(57)【要約】  梁のような構造用鋼材の単一部品から形成されるワンピース構造用ヒューズアセンブリが開示される。実施形態において、梁の第１のフランジがヒューズベースを形成してもよく、梁のウェブの一部がヒューズプレートを形成してもよい。更に、構造用ヒューズアセンブリの座屈拘束プレートを梁の第２のフランジから形成することができ、構造用ヒューズアセンブリのスペーサは、ヒューズプレートによって使用されないウェブの一部から形成することができる。例では、梁の単一部品から切断された要素の全てが、単一の構造用ヒューズアセンブリで使用される。
2021519391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の構造用ヒューズアセンブリであって、
梁の第１の部分から取られた第１のブランクと、
前記梁の第２の部分から取られた第２のブランクと、
を備え、
前記第１のブランクは、
第１の構造用ヒューズと、
第１の一対のスペーサと、
第１の座屈拘束プレートと、
を備え、
前記第１の構造用ヒューズは、
前記梁の第１のフランジから形成された第１のヒューズベースと、
前記ヒューズベースから延びて前記ヒューズベースと一体に形成された第１のヒューズ降伏プレートであって、前記ヒューズプレートは前記梁のウェブから形成されており、前記ヒューズ降伏プレートは一対の切り欠きによって画定された狭い領域を含む、前記第１のヒューズ降伏プレートと、
を備え、
前記第１の一対のスペーサは、前記梁の前記ウェブから形成され、前記一対の切り欠き内に適合するように構成されており、
前記第1の座屈拘束プレートは、前記梁の第２のフランジから形成されており、
前記第２のブランクは、
第２の構造用ヒューズと、
第２の一対のスペーサと、
第２の座屈拘束プレートと、
を備え、
前記第２の構造用ヒューズは、
前記梁の前記第１のフランジから形成された第２のヒューズベースと、
前記ヒューズベースから延びて前記ヒューズベースと一体に形成された第２のヒューズ降伏プレートであって、前記ヒューズプレートは前記梁のウェブから形成されており、前記ヒューズ降伏プレートは一対の切り欠きによって画定された狭い領域を含む、前記第２のヒューズ降伏プレートと、
を備え、
前記第２の一対のスペーサは、前記梁の前記ウェブから形成され、前記一対の切り欠き内に適合するように構成されており、
前記第２の座屈拘束プレートは、前記梁の第２のフランジから形成されており、
梁の前記第１及び第２の部分は、前記梁上で互いに直に隣接している、一対の構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項２】
前記梁は、標準的な構造用Ｗ形状を有する構造用鋼材である、請求項１に記載の構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項３】
前記一対の切り欠き内に前記一対のスペーサを配置すると、前記一対のスペーサの粒子が、前記ヒューズ降伏プレートの粒子と整列する、請求項１に記載の構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項４】
構造用ヒューズアセンブリであって、
構造用ヒューズと、
一対のスペーサと、
座屈拘束プレートと、
を備え、
前記構造用ヒューズは、
ヒューズベースと、
前記ヒューズベースから延びて前記ヒューズベースと一体に形成されたヒューズ降伏プレートであって、一対の切り欠きによって画定された狭い領域を含む、前記ヒューズ降伏プレートと、
を備え、
前記一対のスペーサは、前記一対の切り欠き内に適合するように構成されており、
前記構造用ヒューズ、前記一対のスペーサ、及び、前記座屈拘束プレートの全ては、構造用鋼材の単一部品に由来する、構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項５】
前記構造用鋼材は、標準的な構造用Ｗ形状の梁である、請求項４に記載の構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項６】
前記構造用鋼材は、標準的な構造用Ｗ形状の梁であり、
前記ヒューズベースは、前記梁のフランジから形成されており、
前記ヒューズ降伏プレートは、前記梁のウェブから形成されている、請求項４に記載の構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項７】
前記フランジは、第１のフランジを含み、
前記座屈拘束プレートは、前記梁の第２のフランジから形成される、請求項６に記載の構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項８】
前記一対のスペーサは、前記梁の前記ウェブから形成されている、請求項６に記載の構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項９】
前記一対のスペーサは、前記切り欠きを形成するために切り出された前記ウェブの部分から形成されている、請求項８に記載の構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項１０】
前記フランジは、第１のフランジであり、
前記一対のスペーサは、前記構造用ヒューズ降伏プレートの端部と、前記梁の第２のフランジと、の間の前記ウェブの一部から形成されている、請求項８に記載の構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項１１】
前記一対の切り欠き内に前記一対のスペーサを配置すると、前記一対のスペーサの粒子が、前記ヒューズ降伏プレートの粒子と整列する、請求項８に記載の構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項１２】
構造用ヒューズアセンブリであって、
梁の一部から取られたブランクを備え、
前記ブランクは、
構造用ヒューズと、
一対のスペーサと、
座屈拘束プレートと、
を備え、
前記構造用ヒューズは、
前記梁の第１のフランジから形成されたヒューズベースと、
前記ヒューズベースから延びて前記ヒューズベースと一体に形成されたヒューズ降伏プレートであって、前記ヒューズプレートは前記梁のウェブから形成されており、前記ヒューズ降伏プレートは一対の切り欠きによって画定された狭い領域を含む、前記ヒューズ降伏プレートと、
を備え、
前記一対のスペーサは、前記梁の前記ウェブから形成され、前記一対の切り欠き内に適合するように構成されており、
前記座屈拘束プレートは、前記梁の第２のフランジから形成されている、
構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項１３】
前記一対のスペーサは、前記切り欠きを形成するために切り出された前記ウェブの部分から形成されている、請求項１２に記載の構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項１４】
前記一対のスペーサは、前記構造用ヒューズ降伏プレートの端部と、前記梁の前記第２のフランジと、の間の前記ウェブの一部から形成されている、
【請求項１５】
構造用ヒューズアセンブリであって、
梁の一部から取られたブランクを備え、
前記ブランクは、構造用ヒューズを備え、
前記構造用ヒューズは、
前記梁の第１のフランジから形成されたヒューズベースと、
前記ヒューズベースから延びて前記ヒューズベースと一体に形成されたヒューズ降伏プレートであって、前記ヒューズプレートは前記梁のウェブから形成されている、前記ヒューズ降伏プレートと、
を備える、
構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項１６】
前記ブランクは、さらに、前記梁の第２のフランジから形成された座屈拘束プレートを備える、請求項１５に記載の構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項１７】
座屈拘束プレートをさらに備える、請求項１５に記載の構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項１８】
前記座屈拘束プレートは、前記梁に由来する、請求項１５に記載の構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項１９】
前記ヒューズ降伏プレートは、一対の切り欠きによって画定された狭い領域を含み、
前記構造用ヒューズアセンブリは、さらに、前記一対の切り欠き内に適合するように構成されている一対のスペーサを備える、請求項１５に記載の構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項２０】
前記一対のスペーサは、前記梁の前記ウェブから形成される、請求項１９に記載の構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項２１】
前記一対の切り欠き内に前記一対のスペーサを配置すると、前記一対のスペーサの粒子が、前記ヒューズ降伏プレートの粒子と整列する、請求項１９に記載の構造用ヒューズアセンブリ。
【請求項２２】
構造用ヒューズアセンブリの製造方法であって、
第１のフランジと、前記第１のフランジから直交方向に延び、前記第１のフランジと一体に形成されたウェブと、を少なくとも含む構造用鋼材からブランクを切断する工程（ａ）と、
前記ブランクの前記第１のフランジを前記構造用ヒューズアセンブリのヒューズベースへと形成する工程（ｂ）と、
前記ブランクの前記ウェブを前記構造用ヒューズアセンブリのヒューズ降伏プレートへと形成する工程（ｃ）と、
を含む、構造用ヒューズアセンブリの製造方法。
【請求項２３】
構造用鋼材からブランクを切断する前記工程（ａ）は、梁からブランクを切断することを含む、請求項２２に記載の製造方法。
【請求項２４】
構造用鋼材からブランクを切断する前記工程（ａ）は、プラズマ切断によってブランクを切断することを含む、請求項２２に記載の製造方法。
【請求項２５】
前記ブランクの前記第１のフランジをヒューズベースへと形成する前記工程（ｂ）は、前記第１のフランジ内にボルト孔を形成することを含む、請求項２２に記載の製造方法。
【請求項２６】
前記ブランクの前記ウェブをヒューズ降伏プレートへと形成する前記工程（ｃ）は、
前記ウェブ内にボルト孔を形成することと、
前記ウェブの隣接領域よりも狭い幅を有する領域を画定するために一対の切り欠きを切り出すことと、
を含む、請求項２２に記載の製造方法。
【請求項２７】
前記製造方法は、さらに、
前記ウェブから一対のスペーサを切り出す工程を含み、
前記一対のスペーサは、前記一対の切り欠き内に適合するように構成されている、請求項２６に記載の製造方法。
【請求項２８】
前記構造用鋼材は、前記ウェブと一体に形成されており、前記第１のフランジと対向する前記ウェブの側部において前記ウェブから直交方向に延びる、第２のフランジを含み、
前記製造方法は、さらに、
前記構造用ヒューズアセンブリの座屈拘束プレートを前記第２のフランジから形成する工程を含む、請求項２２に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
構造用ヒューズは、構造物に地震、風又は他の荷重が作用した場合に、構造接続部及びフレーム内の応力を散逸させるために、家庭、建物及び他の構造物に使用されることが知られている。例えば、カリフォルニア州プレザントン（Ｐｌｅａｓａｎｔｏｎ）のＳｉｍｐｓｏｎ  Ｓｔｒｏｎｇ−ＴｉｅのＹｉｅｌｄ−Ｌｉｎｋ（登録商標）構造用ヒューズは、構造用接続部上の荷重が閾値に達すると、構造用ヒューズが降伏し、梁または柱に損傷を与えることなくエネルギーを散逸するように、梁の柱への接続部で使用することができる。その後、損傷した構造用ヒューズは、他の方法で接続部を修復する必要なく、取り外され、交換されてもよい。
【０００２】
典型的な構造用ヒューズは、ベースと、ベースに直交して溶接されたプレートとを含む。プレートは、プレートの端部よりも小さい直径を有する中央部分を含むことができ、中央部分は、降伏が生じる領域であるように設計される。使用に際して、ベースは、柱にボルト止めされてもよい。降伏プレートの第１の表面は、降伏プレートの端部が梁にボルト止めされた状態で、梁の表面に寄せて配置してもよい。降伏プレートの第１の表面に対向する第２の表面上の平面座屈拘束プレート（ＢＲＰ）は、圧縮荷重下でのプレートの座屈を防止するために、降伏プレートを通して梁の中にボルト止めすることができる。ＢＲＰが梁にボルト止めされるとき、プレートとＢＲＰに荷重を均等に分散させるために、降伏プレートのうちの、より小さい直径の中央部分にスペーサを設けることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在、ヒューズベース、ヒューズ降伏プレート、座屈拘束プレート、及び、スペーサは、それぞれ異なる性質を有する異なる鋼片から全て形成されている。さらに、ヒューズベースのヒューズプレートへの溶接は、完全継手溶け込み（ＣＪＰ）溶接である必要があり、それは、実行が難しく、不完全になりうる。たとえ正しく行われたとしても、溶接部は構造用ヒューズ内の鋼の他の部分より延性が少なく、中間部分で構造用ヒューズが降伏する前に突然破損する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本技術は、Ｉ形の梁又は標準的な構造用Ｗ形状の梁のような構造用鋼材の単一片から形成されたワンピース構造用ヒューズアセンブリに関する。最初に、部分またはブランクを梁から切断することができる。ブランクは、ウェブによって接続された第１および第２のフランジを含むように、梁の長さを横切って切断されてもよい。実施形態では、ブランクの第１のフランジはヒューズベースを形成することができ、ブランクのウェブの一部はヒューズ降伏プレートを形成することができる。加えて、実施形態において、座屈拘束プレートは、ブランクの第２のフランジから形成されてもよく、スペーサは、ヒューズ降伏プレートに使用されないウェブの一部から形成されてもよい。実施形態では、単一のブランクから切断された要素のすべてが、単一の構造用ヒューズアセンブリで使用される。
【０００５】
一例では、本技術は、一対の構造用ヒューズアセンブリに関し、一対の構造用ヒューズアセンブリであって、梁の第１の部分から取られた第１のブランクと、前記梁の第２の部分から取られた第２のブランクと、を備え、前記第１のブランクは、第１の構造用ヒューズと、第１の一対のスペーサと、第１の座屈拘束プレートと、を備え、前記第１の構造用ヒューズは、前記梁の第１のフランジから形成された第１のヒューズベースと、前記ヒューズベースから延びて前記ヒューズベースと一体に形成された第１のヒューズ降伏プレートであって、前記ヒューズプレートは前記梁のウェブから形成されており、前記ヒューズ降伏プレートは一対の切り欠きによって画定された狭い領域を含む、前記第１のヒューズ降伏プレートと、を備え、前記第１の一対のスペーサは、前記梁の前記ウェブから形成され、前記一対の切り欠き内に適合するように構成されており、前記第1の座屈拘束プレートは、前記梁の第２のフランジから形成されており、前記第２のブランクは、第２の構造用ヒューズと、第２の一対のスペーサと、第２の座屈拘束プレートと、を備え、前記第２の構造用ヒューズは、前記梁の前記第１のフランジから形成された第２のヒューズベースと、前記ヒューズベースから延びて前記ヒューズベースと一体に形成された第２のヒューズ降伏プレートであって、前記ヒューズプレートは前記梁のウェブから形成されており、前記ヒューズ降伏プレートは一対の切り欠きによって画定された狭い領域を含む、前記第２のヒューズ降伏プレートと、を備え、前記第２の一対のスペーサは、前記梁の前記ウェブから形成され、前記一対の切り欠き内に適合するように構成されており、前記第２の座屈拘束プレートは、前記梁の第２のフランジから形成されており、梁の前記第１及び第２の部分は、前記梁上で互いに直に隣接している。
【０００６】
別の例において、本技術は、構造用ヒューズアセンブリであって、構造用ヒューズと、一対のスペーサと、座屈拘束プレートと、を備え、前記構造用ヒューズは、ヒューズベースと、前記ヒューズベースから延びて前記ヒューズベースと一体に形成されたヒューズ降伏プレートであって、一対の切り欠きによって画定された狭い領域を含む、前記ヒューズ降伏プレートと、を備え、前記一対のスペーサは、前記一対の切り欠き内に適合するように構成されており、前記構造用ヒューズ、前記一対のスペーサ、及び、前記座屈拘束プレートの全ては、構造用鋼材の単一部品に由来する、構造用ヒューズアセンブリに関する。
【０００７】
さらなる例において、本技術は、梁の一部から取られたブランクを備える構造用ヒューズアセンブリに関する。前記ブランクは、構造用ヒューズと、一対のスペーサと、座屈拘束プレートと、を備え、前記構造用ヒューズは、前記梁の第１のフランジから形成されたヒューズベースと、前記ヒューズベースから延びて前記ヒューズベースと一体に形成されたヒューズ降伏プレートであって、前記ヒューズプレートは前記梁のウェブから形成されており、前記ヒューズ降伏プレートは一対の切り欠きによって画定された狭い領域を含む、前記ヒューズ降伏プレートと、を備え、前記一対のスペーサは、前記梁の前記ウェブから形成され、前記一対の切り欠き内に適合するように構成されており、前記座屈拘束プレートは、前記梁の第２のフランジから形成されている。
【０００８】
別の例では、本技術は、構造用ヒューズアセンブリに関する。構造用ヒューズアセンブリは、梁の一部から取られたブランクを備え、前記ブランクは、構造用ヒューズを備え、前記構造用ヒューズは、前記梁の第１のフランジから形成されたヒューズベースと、前記ヒューズベースから延びて前記ヒューズベースと一体に形成されたヒューズ降伏プレートであって、前記ヒューズプレートは前記梁のウェブから形成されている、前記ヒューズ降伏プレートと、を備える。
【０００９】
さらなる例において、本技術は、第１のフランジと、前記第１のフランジから直交方向に延び、前記第１のフランジと一体に形成されたウェブと、を少なくとも含む構造用鋼材からブランクを切断する工程（ａ）と、前記ブランクの前記第１のフランジを前記構造用ヒューズアセンブリのヒューズベースへと形成する工程（ｂ）と、前記ブランクの前記ウェブを前記構造用ヒューズアセンブリのヒューズ降伏プレートへと形成する工程（ｃ）と、を含む、構造用ヒューズアセンブリの製造方法に関する。
【００１０】
この概要は、以下の「発明を実施するための形態」でさらに説明される概念の選択を、簡略化した形態で紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の重要な特徴または本質的な特徴を識別することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定する際の補助として使用されることを意図するものでもない。特許請求される主題は、背景技術で言及される任意のまたはすべての欠点を解決する実装形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本技術の実施形態によるワンピース構造用ヒューズを製造するための方法のフローチャートである。
【図２】本技術の実施形態によるワンピース構造用ヒューズを製造するための方法のフローチャートである。
【図３】本技術の実施形態による複数の構造用ヒューズが製造され得る梁の部分を示し、ここから本技術の実施形態による複数の構造用ヒューズが製造され得る。
【図４】梁の異なる構成の断面図を示し、ここから本技術によるワンピースヒューズが製造され得る。
【図５】梁の異なる構成の断面図を示し、ここから本技術によるワンピースヒューズが製造され得る。
【図６】本技術の実施形態よるワンピース構造用ヒューズが製造され得る梁の部分を示す。
【図７】構造用ヒューズ、スペーサ、及び、座屈拘束プレートを形成する個別部分に分断された図６の梁を示す。
【図８】構造用ヒューズ、スペーサ、及び、座屈拘束プレートを形成する個別部分に分断された図６の梁を示す。
【図９】構造用ヒューズ、スペーサ、及び、座屈拘束プレートで実施され得る、切断、孔および他の加工を示す。
【図１０Ａ】構造用ヒューズ、スペーサ、及び、座屈拘束プレートで実施され得る、切断、孔および他の加工を示す。
【図１０Ｂ】代替の実施形態において、構造用ヒューズ、スペーサ、及び、座屈拘束プレートで実施され得る、切断、孔、および他の加工を示す。
【図１１】構造内の梁と柱との間の接続部で使用される、本技術の実施形態による一対のワンピース構造用ヒューズを示す。
【図１２】図１１の構造用ヒューズの１つの分解斜視図を示す。
【図１３】構造用ヒューズアセンブリの要素が本技術の実施形態に従って形成されるブランクを示す。
【図１４】本技術の実施形態によるブランクから分離された図１３の要素を示す。
【図１５】本技術のさらなる実施形態に従って一緒に使用される一対の隣接するブランクを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本技術は、大まかに説明すると、Ｉ−梁、ワイドフランジＩ−梁、または標準構造のＷ形梁などの構造鋼の単一部品から形成されたワンピース構造用ヒューズアセンブリに関する。構造用ヒューズアセンブリは、ヒューズベースとヒューズプレートとを有する構造用ヒューズと、一対のスペーサと、座屈拘束プレート（ＢＲＰ）とを含んでもよい。最初に、ブランクは、梁の長さを横断して梁から切断されてもよく、その結果、ブランクは、ウェブによって接続された第１および第２のフランジを含む。実施形態では、ブランクの第１のフランジはヒューズベースを形成することができ、ブランクのウェブの一部はヒューズプレートを形成することができる。さらに、実施形態では、ＢＲＰは、ブランクの第２のフランジから形成されてもよく、スペーサは、ヒューズプレートで使用されていないウェブの一部分から形成されてもよい。実施形態では、単一のブランクから切断された要素のすべてが、単一の構造用ヒューズアセンブリで使用される。
【００１３】
構造用ヒューズアセンブリにおいて使用される要素の一部又は全部を梁の単一片から形成することは、幾つかの利点を提供する。第１に、ヒューズプレートと一体に形成されたヒューズベースを有することは、完全継手溶け込み溶接の必要性を回避し、従って、溶接部を形成する際の人為的エラーの可能性、及び溶接部位での脆弱性を排除する。第二に、スペーサは、例えば０．１５インチのような厳しい許容範囲内で、ヒューズプレートと同じ厚さであることが重要である。スペーサとヒューズプレートを同じウェブから形成することで、この厳しい公差を満たすことが保証される。第三に、鋼が所定の方法で加熱されると、鋼の粒子が北側の磁極に向けて並び得る。構造用ヒューズアセンブリを、すべての粒子が整列した鋼片から形成することにより、構造用ヒューズアセンブリ全体にわたって均一な特性および反応が保証される。
【００１４】
本発明は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に記載された実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではないことが理解される。むしろ、これらの実施形態は、本開示が網羅的かつ完全であり、本発明を当業者に完全に伝えるように提供される。実際、本発明は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲および概念内に含まれる、これらの実施形態の代替、修正、および均等物を包含することが意図される。さらに、本発明の以下の詳細な説明では、本発明の網羅的な理解を提供するために、多数の特定の詳細が記載される。しかしながら、本発明がそのような特定の詳細なしに実施され得ることは、当業者には明らかであろう。
【００１５】
本明細書で使用する「上」および「下」、「上方」および「下方」ならびに「垂直」および「水平」という用語は、例および例示の目的のみを意味し、参照される項目は位置および方向が交換され得るので、本発明の説明を限定することを意味するものではない。また、本明細書で使用する場合、「実質的に」および／または「約」という用語は、指定された寸法またはパラメータが、所与の利用において許容される製造許容範囲内で変更され得ることを意味する。一実施形態では、許容可能な製造公差は±．２５％である。
【００１６】
図１は、本技術による構造用ヒューズアセンブリを形成するための一実施形態のフローチャートである。構造用ヒューズアセンブリは、最初に、図３に示す梁２００のような従来の構造用鋼部品から取られる。梁２００は、それぞれ、第１および第２のフランジ２０２および２０４と、第１および第２のフランジの間に延在するウェブ２０６とを有してもよい。一例では、フランジ２０２、２０４は、１−１３／１６インチの厚さを有してもよいが、フランジの厚さは、さらなる実施形態では変更してもよい。一例では、ウェブ２０６は、１インチ、３／４インチ、または１／２インチの厚さを有することができるが、ウェブの厚さは、さらなる実施形態では変更してもよい。梁２００は、４０−３／１６インチの（フランジ２０２、２０４の外面からの）最大幅を有してもよいが、この幅は、さらなる実施形態において変更してもよい。
【００１７】
フランジは、いわゆる標準的な構造的Ｗ形状に形成することができ、ここで、フランジ２０２および２０４の内面２０２ａ、２０４ａは、ウェブ２０６の表面に直交している（図４）。あるいは、フランジは、いわゆるＳ形断面に形成されてもよく、内面２０２ａ、２０４ａは、ウェブ２０６の表面との９０oよりも大きい角を形成する（図５）。梁の他の構成も考えられる。以下に説明するように、第１および第２のフランジ２０２、２０４は、完成された構造用ヒューズアセンブリにおいて、それぞれヒューズベースおよびＢＲＰを形成する。しかし、ＢＲＰが構造用ヒューズと同じ鋼片に由来しないことも考えられる。このような実施形態では、構造用ヒューズは、２つのフランジを有する従来の梁の代わりに、単一フランジを有する構造用鋼部品から形成されてもよい。
【００１８】
ステップ１００では、梁２００の一部分が、長さ（Ｌ、図３）を横断する方向に、梁から切断される。本明細書においてブランク２１０と呼ばれるこの部分は、図３及び図６に示される。ブランク２１０は、第１のフランジ２０２、第２のフランジ２０４、およびウェブ２０６を含む。図６に示すように、ブランク２１０は、１２インチの幅Ｗを有することができるが、この幅は、さらなる実施形態では変更されてもよい。ブランク２１０は、例えばコンピュータ数値制御（ＣＮＣ）プラズマ切断を含む様々な方法によって梁２００から切断することができる。カナダのオンタリオ州のＢｕｒｌｉｎｇｔｏｎ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ  Ｃｏｒｐ．によるＰｙｔｈｏｎＸロボットプラズマ切断システムは、そのような切断システムの一例である。鋸刃による切断など他の切断方法も可能である。
【００１９】
ステップ１０２では、フランジ２０４をウェブ２０６から分離するために、第１の横方向切断が第２のフランジ２０４に隣接して行われる（図７および図８）。以下に説明するように、分離された第２のフランジ２０４は、構造用ヒューズアセンブリ内のＢＲＰへと加工されてもよい。ステップ１０６では、ウェブ２０６の端部付近で第２の横方向切断が行われ、ウェブ２０６から部分２１４を分離する（図７および図８）。以下に説明するように、一実施形態では、部分２１４は、構造用ヒューズアセンブリ内で一対のスペーサに加工することができる。第１および第２の横方向切断は、ＣＮＣプラズマ切断、切断ブレードまたは他の切断方法によって行われてもよい。
【００２０】
ステップ１１０では、ボルト孔が、第１のフランジ２０２、第２のフランジ２０４、ウェブ２０６および／または部分２１４に形成されてもよい。例えば、図９に示されるように、ボルト孔２２０は、第１のフランジ２０２に形成されてもよく、ボルト孔２２２は、ウェブ２０６に形成されてもよく、ボルト孔２２４は、部分２１４に形成されてもよく、ボルト孔２２６は、第２のフランジ２０４に形成されてもよい。様々な要素におけるボルト孔の特定の配置は、一例であり、孔の位置およびサイズは、代替の実施形態において変更してもよい。孔２２０、２２２、２２４および２２６は、米国ニューハンプシャー州のハイパーサーム社（Ｈｙｐｅｒｔｈｅｒｍ、Ｉｎｃ．）製のＴｒｕｅ  Ｈｏｌｅ（登録商標）高精細プラズマ切断システムを含む様々な方法によって形成することができる。孔２２０、２２２、２２４および２２６は、さらなる実施形態において、穿孔を含む他の方法によって形成されてもよい。
【００２１】
ステップ１１４では、部分２３０をウェブ２０６から除去して、切り欠き２３２（図１０Ａ）を画定することができる。切り欠きは狭幅領域２３４を形成する。この狭幅領域２３４は、仕上げられた構造用ヒューズの、所定の閾値を超える荷重によって降伏する領域である。切り欠き２３２は、例えば、上述したようなＣＮＣプラズマ切断を含む様々な方法によってウェブ２０６から切断することができる。鋸刃による切断など他の切断方法も可能である。この時点で、第１のフランジ２０２は、ヒューズベース２３６（図１０Ａ）に加工され、ウェブ２０６は、ヒューズ降伏プレート２３８に加工されている。ヒューズベース２３６とヒューズ降伏プレート２３８は、一緒になって、構造ヒューズ２４０を形成する。
【００２２】
ステップ１１８では、部分２１４を半分に切断して、一対のスペーサ２４２および２４４（図１０Ａ）を画定することができる。スペーサ２４２および２４４は、以下に説明するように、構造用ヒューズアセンブリ内で使用される。ステップ１２０において、第２のフランジ２０４は、第２のフランジ２０４がウェブ２０６から切り離されたときに残っているウェブ２０６の任意の部分を除去するために、圧延されるか、または他の方法で処理されてもよい。圧延又は他の加工は、図１０Ａに示すように、第２のフランジ２０４を平面座屈拘束プレート（ＢＲＰ）２４６に変形する。ウェブの一部は、金属複合デッキが重力のみによって降伏リンク連結部に当接するのを助けるために残される。
【００２３】
上述の実施形態では、スペーサ２４２および２４４は、ヒューズ降伏プレート２３８の端部を越えたウェブ２０６の部分から取られる。しかしながら、図１０Ｂに示されるさらなる実施形態では、スペーサ２４２および２４４は、切り欠き２３２を画定するためにウェブ２０６から除去される部分２３０であってもよい。図１０Ｂのスペーサ２４２および２４４は、ウェブ２０６から部分２３０を除去するために行われる切断の切り溝幅だけ切り欠き２３２よりも小さくてもよい。さらなる実施形態では、スペーサ２４２および２４４は、降伏プレート２３８の側面に接触することなく切り欠き２３２内に確実に嵌合するように、研削されるか、または別の方法でより小さくされてもよい。図１０Ｂの実施形態では、ボルト孔２２４は、（ウェブ２０６から分離される前または後に）部分２３０に形成されてもよい。この実施形態では、ヒューズ降伏プレート２３８によって使用されないウェブ２０６の任意の部分（すなわち、ヒューズプレート２３８の端部と第２のフランジ２０４との間）は、ウェブ２０６から切り離され、廃棄されてもよい。
【００２４】
構造用ヒューズ２４０、スペーサ２４２、２４４およびＢＲＰ２４６を形成した後、ステップ１２２で、すべての部品を洗浄し、例えばＰＭＳ１７２オレンジで塗装または粉末コーティングしてもよい。ステップ１２２は、プラズマまたは他の高温切断プロセスから任意のスラグを除去するために、それぞれの要素をブラスト処理するステップを含んでもよい。また、梁２００のローリング製造プロセスから生じ得るスケールを除去してもよい。洗浄ステップ１２２は、要素２４０、２４２、２４４、および２４６から錆を除去してもよい。
【００２５】
構造用ヒューズ２４０、スペーサ２４２、２４４、およびＢＲＰ２４６を形成するために使用されるプロセスのタイプに基づくなどして、上述のいくつかのステップを異なる順序で実行することができることが理解される。例えば、第１の横方向切断（ステップ１０２）、第２の横方向切断（ステップ１０６）、ボルト孔の形成（ステップ１１０）、および切り欠きの形成（ステップ１１４）を含む一連のステップは、さらなる実施形態において任意の順序で実行され得ることが理解される。
【００２６】
上述のように、構造用ヒューズ２４０、スペーサ２４２、２４４、およびＢＲＰ２４６を形成するための１つのプロセスは、プラズマ切断および孔の形成を含むことができる。図２は、このようなプロセスで使用され得る代替的な方法を示す。図２のプロセスのステップは、例えば、構造用ヒューズ２４０、スペーサ２４２、２４４、およびＢＲＰ２４６の機械的切断および圧延などの他のプロセスと共に使用することができることを理解されたい。ステップ１５０において、ブランク２１０は、上述のように梁２００から切断されてもよい。ステップ１５６では、ボルト孔が第１のフランジ２０２およびウェブ２０６に形成されてもよい。ステップ１６０では、第２のフランジ２０４に隣接するウェブ２０６を横切って第１の横方向切断を行い、第２のフランジ２０４を実質的に切り離すことができる。特に、第１の横方向切断が完了した後に、第２のフランジ２０４をウェブ２０６に接続する小さなタブを残すことができる。タブは、ブランク２１０が一体品として残るように、ウェブ上に第２のフランジ２０４を保持する。
【００２７】
ステップ１６４では、ウェブ２０６の端部で第２の横方向切断が行われ、ウェブ２０６から部分２１４を実質的に分離する。特に、第２の横方向切断が完了した後に、端部をウェブ２０６に接続する第２の小さなタブを残すことができる。したがって、第２のフランジは、第１のタブによって端部に取り付けられたままであり、端部は、第２のタブによってウェブに取り付けられたままである。第１および第２の横方向切断後にブランクを単一片として維持するためにタブを使用する理由は、技術者が高温プラズマ切断装置から切断片を回収する必要がないためである。図１５を参照して以下に説明するように、実施形態では、２つの隣接するブランク２１０が、所与の梁／柱接続部の頂部および底部で使用される。タブはまた、２つの隣接するブランク２１０を一緒に保持するために使用されてもよい。
【００２８】
ステップ１６８において、切り欠きは、図１０Ａおよび１０Ｂに示される狭幅領域２３４を画定するためにウェブ２０６に切り出されてもよい。ステップ１７０において、（依然として一体である）ブランク２１０は、ブランク２１０からスラグ、スケール及び／又は錆を除去するために、ブラスト又は他の洗浄プロセスを受けてもよい。ステップ１７２では、タブは、構造用ヒューズ２４０、スペーサ２４２、２４４、及び、ＢＲＰ２４６を別個の部品に切り離すために、研削、切断、または他のプロセスで除去されてもよい。以下に説明するように、本技術の実施形態は、隣接するブランク２１０から切断された一対の構造用ヒューズを使用する。このような実施形態では、タブを隣接するブランクの間にさらに維持して、一対が確実に一緒に保持されるようにすることができる。
【００２９】
ステップ１７６では、ＢＲＰ２４６を圧延してウェブ２０６の残留物を除去し、ＢＲＰを平坦なプレートに形成することができ、ボルト孔をＢＲＰに形成することができる。その後、ステップ１７８で、構造用ヒューズ１４０、スペーサ２４２、２４４、及び、ＢＲＰ２４６を任意選択で塗装することができる。
【００３０】
図１１は、本技術による一対の構造用ヒューズアセンブリ３００によって柱２５２に接続された梁２５０を示す。図１２は、図１１の接続に使用される構造用ヒューズアセンブリ３００の分解斜視図を示す。図１１に示されるように、梁２５０の柱２５２への接続などの構造接続部は、梁の上部に１つ、下部に１つの一対の構造用ヒューズアセンブリ３００を含んでもよい。作動中、一対の構造用ヒューズアセンブリ３００は、横方向荷重を受けている柱に対する梁の回転に対抗するようにタンデムに作動する。第１の方向への回転を試みると、アセンブリ３００のうちの第１のアセンブリが引張状態になり、第２のアセンブリ３００が圧縮状態になる。反対方向への回転を試みると、第２のアセンブリ３００が引張状態になり、第１のアセンブリ３００が圧縮状態になる。
【００３１】
図１１および図１２に示すように、各構造用ヒューズアセンブリ３００は、柱に取り付けられるヒューズベース２３６および梁に取り付けられるヒューズ降伏プレート２３８を有する構造用ヒューズ２４０を含む。上述のように、従来の構造用ヒューズとは異なり、ヒューズベース２３６は、梁または他の構造用鋼部品の単一部分からヒューズ降伏プレート２３８と一体的に形成される。上述したように、ヒューズプレートをヒューズベースに固定するために従来使用されている完全継手溶け込み溶接部は、形成が困難である。構造用鋼の一片からヒューズベースとヒューズプレートを形成することにより、完全継手溶け込み溶接部を形成する必要がなくなり、このような溶接部を形成する際の人為的ミスの可能性を省くことができる。加えて、従来の構造用ヒューズは溶接部位において脆弱であるため、本技術のワンピース構造用ヒューズは従来の構造用ヒューズよりも延性が高い。
【００３２】
実施形態では、構造用ヒューズアセンブリ３００は、ＢＲＰ２４６および一対のスペーサ２４２、２４４（そのうちの１つは、明確化のために図１２から省略されている）をさらに含む。しかしながら、さらなる実施形態では、構造用ヒューズアセンブリ３００は、構造用ヒューズ２４０のみ、構造用ヒューズ２４０およびスペーサ２４２、２４４のみ、または、構造用ヒューズ２４０およびＢＲＰ２４６のみを含むように定義されてもよいことが理解される。
【００３３】
梁２５０と柱２５２との間に構造用ヒューズアセンブリ３００を取り付けるために、ヒューズベース２３６は、最初に、作業現場で、または作業現場とは別で、柱２５２に取り付けられてもよい。上述のように、ヒューズベース２３６は、ボルト３１０（そのうちの１つが図１２に示されている）を受け入れて、ヒューズベース２３６を柱にボルト止めするためのボルト孔２２０（図１２）を含んでもよい。４つのボルト孔２２０が示されているが、さらなる実施形態では、より多くのまたはより少ないボルト孔２２０があってもよい。ボルトが好ましいが、ヒューズベース２３６は、溶接または接着によって柱２５２に固定されてもよい。
【００３４】
その後、作業現場において、梁に取付けられるヒューズ降伏プレート２３８は、ボルト孔２２２を介して複数のボルト３１２（そのうちの１つが図１２に示されている）を介して梁２５０にボルト止めすることができる。図は６つのボルト孔２２２を示しているが、さらなる実施形態においては、それよりも多くても少なくてもよい。この時点で、構造用ヒューズ２４０は、梁２５０および柱２５２の両方に固定される。梁および柱はまた、剪断（ｓｈｅａｒ）タブ３２０によって互いに取り付けられてもよい。剪断タブ３２０は、柱２５２のフランジ部及び梁２５０のウェブ部に、溶接、粘着またはボルト３２２でボルティングすることにより、柱２５２に取り付けることができる。さらなる実施形態では、ヒューズ降伏プレート２３８は、最初に、作業現場で、または作業現場とは別で、梁２５０に取り付けられてもよく、その後、ヒューズベース２３６が、作業現場で柱２５２に取り付けられてもよい。
【００３５】
ＢＲＰ２４６は、次に、ヒューズ降伏プレート２３８の狭幅領域２３４にわたって梁２５０に固着されてもよい。例えば図１２に見られるように、一対のボルト３１４は、ＢＲＰ２４６のボルト孔２２６を通って梁２５０のフランジに形成された孔に適合し、そこで、ボルトは、所定位置にボルトを固定するためにナットを受け入れることができる。ＢＲＰ２４６およびヒューズ降伏プレート２３８内の応力を防止するために、ウェブから切断されたスペーサ２４２、２４４は、プレート２３８内に形成された切り欠き２３２内に適合し得る。したがって、ボルト３１４は、ＢＲＰ２４６のボルト孔２２６を通り、スペーサ２４２、２４４の孔２２４を通り、梁２５０のフランジに形成された孔に嵌まる。スペーサ２４２、２４４は、それぞれ降伏プレート３３８の片側の切り欠き２３２の少なくとも大部分を占める。スペーサ２４２、２４４は、例えば０．１５インチ以内のような厳しい公差で、ヒューズ降伏プレート２３８と同じ厚さを有することが重要である。ヒューズ降伏プレート２３８およびスペーサ２４２、２４４が、本技術に従い、同じブランク２１０から切断されるので、降伏プレートおよびスペーサは、所望の許容範囲内で同じ厚さを有し得る。
【００３６】
図１１に示されるそれぞれの構造用ヒューズアセンブリ３００は、横方向荷重を受ける梁２５０および柱２５２のような構造部材間の相対的移動に対する高い初期剛性および引張抵抗を提供するが、予測可能で、制御された、所定のレベルを超える横方向荷重を受けても安定した降伏およびエネルギー散逸を提供する。特に、柱および梁の曲げ強度は、一対の構造用ヒューズアセンブリ３００、特にヒューズ降伏プレート２３８の狭幅領域２３４のモーメント容量を超えるように設計することができる。したがって、ヒューズ降伏プレート２３８は、柱または梁の降伏または故障の前に横方向荷重下で降伏し、損傷は、容易に除去および交換され得るヒューズ降伏プレートに限定される。ＢＲＰ２４６は、圧縮荷重下での構造用ヒューズプレート２３８の座屈を防止する。剪断タブ３２０は、垂直荷重下での垂直せん断（すなわち、柱２５２の長さに沿う垂直せん断）に対抗するために設けられる。
【００３７】
構造用ヒューズアセンブリ３００の要素は、本技術の範囲内で異なる寸法を有してもよいことが理解される。しかしながら、以下は、いくつかの寸法の例である。ヒューズベースは、長さ１２インチ、幅１０インチであってもよい。ヒューズ降伏プレートは、ヒューズベースの幅に沿って、ヒューズベースから半分ほど伸びてもよい。ヒューズベースの最終幅が、ヒューズベースの由来となる梁２００の幅と異なる程度で、例えばＣＮＣプラズマ切断によって、ヒューズベースの幅より上側及び下側であるの梁２００の未使用部分を切断して廃棄することができる。
【００３８】
ヒューズ降伏プレートは、幅１２インチ、長さ３６インチであってもよい。狭幅領域２３４は、ヒューズベースから６インチ離間していてもよく、１２インチの長さを有していてもよい。狭幅領域２３４は、６インチの幅を有していてもよい。スペーサ２４２、２４４は、狭幅領域２３４によって画定される切り欠きの少なくとも実質的な部分を満たす任意の長さおよび幅であってもよい。ＢＲＰ２４６は、１２インチの長さ及び幅を有していてもよい。上述のように、本技術のさらなる実施形態では、上記の寸法の各々は、互いに比例して、または不均衡に、変更されてもよい。
【００３９】
いくつかの実施形態では、構造用ヒューズアセンブリ３００内のすべての要素は、同じブランク２１０から得ることができる。したがって、構造用ヒューズアセンブリ３００が構造用ヒューズ２４０、スペーサ２４２、２４４、およびＢＲＰ２４６を備える実施形態では、それぞれが同じブランク２１０に由来してもよい。構造用ヒューズアセンブリ３００が構造用ヒューズ２４０およびスペーサ２４２、２４４を備える実施形態では、それぞれが同じブランク２１０に由来してもよい（ＢＲＰ２４６は別のブランクまたは他の構造コンポーネントに由来してもよい）。構造用ヒューズアセンブリ３００が構造用ヒューズ２４０およびＢＲＰ２４６を備える実施形態では、それぞれが同じブランク２１０に由来してもよい（スペーサ２４２、２４４は別のブランクまたは他の構造要素に由来してもよい）。構造用ヒューズ３００が構造用ヒューズ２４０のみを含む実施形態では、スペーサ２４２、２４４および／またはＢＲＰ２４６は、別のブランクまたは他の構造要素に由来してもよい。
【００４０】
製造において、複数のブランク２１０は、梁２００の長さから切断されてもよい。各ブランクに由来する要素（構造用ヒューズ２４０、スペーサ２４２、２４４、および／またはＢＲＰ２４６）はそれぞれ、単一のブランクに由来する要素が、完成した構造用ヒューズアセンブリ３００において一緒に使用されることを保証するために、独自にマークされるか、または別の方法で別のブランク２１０に由来する要素から分離／区別されてもよい。
【００４１】
実施形態において、梁の任意の場所から採取されたブランク２１０に由来する構造用ヒューズアセンブリ３００は、図１１に示される上部および下部アセンブリ３００として使用されてもよい。しかし、さらなる実施形態では、２つの隣接するブランクからの要素を、同じ接続で一緒に使用される２つの構造用ヒューズアセンブリ３００に使用することができる。例えば、図１１の梁／柱接続部に示されている一対の構造用ヒューズアセンブリ３００は、梁２００上で互いに隣接していたブランクに由来してもよい。これは、梁／柱接合部の上部および下部の構造用ヒューズアセンブリ３００が同じ特性を有し、同じ応力応答を示すことを確実にする。
【００４２】
隣接するブランク２１０を梁／柱接続部の頂部及び底部で一緒に使用することができる実施形態が、例えば図１５に示されている。図１５は、（フランジ２０２から形成される）ヒューズベース２３６および（ウェブ２０６から形成される）ヒューズ降伏プレート２３８が形成されたブランク２１０を示す。ブランク２１０は、切り欠き２３０及びボルト孔２２２を形成するために、上述したようにウェブ２０６で更に切断される。スペーサ２４２、２４４は、上述のように切断することができる。あるいは、スペーサは、図１５に示されるスペーサ２４３のように、隣接するブランク２１０の間に形成されてもよい。２つのブランク２１０は、フランジ２０２に取り付けることができる。２つのブランクはまた、タブ２６０を使用して、互いと、第２のフランジ２０４とに取り付けられてもよい。ブランクを互いと、梁２０２とから分離するために、フランジ２０２を破線２６２に沿って切断し、タブ２６０を切断し、打ち抜き、または他の方法で除去することができる。識別子２６４（図１５において「×」で記号的に示される）は、ブランク２１０にエッチングされるか、別の方法で付けられてもよい。隣接するブランク２１０上の識別子２６４は、これらの２つのブランクが梁／柱接続部の頂部および底部で一緒に使用されることを保証するために、同じであってもよい。
【００４３】
上述のように、鋼が少なくとも所定の温度に加熱されると、鋼中の結晶は、鋼に結晶粒を与えるために同じ方向に整列することができる。構造用ヒューズアセンブリ３００に使用される構成要素の粒子を互いに整列させることができることは、本技術の利点である。図１３は、結晶粒１８０が示されたブランク２１０を示す。図に見られるように、粒子は同じ方向に整列する。図１４は、切り欠き２３２から切断されたスペーサ２４２、２４４を含む、構造用ヒューズ３００に加工された図１３のブランクを示す。このような実施形態では、スペーサ２４２、２４４が、仕上げられた構造用ヒューズ３００の切り欠きに戻されると、スペーサの結晶粒１８０は、ヒューズ降伏プレート２３８内の結晶粒１８０と整列する。これにより、スペーサの特性、およびスペーサによる応力に対する反応が、ヒューズ降伏プレート２３８のものと同じになることが有利に保証される。梁／柱接合部の上部および下部において、隣接するブランクに由来する２つの降伏リンクアセンブリ３００を使用することは、同じブランクからのスペーサおよび降伏プレートの使用よりも重要であり得る。
【００４４】
本発明の前述の詳細な説明は、例示および説明の目的で提示されている。包括的であること、または開示される正確な形態に本発明を限定することを意図するものではない。上記説明の観点から、多くの修正およびバリエーションが可能である。記載された実施形態は、本発明の原理およびその実用的な適用を最もよく説明するために選択されており、それによって、他の当業者が、様々な実施形態において、意図される特定の使用に適した様々な修正を伴って、本発明を最適に利用することを可能にした。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義されることが意図される。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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