(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化プラスチックを材料とし、幅方向の断面が波形の形状をしている防音壁であって、該防音壁は構造物への取付部を有しており、かつ、該取付部近傍の曲げ強度を他の部分の曲げ強度よりも高くする手段として、前記波形の形状の山と谷の間の高さｄを、前記他の部分よりも前記取付部近傍において高くすることを特徴とする防音壁。
【請求項２】
前記取付部近傍の曲げ強度を他の部分の曲げ強度よりも高くする手段として、さらに、前記取付部近傍の一部をサンドイッチ構造とする、請求項１に記載の防音壁。
【請求項３】
前記取付部近傍の曲げ強度を他の部分の曲げ強度よりも高くする手段として、さらに、前記取付部近傍の一部に金属部材をインサートする、請求項１に記載の防音壁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば鉄道沿線や道路に併設される防音壁に関し、詳しくは繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を材料とする防音壁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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。
【０００３】
それに対して最近では、もっと軽量な材質として、繊維強化プラスチックを用いた防音壁が採用される例が増えてきた。この材質のものは、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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この繊維強化プラスチックを用いた防音壁は、風圧に対する必要な曲げ強度や曲げ剛性を得るために、金属製の柱を設置して取り付けるか、または、繊維強化プラスチックを用いた防音壁単体で自立させるために、サンドイッチ構造を採用するとかする必要があった。金属製の柱を設置する場合は、その重量による取付工事コストの悪化や、錆などの劣化の問題があり、また、サンドイッチ構造を採用する場合は、繊維強化プラスチックを用いた防音壁の成形に手間を要するなど、コスト的にはあまり好ましいものではなかった。
【０００５】
本発明の課題は、上記のような問題を解消し、サンドイッチ構造を採用しなくても、柱を必要とせずに単体で自立する、成形および取付工事費が共に安価となる繊維強化プラスチックを用いた防音壁を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
（１）繊維強化プラスチックを材料とし、幅方向の断面が波形の形状をしている防音壁であって、該防音壁は構造物への取付部を有しており、かつ、該取付部近傍の曲げ強度を他の部分の曲げ強度よりも高くする手段として、前記波形の形状の山と谷の間の高さｄを、前記他の部分よりも前記取付部近傍において高くすることを特徴とする防音壁。
【００１３】
（２）前記取付部近傍の曲げ強度を他の部分の曲げ強度よりも高くする手段として、さらに、前記取付部近傍の一部をサンドイッチ構造とする、（１）に記載の防音壁。
【００１４】
（３）前記取付部近傍の曲げ強度を他の部分の曲げ強度よりも高くする手段として、さらに、前記取付部近傍の一部に金属部材をインサートする、（１）に記載の防音壁。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の防音壁は、繊維強化プラスチックを材料とする防音壁であって、その水平方向（幅方向）断面が波形の形状をしており、好ましくはその山と谷の間の高さが肉厚の５倍以上で、波のピッチが高さの１〜１０倍であることである。
【００１６】
本発明は、上記したように、繊維強化プラスチックの持つ、形状に対する設計および成形の自由度の高さを生かし、その形状によって曲げ剛性や曲げ強度を高めて、防音壁単体で風圧に耐える構造を採用することにより、別に支柱を設置する工程を省略することができ、防音壁設置のための工事費を低く抑えることが可能になる。
【００１７】
板材の断面を波形に成形することは、サンドイッチ構造を採ることと同様に、板材の曲げ剛性や曲げ強度の向上に効果があり、防音壁を単体で自立させるために必要な風圧に対する強度を得るためには、これらのいずれかの方法を用いればよい。しかしながら、特に繊維強化プラスチックを材料とする場合は、サンドイッチ構造を成形することに比べて、断面を波形に成形することは極めて容易であり、成形に要するコストを低く抑えることができる。
【００１８】
また、本発明の防音壁には、構造物への取付を容易にするために取付部を設けることを必須とするが、この場合、取付部近傍には、風圧により他の部分に比べて大きな曲げモーメントが作用することになる。したがって、取付部近傍の曲げ強度を、他の部分に比べて高くしておくことが必要である。
【００１９】
曲げ強度を部分的に高くする方法としては、部分的に波形の高さを高くすることが挙げられ、より効果的なサンドイッチ構造を併用したり、繊維強化プラスチックよりも強度や剛性の高い金属をインサートしたりすることにより、効果的に曲げ強度を高めることができる。
【００２０】
以下、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。なお、図１，２，６，８については、波形の形状の山と谷の間の高さを、他の部分よりも取付部近傍において高くする、という構成を表現できていないが、本発明の説明の便宜に用いられるもの（便宜図）とする。
【００２１】
図１は、本発明の一実施態様に係るＦＲＰ製防音壁の全体斜視図である。また図２は、その取付構造の一例を示す部分分解図である。実際の設置に際しては、図のようにＦＲＰ製防音壁１を複数個水平方向に併設して、連続した防音壁を構成する。なおこの際、一体のＦＲＰ製防音壁１の水平方向の寸法Ｗは自由に設定できるが、Ｗが大きいほどＦＲＰ製防音壁１の設置個数が削減できるものの、運搬や取り扱い性は悪化するので、設置場所や工事方法の条件によって適当に設計する必要がある。
【００２２】
本発明のＦＲＰ製防音壁においては、その寸法Ｗに関して何ら制約するものではないが、人力による運搬や取り扱いが必要な場合は０．５〜２ｍ程度が好ましく、一般的なトラックによる輸送を行う場合には５〜１０ｍ程度が好ましい。
【００２３】
また、本発明のＦＲＰ製防音壁は、その水平方向断面を波形にすることにより鉛直方向の曲げ強度を高めたものであるから、水平方向にはあまり高い曲げ剛性を持たない。この特徴を利用して、構造物躯体４の水平方向のカーブに沿って防音壁を設置することや、長大なＦＲＰ製防音壁１を成形しておいて、ロール状に巻くことにより小型化して輸送することも可能である。
【００２４】
また、ＦＲＰ製防音壁１の高さ方向の寸法Ｈは、必要となる防音性能によって決められることが多いが、本発明におけるＦＲＰ製防音壁に関しては、概ね１〜３ｍの範囲にあることが好ましい。高さＨが１ｍ未満であると、防音性能が低くあまり実用的な防音壁でなくなり、また高さＨが３ｍを越えると、自立するために必要な曲げ強度の値が大きくなり、支柱を設置する一般的な構造の防音壁に対する費用面のメリットが小さくなるためである。
【００２５】
図３は、本実施形態におけるＦＲＰ製防音壁１の水平方向断面を示す断面図である。本実施形態のＦＲＰ製防音壁１では、その水平方向断面が矩形の連続した波形形状をしていることにより、支柱などを必要とせず単体で自立できる曲げ強度・剛性を実現している。
【００２６】
このためには、波形の山と谷の間の高さｄが肉厚ｔの５倍以上で、かつ波のピッチｐが高さｄの１〜１０倍であることが好ましい。山と谷の高さｄが肉厚ｔの５倍未満であると、断面を波形にすることによる曲げ剛性向上の効果が十分に得られない。また、波のピッチｐが高さｄ未満であると、材料使用量の増加の割に曲げ剛性向上効果が低く、波のピッチｐが高さｄの１０倍を越えると、水平方向の曲げ剛性が低いことにより、部分的にたわみが大きくなるためである。
【００２７】
このような波形の形状をしたＦＲＰ製防音壁１を成形する方法としては、例えばハンドレイアップ法やホットプレス法、オートクレーブ法等、一般的な繊維強化プラスチック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することもできる。
【００２８】
ＦＲＰ製防音壁において、最も効果的に曲げ強度を高める方法は、サンドイッチ構造を採ることである。しかしながら、上記したような一般的な繊維強化プラスチックの成形方法では、サンドイッチ構造を成形することは容易ではなく、複数の手順を踏むか、またはＲＴＭ法等のより高度な成形方法を用いる必要があり、どうしても成形にかかるコストが高くなる。これに対して、波形の形状を採用することにより、上記したような一般的な繊維強化プラスチックの成形方法によって容易に成形することができるようになり、成形にかかるコストを低く抑えながら、必要とされる曲げ強度を実現することが可能となる。
【００２９】
本発明におけるＦＲＰ製防音壁１の水平方向断面の具体的形状は、本実施態様のような矩形が連続した形状でなくてもよく、例えば図４のような正弦波状あるいは円弧が連続する形状、また図５のような鋸歯状の形状を採ることもでき、これらの形状も本発明に含まれる。
【００３１】
本実施態様のＦＲＰ製防音壁１には、その下部に、構造物躯体４に取り付けるための取付部２を有している。取付部２は、本実施態様では、貫通ボルトにより締結するための４つの貫通穴により形成されており、ケミカルアンカー３ａとナット３ｂにより構造物躯体に締結されているが、要はコンクリート面や金属面などの躯体にボルト、ナット類などの適当な締結金具で固定されればよいので、その固定手段、形状、材質、寸法などには限定されない。
【００３２】
図６は、本実施態様のＦＲＰ製防音壁１の取付部２の近傍の断面を示す部分断面図である。本発明のＦＲＰ製防音壁１においては、支柱などを必要としない構造であるため、本実施態様のようにその１辺だけを固定された片持ち状の取付構造となる場合が多い。この場合、風圧によって防音壁１に負荷される荷重は、ほぼ防音壁１の全面に一様に作用するものとなるので、取付部２の近傍には他の部分よりも大きな曲げモーメントが作用することになる。したがって、取付部２の近傍を部分的に他の部分に比べて高い曲げ強度を有するように補強しておくことにより、防音壁１全体の強度を低下させることができ、材料の無駄のないより低コストで軽量なＦＲＰ製防音壁を実現することができる。
【００３３】
本実施態様では、矩形の波形形状部のうち、構造物躯体４に取り付けた際に躯体との間の空間になる部分を利用して、その空間を埋める形で部分的に適当な心材５を用いたサンドイッチ構造を適用することにより、取付部２の近傍を補強している。こうすることにより、外観上は上から下まで連続した形状を保持すると共に、構造物躯体４とＦＲＰ製防音壁１との間を塞ぎ、この部分からの騒音の拡散を防止することができ、非常に好ましい。
【００３４】
取付部２の近傍を補強する手段としては、図７に示すように断面の波形の高さを高くすることを挙げているが、さらに、本実施態様のようなサンドイッチ構造の他にも、図８のようにより弾性率の高い金属インサート６を用いるなどの方法を採用することができる。
【００３５】
本発明のＦＲＰ製防音壁１を構成する強化繊維としては、例えばガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維などが挙げられるが、これらのどの強化繊維を用いることもできる。また、上記の取付部２の近傍の補強の手段として、ガラス繊維を主に用いながら部分的に炭素繊維を用いるなどのハイブリッド構成も採用することができる。また、マトリクス樹脂としては例えば不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂などが挙げられる。その他、難燃性を重視する場合には、例えばフェノール樹脂を用いることも可能である。
【００３６】
前述のように、本発明のＦＲＰ製防音壁１は、その断面形状により鉛直方向の曲げ強度を高くしたものであるが、強化繊維を主に鉛直方向に配向することにより、より効果的に曲げ強度を高めることができる。また、本実施態様のように断面が矩形の連続した波形形状をしている場合などは、その側面に、鉛直方向から概ね４５°の方向に傾斜させた方向に強化繊維を追加することにより、さらに効果的に鉛直方向の曲げ強度を高くすることもできる。このように繊維強化プラスチックの持つ材料物性の自由度の高さを利用すれば、強度・剛性上無駄な材料を使用しない設計が可能となり、さらなるコスト削減と軽量化が実現できる。
【００３７】
本発明のＦＲＰ製防音壁１を屋外に設置する場合は、紫外線によるマトリクス樹脂の劣化を防ぐために、ゲルコートや塗料による有色層をその表面に設けることが好ましい。特に表面にゲルコート層を設けることは、その高い耐候性や自由に着色できることによる意匠性向上の観点から非常に好ましい。
【００３８】
以上の構成からなる本実施態様に係るＦＲＰ製防音壁は次の効果を有する。
【００３９】
その水平方向断面が波形の形状をしていることにより、支柱などを必要とせずそれ単独で風圧に対する必要曲げ強度を有しているので、別に支柱を設置する工程を省略することができ、防音壁設置のための工事費を低く抑えることが可能になる。
【００４０】
また、繊維強化プラスチックを材料とする場合、サンドイッチ構造を成形することに比べて、断面を波形に成形することは極めて容易であり、成形に要するコストを低く抑えることができる。
【００４１】
さらに取付部の近傍を部分的に他の部分に比べて高い曲げ強度を有するように補強しておくことにより、防音壁全体の強度を低下させることができ、材料の無駄のないより低コストで軽量なＦＲＰ製防音壁を実現することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＦＲＰ製防音壁によれば、繊維強化プラスチックを材料とする防音壁であって、その水平方向断面が波形の形状をしていることにより、サンドイッチ構造を採用しなくても、柱を必要とせずに単体で自立する、成形および取付工事費が共に安価となる繊維強化プラスチックを用いた防音壁を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係るＦＲＰ製防音壁の設置例を示す全体斜視図（便宜図）である。
【図２】本発明の一実施態様に係るＦＲＰ製防音壁の取付構造を示す部分分解図（便宜図）である。
【図３】本発明の一実施形態におけるＦＲＰ製防音壁の水平方向断面を示す断面図である。
【図４】本発明の別の実施形態におけるＦＲＰ製防音壁の水平方向断面を示す断面図である。
【図５】本発明の別の実施形態におけるＦＲＰ製防音壁の水平方向断面を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施態様における取付部近傍の曲げ強度向上構造を示す部分断面図（便宜図）である。
【図７】本発明の別の実施態様における取付部近傍の曲げ強度向上構造を示す全体斜視図である。
【図８】本発明の別の実施態様における取付部近傍の曲げ強度向上構造を示す部分断面図（便宜図）である。
【符号の説明】
１：ＦＲＰ製防音壁
２：取付部
３ａ：ケミカルアンカー
３ｂ：ナット
４：構造物躯体
５：心材
６：金属インサート
７：リブ
Ｗ：ＦＲＰ製防音壁の幅方向寸法
Ｈ：ＦＲＰ製防音壁の高さ方向寸法
ｄ：山と谷の高さ
ｔ：肉厚
ｐ：波のピッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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