(57)【要約】  床パネルとしての使用に特に適合させた構造用サンドイッチプレート部材（１０）は、第１および第２の外側金属プレート（１１、１２）と、外側金属プレート（１１、１２）に接合され、それらの間で剪断力を伝達するために配置されたコア（１３）とを含み、このコア（１３）は：波形金属プレート（１５）およびその波形内部の充填材料（１６）を含む内側コアと；波形金属プレート（１５）の一部（１５ａ）および外側金属プレート（１１、１２）に接合したプラスチックまたはポリマー材料の外側コア層（１４）とを含む。
2010516922.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の外側金属プレートと、前記外側金属プレートに接合され、それらの間で剪断力を伝達するために配置されたコアとを含む構造用サンドイッチプレート部材であって、前記コアが：
波形金属プレートおよびその波形内部の充填材料を含む内側コアと；
前記波形金属プレートの一部の前記外側金属プレートに接合したプラスチックまたはポリマー材料の外側コア層とを含む、構造用サンドイッチプレート部材。
【請求項２】
前記外側コア層が、前記波形金属プレートの一部に直接接合され、それらの間に前記充填材料が存在しない、請求項１に記載の部材。
【請求項３】
前記充填材料の密度が、前記外側コア層の密度の５０％未満、好ましくは２５％未満、より好ましくは１０％未満である、請求項１または２に記載の部材。
【請求項４】
前記部材の主面のそれぞれの上の前記波形プレートの露出部分の全面積が、前記主面の全面積の１０〜４５％の範囲内、より好ましくは２０〜４０％の範囲内、最も好ましくは２５〜３５％の範囲内である、請求項１、２、または３のいずれか一項に記載の部材。
【請求項５】
前記波形プレートの波形が、前記部材最長寸法と実質的に平行に延在している、請求項１〜４のいずれか一項に記載の部材。
【請求項６】
前記外側コア層と前記外側金属プレートとの間、および前記外側コア層と前記波形金属プレートとの間の接合強度が０．５ＭＰａ以上である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の部材。
【請求項７】
少なくとも１つの前記外側金属プレートがくぼみ、溝、またはトレンチを画定するために成形されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の部材。
【請求項８】
前記部材を通過して延在する少なくとも１つの通路が設けられている、請求項１〜７のいずれか一項に記載の部材。
【請求項９】
前記外側コア層が、前記内側コアの２つの主面と少なくとも１つの側面との上に連続的に延在している、請求項１〜８のいずれか一項に記載の部材。
【請求項１０】
前記第１および第２の外側金属プレートの間にわたる主要部分を有する外周バーと、前記外側金属プレートの外側に向けて突出して、前記フランジを別のパネルまたは構造の一部に連結することができる突出フランジとを含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の部材。
【請求項１１】
前記突出フランジの１つの表面が、前記外周バーを二分する前記パネルに対して平行な面上に実質的にある、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の部材。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の部材を含む、床パネル。
【請求項１３】
１．４ｋＰａ〜７．２ｋＰａの範囲内の荷重に耐えるように適合させた、請求項１０に記載の床パネル。
【請求項１４】
構造用サンドイッチプレート部材の製造方法であって：
充填材料を波形金属プレート上に注型し、前記波形金属プレートの露出領域を残すステップと；
第１および第２の金属プレートを提供するステップであって、それらの間に配置され前記充填材料が上に注型された前記波形金属プレートと間隔を開けて配置することで、前記波形金属プレートの周囲に空隙を画定するステップと；
前記空隙に未硬化のプラスチックまたはポリマー材料を充填するステップと；
前記プラスチックまたはポリマー材料を自然にまたは強制的に硬化させて、前記外側プレートを前記波形金属プレートの前記露出領域に接合して、それらの間で剪断力を伝達するのに十分な強度を得るステップとを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に建造物用の床張りパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の多くの建造物は、各床の高さにおいて水平梁を支持する鉄骨柱または鉄筋コンクリート柱の骨組みを使用して構成される。次に、梁の上に床パネルを配置するか、または梁との複合構造を形成することで、各床が形成される。床パネルは約１０ｍ×２．５ｍ程度であってよく、そのため４枚のパネルで、骨組みの中の正方形の１０ｍ×１０ｍの区画がふさがれ、これらは互いに連結されるか、またはそれらの縁端部および末端で梁に連結される。従来このような床パネルは、鉄筋コンクリートまたはプレストレストコンクリートでできているが、引き抜き成型された繊維強化複合材料の使用も提案されている。また、床はコンクリートを所定の位置に打設してもよいし、コンクリートの完成スラブを有する予備成形された金属デッキなどの複合構造でできていてもよい。この種類のコンクリートの床パネルは重く、骨組みにかかるべき荷重が増加し、厚さが最大３０ｃｍであるため、建造物の所定の高さにおいて実現可能な、床の数が減少し、そのため有効面積が減少する。
【０００３】
米国特許第５，７７８，８１３号および米国特許第６，０５０，２０８号（これらの文献は参照として本明細書に援用される）に構造用サンドイッチプレート部材が記載されており、これらは未発泡ポリウレタンなどの中間エラストマーコアで互いに接合された外側の金属、たとえば鋼製のプレートを含む。これらのサンドイッチプレートシステムは、補剛鋼板、成形鋼板、鉄筋コンクリート、または鋼コンクリート複合構造に取って代わる多くの形態の構造中に使用することができ、結果として得られる構造を大幅に簡略化し、強度および構造の性能（たとえば剛性、減衰特性）を改善しながら、軽量化することができる。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が国際公開第０１／３２４１４号パンフレットに記載されており、これも参照として本明細書に援用される。この文献の説明では、フォーム型枠をコア層の中に組み込むことで重量を減少させることができ、横方向の金属製シアプレートを加えることで剛性を改善することができる。
【０００４】
国際公開第０１／３２４１４号パンフレットの教示によると、フォーム型枠は中空または中実のいずれであってもよい。中空型枠は、重量が大きく減少するので、好都合である。この文献に記載される型枠は、軽量発泡材料でできているものに限定はされておらず、木材または鋼鉄製の箱、プラスチック押出構造、および中空プラスチック球などの他の材料でできていてもよい。
【０００５】
しかし、現在公知の形態の構造用サンドイッチプレートで、建造物の床の形成に特に適しているものはない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的の１つは、建造物の床に使用するのに特に適した構造用サンドイッチプレート部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、第１および第２の外側金属プレートと、外側金属プレートに接合され、それらの間で剪断力を伝達するために配置されたコアとを含む構造用サンドイッチプレート部材であって、コアが：
波形金属プレートおよびその波形内部の充填材料を含む内側コアと；
波形金属プレートの一部および外側金属プレートに接合したプラスチックまたはポリマー材料の外側コア層とを含む構造用サンドイッチプレート部材が提供される。
【０００８】
外側コアは、波形金属プレートの一部および外側金属プレートに接合しているため、外側コアは、外側金属プレートの間で力、特に剪断力を伝達する経路を提供する。同時に、コアの体積の大部分は、（外側コアの材料と比較して）比較的軽量の充填材料で構成されていてよいので、プレート部材の全重量が大きく減少する。
【０００９】
本発明の内部複合コアは、向上した剪断抵抗により荷重下のたわみが減少し、向上した振動性能（加速の減少）、向上した耐火性、および／またはさらなる音響減衰を得ることができる。
【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、および一般的性質は、構造用サンドイッチプレート部材が配置される個別の使用に所望されるように選択することができ、一般に米国特許第５，７７８，８１３号および米国特許第６，０５０，２０８号に記載される通りであってよい。鋼鉄またはステンレス鋼が０．５〜２０ｍｍの厚さで一般に使用されるが、軽量が望ましい場合にはアルミニウムを使用することができる。同様に、プラスチックまたはポリマーコアは、あらゆる好適な材料、たとえば米国特許第５，７７８，８１３号および米国特許第６，０５０，２０８号に記載されるようなポリウレタンなどのエラストマーであってよく、好ましくは高密度であり、すなわちフォームではない。コアは好ましくは熱可塑性ではなく熱硬化性材料である。
【００１１】
これより、例示的な実施形態および添付の概略図を参照しながら、本発明を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による構造用サンドイッチプレート部材の断面図である。
【図２】本発明による床パネルの製造方法の流れ図である。
【図３】本発明の一実施形態による２つの構造用サンドイッチプレート部材の連結を示す部分断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による構造用サンドイッチプレート部材の梁への連結を示す部分断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による構造用サンドイッチプレート部材から構成された床の平面図である。
【図６】本発明の一実施形態による２つの構造用サンドイッチプレート部材の別の連結を示す断面図である。
【００１３】
種々の図面において、類似の部分は類似の参照番号によって示されている。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に示される構造用サンドイッチプレート部材（またはパネル）は、上部および下部外側プレート（フェースプレート）１１、１２を含み、これらの外側プレートは、鋼鉄またはアルミニウムであってよく、たとえば０．５〜８ｍｍ、より好ましくは１〜５ｍｍ、最も好ましくは１〜２．５ｍｍの範囲内の厚さであってよい。フェースプレート１１、１２の間でそれらの外周の周りにエッジプレート、圧延構造形材、押出構造形材、または外周バーが設けられることで、密閉された空隙が形成される。フェースプレート１１、１２の間の空隙中には複合コア１３が存在する。このコアは１５〜２００ｍｍの範囲内の厚さを有することができ、多くの用途では２５〜１００ｍｍが好適である。平面図におけるプレート部材の全体の寸法は幅１〜５ｍ×長さ５〜１５ｍであってよい。好ましい大きさの１つは２．５ｍ×１０ｍである。プレート部材は、標準的な大きさで作製することもできるし、特定の形状および／または寸法に合わせて作製することもできる。
【００１５】
コア１３は、プラスチックまたはポリマー材料（好ましくは前述のポリウレタンなどの熱硬化性で高密度のエラストマー）の外側コア層１４を含み、この外側コア層１４は、フェースプレート１１、１２に十分な強度で接合し、使用において予想される剪断力を伝達するのに十分な機械的性質を有する。外側コア層１４とフェースプレート１１、１２との間の接合強度は３ＭＰａを超え、好ましくは６ＭＰａを超えるべきであり、コア材料の弾性率は２００ＭＰａを超え、好ましくは２５０ＭＰａを超えるべきである。典型的な使用および占有荷重が約１．４ｋＰａ〜７．２ｋＰａである低荷重用途の場合、接合強度はより低い値、たとえば約１．０ＭＰａであってもよいが、使用および占有荷重、施工荷重、ならびに風、地震、および温度の荷重などの予期されるあらゆる荷重のための建造に関する安全性指標に基づいて必要な抵抗性が得られるのに十分な値にすることができる。
【００１６】
コア１３の内側部分は、フォームまたは他の軽量充填材料１６で波形の少なくとも一部が充填された波形の金属板、たとえば鋼板１５である。波形プレート１５および充填材料１６を含む内側コアが実質的に平坦な外面を示すように、好ましくは波形が実質的に完全に充填される。波形プレートは、それに接合されるフォームまたはエラストマーとの複合作用を増加させるためにエンボス加工または開口部を有することができる。充填材料は、パネルの強度に大きく寄与する必要はなく、そのため多くの材料が好適となる。これは、外側コア層１４の材料より低密度となるべきであり、好ましくは外側コア層１４の材料の密度の５０％未満、より好ましくは２５％未満、最も好ましくは１０％未満となるべきである。開放気泡および独立気泡の両方のフォームを使用することができるが、パネルが注入（以下参照）によって製造される場合は、外側コア層１３の材料の侵入を制限するために独立気泡フォームが好ましいことがあり、このような場合、充填材料は、注型プロセス中にその形状を実質的に維持するのに十分な強度を有することが好ましい。好適な充填材料の１つは、４０〜５０ｋｇ／ｍ３の密度を有するポリプロピレンフォームである。充填材料は好ましくは波形鋼板上に注型される。また、予備成形されたフォーム部分を波形金属プレートに接着することもできる。関連の建築規準で規定される火炎条件下で発火しないように、充填材料は好ましくは難燃剤を含有する。セラミックコーティングなどの他の材料を、コアの中に挿入するか、または波形金属プレートに接合して、断熱層として機能させることによって、プレート部材の耐火性を増加させることができる。
【００１７】
コアの内側部分の主面上で、波形プレート１５の一部１５ａが露出し、外側コアとフェースプレートとの間への接合と同様の強度で外部コア層１４に接合するように、波形プレート１５および充填材１６が配置される。各主面上での波形プレート１５の露出部分１５ａの全面積は、いずれかのフェースプレートからエラストマーを介して波形金属プレートまで剪断力を伝達するため、および局所的な座屈を防止するためにフェースプレートを安定化するために十分な面積である。この全面積は、好ましくは主面の全面積の１０〜４５％の範囲内であり、より好ましくは２０〜４０％の範囲内であり、最も好ましくは２５〜３５％の範囲内である。パネルが細長い場合、波形プレートの波形は、好ましくはパネルの最長寸法と実質的に平行に延在し、図１はパネルの側方の断面である。その場合、露出部分１５ａは細長いストリップであり、パネルの主面に対して平行な面内で５０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲内の幅を有することができる。
【００１８】
波形プレートは０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内の厚さを有することができ、波形プレート上への充填材料の注型を促進するために、特にウェブ１５ｂの中で孔を開けることができる。波形金属プレートの外側コア層１３および／または充填材料１６への接合を向上させるために、接着剤、粗面化、洗浄、またはエンボス加工などの表面処理を波形金属プレートに対して行うことができる。
【００１９】
図示されているように、外側コア層は、内側コア部分１３の主面（上面および底面）を覆い、側面も覆っているが、一部の用途においては、内側コア部分のすべての側面上に外側コア層が存在する必要はない場合がある。
【００２０】
コア１３があることで、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さおよびはるかに大きい補剛を有する補剛鋼板と同じ強度および耐荷力を有する。外側コア層１４および波形プレート１５は、外側金属プレート１１、１２の間で剪断力を伝達する機能を果たす。内側コアのそれぞれの側の外側コア層は、好ましくは１０ｍｍ以上の厚さを有し、コア全体の厚さの１０〜２５％の間の厚さを有することができる。
【００２１】
床パネルとして、本発明のプレートは、好ましくはほぼ平坦な上面を提供するが、下面は平坦である必要はなく、公共設備の導管および排出口を収容するために片面または両面にくぼみ、トレンチ、溝、または開口部を設けることができる。公共設備の導管のために床パネル内に垂直および水平の両方の通路を設けることもできる。
【００２２】
本発明による床パネルの好ましい製造方法の１つを図２に示す。これは好ましくは現場から離れて行われ：
充填材料１６を波形プレート１５上に注型するステップ（Ｓ１）と；
各上部プレートと内側コアとの間に空隙が画定されるようにスペーサーを使用して、外側金属層１１、１２および内側コア１５、１６を型の中に入れるステップ（Ｓ２）と；
ポリマー材料の液体プラスチックを注入口から空隙中に注入するステップ（Ｓ３）と；
ポリマー材料のプラスチックを自然にまたは強制的に硬化させることで外側コア層１４を形成するステップ（Ｓ４）とを含む。
【００２３】
エッジプレート、外周バー、あるいは圧延または押出構造形材２２をパネル縁端部周囲に設けることができる。内側コア１５、１６の周囲に延在し、その両主面を横断して延在する１つの連続した空隙を形成することができる。あるいは内側コア１５、１６がパネルの縁端部に延在することで、１つが内側コアの各主面上に延在する２つの別々の空隙を形成することができる。前述したように、好ましい材料は熱硬化性ポリウレタンエラストマーであり、これは、空隙内で反応してポリウレタンを形成する２つの成分の混合物を注入することによって形成される。
【００２４】
硬化させた後、注入口および通気口は、たとえばねじ付きの栓で塞がれ、外側金属プレートの表面と同一平面になるように研磨される。注入前に１つの連続した空隙が存在する場合でも、確実に完全に充填するために複数の注入口および通気口を設けることができることに留意されたい。
【００２５】
床パネルに、公共設備の導管および排出口などのためのくぼみ、溝、または開口部、あるいは固定箇所または持ち上げ箇所などの他の表面の特徴が設けられる場合、それらは好ましくはコアの注入前に外側金属プレートの中または上に形成される。溝および他のくぼみは、プレートの厚さおよび形成される特徴の大きさに必要に応じてフライス加工、切削、曲げ加工、圧延、および型打ちなどの公知の技術によって形成することができる。細部は溶接によって取り付けることができる。公共設備の導管用などの床パネルを通過する通路を画定するための管を、外側コア層１４を形成するための材料を注入する前に取り付けることができる。コアリングなどによって、外側コア層１４の注入および硬化の後にこのような特徴を形成することも可能であるが、その場合には、溶接などの作業によって発生する熱によるコア１３への悪影響がないことを確認するための測定が必要となりうる。
【００２６】
場合によっては、エッジプレートまたは外周バーを外側金属プレートに溶接して、パネルがそれ自体の型となることによって型の使用を回避することも可能である。内側コアの圧縮率および弾力性に依存するが、層１４の注入および硬化の間に生じる内圧による外側金属プレートの変形を防止するために拘束が必要となる場合がある。
【００２７】
コアが硬化した後、フェースプレートおよび外周バーは中間層１３によって互いに接合され、場合により、必ずしも床パネル１０の使用中に生じる負荷ではなく、注入および硬化ステップ中に生じる負荷に耐えるためのみに十分となるように外周バーをフェースプレートに固定することが必要となることに留意されたい。空隙の封止を改善するために、ガスケットまたは密封ストリップをエッジプレートまたは外周バーとフェースプレートとの間に設けることができる。
【００２８】
図３は、構造用サンドイッチ床パネル１０ａ、１０ｂを連結するための配置を示している。各床パネル中、上部および下部金属プレート１１、１２は、互いに横方向にずらされており、それによって上部プレートの一方の側の上が下部プレートよりも張り出しており、反対側では上部プレートが後退し下部プレートが突出している。床パネルを封止するために上部および下部プレートの間の縁端部に平坦な上面および下面を有する中空管１７が設けられている。管１７の幅の半分よりわずかに小さい距離で突出する上部および下部プレートのいずれかの縁端部から後退し、後退しているプレートの縁端部が管１７の中心線付近にあるように、管１７が配置される。２つの床パネルの相補的な縁端部が隣接すると、管１７の一方の平坦面に対してそれぞれの外側プレートがわずかに離れて向かい合い、次にこれは、一方のパネルの外側プレートを他方のパネルの外側プレートに連結するための溶接１９のための受け板として機能することができる。特にこの種類の構造に設計されたものなどの他の圧延または押出構造形材を、プレート部材の縁端部および末端部の部材として使用することができる。パネルの間の剪断、モーメント、あるいは剪断およびモーメントの伝達を確実にする他のパネル連結方法を使用することもできる。例としては、ボルト、または異なる詳細を有する圧着が挙げられる。
【００２９】
図４は、本発明の一実施形態による床パネル１０を梁２０に連結するための配置を示している。梁２０に連結されるパネル１０の縁端部において、上部プレート１１および下部プレート１２の両方は、縁端部の管１７の各平坦面の中央部に末端があり、延長プレート１１ａ、１２ａが外側プレート１１、１２のそれぞれに溶接されている。図示されているように、上部延長プレート１１ａは、上部プレート１１の面に延びているが、下部延長プレートは角度のついた１つの中央部分で接続された２つの水平部分を有するように成形されており、それによって、これが上部延長プレート１１ａと重なって厚さが２倍の部分を形成し、これは溶接またはボルト締めなどによって梁２０の上部フランジに取り付けられる。しかしこの配置を逆にすることもでき、その場合、下部延長プレートが平坦となり、上部プレートはパネルの厚さだけ上部フランジ２１の上にくる。あるいは、梁２０に対してあらゆる所望の垂直位置に上部プレート１１を配置するために、両方の延長プレートを成形することができる。
【００３０】
図５は、建造物の骨組みの１つの区画中の床を形成する一実施形態による４つの床パネル１０を示している。柱３０は、床パネル１０が間にある水平梁２０を支持している。本発明のパネルは、カラーを使用して柱と一体化して、フラットスラブ方式、すなわち梁を支持しない方式を提供することもできる。建造物の使用に依存するが、床パネルの上面には、好適な表面処理、床材、または二重床システムを設けることができる。同様に、床パネルの下面を処理または被覆することができ、またはより一般的には公共設備およびＨＶＡＣ（冷暖房空調設備）のダクトを隠すための吊り天井を設けることができる。
【００３１】
図６は、本発明の一実施形態による２つの床パネル１０ａ、１０ｂを連結するための別の配置を断面で示している。この図面中、明確にするためにパネル１０ａ、１０ｂのコアを省略している。
【００３２】
この配置では、２つの床パネル１０ｃ、１０ｂは、少なくとも１つの縁端部に外周バー３０ａ、３０ｂを有し、これらはコアの空隙の画定と、隣接するパネルまたは建造物構造に連結するための手段の提供との両方の機能を果たす。各外周バー３０ａ、３０ｂは主要部分３１を含み、この主要部分３１は、パネル１０ａ、１０ｂのフェースプレート１１、１２の間隙と同じ厚さと、これに溶接されるフェースプレートの封止および取り付けに十分な幅とを有する。主要部分３１の断面はほぼ正方形であってよい。
【００３３】
突出フランジ３２が、外周バー３０の主要部分３１と一体となっており、これによってパネル同士またはパネルと他の構造とが修正される。一実施形態においては、図示されるように、突出フランジ３２は主要部分３１の厚さの約半分であり、パネルの面に対して平行である。パネル間で位置を合わせて連結可能にするために、すべての突出フランジ３２は外周バーを二分するプレートの一方の面上にあり、そのパネルに対して平行であり、好ましくは突出フランジ３２の一方の面３２ａが二分面上にある。一方の側で突出フランジが二分面の上にあり、他方の側で突出フランジが二分面の下にあるように、外周バー３０がパネル上に取り付けられる。次に、一方のパネルの突出フランジ３２をその隣接するパネルの突出フランジ上に配置することによって、迅速にパネルを取り付けることができる。一方のパネルの高さを調節するためにフランジの間にスペーサーを使用することができるが、好ましくはこれは、各突出フランジ３２の一方の面３２ａが正確に二分面上に位置することで回避される。さらに別の代案は、異なるが相補的な２つの断面を有する外周バーを作製することで、連結面を所望通りに配置することである。
【００３４】
パネルを互いに固定するために、孔３３を介してナット３４およびボルト３５で突出フランジを互いに連結することができ、孔３３は、特定の場所であらかじめ形成したり現場でドリルで孔を開けたりすることができる。リベット、溶接、または接着剤などの、フランジを固定するための他の手段を使用することもできる。
【００３５】
図６に示されるように、垂直プレート、たとえば桁の腹を外周バーに溶接することができる。必要であれば、これを収容するために一方のフェースプレートを短くすることができる。
【００３６】
以上の説明は限定を意図したものではなく、その他の修正および変形が、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲内となることは明らかであろう。
【図１】
2010516922.tif 000003
【図２】
2010516922.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
2010516922.tif 000009
2010516922.tif 000010
2010516922.tif 000011