JP2012502208A - 階段状構造 - Google Patents

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Abstract

複数の個別の奥行き部分（１）を含む階段状構造（１００）であって、前記複数の個別の奥行き部分（１）のうちの少なくとも１つが、下方に折り曲げられた長手方向前端部分（１４、２４）と、上方に折り曲げられた長手方向後端部分（１２、２２）とを各々が有する上側シート及び下側シート（２０）と、前記上側及び下側シート（１０、２０）間のコア材料（３０）とを含む、階段状構造（１００）。
【選択図】 図１

Description

本発明は階段状構造に関し、例えばスポーツ競技場又は他の娯楽興行会場用の階段状蹴上げ、可能性としては座席用蹴上げに関する。
スポーツ及び他のイベントによる収益を高めるには、スポーツ競技場又は他の会場の収容可能な観客数を最大にすることが望ましい。そのためには階段状に並んだ座席列を増設する必要があり、その結果、多くの場合に上部の皿状着座体が構造の他の部分の上に片持ち式に張り出す構造となっている。従って、かかる着座体を支持する蹴上げの重量は、支持構造体のサイズ及びコストを低減するため最低限に抑えなければならない。スポーツ及び娯楽イベントに伴う過渡振動及び共鳴振動を低減するため、蹴上げは剛体であるか、十分な質量を有するか、又は良好な減衰特性を有する材料で建造されなければならない。既存の設計の座席用蹴上げは、プレストレスト又はプレキャストコンクリート又は鋼で作製される。コンクリートは減衰係数が０．２であり、耐火性が良好で維持費が比較的低いことから、妥当な制振性で支持斜材間のクリアスパンを長くすることができるため（典型的には１２，２００ｍｍ）、公知の蹴上げ部は一般にコンクリートから建造される。コンクリートによる建造の主な欠点は、蹴上げ部が、例えば二段蹴上げについて約１０トンと重く、自重（死荷重）が使用及び着席人員による設計積載活荷重と等しいことである。従って、特に大型の片持ち式に張り出す着座部について、蹴上げ部を支持するために、さらに重く、強固で、剛性が高く、且つ高コストな上部構造及び基礎を提供することが必要となる。
自重を最小限に抑え、ひいては上部構造及び基礎のコストを低減するため、蹴上げ部は、中間の支持斜材及び補助的な鉄骨によって支持された折鋼板で建造されてもよい。典型的には、このタイプの建造では最大スパンが約６１００ｍｍであり、自重は等価なコンクリート構造の約４０％である。しかしながら、鋼製の蹴上げは減衰係数が０．１であって音響及び振動が一層問題となり易く、且つ中間の支持斜材及び補助的な鉄骨の製造及び架設に関連してさらに高コストとなる。
構造サンドイッチ板部材が米国特許第５，７７８，８１３号及び米国特許第６，０５０，２０８号に記載されており（これらの文献は参照により本明細書に援用される）、これは、例えば非発泡ポリウレタン製の中間のエラストマーコアと共に結合された、金属製、例えば鋼製の外板を含む。このようなサンドイッチ板システム（多くの場合にＳＰＳ構造と称される）は、多くの建造形態において補剛鋼板、成形鋼板、鉄筋コンクリート又は鋼コンクリート複合構造に代用して用いることができ、結果として得られる構造は大幅に単純化され、強度及び構造上の性能（例えば剛性、減衰特性）が向上する一方、重量増加は抑えられる。このような構造サンドイッチ板部材のさらなる発展形態が、国際公開第０１／３２４１４号に記載されている（同様に参照により本明細書に援用される）。当該文献に記載されているとおり、コア層に発泡成形品又はインサートを組み込むことでコスト及び／又は重量を低減し得るとともに、横断方向金属せん断板を追加して剛性を高めることもできる。
国際公開第０１／３２４１４号の教示に従えば、発泡成形品は中空であっても、又は中実であってもよい。中空成形品は大幅な重量低減をもたらすため有利である。当該文献に記載される成形品は、軽量な発泡材料製に限定されるものではなく、木製又は鋼製の箱形材、プラスチック製の押出し異形材及び中空のプラスチック製球形材など、他の材料から作製することもできる。
英国特許第２，３６８，０４１号は、上側及び下側金属板と、それらの金属板間に結合された、それらの間にせん断力を伝達するためのプラスチック又はポリマー材料の中間層とを有するサンドイッチ構造、すなわちＳＰＳ構造を含む階段状蹴上げを開示している。板が予め所望の階段状蹴上げ形状に折り曲げられ、一体に溶接された後、２枚の板の間の階段状蹴上げ形状の空洞に中間層が注入される。階段状蹴上げの形成に用いられるサンドイッチ構造板は、同等の厚さの鋼板と比較して剛性が高く、補剛要素を提供する必要性が回避又は低減される。その結果、溶接部の少ない著しく単純な構造となり、製造の単純化と、疲労又は腐食を起こし易い範囲の低減との双方がもたらされる。しかしながら、エラストマーが注入されるこの構造は嵩高く、組立てが複雑である。
本発明の一目的は、改良された構造部材を提供することである。
本発明は、複数の個別の奥行き部分を含む階段状構造であって、前記複数の個別の奥行き部分のうちの少なくとも１つが、下方に折り曲げられた長手方向前端部分と、上方に折り曲げられた長手方向後端部分とを各々が有する上側シート及び下側シートと、前記上側シートと前記下側シートとの間のコアとを含む、階段状構造を提供する。
これにより、階段状蹴上げの製造及び組立てが著しく単純化される。さらに、階段状構造は約９０°（例えば９０．６°）の屈曲のみを有するように作製することができ、従って階段状構造を特殊な折曲げ装置なしに作製することが可能となる。上側シートと下側シートとは外形が同じであってもよく、それにより単一のシート折曲げラインを使用して双方のシートを製造することができる。さらに、階段状構造（場合によりサンドイッチ板システム（ＳＰＳ）を伴うもの）の製造に必要な溶接部の数を少なく抑えられる。これにより溶接コストが低減されるのみならず、潜在的に疲労を起こし易い箇所をなくすこともできる。また、それにより本設計は、溶接歪みの可能性が高まることを回避する。さらに、階段状構造を作製するための個々の要素は比較的容易に運搬することが可能なものであり、複数の個別の奥行き部分は積み重ねることができる。個別の奥行き部分を一体に固定し、骨組みに固定する作業もまた、単純化される。個別の奥行き部分は製造プラントで作製し、現場に運搬して組み立てることができる。
本発明の金属シート及びコアの材料、寸法及び一般的特性は、その階段状蹴上げが供される特定の使用目的に応じて選択され得る。一般に、コアがポリマー製又はプラスチック材料製である場合については、米国特許第５，７７８，８１３号及び米国特許第６，０５０，２０８号に記載されるとおりであってよい。鉄鋼又はステンレス鋼は、一般に厚さ０．５〜２０ｍｍ（好ましくは３〜５ｍｍ）で用いられ、軽量が望ましい場合にはアルミニウムが用いられてもよい。同様に、コアは、好ましくは圧密な（すなわち発泡性ではない）プラスチック又はポリマー材料であってもよく、及び任意の好適な材料、例えば米国特許第５，７７８，８１３号及び米国特許第６，０５０，２０８号に記載されるとおりの、ポリウレタンなどのエラストマーであってもよい。また、国際公開第０１／３２４１４号に記載されるとおり軽量成形品又はインサートが含まれてもよい。第１の金属シートを塗装するか、又は別の表面処理を施すことにより、トラクションを向上させてもよい。
本発明に係る階段状構造は、関係する保守容易性の基準、並びに防振及び防撓、さらには板の荷役に関する建設上の制限事項を満たすように設計することができる。結果として得られる構造は軽量で剛性があるとともに、プラスチック又はポリマー材料に固有の減衰特性により、補剛鋼板及び圧延部（補助鋼加工品）を伴い建設される蹴上げ、又はプレストレストコンクリートで建設されるものと比べて構造及び振動上の応答性能の向上をもたらす。
以下の例示的実施形態の説明及び添付の概略図を参照し、本発明を以下にさらに説明する。
本発明の第１の実施形態に係る個別の奥行き部分を横断方向断面で示す。 図１に示されるとおりの個別の奥行き部分を２つ含む本発明に係る階段状構造を横断方向断面で示す。 個別の奥行き部分の第２の実施形態及びその隣接する個別の奥行き部分との連結方法を横断方向断面で示す。 個別の奥行き部分の第３の実施形態及びその隣接する個別の奥行き部分との連結方法を横断方向断面で示す。 個別の奥行き部分の第４の実施形態及びその隣接する個別の奥行き部分との連結方法を横断方向断面で示す。 隣接する階段状構造の２つの奥行き部分間の連結の詳細を長手方向断面で示す。 隣接する階段状構造の２つの蹴上げ板間の連結の詳細を長手方向断面で示す。 隣接する階段状構造の２つの蹴上げ板間の連結の詳細のさらなる実施形態を長手方向断面で示す。 ２つの個別の奥行き部分を含む階段状構造のさらなる実施形態を横断方向断面で示す。
第１の実施形態
図１は、本発明に係る個別の奥行き部分１の横断方向断面を示す。個別の奥行き部分１は、階段状構造１００（図２を参照）、例えば劇場又は小規模な競技場等において使用される座席用蹴上げの形成に用いることができる。
典型的には、着座体の部分は幅が５〜１５メートルであり、各端部において、競技場の他の部分の上に片持ち式に張り出すことのできる支持斜材ビームによって支持される。次に、階段状構造の奥行き部分１に座席が設置される。奥行き部分１は略水平であり、及び奥行き部分１の間の段差は蹴上げ部分２と称され、これは略垂直である。階段状構造は現場で組み立てられてもよく、又は予め部分的若しくは完全に組み立てられてもよい。
図１から分かるとおり、この構造要素において、個別の奥行き部分１（長手方向に細長い）は上側シート１０と下側シート２０とから作製される。上側シート１０及び下側シート２０は、第１及び第２の金属板、好ましくは鋼板から構成されるが、他の材料が適していることもある。例えば、シート１０、２０は繊維強化プラスチックから作製されてもよく、又は鋼鉄以外の金属、例えばアルミニウムから作製されてもよい。
上側シート１０及び下側シート２０の厚さは、例えば０．５〜２０ｍｍの範囲であってもよい。構造のなかで使用中に摩耗を被ることが予想される部分は肉厚の金属層で形成されてもよく、及び／又は例えばグリップを向上させるため、表面型出しにより形成されてもよい。或いはコーティングを用いることもできる。
上側シート１０と下側シート２０との間にはコア３０がある。コア３０は好ましくはプラスチック又はポリマー材料、好ましくはポリウレタンエラストマーなどの圧密な熱硬化性材料であり、それにより構造部材の奥行き部分又は踏み面として機能する構造板部材（ＳＰＳ）を形成する。コア３０はコンクリート層であってもよい。コンクリート層は、典型的には重量が約２４００ｋｇ／ｍ３（例えば２１００〜２７００ｋｇ／ｍ３）である通常のコンクリートであってもよいが、好ましくは重量が典型的に約１９００ｋｇ／ｍ３（例えば１２００〜２２００ｋｇ／ｍ３）である軽量コンクリート、より好ましくは重量が典型的に約１２００ｋｇ／ｍ３以下（例えば５００〜１２００ｋｇ／ｍ３）である超軽量コンクリートであってよい。コンクリートは任意のタイプのセメント系材料（例えば、ポルトランドセメント、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、石灰石微粉及びシリカフュームなどのセメント）であってもよい。コア３０は、上側シート１０と下側シート２０との間にせん断力を伝達する材料から形成される。コア３は、１５〜３００ｍｍ（好ましくは１５〜３０ｍｍ、例えば２０ｍｍ）の範囲の厚さを有してもよく、上側シート１０及び下側シート２０に十分な強度で結合されて、使用中、それらのシート１０、２０の間に期待されるせん断力を伝達するのに十分な機械的特性を有する。コア３０とシート１０、２０との間の結合強度は３ＭＰａより大きく、好ましくは６ＭＰａでなければならず、特に使用中に高温に曝露されることが予想される場合には、コア材料の弾性係数は２００ＭＰａより大きく、好ましくは２５０ＭＰａより大きくなければならない。
典型的な使用荷重及び人員荷重が１．４ｋＰａ〜７．２ｋＰａ程度である階段の蹴上げなどの低荷重用途については、より低い結合強度、例えば約０．５ＭＰａであってもよい。コア層３０により、構造サンドイッチ板部材は、実質的に板厚がより大きく、且つ剛性が大幅に増強された補剛鋼板の強度及び耐荷力を有する。
構造部材を製造するため、シート１０、２０の内表面が、コア材料との良好な結合を形成するのに十分清浄な表面となるように、例えば酸エッチング及び洗浄及び／又はグリットブラスト又は任意の他の好適な方法により調製される。
コア材料は、好ましくは空洞に注入又は真空充填し、次にその空洞内で硬化させる。個別の奥行き部分１をこのように製造するため、構造板部材の長手方向端部を封止し（以下に記載するとおり）、且つ構造板部材の横断方向縁部を封止することにより（例えば、上側シート１０と下側シート２０との間の端面板を溶接するか、又は上側シート１０と下側シート２０との間におけるそれらの横断方向縁部にエッジバー６０（図６を参照）を配置若しくは溶接することによる）、シート１０、２０の間に空洞を形成する。従って、上側シート１０と下側シート２０との間にコア用空洞が形成され、板又は横断方向端部に取り付けられた部材のいずれかにある注入口（図示せず）からそのコア用空洞にコア材料を注入することができる。任意の好都合な位置に通気孔を設けることができる。通気孔及び注入口の双方とも、好ましくは注入完了後に充填され、面一に研磨される。コア材料の注入及び硬化中、硬化熱により引き起こされるコアの熱膨張に起因する座屈を防止するため、シート１０、２０を拘束しなければならないこともある。或いは、特に比較的小さい蹴上げについては、コア材料を注入するため構造部材を金型に入れてもよい。実際には、以下に記載する本発明の１つ又は複数の蹴上げ部分２の幾何形状から、コア材料の注入及び硬化中に上側シート１０及び下側シート２０に座屈が起こる可能性は低く、これは本発明のさらなる利点である。
図示されないが、上側シート１０及び下側シート２０を所定位置に固定する前に、スペーサ、軽量成形品、せん断板及び他のインサートがコア用空洞内に位置決めされてもよい。スペーサは、各部の間隔、ひいてはコアの厚さを蹴上げにわたり確実に均一にするため有利である。さらに、マイクロスフェアなどの他の低密度増量材料をコア材料に用いてもよく、それらは構造部材の重量を低く抑え、且つコストを下げるのに役立つ。必要に応じて細部構造、例えば座席及び安全手すりの取付け台が、コアの注入前に、又はその硬化後に、構造部材に対して溶接されるか、又は他の方法で固定されてもよい。しかしながら、硬化後に固定する場合、コアに損傷を与えることのないよう注意を払う必要がある。
図１は、個別の奥行き部分の上側シート１０及び下側シート２０がそれらの長手方向端部で折り曲げられていることを示す。すなわち、上側シート１０及び下側シート２０は３つの部分から形成される。それらは、長手方向後端部分１２、２２と、長手方向前端部分１４、２４と、中央部分１６、２６とである。中央部分１６、２６は、長手方向後端部分１２、２２と長手方向前端部分１４、２４との間に位置決めされる。
コア３０は、概して中央部分１６、２６に隣接する上側シート１０と下側シート２０との間にしか存在しない。すなわち、コア３０はシート１０、２０の横断方向全幅にわたっては延在しない（但し、以下に記載するとおり、長手方向後端部分１２、２２及び／又は長手方向前端部分１４、２４の間に、それらの２つの部分の不完全な封止に起因していくらかのプラスチック又はポリマー材料が存在することはあり得る）。コア３０はある奥行き部分１から別の部分まで延在することはない。すなわち、コア３０には隣接する個別の奥行き部分１の間に中断部分があり、例えばコア３０は、構造全体にわたっては連続していない。換言すれば、コア３０は階段状構造を通じて連続していない。階段状構造のある蹴上げ部分２又は各蹴上げ部分２の少なくとも一部は、（プラスチック又はポリマー（耐力）材料の）コアを含まない。蹴上げ部分２は実質的にコアを含まず、実質的に板、例えば金属板のみから構成される。この板は、長手方向後端部分１２、２２及び長手方向前端部分１４、２４であってもよい。長手方向後端部分１２、２２及び前端部分１４、２４は、それらの間にコアを有しなくともよい。特に隣接する奥行き部分の長手方向後端部分１２、２２及び長手方向前端部分１４、２４の間にコアは存在しない。蹴上げ部分２の中央部分はコアを含まない。
図１で分かるとおり、長手方向後端部分１２、２２は中央部分１６、２６と略垂直である。同様に、長手方向前端部分１４、２４は中央部分１６、２６と略垂直である。角度は正確に９０°でなくともよく、例えば排水が可能なように奥行き部分１を１：１００の下り勾配にしてもよい。長手方向前端部分１４、２４は中央部分１６、２６から下方に折り曲げられている。長手方向後端部分１２、２２は中央部分１６、２６から上方に折り曲げられている。用語「折り曲げられている」は、必ずしもシートが折曲げ加工によりその形状に形成されていることを意味するものではなく（但し、特にシートが金属製である場合、それが該当することもある）、シートが単一である（すなわち、例えば３枚の板が溶接により一体に形成されているのではない）ことを示すために用いられる。従って、例えばシート１０、２０が繊維強化プラスチックから作製される場合、シートは最初から図１に示される形状に形成されてもよく、端部分は上方及び下方に折り曲がっているものの、実際の物理的な折曲げ加工は行われないことがあり得る。
図１は個別の奥行き部分１を示す。用語「個別の」とは、その奥行き部分が他の奥行き部分及び階段状構造の他の構成要素と切り離されていることを意味する。特に、上側シート１０も、また下側シート２０も、別の奥行き部分の一部を形成するためには用いられていない。
上側シート１０の長手方向後端部分１２は、下側シート２０の長手方向後端部分２２と実質的に平行である。長手方向後端部分１２、２２は双方とも重なり合っている。すなわち、長手方向後端部分１２、２２の双方の平面と垂直なラインは、長手方向後端部分１２、２２の双方を通る。同じことが長手方向前端部分１４、２４にも当てはまる。
長手方向前端部分１４、２４及び長手方向後端部分１２、２２が存在する主な理由は二つある。第一に、シート１０、２０のそれらの部分は、上側シート１０及び下側シート２０の中央部分１６、２６の間の空洞を密封するために用いられ、次にその空洞はコア材料３０で充填される。この場合、コア３０は空洞に注入され得る。しかしながら、これは必ずしも該当するものではなく、コアのプレキャストスラブを上側シート１０及び下側シート２０の中央部分１６、２６の内表面に接着することも可能である。第二に、長手方向後端部分１２、２２及び長手方向前端部分１４、２４は、個別の奥行き部分１を隣接する個別の奥行き部分１に締結するために使用することができる。これは締結具、例えばねじ締結具又はリベットを用いて行うことができる。或いはこれは、溶接により行うことも可能である。
隣接する個別の奥行き部分１をどのように取り付けることが可能かについて、図２及び図３に２つの実施形態が示され、但しそれを実現することのできる方法は他にもある。このように、長手方向前端部分１４、２４及び長手方向後端部分１２、２２が隣接する個別の奥行き部分１の間の蹴上げ部分２の少なくとも一部を形成する。
上記に指摘したとおり、上側シート１０と下側シート２０との間に空洞が形成され、これは実質的に外側から封止される。これは長手方向端部において、長手方向後端部分１２、２２の間を封止し、且つ長手方向前端部分１４、２４の間を封止することにより行われる。図１は、この封止を達成する一方法を示す。図４、図５及び図９に、封止を達成し得る他の方法が示される。
図１及び図２の実施形態（並びに図３の実施形態）において、封止は長手方向端部分１２、２２、１４、２４の間を接触させることにより実現される。すなわち、長手方向後端部分１２、２２の内表面が当接し合い、長手方向前端部分１４、２４の内表面が当接し合う。長手方向後端部分を共に圧締めし、且つ長手方向前端部分１４、２４を共に圧締めすることにより、封止を実現することができる。コア材料３０が現場で注入される場合、初めに階段状構造を図２に示されるとおり組み立て、その後注入を行うことにより圧締めを実現することができる。場合により、特に図１、図２、図３及び図５の実施形態では、長手方向端部分１２、２２の間及び１４、２４の間に溶接を行ってもよい。溶接はコアの注入前に行ってもよく、又はコアの注入後に行ってもよい。２つの長手方向端部分１２、２２及び１４、２４を異なる長さに作製して隅肉溶接を用い得るようにすれば、最も簡単である。
図１で分かるとおり、上側シート１０及び下側シート２０の双方とも同じ形状を有する。すなわち、下側シート２０は単に上側シート１０を逆向きに反転させたものである。このとき上側シート１０及び下側シート２０の双方の製造に単一の板折曲げラインを使用し得るため、これは製造上有利である。さらに、約９０°の屈曲しか必要でないという事実もまた、製造がはるかに単純化される可能性が高いことを意味する。また、シート１０、２０を積み重ね、組立てが行われる現場まで容易に運搬することができる。
図２は、複数の個別の奥行き部分１をどのように組み立てると階段状構造１００を形成することができるのかを示す。隣接する個別の奥行き部分１は互いに締結される。隣接する個別の奥行き部分は（図３〜図５の実施形態とは対照的に）互いに直接締結される。図２には、ボルト５２、５４を用いて一体に締結することが示されるが、他の締結方法を用いることも可能である。例えば、締結はリベットを用いるか、又は少なくとも１つの溶接を用いることも可能である。しかしながら、製造コスト及び時間を低減するため、並びに関連する歪みをなくすため、可能であれば溶接の使用は避けることが好ましい。しかしながら、必ずしも全ての溶接をなくすわけではなく、例えば上側シート１０と下側シート２０との間の空洞は、それらの横断方向端部分で封止する必要がある。上記のとおり、これは通常、上側シート１０と下側シート２０との間の端面板又はエッジバー６０の溶接を伴う。
図２で分かるとおり、個別の奥行き部分１は、それらの長手方向端部分１２、１４、２２、２４を介して互いに締結される。すなわち、上側又は第１の個別の奥行き部分１ａが下側又は第２の個別の奥行き部分１ｂに対し、上側の個別の奥行き部分１ａの少なくとも１つの長手方向前端部分１４、２４を下側の個別の奥行き部分１ｂの長手方向後端部分１２、２２の少なくとも１つと連結することによって取り付けられる。実際には、長手方向後端部分と前端部分とは長さが異なるため、上側の個別の奥行き部分１ａと下側の個別の奥行き部分１ｂとの間に重なり合う段差付き接合部が形成され得る。実際には、少なくとも１つの上側締結具５２が、上側の個別の奥行き部分１ａの双方の長手方向前端部分１４、２４と、下側の個別の奥行き部分１ｂの下側シート２０の１つのみの長手方向後端部分２２とを挿通する。少なくとも１つの下側締結具５４は、下側の個別の奥行き部分１ｂの長手方向後端部分１２、２２の双方と、上側の個別の奥行き部分１ａの上側シート１０の１つのみの長手方向前端部分１４とを挿通する。しかしながら、逆の場合も機能することが可能である。しかしながら、図２に示される手法では、階段状構造の外側に対する目視可能な接合が下側奥行き部分１ｂに近接して位置決めされ、それが好ましい。他の取り付けシステムを使用することも可能である。
下側締結具５４は、好都合には階段状構造を支持ビーム５０に連結するために使用することができる。締結具用の穴は全て、製造ライン上で穴抜き加工されてもよい。
長手方向後端部分１２、２２の内表面間及び長手方向前端部分１４、２４の内表面間に膨張性材料が配置されてもよい。膨張性材料を使用すると、コア３０用の空洞の封鎖に役立ち得るとともに、防火及び特に火災状況下での空洞の開放又は脱ガスにも役立ち得る。
膨張性材料は、締結具５２、５４のいずれの側にあってもよい。しかしながら、膨張性材料は好ましくは、締結具５２、５４の、コア３０により近い側にある。
図３は第２の実施形態を示し、これは以下に記載される点を除き第１の実施形態と同じである。図３では、長手方向前端部分１４、２４は同じ長さである。同様に、長手方向後端部分１２、２２もまた、互いに同じ大きさだけ中央部分１６、２６から外方に延在する。しかしながら、隣接する個別の奥行き部分の長手方向端部分に接合されるのではなく、上側の個別の奥行き部分１ａの長手方向前端部分１４、２４は板４０の上部に取り付けられ、下側の個別の奥行き部分１ｂの長手方向後端部分１２、２２は同じ板４０の下側側面に取り付けられている。従って、板は蹴上げ板４０と見なすことができる。従って、蹴上げ部分２は、長手方向前端部分１４、２４と、板４０と、長手方向後端部分１２、２２とから構成される。
締結装置は第１の実施形態と同じであり、すなわち上側締結具５２が上側の個別の奥行き部分１ａの長手方向前端部分１４、２４の双方と板４０とを挿通し、且つ別個の下側締結具５４が下側の個別の奥行き部分１ｂの長手方向後端部分１２、２２の双方と板４０とを挿通することによる。
長手方向前端部分の間並びに長手方向後端部分の間の封止は、第１の実施形態と同じである。
図４は第３の実施形態を示し、これは以下に記載される点を除き第２の実施形態と同じである。図４では、単一のシートが上側シート１０及び下側シート２０の双方を構成する。シートは、長手方向前端部分１４、２４又は長手方向後端部分１２、２２の端部にある屈曲部分３５（双方とも図示される）で１８０°折り曲げられている。この実施形態では、長手方向端部分のうちの一方のみを屈曲部分３５により封止してもよい。他方の長手方向端部分は、別の方法により封止することが必要となる。下方に向いた接合部に対する長手方向端部分間への膨張性材料の使用は、上方に向いた接合部ほど効果的ではないことが予想される。従って屈曲部分３５は、長手方向後端部分１２、２２の端部にあるのではなく、長手方向前端部分１４、２４の端部にあることが好ましい。
図５は第４の実施形態を示す。図５の実施形態は、以下に記載される点を除き図３の実施形態と同じである。しかしながら、図５の実施形態では、長手方向後端部分１２、２２及び長手方向前端部分１４、２４はクリンプ３７を用いて一体にクリンプ接合される。これにより単純なボルト締めと比べて良好な封止がもたらされる。締結具３２のいずれの側に対するクリンプ接合であってもよい。
上記の実施形態の任意の封止方法を、他のいずれかの方法と共に用いることができる。例えば、長手方向前端部分を屈曲部分３５により封止してもよく、且つ長手方向後端部分をクリンプ３７により封止してもよい。
図６〜図８は、２つの階段状構造１００をそれらの横断方向端部において（すなわち隣り合って位置決めされる２つの階段状構造を）どのように一体に接合し得ることで、一方の階段状構造１００の奥行き部分１が他方の階段状構造の奥行き部分１に連続するようになるかを示す。
図６は、２つの隣接する奥行き部分がどのように接合され得るかを示し、図７及び図８は、異なる設計の２つの隣接する蹴上げがどのように接合され得るかを示す。いずれの場合にも、並進移動が可能で、それにより熱膨張及び熱収縮を吸収することのできる接合部を有することが望ましい。
図６に示されるとおり、上側シート１０と下側シート２０との間に横断方向端部に沿って（溶接６２を用いて）エッジバー６０が所定位置で溶接されている。エッジバーの上側前端縁部及び下側後端縁部は、上側シート１０及び下側シート２０の屈曲部の湾曲に適合するように機械加工されてもよい。その機械加工は単純な４５°カットであってもよい。左側奥行き部分１ａの下側シート２０は、横断方向において上側シート１０より短い。エッジバー６０の外端部は、実質的に上側シート１０の外端部のレベルである（但し溶接６２のための十分な空間は残す）。従ってエッジバー６０は、その底側外縁部において、隣接する奥行き部分の底側シート２０用の着座面を提供する。隣接する奥行き部分１ｂでは、下側シート２０が上側シート１０より多く突出し、エッジバー６０は上側シート１０の外縁部と実質的に同一平面にあるその外端部を有する（但し溶接６２の余地はある）。この構成を用いると、隣接する奥行き部分１６の下側シート２０の内表面が、左側奥行き部分１ａのエッジバー６０の外側底表面と係合する。２つの奥行き部分１ａ、１ｂの間の封止は、２つのエッジバー６０の間に位置決めされる管又はロッド６４を提供することによって行うことができる。管又はロッドは、シリコーン又は他の非吸収性材料であってもよい。ロッド又は管６４の上面には、耐火性バリア６６が配置される。耐火性バリア６６は、例えばゲルの形態で適用することができ、次にそれが固化される。この構成は、封止特性並びに耐火特性の双方を提供することができる。
図６はまた、アセンブリがどのように骨組み１００に取り付けられ得るかも示す。エッジバー６０並びに上側シート１０及び下側シート２０を通る貫通孔８０が機械加工される。ボルト９０の頭部用の凹部８５もまた、エッジバー６０の上部に存在する。ボルト９０が貫通孔８０に配設され、ナット９２で骨組み１００に取り付けられた後、凹部８５を覆って所定位置にカバー板１１０が溶接されてもよく、それにより上側シート１０及びカバー板１１０が連続した平坦な上表面を提供する。
隣接する蹴上げ部分の封止については、重なり部分もまた企図しなければならない。図７の場合、各奥行き部分２は単一の板から構成される。従って、２つの蹴上げ部分の重なり部分が存在するように、板の一方に裏当てバー７０が溶接される。次に、図６の実施形態のように、２つの蹴上げ板２の間の間隙を耐火性シーラント６６で充填することができる。しかしながら、材料６６が裏当て板７０に付着することを回避するため、材料６６を充填する前に裏当て板７０にボンドブレーカー６８が貼着される。
図８の実施形態では、各蹴上げは２つの板から構成される。板の縁部を異なる長さにすることにより、隣接する蹴上げを重なり合うように配置することができる。次に、図７の実施形態と同じボンドブレーカーを伴う充填手順を適用することができる。
図９は、隣接する個別の奥行き部分１をどのように取り付けることが可能かについてのさらなる実施形態を示す。図９の実施形態は、以下に記載される点を除き図２の実施形態と同じである。
図９では、上側シート１０の長手方向前端部分１４が隣接する個別の奥行き部分１の下側シート２０の長手方向後端部分２２に接触した状態とされる。従ってボルト５２は２枚の板のみを挿通し、奥行き部分２は２枚の板の厚さのみである。
さらに図９には、空洞を実質的に外側から封止する別の方法が示される。単一の個別の奥行き部分１の長手方向後端部分１２、２２及び／又は長手方向前端部分１４、２４の間にガスケット１４０が位置決めされてもよい。ガスケット１４０を所定位置に位置決めした後、上側板１０と下側板２０との間に形成された空洞にコア３が注入されてもよい。場合によっては、さらなる封止を有しないことも許容され得る（例えば屋内アリーナ又は低応力状況下の階段状構造の場合）。或いはコア３の注入後、上側シート１０と下側シート２０とを、それらの長手方向端部分１２、２２、１４、２４において一体に溶接してもよい。かかる溶接された構造では、応力性能及び水密性が向上する。
さらに図９には、階段状構造に据え付けられ得る座席１８０の２つの可能な配置が示される。分かるとおり、座席１８０は１つ又は複数のブラケット１９０を介して階段状構造に締結されてもよい。ブラケット１９０は、奥行き部分１又は蹴上げ部分２のいずれに取り付けられてもよい。このように、本発明に係る階段状構造を使用すると、例えば、スポーツ競技場、別の種類の競技場、アリーナ、劇場等において、階段状に並んだ座席列を提供することができる。
材料
シート１０、２０が金属製の場合、上記の構造部材の他の金属部品は、好ましくは上述されるとおりの構造用鋼で作製されるが、しかし、軽量、耐食性又は他の特定の特性が決定的に重要となる適用においては、アルミニウム、ステンレス鋼、亜鉛めっき鋼又は他の構造用合金で作製されてもよい。金属は好ましくは２４０ＭＰａの最小降伏強度及び少なくとも１０％の伸びを有しなければならない。
コア材料は、硬化後は、部材が使用される環境下の予想最高温度において少なくとも２００ＭＰａ、好ましくは２７５ＭＰａの弾性係数Ｅを有しなければならない。日常用途では、この予想最高温度は６０℃ほどの高さであり得る。
コア材料は最低動作温度における延性が、約２０％である金属層より高くなければならない。コア材料の最低動作温度における延性の好ましい値は５０％である。コア材料の熱係数はまた、予想動作範囲にわたる、及び溶接中における温度変化が層間剥離を引き起こすことのないよう、スチールの熱係数と十分に近くなければならない。２つの材料の熱係数にあり得る差の程度は、一部にはコア材料の弾性に依存し得るが、コア材料の熱膨張係数は金属層の約１０倍であり得ると考えられる。熱膨張係数は充填剤を添加することにより制御することができる。
コアとシートとの間の結合強度は、全動作範囲にわたり少なくとも０．５ＭＰａ、好ましくは６ＭＰａでなければならない。これは、好ましくはコア材料の金属との固有の接着性により実現されるが、追加的な結合剤が提供されてもよい。
コア材料は好ましくはポリマー又はプラスチック材料、例えばポリウレタンエラストマーであり、イソシアネート又はジイソシアネート、鎖延長剤及び充填剤と共にポリオール（例えばポリエステル又はポリエーテル）を本質的に含み得る。充填剤は、必要に応じて、中間層の熱係数を低減し、そのコストを低減し、及びその他エラストマーの物理的特性を制御するために提供される。また、例えば機械的特性又は他の特性（例えば粘着性及び耐水性又は耐油性）を変化させるためのさらなる添加剤、及び難燃剤が含まれてもよい。
本発明の実施形態が上記に記載されているが、これは例示であり、添付の特許請求の範囲に定義されるとおりの本発明の範囲の限定を意図したものではないことは理解されなければならない。特に、示される寸法は指針となるよう意図され、規定することを意図するものではない。また、本発明は座席用蹴上げの記載によって例示されているが、本発明は他の形態の階段状構造にも適用可能であることは理解されるであろう。
本発明は階段状構造に関し、例えばスポーツ競技場又は他の娯楽興行会場用の階段状蹴上げ、可能性としては座席用蹴上げに関する。
スポーツ及び他のイベントによる収益を高めるには、スポーツ競技場又は他の会場の収容可能な観客数を最大にすることが望ましい。そのためには階段状に並んだ座席列を増設する必要があり、その結果、多くの場合に上部の皿状着座体が構造の他の部分の上に片持ち式に張り出す構造となっている。従って、かかる着座体を支持する蹴上げの重量は、支持構造体のサイズ及びコストを低減するため最低限に抑えなければならない。スポーツ及び娯楽イベントに伴う過渡振動及び共鳴振動を低減するため、蹴上げは剛体であるか、十分な質量を有するか、又は良好な減衰特性を有する材料で建造されなければならない。既存の設計の座席用蹴上げは、プレストレスト又はプレキャストコンクリート又は鋼で作製される。コンクリートは減衰係数が０．２であり、耐火性が良好で維持費が比較的低いことから、妥当な制振性で支持斜材間のクリアスパンを長くすることができるため（典型的には１２，２００ｍｍ）、公知の蹴上げ部は一般にコンクリートから建造される。コンクリートによる建造の主な欠点は、蹴上げ部が、例えば二段蹴上げについて約１０トンと重く、自重（死荷重）が使用及び着席人員による設計積載活荷重と等しいことである。従って、特に大型の片持ち式に張り出す着座部について、蹴上げ部を支持するために、さらに重く、強固で、剛性が高く、且つ高コストな上部構造及び基礎を提供することが必要となる。
自重を最小限に抑え、ひいては上部構造及び基礎のコストを低減するため、蹴上げ部は、中間の支持斜材及び補助的な鉄骨によって支持された折鋼板で建造されてもよい。典型的には、このタイプの建造では最大スパンが約６１００ｍｍであり、自重は等価なコンクリート構造の約４０％である。しかしながら、鋼製の蹴上げは減衰係数が０．１であって音響及び振動が一層問題となり易く、且つ中間の支持斜材及び補助的な鉄骨の製造及び架設に関連してさらに高コストとなる。
構造サンドイッチ板部材が米国特許第５，７７８，８１３号及び米国特許第６，０５０，２０８号に記載されており（これらの文献は参照により本明細書に援用される）、これは、例えば非発泡ポリウレタン製の中間のエラストマーコアと共に結合された、金属製、例えば鋼製の外板を含む。このようなサンドイッチ板システム（多くの場合にＳＰＳ構造と称される）は、多くの建造形態において補剛鋼板、成形鋼板、鉄筋コンクリート又は鋼コンクリート複合構造に代用して用いることができ、結果として得られる構造は大幅に単純化され、強度及び構造上の性能（例えば剛性、減衰特性）が向上する一方、重量増加は抑えられる。このような構造サンドイッチ板部材のさらなる発展形態が、国際公開第０１／３２４１４号に記載されている（同様に参照により本明細書に援用される）。当該文献に記載されているとおり、コア層に発泡成形品又はインサートを組み込むことでコスト及び／又は重量を低減し得るとともに、横断方向金属せん断板を追加して剛性を高めることもできる。
国際公開第０１／３２４１４号の教示に従えば、発泡成形品は中空であっても、又は中実であってもよい。中空成形品は大幅な重量低減をもたらすため有利である。当該文献に記載される成形品は、軽量な発泡材料製に限定されるものではなく、木製又は鋼製の箱形材、プラスチック製の押出し異形材及び中空のプラスチック製球形材など、他の材料から作製することもできる。
英国特許第２，３６８，０４１号は、上側及び下側金属板と、それらの金属板間に結合された、それらの間にせん断力を伝達するためのプラスチック又はポリマー材料の中間層とを有するサンドイッチ構造、すなわちＳＰＳ構造を含む階段状蹴上げを開示している。板が予め所望の階段状蹴上げ形状に折り曲げられ、一体に溶接された後、２枚の板の間の階段状蹴上げ形状の空洞に中間層が注入される。階段状蹴上げの形成に用いられるサンドイッチ構造板は、同等の厚さの鋼板と比較して剛性が高く、補剛要素を提供する必要性が回避又は低減される。その結果、溶接部の少ない著しく単純な構造となり、製造の単純化と、疲労又は腐食を起こし易い範囲の低減との双方がもたらされる。しかしながら、エラストマーが注入されるこの構造は嵩高く、組立てが複雑である。
本発明の一目的は、改良された構造部材を提供することである。
本発明は、複数の個別の奥行き部分であって、下方に折り曲げられた長手方向前端部分と、上方に折り曲げられた長手方向後端部分とを各々が有する上側シート及び下側シートと、前記上側シートと前記下側シートとの間のコアとを各々が含む複数の個別の奥行き部分、を含む階段状構造であって、各個別の奥行き部分の前記上側及び下側シートの間の空洞が、前記それぞれの長手方向前端部分及び前記それぞれの長手方向後端部分の間で実質的に外側から封止されることを特徴とする階段状構造を提供する。
これにより、階段状蹴上げの製造及び組立てが著しく単純化される。さらに、階段状構造は約９０°（例えば９０．６°）の屈曲のみを有するように作製することができ、従って階段状構造を特殊な折曲げ装置なしに作製することが可能となる。上側シートと下側シートとは外形が同じであってもよく、それにより単一のシート折曲げラインを使用して双方のシートを製造することができる。さらに、階段状構造（場合によりサンドイッチ板システム（ＳＰＳ）を伴うもの）の製造に必要な溶接部の数を少なく抑えられる。これにより溶接コストが低減されるのみならず、潜在的に疲労を起こし易い箇所をなくすこともできる。また、それにより本設計は、溶接歪みの可能性が高まることを回避する。さらに、階段状構造を作製するための個々の要素は比較的容易に運搬することが可能なものであり、複数の個別の奥行き部分は積み重ねることができる。個別の奥行き部分を一体に固定し、骨組みに固定する作業もまた、単純化される。個別の奥行き部分は製造プラントで作製し、現場に運搬して組み立てることができる。
本発明の金属シート及びコアの材料、寸法及び一般的特性は、その階段状蹴上げが供される特定の使用目的に応じて選択され得る。一般に、コアがポリマー製又はプラスチック材料製である場合については、米国特許第５，７７８，８１３号及び米国特許第６，０５０，２０８号に記載されるとおりであってよい。鉄鋼又はステンレス鋼は、一般に厚さ０．５〜２０ｍｍ（好ましくは３〜５ｍｍ）で用いられ、軽量が望ましい場合にはアルミニウムが用いられてもよい。同様に、コアは、好ましくは圧密な（すなわち発泡性ではない）プラスチック又はポリマー材料であってもよく、及び任意の好適な材料、例えば米国特許第５，７７８，８１３号及び米国特許第６，０５０，２０８号に記載されるとおりの、ポリウレタンなどのエラストマーであってもよい。また、国際公開第０１／３２４１４号に記載されるとおり軽量成形品又はインサートが含まれてもよい。第１の金属シートを塗装するか、又は別の表面処理を施すことにより、トラクションを向上させてもよい。
本発明に係る階段状構造は、関係する保守容易性の基準、並びに防振及び防撓、さらには板の荷役に関する建設上の制限事項を満たすように設計することができる。結果として得られる構造は軽量で剛性があるとともに、プラスチック又はポリマー材料に固有の減衰特性により、補剛鋼板及び圧延部（補助鋼加工品）を伴い建設される蹴上げ、又はプレストレストコンクリートで建設されるものと比べて構造及び振動上の応答性能の向上をもたらす。
以下の例示的実施形態の説明及び添付の概略図を参照し、本発明を以下にさらに説明する。
本発明の第１の実施形態に係る個別の奥行き部分を横断方向断面で示す。 図１に示されるとおりの個別の奥行き部分を２つ含む本発明に係る階段状構造を横断方向断面で示す。 個別の奥行き部分の第２の実施形態及びその隣接する個別の奥行き部分との連結方法を横断方向断面で示す。 個別の奥行き部分の第３の実施形態及びその隣接する個別の奥行き部分との連結方法を横断方向断面で示す。 個別の奥行き部分の第４の実施形態及びその隣接する個別の奥行き部分との連結方法を横断方向断面で示す。 隣接する階段状構造の２つの奥行き部分間の連結の詳細を長手方向断面で示す。 隣接する階段状構造の２つの蹴上げ板間の連結の詳細を長手方向断面で示す。 隣接する階段状構造の２つの蹴上げ板間の連結の詳細のさらなる実施形態を長手方向断面で示す。 ２つの個別の奥行き部分を含む階段状構造のさらなる実施形態を横断方向断面で示す。
第１の実施形態
図１は、本発明に係る個別の奥行き部分１の横断方向断面を示す。個別の奥行き部分１は、階段状構造１００（図２を参照）、例えば劇場又は小規模な競技場等において使用される座席用蹴上げの形成に用いることができる。
典型的には、着座体の部分は幅が５〜１５メートルであり、各端部において、競技場の他の部分の上に片持ち式に張り出すことのできる支持斜材ビームによって支持される。次に、階段状構造の奥行き部分１に座席が設置される。奥行き部分１は略水平であり、及び奥行き部分１の間の段差は蹴上げ部分２と称され、これは略垂直である。階段状構造は現場で組み立てられてもよく、又は予め部分的若しくは完全に組み立てられてもよい。
図１から分かるとおり、この構造要素において、個別の奥行き部分１（長手方向に細長い）は上側シート１０と下側シート２０とから作製される。上側シート１０及び下側シート２０は、第１及び第２の金属板、好ましくは鋼板から構成されるが、他の材料が適していることもある。例えば、シート１０、２０は繊維強化プラスチックから作製されてもよく、又は鋼鉄以外の金属、例えばアルミニウムから作製されてもよい。
上側シート１０及び下側シート２０の厚さは、例えば０．５〜２０ｍｍの範囲であってもよい。構造のなかで使用中に摩耗を被ることが予想される部分は肉厚の金属層で形成されてもよく、及び／又は例えばグリップを向上させるため、表面型出しにより形成されてもよい。或いはコーティングを用いることもできる。
上側シート１０と下側シート２０との間にはコア３０がある。コア３０は好ましくはプラスチック又はポリマー材料、好ましくはポリウレタンエラストマーなどの圧密な熱硬化性材料であり、それにより構造部材の奥行き部分又は踏み面として機能する構造板部材（ＳＰＳ）を形成する。コア３０はコンクリート層であってもよい。コンクリート層は、典型的には重量が約２４００ｋｇ／ｍ３（例えば２１００〜２７００ｋｇ／ｍ３）である通常のコンクリートであってもよいが、好ましくは重量が典型的に約１９００ｋｇ／ｍ３（例えば１２００〜２２００ｋｇ／ｍ３）である軽量コンクリート、より好ましくは重量が典型的に約１２００ｋｇ／ｍ３以下（例えば５００〜１２００ｋｇ／ｍ３）である超軽量コンクリートであってよい。コンクリートは任意のタイプのセメント系材料（例えば、ポルトランドセメント、フライアッシュ、高炉スラグ微粉末、石灰石微粉及びシリカフュームなどのセメント）であってもよい。コア３０は、上側シート１０と下側シート２０との間にせん断力を伝達する材料から形成される。コア３は、１５〜３００ｍｍ（好ましくは１５〜３０ｍｍ、例えば２０ｍｍ）の範囲の厚さを有してもよく、上側シート１０及び下側シート２０に十分な強度で結合されて、使用中、それらのシート１０、２０の間に期待されるせん断力を伝達するのに十分な機械的特性を有する。コア３０とシート１０、２０との間の結合強度は３ＭＰａより大きく、好ましくは６ＭＰａでなければならず、特に使用中に高温に曝露されることが予想される場合には、コア材料の弾性係数は２００ＭＰａより大きく、好ましくは２５０ＭＰａより大きくなければならない。
典型的な使用荷重及び人員荷重が１．４ｋＰａ〜７．２ｋＰａ程度である階段の蹴上げなどの低荷重用途については、より低い結合強度、例えば約０．５ＭＰａであってもよい。コア層３０により、構造サンドイッチ板部材は、実質的に板厚がより大きく、且つ剛性が大幅に増強された補剛鋼板の強度及び耐荷力を有する。
構造部材を製造するため、シート１０、２０の内表面が、コア材料との良好な結合を形成するのに十分清浄な表面となるように、例えば酸エッチング及び洗浄及び／又はグリットブラスト又は任意の他の好適な方法により調製される。
コア材料は、好ましくは空洞に注入又は真空充填し、次にその空洞内で硬化させる。個別の奥行き部分１をこのように製造するため、構造板部材の長手方向端部を封止し（以下に記載するとおり）、且つ構造板部材の横断方向縁部を封止することにより（例えば、上側シート１０と下側シート２０との間の端面板を溶接するか、又は上側シート１０と下側シート２０との間におけるそれらの横断方向縁部にエッジバー６０（図６を参照）を配置若しくは溶接することによる）、シート１０、２０の間に空洞を形成する。従って、上側シート１０と下側シート２０との間にコア用空洞が形成され、板又は横断方向端部に取り付けられた部材のいずれかにある注入口（図示せず）からそのコア用空洞にコア材料を注入することができる。任意の好都合な位置に通気孔を設けることができる。通気孔及び注入口の双方とも、好ましくは注入完了後に充填され、面一に研磨される。コア材料の注入及び硬化中、硬化熱により引き起こされるコアの熱膨張に起因する座屈を防止するため、シート１０、２０を拘束しなければならないこともある。或いは、特に比較的小さい蹴上げについては、コア材料を注入するため構造部材を金型に入れてもよい。実際には、以下に記載する本発明の１つ又は複数の蹴上げ部分２の幾何形状から、コア材料の注入及び硬化中に上側シート１０及び下側シート２０に座屈が起こる可能性は低く、これは本発明のさらなる利点である。
図示されないが、上側シート１０及び下側シート２０を所定位置に固定する前に、スペーサ、軽量成形品、せん断板及び他のインサートがコア用空洞内に位置決めされてもよい。スペーサは、各部の間隔、ひいてはコアの厚さを蹴上げにわたり確実に均一にするため有利である。さらに、マイクロスフェアなどの他の低密度増量材料をコア材料に用いてもよく、それらは構造部材の重量を低く抑え、且つコストを下げるのに役立つ。必要に応じて細部構造、例えば座席及び安全手すりの取付け台が、コアの注入前に、又はその硬化後に、構造部材に対して溶接されるか、又は他の方法で固定されてもよい。しかしながら、硬化後に固定する場合、コアに損傷を与えることのないよう注意を払う必要がある。
図１は、個別の奥行き部分の上側シート１０及び下側シート２０がそれらの長手方向端部で折り曲げられていることを示す。すなわち、上側シート１０及び下側シート２０は３つの部分から形成される。それらは、長手方向後端部分１２、２２と、長手方向前端部分１４、２４と、中央部分１６、２６とである。中央部分１６、２６は、長手方向後端部分１２、２２と長手方向前端部分１４、２４との間に位置決めされる。
コア３０は、概して中央部分１６、２６に隣接する上側シート１０と下側シート２０との間にしか存在しない。すなわち、コア３０はシート１０、２０の横断方向全幅にわたっては延在しない（但し、以下に記載するとおり、長手方向後端部分１２、２２及び／又は長手方向前端部分１４、２４の間に、それらの２つの部分の不完全な封止に起因していくらかのプラスチック又はポリマー材料が存在することはあり得る）。コア３０はある奥行き部分１から別の部分まで延在することはない。すなわち、コア３０には隣接する個別の奥行き部分１の間に中断部分があり、例えばコア３０は、構造全体にわたっては連続していない。換言すれば、コア３０は階段状構造を通じて連続していない。階段状構造のある蹴上げ部分２又は各蹴上げ部分２の少なくとも一部は、（プラスチック又はポリマー（耐力）材料の）コアを含まない。蹴上げ部分２は実質的にコアを含まず、実質的に板、例えば金属板のみから構成される。この板は、長手方向後端部分１２、２２及び長手方向前端部分１４、２４であってもよい。長手方向後端部分１２、２２及び前端部分１４、２４は、それらの間にコアを有しなくともよい。特に隣接する奥行き部分の長手方向後端部分１２、２２及び長手方向前端部分１４、２４の間にコアは存在しない。蹴上げ部分２の中央部分はコアを含まない。
図１で分かるとおり、長手方向後端部分１２、２２は中央部分１６、２６と略垂直である。同様に、長手方向前端部分１４、２４は中央部分１６、２６と略垂直である。角度は正確に９０°でなくともよく、例えば排水が可能なように奥行き部分１を１：１００の下り勾配にしてもよい。長手方向前端部分１４、２４は中央部分１６、２６から下方に折り曲げられている。長手方向後端部分１２、２２は中央部分１６、２６から上方に折り曲げられている。用語「折り曲げられている」は、必ずしもシートが折曲げ加工によりその形状に形成されていることを意味するものではなく（但し、特にシートが金属製である場合、それが該当することもある）、シートが単一である（すなわち、例えば３枚の板が溶接により一体に形成されているのではない）ことを示すために用いられる。従って、例えばシート１０、２０が繊維強化プラスチックから作製される場合、シートは最初から図１に示される形状に形成されてもよく、端部分は上方及び下方に折り曲がっているものの、実際の物理的な折曲げ加工は行われないことがあり得る。
図１は個別の奥行き部分１を示す。用語「個別の」とは、その奥行き部分が他の奥行き部分及び階段状構造の他の構成要素と切り離されていることを意味する。特に、上側シート１０も、また下側シート２０も、別の奥行き部分の一部を形成するためには用いられていない。
上側シート１０の長手方向後端部分１２は、下側シート２０の長手方向後端部分２２と実質的に平行である。長手方向後端部分１２、２２は双方とも重なり合っている。すなわち、長手方向後端部分１２、２２の双方の平面と垂直なラインは、長手方向後端部分１２、２２の双方を通る。同じことが長手方向前端部分１４、２４にも当てはまる。
長手方向前端部分１４、２４及び長手方向後端部分１２、２２が存在する主な理由は二つある。第一に、シート１０、２０のそれらの部分は、上側シート１０及び下側シート２０の中央部分１６、２６の間の空洞を密封するために用いられ、次にその空洞はコア材料で充填される。この場合、コア材料は空洞に注入され得る。しかしながら、これは必ずしも該当するものではなく、コアのプレキャストスラブを上側シート１０及び下側シート２０の中央部分１６、２６の内表面に接着することも可能である。第二に、長手方向後端部分１２、２２及び長手方向前端部分１４、２４は、個別の奥行き部分１を隣接する個別の奥行き部分１に締結するために使用することができる。これは締結具、例えばねじ締結具又はリベットを用いて行うことができる。或いはこれは、溶接により行うことも可能である。
隣接する個別の奥行き部分１をどのように取り付けることが可能かについて、図２及び図３に２つの実施形態が示され、但しそれを実現することのできる方法は他にもある。このように、長手方向前端部分１４、２４及び長手方向後端部分１２、２２が隣接する個別の奥行き部分１の間の蹴上げ部分２の少なくとも一部を形成する。
上記に指摘したとおり、上側シート１０と下側シート２０との間に空洞が形成され、これは実質的に外側から封止される。これは長手方向端部において、長手方向後端部分１２、２２の間を封止し、且つ長手方向前端部分１４、２４の間を封止することにより行われる。図１は、この封止を達成する一方法を示す。図４、図５及び図９に、封止を達成し得る他の方法が示される。
図１及び図２の実施形態（並びに図３の実施形態）において、封止は長手方向端部分１２、２２、１４、２４の間を接触させることにより実現される。すなわち、長手方向後端部分１２、２２の内表面が当接し合い、長手方向前端部分１４、２４の内表面が当接し合う。長手方向後端部分を共に圧締めし、且つ長手方向前端部分１４、２４を共に圧締めすることにより、封止を実現することができる。コア材料が現場で注入される場合、初めに階段状構造を図２に示されるとおり組み立て、その後注入を行うことにより圧締めを実現することができる。場合により、特に図１、図２、図３及び図５の実施形態では、長手方向端部分１２、２２の間及び１４、２４の間に溶接を行ってもよい。溶接はコアの注入前に行ってもよく、又はコアの注入後に行ってもよい。２つの長手方向端部分１２、２２及び１４、２４を異なる長さに作製して隅肉溶接を用い得るようにすれば、最も簡単である。
図１で分かるとおり、上側シート１０及び下側シート２０の双方とも同じ形状を有する。すなわち、下側シート２０は単に上側シート１０を逆向きに反転させたものである。このとき上側シート１０及び下側シート２０の双方の製造に単一の板折曲げラインを使用し得るため、これは製造上有利である。さらに、約９０°の屈曲しか必要でないという事実もまた、製造がはるかに単純化される可能性が高いことを意味する。また、シート１０、２０を積み重ね、組立てが行われる現場まで容易に運搬することができる。
図２は、複数の個別の奥行き部分１をどのように組み立てると階段状構造１００を形成することができるのかを示す。隣接する個別の奥行き部分１は互いに締結される。隣接する個別の奥行き部分は（図３〜図５の実施形態とは対照的に）互いに直接締結される。図２には、ボルト５２、５４を用いて一体に締結することが示されるが、他の締結方法を用いることも可能である。例えば、締結はリベットを用いるか、又は少なくとも１つの溶接を用いることも可能である。しかしながら、製造コスト及び時間を低減するため、並びに関連する歪みをなくすため、可能であれば溶接の使用は避けることが好ましい。しかしながら、必ずしも全ての溶接をなくすわけではなく、例えば上側シート１０と下側シート２０との間の空洞は、それらの横断方向端部分で封止する必要がある。上記のとおり、これは通常、上側シート１０と下側シート２０との間の端面板又はエッジバー６０の溶接を伴う。
図２で分かるとおり、個別の奥行き部分１は、それらの長手方向端部分１２、１４、２２、２４を介して互いに締結される。すなわち、上側又は第１の個別の奥行き部分１ａが下側又は第２の個別の奥行き部分１ｂに対し、上側の個別の奥行き部分１ａの少なくとも１つの長手方向前端部分１４、２４を下側の個別の奥行き部分１ｂの長手方向後端部分１２、２２の少なくとも１つと連結することによって取り付けられる。実際には、長手方向後端部分と前端部分とは長さが異なるため、上側の個別の奥行き部分１ａと下側の個別の奥行き部分１ｂとの間に重なり合う段差付き接合部が形成され得る。実際には、少なくとも１つの上側締結具５２が、上側の個別の奥行き部分１ａの双方の長手方向前端部分１４、２４と、下側の個別の奥行き部分１ｂの下側シート２０の１つのみの長手方向後端部分２２とを挿通する。少なくとも１つの下側締結具５４は、下側の個別の奥行き部分１ｂの長手方向後端部分１２、２２の双方と、上側の個別の奥行き部分１ａの上側シート１０の１つのみの長手方向前端部分１４とを挿通する。しかしながら、逆の場合も機能することが可能である。しかしながら、図２に示される手法では、階段状構造の外側に対する目視可能な接合が下側奥行き部分１ｂに近接して位置決めされ、それが好ましい。他の取り付けシステムを使用することも可能である。
下側締結具５４は、好都合には階段状構造を支持ビーム５０に連結するために使用することができる。締結具用の穴は全て、製造ライン上で穴抜き加工されてもよい。
長手方向後端部分１２、２２の内表面間及び長手方向前端部分１４、２４の内表面間に膨張性材料が配置されてもよい。膨張性材料を使用すると、コア３０用の空洞の封鎖に役立ち得るとともに、防火及び特に火災状況下での空洞の開放又は脱ガスにも役立ち得る。
膨張性材料は、締結具５２、５４のいずれの側にあってもよい。しかしながら、膨張性材料は好ましくは、締結具５２、５４の、コア３０により近い側にある。
図３は第２の実施形態を示し、これは以下に記載される点を除き第１の実施形態と同じである。図３では、長手方向前端部分１４、２４は同じ長さである。同様に、長手方向後端部分１２、２２もまた、互いに同じ大きさだけ中央部分１６、２６から外方に延在する。しかしながら、隣接する個別の奥行き部分の長手方向端部分に接合されるのではなく、上側の個別の奥行き部分１ａの長手方向前端部分１４、２４は板４０の上部に取り付けられ、下側の個別の奥行き部分１ｂの長手方向後端部分１２、２２は同じ板４０の下側側面に取り付けられている。従って、板は蹴上げ板４０と見なすことができる。従って、蹴上げ部分２は、長手方向前端部分１４、２４と、板４０と、長手方向後端部分１２、２２とから構成される。
締結装置は第１の実施形態と同じであり、すなわち上側締結具５２が上側の個別の奥行き部分１ａの長手方向前端部分１４、２４の双方と板４０とを挿通し、且つ別個の下側締結具５４が下側の個別の奥行き部分１ｂの長手方向後端部分１２、２２の双方と板４０とを挿通することによる。
長手方向前端部分の間並びに長手方向後端部分の間の封止は、第１の実施形態と同じである。
図４は第３の実施形態を示し、これは以下に記載される点を除き第２の実施形態と同じである。図４では、単一のシートが上側シート１０及び下側シート２０の双方を構成する。シートは、長手方向前端部分１４、２４又は長手方向後端部分１２、２２の端部にある屈曲部分３５（双方とも図示される）で１８０°折り曲げられている。この実施形態では、長手方向端部分のうちの一方のみを屈曲部分３５により封止してもよい。他方の長手方向端部分は、別の方法により封止することが必要となる。下方に向いた接合部に対する長手方向端部分間への膨張性材料の使用は、上方に向いた接合部ほど効果的ではないことが予想される。従って屈曲部分３５は、長手方向後端部分１２、２２の端部にあるのではなく、長手方向前端部分１４、２４の端部にあることが好ましい。
図５は第４の実施形態を示す。図５の実施形態は、以下に記載される点を除き図３の実施形態と同じである。しかしながら、図５の実施形態では、長手方向後端部分１２、２２及び長手方向前端部分１４、２４はクリンプ３７を用いて一体にクリンプ接合される。これにより単純なボルト締めと比べて良好な封止がもたらされる。締結具３２のいずれの側に対するクリンプ接合であってもよい。
上記の実施形態の任意の封止方法を、他のいずれかの方法と共に用いることができる。例えば、長手方向前端部分を屈曲部分３５により封止してもよく、且つ長手方向後端部分をクリンプ３７により封止してもよい。
図６〜図８は、２つの階段状構造１００をそれらの横断方向端部において（すなわち隣り合って位置決めされる２つの階段状構造を）どのように一体に接合し得ることで、一方の階段状構造１００の奥行き部分１が他方の階段状構造の奥行き部分１に連続するようになるかを示す。
図６は、２つの隣接する奥行き部分がどのように接合され得るかを示し、図７及び図８は、異なる設計の２つの隣接する蹴上げがどのように接合され得るかを示す。いずれの場合にも、並進移動が可能で、それにより熱膨張及び熱収縮を吸収することのできる接合部を有することが望ましい。
図６に示されるとおり、上側シート１０と下側シート２０との間に横断方向端部に沿って（溶接６２を用いて）エッジバー６０が所定位置で溶接されている。エッジバーの上側前端縁部及び下側後端縁部は、上側シート１０及び下側シート２０の屈曲部の湾曲に適合するように機械加工されてもよい。その機械加工は単純な４５°カットであってもよい。左側奥行き部分１ａの下側シート２０は、横断方向において上側シート１０より短い。エッジバー６０の外端部は、実質的に上側シート１０の外端部のレベルである（但し溶接６２のための十分な空間は残す）。従ってエッジバー６０は、その底側外縁部において、隣接する奥行き部分の底側シート２０用の着座面を提供する。隣接する奥行き部分１ｂでは、下側シート２０が上側シート１０より多く突出し、エッジバー６０は上側シート１０の外縁部と実質的に同一平面にあるその外端部を有する（但し溶接６２の余地はある）。この構成を用いると、隣接する奥行き部分１６の下側シート２０の内表面が、左側奥行き部分１ａのエッジバー６０の外側底表面と係合する。２つの奥行き部分１ａ、１ｂの間の封止は、２つのエッジバー６０の間に位置決めされる管又はロッド６４を提供することによって行うことができる。管又はロッドは、シリコーン又は他の非吸収性材料であってもよい。ロッド又は管６４の上面には、耐火性バリア６６が配置される。耐火性バリア６６は、例えばゲルの形態で適用することができ、次にそれが固化される。この構成は、封止特性並びに耐火特性の双方を提供することができる。
図６はまた、アセンブリがどのように骨組み１０００に取り付けられ得るかも示す。エッジバー６０並びに上側シート１０及び下側シート２０を通る貫通孔８０が機械加工される。ボルト９０の頭部用の凹部８５もまた、エッジバー６０の上部に存在する。ボルト９０が貫通孔８０に配設され、ナット９２で骨組み１０００に取り付けられた後、凹部８５を覆って所定位置にカバー板１１０が溶接されてもよく、それにより上側シート１０及びカバー板１１０が連続した平坦な上表面を提供する。
隣接する蹴上げ部分の封止については、重なり部分もまた企図しなければならない。図７の場合、各蹴上げ部分２は単一の板から構成される。従って、２つの蹴上げ部分の重なり部分が存在するように、板の一方に裏当てバー７０が溶接される。次に、図６の実施形態のように、２つの蹴上げ板２の間の間隙を耐火性シーラント６６で充填することができる。しかしながら、材料６６が裏当て板７０に付着することを回避するため、材料６６を充填する前に裏当て板７０にボンドブレーカー６８が貼着される。
図８の実施形態では、各蹴上げは２つの板から構成される。板の縁部を異なる長さにすることにより、隣接する蹴上げを重なり合うように配置することができる。次に、図７の実施形態と同じボンドブレーカーを伴う充填手順を適用することができる。
図９は、隣接する個別の奥行き部分１をどのように取り付けることが可能かについてのさらなる実施形態を示す。図９の実施形態は、以下に記載される点を除き図２の実施形態と同じである。
図９では、上側シート１０の長手方向前端部分１４が隣接する個別の奥行き部分１の下側シート２０の長手方向後端部分２２に接触した状態とされる。従ってボルト５２は２枚の板のみを挿通し、蹴上げ部分２は２枚の板の厚さのみである。
さらに図９には、空洞を実質的に外側から封止する別の方法が示される。単一の個別の奥行き部分１の長手方向後端部分１２、２２及び／又は長手方向前端部分１４、２４の間にガスケット１４０が位置決めされてもよい。ガスケット１４０を所定位置に位置決めした後、上側板１０と下側板２０との間に形成された空洞にコア３が注入されてもよい。場合によっては、さらなる封止を有しないことも許容され得る（例えば屋内アリーナ又は低応力状況下の階段状構造の場合）。或いはコア３の注入後、上側シート１０と下側シート２０とを、それらの長手方向端部分１２、２２、１４、２４において一体に溶接してもよい。かかる溶接された構造では、応力性能及び水密性が向上する。
さらに図９には、階段状構造に据え付けられ得る座席１８０の２つの可能な配置が示される。分かるとおり、座席１８０は１つ又は複数のブラケット１９０を介して階段状構造に締結されてもよい。ブラケット１９０は、奥行き部分１又は蹴上げ部分２のいずれに取り付けられてもよい。このように、本発明に係る階段状構造を使用すると、例えば、スポーツ競技場、別の種類の競技場、アリーナ、劇場等において、階段状に並んだ座席列を提供することができる。
材料
シート１０、２０が金属製の場合、上記の構造部材の他の金属部品は、好ましくは上述されるとおりの構造用鋼で作製されるが、しかし、軽量、耐食性又は他の特定の特性が決定的に重要となる適用においては、アルミニウム、ステンレス鋼、亜鉛めっき鋼又は他の構造用合金で作製されてもよい。金属は好ましくは２４０ＭＰａの最小降伏強度及び少なくとも１０％の伸びを有しなければならない。
コア材料は、硬化後は、部材が使用される環境下の予想最高温度において少なくとも２００ＭＰａ、好ましくは２７５ＭＰａの弾性係数Ｅを有しなければならない。日常用途では、この予想最高温度は６０℃ほどの高さであり得る。
コア材料は最低動作温度における延性が、約２０％である金属層より高くなければならない。コア材料の最低動作温度における延性の好ましい値は５０％である。コア材料の熱係数はまた、予想動作範囲にわたる、及び溶接中における温度変化が層間剥離を引き起こすことのないよう、スチールの熱係数と十分に近くなければならない。２つの材料の熱係数にあり得る差の程度は、一部にはコア材料の弾性に依存し得るが、コア材料の熱膨張係数は金属層の約１０倍であり得ると考えられる。熱膨張係数は充填剤を添加することにより制御することができる。
コアとシートとの間の結合強度は、全動作範囲にわたり少なくとも０．５ＭＰａ、好ましくは６ＭＰａでなければならない。これは、好ましくはコア材料の金属との固有の接着性により実現されるが、追加的な結合剤が提供されてもよい。
コア材料は好ましくはポリマー又はプラスチック材料、例えばポリウレタンエラストマーであり、イソシアネート又はジイソシアネート、鎖延長剤及び充填剤と共にポリオール（例えばポリエステル又はポリエーテル）を本質的に含み得る。充填剤は、必要に応じて、中間層の熱係数を低減し、そのコストを低減し、及びその他エラストマーの物理的特性を制御するために提供される。また、例えば機械的特性又は他の特性（例えば粘着性及び耐水性又は耐油性）を変化させるためのさらなる添加剤、及び難燃剤が含まれてもよい。
本発明の実施形態が上記に記載されているが、これは例示であることが理解されなければならない。特に、示される寸法は指針となるよう意図され、規定することを意図するものではない。また、本発明は座席用蹴上げの記載によって例示されているが、本発明は他の形態の階段状構造にも適用可能であることは理解されるであろう。

Claims (26)

  1. 複数の個別の奥行き部分を含む階段状構造であって、前記複数の個別の奥行き部分のうちの少なくとも１つが、下方に折り曲げられた長手方向前端部分と、上方に折り曲げられた長手方向後端部分とを各々が有する上側シート及び下側シートと、前記上側シートと前記下側シートとの間のコアとを含み、隣接する個別の奥行き部分の間の前記コアに中断部分がある、階段状構造。
  2. 隣接する個別の奥行き部分が一体に締結される、請求項１に記載の階段状構造。
  3. 前記締結が少なくとも１つの締結具による、請求項２に記載の階段状構造。
  4. 前記締結具がリベット及び／又はねじ締結具を含む、請求項３に記載の階段状構造。
  5. 前記締結が少なくとも１つの溶接による、請求項２に記載の階段状構造。
  6. 隣接する個別の奥行き部分が、そのそれぞれの長手方向端部分のうちの少なくとも１つを介して一体に締結される、請求項２〜５のいずれか一項に記載の階段状構造。
  7. 奥行き部分の長手方向前端部分が、隣接する奥行き部分の長手方向後端部分に取り付けられて蹴上げ部分を形成し、前記長手方向前端部分と前記長手方向後端部分との間にプラスチック又はポリマー材料のコアが存在しない、請求項２〜６のいずれか一項に記載の階段状構造。
  8. 前記隣接する個別の奥行き部分が双方とも板に締結され、それにより前記隣接する個別の奥行き部分が前記板と一体に締結されて、前記隣接する個別の奥行き部分間の蹴上げ部分の少なくとも一部を形成する、請求項２〜７のいずれか一項に記載の階段状構造。
  9. 前記少なくとも１つの長手方向後端部分及び前記少なくとも１つの長手方向前端部分が前記隣接する個別の奥行き部分間の蹴上げ部分を形成するように、前記隣接する個別の奥行き部分の第１の個別の奥行き部分の前記少なくとも１つの長手方向後端部分を、前記隣接する個別の奥行き部分の第２の個別の奥行き部分の少なくとも１つの長手方向前端部分に締結することにより、前記隣接する個別の奥行き部分が互いに締結される、請求項２〜７のいずれか一項に記載の階段状構造。
  10. 前記隣接する個別の奥行き部分が、前記隣接する個別の奥行き部分の高い側にある個別の奥行き部分の前記長手方向前端部分の少なくとも一方と、前記隣接する個別の奥行き部分の下側の個別の奥行き部分の前記長手方向後端部分の少なくとも一方とに少なくとも１つの締結具を挿通することによって一体に締結される、請求項２〜７又は９のいずれか一項に記載の階段状構造。
  11. 前記少なくとも１つの締結具が双方の長手方向前端部分及び／又は双方の長手方向後端部分を挿通する、請求項１０に記載の階段状構造。
  12. 前記長手方向後端部分が互いに平行であり、双方ともそれらの平面と垂直な方向に存在し、及び／又は前記長手方向前端部分が互いに平行であり、双方ともそれらの平面と垂直な方向に存在する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の階段状構造。
  13. 隣接する奥行き部分間の、ある蹴上げ部分又は前記蹴上げ部分の少なくとも一部が、コアを含まない、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の階段状構造。
  14. 前記端部分が奥行き部分間の蹴上げ部分の少なくとも一部を形成する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の階段状構造。
  15. 前記上側シートと下側シートとの間の空洞が、前記長手方向前端部分及び／又は前記長手方向後端部分の間で実質的に外側から封止される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の階段状構造。
  16. 前記空洞が、前記長手方向端部分間を接触させることにより封止される、請求項１５に記載の階段状構造。
  17. 前記空洞が、前記上側シートと前記下側シートとの間にガスケットを位置決めすることにより実質的に外側から封止される、請求項１５に記載の階段状構造。
  18. 前記空洞が、端部分を一体にクリンプ接合することにより封止される、請求項１５、１６又は１７のいずれか一項に記載の階段状構造。
  19. 前記上側シート及び前記下側シートが、前記長手方向後端部分及び前記長手方向前端部分の一方の縁部において１８０°折り曲げられた１つの単一のシートから形成され、従って前記それぞれの端部分が、前記シートの１８０°折り曲げられた部分によって封止される、請求項１５又は１６に記載の階段状構造。
  20. 前記上側シート及び前記下側シートが、一体に圧締めすることにより封止される、請求項１５、１６又は１７のいずれか一項に記載の階段状構造。
  21. 前記長手方向前端部分及び前記長手方向後端部分の少なくとも一方の間に位置決めされた膨張性材料をさらに含む、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の階段状構造。
  22. 前記上側シート及び前記下側シートが実質的に同じ幾何形状を有する、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の階段状構造。
  23. 前記階段状構造が階段状に並んだ座席列構造である、請求項１〜２２のいずれか一項に記載の階段状構造。
  24. 前記コアがポリマー又はプラスチック材料製である、請求項１〜２３いずれか一項に記載の階段状構造。
  25. 前記コアがセメント系材料を含む、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の階段状構造。
  26. 実質的に添付の図面を参照して以上に記載されるとおりの、且つ添付の図面に図示されるとおりの、階段状構造。
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