JP2005030141A - 防音壁用パネルおよびそれを用いた防音壁 - Google Patents

Abstract

【課題】事前測量や施工図面の検討と幅の異なる多品種成形を不要とし、これに伴う生産コストの上昇を抑えたＦＲＰ製防音壁用パネル、およびそれを用いた防音壁を提供する。
【解決手段】ＦＲＰを用いてなる防音壁用のパネル１であって、その鉛直方向下方寄りの一部に建築物への取付部３を有するとともに、少なくともその取付部以外の部分においては主として鉛直方向に関して曲げ強度と剛性が高められている防音壁用パネル１、およびそれを用いた防音壁。
【選択図】図２

Description

本発明は、防音壁用パネルおよびそれを用いた防音壁に関し、例えば鉄道沿線や道路に併設される防音壁として用いられる繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製の防音壁用パネルの改良、およびそのパネルを用いた防音壁に関する。

従来、例えば鉄道や道路の平地、高架部分には、周知のように沿線地域住民への騒音を緩和する目的で、主としてコンクリート製や鉄系金属製の防音壁が設置されている。これら材質のものは比較的重量物であることから、大質量による遮音の原理上、鉄道車両や自動車から発生する騒音の防止や騒音の拡散に所定の効果が得られるものではあった。

それに対して最近では、もっと軽量な素材、例えばＦＲＰなどを用いた防音壁が採用される例が増えてきた。これら材質のものは、その遮音性については十分な事前検討と設計を必要とするものの、軽量性故の取付工事の容易さや、近年問題になっているコンクリートの経年劣化、また鉄系金属の錆による劣化の問題がなく、保守の簡素化が図れるというメリットもあり、今後も採用例が増加するものと思われる（例えば、特許文献１）。

また、ＦＲＰを材料に用いる場合は、工事現場での養生を不要とするために、工場で成形した二次成形品を用いることが一般的であるが、このとき、パネル部や柱部、さらには建築物との取付部まで、容易に一体に成形することができ、工事現場での作業量の削減を達成することもできる。
特開２００２−８８７２１号公報

しかしながら、一体成形されたＦＲＰ製二次成形品は、その軽量性を活かすためにも、また、他の材料と比較して割高な材料費を少しでも削減するためにも、強度上無駄のないモノコック構造として設計されるのが普通であるので、部分的な切断や穿孔加工により、著しく強度が低下する恐れがある。このため、工事現場でのいわゆる現物合わせによる加工が難しく、事前の詳細な現地調査や測量、または施工図面の検討により、施工時には現地での加工を必要としない形状に、あらかじめ工場で成形して搬入する必要がある。

また、特に既存の防音壁をＦＲＰ製二次成形品に交換するような場合、全て現地の状況に合わせた成形品を用いる必要があるため、多種多様な形状の成形品を少量ずつ必要とすることが多い。鉄道高架橋用防音壁の場合は、特に線路延長方向の障害物として、電柱や信号機器設置のための拡幅部や高架橋躯体の目地などが多数存在し、水平方向の幅の違いによる多種の成形品を、それぞれ少量ずつ必要とすることが多く、成形品の生産にかかるコストの上昇要因のひとつともなっている。

本発明の課題は、上記のような問題に鑑み、事前測量や施工図面の検討と幅の異なる多品種成形を不要とし、これに伴う生産コストの上昇を抑えたＦＲＰ製防音壁用パネル、およびそのパネルを用いた防音壁を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る防音壁用パネルは、少なくともＦＲＰを用いてなる防音壁用のパネルであって、その鉛直方向下方寄りの一部に建築物への取付部を有するとともに、少なくともその取付部以外の部分においては主として鉛直方向に関して曲げ強度と剛性が高められていることを特徴とするものからなる。本発明に係る防音壁は、このような防音壁用パネル用いたものからなる。

この本発明に係る防音壁用パネルにおいては、水平方向の任意の位置での、単位幅あたりの鉛直方向曲げ強度と剛性が、水平方向におけるパネル幅全体にわたり実質的に一定である構成とすることが好ましい。

また、本発明に係る防音壁用パネルは、２枚の相対するＦＲＰ製スキン板からなり、かつ、これらのスキン板の間に、スキン板を互いに連結して鉛直方向にのみ延びるリブが配置されている構成とすることができる。２枚の相対するＦＲＰ製スキン板の間においては、スキン板を互いに連結するリブ以外の部分は空間に形成されている構成とすることができる。

また、本発明に係る防音壁用パネルにおける建築物への取付部においては、主として水平方向に曲げ強度と剛性が高められている構成とすることができる。そして、この建築物への取付部においては、水平方向に連続した部材を別途取り付けることにより水平方向の曲げ強度と剛性が高められている構成とすることができる。

上記のような本発明に係る防音壁用パネルによれば、その設置に際して、金属製などの柱を用いることなく、その下方寄りに設けられている建築物への取付部を利用して、高架橋の躯体などに直接取り付けて設置できる。このとき、防音壁として必要な曲げ強度と剛性は、取付部を支持点として鉛直方向に保持されているので、取り付ける箇所に電柱や信号機器設置等のための拡幅部や高架橋躯体の目地などが存在する場合にも、その強度と剛性を損なうことなく本防音壁用パネルを工事現場で鉛直方向に切断して、水平方向の幅を任意に調整の上設置することができる。

このように、少なくともＦＲＰを用いてなる防音壁用のパネルであって、その鉛直方向下方寄りの一部に建築物への取付部を有するとともに、少なくともその取付部以外の部分においては主として鉛直方向に関して曲げ強度と剛性が高められているパネルを用いることにより、事前測量や施工図面の検討と幅の異なる多品種成形を不要とし、これに伴う生産コストの上昇を抑えたＦＲＰ製防音壁用パネルを実現することができる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る防音壁用パネル１の設置例を示す斜視図である。実際の設置に際しては、図のように防音壁用パネル１を複数個水平方向に併設して、連続した防音壁を形成する。

図２は、本発明の一実施態様に係る防音壁用パネル１の構成を示す斜視図である。図２において、本発明の防音壁用パネル１は、防音部２と取付部３とで構成され、本実施態様では両者は一体的に形成されている。ただし、防音部２と取付部３は必ずしも一体的に形成されている必要はなく、機械的に締結された構造などを用いてもよい。このような態様も本発明に含まれる。

防音部２は、騒音の拡散防止と保線作業員の転落防止とを達成するための平面形状に形成されており、かつ、複数の防音部２を連接できるよう、矩形状に形成されている。断面構造は、図３に示すように、２枚のＦＲＰ製スキン板２ａ、２ｂが平行に配置され、これらのスキン板２ａ、２ｂの間に、スキン板２ａ、２ｂを互いに連結して鉛直方向にのみ延びるリブ２ｃが、水平方向に一定間隔で配置されている。防音部２の外形寸法は、用途にもよるが、鉄道高架橋における高欄として使用する場合は、鉛直方向寸法（高さ）Ｈが５００〜３５００ｍｍ、水平方向寸法（幅）Ｗは１体で最大２５ｍ程度まで実現可能であるが（それ以上になると、寸法的に運搬が難しくなる。）、比較的小型のものを連接する場合、高さＨが１０００〜２５００ｍｍ、幅Ｗが５００〜２０００ｍｍ、厚さＴが２０〜１５０ｍｍの各範囲内であることが、騒音の拡散防止と保線作業員の転落防止、また取付工事の施工性の観点上好ましい。

スキン板２ａ、２ｂは、高い強度と剛性を兼ね備えた繊維強化プラスチックにより成形される。その強化繊維としては、例えばガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維等が挙げられる。また、マトリクス樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等が挙げられるが、難燃性を重視する場合には、例えばフェノール樹脂等の高難燃性の樹脂を用いることもできる。強化繊維の体積含有率Ｖｆとしては、強度や剛性、さらに重量などの観点から１５〜６０％が好ましく、３０〜５０％がより好ましい。

リブ２ｃは、スキン板２ａおよび２ｂを、一定の間隔をあけた状態で一体化して、パネル全体としての曲げ強度と剛性を向上するための構造部材である。その材質は特に限定されるものではないが、その役割上、構造部材としての機能を充分に発揮するために、高い面内せん断強度と剛性を有すると同時に、スキン板２ａ、２ｂと完全に一体化されていることが重要である。従って、リブ２ｃの材質は、スキン板２ａ、２ｂと、接着などの連続的に接合できる手段によって、容易に一体化できる材質であることが好ましい。なお、本実施態様においては、スキン板２ａ、２ｂ、およびリブ２ｃは、同じマトリクス樹脂を用いた繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製としており、これらを一体的に成形することにより、構造的に完全に一体化されたものとされている。

本実施態様では、リブ２ｃは、防音壁用パネル１の内側に（つまり、スキン板２ａ、２ｂ間に）、図３に示すように水平方向に一定間隔で配置されている。前述のように、本実施態様の防音壁用パネル１は、リブ２ｃがスキン板２ａと２ｂを一体的に接合していることにより、防音壁として必要な曲げ強度と剛性を確保している。ここで、リブ２ｃが鉛直方向にのみ連続した構造であるため、防音壁用パネル１全体としては、主として鉛直方向に曲げ強度と剛性が高められており、水平方向にはあまり高い曲げ強度・剛性を持たない構造とされている。

リブ２ｃの水平方向の間隔については、本発明は特に限定を与えるものではないが、一般的な風による荷重の値や繊維強化プラスチックの強度、さらには防音壁用パネルの厚さなどから、おおむね１００から５００ｍｍ間隔とすることが望ましい。間隔が必要以上に狭いと、重量や製造コストの増加につながり、また間隔が広すぎると、風による荷重に対する強度と剛性が不足するためである。ただし、後述するように、全く任意の位置での切断を可能にするためには、リブ２ｃの水平方向の間隔をなるべく小さくすることが好ましい場合もある。また、リブ２ｃの水平方向の間隔は、必ずしも一定である必要はないが、必要な強度と剛性を無駄なく発揮する上では、ほぼ等間隔とすることが望ましい。

なお、主として鉛直方向に関して曲げ強度と剛性を高める手段としては、他の方法を用いることもっでき。例えば、スキン板２ａ、２ｂに用いる強化繊維を、主として鉛直方向に連続して延びる配置としたり、スキン板２ａ、２ｂの水平方向断面を波板状にしたりすることによっても、主として鉛直方向に曲げ強度と剛性を高めることができる。これらの方法を単独あるいは重複して用いる場合も、本発明に含まれる。

一般的に、防音壁に対して負荷される荷重で最も大きなものは、風による防音壁用パネル１への面外方向の分布荷重である。本発明に係る防音壁用パネル１においては、柱などの部材を用いることなく、下方寄りに設けられた建築物への取付部３によって高架橋躯体６（図４）などに設置されるので、取付部３を支持点として、防音部２にかかる風による分布荷重に対して、鉛直方向の曲げ強度と剛性によって防音壁用パネル１全体を保持する構造となる。

このとき、本実施態様に係る防音壁用パネル１は、水平方向にはあまり高い曲げ強度と剛性を持たないため、水平方向への荷重の伝達はほとんどない。従って、リブ２ｃによって区切られたそれぞれの区画は、ほとんど単独で風による荷重に耐える。このことより、防音壁用パネル１は、水平方向の任意の位置において鉛直方向に切断しても、その曲げ強度と剛性を失うことがなく、工事現場で鉛直方向に切断して、水平方向の幅を任意に調整の上設置することができる。

本発明に係る防音壁用パネルを鉛直方向に切断する方法は特に限定されるものではなく、一般的なＦＲＰの加工方法を用いることが可能である。例えば、工事現場で切断する場合は、金属切断用鋸や電動丸鋸などの刃物や、ディスクグラインダーなどの砥石による切断が可能である。また、例えばアラミド繊維を強化繊維としている場合など、使用している強化繊維の種類によっては、ダイヤモンド焼結ブレードなどを用いることが好ましい場合もある。さらに、工場内などの設備の整ったところでの切断加工では、ウォータージェットやレーザーによる切断も可能である。

図３に示すように、本実施態様ではスキン板２ａと２ｂの間のスペースは、リブ２ｃを除いて空間となっているが、特に後述するＦＲＰの成形方法によっては、このスペースをなんらかの材質のスペーサで充填することが好ましい場合がある。本発明の防音壁用パネルにおいては、本スペースの充填に関しては何ら制限するものではなく、例えば、一般的な硬質発泡ウレタンフォームなどによりこのスペースを充填する場合も、本発明に含まれる。

図４に、本実施態様における防音壁用パネル１の設置方法の一例を示す。本実施態様の防音壁用パネル１では、鉛直方向に切断して設置した場合、切断面から隣接するリブ２ｃまでの間は、スキン板２ａと２ｂを接続する構造部材が存在しないため、それぞれのスキン板が単独で、水平方向の曲げに耐えなければならない構造となる。このため、全く任意の位置での切断を可能にするためには、リブ２ｃの水平方向の間隔をなるべく小さくするか、もしくは切断面に蓋部材４を設置して、切断箇所においてスキン板２ａと２ｂを接続することが望ましい。

このような防音壁用パネル１においては、その高架橋躯体６などへの取り付け方法について、特に限定を与えるものではないが、全く任意の位置での切断を可能にするために、建築物との取付部３においては、高架橋躯体６などと水平方向に連続的に接合されることが望ましい。しかしながら、一般的にコンクリート構造物である高架橋躯体６などと、ＦＲＰ製の防音壁用パネル１とを、工事現場にて接着などの方法で連続的に接合することは困難である。また、一般的なボルト・ナットによる締結を用いる場合は、水平方向に多数の締結箇所を設ける必要があるため、取付作業が煩雑になるという問題が生じる。

そこで、本実施態様の防音壁用パネル１においては、建築物との取付部３においてのみ、水平方向の曲げ強度と剛性が高められている。このため、取付部においては、鉛直方向に切断して設置した場合の切断面から締結ボルト３ａまでの間隔が離れていても、この間の水平方向の曲げ強度と剛性が不足することがなく、任意の位置での切断を可能にしたまま、締結ボルト３ａの間隔をあけて本数を削減することができる。

建築物との取付部３において、水平方向の曲げ強度と剛性を高める手段については、特に限定されるものではない。例えば、図３に示すように、建築物との取付部３に水平方向に延びるリブ３ｂを配置したり、図４に示すように、別体の取付部材５を用いて高架橋躯体６などに取り付けるといった方法が考えられる。本実施態様では上記の両手段を併用している。

以上の構成からなる本実施態様に係る防音壁用パネル１は、次の効果を有する。
防音部２を構成するスキン板２ａ、２ｂや、リブ２ｃなどに、ＦＲＰからなる軽量な材料を採用することにより、重機類などの専用架設装置を用いずとも高所への設置を容易に行うことができるとともに、高所に設置される構造物が軽量化されることにより、構造物全体の耐震性能を向上させることができる。

防音壁用パネル１の下方に、建築物への取付部３が設けられており、かつ、主として鉛直方向に曲げ強度と剛性が高められていることにより、本発明に係る防音壁用パネル１は、それ自身単体で高架橋躯体６などに取り付けて、防音壁として機能させることができる。このため、別に柱、桟や枠などを必要とする一般的な構造の防音壁と比較して、設置のための手数と時間を少なく抑えることができる。また、上記の構造を有することにより、工事現場で鉛直方向に切断して、水平方向の幅を任意に調整の上設置することが可能となり、事前測量や施工図面の検討と幅の異なる多品種成形を不要とし、これに伴う生産コストの上昇を抑えた防音壁用パネル１を提供することができる。

防音壁用パネル１を構成する各部は、全て一体的に成形されていることが望ましい。一体的に成形することにより、組立接合のための手数と時間を省くことができるばかりでなく、高い強度を安定して発現させることが難しい接合部をなくすことによって、防音壁用パネル１全体の強度を安定して発揮させることができ、ひいては無駄な部分のない軽量な防音壁用パネル１とすることができる。

本発明に係る防音壁用パネルの製造方法としては、例えばハンドレイアップ法、オートクレーブ法等、一般的なＦＲＰの成形方法のいずれでも成形することができる。また、プルトルージョン法等の連続成形法により成形した各部材を、適当な寸法に切断の後、組立接合により成形することもできる。しかし、好ましくは、前述の一体的な成形が容易で、かつ繊維体積含有率Ｖｆを高めて軽量化を達成しやすい、いわゆるＲＴＭ法やＲＩＭ法、また成形部位を減圧すると同時に注入樹脂の拡散材を配置する一体成形法（ＳＣＲＩＭＰ法）等、強化繊維を配置したキャビティー内に液体状のプラスチックを注入する成形法の採用が望ましい。

相対する２枚のスキン板を、強化繊維としてガラス繊維０°配向のステッチ織物を２プライとガラス繊維チョップドストランドマット２プライを、マトリクス樹脂として不飽和ポリエステル樹脂を使用して、ハンドレイアップ法により成形し、主として鉛直方向に曲げ強度と剛性を高めるための鉛直方向に延びるリブ部材を、ガラス繊維０／９０°織物を用いて、スキン板と同じマトリクス樹脂を用いた繊維強化プラスチックで成形し、これらをマトリクス樹脂により完全に接着することにより、図２に示したような防音部高さ１６００ｍｍ、取付部高さ５００ｍｍ、幅９９０ｍｍ、厚さ１００ｍｍの防音壁用パネルを得た。このとき、リブ部材の水平方向間隔は３３０ｍｍとし、同時に、取付部の締結ボルトとして、スチール製Ｍ１６ボルト６本を一体的に成形した。こうして得られた防音壁用パネルの重量はおよそ３９ｋｇであった。また、防音壁用パネルの音響透過損失値を、残響室法により測定した結果、４００Ｈｚの音に対しては２７．５ｄＢ、１ｋＨｚの音に対しては３７．６ｄＢであった。

こうして得られた防音壁用パネルの、民地側から見て右側端から３００ｍｍの位置を、電動ディスクグラインダーにて鉛直方向に切断し、残った左側６９０ｍｍの防音壁用パネルを、図４のように残った合計４本の締結ボルトで、水平方向に連続した取付部材を介して高架橋躯体に取り付けたところ、切断前の設計強度を損なうことなく取り付けることができた。なお、この場合、切断面付近にリブ部材が存在していたため、スキン板を相互に接続する蓋部材は不要であった。

本発明に係る防音壁用パネルは、鉄道や道路などの防音が要求される箇所に、平地、高架部分にかかわらず適用でき、ＦＲＰを用いて軽量に構成され、かつ、現場での切断や連接作業も容易に行えることから、とくに高架部分に好適なものである。

本発明の一実施態様に係る防音壁用パネルの設置例を示す斜視図である。 本発明の一実施態様に係る防音壁用パネルの斜視図である。 図２の防音壁用パネルの内部構造を示す拡大部分斜視図である。 図２の防音壁用パネルの設置方法の一例を示す内外両面から見た斜視図である。

符号の説明

１ 防音壁用パネル
２ 防音部
２ａ、２ｂ スキン板
２ｃ リブ
３ 取付部
３ａ 締結ボルト
３ｂ リブ
４ 蓋部材
５ 取付部材
６ 高架橋躯体

Claims (7)

1. 少なくともＦＲＰを用いてなる防音壁用のパネルであって、その鉛直方向下方寄りの一部に建築物への取付部を有するとともに、少なくともその取付部以外の部分においては主として鉛直方向に関して曲げ強度と剛性が高められていることを特徴とする防音壁用パネル。
2. 水平方向の任意の位置での、単位幅あたりの鉛直方向曲げ強度と剛性が、水平方向におけるパネル幅全体にわたり実質的に一定であることを特徴とする、請求項１に記載の防音壁用パネル。
3. ２枚の相対するＦＲＰ製スキン板からなり、かつ、これらのスキン板の間に、スキン板を互いに連結して鉛直方向にのみ延びるリブが配置されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の防音壁用パネル。
4. ２枚の相対するＦＲＰ製スキン板の間においては、スキン板を互いに連結するリブ以外の部分は空間に形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の防音壁用パネル。
5. 建築物への取付部においては、主として水平方向に曲げ強度と剛性が高められていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の防音壁用パネル。
6. 建築物への取付部においては、水平方向に連続した部材を別途取り付けることにより水平方向の曲げ強度と剛性が高められていることを特徴とする、請求項５に記載の防音壁用パネル。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の防音壁用パネルを用いたことを特徴とする防音壁。

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