(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
海洋の荷重負担モジュール構造体に組み立てるための３次元構造モジュール（３Ｄモジュール）であって、４角形の面を有する、完全なまたは一部が切り欠かれた平行６面体を構成する本体として設計され、この３Ｄモジュールが、前記平行６面体の頂点（Ｒかど）を連結する対角線（Ｒ対角線）に沿って配置した少なくとも１本の強化対角線ビーム（ＲＤＢ）を備え、前記本体が前記４角形の面の一部を構成する平坦面を有し、前記ＲＤＢは、複数の３Ｄモジュールがそれらの平坦面に沿って相互に接合可能でかつそれらのＲＤＢが前記モジュール構造体中に３Ｄ剛性多重４面体格子を形成し、それによって前記モジュール構造が負荷の下で多重４面体構造として振る舞うように前記平坦面において相互に組立て可能であるように、別の３ＤモジュールのＲＤＢに強固に組み立てる手段を含み、前記平行６面体の、Ｒかど以外の少なくとも１つのかどが切欠き表面に沿って切り欠かれており、該３Ｄモジュールの切欠き表面および／または平行６面体の面のうちの少なくとも２つが、トンネルによって相互連結され、前記平行６面体の、Ｒかど以外の４つのかどが４つのそれぞれの切欠き表面に沿って切り欠かれ、かつ該平行６面体の中心付近で交わってテトラポット形状を成す４つのトンネルによって相互連結される、３Ｄモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の３Ｄモジュールにおいて、前記少なくとも１本のＲＤＢが強化要素を含む、３Ｄモジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の３Ｄモジュールにおいて、前記少なくとも１本のＲＤＢと前記Ｒ対角線が、前記平行６面体の面上に配置される、３Ｄモジュール。
【請求項４】
請求項１に記載の３Ｄモジュールにおいて、前記平行６面体が立方体である、３Ｄモジュール。
【請求項５】
請求項１に記載の３Ｄモジュールにおいて、前記切欠き表面および前記トンネルは、前記ＲＤＢを収容する前記３Ｄモジュール部分が前記Ｒ対角線に沿って延在する均一な断面のビームとして本質的に形成されるように造形される、３Ｄモジュール。
【請求項６】
請求項１に記載の３Ｄモジュールにおいて、前記切欠き表面および前記トンネルが、平行６面体の辺に平行に延びる支柱のための自由通路を設けるように造形される、３Ｄモジュール。
【請求項７】
請求項１に記載の３Ｄモジュールにおいて、前記切欠き表面の少なくとも１つが平面的な表面である、３Ｄモジュール。
【請求項８】
請求項１に記載の３Ｄモジュールにおいて、前記少なくとも１つの切欠き表面が、それぞれの切欠きかどを中心とする楕円面または球面的な表面である、３Ｄモジュール。
【請求項９】
請求項３に記載の３Ｄモジュールにおいて、前記組み立てるための手段が、前記本体の平坦面のうちの少なくとも１つの中に、前記平行６面体の面Ｒ対角線において、少なくとも１つの凹部を備え、この少なくとも１つの凹部は、３Ｄモジュールを相互に隣接して配置するとき、別の３Ｄモジュールの対応する凹部とともに空洞を画定するように配置される、３Ｄモジュール。
【請求項１０】
請求項９に記載の３Ｄモジュールにおいて、前記少なくとも１つの凹部が、前記面Ｒ対角線に沿って延在する、前記平坦面上の溝である、３Ｄモジュール。
【請求項１１】
請求項９に記載の３Ｄモジュールにおいて、前記少なくとも１つの凹部が前記平行６面体のＲかどのうちの１つの中にある、３Ｄモジュール。
【請求項１２】
請求項９に記載の３Ｄモジュールにおいて、前記少なくとも１本のＲＤＢが強化要素を備え、これら強化要素の一部が前記少なくとも１つの凹部中に露出する、３Ｄモジュール。
【請求項１３】
請求項９に記載の３Ｄモジュールにおいて、前記凹部が、前記空洞を封止するために、封止要素を収容する周囲溝と共に形成される、３Ｄモジュール。
【請求項１４】
請求項１に記載の３Ｄモジュールにおいて、この３Ｄモジュールが、密閉された流体密の中空容積と、この中空容積への流体の充填および抜取りを可能にする手段とを備える、３Ｄモジュール。
【請求項１５】
請求項１に記載の３Ｄモジュールにおいて、この３Ｄモジュールが４つのシェル要素から組み立てられ、各シェル要素が前記トンネルのうちの１つのトンネルの壁を含み、２つのシェル要素がそれぞれ、前記平行６面体の面Ｒ対角線に沿ってそれらの縁部によって、かつ２つのそれぞれのトンネルの接合壁に沿って封止接合される、３Ｄモジュール。
【請求項１６】
請求項３に記載の３Ｄモジュールであって、この３Ｄモジュールが、前記平行６面体の４つの非隣接かど（Ｒ１かど）を連結する６本の面対角線（Ｒ１対角線）に沿って延在する第１組の６本のＲＤＢを備え、このＲＤＢは、前記Ｒ１かどのいずれかに加えられた負荷の下で、３Ｄモジュールが４つの頂点で連結された６本のロッドから構築される４面体として本質的に振る舞うように、４面体を形成する、３Ｄモジュール。
【請求項１７】
請求項１６に記載の３Ｄモジュールであって、この３Ｄモジュールが、４つの非隣接かど（Ｒ２かど）を連結する、前記平行６面体の、前記Ｒ１対角線とは異なる６本の面対角線（Ｒ２対角線）に沿って延在する第２組の６本のＲＤＢをさらに備え、前記Ｒ２かどのいずれかに加えられた負荷の下で、前記３Ｄモジュールが４つの頂点で連結された６本のロッドから構築される４面体として本質的に振る舞うように、第２の４面体を形成する、３Ｄモジュール。
【請求項１８】
請求項１７に記載の３Ｄモジュールにおいて、前記平行６面体の、平行６面体の辺のうちの少なくとも１つに隣接する一部分が切欠き表面に沿って切り欠かれる、３Ｄモジュール。
【請求項１９】
請求項１７に記載の３Ｄモジュールにおいて、前記平行６面体に２個から１２個までのトンネルがくり抜かれ、各トンネルが平行６面体の辺のうちの１つから始まり、すべてのトンネルが平行６面体の中心付近で交わる、３Ｄモジュール。
【請求項２０】
請求項１９に記載の３Ｄモジュールにおいて、前記トンネルは、前記ＲＤＢを収容する３Ｄモジュールの一部が前記Ｒ１対角線と前記Ｒ２対角線に沿って延在する均一な断面のビームとして本質的に形成されるように造形される、３Ｄモジュール。
【請求項２１】
請求項１７に記載の３Ｄモジュールであって、この３Ｄモジュールが、モジュール要素から組み立てられ、これらモジュール要素のうちの少なくとも１つがＲ１対角線に沿った１本のＲＤＢとＲ２に沿った１本のＲＤＢとを備え、前記平行６面体の面に沿って配置した６つのモジュール要素から３Ｄモジュールを組み立てることができる、３Ｄモジュール。
【請求項２２】
請求項１７に記載の３Ｄモジュールであって、この３Ｄモジュールが、前記Ｒ１対角線と前記Ｒ２対角線の交点に連結した第３組の１２本の対角線（Ｒ３対角線）をさらに備え、この第３組の対角線は、３Ｄモジュールが、負荷の下で、１つの８面体の回りに配置した８個の４面体から構築した多重４面体構造として本質的に振る舞うように８面体を形成する、３Ｄモジュール。
【請求項２３】
請求項２２に記載の３Ｄモジュールであって、この３Ｄモジュールが、モジュール要素から組み立てられ、これらモジュール要素のうちの少なくとも１つが、Ｒ３対角線に沿った１本のＲＤＢと、２本のＲ１対角線に沿った２本のＲＤＢの一部と、２本のＲ２対角線に沿った２本のＲＤＢの一部とを備える、３Ｄモジュール。
【請求項２４】
請求項２２に記載の３Ｄモジュールであって、この３Ｄモジュールが、モジュール要素から組み立てられ、これらモジュール要素のうちの少なくとも１つが、Ｒ３対角線に沿った１本のＲＤＢの一部と、２本の対角線に沿った２本のＲＤＢの一部とを備える、３Ｄモジュール。
【請求項２５】
請求項１に記載の３Ｄモジュールを組み立てるための構造シェル要素であって、該３Ｄモジュールは４面体形状を成す６本のＲＤＢが連結した４つの前記Ｒかどと、前記Ｒかど以外の前記平行６面体の４つのかどであって、４つの前記それぞれの切欠き表面に沿って切り欠かれ、かつ平行６面体の中心付近で交わってテトラポット形状を成す４つのトンネルによって相互連結された４つのかどとを備え、この構造シェル要素は縁部が前記ＲＤＢの一部を含む概ね３角形の形状であり、前記トンネルの１つのトンネルの壁と、３Ｄモジュールの平坦面を形成する３つの概ね平坦な壁とを有し、２個のこのようなシェル要素が前記平行６面体の面Ｒ対角線に沿ってそれらの縁部によってかつそれらのトンネルの壁の接合部に沿って接合でき、４個のこのようなシェル要素が組み立てられて３Ｄモジュールを形成可能である、構造シェル要素。
【請求項２６】
請求項２５の３角形の構造シェル要素から請求項１に記載の３次元構造モジュールを製造する方法であって、
（ａ）４個の前記シェル要素を４つのそれぞれのシェル成型用型枠で成型する工程と、
（ｂ）前記ＲＤＢを含む前記シェル要素の縁部を互いに隣接させて前記成型用型枠のうちの３つを第４の成型用型枠の回りに配置し、そして、ヒンジによって前記３つの成型用型枠の対応する縁部を前記第４の成型用型枠の隣接縁部に結合する工程と、
（ｃ）前記３つの成型用型枠を持ち上げて、これらを前記ヒンジ回りに旋回させることによって３Ｄ４面体構造を組み立てる工程と、
（ｄ）３次元構造モジュールが、それを前記型枠から解放するときに得られるように、前記面Ｒ対角線に沿った、前記シェル要素の縁部間の接合部を接着し、前記トンネルの壁の間の接合部を接着する工程とを含む方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の、３次元構造モジュールを製造する方法において、前記工程（ａ）が、各シェル要素のための３つの平面壁を予め成型し、これら平面壁を前記４つの成型用型枠中に載置することによって実施される、方法。
【請求項２８】
請求項２６に記載の、３次元構造モジュールを製造する方法において、この３次元構造モジュールが、シェル要素間に形成した密閉の流体密の中空容積と、この中空容積への流体の充填および抜取りを可能にする手段とを備え、前記（ａ）と（ｂ）の工程が、成型用の浮型枠にバラストを入れ、均衡させ、これらから３Ｄモジュールを解放する追加の工程まで、この３Ｄモジュールと一体に保持される成型用の浮型枠を使用することによって実施される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組立式モジュールから陸上および海上で大規模な構造体および基盤構造体を構築する方法および手段に関する。
【背景技術】
【０００２】
海上および海岸に建設する際の１つの好ましい方法は、プレキャスト式（組立式）鉄骨鉄筋コンクリート要素を組み立てることである。これらの要素を浮遊させることも好ましい。浮コンクリート構造体の利点は、使用材料の経済性（コンクリートは海上環境に非常によく適する）、工事段階での曳航に加えて、恒久的に浮かべておくためにコンクリート構造体を浮遊させることが容易でありながら、それらは恒久的な設備として十分に重厚である点、そしてそれらは貯蔵空間ともなり得る点にある。コンクリート構造体は、便利で安全な場所で建造し、次いで設置現場まで浮遊させることができる。このような方法は、建設現場のために高価な陸上を占有するのを回避する利点によって用いられる。たとえ設置現場が天候に大きく左右されても、好条件の短い時間帯に迅速に設置することが可能である。
【０００３】
浮揚性および非浮揚性コンクリート構造体の応用例の範囲は極めて広範で、
原油の探査、掘削、および生産足場、ＬＰＧ基地；
艀、船舶およびヨット用浮ドック；
浮いているかまたは大洋底上に基礎をおく、人工島、空港、発電所、工業プラント、ホテル、ショッピング・センタ、橋、半潜水式トンネル、灯台、防波堤などがある。
【０００４】
大規模構造体は、現場打ちジョイントまたはマッチ・キャスト（突き合せ打ち）ジョイントによって一体化されるプレキャスト式構成要素から組立て可能である。プレキャスト要素と現場打ち要素の組合せを応用することも可能である。プレキャスト方式によって高強度のコンクリートの薄いセクション（部分）が得られる。
【０００５】
追加的な利点は、プリキャスト構成要素をモジュール方式にすることによって、すなわち、構造体を複数の大型で、基本的に同一のモジュールから組み立てるときに得られる。したがって、日本国特許第０１１２７７１０号明細書は、直径約１０メートルおよび深さ約５メートルの、丸い底を有する中空のモジュールから、足場または人工島などの海上構造体を構築する方法を開示する。これらのモジュールは、長方形または６角形の箱、もしくは円筒などの形状を取り得る。これらを浮揚させることによって位置決めし、次いで曳航し、かつ１つの大規模な海上構造体に連結できる大規模な浮遊集合として水平面内の１つまたは２つの方向に組立て可能である。
【０００６】
日本国特許第０２１２０４１８号明細書は、大型の中空Ｔ字形ブロックから海上構造体用の土台を構築する方法を開示する。これらのブロックは、連結側のあり形垂直溝と杭用の垂直井筒を有する。これらのブロックを工事現場まで曳航して定位置に沈める。隣接する要素が、あり形垂直溝中に挿入してある鉄骨または鉄筋コンクリートの形材によって連結され、支持杭が、垂直井筒に通して海底中に打ち込まれる。接合部は、モルタルまたはグラウトの注入によってあり形溝中に形成される。
【０００７】
米国特許第３，７９９，０９３号明細書は、埠頭組立用のプリストレス・コンクリートの浮モジュールを開示する。このモジュールは、長方形の箱のような形状であり、浮揚材料からなるコア、この箱の縁部に沿ってプリテンション式の鋼材ストランド、および隣接モジュールを１列に接合するためのブラケットを有する。
【０００８】
米国特許第５，１０７，７８５号明細書は、浮ドック、浮防波堤、そして同様のものに使用する同じくコンクリート製の浮モジュールを説明する。この箱形状のモジュールは、１組の平行な辺に沿って埋め込んだ一体型の管状裏打ち材を有する。テンション鋼鉄ケーブルがこれらの管状裏打ち材を貫通し、直列の関係で、１列の数個のモジュールを加圧状態に維持する。数列のモジュールと相互連結するために、同様の管状裏打ち材を横断方向に設けることができる。さらに別の同様なコンクリート・モジュールが、米国特許第６，１９９，５０２号明細書に開示されており、その特許ではモジュールが同じく箱のような形状を有するが、隣接モジュールとのより安定した相互位置決めを確実に行うように、わずかに凹面の当接側面を有する。それぞれのモジュールには、相互にずらした２つの平面内に、２組の交差する連結ケーブルのための通路が設けてある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、立方体または箱状モジュールを容易に組み立てて、数多くの構造モジュールを多重４面体構造に組み立てる方法を提供する。具体的には、完全なまたは一部を切り欠いた４角形の面を有する平行６面体を構成する３次元構造モジュール（３Ｄモジュール）から組み立てられた荷重負担モジュール構造体が提供される。３Ｄモジュールは、前記面に沿って相互に接合する。３Ｄモジュールは、平行６面体の頂点（Ｒかど）を連結する対角線（Ｒ対角線）に沿って配置された強化対角線ビーム（ＲＤＢ）を備える。ＲＤＢは、モジュール構造体の３Ｄ多重４面体格子を形成し、それによってモジュール構造体が負荷の下で多重４面体構造として振る舞う。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、強化要素を含む少なくとも１本のＲＤＢを備える、上記モジュール構造体に組み立てるための３Ｄモジュールが提供される。３Ｄモジュール中のＲＤＢは、面Ｒ対角線に沿っておよび／または本体Ｒ対角線に沿って、および／または元の平行６面体の面の中心を連結する対角線に沿って配置され得る。単一の３ＤモジュールのＲＤＢは、必ずしも完全な４面体または８面体を形成しないが、それらのＲＤＢは完成したモジュール構造において構成される。
【００１１】
３Ｄモジュール（基本モジュール）の１つの好ましい実施例は、平行６面体の４つの非隣接かど（Ｒ１かど）を連結する６本の面対角線（Ｒ１対角線）に沿って延在する１組の６本のＲＤＢを備える。これらのＲＤＢは、基本３Ｄモジュールが、Ｒ１かどのいずれかに加えられた負荷の下で、４つの頂点で連結された６本のロッドから構築される４面体として実質的に振る舞うように４面体を形成する。
【００１２】
好ましくは、平行６面体のその他の４つのかど（角部）が４つのそれぞれの切欠き表面に沿って切り欠かれ、また切欠き表面は、平行６面体の中心で交わりテトラポット形状を成す４つのそれぞれのトンネルによって相互連結される。
【００１３】
好ましくは、切欠き表面は、それぞれの切欠きかどを中心とする楕円面または球面形状であるが、任意の湾曲したまたは平面的な形状もあり得る。特に、切欠き表面およびトンネルは、ＲＤＢを収容する３Ｄモジュールの一部が均一な断面のビームとして本質的に形成されるように造形可能である。あるいは、切欠き表面およびトンネルが、平行６面体の辺に平行な垂直支柱のための自由通路を設けるように造形可能である。
【００１４】
本発明の３Ｄモジュールの別の実施例では、切欠きかどを有さず、モジュールが、４つの非隣接かど（Ｒ２かど）を連結する、箱体の、Ｒ１対角線以外の６本の対角線（Ｒ２対角線）に沿って延在する第２組の６本のＲＤＢをさらに備え、それによってＲ２かどのいずれかに加えられた負荷の下で、この３Ｄモジュールが４つの頂点で連結された６本のロッドから構築される４面体として本質的に振る舞うように、第２の４面体を形成する。このような二重３Ｄモジュールは、平行６面体の一部をその辺に隣接して切り欠くことが可能であるし、または平行６面体にトンネルをくり抜くことも可能であり、それぞれのトンネルは辺の１つから始まって、すべてのトンネルが平行６面体の中心付近で交わる。二重モジュールは、ＲＤＢを収容するモジュールの一部が、Ｒ１対角線とＲ２対角線に沿って延在する均一断面のビームを形成するように切り欠くことが可能である。二重３Ｄモジュールは、６個のモジュール要素から組立て可能であり、それぞれのモジュール要素は、Ｒ１対角線に沿ってＲＤＢとＲ２対角線に沿ってＲＤＢとを備える。
【００１５】
本発明のさらに別の実施例、すなわち、「多重」３Ｄモジュールが、二重３Ｄモジュール中に組み込まれた２組のＲＤＢを備えるが、Ｒ１対角線とＲ２対角線の交点を連結する１２本の対角線（Ｒ３対角線）に沿って延在する第３の組の１２本のＲＤＢをさらに備える。Ｒ３対角線は、負荷の下で、「多重」３Ｄモジュールが、１個の８面体回りに配置された８個の４面体から構築された多重４面体構造として本質的に振る舞うように、８面体を形成する。「多重」３Ｄモジュールは、１２個のモジュール要素から組立て可能であり、それぞれのモジュール要素は、Ｒ３対角線に沿った１本のＲＤＢと、２本のＲ１対角線に沿った２本のＲＤＢの一部と、２本のＲ２対角線に沿った２本のＲＤＢの一部とを備える。
【００１６】
したがって、本発明は、４面体または８面体の格子（図３および下の図４参照）のような形態でロッドおよび頂点コネクタから組み立てられた構造体は非常に安定しかつ強固であるという知られた構造力学の原理に基づいている。これらの構造体の原理的利点は、頂点に加わる外部負荷はいずれもロッドの軸方向荷重として分布されることにある。したがって、ロッドは圧縮力または張力のみに作用し、曲げ、ねじりモーメント、または剪断ひずみに作用しない。このような複数の、たとえば、４面体のいくつかのレイヤ（図４）を備える多重４面体構造に組織された形態によって、１つの頂点からの局部荷重が非常に迅速かつ均等に近傍の頂点およびより遠隔の頂点にも分布される。こうした理由で、このような多重４面体構造を土台（たとえば、海底）に面するすべての頂点で支持する必要がないばかりか、橋のように、いくつかの無補強頂点を許容することができる。多重４面体構造は、数多くの重複連結部を有する、すなわち、さほどの剛性を失うことなくロッドのうちの幾本かを取り外すこともできる。したがって、このような構造体は、いくつかの部材が、たとえば、事故、衝突、または他の局部破壊の際にいくつかの部材が構造的な損害を受けることがあっても極めて信頼性がある。しかも、多重４面体構造は開放型でかつ同形であり、単にロッドと頂点コネクタを追加するだけで無制限にすべての方向に拡張可能である。実際に、レイヤの数が増加すると、この構造体は、剛性壁を備える発泡体材料（非常に大きな空洞を有する）のように振る舞う。このような材料は、優れた重量対負荷比を有する。
【００１７】
ＲＤＢは、鋼鉄ロッドのような要素によって強化可能である。ＲＤＢはプレテンション式またはポストテンション式でもよい。本発明の３Ｄモジュールは、平行６面体の面上に、そのＲ対角線において、凹部を有し、これらの凹部は、２個のモジュールを相互に隣接して配置するとき、他方の３Ｄモジュール上の同様の凹部と、空洞を画定するように配置される。空洞は、２個のモジュールを相互に固着する連結要素を収容する役割を果たす。このような凹部は、Ｒ対角線に沿って延在する溝の形態を取り得るか、または平行６面体のＲかどの中もしくはＲ対角線に沿った他の箇所の中に形成可能である。好ましくは、連結をより適切にするために、ＲＤＢの強化要素、すなわち、鋼鉄ロッドの一部を凹部中に露出させる。これらの凹部は、空洞を封止するために、膨張式ガスケットなどの封止要素を収容する周囲溝と共に形成される。
【００１８】
本発明のさらに別の実施例では、３Ｄモジュールが密閉された流体密の中空容積を備え、この中空容積の充填および抜取りを可能にする弁を有する。中空容積は、この中空容積の少なくとも一部に空気が充填されると、３Ｄモジュールが水中に浮揚できるような大きさであることが好ましい。
【００１９】
基本３Ｄモジュールは、中空容積を封入する構造シェルを構成することが好ましい。このシェルは、概ね３角形の形状を有する４個のシェル要素から組立て可能であり、それぞれのシェル要素は、トンネルの１つとＲＤＢの一部を備え、シェル要素のそれぞれの対は、平行６面体のＲ１対角線の１本に沿ったそれらの縁部によって、かつ２つのそれぞれのトンネルの接合部に沿って封止接合される。
【００２０】
本発明の第３の態様は、
ａ）４個のシェル要素を４個のそれぞれのシェル成型用型枠中で成型する工程と、
ｂ）成型用型枠の３個を水平面内で第４の成型用型枠の回りに配置し、かつヒンジ手段によって第４の成型用型枠の縁部に３個の成型用型枠の縁部を結合する工程と、
ｃ）３個の成型用型枠を持ち上げ、かつこれらをヒンジ回りに旋回させることによって３Ｄ４面体構造を組み立てる工程と、
ｄ）中空の流体密の３Ｄ構造モジュールを得るために、Ｒ１対角線に沿ったシェル要素の縁部間の接合部を接着する工程およびトンネル間の接合部を接着する工程とを含む３Ｄ構造モジュールの製造方法を提供する。
【００２１】
好ましくは、最初にそれぞれのシェル要素のための３つの平面壁を成型し、次いで平面壁をシェル要素のための成型用型枠中に配置することによって工程（ａ）を実施する。海上構造体では、成型用の浮型枠にバラストを入れ、均衡させ、かつこれらから３Ｄモジュールを解放するまで、３Ｄモジュールと一体に保持される成型用の浮型枠を使用することによって、（ａ）から（ｄ）までの工程を実施することが好ましい。
【００２２】
本発明の第４の態様は、
ａ）少なくとも２個の３Ｄモジュールを、運搬する工程、そしてこれらのそれぞれの平行６面体が共通のＲ対角線を有しかつそれらの間に空洞を画定するように相互に隣接しかつ位置合わせして固定する工程と、
ｂ）３Ｄモジュールを一体に結合するために、空洞の中に接合要素を形成し、それによって負荷の下で、本質的に多重４面体構造として振る舞う力学的な構造体を得る工程とを含む、３Ｄ構造モジュールから陸上または海上構造体を組み立てる方法を提供する。
【００２３】
いくつかの３Ｄモジュールを一体に組み立て、次いで運搬し、かつ別のこのような組立体に固定することができる。
【００２４】
構造体が海中構造体であり、かつ中空容積を有する浮揚性３Ｄモジュールを使用するとき、３Ｄモジュールを所定の場所の上方まで浮遊状態で移動させ、かつ他の任意適切な手段で容易に制御して水を中空容積に充填することによって所定の場所に沈めることができる。
【００２５】
構造体を地面または海底の上に組み立てるとき、垂直の支柱を挿入するために３Ｄモジュール中に形成した空間に垂直の支柱を挿通することによって、構造体を局部的に強化することができる。
【００２６】
本発明の第５の態様は、水中に沈めた構造体の２つの隣接するモジュールの間の密閉空間中に成型接合部を形成する方法を提供する。これらのモジュールは、密閉空間を取り囲む狭い間隙によって分割され、この狭い間隙によって周囲の水が密閉空間中に流入可能である。本方法は、
ａ）密閉空間と、（１）圧搾空気の供給源と、（２）流動性の凝固材料と、（３）周囲の水との間を流体連通するための導管を設ける工程と、
ｂ）狭い間隙中に、密閉空間を取り囲みかつ加圧流体の供給源に接続される１つまたは複数の膨張式のチューブ形ガスケットを設ける工程と、
ｃ）密閉空間を取り囲む狭い間隙を封止するために加圧流体でガスケットを膨張させる工程と、
ｄ）導管（１）を介して加圧空気を供給することによって、導管（３）を介して水を密閉空間から追い出す工程と、
ｅ）導管（２）を介して密閉空間に凝固材料を充填する工程と含む。
【００２７】
モジュールは密閉空間の一部を構成する凹部を有することができ、また工程（ａ）における導管は、隣接モジュールの製造時に組込み可能であるか、または隣接モジュール中の狭い間隙もしくは表面溝によって形成可能である。モジュール中に形成された溝中にガスケットを収容し、密閉空間を取り囲むことが可能であり、狭い間隙中に相互に対向して２組のガスケットを隣接モジュールに固着し、２組の対向するガスケットの一方がたとえ膨張しなくても空隙を封止可能にすることができる。本方法は、任意の建造物間の接合部を成型するのに適している。
【００２８】
本発明は、組立式モジュールから海上および陸上の構造体ならびに基盤構造体を構築する効果的な方法を提供し、特に、
構造体は、箱状モジュールを、それらの水平または垂直の面を有利に使用して積み重ねることによって組み立てられること、
組立構造体は、適切な配置で埋設された、強化対角線ビームから構築された空間的な構造的骨組みであり、モジュール間の構造的連結部によって、構造体中に連続的な強化ビームが備わり、かつ局部荷重が構造体の大きな区域および土台に分布されること、
構造体は、基礎を成す地面（たとえば、海底）中の窪みまたは不均一な土台を橋架できること、
構造体は、非常に信頼性があり、かつ多くの構造的部材の損害に耐え得ること、
構造体は、相対的に軽量であり、かつ地震地帯、軟弱地、または流砂地での建設に適していること、
構造体は、容易な水路運搬と、浮揚および充填による組立てのために浮力を与える大きな中空容積を有し、この容積は貯蔵容器としても利用できること、
モジュールは大きなトンネルを含み、水流がこの組立構造体を通過できること、
モジュールはシェル構造として構築され、構造材料を効率的に使用すること、
モジュールは、浮型枠中で成型する同一のシェル要素から製造され、同じ型枠をモジュールの組立てと水路運搬のために有利に使用可能であること、
本方法は、人工島を建設し、既存の島を拡張し、また海に新たな土地を干拓するのに適切であり、本方法は、大規模な土木工事（廃棄された石切場の再開発など）で広範囲に土壌を投入する代わりに代用物（全部または一部）として応用可能であり、さらに本方法は、橋、ダム、埠頭、防波堤などの建設に使用可能であることを特徴とする。
【００２９】
本発明を理解しかつ実施において本発明が如何に実施可能であるかを見るために、ここで添付の図面を参照して、非限定的な例としてのみ１つの好ましい実施例を説明する。
【実施例】
【００３０】
図１を参照すると、本発明の基本３次元構造モジュール（以下、３Ｄモジュール）は、下部基面の頂点ＡＢＣＤおよび上部基面の頂点ＥＦＧＨを有する６つの平面的な面によって画定される直方体１２を構成する形状を有するモジュール構造ユニットである。図示の例では、なんら限定することなく、この平行６面体が、長さ約１０メートルの辺を有する幾何学的な立方体であると想定されている。基本３Ｄモジュールの形状を次のように説明することができる。すなわち、
この立方体の４つの非隣接かど（この場合ではＢ、Ｄ、Ｅ、およびＧ）は、切欠き表面ＳＢ、ＳＤ（見えていない）、ＳＥ、およびＳＧによって切り欠いてある。図１に示す切欠き表面は、この立方体のそれぞれの切欠きかどを中心とする球面であるが、それらは、楕円面のようにこの立方体の中心に向かって膨出する任意の形状、または平坦な形状、またはより複雑な形状であり得る。
４つのトンネルＴＢ、ＴＤ、ＴＥ、およびＴＧが形成され、かつこの立方体の中心で交わり、切欠き表面を相互連結するテトラポット状の通路を形成する。これらのトンネルを円筒管として示すが、他の形を有してもよい。
元の立方体の面、たとえば、表面１４（面ＥＦＧＨ）から残された６つの平面的な表面は、この３Ｄモジュールが他の同様のモジュールと接触する基面である。これらの表面は、下で示すように、組立工程時に実質的に水平な土台上にモジュールを確実に安定して位置決めするのに十分な大きさでなければならない。
【００３１】
図２は、２段に配置されている（上部前側のモジュールを取り除いている）、図１に示した種類の８個の３Ｄモジュールから組み立てられた構造体２０の一部を示す。元の立方体（図１）の配置にしたがって３Ｄモジュールを積み重ねかつ組み立てることによって、トンネル（２６、２８）によって相互連結される大きな球面（２２、２４）が造り出される。したがって、基本３Ｄモジュールから建造した半潜水式の海上構造体は、それを通過して海水が自由に流れ得るようになる。
【００３２】
このような３Ｄモジュールは、元の立方体の面から残された平面表面上の６本の対角線（ＡＦ、ＦＣ、ＣＡ、ＡＨ、ＨＣ、およびＨＦ）に沿って延在する強化対角線ビーム（ＲＤＢ）で形成されている。これらのＲＤＢは、強化要素、たとえば鋼鉄ロッドと、これらの強化要素を埋設する材料、たとえばコンクリートを含むことができる。ＲＤＢは、３Ｄモジュールの４つの強化かど（Ｒ１かど）Ａ、Ｃ、Ｆ、およびＨのうちの３つによって連結されて４面体形状を形成する。３Ｄモジュールが構造体２０の一部として積み付けられるとき、３Ｄモジュール全体に分布する力は主にＲＤＢ沿いに集中する。基本３Ｄモジュールの構造的挙動は、図３に模式的に示すように、６本のロッド３４と４個の頂点コネクタ３６から作製した４面体の構造的挙動と同様である。図２の組立構造体は、複数の４面体と８面体を間に含む、図４に示す空間構造４０と同様の荷重を支える。ロッド３４と頂点コネクタ３６から組み立てられた多重４面体４０は機械工学で知られており、その主要な利点は、頂点に加わる外的負荷がロッドの軸方向荷重として分布され、上で説明したように、構造体の大きな区域に分布される点にある。
【００３３】
したがって、本発明の３Ｄモジュールは、有利な構造的挙動と、これらの水平表面（図１の表面１４のような）上に積み重ねることによって、このような複数のモジュールを大規模構造体に組み立てる容易で効率的な方法を提供する。３Ｄモジュールの望ましい構造的挙動は、切欠きかどまたはトンネルによってはそれほどに備わらず、４面体を形成するＲＤＢによって備わるので、元の立方体の４つのかどを切り欠くことができる。
【００３４】
図１と、図５の拡大図を参照すると、凹部４２が、３Ｄモジュールのかどで立方体の表面上に形成されている。強化ロッド３２の端部４４がこれらの凹部の中に露出している。２個から８個の３Ｄモジュール１０が、共通のＲかど、たとえば、図２のかど４６に隣接して配置されるとき、これらの凹部は、かど接合部４８を造り出すために、コンクリートの流込み用またはグラウトの注入用の型枠としての役割を果たす空洞を形成する。図１および以下で図７に示すように、同様の凹部５２をＲ対角線に沿って形成することも可能であり、これらの内部にＲＤＢの一部が同様に露出している。図５に示すように、これらの空洞を封止するように膨張式チューブなどの適切なガスケットを保持するために、インプリント５０（ｉｍｐｒｉｎｔｓ：刻みつけ）を凹部４２および５２の周囲に形成する。
【００３５】
基本３Ｄモジュール（図１）は、これらの本体中に中空の水密容積を有し得る。このような容積によって、バラスト用途の海水、または必要に応じて任意の他の材料（すなわち、飲料水、燃料、下水、砂、および他の材料）を充填できる貯蔵槽が構成可能である。モジュール中の中空容積は、元の立方体の容積の約４分の１に相当し、これらの内容物の完全な制御を容易にする開口部および遮断弁を介して連結可能である。これらの要素はモジュール壁の任意適切な箇所に挿入可能であり、したがって図示されていない。
【００３６】
制御可能な容積は、３Ｄモジュールに浮力特性を付与するのに十分な大きさである。空気を導入することによって、３Ｄモジュールの浮力に加えて、組立構造体全体としての浮力も制御することができる。
【００３７】
図６に示すように、基本３Ｄモジュール１０は４個のシェル要素５４から構築されており、これらは、組み立てられたモジュールでは、立方体の対角線上の継目に沿って緊密に連結されている。シェル要素５４は、図７でも分かるように、平面壁（アーチ部）５６、トンネル壁５８、および球面壁６０を備える。シェル要素５４の縁部上の凹部５２を使用して隣接３Ｄモジュール間のコネクタを成型することができる。
【００３８】
図６、７、および８を参照すると、基本３Ｄモジュールは、以下の工程によってシェル要素５４から製造される。
【００３９】
段階「Ａ」：最初に３個のアーチ部５６を成型することによってシェル要素５４を製造する。成型は平坦な型枠内で水平に実行可能である。ＲＤＢを作製するために鋼鉄強化ロッド３２を使用し、ロッドの自由端４４を爾後の連結用に凹部４２中に露出しておく。凹部５２を形成しかつ横軸強化ロッド（図示せず）も配設し、コンクリートを流し込む次段階で他のシェル部分に連結するために、鋼鉄の自由端をシェル要素の縁部沿いに配置する。
【００４０】
段階「Ｂ」：それぞれのシェル要素５４のために、３個のアーチ部５６を成型用の型枠中に配置する。ＲＤＢ用の追加的な強化ロッドと、同じく成型の間に埋設しなければならないフランジ、弁、浮力制御用のコック、貯蔵コンテナの開／閉用ハッチ、吊上げ用アイ・ボルトなどのすべての取付け要素を型枠中に挿入することができる。鋼鉄の自由端は、たとえば、溶接によって連結可能である。シェル要素の型枠は、両面または片面、もしくは両方の組合せが可能である。たとえば、トンネル５８を両面型枠で成型することができる。海上構造体に関して、シェル要素の型枠は、成型されたコンクリート要素と一緒に浮遊している（浮揚性がある）ことが好ましい。
【００４１】
段階「Ｃ」：コンクリートを型枠に流し込むことによってシェル要素の製造を終了する。球面壁６０とトンネル壁５８を成型し、平面アーチ部５６間の間隙を充填する。したがって、すべての部分が連結され、シェル要素５４が完成する。コンクリートの養生は型枠の内側で実行可能であり、必要であれば、水面に浮遊している間に行うことができる。養生が完了すると、シェル要素５４は、３Ｄモジュールを形成するために他の３個のシェル要素との組立準備が完了している。
【００４２】
段階「Ｄ」：内部にシェル要素５４を有する４個の成型用の型枠をヒンジ手段によって相互に結合して、大型の折り畳み可能な三角形（図８Ａ）を形成する４個の正三角形の配置にする。
【００４３】
段階「Ｅ」：成型用の型枠をシェル要素５４と一緒にヒンジ回りに「折り畳み」（互いに引き寄せて）、「擬似４面体」構造（図８Ｂおよび８Ｃ）を形成する。ここで、４個のシェル要素は、３次元空間のそれらの正確な位置に固定する。この段階の最後に、大型の単一外部型枠が出来上がる。
【００４４】
段階「Ｆ」：型枠を閉じるとき、４個のトンネル壁５８も相互に向かって閉ざされ、管状テトラポット６１（図９）を形成する。これらの壁５８間の間隙を３Ｄモジュールの内部側から閉ざすために、特殊な円弧状の帯６２を壁５８間の間隙に挿入し、かつ連結要素６３手段によって壁の外側（テトラポットを貫通する通路に対して）で引っ張る。ここで、コンクリートの流込みまたは粘着性モルタルの塗付けまたはショットクリーチング（ｓｈｏｔｃｒｅｔｉｎｇ）によって、トンネル壁５８の縁部間の接合部を封止することができる。
【００４５】
段階「Ｇ」：シェル要素５２の縁部間の「継目」を接着する。横軸強化ロッドの端部を連結し、グラウトまたはコンクリートをシェル要素の縁部間に注入する。継目を閉ざすことによって、３Ｄモジュールはその最高の強度とその計画通りの構造的挙動を実現し得る。
【００４６】
密閉した３Ｄモジュールとその型枠が浮遊能力を有する場合は、密閉した型枠とその内部の養生した３Ｄモジュールを水中に降ろし、浮揚状態にする。３Ｄモジュールとその型枠が、浮力に関する限り均衡したら、型枠を開き、３Ｄモジュールを解放して水面に浮遊させる。その浮力は、バラスト水、ブイ、および／または重りならびに巻上機によって制御可能である。
【００４７】
本発明によれば、３Ｄモジュールの他の実施例も提案されている。連続的な平坦構造表面を実現する目的のために、特殊表面モジュール６６を設計することができる（図１０）。このモジュールは、４つの非隣接の切欠きかどのうちの２つのみを有し、かどＥおよびＧは完全である。組立構造体の露出かどのための３Ｄモジュール６８は、３つの完全なかどを有することができる（かどＢのみが切り欠いてある）。
【００４８】
単純化した平坦面３Ｄモジュール７０を図１１に示す。この場合には、切欠き表面７２が平面である。このような平坦面モジュールから構築した構造体７４を図１２に示す。この種類の３Ｄモジュール間の空間は、図２に示した球面体ではなく８面体の形状を実現する。
【００４９】
代替の「スケルトン」３Ｄモジュール８０を図１３に示す。このスケルトン・モジュールは、基本３Ｄモジュールと同じ外部形状（テトラポット中に４つの切欠きかどおよび連結した４つのトンネル）を有し、ＲＤＢから作製された同じ強化構造も有する。しかし、このスケルトン・モジュール８０は、中空容積がなく、したがって浮力がない。スケルトン・モジュールは、４面体構造中に配置された概ね均一の断面を有する６本のビーム８２を備える。これらのビームの断面は長方形になり得るが、２個の隣接するスケルトン・モジュールが、これらの間に元の立方体のＲ対角線に沿って延在する中空の空間を画定するように、開いた溝８４を備えることもできる。隣接するスケルトン・モジュールによって組み立てた構造体が図１４に示してあり、溝８４を有する２本の隣接ビーム８２の断面を図１５Ａで見ることができる。溝８４中の中空の空間は、凹部４２または５２によって形成した空洞と同じ連結機能を有する。強化要素の一部は、その空間内に、たとえば、横軸鋼材ロッドの端部またはループを露出させることができる。この空間にグラウトまたは他の固定材料を充填して隣接モジュールのＲＤＢを相互に固着して組立構造体の構造的挙動を向上させる。
【００５０】
構造的挙動を向上させる別の方法は、「Ｔ」字形または「Ｕ」字形、もしくはビーム８２の平坦面に対して垂直方向に慣性モーメントが増大する他の任意の形状を使用することである（図１５Ｂ参照）。
【００５１】
スケルトン・モジュールの特性は、基本３Ｄモジュールの特性と同様である。これらを立方体のように積み上げ、かつ基本３Ｄモジュールと同じ方式で相互連結して、図３および４に関連して説明したように構造的に振る舞う大規模構造体８６（図１４参照）を形成することができる。
【００５２】
中空コンクリート・ボックスは、それぞれにまたはその６つの面中に開口を備えても、または備えていなくても、１つの代替的な「立方体」３Ｄモジュールとしての役割を果たすことができる。このような代替実施例は、ボックスが密閉されかつ空気が充填されていれば浮力を有し得るし、またはそれに開口があれば浮力を有し得ない。それは、基本３Ｄモジュールと同じ強化材、たとえば、「立方体」モジュールに４面体の構造的特性を付与するＲＤＢによって、常法で知られている他のコンクリート構造ボックスのいずれとも異なる。連結方式は、基本３Ｄモジュールと同じである。
【００５３】
本発明の３Ｄモジュールの別の実施例は、「二重」３Ｄモジュールである。図１６に示す二重モジュール９０は、基本モジュールのＲＤＢを有するが、立方体の他の６本の対角線（Ｒ２対角線）に沿って延在し、かつ第２の４面体形状を成す第２組の６本のＲＤＢ９１も備える。図３では、第２の４面体は、破線で示したロッド９２および頂点コネクタ９４によって模式化してある。負荷の下での第２の４面体の構造的挙動は、第１の４面体のそれと同じである。実際に、これら２個の４面体間の相互に及ぼす影響は、それらのＲＤＢがそれぞれ同じモジュール中に埋設されているにも拘わらず非常に少ない。
【００５４】
二重３Ｄモジュール９０は、その８つの頂点がすべて接合部として使用されるので、異なる方式で切欠きを設ける。１２個の球面ＳＡＤ、ＳＡＢなどを立方体のそれぞれの辺の周りに切り欠き、１２個のトンネルＴＡＢ、ＴＢＦなどを切欠き面から立方体の中心まで穴ぐりする。立方体の中心は、中央の球面を切り欠くことによってさらに中ぐり可能である。切欠き表面も異なる形を有し得るが、Ｒ１対角線とＲ２対角線を遮断してはならない。二重３Ｄモジュールは、基本モジュール１０と同様にその本体中に中空の水密容積を有することができる。それを６個のモジュール要素から組立て可能であり、それぞれが２つの異なる４面体、たとえば、要素ＡＢＦＥ（少し影を付けて示す）に属する２本のＲＤＢを備える。二重３Ｄモジュールはシェル要素からも組み立てることができる。別法として、このモジュールをスケルトン３Ｄモジュール９６（図１７参照）として構築可能であり、このような８個のモジュールから組み立てた構造体９８を図１８に示す。
【００５５】
本発明の範囲内で、さらに多くのＲＤＢを追加して様々な３Ｄモジュールを製造することができる。たとえば、図１９に示すように、立方体の面の中心を連結する１２本のＲＤＢを二重モジュールに追加して内部８面体構造を形成するとき、「多重」３Ｄモジュール１００が得られる。この多重モジュールは、内部８面体構造に付着した８個の４面体（たとえば、ＬＭＮＥ）によって構成されていると見なし得る。多重モジュールの構造的方式は、８個の基本３Ｄモジュール（図４参照）から組み立てられた構造体の方式と実際に同一である。多重モジュールは、対応する頂点Ｅの下のトライポッド形状中に集中するトンネル、たとえば、ＴＥＡ、ＴＥＦ、ＴＥＨを有することができる。接合部を形成する凹部は、立方体の頂点（凹部４２）、立方体の対角線（凹部５２）、そして立方体の面の中央（凹部１０４）に設けられる。多重３Ｄモジュールは、１２個の、ＥＭＦＬなどのシェル要素から組立て可能である。３個のこのようなシェル要素を最初に１つの成型用の型枠中に組み立てて中間セットＡＦＨＥを形成し、次いで、４組のこのようなセットを型枠と一緒に組み立て、図８Ａ、８Ｂ、および８Ｃに示しかつこれらに関連して説明した３Ｄモジュールに組み立てることができる。これに代えて、ＥＭＦＬなどのシェル要素を、最初にＬＭＥおよびＬＭＦなどの部分要素から組み立てることもできる。中空容積は、内部８面体構造と周囲４面体の両方の中に形成可能である。
【００５６】
構成要素ＲＤＢが完全な４面体を形成しない「欠損」３Ｄモジュールは、本発明の３Ｄモジュールである。たとえば、図２１は、二重交差の構成にある、囲んでいる立方体の４本の本体対角線に沿って４本のＲＤＢを有する「欠損」３Ｄモジュール１１４を示す。これに代えて、図２２は、囲んでいる立方体の面対角線のうちの５本の対角線に沿って５本のＲＤＢを有し、１本の対角線ＦＨを使用する空間４角形ＡＦＣＨを形成する「欠損」３Ｄモジュール１１８を示す。最後のモジュールの構造は、辺ＡＣが欠損する４面体ＡＦＣＨであると説明することもできる。しかし、「欠損」３Ｄモジュールは、モジュール式構造体中で他の３Ｄモジュールと組み立てられるとき、完全な４面体格子の一部となる。図２３では、このような構造１２０が、「欠損」３Ｄモジュール１１８から構築された２つのレイヤ１２２および１２４の一方を他方の上に設置する格子として示してある。上部レイヤ１２２中の欠損ＲＤＢ１２６は、組み立てられた構造体では下部レイヤ１２４中のＲＤＢに匹敵する。
【００５７】
以上に説明した代替３Ｄモジュール、つまり、基本３Ｄモジュール、表面モジュール、平坦面モジュール、スケルトン・モジュール、立方体モジュール、二重モジュール、多重モジュール、および「欠損」モジュールは、すべてがモジュール方式であり、特定の平面要件にしたがって、相互に置換可能であるか、または組合せて（可換性がある）用いることが可能である。これらの可換性は、元の平行６面体の同じサイズ、Ｒ対角線に沿った平坦表面、および対応するＲ対角線に沿った接合部の同一または互換性のある配置によって備わる。しかも、多重モジュールは半分のサイズのモジュールによって組立て可能であり、それによって陸上および海上構造体のより融通性のある構成を提供する。
【００５８】
海上構造体は、以下の方式で上に説明の３−Ｄモジュールから組み立てられる。
【００５９】
海上構造体を建設するための海底および土台は、水中土木用の機械設備を使用する従来通りの方法によって整備する。必要であれば、砂礫投入または他の方法を使用して基盤を安定させることができる。
【００６０】
海上建設物の土台は、静的かつ動的活荷重に加えて、自己荷重および海中に存在する動的負荷（海流、浮力、潮流、嵐、波、地震、海底地震など）に耐えるように設計される。さらには、これらの土台は構造体中の３Ｄモジュールを水平にする役割を果たす。
【００６１】
３Ｄモジュールは、浮遊状態で、その所期の設置場所の上方に水中を運搬（曳航）される。モジュールは、構造体中のその最終位置に嵌め込むために、クレーン・ケーブルに連結され、回転され、かつその計画位置まで持ち上げられる。
【００６２】
モジュールは、その中空容積中に制御量の水を流入させることによって、ブイを使用することによって、または吊上げクレーンなどを使用することによって水中に沈められる。３Ｄモジュールを定位置に適正に位置決めする最終微調整は、成型時または他の適切な方法によってモジュール中に取り付けられるコニカル・リード（ｃｏｎｉｃａｌ  ｌｅａｄｓ）（オスおよびメス）によって実行可能である。
【００６３】
隣接モジュールの凹部４２が、かど接合部４８（図５および図２）を成型するための型枠の役目をする密閉空間を形成するように、すべてのモジュールを共通のＲかど回りに（１つのＲかど当たり最大８個のモジュール）位置決めした後に、隣接する３Ｄモジュール間の連結を以下の方式で完成する。
接合部の型枠は、モジュール間の狭い間隙中で相互に向き合うインプリント５０（図５）中に、空圧式または油圧式の膨張チューブなどのガスケットを挿入することによって成型のための準備をする。このようなガスケットは、モジュールを組み立てる前に、たとえば、接着によってインプリント中に取り付けてもよい。２組の複数のガスケットを使用し、ガスケットの１つが膨張しなければ、対向する１つが間隙を封止するように、各組がそれぞれのモジュールに付着して他方の組と向き合っていることが好ましい。適切な強化材（強化用の鋼鉄ロッド、強化ネット、強化繊維、強化ピン、または他の任意の強化手段）をモジュール中に挿入可能であり、強化ロッド３２の露出端４４を連結する。８個よりも少ないモジュールが接合部（すなわち構造体の境界）で接する場合は、型枠を適切なカバーによって密閉することができる。
グラウト注入管は、モジュール間の球形容積の方向から、型枠の上端中に設けてあり、３Ｄモジュールの製造時に予め取り付けておくのが好ましい。海水排出管は、型枠の下端中に設けてあり、同様にモジュール中に予め取り付けておくことが好ましく、さらに圧搾空気用の導管も設けられている。空圧／油圧式の膨張チューブを膨張させ、接合部型枠の密閉空間を取り囲む隣接モジュール間の間隙を封止する。
圧搾空気を型枠空間中に送出すると、海水が型枠から追い出されて排出管を下る。グラウトまたは他の凝固材料を注入管に通して注入し接合部型枠の空間内を充填する。グラウトを養生するとき、膨張式シーリング中の圧力を解放することができる。
【００６４】
たとえば、連結要素用の凹部５２（図１および７参照）または溝８４（図１５Ａ）を使用して、追加的な接合部を３Ｄモジュール間に同様の方式で造り出すことができる。これらの連結要素は、２個のモジュールまたは４個のシェル要素に属する１本のＲ対角線回りのＲＤＢを一体型ロッドとして機能させることになり、それによって重荷重の下でＲＤＢが圧壊するのを防止する。
【００６５】
最初に、３Ｄモジュールを２個以上のモジュールを含む浮マクロ・モジュール（集合）に組み立て、次いでこれらを建設現場に曳航し、位置決めし、かつ海上構造体の他の部分に連結することができる。この場合、マクロ・モジュールの組立ては、海上構造体の他の部分との連結に関与しない接合部のみによって、すなわち、凹部５２、溝８４、または完全に内部のＲかどなどのみを使用することによって実行するのが好ましい。
【００６６】
海上構造体の上部レイヤは、海水面（潮汐およびうねりを考慮して）よりも上に出るように設計されており、「表面」モジュール６６および６８（図１０）から建造することができる。
【００６７】
海上構造体または任意の３Ｄモジュールは、グラウトまたは他の凝固材を３Ｄモジュール中の中空容積に充填することによって強化可能であり、したがって、これらは、より大きな局部荷重に耐えるのに適切な局部的に強化された土台となる。
【００６８】
３Ｄモジュールの設計強度とは関係なく、構造体を組み立てた後の別の随意選択的な局部強化は、追加的な支柱の組付けによるものである。３Ｄモジュール中の切欠き表面とトンネルは、構造体に沿って筒抜けの空間を残しておくような形状にすることができる。これらの空間を利用して支柱１１０を下方に海底まで挿入可能である（図２０参照）。このような随意選択仕様を用いることによって、海上構造体の強度を事前に確定する必要がなくなる。このような支柱は、随時かつ必要に応じて追加可能である。
【００６９】
上述の開放空間は、１個の３Ｄモジュールに４本まで支柱を挿通することができる。図２０に示した支柱１１０の直径は、１０×１０×１０メートルの寸法および６メートルのトンネル径を有するモジュールでは、１．５０メートルである。この随意選択仕様は、すべての実用目的に関してかなりの活荷重を支持することができる。
【００７０】
特定の実施例を説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更がなされ得ることが企図されている。たとえば、３Ｄモジュールまたは構成シェル要素の製造に使用する構造材は鉄筋コンクリートに限定するものではない。ポリマー・コンクリート、アッシュ（フライアッシュ）・コンクリートに加えて、強化性の炭素繊維、ガラス繊維、プラスチック繊維、または鋼繊維も使用することができる。シェル要素は、成型用型枠として使用する繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製の外部シェル中で成型可能であり、他方ＲＤＢはＦＲＰ製の内部副部材として形成可能である。
【００７１】
以上に述べたように、それぞれの単一３Ｄモジュール中のＲＤＢが閉じた４面体を形成する必要はない。ＲＤＢの幾本かが欠損している多様な「欠損」３Ｄモジュールは、本発明の範囲内で設計可能であり、１本または２本のみのＲＤＢまたは相互に連結されていないＲＤＢを備えるモジュールさえ設計可能である。このようなＲＤＢは、組み立てられた海上または陸上構造体中に「欠損」３Ｄモジュールが含まれているときのみ、有利な多重４面体／８面体構造体の部材になることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明にしたがう基本３Ｄモジュールを示す斜視図である。
【図２】図１に示した８個の３Ｄモジュールから組み立てられた構造体を示す斜視図である。
【図３】単一構造４面体を示す模式図である。
【図４】多重４面体構造を示す模式図である。
【図５】３Ｄモジュールの強化かどを示す近接図である。
【図６】シェル要素から構築された３Ｄモジュールを示す分解組立図である。
【図７】シェル要素を示す分解図である。
【図８Ａ】シェル要素を擬似４面体構造にする、４個のヒンジ付き型枠を折り重ねる工程を示す図である。
【図８Ｂ】シェル要素を擬似４面体構造にする、４個のヒンジ付き型枠を折り重ねる工程を示す図である。
【図８Ｃ】シェル要素を擬似４面体構造にする、４個のヒンジ付き型枠を折り重ねる工程を示す図である。
【図９】テトラポット状のトンネルの継目を成型するための伸縮性型枠を示す斜視図である。
【図１０】１つおよび２つの切欠きかどを有する３Ｄモジュールから組み立てられた表面構造体を示す図である。
【図１１】平坦面３Ｄモジュールを示す斜視図である。
【図１２】図１１の平坦面モジュールから組み立てた構造体を示す斜視図である。
【図１３】「スケルトン」３Ｄモジュールを示す斜視図である。
【図１４】「スケルトン」３Ｄモジュールから組み立てられた構造体を示す斜視図である。
【図１５Ａ】スケルトン３Ｄモジュール中のビームの断面を示す図である。
【図１５Ｂ】スケルトン３Ｄモジュール中のビームの別の断面を示す図である。
【図１６】本発明の「二重」３Ｄモジュールを示す斜視図である。
【図１７】二重スケルトン３Ｄモジュールを示す斜視図である。
【図１８】二重スケルトン３Ｄモジュールから組み立てられた構造体を示す斜視図である。
【図１９】本発明の「多重」３Ｄモジュールを示す斜視図である。
【図２０】基本３Ｄモジュールから組み立てられ、かつ垂直支柱によって強化されている構造体を示す斜視図である。
【図２１】本体対角線上に４本のＲＤＢを有する「欠損」３Ｄモジュールを示す斜視図である。
【図２２】面対角線上に５本のＲＤＢを有する「欠損」３Ｄモジュールを示す斜視図である。
【図２３】「欠損」３Ｄモジュールから形成された完全な４面体格子を示す模式図である。
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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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１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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