JP2000144647A - 衝撃吸収構造体 - Google Patents

衝撃吸収構造体

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JP2000144647A
JP2000144647A JP32405798A JP32405798A JP2000144647A JP 2000144647 A JP2000144647 A JP 2000144647A JP 32405798 A JP32405798 A JP 32405798A JP 32405798 A JP32405798 A JP 32405798A JP 2000144647 A JP2000144647 A JP 2000144647A
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博 吉田
Toshimitsu Nomura
利充 野村
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YOSHIDA KOUZOU DESIGN KK
Yoshida Kozo Dezain YK
Protec Engineering Inc
Maeda Kosen Co Ltd
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ACD KK
YOSHIDA KOUZOU DESIGN KK
Yoshida Kozo Dezain YK
Protec Engineering Inc
Maeda Kosen Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 落下エネルギーの減衰効果が高い衝撃吸
収構造体を提供すること。 【解決手段】 落下エネルギーを支持する抵抗体1
1と、抵抗体11の上に水平方向に向けて並設した複数
の伝達体20と、伝達体20の上に、伝達体と交差させ
て並設した複数の受撃体30とを具備する。伝達体20
と受撃体30は共に袋体21,31に衝撃吸収材22,
32を封入して構成し、受撃体30を構成する袋体31
の伸び率が伝達体20を構成する袋体21に対して大き
く設定してある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は落石、雪崩、崩落土
砂等の大型落下物の保有する落下エネルギーを減衰する
衝撃吸収構造体に関する。
【0002】
【従来の技術】法面の崩落や落石から交通手段を保護す
る目的で、ロックシェッドが用いられる。従来のロック
シェッドは道路や軌道の上方にコンクリート製の屋根を
設けると共に、屋根上に落下エネルギーの減衰作用を果
たすクッション層を形成している。クッション層として
は一般に砂層が用いられている。また最近は発泡スチロ
ールブロックと砂層のサンドイッチ構造も提案されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】クッション層を構成す
る砂層は受撃した範囲で運動エネルギーを減衰するが、
受撃しない範囲の砂層は減衰作用を期待できない。その
ため、クッション層の減衰効率が極めて低く、減衰効率
の高い改良技術の提案が望まれたいる。
【0004】上記の理由から大規模な落下エネルギーが
予想される現場では、砂層の層厚を過大に厚くする必要
があると共に、砂層の支持重量が増して屋根や支柱を高
強度に設計する必要がある。
【0005】また最終的に運動エネルギーは砂層の一部
を介して屋根の一部で支持される。そのため、屋根の単
位面積当たりの荷重負担が大きくなって、屋根の強度を
更に高く設計する必要がある。
【0006】上記したように従来の衝撃吸収技術は砂層
の層厚や屋根の設計強度に起因して、衝撃吸収コストが
極めて高いものとなる。
【0007】本発明は以上の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的とするところは、エネルギー減
衰効率が高く、減衰コストの低減を図ることのできる衝
撃吸収構造体を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
落下エネルギーを水平な受撃面で受撃して減衰する衝撃
吸収構造体において、落下エネルギーを支持する抵抗体
と、前記抵抗体の上に水平方向に向けて並設した複数の
伝達体と、前記伝達体の上に、伝達体と交差させて並設
した複数の受撃体とを具備することを特徴とする、衝撃
吸収構造体である。
【0009】請求項2に係る発明は、請求項1に記載の
衝撃吸収構造体において、前記受撃体と伝達体が共に伸
縮性を有する袋体に衝撃吸収材を封入して構成し、受撃
体を構成する袋体の伸び率が伝達体を構成する袋体に対
して大きくなるように伸び率を異にしたことを特徴とす
る、衝撃吸収構造体である。
【0010】請求項3に係る発明は、請求項1に記載の
衝撃吸収構造体において、抵抗体がコンクリート構造物
であることを特徴とする、衝撃吸収構造体である。
【0011】請求項4に係る発明は、請求項1に記載の
衝撃吸収構造体において、抵抗体が盛土層間に補強材を
介在させた補強盛土であることを特徴とする、衝撃吸収
構造体である。
【0012】
【発明の実施の形態1】以下図面を参照しながら本発明
の一実施の形態について説明するが、本例ではロックシ
ェッドに適用した場合について説明する。
【0013】〈イ〉ロックシェッド 図1にロックシェッド1の一例を示す。ロックシェッド
10は落下エネルギーを最終的に支持する屋根(抵抗
体)11を具備するもので、図示するように屋根2の自
由端を支柱12で支持する形式の他、支柱のない片持式
のものも含むものである。
【0014】屋根11上には、横方向に向けて複数の伝
達体20が多段的に敷き並べられ、さらに伝達体20の
上に横方向に向けて伝達体20と交差して受撃体30が
敷き並べられている。
【0015】本例では前記した抵抗体である屋根11と
伝達体20と受撃体30とにより衝撃吸収構造体を構成
する。以下、主要な部材について説明するる
【0016】〈ロ〉受撃体 柱状を呈する受撃体30は筒状の袋体31と、袋体31
に封入する衝撃吸収材32とにより構成され、衝撃吸収
材32の変形力で以って落下エネルギーを減衰する機能
を具備している。
【0017】袋体31は、伸縮性と高い引張強度を併有
する素材を細長の一重又は多重構造の筒体に形成されて
いる。ここでいう伸縮性とは、一定範囲だけ伸びるがそ
れ以降は伸びないという性質を意味し、ストレッチマッ
ト(前田工繊株式会社製)が好適である。その他の素材
例としては、ジオテキスタイルやアラミド繊維、或いは
鋼線等の高強度素線を用いて伸縮性を有するように編成
した素材を使用することもできる。
【0018】受撃体30の伸び率が伝達体20と比べて
相対的に大きく設定してある。これは受撃体30の変形
性を高めて落下エネルギーの減衰効果を促進させるため
である。
【0019】落石等のエネルギーを変形しながら吸収す
る衝撃吸収材32の選択に当たっては、変形強度を有
すること、大きな衝撃材を受けても締め固まらないこ
と、封入作業性が良好であること、受撃時に容易に
弾き飛ばされないだけの重量を有すること等の諸条件を
満たすこが肝要である。
【0020】衝撃吸収材32としては、上記諸条件を満
たす例えば砂、砕石、現地発生土、粘土、或いはゲル化
した膨潤体、発泡ポリウレタンフォームの発泡材等、或
いはこれらを任意に選択して混在させたものを使用でき
る。落下エネルギーの変形吸収性能を高めるためには、
衝撃吸収材32に粒度が均一な砕石等の骨材を用いる事
が望ましい。
【0021】〈ハ〉伝達体 柱状を呈する伝達体20は筒状の袋体21と、袋体21
に封入した衝撃吸収材22とにより構成され、衝撃吸収
材22による落下エネルギーの減衰作用と、受撃体30
を経由した落下エネルギーを分散して屋根11へ伝達す
る作用が付与されている。
【0022】尚、本例では伝達体20を上下二段に積み
上げる場合を示すが、段数は一段又は三段以上であって
もよく、また受撃体30と伝達体20の配置方向は既述
した方向と逆の組み合わせであったり、屋根11に対し
て斜めに交差させてもよい。
【0023】袋体21は受撃体3の袋体31と比べて伸
縮性が相対的に小さく設定してある。 即ち、受撃体3
0を構成する袋体31、伝達体20の各袋体21,21
の伸び率(伸び前の長さに対する極限伸び量を百分率化
した値)が例えば屋根11の接近方向に向けて順に10
0%,10%,5%の如く段階的小さくなるように設定
されている。
【0024】各伝達体20に小さいながらも伸縮性を付
与したのは、伝達体本来のエネルギーの分散伝達機能を
損ねない範囲で、伝達体20自体に落下エネルギーの減
衰機能を付与するためである。
【0025】また封入する衝撃吸収材22は、受撃体3
0の如く均一の粒度にする必要性は特になく、低品質の
土砂でもよい。
【0026】
【作用】つぎに落下エネルギーの吸収メカニズムについ
て説明する。
【0027】〈イ〉受撃体による衝撃吸収 図2は屋根11の縦断方向に破断したモデル図を示すも
ので、落石等の衝撃40は最初に最上位の受撃体30に
作用する。受撃体30を構成する袋体31が大きな伸縮
性を有することから、衝撃40の作用初期は均一粒度の
衝撃吸収材32が変形することで、受撃範囲を中心とし
て落下エネルギーが効果的に減衰される。
【0028】袋体31の伸びが限界に達すると、高強度
の袋体31が衝撃吸収材32の自由な移動を拘束するた
め、変形力が袋体31に封入された衝撃吸収材32の全
体に分散されて、受撃体30の背後に交差して位置する
伝達体20,20へ伝達される。
【0029】〈ロ〉伝達体による衝撃の吸収と分散伝達 伝達体20を構成する袋体21も僅かながら伸縮性を有
するから、衝撃吸収材22の変形を許容する範囲で落下
エネルギーが減衰される。
【0030】衝撃40が上段の伝達体20を構成する袋
体21の強度による減衰作用及び衝撃吸収材22の変形
強度による減衰作用の総和以上である場合は、下段の伝
達体20に分散して作用して、同様にエネルギーの減衰
作用と分散作用が行われる。
【0031】下段の伝達体20はその全長に亘って落下
エネルギーが分散されるため、最終的に衝撃40は下段
の伝達体20と広範囲に接する屋根11で分散して支持
される。
【0032】〈ハ〉屋根による落下エネルギーの支持 前記したように受撃体30に対して伝達体20を交差さ
せることで落下エネルギーの受撃範囲が広がる。したが
って、伝達体20が分散した分だけ屋根11の受撃範囲
も広くなり、屋根11の単位面積当たりの荷重負担が軽
減される。
【0033】また図2においてθは受撃体30と伝達体
20,20による衝撃角度で、45度より格段に小さく
なる。束部材が存在しない砂層だけの場合、その減衰作
用は受撃範囲の砂の変形強度に因り行われることは、先
の従来技術の項で説明した通りである。因みに一般に砂
層の衝撃角度θは45度である。
【0034】また衝撃吸収構造体1を補修するときは、
破損した受撃体30や伝達体20のみを撤去して新しい
ものと交換するだけの簡単な対応で済む。
【0035】
【発明の実施の形態2】以降に他の実施の形態について
説明するが、その説明に際し、前記した実施の形態1と
同一の部位は同一の符号を付してその詳しい説明を省略
する。
【0036】図3に抵抗体が補強盛土50である場合の
実施の形態について示す。補強盛土50は階層的に構築
する各盛土層51の間に水平に向けてジオグリッドやジ
オテキスタイル等の補強材52を介在させて補強したも
ので、斜面60に面して所定の高さまで構築する。
【0037】抵抗体である補強盛土50の上面に伝達体
20と受撃体30とを相互に交差させて多段的に積み上
げることは、前記した実施の形態1と同様である。
【0038】尚、図中符号53は補強盛土50の片側を
被覆する擁壁、54は擁壁53の頂部に立設した防護柵
である。
【0039】本例にあっては、受撃体30、伝達体20
及び抵抗体である補強盛土50とにより衝撃吸収構造体
を構成することになる。受撃体30及び伝達体20の作
用は前述した通りである。本実施の形態にあっては、補
強盛土50自体が衝撃吸収機能を具備するので、衝撃吸
収構造体の全体としての吸収性能が高くなる。
【0040】
【発明の実施の形態3】本発明は既述したロックシェッ
ド等の実施の形態に限定されるものではなく、例えば図
4に示す如く、複数の支柱70で受撃版71を斜めに向
けて支持すると共に、この受撃版71上に複数の伝達体
20群と受撃体30群とを交差方向に積層させて構成す
る落石防護柵に適用することも可能である。
【0041】要は各種の落下物に対して一様な受撃面で
受け止める用途であれば適用することができる。
【0042】
【発明の効果】本発明は次の効果を得ることができる。
【0043】<イ> 受撃体と伝達体を構成する各袋体
の伸縮性を付与することで、落下エネルギーの減衰効果
が高くなる。
【0044】<ロ> 受撃体に対して交差する伝達体が
落下エネルギーを分散して抵抗体へ伝達する。そのため
抵抗体の単位面積当たりの荷重負担を小さくできる。
【0045】<ハ> 受撃体及び伝達体の高い減衰効率
と、抵抗体の荷重負担の軽減化により、落下エネルギー
の減衰コストを大幅に低減できる。
【0046】<ニ> 抵抗体が補強盛土である場合は、
盛土によるエネルギーの減衰効果も期待でき、構造体全
体としてのエネルギー減衰効率がさらに高くなる。
【0047】<ホ> 盛土内に埋設したジオテキスタイ
ルやジオグリッド等の補強材は、階層的に盛った盛土層
の孕み出しを防止して形状安定に役立つだけでなく、受
撃時に盛土層の上下を拘束するため、補強材のない盛土
と比べて減衰性能の向上に役立つ。
【0048】<へ> 受撃体や伝達体は現場で容易に製
作できるので、衝撃吸収構造体の製作性に優れるだけで
なく、受撃後は損傷した受撃体や伝達体を部分的に撤去
して交換するだけで済むため補修性や経済性の点でも優
れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る衝撃吸収構造体をロックシェッ
ドに適用したロックシェッドの横断面図
【図2】 図1におけるII−IIの断面図
【図3】 抵抗体を補強盛土で構成した実施の形態2に
係る説明図
【図4】 落石防護柵に適用した実施の形態3に係る説
明図
【符号の説明】
10 ロックシェッド 11 屋根 13 支柱 20 伝達体 21 袋体 22 衝撃吸収材 30 受撃体 31 袋体 32 衝撃吸収材 40 衝撃 50 補強盛土 51 盛土層 52 補強材 53 擁壁
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年11月19日(1998.11.
19)
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000201490 前田工繊株式会社 福井県坂井郡春江町沖布目第38号3番地 (72)発明者 吉田 博 富山県小矢部市水島561番地 (72)発明者 野村 利充 新潟県新潟市五十嵐2の町9143−48 Fターム(参考) 2D001 PA05 PA06 PB04 PD02 2D044 CA01 3J066 AA01 AA23 BA04 BB01 BC07 BD03 BD05 BF01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 落下物の運動エネルギーを受撃面で受
    撃して減衰する衝撃吸収構造体において、 落下エネルギーを支持する抵抗体と、 前記抵抗体の上に並設した複数の伝達体と、 前記伝達体の上に、伝達体と交差させて並設した複数の
    受撃体とを具備することを特徴とする、衝撃吸収構造
    体。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の衝撃吸収構造体にお
    いて、前記受撃体と伝達体が共に伸縮性を有する袋体に
    衝撃吸収材を封入して構成し、受撃体を構成する袋体の
    伸び率が伝達体を構成する袋体に対して大きくなるよう
    に伸び率を異にしたことを特徴とする、衝撃吸収構造
    体。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の衝撃吸収構造体にお
    いて、抵抗体がコンクリート構造物であることを特徴と
    する、衝撃吸収構造体。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の衝撃吸収構造体にお
    いて、抵抗体が盛土層間に補強材を介在させた補強盛土
    であることを特徴とする、衝撃吸収構造体。
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