができる。例えば、一実施形態では、アンカーブロック７１０は、静止構造７０２上のプレート７５０の接触面を直接係合してもよく、またはビーム７０５を直接係合してもよい。次に、同様のアンカーブロック７１０が（単独で、またはプレテンショニングシステムを使用して）静止構造７０２の反対側の端部で固定されてもよい。その結果、細長い補強部材７１４内の引張り力がアンカーブロック７１０を静止構造７０２と係合させて保持してもよい。いくつかの実施形態では、アンカーブロック７１０はまた、他のやり方（例えば、溶接）でプレート７５０に直接固定されてもよい。それに加えて、図示される実施形態はビーム７０５を貫通する補強部材７１４を示すが、これは単なる例示である。いくつかの実施形態では、補強部材７１４は、ビーム７０５に隣接して、それに沿って、または別の形でその外部を通ってもよい。他のさらなる実施形態では、補強部材７１４はビーム７０５を貫通してもよいが、スリーブ内に完全にもしくは部分的に収容されるか、または剥離剤とともに使用されてもよい。
【００８２】
図８は、プレストレスデバイス８００の類似の構成を示す。しかし、図８では、複数の細長い補強部材８１４は静止構造８０２の外表面に沿って延び、複数のテンションボルト８５６があり、プレストレスデバイス８００は２つの細長い補強部材８１４の間で支持される。
【００８３】
本明細書の開示に鑑みて、様々な細長い補強部材は張力が付与された状態のときに高い強度を有することができるが、著しい横方向応力または剪断応力を受けた場合は、摩耗し疲労しやすい可能性があることが当業者には理解されるであろう。横断方向の剪断応力と関連する問題を緩和するため、図７のプレストレスデバイス７００および図８のプレストレスデバイス８００は、細長い補強部材に加わる力およびモーメントを平衡させるやり方で用いることができる。例えば、プレストレスデバイスの前面および後面は、互いに平行であるとともにテンションボルトに垂直であることができ、テンションボルトは、プレストレスデバイスを静止構造の接触面と平行に保つように均一に作動させて、捻れ力および曲げ力を確実に最小限に抑えることができる。さらに、プレストレスデバイスの緊張材の穴またはスロットは、アンカーブロックおよびプレストレスデバイスと静止構造との間の横方向のずれに適応するのに十分な大きさにすることができる。
【００８４】
やはり本明細書の開示に鑑みて理解されるように、図８のポストテンショニングデバイスは他の用途を有してもよい。例えば、プレテンショニング用途のため、類似の構成を固定床に使用することができる。
【００８５】
次に図９Ａおよび９Ｂを参照すると、張力付与およびプレストレスデバイスの別の例示的実施形態が示される。特に、ビーム９０５または他の何らかの静止構造に接続することができるプレストレスデバイス９００が示される。この実施形態では、底面接触面がビーム９０６上に設けられ、反力ブロック（reaction block）９５０がそれに固定される。反力ブロック９５０は適切なやり方で固定されてもよい。例えば、図示される実施形態では、反力ブロック９５０はビーム９０５に溶接されるものとして示されるが、他の締結機構が使用されてもよい。
【００８６】
また、反力ブロック９５０と併せて、１つまたは複数のストレスボルト９５６および細長い補強部材９１４が貫通するストレスヘッドプレート９５２が使用される。反力プレート９５０と異なり、ストレスヘッドプレート９５２はビーム９０５に対して移動できるようにされる。しかし、そのような運動は、細長い補強部材９１４および／またはガイドプレート９５１によって１つまたは複数の方向に制約されてもよい。特に、ガイドプレート９５１は、反力ブロック９５０に溶接されるか、または別の方法でそれに固定され、ストレスヘッドプレート９５２がそれに沿って移動するガイドとなるように、ストレスヘッドプレート９５２に向かって延在してもよい。細長い補強部材９１４は、任意に、補強ヘッドプレート９５２および／または反力ブロック９５０を貫通することができ、それによってやはりストレスヘッドプレート９５２の移動のガイドとなる。
【００８７】
ヘッドプレート９５２は、ストレスボルト９５６を締めたり緩めたりすることによって移動する。特に、ストレスボルト９５６が締められるにつれて、ストレスボルト９５６はストレスヘッドプレート９５２を反力ブロック９５２から離れる方向に押しやってもよい。アンカー（図示なし）が細長い補強部材９１４に取り付けられてもよく、ストレスヘッドプレート９５２が反力ブロック９５２から離れる方向に移動するにつれて、細長い補強部材９１４に対して引張り力を掛けてもよい。これによって、ひいては、アンカーがストレスヘッドプレートに対して圧縮力を掛け、最終的にビーム９０５に対して圧縮力が掛かる。所望の張力が得られると、反力ブロック９５０とストレスヘッドプレート９５２との間の間隙がシムまたは他の部材によって充填される。例えば、鋼のシムがヘッドプレート９５２と反力ブロック９５０との間に配置され、それらの間に残された空間に嵌まるようにサイズ決めされてもよい。
【００８８】
図９Ｂに示されるように、ストレスヘッドプレート９５２は、複数のストレスボルト９５６および／または複数の細長い補強部材９１４を補強ビーム９０６と併せて使用できるようにしてもよい。特に、ヘッドプレート９５２は、ビーム９０５のフランジ９０６の裏面に沿って設置されてもよい。この実施形態では、細長い補強部材９１４を受け入れるように構成された４つの開口部９１５と、ストレスボルト５９６を受け入れるように構成された２つの開口部９５７とがある。したがって、アンカーは細長い補強部材９１４に取り付けられてもよく、次に該部材は開口部９１４の１つを通って延在することができる。ストレスボルト９５６を用いた張力付与を容易にするため、ストレスヘッドプレート９５２は、ストレスボルト９５６のねじ山と噛合するように穴９５７の周りに切り込まれるか別の方法で作られた雌ねじ山を有し、それによってストレスヘッドプレート９５２を反力ブロック９５０に対して移動させることを可能にしてもよい。
【００８９】
次に図１０を参照すると、別の例示的なプレストレスデバイス１０００が示される。このデバイス１０００は単に適切なプレストレスデバイスを表すものであり、したがって例示であって、範囲を限定しないことが理解されるであろう。プレストレスデバイス１０００は、細長い補強部材１０１４ａ、１０１４ｂを静止対象物に沿って、またはその周りに延在させるとともに、その張力付与および補強をもたらすことができるように構成される。例えば、プレストレスデバイス１０００は、１つの例示的応用例では、細長い補強部材１０１４ａ、１０１４ｂがタンクなどの静止構造の周囲に延びるようにするのに使用されてもよい。
【００９０】
特に、図示される実施形態は、平行に配列された２つのアンカーブロック１０１０、１０１１を示す。第１のアンカーブロック１０１０はそれを貫通するストレスボルト１０５６を有する。一実施形態では、アンカーブロック１０１０は、ストレスボルト１０５６がそこを貫通する軸線方向開口部を含む。その結果、ストレスボルト１０５６は、任意にアンカーブロック１０１０を貫通し、次にアンカーブロック１０１１に入ってもよい。アンカーブロック１０１１も、ストレスボルト１０５６を受け入れる軸線方向開口部を有してもよい。任意に、アンカーブロック１０１１は、ストレスボルト１０５６を受け入れ、それとの係合を可能にする雌ねじ山プロファイルを有する。
【００９１】
理解されるように、手作業でストレスボルト１０５６が締められるにつれて、アンカーブロック１０１０はアンカーブロック１０１１に向かって引き付けられてもよい。アンカーブロック１０１０および１０１１はまた、細長い補強部材１０１４ａ、１０１４ｂを受け入れるように適合されてもよい。例えば、アンカーブロック１０１０および１０１１は、図４Ｂのアンカーブロック４１０に類似して構成されてもよい。特に、開口部がアンカーブロック１０１０、１０１１に形成され、細長い補強部材１０１４ａ、１０１４ｂを受け入れるように適合されてもよい。締付け力を掛けて、細長い補強部材をアンカーブロック１０１０および１０１１内で固定するため、様々なファスナ１０２６が使用されてもよい。
【００９２】
図示される実施形態で分かるように、アンカーブロック１０１０、１０１１の開口部は必ずしもその全体を貫通しなくてもよい。この実施形態では、開口部はアンカーブロック１０１０、１０１１を部分的にのみ貫通する。実施の際、ユーザは、細長い補強部材１０１４ａをアンカーブロック１０１０に挿入することができる。かかる細長い補強部材１０１４ａは、静止構造の周囲に延在させ、次にアンカーブロック１０１１に挿入してもよい。類似のプロセスを細長い補強部材１０１４ｂに対して繰り返すことができる。次に、ファスナ１０２６を締結して、同じまたは異なる締付け力がもたらされてもよい。次に、ストレスボルト１０５６を回転させると、アンカーブロック１０１０およびアンカーブロック１０１１がより接近し、それによって細長い補強部材１０１４ａ、１０１４ｂに対して引張り力を掛けることができる。
【００９３】
図１１Ａおよび１１Ｂは、本発明の他の例示的実施形態によるポストテンショニングデバイス１１００を示す。例えば、図１１Ａを参照すると、ポストテンショニングデバイス１１００が示され、これは、ビーム１１０５の側面に沿って延び、それを補強する補強部材１１１４に接続するアンカー１１１０を含む。この実施形態では、細長い補強部材に対して張力を付与することを可能にする張力付与システムもある。
【００９４】
より具体的には、構造１１０２は、プレート１１５０が据え付けられるビーム１１０５を含む。プレート１１５０は任意の適切なやり方で据え付けることができ、ビーム１１０５に恒久的または一時的に付着されてもよい。この実施形態では、プレート１１５０はエルボ１１５１を使用してビーム１１０５に据え付けられる。より具体的には、エルボ１１５１はプレート１１５０に接続される。エルボ１１５１は、ビーム１１０５の天面上に設置し載置することができる平坦な底面を含む。これは、ビーム１１０５に対するプレート１１５０の一時的な接続の一例であり得る。ビーム１１０５が、溶接接続を可能にする鋼または別の材料で作られている場合、プレート１１５０をビーム１１０５に溶接することもできる。
【００９５】
この実施形態では、プレート１１５０から延在する４つの支持体１１５７もある。特に、この実施例では、２つの上側支持体（図１１Ａの側面図に単一の支持体として示される）と２つの下側支持体（やはり、図１１Ａの側面図に単一の支持体として示される）とがある。支持体１１５７も任意の適切なやり方でプレート１１５０に接続することができる。例えば、プレート１１５０および支持体１１５７は鋼で作られてもよく、互いに溶接することができる。
【００９６】
張力付与システム１１００はまた、管材１１５２を含むことができる。いくつかの実施形態では、管材１１５２は図７の硬いプレート７５２に類似した機能をもたらすことができる。当然ながら、管材１１５２は中空であってもよいが、管材１１５２を中実の塊体と置き換えることもできる。この実施形態では、管材１１５２は支持体１１５７の下側の組の上に位置付けられる。この実施形態では、管材１１５２はまた、その上に据え付けられた４つのナット１１５５（２つは天面上、２つは底面上）を有する。ナット１１５５は、それに対応するストレスボルト１１５６と係合するように構成される。
【００９７】
張力付与が生じる前に、管材１１５２はプレート１１５０と接触させて位置付けられてもよい。張力付与が生じると、ストレスボルト１１５６を締めることができる。ボルト１１５６が締められるにつれて、それらはプレート１１５０に接して係合することができる。その結果、ボルト１１５６を締めることによって管材１１５２をプレート１１５０から分離させることができる。図示される実施形態では、支持体１１５７は、管材１１５２がプレート１１５０に対して外向きまたは内向きに移動するときのガイドとなってもよい。それに加えて、管材１１５３に当接する前端面または他の表面を有するアンカーブロック１１１０も、管材１１５２がプレート１１５０およびビーム１１０５に対して移動するにつれて移動してもよい。特に、管材１１５２がプレート１１５０から離れる方向に移動するにつれて、アンカーブロック１１１０もプレート１１５０から離れる方向に移動する。細長い補強部材１１１４がアンカー内に位置付けられると、その結果、これによって軸線方向の張力を細長い補強部材１１１４に対して掛けることができる。
【００９８】
いくつかの実施形態では、アンカーブロック１１１０は管材１１５２を直接係合しなくてもよく、その代わりに、１つまたは複数の中間構成要素を通して管材１１５２に間接的に接続してもよい。図１１Ａでは、例えば、分配プレート（distribution plate）１１５３がアンカーブロック１１１０と管材１１５２との間に位置付けられる。分配プレート１１５３は任意であるが、いくつかの用途では望ましいことがある。例えば、管材１１５２が中空のとき、ストレスボルト１１５６を締めることによって、圧縮荷重を管材１１５２に伝達するのに十分な軸線方向の張力が加えられることがあり、それによって管材１１５２が崩壊し始める。そのような効果は、細長い補強部材１１１４を貫通させることができるように、穴またはスロットが管材１１５２に形成されている場合に特にその傾向が高いことがある。そのような崩壊の可能性を低減するため、分配プレート１１５３を使用することができる。アンカー１１５２が分配プレート１１５３を押圧するにつれて、通常はアンカーブロック１１０の前端部上に局在するであろう力が分配プレート１１５３のより大きな表面積全体に伝達され、それによって管材１１５２の不具合の可能性を低減することができる。
【００９９】
プレート１１５０は類似の機能をもたらすことができる。例えば、ビーム１１０５は、木材、コンクリート、石造物などで作られてもよい。ストレスボルト１１５６がビーム１１０５を直接係合するように、張力付与デバイス１０００に類似したデバイスがプレート１１５０を伴わずに使用されてもよい。木材、コンクリート、および石造物などの材料を用いると、ボルト１１５６によって伝達された力はボルトの先行端部の表面積のみの周りに分配されることがある。これによって、ビーム１１０５が変形するか、破損するか、またはさらには破壊される場合がある。しかし、ボルト１１５６をプレート１１５０に接して係合することによって、ストレスボルト１１５６の力をより大きな表面積にわたって分配し、局所的な損傷を回避することができる。
【０１００】
上述したように、管材１１５２は、ビーム１１０５の側面または他の表面に沿って設置されたときに細長い補強部材１１１４がそこを貫通することができる穴を有してもよい。したがって、細長い補強部材１１１４は、アンカーブロック１１１０を補強部材１１１４に取り付ける前に、ビームに沿って穴内に設置することができる。しかし、別の方法として、管材１１５２にはスロットが形成されてもよい。スロットは外表面まで延在することができる。例えば、これによって、細長い補強部材がビームに沿って設置され、かつ／または張力付与デバイス１１１０内に設置される前に、アンカー１１１０を細長い補強部材１１１４に取り付けることが可能になる。
【０１０１】
やはり上述したように、１つを超える支持体１１５７がプレート１１５０に取り付けられてもよい。この実施形態では、支持体１１５７の下側の組は管材１１５２を支持し、それが移動するにつれてガイドする。かかる支持体１１５７は個別であってもよく（図１１Ｂに示されるように）、または支持体および／もしくはガイドとして作用する単一のプレートであってもよい。やはり図示される実施形態に示されるように、上側支持体１１５７も提供されてもよい。この実施形態では、上部支持体１１５７は使用されていない。しかし、そのような支持体１１５７は、別の張力付与システム１１００を支持して、付加的な補強部材とするのに使用されてもよい。例えば、図示される張力付与システム１１００は２つの補強部材１１１４を支持してもよいが、支持体１１５７の上側の組を備えた類似の張力付与システム１１１０も使用することによって、合計４つの補強部材を使用することができる。当然ながら、支持体の上側の組のみが任意の所与の時点で使用されるように、張力付与システム１１００を支持体の上側の組まで移動させることもできる。
【０１０２】
図１１Ｂは、図１１Ａとほぼ同一の、ただし俯瞰から見た張力付与システム１１００を示す。特に、図１１Ｂは、複数の細長い補強部材１１１４に張力を付与するための張力付与システム１１００が取り付けられるビーム１１０５を含む構造１１０２を示す。図１１Ｂの実施形態では、複数の支持体１１５７、ナット１１５５、ストレスボルト１１５６、およびアンカーブロック１１１０も使用されるが、本明細書の開示に鑑みて、所望に応じてより多数または少数のものが使用されてもよいことが理解されるであろう。例えば、単一のアンカーブロック１１１０のみがあってもよく、その単一のアンカーブロック１１００が１つまたは複数の補強部材１１１４に接続してもよい。また、３つ以上のアンカーおよび／または細長い補強部材１１１４があってもよい。
【０１０３】
図１１Ａに関連した考察で言及したように、アンカーブロック１１１０は管材１１５２に直接接続してもよく、または、１つもしくは複数の中間部材を通して接続されてもよい。図１１Ａでは、中間プレート１１５３が使用される。しかし、そのような構成要素の任意の性質を強調するため、図１１Ｂは、張力付与システム１１００をかかる中間構成要素を伴わずに使用できることを示す。
【０１０４】
別の任意の特徴が図１１Ｂに示される。この図に示されるように、任意のガイド１１５８がナット１１５５の間に位置付けられる。また、ナット間の類似のガイドが管材１１５２の底面上にあってもよい。ガイド１１５８は、例えばプレート１１５０に溶接することによってそれに固定することができる。その結果、ボルト１１５６が締められ、管材１１５２が移動するとき、ガイド１１５８は静止したままであってもよい。したがって、支持体１１５７と併せて、ガイド１１５８が管材１１５２の移動を方向付けてもよい。それに加えて、ボルト１１５６が締められるにつれてトルクが印加され、それに対応するトルクをナット１１５５に伝達することができる。ガイド１１５８はまた、ナット１１５５を支持して、ボルト１１５６を締める際にナット１１５５が押しのけられるリスクを最小限に抑えるため、２つのナット１１５５の間に延在してもよい。
【０１０５】
図１１Ｂは、軸線方向の張力が細長い補強部材１１１４に対して掛けられるように、張力が付与された状態にある張力付与システム１１００を示す。細長い補強部材１１１４に対して掛かる張力の量は、補強部材１１１４上の歪みの測定と同様に用途ごとに変動する場合がある。例えば、細長い補強部材１１１４の強度に応じて異なる量の張力が掛けられてもよい。それに加えて、線形可変差動変成器（ＬＶＤＴ）を使用することにより、またはより一層直接的には、歪みゲージを細長い補強部材１１１４上に設置することにより、単にプレート１１５０からの管材１１５２の変位を測定することによって張力を測定することができる。所望の張力が加えられると、張力付与システム１１００は図１１Ｂに示されるような状態に置かれてもよい。あるいは、シム（図示なし）も使用されてもよい。例えば、鋼または他の材料のブロックがプレート１１５０と管材１１５２との間に位置付けられてもよい。材料が変位距離と同じ幅を有する場合、ボルト１１５６が解放されてもよく、シムは、細長い補強部材１１１４に対する張力によって掛かる圧縮力を伝えてもよい。
【０１０６】
本明細書の開示に鑑みて当業者には理解されるように、提供した説明を精査することによって開示され教示される実施形態は、いくつかの特定の実施例を挙げると、橋、建物、壁、および／または配管系統などの補強構造における用途に有用な多数の特徴を得るために使用することができる。例えば、本明細書に開示される定着システムは、比較的安価で、かつ多種多様な異なる材料のいずれかで生産することができるアンカーを提供する。例えば、アンカーブロックは鋼から生産することができ、軟鋼も含んでもよい。さらに、鋼は耐腐食性を呈することがあるので、過酷な気候または海岸気候であっても使用することができる。それに加えて、本明細書のアンカーおよび／または張力付与システムのサイズは、制約された範囲で定着、添接、および／または補強をもたらすことができるように実現することができる。実際に、他の用途では、大型および／または高価な機器（例えば、所望の張力をもたらすように、細長い補強部材に取り付けられる油圧アクチュエータ）を必要とすることがあるが、本明細書に開示される例示的実施形態は、比較的簡単に（例えば、単にいくつかの締結デバイスを締めることによって）補強部材に張力と締付けを加えることができる。したがって、様々な開示された実施形態は、外部機器を使用することなく、かつそのような機器を収容する大きな空間を必要とすることなく、内部で張力を加えることができる。
【０１０７】
上述の詳細な説明は、特定の例示的実施形態を参照して本発明について記載している。しかし、添付の特許請求の範囲に記載されるような本発明の範囲から逸脱することなく、様々な改良および変更を行うことができることが理解されるであろう。詳細な説明および添付図面は、限定ではなく単なる例示として見なすべきであり、上記したような改良または変更がある場合、それらはすべて、本明細書に説明し記載したような本発明の範囲内にあるものとする。
【０１０８】
より具体的には、本発明の実例となる例示的実施形態を本明細書に記載してきたが、本発明はそれらの実施形態に限定されず、上述の詳細な説明に基づいて当業者には理解されるような、改良、省略、組合せ（例えば、様々な実施形態にわたる態様の組合せ）、適合、および／または修正を有するあらゆるすべての実施形態を含む。特許請求の範囲における限定は、特許請求の範囲に用いられる文言に基づいて広く解釈されるものであり、上述の詳細な説明に記載した実施例に限定されないものとし、かかる実施例は包括的なものと解釈されるものとする。さらに、いずれかの方法クレームまたはプロセスクレームに列挙されるあらゆるステップは任意の順序で実施されてもよく、特許請求の範囲において別段の記載がない限り、特許請求の範囲に提示される順序に限定されなくてもよい。したがって、本発明の範囲は、上述の説明および実施例によってではなく、添付の特許請求の範囲およびそれらの法律上の均等物によってのみ決定されるものとする。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【国際調査報告】
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