(57)【要約】  本発明の一態様は構造要素（１０）の非永久的な外部付属部品のための接続要素（１）に関するものであり、前記要素は構造梁要素（１０）の底面（１１）と接触させるための１枚の下部板（２）と、構造梁要素（１０）の上面（１２）と接触させるための１枚の上部板（３）と、２枚の側板（４）と、１枚の裏板（５）とを含む。この要素の特徴は、底板（２）の縦方向の厚さが底板（２）の自由端から裏板（５）でのその端に向かって増加することである。本発明の別の態様は、互いに堅く結合する複数の接続要素（１）と複数の構造要素（１０）とを用いる非永久的な構造システムに関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離可能な、外部固定式の構造梁要素（１０）の接続要素（１）であって、構造梁要素（１０）の底面（１１）と接触させるための１枚の底板（２）と、構造梁要素（１０）の上面（１２）と接触させるための１枚の上板（３）と、２枚の側板（４）と、１枚の裏板（５）とを含み、その特徴は、底板（２）の縦方向の厚さが底板（２）の自由端から裏板（５）でのその端に向かって増加することである、接続要素（１）。
【請求項２】
上板（３）の縦方向の厚さは上板（３）の自由端から裏板（５）でのその端に向かって増加することを特徴とする、請求項１記載の接続要素（１）。
【請求項３】
側板（４）の自由端は凹形であることを特徴とする、先行請求項のいずれか一項記載の接続要素（１）。
【請求項４】
底板（２）の横方向の厚さは側板（４）での底板（２）の端の間で変化することを特徴とする、先行請求項のいずれか一項記載の接続要素（１）。
【請求項５】
上板（３）の横方向の厚さは側板（４）での上板（３）の端の間で変化することを特徴とする、先行請求項のいずれか一項記載の接続要素（１）。
【請求項６】
裏板（５）は少なくとも１個の突起（６）を有することを特徴とする、先行請求項のいずれか一項記載の接続要素（１）。
【請求項７】
底板（２）は少なくとも１個の溝（７）を有することを特徴とする、先行請求項のいずれか一項記載の接続要素（１）。
【請求項８】
上板（３）は少なくとも１個の溝（７）を有することを特徴とする、先行請求項のいずれか一項記載の接続要素（１）。
【請求項９】
互いに堅く結合する、先行請求項のいずれか一項記載の複数の接続要素（１）と、複数の構造梁要素（１０）とを含むことを特徴とする分離可能な構造システム。
【請求項１０】
少なくとも１個の構造梁要素（１０）は湾曲していることを特徴とする、請求項９記載の分離可能な構造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は構造接続の技術分野を含み、例えば、土木または建築の構造、機械、プラットホーム、船などにおける構造要素を接続し、接合し、または固定するのに用いることができる。より特定すると、本発明は分離可能な摩擦取付け部品に関する。更に、本発明はこの接続要素を用いる分離可能な構造システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造用に多く用いられている材料は木材、金属（主として鉄およびアルミニウム）、およびコンクリートである。その理由は、機械的強度が高く、環境に対して安定であり、製作および成形が容易であり、コストが低いからである。完成した構造物を構成する種々の抵抗要素の間の種々の簡単な接続方法がこれまで開発されてきた。
強度ではなく剛性が主な設計基準である住居用構造物などの応用では、単位重量当たりのエネルギー効率を最大にしなければならない。剛性／重量比または強度／重量比が非常に高くてコストが高い新材料（例えば、高分子材料や、高分子またはセラミックマトリクスや金属またはガラス繊維または炭素の強化材を持つ複合材料）の開発により、以前には従来の材料が用いられた応用において大きな最適化の可能性が開かれた。
【０００３】
大規模に実施された経験がないため、新材料の単位重量当たりのコストは従来の材料に比べて高い。これは、機械的特性の決定や接続および製作方法の開発に莫大な研究および開発の費用がかかることを意味する。更に、かかる理由から用いる安全係数が高いために、厳密には必要でない材料も用いなければならない。
上記の事実から、現在のところ新材料の使用は、主たる設計基準がコストではなくて耐腐食性の場合（例えば、海洋構造物、橋梁、流体タンク、腐食性流体の配管）、または要素の寸法が重要でない場合（例えば、支柱組立建築構造）に限られている。
【０００４】
複合材料に関連する剛性および強度の非等方性のために接続方法が従来の材料を用いる方法に比べて更に複雑になるので、設計は更に高価になる。マトリクス強度が低いと、構造接続において避けられない応力集中に対する感度が高くなる。
一般的な複合材料の要素接続はネジ止め、びょう止め、接着、またはこれらの方法の組み合わせである。欧州構造高分子グループ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ  Ｇｒｏｕｐ）の「高分子複合材料の構造設計（Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）」、Ｅ８ＦＮ  ＳＰＯＮ  １９９６、ｐｐ．１２０−２１１、ＩＳＢＮ  ０  ４１９  １９４５０  ９、は複合高分子材料を用いる構造設計の種々の推奨例を集めたハンドブックである。これらの材料で用いられる一般的な接続が前記ページに記述されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】高分子複合材料の構造設計、Ｅ８ＦＮ  ＳＰＯＮ  １９９６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一部の複合材料は剛性が低いので、たわみ基準を満たすには、断面の高さを従来の材料で通常用いる値より高くしなければならない。このことは、第１に、構造的に扱いにくいことを意味する。なぜなら、要素接続が大きくなるからだけでなく、慣性モーメントを一定に保つ場合は、高さを高くすることに関連して厚さを減らしたために局所的な曲がりが生じることがないようにするには材料を更に追加しなければならないからである。第２に、構造要素が占める空間が大きくなるために建築学的な不便が生じることも意味する。
【０００７】
たわみに影響を与えずに断面積が増えるのを避けるには、例えば、ケーブルを用いる、またはスラブの数を増やしてスラブ間の距離を小さくする、などの種々の解決方法がある。かかる方法は建築学的に困難でありまたは材料のコストが高くなるので適用しにくい。
本発明は複合材料で作られた構造要素のための改善された接続手段を提供して、上記の複合材料の構造要素接続に関連する不都合の一部を軽減するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の或る態様では、分離可能な、外部固定式の構造梁要素の接続要素であって、構造梁要素の底面と接触させるための１枚の下部板と、構造梁要素の上面と接触させるための１枚の上部板と、２枚の側板と、１枚の裏板とを含む接続要素を提供する。底板の縦方向の厚さは底板端の自由端から裏板まで増加する。
本発明の別の態様は、互いに堅く結合した複数の接続要素と複数の構造梁要素とを用いる分離可能な外部構造固定システムに関する。
【０００９】
本発明の利点は、応力の集中が減少し、接触圧力がより均一に分布し、接触面が増大することである。接続要素と構造梁要素との間の接続効率を高めることにより梁の断面積を減らすことが可能であり、その結果、材料の節約およびコストの削減が達成される。
本発明の別の利点は、接続が分離可能の性質を持つことから生じる。一方で、構造の組立作業および接続の検査作業が容易になり、また認定された作業員および設備の必要性が減る。後者は結合作業において特に必要である。他方で、構造の分解が可能になる。
本発明に関する他の特徴および利点は、その対象を記述する添付の図面の以下の詳細な記述から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の特徴をよりよく理解するため、例示的であるが制限的ではない複数の図面を添付する。
【図１】構造梁要素に結合された接続要素を示す略図である。
【図２】接続要素の透視図を示す略図である。
【図３】一方の側板のない接続要素の透視図を示す略図である。
【図４】接続要素を用いた分離可能な構造システムの一部としての構造接続の詳細を示す略図である。
【図５】あり継ぎ手を用いた、図４に示す構造接続要素の組立分解透視図の詳細を示す略図である。
【図６】一方の側板のない図５に示す構造接続要素の雄接続要素の透視図を示す。
【図７】一方の側板のない図５に示す構造接続要素の雄接続要素の側面図を示す。
【図８】一方の側板のない図５に示す構造接続要素の第２の雌接続要素の透視図を示す。
【図９】一方の側板のない図５に示す構造接続要素の第２の雌接続要素の側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は接続要素１と構造梁要素１０との外部の、分離可能な固定を表わす。図２に単独に示す接続要素１は、構造梁要素の下面１１と接触させるための１枚の底板２と、構造梁要素の上面１２と接触させるための１枚の上板３と、２枚の側板４と、１枚の裏板５とを含む。側板４は底板２と上板３の側端を結合する。
接続要素１は構造梁要素１０の縦軸および横軸に沿って剛性が漸進的に減少するように設計して、接続要素１と構造梁要素１０との間の両者に沿う接触区域内でのたわみ適合性が最大になるようにする。
【００１２】
接続要素１の幅および高さは、接続する構造梁要素１０の寸法と、接続要素１と構造梁要素１０との間の隙間とにより予め定める。構造梁要素１０の縦軸に沿う構造接続要素の設計の自由度は、長さと、上板２および底板３の縦方向の厚さと、側板４の幅である。
接続要素１と構造梁要素１０の間の締め付けモーメントは、第１に、梁要素の底面１１と底板２の間の摩擦および梁要素の上面１２と上板３の間の摩擦から生じ、第２に、一方では梁要素の底面１１と底板２の間の接触力、また他方では、梁要素の上面１２と上板３の間の接触力から生じる。底板２および上板３の長さは、底板２および上板３内の応力が許容値を超えないように、トルクレバーアームが十分になるように設定する。
【００１３】
図３は、第１に、梁要素の底面１１と底板２の間の、第２に、梁要素の上面１２と上板３の間の、たわみ適合性を示す。底板２の縦方向の厚さは底板２の自由端から裏板５でのその端まで増加し、他方で、上板３の縦方向の厚さは上板３の自由端から裏板５でのその端まで増加する。
第２の実施の形態では、梁要素の上面１２に張力がかかっている。梁要素の上面１２のたわみと上板３のたわみの間を適合させるため、上板３の縦方向の厚さは、図４に示すように上板３の自由端から裏板５でのその端に向かって減少する。
【００１４】
側板４は底板２および上板３と梁要素の底面１１および上面１２の間のたわみ適合性に貢献する。側板４の幅は、図１および図２に示すように構造梁要素１０の中性ファイバ（ｎｅｕｔｒａｌ  ｆｉｂｅｒ）までの距離と共に好ましくは増加する。その結果、側板４の形は凹状になる。
構造梁要素１０が耐えるせん断力と、構造梁要素１０と接続要素１の間の接触から生じる圧力（構造梁要素１０の腹部（ｗｅｂ）１３を通って伝達される）の両方をより効率的に分配するのは、腹部１３の軸のまわりの底板２の厚さおよび／または上板３の横方向の厚さを減らすことにより達成される。
【００１５】
腹部１３が梁要素の底面１１および上面１２に関して中央にあるという特定の場合は、底板２の厚さは底板２の自由端の中心のまわりで最小であって側板４での底板２の各端に向かって増加し、および／または上板３の厚さは上板３の自由端の中心のまわりで最小であって側板４での上板３の各端に向かって変化する。底板２および上板３の厚さを直線的に変化させる方法を用いると、接続要素１の製作が容易になるので特に有利である。
【００１６】
図４は、複数の接続要素１と複数の構造梁要素１０とを用いる分離可能な構造システムにおける構造結合点を示す。各構造梁要素１０は、上述のように設計された対応する接続要素１を有する。
複数の接続要素１の結合は、複数の構造梁要素１０の間に力を伝達するだけの十分な剛性を有する。この構造結合点は、例えば、ねじ込みや溶接などの種々の方法を用いて構成する。更に、複数の接続要素１を堅く結合するには、接続要素１の底板２および上板３および／または裏板５の外面に組み込んだあり継ぎすなわちＴ型の尾部を用いて行ってよい。
【００１７】
図６および図７は雄接続要素１’を示し、図８および図９は雌接続要素１”を示す（共に側板４がない）。これらは図５に示す構造結合点でのあり継ぎにより堅い接続を達成するためのものである。接続要素１の裏板５はあり継ぎ型の２個の突起６を有する。
雌接続要素１”の底板２の縦方向の厚さは底板２の自由端から裏板５でのその端に向かってほぼ中点まで増加し、そこからは底板２の縦方向の厚さは一定である。底板２は雄接続要素１の突起５と接触させるための２個のあり継ぎ型の溝７を有する。溝７は底板２の端から底板２の自由端に向かって形成され、溝７は一定の縦方向の厚さを持つ区域に限定されて、軸力の伝播を機械的に止める。上板５も２個の溝７を有する。
【００１８】
複数の接続要素１を堅く結合するための他の実施の形態は、この記述を解析すれば当業者に明らかであろうし、また本発明の実施により推測されるであろう。
湾曲した梁要素１０を用いることは分離可能な構造システムにおいて特に利点がある。一方では、力をかけたとき、全たわみの一部は許容できるたわみの評価のためには重要でないので、梁要素の断面の寸法を更に減らすことができる。
他方では、フレームスラブが十分堅い場合は、湾曲した梁要素１０を用いることにより梁要素１０の湾曲を圧縮に変えることができるので、たわみも必要な材料も減らすことができるであろう。
【００１９】
いくつかの実施の形態について説明し図示したが、その範囲内に含まれる変更を行ってよいことは明らかなので、本発明はかかる実施の形態ではなく以下の請求項の内容にのみ限定されると考えるべきである。
【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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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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