JP3134924B2 - 落下物荷重緩衝構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ロックシェッド等
の落下物防護施設に用いられる落下物荷重緩衝構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ロックシェッド等の落下物防護施設に
は、落下物荷重の衝撃力を緩衝させるべく落下物荷重緩
衝構造が一般的に設けられている。この落下物荷重緩衝
構造においては、近時、衝撃力緩衝材として、軽量で衝
撃力吸収効果等を有する発泡スチロールブロックの性質
に着目し、この特質を利用すべく、落下物荷重緩衝構造
として、特開平３−１５６００５号公報に示すように、
複数の発泡スチロールブロックを落下物防護施設の屋根
に敷設したものが採用されつつある。これにより、この
ような落下物荷重緩衝構造においては、衝撃力緩衝材と
してサンドクッションを用いる場合に比べて、施工性、
落下物衝撃荷重に対する緩衝能力を向上させることがで
き、また、落下物防護施設に対する死荷重の軽減を図る
ことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記落
下物荷重緩衝構造においては、ポリスチレン系樹脂発泡
体（発泡スチロールブロック）が、耐衝撃性、柔軟性、
弾力性に関して十分とは言えず、日常の軽微な落石等に
基づく落下物衝撃荷重に対してさえも塑性変形（圧縮永
久歪み）してエネルギー吸収性能（緩衝能力）が変化す
る傾向が強いことから、落下物衝撃荷重の分散等を目的
として、ポリスチレン系樹脂発泡体上に保護層が設けら
れており、また、落下物荷重緩衝構造の滑落防止のため
に落下物防護施設の屋根に側壁が設けられている。

【０００４】この保護層は、その目的を達成する必要
上、ポリスチレン系樹脂発泡体上に格子枠体を配置し、
その格子枠体を埋入した状態で砂、砕石、山土等のサン
ドクッション材を敷いたり、或いはコンクリート層、モ
ルタル層等を設けたりして、強固に形成されている（厚
み３０ｃｍ以上）。また、側壁においても、その目的を
達成する必要上、コンクリート、鉄骨等により強固に形
成されている。これらのため、落下物荷重緩衝構造自体
の重量は、ポリスチレン系樹脂発泡体を用いることによ
り軽減されるものの、その軽減度合いは強固な保護層及
び側壁の存在により十分なものではなく、落下物防護施
設への重量負荷は少なくない。特に、設計以上の落下物
衝撃荷重に対応するように変更すべく、既存の落下物防
護施設に上記落下物荷重緩衝構造を設けるような場合
（改修の場合）には、その落下物防護施設の柱、スラブ
等の補強改修を行わざるを得ない。

【０００５】本発明は、上述した実情に鑑みてなされた
もので、落下物衝撃荷重に対する緩衝能力等の基本機能
を十分に確保しつつ、落下物防護施設に対する重量負荷
を著しく低減できる落下物荷重緩衝構造を提供すること
をその課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに請求項１の発明にあっては、落下物防護施設の屋根
に複数の発泡体が敷設され、これら複数の発泡体の上に
保護層が設けられてなる落下物荷重緩衝構造を前提とし
て、前記発泡体が単位体積当たりのエネルギー吸収量が
７０％歪み時に５〜５０tonf・ｍ／ｍ³であり、且つ、
密度が１８〜９０ｋｇ／ｍ³のポリプロピレン系樹脂発
泡体からなり、前記保護層が、サンドクッション材層、
コンクリート層又はモルタル層を形成することなく遮水
性及び遮光性の保護シートで構成されている、ことを特
徴とする。

【０００７】請求項１の好ましい態様としての請求項２
においては、前記発泡体が、２５回繰り返し落下衝撃試
験（ＪＩＳ Ｚ０２３５の動的圧縮試験）にて割れるこ
とのないポリプロピレン系樹脂発泡体であることを特徴
とする。

【０００８】請求項３においては、複数の発泡体が前記
落下物防護施設の屋根上に複数段に積層され、これらの
複数の発泡体の上に保護層が設けられてなる落下物荷重
緩衝構造において、前記発泡体がポリプロピレン系樹脂
発泡体からなり、複数段に積層されたポリプロピレン系
樹脂発泡体のうち上段部を構成する発泡体の密度が３０
〜９０ｋｇ／ｍ³であり、下段部を構成する発泡体の密
度が１８〜４０ｋｇ／ｍ³（但し、上段部を構成する発
泡体の密度＞下段部を構成する発泡体の密度）であり、
前記保護層はサンドクッション材層、コンクリート層又
はモルタル層を形成することなく遮水性及び遮光性の保
護シートで構成されていることを特徴とする。

【０００９】好ましい態様としての請求項４において
は、複数のポリプロピレン系樹脂発泡体が前記落下物防
護施設の屋根上に複数段に積層され、各ポリプロピレン
系樹脂発泡体の上下面に凹部及び／又は凸部が形成され
て、隣り合う段におけるポリプロピレン系樹脂発泡体同
士が、前記凹部と凸部とを利用して凹凸嵌合されている
ことを特徴とする。

【００１０】好ましい態様としての請求項５において
は、各段に位置する各ポリプロピレン系樹脂発泡体同士
のつなぎ目が、隣り合う段に位置する各ポリプロピレン
系樹脂発泡体同士のつなぎ目に対してずれて配置されて
いることを特徴とする。

【００１１】好ましい態様としての請求項６において
は、複数のポリプロピレン系樹脂発泡体が落下物防護施
設の屋根上に複数段に積層され、複数段に積層されたポ
リプロピレン系樹脂発泡体に、各段を貫通する貫通孔が
形成され、貫通孔に連結具が通されて、該連結具により
各段におけるポリプロピレン系樹脂発泡体が上下方向に
おいて緊結されていることを特徴とする。

【００１２】好ましい態様としての請求項７において
は、落下物防護施設の屋根上に敷設されたポリプロピレ
ン系樹脂発泡体に貫通孔が形成され、貫通孔に連結具が
通されて、該連結具によりポリプロピレン系樹脂発泡体
が落下物防護施設の屋根に対して固定されていることを
特徴とする。

【００１３】好ましい態様としての請求項８において
は、落下物による敷設されたポリプロピレン系樹脂発泡
体の変形挙動に併せて、前記連結具の高さが変動可能で
あることを特徴とする。

【００１４】好ましい態様としての請求項９において
は、貫通孔の構成内壁が、少なくとも一部の段におい
て、ポリプロピレン系樹脂発泡体のつなぎ目側面により
協働して構成されていることを特徴とする。

【００１５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、衝撃緩衝材と
して単位体積当たりのエネルギー吸収量が７０％歪み時
に５〜５０tonf・ｍ／ｍ³であり、且つ、密度が１８〜
９０ｋｇ／ｍ³のポリプロピレン系樹脂発泡体を用いる
ことから、その性質に基づき、緩衝能力、耐熱性、耐油
耐薬品性、施工性等の基本機能に関して十分に能力を発
揮することになる。ポリプロピレン系樹脂発泡体は、ポ
リスチレン系樹脂発泡体の場合に比して、耐衝撃性、柔
軟性、弾力性に関して優れた性質を示し、緩衝能力も十
分満足しうるものになる。

【００１６】したがって、日常の軽微な落石等に基づく
落下物衝撃荷重程度では、塑性変形して（圧縮永久歪
み）エネルギー吸収性能（緩衝能力）が変化してしまう
傾向は弱く、このため従来設けられていたサンドクッシ
ョン材等の強固な保護層をポリプロピレン系樹脂発泡体
上に設ける必要性はない。このことから落下物荷重緩衝
構造の重量を軽減して、落下物防護施設に対する重量負
荷を著しく低減することができる。また、保護層とし
て、保護シートを用いることから、保護層の施工が容易
であり、また、ポリプロピレン系樹脂発泡体はポリスチ
レン系樹脂発泡体と比較してエネルギー吸収性能におい
て優れるため衝撃緩衝材の敷設厚みを低く（体積を小さ
く）できることから、施工時間を短縮することができる
ため、該構造の施工性を向上することができる。さら
に、当該落下物荷重緩衝構造の補修が必要になったとし
ても、保護シートの補修、取り外し等が容易であること
から、補修作業を迅速に行うことができる。

【００１７】請求項２の発明によれば、ポリプロピレン
系樹脂発泡体が、２５回の繰り返し落下衝撃試験（ＪＩ
Ｓ Ｚ０２３５）にて割れることがないものであること
から、緩衝能力を十分に期待することができる。

【００１８】請求項３の発明によれば、複数段に積層さ
れたポリプロピレン系樹脂発泡体のうち、上段部を構成
する発泡体の密度が３０〜９０ｋｇ／ｍ³とされている
ことにより、落石等の落下物により破壊されることの少
ない強固な衝撃緩衝材層が形成でき、しかもエネルギー
分散性も密度の小さいものと比較して大きく下段部上面
の衝撃荷重受面積を大きくできる。すなわち、下段部を
構成する発泡体の密度が上段部の発泡体密度より小さい
１８〜４０ｋｇ／ｍ³とされていることにより、落下物
からの衝撃エネルギーを受けた場合、低密度の下段部と
高密度の上段部より構成されていることから、下段部に
おいて変形が起こりエネルギー吸収が行われるが、衝撃
エネルギー吸収初期において、上段部が荷重分散の役割
をはたして広い受面積を確保するため、下段部はエネル
ギー吸収量の少ない低密度のものでも大きなエネルギー
吸収効果が期待できる。衝撃エネルギー吸収中期におい
ても上段部が荷重分散角を大きくする効果とともに高密
度、高靭性により落下物の突き刺し、曲げ、剪断による
破壊を軽減することができる。そして、衝撃エネルギー
吸収後期においては上段部の少歪み、下段部の反力軽減
作用により構造物への衝撃を緩和できる。その結果、効
率的なエネルギー吸収が達成されることになる。

【００１９】請求項４の発明によれば、各ポリプロピレ
ン系樹脂発泡体の上下面に凹部及び／又は凸部が形成さ
れて、隣り合う上下ポリプロピレン系樹脂発泡体同士
が、その凹部と凸部とを利用して凹凸嵌合されているこ
とから、積層状態のポリプロピレン系樹脂発泡体がずれ
ることを互いに制限しあうことができ、滑落防止のため
に落下物防護施設の屋根に側壁を設ける必要がなくな
る。このことから落下物防護施設に対する重量負荷を低
減することができる。

【００２０】請求項５の発明によれば、各段における各
ポリプロピレン系樹脂発泡体同士のつなぎ目が、隣り合
う段における各ポリプロピレン系樹脂発泡体同士のつな
ぎ目に対してずれて配置されるように設定されているこ
とから、ポリプロピレン系樹脂発泡体のずれを一層確実
に制限することができ、また、エネルギー吸収も更に良
化する。更に、各ポリプロピレン系樹脂発泡体が複数の
ポリプロピレン系樹脂発泡体を前記凹凸嵌合によりつな
ぎ止める場合、積層状態のポリプロピレン系樹脂発泡体
の全てを一体化することができる。

【００２１】請求項６の発明によれば、連結具により各
段におけるポリプロピレン系樹脂発泡体が上下方向にお
いて緊結されていることから、積層状態のポリプロピレ
ン系樹脂発泡体を一体化することができる。また、凹凸
嵌合によりつなぎ止める場合は凹凸嵌合の外れを防止し
て、より一層確実に一体化することができる。

【００２２】請求項７の発明によれば、連結具によりポ
リプロピレン系樹脂発泡体が落下物防護施設の屋根に対
して固定されていることから、上記請求項７と同様の作
用効果を生じる他に、ポリプロピレン系樹脂発泡体の該
施設の屋根に対するずれをより一層確実に制限すること
ができる。

【００２３】請求項８の発明によれば連結具の高さが変
動可能であることから、落石等の落下物の衝撃力を受け
発泡体が歪む場合、連結具が相対的に突出し保護シート
を突き破るおそれや、連結具上に落下物が落下し、落下
物防護施設の屋根に杭が打ち込まれるような状態となり
該屋根を破壊するおそれがなく、十分な落石物荷重緩衝
機能を発揮することができる。

【００２４】請求項９の発明によれば、貫通孔の構成内
壁が、少なくとも一部の段において、ポリプロピレン系
樹脂発泡体のつなぎ目側面により協働して構成されてい
ることから、貫通孔の構成壁を簡単に形成できるばかり
でなく、連結具を予め起立状態とすることにより、貫通
孔に対する連結具の挿通作業を容易にして敷設作業の迅
速化を図ることができる。更に、連結具を、その連結前
において、位置決め部材、仮止め部材、ガイド部材等と
しても利用でき、これにより敷設作業性を向上させるこ
とができる。

【００２５】

【実施例】以下、添付の図面に基づいて本発明の実施例
を説明する。図１、図２において、１は、落下物防護施
設としてのロックシェッドであり、ロックシェッド１
は、既知のように、道路擁壁２と柱３とにより屋根４が
支持され、屋根４は、波状鋼板上にコンクリートを打設
することにより形成されている。

【００２６】ロックシェッド１の屋根４の上には、図
１、図２に示すように、落下物荷重緩衝構造５が設けら
れている。この落下物荷重緩衝構造５は、ロックシェッ
ド１の屋根４上面に敷設される複数のポリプロピレン系
樹脂発泡体６と、その複数のポリプロピレン系樹脂発泡
体６を被覆する保護シート７とからなる。

【００２７】各ポリプロピレン系樹脂発泡体６は、図３
に示すように、直方体形状とされており、その各ポリプ
ロピレン系樹脂発泡体の密度は１８〜９０ｋｇ／ｍ³、
単位体積当たりのエネルギー吸収量は、７０％歪み時に
おいて、５〜５０tonf・ｍ／ｍ³となるように設定され
ている。７０％歪み時においてエネルギー吸収量が５to
nf・ｍ／ｍ³未満の場合、発泡体の敷設厚みを低くする
ことができないおそれがあり、また、落下物防護施設の
屋根も衝撃力が伝わり該施設が破壊されるおそれがあ
る。一方、エネルギー吸収量が７０tonf・ｍ／ｍ³を超
える場合、エネルギー吸収量は十分であり、エネルギー
吸収量が大きいと計算上、衝撃緩衝材の体積を著しく小
さく（敷設厚みを低く）できるが中規模の落下物に対し
て緩衝性がなくなり衝撃の伝達速度も早くなるおそれが
ある。このことにより、落下物防護施設に大きな負荷が
かかり該施設が破壊される可能性がある。

【００２８】ポリプロピレン系樹脂発泡体６は、図２に
示すように、複数段に積層された状態でロックシェッド
１の屋根４に並べられており、その敷設厚みは、５０〜
２５０ｃｍであるのが好ましい。該厚みが５０ｃｍ未満
の場合は、重量の大きな落下物が落下物防護施設上に落
下した場合、衝撃力を吸収しきれずに、該施設が破壊さ
れるおそれがある。一方、該厚みが２５０ｃｍを超える
場合は、作業性、施工性、安定性で不具合が発生する可
能性があり過剰品質となり軽量性に悪影響を及ぼすおそ
れがある。ここに、各段における各ポリプロピレン系樹
脂発泡体６同士のつなぎ目８は、隣り合う上下段におけ
る各ポリプロピレン系樹脂発泡体６同士のつなぎ目８に
対して、該ポリプロピレン系樹脂発泡体６の縦辺、横
辺、高さ辺のうち縦辺、横辺について１／２ずつずれて
配置されている。このため、ポリプロピレン系樹脂発泡
体６の隣り合う上下段においては、図４、図５に示すよ
うに、上段の各ポリプロピレン系樹脂発泡体６の中心部
下方に下段の各ポリプロピレン系樹脂発泡体６の角部が
位置している。

【００２９】各ポリプロピレン系樹脂発泡体６には、図
３〜図５に示すように、その上面において複数の凸部９
が突設され、他方、下面には複数の凹部１０が形成され
ている。複数の凸部９は、ポリプロピレン系樹脂発泡体
の上面の四隅近傍にそれぞれ配置され、複数の凹部１０
は、複数の凸部９に対応して、該各凸部９の真下に位置
されている。この各凸部９と各凹部１０とは、互いに嵌
合できる大きさの関係を有しており、隣り合う上下段に
おいて、敷設により寄り集まっている下段の４つのポリ
プロピレン系樹脂発泡体６上面の各角部近傍の凸部９
（４つ）に対して上段の一のポリプロピレン系樹脂発泡
体６の４つの凹部１０がそれぞれ嵌合されている。この
ような関係は各ポリプロピレン系樹脂発泡体６について
成り立ち、これにより、積層状態の複数のポリプロピレ
ン系樹脂発泡体６が一体化している。また、凹部及び／
又は凸部が形成されたポリプロピレン系樹脂発泡体６の
他の変更例を図１３（ａ）、（ｂ）に、それらの凸凹嵌
合例を図１４に示す。

【００３０】複数段に積層されたポリプロピレン系樹脂
発泡体６には、図４、図５に示すように、各段を貫通す
る貫通孔１１が複数形成されている。この各貫通孔１１
は、各段毎に、ポリプロピレン系樹脂発泡体６の中心
部、寄り集まる４つのポリプロピレン系樹脂発泡体６の
角部集中部を、順に、貫く。このため、図３に示すよう
に、各ポリプロピレン系樹脂発泡体６の中心部に孔１２
が形成されていると共に、該各ポリプロピレン系樹脂発
泡体６の角部側面に円弧面１３が形成され、該円弧面１
３が協働して貫通孔が構成されている。

【００３１】各貫通孔１１には、図４、図５に示すよう
に、連結具１４ａ（一つのみ図示）がそれぞれ挿通され
ている。この各連結具１４ａは、本実施例においては、
長尺のねじ又は長尺のナット等で構成され、その各下端
部はロックシェッド１の屋根４にねじ込まれ固定されて
いる。一方、各連結具１４ａの上端部には頭部１５が形
成され、各頭部１５は、最上段のポリプロピレン系樹脂
発泡体６の上面に圧接されている。これにより、積層さ
れたポリプロピレン系樹脂発泡体６がロックシェッド１
の屋根４に一体的に固定されることになる。

【００３２】勿論、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、
積層されたポリプロピレン系樹脂発泡体６を高さが変動
可能な連結具１４ｂを用いて、各段におけるポリプロピ
レン系樹脂発泡体を上下方向において一体的に挟持して
もよいし、ポリプロピレン系樹脂発泡体６をロックシェ
ッド１の屋根４に一体的に固定してもよい。この場合、
高さが変動可能な連結具１４ｂとしては、ばね材（図６
（ｂ））、ワイヤー（図６（ｃ））を用いたもの等、様
々な手段を使用することができる。また、ポリプロピレ
ン系樹脂発泡体は平板鋼板をエル型に折り曲げた端部位
置決め金具、平板鋼板にずれ防止の歯を形成した固定具
を使用して敷設、積層することもできる。

【００３３】保護シート７は、積層されたポリプロピレ
ン系樹脂発泡体６を被覆した状態で、その縁部がロック
シェッド１等にロックボルト等を用いて固定されてい
る。この保護シート７は、遮水性及び遮光性を有するも
のであり、この特性によって複数のポリプロピレン系樹
脂発泡体６が紫外線等から保護され、水のまわり込みに
よる死荷重増加、漏水を防止し、また、寒冷地において
まわり込んだ水の凍結による積層発泡体間の隙間発生
や、該発泡体間での滑り、ズレを防止することができ
る。保護シート７の具体例としては、高密度ポリエチレ
ン製、ゴム製、塩化ビニル製のものが好ましく、より好
ましくは長繊維を積層又は芯材とすること等により引張
強度、引裂き強度を高めたものがよい。また、保護シー
トは、ポリウレタン系吹付材等を使用して施工現場にて
シート状に仕上げるものであってもよい。

【００３４】このような落下物荷重緩衝構造５を施工す
るには、先ず、ロックシェッド１の屋根４に複数のポリ
プロピレン系樹脂発泡体６を積層された状態で敷設し、
積層されたポリプロピレン系樹脂発泡体６を連結具１４
ａ等によりロックシェッド１の屋根４に固定する。次
に、積層されたポリプロピレン系樹脂発泡体６の上に保
護シート７を被せて、この保護シート７によって、積層
されたポリプロピレン系樹脂発泡体６を被覆する。そし
て、その保護シート７の縁部をロックシェッド１に固定
することで施工作業が完了する。

【００３５】落下物荷重緩衝構造５にあっては、衝撃緩
衝材として用いたポリプロピレン系樹脂発泡体６によっ
て、耐熱性、耐油耐薬品性、緩衝能力、施工性等の基本
機能に関して十分な能力を発揮する。

【００３６】具体的に説明すると、耐熱性に関しては、
図７に示すように、一般に使用されているポリスチレン
系樹脂発泡体（ＥＰＳ）が８０℃以上となると、熱変形
率が著しく大きくなるのに対して、ポリプロピレン系樹
脂発泡体（ＥＰＰ）６は、８０℃以上となっても、熱変
形率は小さく、ポリプロピレン系樹脂発泡体６は、ポリ
スチレン系樹脂発泡体と比較して優れた耐熱性を示す。

【００３７】耐油耐薬品性に関しては、（表１）に示す
ように、優れた耐油耐薬品性を示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】耐環境性に関しては、ポリスチレンがベン
ゼン環を有しているため、真っ黒な煙と煤を放出する、
スチレンモノマーが悪臭物質（不完全燃焼時）を放出す
るのに対して、ポリプロピレンは、リサイクル性に優
れ、燃焼させても、黒煙、煤を放出しないので、残材処
理が容易となる。

【００４０】緩衝性に関しては、ポリプロピレン系樹脂
発泡体（ＥＰＰ）は、図８に示すように、ポリスチレン
系樹脂発泡体（ＥＰＳ）の場合に劣らないエネルギー吸
収量を示す。すなわち、ＥＰＳが、２０ｋｇ／ｍ³品に
おいて、エネルギー吸収量（７０％歪み）εが１２.７t
onf・ｍ／ｍ³を示すのに対し、ＥＰＰは、４５ｋｇ／ｍ
³品において、エネルギー吸収量（７０％歪み）εが３
７．１tonf・ｍ／ｍ³を示す。

【００４１】上記ポリプロピレン系樹脂発泡体（ＥＰＰ
４５ｋｇ／ｍ³品）、上記ポリスチレン系樹脂発泡体
（ＥＰＳ２０ｋｇ／ｍ³品）を用いて、エネルギー吸収
に必要な体積Ｖ（Ｖ_EPP、Ｖ_EPS）、（積層）厚みｈ（ｈ
_EPP、ｈ_EPS）を求めると、下記の通りとなる。

【００４２】すなわち、想定条件として、落石重量Ｗ＝
０．７ton、落下高さＨ＝３０ｍ（落石の位置エネルギ
ーＥ＝Ｗ×Ｈ＝０．７×３０＝２１．０tonf・ｍ）、緩
衝材の許容歪み７０％、落石形状を図９に示すように、
ｄ＝Ｌ＝０．７３ｍ、落石密度ρ＝２．３ｇ／ｃｍ³と
する。このような条件の下で、図８から、ＥＰＰの７０
％歪み時におけるεが３７．１tonf・ｍ／ｍ³、ＥＰＳ
の７０％歪み時におけるεが１２．７tonf・ｍ／ｍ³で
あるから、エネルギー吸収に必要な緩衝材の体積ＶＥＰ
Ｐ、ＶＥＰＳは、（数１）、（数２）となり、ＥＰＰを
用いた場合には、満足すべき結果を示す。

【００４３】

【数１】V_EPP=E/ε=21.0/37.1=0.57m³

【数２】V_EPS=E/ε=21.0/12.7=1.65m³

【００４４】一方、緩衝材の体積Vfを求める式は、図１
０（ａ）からも明らかなように、数３）で示される。

【数３】

【００４５】ここに、θは、（数４）で示される。

【数４】θ=tan^-1(h/(0.3h/√3))=80.2度

【００４６】上記Ｖｆ、Ｖ_EPP、Ｖ_EPSより、ｈ_EPP、ｈ
_EPSは、 ｈ_EPP＝０．９２ｍ以上、ｈ_EPS＝１．８５ｍ以上とな
り、ＥＰＰを用いた場合には、満足すべき結果を示す。

【００４７】また、請求項３のポリプロピレン系樹脂発
泡体として上段部に密度の大きいもの、下段部に密度の
小さいものを用いる構成についてエネルギー吸収に必要
な体積Ｖ（ｍ³）から（積層）厚みＨ（ｍ）を求めると
下記の通りとなる。想定条件は前述の計算例と同じく落
石の位置エネルギーＥ＝２１．０tonf・ｍとする。ま
た、計算の簡略化のため、上段部における衝撃エネルギ
ー吸収初期におけるエネルギー分散及び下段部から上段
部への反力は考慮しないこととする。厚み０．４ｍのＥ
ＰＰ４５ｋｇ／ｍ³品と厚みｈｍのＥＰＰ３０ｋｇ／ｍ³
品とを使用する場合、両者の想定最大歪み（％）を（Ｅ
ＰＰ４５ｋｇ／ｍ³品）／（ＥＰＰ３０ｋｇ／ｍ³品）＝
５０／７０とした場合、各々のエネルギー吸収量（tonf
・ｍ／ｍ³）は１４．８／１５．９となる。そこで、荷
重分散範囲の半径（ｍ）は図１０（ｂ）のｒ_u、ｒ_m、ｒ
_dにおいて、 r_u=0.37 r_m=0.20/√3+0.37=0.48 r_d=0.3h/√3+0.48 となる。よって、仮想分散角（度）は図１０（ｂ）のθ
１、θ２において、 θ1=tan^-1（(0.20/√3)/0.4）=16.3 θ2=tan^-1（(0.3ｈ/√3)/ｈ）=9.8 となる。荷重分散範囲の体積Ｖ（ｍ³）は以下の式より 上段層の体積Ｖup（ｍ³)と下断層の体積Ｖund（ｍ³)と
は Ｖup＝０．２２ Ｖund＝６．０６r_d ³−０．６７ となる。 下段部の吸収エネルギーEund（tonf・ｍ）は Eund=21-3.26=17.74 下段部に必要な体積Ｖund（ｍ³) Vund=Eund/15.9=1.12 下段部の発泡体に必要な最小(体積)厚みｈ（ｍ）は

【数５】 よって、厚み０．４ｍのＥＰＰ４５ｋｇ／ｍ³品とＥＰ
Ｐ３０ｋｇ／ｍ³品とを各々、上段部、下段部として発
泡体を構成し両者の想定最大歪み（％）を各々５０／７
０とした場合ＥＰＰ３０ｋｇ／ｍ³品の厚みは１．０８
ｍで、Ｈ≧１．４８ｍであればよく、前述のＥＰＳ２０
ｋｇ／ｍ品を使用した場合のｈ_EPS＝１．８５ｍと比較
しても満足ゆく結果が得られる。

【００４８】尚、荷重分散角について若干説明すると、
発泡体の緩衝材は高速度での荷重衝撃によって、「せん
断」・「曲げ」破壊を繰り返しエネルギー吸収量の増加
に伴い徐々に減速しながら最下点で初めて発泡体応力と
つりあって静止する（丁度、落石の持つ位置エネルギー
がゼロとなる）。静止直前の負の加速度（減速度）が最
大となり、同時に最も大きな衝撃力が生じる。この最下
点での荷重分散角を３０度として落下物防護施設の屋根
にかかる荷重面積を特定し、緩衝過程における見掛けの
分散角θα、θ₁、θ₂を推定した。

【００４９】また、ポリプロピレン系樹脂発泡体６（Ｅ
ＰＰ）は（表２）に示すように、ポリスチレン系樹脂発
泡体（ＥＰＳ）の場合に比して、永久歪み、耐衝撃性、
柔軟性、弾力性等に関して優れた性質を示す事になり、
日常の軽微な落石等に基づく落下物衝撃荷重程度では、
塑性変形（圧縮永久歪み）してエネルギー吸収性能（緩
衝能力）が変化する傾向は弱い。このため、ポリプロピ
レン系樹脂発泡体６上にサンドクッション材等の強固な
保護層を設ける必要性はない。この結果、落下物荷重緩
衝構造５の重量を軽減して、ロックシェッド１に対する
重量負荷を著しく低減することができる。

【００５０】このことは、ポリプロピレン系樹脂発泡体
６（ＥＰＰ）、ポリスチレン系樹脂発泡体（ＥＰＳ）に
ついて、繰り返し落下衝撃試験（ＪＩＳ ＺＯ２３５に
よる動的圧縮試験）を行うことによっても裏付けられ
る。この場合、試験条件として、落下高さ６０ｃｍ、試
験片１００×１００×３０ｍｍ、静的応力０．１ｋｇ／
ｃｍ²とした。結果は、図１１、図１２の通りとなり、
ＥＰＳが５回の落下試験で割れ、エネルギー吸収性能に
関し耐久性がないことを示した（図１２参照）のに対し
てＥＰＰは２５回の落下試験に耐え、耐久性があること
を示した。（図１１参照）。

【００５１】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の落下物荷重緩衝構造を示す側
断面図である。

【図２】本発明の実施例の落下物荷重緩衝構造を示す斜
視図である。

【図３】各ポリプロピレン系樹脂発泡体の構造を示す斜
視図である。

【図４】ポリプロピレン系樹脂発泡体の配置方法を説明
する平面図である。

【図５】ポリプロピレン系樹脂発泡体の配置方法を説明
する断面図である。

【図６】高さが変動可能な連結具及びそれを用いた連結
方法の説明図である。

【図７】ＥＰＳ、ＥＰＥ及びＥＰＰの熱変形率の説明図
である。

【図８】ＥＰＳとＥＰＰの緩衝性の説明図である。

【図９】想定する落石形状の説明図である。

【図１０】エネルギー吸収に必要な体積、厚みを求める
ための説明図である。

【図１１】ＥＰＰがエネルギー吸収に関し耐久性がある
ことの説明図である。

【図１２】ＥＰＳがエネルギー吸収に関し耐久性がない
ことの説明図である。

【図１３】凹部及び／又は凸部が形成されたポリプロピ
レン系樹脂発泡体の他の変形例を示す斜視図である。

【図１４】凹部及び／又は凸部が形成されたポリプロピ
レン系樹脂発泡体の嵌合例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ロックシェッド ２ 道路擁壁 ３ 柱 ４ 屋根 ５ 落下物荷重緩衝構造 ６ ポリプロピレ
ン系樹脂発泡体 ７ 保護シート ８ つなぎ目 ９ 凸部 １０ 凹部 １１ 貫通孔 １２ 孔 １３ 円弧面 １４ａ 連結具 １４ｂ 高さが変動可能な連結具 １５ 頭部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 春彦 東京都千代田区岩本町３丁目10番７号 株式会社ニッケンメタル内 (72)発明者 佐野 昭彦 東京都千代田区岩本町３丁目10番７号 株式会社ニッケンメタル内 (72)発明者 米沢 允善 東京都千代田区岩本町３丁目10番７号 株式会社ニッケンメタル内 (56)参考文献 特開 平４−289305（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−187247（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−319456（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−321212（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−219201（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E01F 7/04

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 落下物防護施設の屋根に複数の発泡体が
   敷設され、これら複数の発泡体の上に保護層が設けられ
   てなる落下物荷重緩衝構造において、前記発泡体が、単
   位体積当たりのエネルギー吸収量が７０％歪み時に５〜
   ５０tonf・ｍ／ｍ³であり、且つ、密度が１８〜９０ｋ
   ｇ／ｍ³のポリプロピレン系樹脂発泡体からなり、前記
   保護層はサンドクッション材層、コンクリート層又はモ
   ルタル層を形成することなく遮水性及び遮光性の保護シ
   ートで構成されていることを特徴とする落下物荷重緩衝
   構造。
2. 【請求項２】 前記発泡体が、２５回の繰り返し落下衝
   撃試験（ＪＩＳ Ｚ０２３５の動的圧縮試験）にて割れ
   ることのないポリプロピレン系樹脂発泡体であることを
   特徴とする請求項１の落下物荷重緩衝構造。
3. 【請求項３】 落下物防護施設の屋根に複数の発泡体が
   複数段に施設され、これら複数の発泡体の上に保護層が
   設けられてなる落下物荷重緩衝構造において、前記発泡
   体はポリプロピレン系樹脂発泡体からなり、上段部を構
   成する発泡体の密度が３０〜９０ｋｇ／ｍ³、下段部を
   構成する発泡体の密度が１８〜４０ｋｇ／ｍ³（但し、
   上段部を構成する発泡体の密度＞下段部を構成する発泡
   体の密度）であり、前記保護層はサンドクッション材
   層、コンクリート層又はモルタル層を形成することなく
   遮水性及び遮光性の保護シートで構成されていることを
   特徴とする落下物荷重緩衝構造。
4. 【請求項４】 前記複数のポリプロピレン系樹脂発泡体
   が前記落下物防護施設の屋根上に複数段に積層され、前
   記各ポリプロピレン系樹脂発泡体の上下面に凹部及び／
   又は凸部が形成されて、隣り合う段に設置されたポリプ
   ロピレン系樹脂発泡体同士が前記凹部と凸部とを利用し
   て凹凸嵌合されている、請求項１ないし請求項３のいず
   れかの落下物荷重緩衝構造。
5. 【請求項５】 前記各段に位置する各ポリプロピレン系
   樹脂発泡体同士のつなぎ目が、隣り合う段に位置する各
   ポリプロピレン系樹脂発泡体同士のつなぎ目に対してず
   れて配置されている、請求項３又は請求項４の落下物荷
   重緩衝構造。
6. 【請求項６】 前記複数のポリプロピレン系樹脂発泡体
   が前記落下物防護施設の屋根上に複数段に積層され、前
   記複数段に積層されたポリプロピレン系樹脂発泡体に、
   各段を貫通する貫通孔が形成され、前記貫通孔に連結具
   が通されて、該連結具により各段のポリプロピレン系樹
   脂発泡体が上下方向において緊結されている、請求項１
   ないし請求項５のいずれかの落下物荷重緩衝構造。
7. 【請求項７】 前記落下物防護施設の屋根上に敷設され
   たポリプロピレン系樹脂発泡体に貫通孔が形成され、前
   記貫通孔に連結具が通されて、該連結具によりポリプロ
   ピレン系樹脂発泡体が前記落下物防護施設の屋根に対し
   て固定されている、請求項１ないし請求項６のいずれか
   の落下物荷重緩衝構造。
8. 【請求項８】 落下物による敷設されたポリプロピレン
   系樹脂発泡体の変形挙動に併せて、前記連結具の高さが
   変動可能であることを特徴とする請求項６又は請求項７
   の落下物荷重緩衝構造。
9. 【請求項９】 前記貫通孔の構成内壁が、少なくとも一
   部の段において、ポリプロピレン系樹脂発泡体のつなぎ
   目側面により協働して構成されている、請求項６ないし
   請求項８のいずれかの落下物荷重緩衝構造。