JP4372487B2 - 落石防護柵 - Google Patents

Description

この発明は、落石防護柵、特に、落下エネルギー吸収用防護部材を落下エネルギー吸収効果が大きい極軟鋼製とすることにより、柵を複数枚のパネルを支柱間に着脱自在に嵌め込んだものにより構成することができ、従って、落石によりパネルが破損した場合、破損したパネルの交換が容易に行なえ、この結果、柵の補修費用および補修工期を大幅に削減することができる落石防護柵に関するものである。

落石防護柵には、ワイヤーロープ金網式落石防護柵とＨ形鋼式落石防護柵とがある。

ワイヤーロープ金網式落石防護柵は、Ｈ形鋼製支柱間にワイヤーロープと金網とを張ったものから構成され、Ｈ形鋼式落石防護柵は、Ｈ形鋼製支柱間にＨ形鋼や溝形鋼等の防護用形鋼とエキスパンドメタルとを張ったものから構成される。

落石防護柵には、落石を確実に捕捉し、柵の後方（下方）に飛び出させない機能が要求される。このためワイヤーロープ金網式落石防護柵においては、ワイヤーロープの伸び変形によって落石の落下エネルギーを吸収している。これに加えて、金網やワイヤーロープの端末が固定される端末支柱、および、端末支柱間に一定間隔で設置された、ワイヤーロープが挿通される中間支柱の倒れ変形によっても落下エネルギーの吸収を期待している。

一方、Ｈ形鋼式落石防護柵においては、落石の落下エネルギーを緩衝するために、古タイヤやかご枠あるいは土のう等の緩衝材を柵の前面に取り付けている。

しかしながら、ワイヤーロープ金網式落石防護柵は、以下のような問題があった。

（１）落石の落下エネルギーの吸収効果は、ワイヤーロープの伸び率が決まっているので、ワイヤーロープ長さ、すなわち、落石防護柵の総延長が所定の長さ以上でないと発揮されない。しかも、その総延長間では、ワイヤーロープは必ずしも直線とはならず、縦断勾配の変化点が生じたり、横断方向の折れ線も生じる。そのために、端末支柱や中間支柱の補強、ワイヤーロープの止め金具の補強が必要となる。このことは、落石の落下エネルギーの大きさにもよるが、総延長を長くした一体の落石防護柵としなければ、その機能が十分に発揮されないことになる。しかし、柵の総延長が長くなるほど、必然的に現場での上記作業量が多くなり、架設作業も煩雑となる。

（２）落石の落下エネルギーが吸収され、所期の目的が達成されたとしても、落石によってワイヤーロープが伸びきったり、あるいは、支柱が倒れ変形した場合には、次の落石に備えるために、柵の補修を行なう必要がある。すなわち、全てのワイヤーロープを支柱から取り外し、変形した支柱は、支柱部分の基礎を部分的に壊し、再構築して、新たな支柱と交換し、そして、伸びきったワイヤーロープは、新たなものと交換して、ワイヤーロープを全て張り直す必要があった。従って、柵の補修に多大な時間と費用を要していた。

（３）金網、ワイヤーロープおよび支柱の各構造部材の複合変形により、落石の落下エネルギーを吸収するメカニズムになっているが、その複合的な挙動についての詳細は必ずしも明確にはなっていない。従って、柵の正確な設計が難しく、強度不足や逆に過大強度となる場合があった。

一方、Ｈ形鋼式落石防護柵は、以下のような問題があった。

（１）落石の落下エネルギーの吸収効果は、鋼製構造だけでは十分に発揮されないので、上述のように、古タイヤやかご枠あるいは土のう等の緩衝材を柵の前面に取り付ける必要があった。このような緩衝材を設けない場合には、柵全体の剛性を高める必要があり、工費の高騰を招く。

（２）Ｈ形鋼からなる支柱、Ｈ形鋼や溝形鋼等の防護用形鋼、エキスパンドメタルおよび古タイヤ等の緩衝材の複合変形により、落石の落下エネルギーを吸収するメカニズムになっているが、その複合的な挙動についての詳細は必ずしも明確にはなっていない。従って、柵の正確な設計が難しく、強度不足や逆に過大強度となる場合があった。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、下記を特徴とする。

請求項１記載の発明は、縦梁間に極軟鋼からなる落下エネルギー吸収用防護部材が上下に間隔をあけて多段に固定されたものからなる複数枚のパネルと、前記パネルの各々を取り付けるための支柱とからなることに特徴を有するものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、防護部材は、板状に形成されていることに特徴を有するものである。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、支柱は、基礎に着脱自在に嵌め込まれていることに特徴を有するものである。

請求項４記載の発明は、請求項１から３の何れか１つに記載の発明において、縦梁は、Ｔ形鋼からなり、防護部材は、前記縦梁のウェッブに固定され、支柱は、前記縦梁のフランジが挿入される空間および前記縦梁のウェッブが挿通されるスリットを有し、前記縦梁は、支柱の上部から支柱の空間内に挿入されることに特徴を有するものである。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、防護部材は、縦梁のウェッブの両面に固定されていることに特徴を有するものである。

請求項６記載の発明は、請求項１から３の何れか１つに記載の発明において、縦梁は、一対の縦梁用山形鋼の一方の辺を背中合わせに固定したものからなり、防護部材は、縦梁の一方の辺の間に挟まれ、支柱は、縦梁の他方の辺が挿入される空間および縦梁の一方の辺が挿通されるスリットを有し、縦梁は、支柱の上部から支柱の空間内に挿入されることに特徴を有するものである。

請求項７記載の発明は、請求項４または６に記載の発明において、前記支柱は、Ｈ形鋼と、前記Ｈ形鋼のフランジに一方の辺が固定される山形鋼からなる抜止め部材とからなり、前記空間は、前記Ｈ形鋼のフランジと前記抜止め部材の他方の辺とによって形成され、前記スリットは、対向する前記抜止め部材の他方の辺間に形成されていることに特徴を有するものである。

この発明によれば、以下のような効果がもたらされる。

（１）落下エネルギー吸収用防護部材を落下エネルギー吸収効果が大きい極軟鋼製とすることにより、柵を複数枚のパネルを支柱に着脱自在に嵌め込んだものにより構成することができる。従って、落石によりパネルが破損しても、破損箇所のパネルのみを取り替えるだけで済むので、従来のワイヤーロープ金網式落石防護柵の場合と比べて、柵の補修費用および補修工期を大幅に削減することができる。

（２）支柱は、基礎に着脱自在に嵌め込まれているので、落石により支柱が変形しても、支柱の交換が容易に行なえ、この点からも柵の補修費用および補修工期を大幅に削減することができる。

（３）極軟鋼の基本的特性が分かっているので、防護部材の単純な伸びのメカニズムによって落下エネルギーの吸収の挙動が把握できる。従って、柵の設計が正確に行なえるので、適正強度の防護柵を構築することができる。

（４）パネルは、予め工場で製造できるので、現場では、支柱の基礎への嵌め込み作業と、支柱間へのパネルの嵌め込み作業のみで済む。従って、柵の構築の工期が大幅に短縮される。

（５）落下エネルギー吸収用防護部材を落下エネルギー吸収効果が大きい極軟鋼製とすることにより、支柱が受ける反力を軽減することができるので、支柱の強度をそれほど高くする必要がない。従って、その分、柵の構築費用を削減することができる。

次に、この発明の落石防護柵の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。

図１は、この発明の落石防護柵のパネルを示す斜視図、図２は、この発明の落石防護柵のパネルを示す平面図、図３は、Ｔ形鋼からなる縦梁のウェッブの両面に防護部材を固定した別のパネルを示す部分平面図、図４は、一対の山形鋼からなる縦梁の一方の辺間に防護部材を固定したさらに別のパネルを示す部分平面図、図５は、この発明の落石防護柵の支柱を示す部分斜視図、図６は、パネルを差し込んだこの発明の支柱を示す平面図、図７は、この発明の落石防護柵の別の支柱を示す平面図、図８は、基礎内に嵌め込まれたこの発明の支柱を示す部分正面図、図９は、基礎内に嵌め込まれたこの発明の支柱を示す平面図、図１０は、挿入用空間が形成された基礎を示す平面図、図１１は、この発明の落石防護柵を示す部分平面図である。

図１から図１１において、１は、パネルであり、断面形状がＴ形をなすＴ形鋼（例えば、ＣＴ形鋼）からなる一対の縦梁２と、一対の縦梁２のウェッブ２Ａ間に上下に間隔をあけて多段に固定された落下エネルギー吸収用防護部材３とから構成されている。

防護部材３は、構造用極軟鋼からなり板状に形成されている。構造用極軟鋼の化学成分組成は、例えば、以下の通りである。

化学成分組成
Ｃ：０．１０％以下、Ｓｉ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．５％以下、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１５％以下、Ｎ：０．００６％以下、Ｃ_eq：０．３６％以下、Ｐ_CM：０．２６％以下。

図１２に、構造用極軟鋼Ａから切り出した供試鋼板の応力と伸びとの関係をＳＮ４００（建築構造用鋼）製供試鋼板と比較して示す。この極軟鋼Ａの板厚は、２５ｍｍであり、引張試験結果は、表１に示す通りであり、シャルピー衝撃試験結果は、表２に示す通りである。

図１２から明らかなように、極軟鋼Ａからなる供試鋼板の伸びは、ＳＮ４００からなる供試鋼板と比べて著しく高いことが分かる。従って、この発明の落石防護柵の防護部材３に最適である。

防護部材３は、図１に示すように、縦梁２のウェッブ２Ａの一方の面に、溶接あるいはボルトにより固定されているが、図３に示すように、ウェッブ２Ａの両面に固定しても良い。この場合、一段の落石の落下エネルギー吸収効果は当然、倍増する。また、防護部材３は、図４に示すように、一対の縦梁用山形鋼の一方の辺２Ｃを背中合わせに固定したものによって構成しても良い。この場合、防護部材３は、一方の辺２Ｃの間に溶接あるいはボルトにより固定される。

このように、防護部材３を極軟鋼製とすることによって、一枚のパネルの落下エネルギー吸収効果を大きくすることができるので、ワイヤーロープの長さに比べてパネルの長さを大幅に短くすることができる。例えば、ワイヤーロープの場合、約３０ｍが設計長さとすると、同じ性能をパネルで得ようとれば、設計長さは、約３ｍで足りる。

落石の衝突時の防護部材３の上下方向の広がりは、一つのパネル１の防護部材３の長さがワイヤーロープの場合と比べて短いので、それほど大きくはない。従って、落石の衝突時、落石が防護部材３を抜け出る可能性は少ないが、防護部材３の間隔を維持するために、上下の防護部材３を連結部材（図示せず）によって連結しても良い。

４は、支柱である。支柱４は、図４および図５に示すように、Ｈ形鋼５と、Ｈ形鋼５のフランジ５Ａの外面に一方の辺６Ａが固定される抜止め部材６とからなっている。抜止め部材６は、山形鋼からなっている。Ｈ形鋼５のフランジ５Ａと抜止め部材６の他方の辺６Ｂとによって空間７が形成され、この空間７内に、Ｔ形鋼からなる縦梁２のフランジ２Ｂ、あるいは、一対の山形鋼からなる縦梁２のフランジ２Ｄが挿入される。対向する抜止め部材６の他方の辺６Ｂ間に垂直にスリット８が形成されていて、このスリット８内に、Ｔ形鋼からなる縦梁２のウェッブ２Ａ、あるいは、一対の山形鋼からなる縦梁２の一方の辺２Ｃが挿通される。抜止め部材６は、支柱４の全長に渡って固定しても、短尺の抜止め部材６を間隔をあけて固定しても良い。図７に示すように、抜止め部材６は、Ｈ形鋼５のフランジ５Ａの裏面に固定しても良い。

支柱４は、図８および図９に示すように、例えば、地中に埋設された基礎となる鋼管杭９内に挿入用空間１１を形成し、この空間１１内に支柱４の下部を挿入することによって基礎に対して着脱自在に嵌め込む。図１０に示すように、挿入用空間１１は、鋼管杭９内に形枠用箱１２を設置し、形枠用箱１２と鋼管杭９との間にモルタル等の充填材１０を注入することにより形成することができる。このように、支柱４を基礎に着脱自在に嵌め込むことによって、支柱４の交換が容易に行なえる。なお、基礎を鋼管杭ではなく、連続した基礎コンクリートによって構築しても良い。この場合には、支柱４は、基礎コンクリートに所定間隔をあけて挿入用空間を形成し、この空間内に支柱４の下部を嵌め込めば良い。

以上のように構成されているので、落石防護柵は、以下のようにして構築される。

先ず、地中に鋼管杭９を埋設して基礎を構築し、鋼管杭９内に形枠用箱１２を設置し、形枠用箱１２と鋼管杭９との間にモルタル等の充填材１０を充填して、挿入用空間１１を形成する。次に、挿入用空間１１内に支柱４の下部を嵌め込み、そして、工場で予め作っておいた、図１に示すようなパネル１を支柱４間にその上方から嵌め込めば、図１０に示すように、落石防護柵が構築される。

落石によりパネルが破損した場合には、破損したパネルを支柱４から抜き取って、新たなパネルと交換する。落石により支柱４が破損した場合には、破損した支柱４を抜き取って、新たな支柱と交換すれば良い。

この発明の落石防護柵のパネルを示す斜視図である。 この発明の落石防護柵のパネルを示す平面図である。 Ｔ形鋼からなる縦梁のウェッブの両面に防護部材を固定した別のパネルを示す部分平面図である。 一対の山形鋼からなる縦梁の一方の辺間に防護部材を固定したさらに別のパネルを示す部分平面図である。 この発明の落石防護柵の支柱を示す部分斜視図である。 パネルを差し込んだこの発明の支柱を示す平面図である。 この発明の落石防護柵の別の支柱を示す平面図である。 基礎内に嵌め込まれたこの発明の支柱を示す部分正面図である。 基礎内に嵌め込まれたこの発明の支柱を示す平面図である。 挿入用空間が形成された基礎を示す平面図である。 この発明の落石防護柵を示す部分平面図である。 極軟鋼製供試鋼板とＳＮ４００製供試鋼板との応力と伸びとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１：パネル
２：縦梁
２Ａ：ウェッブ
２Ｂ：フランジ
２Ｃ：一方の辺
２Ｄ：フランジ
３：防護部材
４：支柱
５：Ｈ形鋼
５Ａ：フランジ
６：抜止め部材
６Ａ：一方の辺
６Ｂ：他方の辺
７：空間
８：スリット
９：鋼管杭
１０：充填材
１１：空間
１２：形枠用箱

Claims (7)

1. 縦梁間に極軟鋼からなる落下エネルギー吸収用防護部材が上下に間隔をあけて多段に固定されたものからなる複数枚のパネルと、前記パネルの各々を取り付けるための支柱とからなり、前記パネルは、前記支柱に着脱自在に嵌め込まれていることを特徴とする落石防護柵。
2. 前記防護部材は、板状に形成されていることを特徴とする、請求項１記載の落石防護柵。
3. 前記支柱は、基礎に着脱自在に嵌め込まれていることを特徴とする、請求項１または２記載の落石防護柵。
4. 前記縦梁は、Ｔ形鋼からなり、前記防護部材は、前記縦梁のウェッブに固定され、前記支柱は、前記縦梁のフランジが挿入される空間および前記縦梁のウェッブが挿通されるスリットを有し、前記縦梁は、前記支柱の上部から前記支柱の前記空間内に挿入されることを特徴とする、請求項１から３の何れか１つに記載の落石防護柵。
5. 前記防護部材は、前記縦梁のウェッブの両面に固定されていることを特徴とする、請求項４記載の落石防護柵。
6. 前記縦梁は、一対の縦梁用山形鋼の一方の辺を背中合わせに固定したものからなり、前記防護部材は、前記縦梁の一方の辺の間に挟まれ、前記支柱は、前記縦梁の他方の辺が挿入される空間および前記縦梁の一方の辺が挿通されるスリットを有し、前記縦梁は、前記支柱の上部から前記支柱の前記空間内に挿入されることを特徴とする、請求項１から３の何れか１つに記載の落石防護柵。
7. 前記支柱は、Ｈ形鋼と、前記Ｈ形鋼のフランジに一方の辺が固定される山形鋼からなる抜止め部材とからなり、前記空間は、前記Ｈ形鋼のフランジと前記抜止め部材の他方の辺とによって形成され、前記スリットは、対向する前記抜止め部材の他方の辺間に形成されていることを特徴とする、請求項４または６に記載の落石防護柵。

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