壁用構造体
【課題】本体の重量増を抑えつつ、曲げモーメントの増大に耐えられる壁用構造体を提供する。
【解決手段】互いに対面して配置された第１板１１０及び第２板１２０と、第１板及び第２板の間に配置されたインナーリブ１３０と、第１板及び第２板の下端に配置された底板１４０とを備え、第２板の下端側の部分である背板１２１と、幅方向に隣り合う一対のインナーリブの下端側の部分である側板１３１と、底板における一対の側板間の部分である部分底板１４１とから成る取付部１６０を有する構成とする。部分底板には、板厚方向に貫通する取付孔を形成する。取付孔の径をＤとした場合、開口幅Ｗは、２Ｄ≦Ｗ≦１．５×（Ｄ＋２ｅ）である。なお、ｅは、部分底板における奥行き方向の手前から端から取付孔の中心までの長さである。壁用構造体の全高さをＨとした場合、傾斜板の高さｈは、０．１５Ｈ≦ｈ≦０．３Ｈである。
【解決手段】互いに対面して配置された第１板１１０及び第２板１２０と、第１板及び第２板の間に配置されたインナーリブ１３０と、第１板及び第２板の下端に配置された底板１４０とを備え、第２板の下端側の部分である背板１２１と、幅方向に隣り合う一対のインナーリブの下端側の部分である側板１３１と、底板における一対の側板間の部分である部分底板１４１とから成る取付部１６０を有する構成とする。部分底板には、板厚方向に貫通する取付孔を形成する。取付孔の径をＤとした場合、開口幅Ｗは、２Ｄ≦Ｗ≦１．５×（Ｄ＋２ｅ）である。なお、ｅは、部分底板における奥行き方向の手前から端から取付孔の中心までの長さである。壁用構造体の全高さをＨとした場合、傾斜板の高さｈは、０．１５Ｈ≦ｈ≦０．３Ｈである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮音効果のある壁を構築するための壁用構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両走行時の騒音が外部に伝播することを抑制するために、鉄道や道路に沿って防音壁が設けられている。近年は都市の過密化も相まって、鉄道や道路沿線の住宅も高層化が進んでおり、上記の騒音を遮蔽するために、より高い防音壁が求められている。
【０００３】
従来のコンクリート製防音壁は、重量が重く、高架橋等の躯体に掛かる負荷が大きいので、設置可能な防音壁の高さには制約があった。例えば、コンクリートの経年劣化やコールドジョイント、中性化、アルカリ骨材反応による劣化など、コンクリート製防音壁には、様々な問題が潜在している。コンクリートが劣化した場合には、コンクリート片の剥落・落下剥落などに至るおそれがある。
【０００４】
そこで、軽量な素材である繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を用いた防音壁（例えば特許文献１参照）が、コンクリート製防音壁に代わって採用されつつある。ＦＲＰ製防音壁は、現場打ちのコンクリート製防音壁と比較して、工事期間を短縮することが可能であり、施工性の観点においても有利である。
【０００５】
ＦＲＰ製防音壁は、自立型と称され、工場生産が可能である。このようなＦＲＰ製防音壁を施工する方法としては、例えば、高架橋等の躯体完成後に設置する工法、あるいは、既存のブロック壁やコンクリート壁を撤去後に設置する工法などが知られている。
【０００６】
自立型の防音壁の場合、風荷重による曲げモーメントを、防音壁と一体形成された取付部を介して、躯体に伝達する必要がある。そのため、防音壁を躯体に取り付けるための取付部には、大きな応力が作用する。
【０００７】
一般的に、所定の設置エリアの幅内に防音壁を設置するが求められ、設置可能な取付部の幅には限界がある。例えば鉄道の高架橋の場合、その横断面において、車両走行エリア及び信号埋設エリアを除き、防音壁の設置可能なエリアは、それぞれ１５０ｍｍ〜２５０ｍｍであり、既存の高架橋の場合は、１５０ｍｍ〜２００ｍｍであり、新設の高架橋の場合は、躯体の建築限界により２５０ｍｍ以下と制限されている。
【０００８】
特許文献１のＦＲＰ製防音壁であっても同様に上記の設置エリアに設置する必要があり、単位面積（１ｍ２）当たり３ｋＮの風荷重に対処するため、取付部の形態について様々な工夫がなされている。
【０００９】
特許文献１では、ＦＲＰ製防音壁の幅全体に延在するＦＲＰ製筒体に発砲プラスチックを内包し、このＦＲＰ製筒体からなる補強部材と一体形成された取付部を備える構成が開示されている。
【００１０】
特許文献２では、ＦＲＰ製防音壁の取付部の一部、または防音壁の幅全体に延在すると共に、防音パネル部の下部に延在するＦＲＰ製の中実部材を有し、このＦＲＰ製の中実部材からなる補強部材と一体形成された取付部を備える構成が開示されている。
【００１１】
これらの特許文献１，２に記載のＦＲＰ防音壁は、高さ方向に延在する防音パネル部と、水平方向に延在する取付部とを、横断面形状がＬ形であり補強リブと称されるスチフナによって連結する構造を有する。風荷重（風圧）は、例えば車両の通過又は天候により発生する風に起因する。防音パネル部（Ｌ形のスチフナの縦面を含む）が受けた風荷重は、スチフナを介して伝達されて下部の取付部に作用する。
【００１２】
また、高さ方向からみた場合に取付部の少なくとも一部を、当該取付部よりも高い側の構造物の中に収めるように構成された壁用構造体が知られている（例えば特許文献３参照）。このような構成では、幅方向に延びる所定軸まわりの曲げモーメントを受けたときの当該壁用構造体の中立面を、取付部よりも高い側の構造物の中に収めるか、その近傍に位置づけることが可能となる。そのため、壁用構造体の底板やその取付手段（取付部）に作用する曲げ応力、並びに躯体にかかる負荷が軽減されることになる。
【００１３】
本出願人が考案した特許文献３に記載の壁用構造体は、従来と比較して軽量であり、騒音源側（車両側）の面が平坦であるため、防音性能が向上されている。また、車両側の面が平坦であるため、運転者の視野が妨げられず標識の視認性の向上が図られている。そのため、特許文献３に記載の壁用構造体は、鉄道及び道路などに沿って壁を構築する際の壁用構造体として好適なものである。
【００１４】
特許文献３の壁用構造体は、背面壁を構成する第２板、底部を構成する底板、及び壁用構造体の内部に設けられた複数のインナーリブなどを備え、当該壁用構造体の取付部は、第２板、底板、及び互いに対向し隣接する一対のインナーリブの一部分を用いた一体構造として形成されている。これにより、堅固な構成の取付部を実現することができる。また、この一体構造の取付部では、不連続な接合部分をなくすことで、従来と比較して大きな負荷に耐えることができる。さらに、必要に応じて取付部のインナーリブの厚みを増すことにより、壁用構造体の大幅な重量増加を回避しつつ、取付部の強度を容易に増すことができる。そのため、高さ方向に長い壁用構造体を具現化することができる。
【００１５】
また、下端部に固定部が設けられ、立てて設置されるＦＲＰ製の壁用構造体として特許文献４に記載の技術がある。特許文献４の壁用構造体では、本体部分とは異なる機能を発揮する部分として、複数の開口を有する開口板が上端部に設けられている。
【００１６】
また、特許文献５の図２に示すように、フランジ部において、繊維基材を重ねることによって、所定の重ね代を形成して一体構造とし、接着強度を高めて、作用する荷重を伝達し、ＦＲＰ製成形品の強度向上を図ろうとしている。
【００１７】
また、特許文献６には、芯材を有するサンドイッチ構造体である耐火パネルが開示され、芯材の間に残留した縮合水によって、耐火パネル表面が膨れたり、反ったりするなど、経時的に耐火パネルに悪影響を及ぼすことが記載されている。特許文献６には、その解決手段として、雌型連結部の無機ボードの空間に通気孔（特許文献６、図５４参照）を形成し、芯材より放出される縮合水、耐火構造試験時の有毒ガス等を外部に放出する方法が開示されている。その通気孔を設ける箇所については、連結部との記載はあるが、発生応力との関連に関しては記載が無く、この通気孔の必要な孔径についての記載はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００７−２３９３１９号公報
【特許文献２】特開２００８−１８４８０３号公報
【特許文献３】特許第４７０９３０５号明細書
【特許文献４】特開２０１１−００１７２７号公報
【特許文献５】特開２００８−６８５８７号公報
【特許文献６】特開平７−３９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
特許文献１，２に記載されたＦＲＰ防音壁は、簡素な構造であるが、スチフナが面状の防音パネル部から奥行き方向の手前側（正面側）へ大きく突き出る構造形態を有している。このような構造形態の防音壁は、曲げの中立軸が防音パネル部近傍となり、風圧などによる曲げモーメントを受けると、取付部に作用する曲げモーメントは、面状の防音パネル部近傍（取付部奥側、背面側）では比較的小さいが、防音パネル部から離れるにつれて増大することになる。これにより、防音パネル部の重心から離れた位置に存在する取付部の手前側では、作用する曲げモーメントが大きくなる。そのため、スチフナ及び取付部の強度を可及的に上げると共に、取付部に用いられるボルトのサイズアップを図るなどの対策が必要となる。
【００２０】
また、上記のスチフナであるリブには、曲げ応力の他に、剪断応力が発生するため、断応力を考慮した設計が不可避であり、それに応じた基材の補強が必要となる。そのため、重量の増加を伴う補強が必要となる。
【００２１】
周知のようにＦＲＰは金属と異なり、溶接を用いた一体化は不可能であり、ＦＲＰ製の取付部の強度を向上させるたには、ガラス繊維などの繊維基材を用いた補強が必要である。しかし、スチフナ又は取付部材もしくは取付部での補強を行う場合、寸法的な制約が生じることになる。また、防音壁をＦＲＰで形成する場合、スチフナから取付部にかけてガラス繊維を連続して配置することが実質的に不可能である。このようにＦＲＰ製防音壁では、部分的な補強が困難である。
【００２２】
また、奥行き方向の手前へ、スチフナが防音パネル部から大きく突き出す構造であると、スチフナによって風圧の変化が増幅され、騒音が大きくなる。また、このようなスチフナによって、運転者の視界が狭くなると、防音壁に設置された標識などが見にくくなるおそれがある。
【００２３】
また、壁用構造体の背丈を高くした場合、及び壁用構造体の上端部に異なる機能を発揮する構造物（例えば特許文献４）を付加した場合には、増大する曲げモーメントに対する対策が必要である。複雑な補強を不要としてシンプルな形状を保持すると共に、繊維基材の屈曲を最小限としつつ、施工性の良い取付部とすることが求められている。そのため、適正な開口幅を有する取付部が求められている。また、繊維基材の重量増を抑え、壁用構造体の全高さに対する、第１板下部の傾斜板の適切な高さを有する取付部が求められている。
【００２４】
図１５は、特許文献１の防音壁の水平面に沿う断面図である。図１５に示すように、特許文献１のＦＲＰ製防音壁５０は、スチフナ５２が面状の遮音部５１から奥行き方向（図示Ｙ方向）の手前側へ大きく突き出る形態のものであり、スチフナ５２の本数が少ない構造体である。ＦＲＰ製防音壁５０では、一枚の防音壁で２つのスチフナ５２が形成されいる。ＦＲＰ製防音壁５０では、風荷重による曲げモーメントを受けると、取付穴５３の付近及び当該取付穴５３に通されて躯体にねじ込まれたアンカーボルトに過大な曲げ応力がかかることになる。
【００２５】
そのため、このようなＦＲＰ製防音壁５０の設計では、スチフナ５２及び取付部５４の強度を可及的に上げ、ボルトのサイズを上げる配慮が必要となる。スチフナ５２の幅を大きく、肉厚を厚くすれば強度を上げられるが、重量が大幅に増えて、施工時の取扱性に支障が生じる。ゆえに、ＦＲＰ製防音壁５０の幅全体に延在する発泡プラスチックを内包したＦＲＰ製矩形状筒体からなる補強部材で取付部５４の強度を向上させようとするもので、防音壁の背が高くなるにしたがって、前記矩形状筒体の高さを高くするか、ＦＲＰ製矩形状筒体の軸方向の補強繊維の配向割合を大きくしたり、補強繊維基材の積層枚数を増やしたりすれば良いとしている。
【００２６】
図１６は、特許文献２の防音壁の水平面に沿う断面図である。図１６に示すように、特許文献２のＦＲＰ製防音壁６０においても、スチフナ６３が面状の防音パネル部６１から奥行き方向の手前へ大きく突き出ており、同様に、スチフナ６３及び取付穴６４近傍の取付部６２の強度を可及的に上げ、ボルトのサイズを上げる配慮が必要となる。そのために、このＦＲＰ製防音壁６０の設計では、特許文献１よりスチフナ６３の本数が多い構造体とし、取付部６２の部分に、曲げ応力および剪断応力に対処するための厚肉のＦＲＰ製中実の補強部材を内包することで、防音壁の背が高さに対応した強度の向上を図ろうとするものである。
【００２７】
これら特許文献１，２の防音壁は、背の高さに応じて、スチフナの幅厚み（防音壁の幅方向の厚み）を大きくすればするほど、又はスチフナの本数を増やせば増やすほど堅固な構造体となることは明らかであるが、使用する材料が増えるので構造体としての重量も増えことになり、施工時の取扱性が悪くなるばかりか、製作の手間も増えるため、製品のコストアップとなる。これらの問題を回避するために、上記特許文献１，２の防音壁では、必要な強度を有する取付部の構造とするために、上記のようなＦＲＰ製矩形状筒体からなる補強部材または、肉厚のＦＲＰ製の中実の補強部材を内包する設計としている。
【００２８】
しかしながら、特許文献１，２の防音壁ともに、構造体として以下の重量が必要不可欠である。
（１）特許文献１の面状の遮音部５１及び特許文献２の防音パネル部６１は芯材を内包したサンドイッチ構造であることが開示されている。さらには、特許文献１，２では、音響透過損失の観点から、前記防音パネル部のパネル面における単位面積当たりの重量が１０〜６０ｋｇ／ｍ２必要とする防音性能に係わる遮音部および防音パネル部の重量として必要不可欠である。
（２）取付部の強度を向上させるための前記ＦＲＰ製矩形状筒体からなる補強部材や厚肉のＦＲＰ製中実の補強部材の重量が必要不可欠である。
（３）スチフナ下部における取付部および防音パネル部との根元コーナ部における曲げ、剪断などの発生応力に耐えるために必要な補強基材の重量が必要不可欠である。
【００２９】
これらは、機能上および構造体としての強度上、必要不可欠な重量であり、製造コストアップを抑えつつ、取扱性を損なわない設計とすると、スチフナ部に充てられる重量は制限され、スチフナの幅厚みを強度が許す限り小さくせざるを得ない。
【００３０】
したがって、図１５及び図１６に示すように特許文献１，２では、隣接するスチフナの間隔幅Ｗ１が、取付部の曲げ及び剪断からなる発生応力に対する強度上必要な有効幅Ｂ（図１５及び図１６における斜線部の幅）以上に、大きくなる箇所が存在する。このことは、スチフナ間の間隔幅Ｗ１に比例して、取付部に発生する応力が大きくなることを意味し、上記根元コーナ部の補強もより丁寧にかつ厳重に行わなければならないという問題があることがわかる。
【００３１】
しかしながら、特許文献１，２のＦＲＰ製防音壁は、補強を行うとしても、重量および寸法的な制約があるがため、これらの防音壁をＦＲＰで形成したときには、スチフナから取付部にかけて繊維を連続して配置することが実質的に不可能に近く、補強が難しいという欠点を有している。ところが特許文献１，２では、この補強に関する記述は皆無であり、取付部におけるスチフナ間の間隔幅Ｗ１についても何ら示唆されていない。
【００３２】
一方、先行特許文献３の壁用構造体は、特許文献１，２のＦＲＰ製防音壁のように、手前へ大きく突き出たスチフナがなく、連続した繊維基材で構成される四面体の一面のみが、手前に開放された形態を有する取付部であって、取付部の構造が堅固であるため、試作および強度試験等の検討を誠意重ねるうちに、特許文献１，２のような根元コーナ部での複雑な補強をせずとも、不必要な補強による重量増を抑えることができ、取付時の作業性に支障をきたさない、適正な開口幅を持った取付部とすることが可能であることがわかった。
【００３３】
次に、傾斜板の高さに関して説明する。特許文献１〜３の壁用構造体は、下端の取付部を躯体に固定する片持ち構造体である。そのため、特許文献１〜３の壁用構造体には、風荷重によって２次関数で表される曲げモーメントが作用し、上端では０であり、下端で最大となり、それによって本体に発生する曲げ応力も、上端から下端へ近づくにつれて、２次関数的に大きくなる。
【００３４】
特許文献３の図１１では、第１板１１０全体が、高さ方向Ｚにおいて、上端から下端に向かうにつれて第２板から離れるように傾斜している一実施形態が記載されている。壁用構造体の高さが低いときには問題とはならなかったが、試算してみると壁用構造体の高さが高くなるほど、外側板及びインナーリブの横断面の面積を増やす必要があり、それに伴って、壁用構造体の重量が必要以上に増え、施工時の取扱性が悪くなってしまうことが分かった。
【００３５】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、繊維基材の投入量を抑えつつ、曲げモーメントの増大に対応した取付部とすること、及び、増大する風荷重に耐えることができ繊維基材の剥離を防止することが可能な構造体とすることで、背丈を高くしても信頼性を確保することが可能な壁用構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
本発明による壁用構造体は、互いに直交する３方向を、奥行き方向、幅方向、及び高さ方向をとしたときに、板厚方向が奥行き方向となるように配置された第１板と、第１板の奥行き方向奥側で、板厚方向が奥行き方向となるように前記第１板と対向して配置された第２板と、第１板及び第２板との間で、板厚方向が幅方向になるように当該幅方向に間隔をあけて配置され、それぞれが高さ方向に延在し、奥行き方向の手前側の端部が第１板に一体的に設けられ、前記奥行き方向の奥側の端部が前記第２板に一体的に設けられた複数のインナーリブと、板厚方向が高さ方向となるように第１板、第２板、及びインナーリブの下端部に配置され、奥行き方向の奥側の端部が、第２板の下端部と一体的に形成され、奥行き方向の手前側の端部が、第１板の下端部と一体的に形成され、幅方向に延在する部分がインナーリブの下端部と一体的に形成された底板と、を備えている。
【００３７】
壁用構造体には、第２板における下部側の部分である背板と、複数のインナーリブのうち隣り合う一対のインナーリブにおける下部側の部分である一対の側板と、底板における一対の側板間の部分である部分底板とから成り、奥行き方向の手前側へ開放された凹形状の取付部が形成されている。
【００３８】
壁用構造体では、第１板の下部側から、下方へ向かうにつれて奥行き方向の奥側へ向かうように傾斜した傾斜板が分岐しており、当該傾斜板における下端部が背板の上端部に一体的に設けられている。
【００３９】
これらの第１板、第２板、インナーリブ、底板、天板、一対の外側板、及び傾斜板は、連続繊維基材から形成され、ＦＲＰ製の壁用構造体を構成している。
【００４０】
壁用構造体は、（１）部分底板に、高さ方向に貫通する取付孔が形成され、取付部の前記凹形状における開口幅Ｗは、次式（１）を満たし、傾斜板の前記高さ方向における前記底板の上面からの高さｈは、次式（２）を満たしている。
２Ｄ≦Ｗ≦１．５×（Ｄ＋２ｅ）…（１）
ただし、式（１）において、Ｄは、取付孔の孔径であり、ｅは、部分底板における奥行き方向の手前の端から取付孔の中心までの長さであるへりあき長さである。
０．１５Ｈ≦ｈ≦０．３Ｈ…（２）
ただし、式（２）において、Ｈは、壁用構造体の全高さである。
【００４１】
本発明者らは、壁用構造体の背丈を高くするのに伴う重量増を極力抑えつつ、上記曲げ応力分布を考慮して、要求される破壊強さ（風荷重３ｋＮ／ｍ２の３倍の負荷で壊れない強さ）が達成可能な構造体を得るために、試作および強度試験を繰り返した結果、構造体の全高さに対して、第１板の高さの低い側で、手前側に向かって傾斜し、底板の上面の手前側端と一体的に設けられている第１板の傾斜板の、底板の上面からの高さ方向に、適正な範囲が存在するという知見を得た。
【００４２】
また、設置の際の取付作業性を考慮すると、手前に向かって凹形状に開口する取付部と、前記第１板の傾斜部高さに位置関係において、壁用構造体の背が低い場合には、少なくとも、前記第１板の傾斜部の開始点を、取付部の傾斜板と手前側の第１板との分岐点とを同じ位置とし、壁用構造体の背が高い場合には、取付部の必要な強度を維持するために、前記取付部の傾斜板と手前側の第１板との分岐点の高さの位置は変えずに、前記第１板の傾斜部の傾斜開始点を、前記第１板との分岐点より高さ方向に高い位置まで、傾斜させた構成が、重量、コスト、強度等の点で、さらに好ましい形態であることが分かった。
【００４３】
このような壁用構造体によれば、取付部に傾斜板を備えているため、取付部に対する斜め上方からの作業を容易に行うことができる。壁用構造体では、上記式（１）を満たす開口幅Ｗとすることで、適正な開口幅Ｗを有する取付部を形成することができ、複雑な補強を不要としてシンプルな形状を保持する共に、繊維基材の屈曲を最小限としつつ、施工性の良い取付部を実現することができる。また、複雑な補強が不要であるため、繊維基材の重量増を回避することができる。
【００４４】
また、本発明の壁用構造体では、取付孔が、壁用構造体の中立面に対して、奥行き方向の奥側と手前側とに振り分けて設けられていると、底板や取付部（取付手段）にかかる曲げ応力を一層小さく抑えることができる。そのため、壁用構造体の各部の強度を向上させたり、取付部を補強する必要がなくなり、壁用構造体の重量の増加を抑えることができる。その結果、中空構造と相まって壁用構造体の一層の軽量化を図ることができる。
【００４５】
また、本発明の壁用構造体は、ＦＲＰ製であるため軽量であり取扱性に優れている。また、第１板の外面が平坦面であると、風によるバタツキ音や、車両からの音の乱反射音の発生が抑制される。また、第１板の外面が平坦面であると、車両の運転者の視野が妨げられず、標識等の視認性が向上する。その結果、鉄道、道路などに沿って壁を構築するための壁用構造体として好適である。
【００４６】
ここで、壁用構造体は、（２）へりあき長さｅが、取付孔の孔径Ｄの１．２倍以上である。
【００４７】
例えば、取付孔の孔径Ｄに対してへりあき長さｅが小さすぎる場合には、ＦＲＰのへりあき部厚さ（＝ｅ−Ｄ／２）が小さくなり、ボルトから作用する力を取付部の左右両側の側板に伝達させることが難しくなる。一般的に材質が金属である場合、へりあき長さｅは、取付孔の孔径Ｄの１倍である。
【００４８】
また、壁用構造体は、（３）板厚方向が高さ方向となるように第１板の上端部に配置され、奥行き方向の手前側の端部が、第１板の上端部と一体的に形成された天板と、板厚方向が幅方向となるように互いに対向し、幅方向の両端部に配置され、奥行き方向の手前側の端部が、第１板の幅方向の端部と一体的に形成された一対の外側板とを備え、第２板を構成する連続繊維基材は、一対の外側板の外表面、天板の外表面、又は底板の外表面まで延在している。
【００４９】
そして、第２板もしくは第１板と両外側板のコーナ部（稜線）における、繊維基材の重ね方法の改良によるコーナ部の強度の向上が求められている。本発明の壁用構造体によれば、第２板の連続繊維基材が、一対の外側板の外面及び天板の外面並びに底板の外面まで延在し、積層されて一体となっている。これにより、風荷重による圧縮応力側において、連続繊維基材の積層方向の剥離を抑え、剥離破壊の発生を防止することができる。その結果、大きな風荷重に耐えることが可能な壁用構造体を実現することができる。さらに、壁用構造体によれば、第２板を構成する連続繊維基材が、一対の外側板の外面及び天板の外面並びに底板の外面まで連続しているため、剛性を高め作用する応力を減少させることができ、風向きの変化などに起因する応力に耐えることができる。その結果、長期疲労に耐えることができ、壁用構造体の長寿命化を図ることができる。
【００５０】
図９は、従来の壁用構造体の水平面に沿う断面図であり、フランジ部を拡大して示す図である。図９（ａ）に示すように、重ね合わせ用フランジ１２６は、第１板１１０、外側板１２３、この外側板１２３に最も近い側にあるインナーリブ１３０、及び第１板１１０と対向する内層板１２４によって構成された矩形体から外方（Ｘ方向）へ張り出すように形成されている。フランジ１２６は、具体的には、内層板１２４から張り出す張出板１２５が、第２板１２０の張出部分１２０ａに重ね合わされて、一体構造となっている。壁用構造体の背丈が低い場合には、強度試験で負荷する試験荷重も小さいため、フランジ１２６の強度は、十分なものである。
【００５１】
しかし、背の高い壁用構造体を開発するに伴い、強度試験で負荷する荷重も大きくなり、図９（ｂ）に示すように、重ね合わせ用フランジ１２６において、上記破壊強さに達する前に、第２板１２０と外側板１２３との間で、剥離が生じるおそれがあり、要求仕様を満足しない可能性があることが判明した。特に、風荷重側（荷重負荷側）側と反対面の、圧縮応力が発生する側で剥離が生じ、上記接着強度を超えた応力が作用することが分かり、風向きによる応力変動を考慮した長期耐久性を加味すると、接着強度を超えた剥離が生じる虞がある、後述する重ね合わせ用フランジの受止凹部および天板部、底板下面においても、繊維基材の重ね方法に、工夫が必要であることが分かった。
【００５２】
また、壁用構造体は、（４）傾斜板には、板厚方向に貫通する第１の通気孔が形成され、インナーリブには、板厚方向に貫通する第２の通気孔が形成されている。
【００５３】
このような構成の壁用構造体によれば、所定の孔径の通気孔が形成されているので、第１板、第２板、及びこれらを連結するインナーリブによって仕切られた中空構造部分が、外部と通気可能な構成となっている。これにより、気温変化による壁用構造体内の中空部分の体積変化を防止することができる。そのため、インナーリブ間の第１板及び第２板の膨らみ又は凹みを防止することができる。また、取付部の傾斜板に形成された第２の通気孔から、凝結水を排出することが可能であるため、吸水、吸湿による強度低下を回避して、壁用構造体の長寿命化を図ることができる。
【００５４】
また、第１の通気孔は、傾斜板の構造的に堅固な部分である奥側下部に設けられていることが好ましい。また、第２の通気孔は、取付部よりも高い部分の構造体における曲げ中立軸上のインナーリブに設けられていることが好ましい。
【００５５】
特許文献１，２のＦＲＰ製防音壁における防音パネル面の膨らみは、外気温の上昇によって、芯材とスキン層の接着不良による箇所における空気溜まり、及びマトリックス樹脂の残存揮発気体により生じ、膨張、収縮を繰り返すと、芯材とスキン層の剥離が進展し、本体の強度低下を引き起こすとされるが、このことを解決する手段は記載されていない。
【００５６】
特許文献３の壁用構造体は、内部が中空（先行特許文献３、図２参照）でありかつ、インナーリブで仕切られた独立した密閉空間を形成しているため、屋外にさらされるこの壁用構造体の場合、外気温と構造体内部との温度差により、インナーリブ間の膨らみ又は凹みは顕著である。この密閉空間の空気が膨張収縮を繰り返えされると、インナーリブと第１板および第２板との連結部に、本来生じない応力が発生し、ここを起点に破壊が起こりかねない。また、低温下に至っては、密閉空間の水蒸気の凝結による結露水が生じ、上記連結部のみならず前記重ね合わせ部、強いては構造体の全体の強度低下を招く虞がある。そのためには、密閉された個々の空間を繋ぐ適正な径の通気孔を、壁用構造体を構成する部材の強度低下を生じない箇所に設けることが必要である。本発明者らは、孔を開けたテストピースによる引張試験および実物による強度試験を行い、本体の強度に影響を与えることなく、膨らみ又は凹みを解消し、凝結水の排出も可能な貫通孔をどの大きさで何処に設けることが好ましいかを見出した。
【００５７】
壁用構造体では、取付部を形成してなる傾斜板の奥行き方向の奥側の高さ方向の低い位置に、孔径ｄが３〜８ｍｍの通気孔を少なくとも１個設けるとともに、複数のインナーリブの奥行き方向の長さのほぼ中央に、孔径ｄが３〜８ｍｍの通気孔を、高さ方向に少なくとも２個以上設けることが好適である。
【発明の効果】
【００５８】
本発明の壁用構造体は、取付部に傾斜板を設けているので、取付部に向かって斜め上方から行う作業がやりやすく、作用する風荷重による曲げモーメント分布を考慮し、壁用構造体の全高さに合わせて、第１板の下部の傾斜部の高さを変化させるとともに、取付部の開口幅を極力小さくし、高さ方向からみたときに、取付部の少なくとも一部を取付部よりも高い側の構造物のなかに収めることで、幅方向に延びる軸まわりの曲げモーメントを受けたときの当該壁用構造体の中立面を取付部よりも高い側の構造物のなかに収めるかその近傍に位置づけられるため、底板や取付手段にかかる曲げ応力、並びに躯体にかかる負荷が軽減することができ、壁用構造体の大幅な重量増加を回避しつつ、取付部の必要な強度が確保できるため、背の高い壁用構造体にも対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の壁用構造体の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す壁用構造体のＸＹ面に沿う断面図であり、取付部より上方の部分の断面図である。
【図３】図１に示す壁用構造体の高さ方向（ＺＹ面）に沿う断面図である。
【図４】図１に示す壁用構造体の高さ方向（ＺＸ面）に沿う断面図であり、手前側から奥側を見たときの断面図である。
【図５】図１に示す壁用構造体の取付部においてＸＹ面に沿う断面図であり、下方を見たときの断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る壁用構造体の施工例を示す斜視図である。
【図７】本発明の壁用構造体の第２実施形態を示す斜視図である。
【図８】図７に示す壁用構造体の高さ方向（ＺＹ面）に沿う断面図である。
【図９】壁用構造体のＸＹ面に沿う断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る壁用構造体の側部構造のＸＹ面に沿う断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る壁用構造体の高さ方向（ＺＹ面）に沿う断面図である。
【図１２】図１０の一部分を拡大した断面図である。
【図１３】本発明の壁用構造体の第３の実施形態を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る壁用構造体の取付部より上方の部分の断面図である。
【図１５】特許文献１の防音壁の水平面に沿う断面図である。
【図１６】特許文献２の防音壁の水平面に沿う断面図である。
【図１７】本発明の壁用構造体を構成する材料と同じ試験片を用いた強度試験結果を示すものであり、通気孔の孔径と引張強度の関係を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下、本発明を実施するための形態として、壁用構造体について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００６１】
図１〜図５は、本発明の壁用構造体の第１の実施形態を示す図である。説明の便宜上、互いに直交する奥行き方向（Ｙ軸方向）、幅方向（Ｘ軸方向）、及び高さ方向（Ｚ軸方向）を設定する。この第１の実施形態の場合、例えば図３で説明すれば、図示左右方向Ｙが奥行き方向であり、左側が奥側であり、右側が手前側である。また、図３の紙面に垂直な方向が幅方向（Ｘ）である。さらに、図示上下方向Ｚが高さ方向であり、上側が高い側であり、下側が低い側である。
【００６２】
壁用構造体１００は、第１板１１０、第２板１２０、複数のインナーリブ１３０、底板１４０、天板１５０、及び外側板１２３，１２３を備えている。これらの第１板１１０、第２板１２０、複数のインナーリブ１３０、底板１４０、天板１５０、及び外側板１２３，１２３は、連続繊維基材から形成されたＦＲＰ製の部材である。
【００６３】
第１板１１０は、その板厚方向からみて、長方形に形成された板状部材である。この第１板１１０は、板厚方向が奥行き方向Ｙに一致するように配置されている。第１板１１０は、壁用構造体１００の正面側の面を構成している。第１板１１０の外面（正面側の面）は、スキン面（平坦面）とされている。第１板１１０の下端部には、下方に向かうにつれて手前側へ向かうように傾斜する傾斜部１２２が形成されている。
【００６４】
第２板１２０は、その板厚方向からみて、長方形に形成された板状部材である。この第２板１２０は、第１板１１０の背面側（奥行き方向の奥側）で、板厚方向が奥行き方向Ｙと一致するように第１板１１０と対向して配置されている。また、第２板１２０における下部側の部分が背板１２１になっている。
【００６５】
複数のインナーリブ１３０は、その板厚方向からみて、ほぼ長方形に形成された板状部材である。このインナーリブ１３０は、第１板１１０と第２板１２０との間で、板厚方向が幅方向Ｘと一致するように、幅方向Ｘに間隔をあけてそれぞれ配置されている。そして、複数のインナーリブ１３０のそれぞれが、高さ方向Ｚに延びている。また、インナーリブ１３０の奥行き方向Ｙの手前側の端部が第１板１１０に一体的に設けられ、奥行き方向の奥側の端部が第２板１２０に一体的に設けられている。
【００６６】
インナーリブ１３０の一部である下部側の部分は、奥行き方向Ｙの長さが、それぞれ下方に向かうほど大きくなる側板１３１を構成している。第１板１１０の傾斜部１２２は、インナーリブ１３０の側板１３１の大きさに対応して、下方に向かうほど手前側へ傾斜している。そして、第１板１１０の傾斜部１２２、第２板１２０の下部側の部分である背板１２１、及び幅方向Ｘに隣接する一対の側板１３１によって、ボックス構造が形成されている。本実施形態の壁用構造体１００では、高さ方向Ｚの低い側の部分に、壁用構造体１００を躯体などに固定するための取付部１６０が形成されている。
【００６７】
また、インナーリブ１３０は、壁用構造体１００の高さ方向Ｚにおいて上端から下端まで連続して形成されていてもよく、高さ方向Ｚにおいて部分的に形成されていてもよい。インナーリブ１３０の一部は、高さ方向Ｚの低い側の部分であってもよいし、高さ方向Ｚの高い側の部分であってもよいし、高さ方向Ｚの中間の部分であってもよい。
【００６８】
インナーリブ１３０に負荷される曲げモーメントは底板１４０に近づけば近づくほど大きくなるので、このように傾斜部１２２及び側板１３１を備えている構成であれば、曲げ応力を抑えるには有益であり、特に本発明の壁用構造体１００を高さの高い防音壁として用いるときなどには好適である。
【００６９】
外側板１２３は、その板厚方向からみて、ほぼ長方形に形成された板状部材である。一対の外側板１２３は、板厚方向が幅方向Ｘと一致するように、互いに対向し、幅方向Ｘの両端部に配置されている。一対の外側板１２３のそれぞれは、高さ方向Ｚに延在し、上端部が天板１５０と一体的に形成され、下端部が底板１４０と一体的に形成されている。また、一対の外側板１２３のそれぞれは、奥行き方向Ｙの手前側の端部が第１板１１０と一体的に形成され、奥行き方向Ｙの奥側の端部が第２板１２０と一体的に形成されている。
【００７０】
また、第２板１２０における幅方向Ｘの両側の端部のうち、一方側には、幅方向Ｘの外側に張り出すフランジ１２６が形成されている。フランジ１２６は、高さ方向Ｚにおいて、底板１４０に対応する位置から、天板１５０に対応する位置まで延在している。
【００７１】
また、第２板１２０における幅方向Ｘの両側の端部のうち、他方側には、奥行き方向Ｙの奥側から手前側に凹む受止凹部１２７が形成されている。受止凹部１２７は、高さ方向Ｚにおいて、底板１４０に対応する位置から、天板１５０に対応する位置まで延在している。
【００７２】
図６は、本発明の第１実施形態に係る壁用構造体の施工例を示す斜視図である。図６に示すように、フランジ１２６は、幅方向Ｘに隣接して配置された壁用構造体１００の受止凹部１２７と嵌め合い可能な構成となっている。具体的には、フランジ１２６の手前側に向く面と、受止凹部１２７の奥側に向く面とが、当接可能な構成とされている。
【００７３】
壁用構造体１００では、フランジ１２６と受止凹部１２７との当接部において、音の回析が起こり、騒音低減効果が発揮されている。図示しないが、一般的には、隣接する壁用構造体の重ね合わせ部において、奥行き方向の隙間には、高さ方向に延在するクッションパッキンが装着され、軌道内で発生する音の漏れを防いでいる。
【００７４】
底板１４０は、その板厚方向からみて、ほぼ長方形に形成された板状部材である。底板１４０は、第１板１１０、第２板１２０、インナーリブ１３０、及び外側板１２３の下端部に配置されている。底板１４０は、奥行き方向Ｙの奥側の端部が第２板１２０の下端部と一体的に形成され、奥行き方向Ｙの手前側の端部が第１板１１０の下端部（傾斜部１２２の下端部）と一体的に形成されている。そして、底板１４０は、幅方向Ｘに隣接する一対の側板１３１，１３１間に、壁用構造体１００の躯体などへの固定に利用される部分底板１４１が形成されている。
【００７５】
底板１４０は、奥行き方向Ｙの奥側の端部と手前側の端部との間の部分がインナーリブ１３０の下端部（側板１３１の下端部）と一体的に形成されている。底板１４０は、幅方向Ｘの両端部が、一対の外側板１２３の下端部とそれぞれ一体的に形成されている。
【００７６】
天板１５０は、その板厚方向からみて、ほぼ長方形に形成された板状部材である。天板１５０は、第１板１１０、第２板１２０、インナーリブ１３０、及び外側板１２３の上端部に配置されている。天板１５０は、奥行き方向Ｙの奥側の端部が第２板１２０の上端部と一体的に形成され、奥行き方向Ｙの手前側の端部が第１板１１０の上端部と一体的に形成されている。
【００７７】
天板１５０は、奥行き方向Ｙの奥側の端部と手前側の端部との間の部分がインナーリブ１３０の上端部と一体的に形成されている。天板１５０は、幅方向Ｘの両端部が、一対の外側板１２３の上端部とそれぞれ一体的に形成されている。したがって壁用構造体１００は、各インナーリブ１３０で仕切られた中空ボックス構造を有する構成とされている。
【００７８】
また、第１板１１０の下部側には、下方に向かうにつれて奥行き方向Ｙの奥側へ向かうように傾斜した傾斜板１１１が分岐している。そして、この傾斜板１１１における高さ方向Ｚの下端部が背板１２１の上端部に一体的に設けられている。例えば、傾斜板１１１が、背板１２１と直角に結合する構成であると、この結合部であるコーナ部での応力集中が大きくなり、このコーナ部で剥離などが生じ、破壊の起点となるおそれがある。本実施形態の壁用構造体１００では、傾斜板１１１を備え、傾斜部１２２と同様の作用効果により、傾斜板１１１と第２板１２０との結合部における応力集中を緩和して、剥離が生じるおそれを低減することができる。これにより信頼性の高い壁用構造体１００を実現することができる。なお、傾斜板１１１の傾斜角度は、水平面に対して３０°〜６０°であることが好ましい。
【００７９】
ここで、本実施形態の壁用構造体１００では、傾斜板１１１、背板１２１、隣接する一対の側板１３１，１３１、及び部分底板１４１から成り、奥行き方向Ｙの手前側に開放された凹形状の開口を有する取付部１６０が形成されている。換言すれば、この取付部１６０は、第２板１２０、隣り合って互いに対向する一対のインナーリブ１３０、及び底板１４０のそれぞれ一部と、第１板１１０から延在する傾斜板１１１によって構成されていることになり、補強繊維基材を連続して配置することが容易な構造となっている。すなわち、補強繊維基材の不連続を無くすことで、特許文献１，２のような根元コーナ部での複雑な補強が不必要となる。そのため、このような複雑な補強による無駄な重量増を回避することで、従来技術と比較して、より一層軽量で、堅固で構造的に安定し取扱いが容易な壁用構造体１００を得ることができる。
【００８０】
本実施形態の壁用構造体１００では、幅方向Ｘに互いに離間する３ヶ所にそれぞれ取付部１６０が形成されている。取付部１６０の個数は、３個に限定されず、壁用構造体の幅及び高さＨの増大、すなわち、曲げモーメントの増大に応じて、設定することができる。取付部１６０の個数は、２個でもよく、４個以上でもよい。
【００８１】
また、部分底板１４１には、高さ方向Ｚに貫通する取付孔１４２が設けられている。この取付孔１４２は、壁用構造体１００を躯体などの固定部に取り付けるための取付手段として機能する。この取付手段は、取付先の躯体から立ち上がるボルト３１０、このボルト３１０に嵌められるナット５００、及びこのナット５００を締め付けたときの支圧圧力を分散させるために使用される金属製の座板４００を備える構成とされている。座板４００は、板厚方向からみて、例えば、長方形に形成されている。座板４００には、板厚方向に貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔にボルトが挿通される。
【００８２】
そして、壁用構造体１００を躯体３００に固定する場合には、まず、取付孔１４２にボルト３１０を挿通させる。次に、部分底板１４１よりも上方へ突出するボルト３１０に、座板４００を装着して、ナット５００を取り付ける。そして、ナット５００を適正な力で締め付けることで、壁用構造体１００を躯体３００に固定する。
【００８３】
なお、壁用構造体１００を躯体３００などの構造物に固定するための取付手段は、ボルト及びナットを用いるものに限定されず、その他の公知の手段を用いて、壁用構造体１００を固定してもよい。
【００８４】
また、本実施形態の壁用構造体１００では、１つの取付部１６０に、二つの取付孔１４２が設けられているが、取付孔の個数は１つでもよく３つ以上でもよい。また、取付孔１４２は千鳥に配置されていてもよい。また、取付孔１４２の形状は、円形でもよく、幅方向Ｘに長い長孔であってもよく、奥行き方向Ｙに長い長孔であってもよい。
【００８５】
さて、壁用構造体１００では、取付部１６０よりも高い部分において、風荷重によりＸ軸まわりの曲げモーメントを受けると中立面Ｎができる（図３参照）。この中立面Ｎは、曲げモーメントを受けたときに壁用構造体１００の中で伸縮しない部位により形成される面である。
【００８６】
取付部１６０より上の部分では、図３に示すように、対向する第１板１１０と第２板１２０との間の中央に、中立面Ｎが存在する。すなわち、幅方向Ｘに所定の間隔で設けられた複数のインナーリブ１３０に、中立面Ｎが存在する。この中立面Ｎは、壁用構造体１００において、発生する応力が最も低い部位である。
【００８７】
壁用構造体１００では、複数のインナーリブ１３０に通気孔１８０が複数設けられている。通気孔１８０は、インナーリブ１３０の中立面Ｎの位置に対応して配置されていることが好ましい。これにより、穿孔による強度低下を抑えることができ、好ましい。本実施形態ではインナーリブ１３０毎に、３つの通気孔１８０が設けられているが、少なくとも２つ以上の通気孔１８０を設けることが好ましい。だだし、通気孔の穿孔の断面欠損によるインナーリブ強度低下を回避するために好ましい通気孔１８０の孔径は、インナーリブのＹ軸方向の幅の１／８〜１／１０以下の３〜８ｍｍであることが好ましい。この通気孔１８０によって、隣接する中空空間同士が連通されて、通気可能となる。
【００８８】
また、壁用構造体１００は、取付部１６０に通気孔１８０が複数設けられている。通気孔１８０は、図３に示すように、傾斜板１１１と背板１２１とが一体となる部位（Ｙ字部）の傾斜板１１１に設けられていることが好ましい。この通気孔１８１は、壁用構造体１００内の内部の中空空間と、壁用構造体１００の外部とを連通するものであり、外気との通気を行うと共に、壁用構造体１００内の凝結水の外部への排出を行う。
【００８９】
傾斜板１１１と背板１２１とが一体となる部位は、上述したように応力集中が緩和された部位であり、この部位に通気孔１８０を設けることで、穿孔による強度低下を抑えることができる。この通気孔１８１も、穿孔による応力集中をさけるため、孔径が３〜８ｍｍであることが好ましい。
【００９０】
また、壁用構造体１００は、図２に示すように、幅方向Ｘに隣接する取付部１６０，１６０間（インナーリブ）に通気孔１８２が設けられている。通気孔１８２は、底板１４０と第２板１２０とが一体となる部位（Ｌ字部）の底板１４０に設けられている。この通気孔１８２は、壁用構造体１００内の内部の中空空間と、壁用構造体１００の外部とを連通するものであり、外気との通気を行うと共に、壁用構造体１００内の凝結水の外部への排出を行う。
【００９１】
また、壁用構造体１００の場合、底板１４０には、図５に示すように、幅方向に延びるＸ軸まわりの曲げモーメントを受けると中立面Ｎ１ができ、高さ方向Ｚに向いた面で断面すると、中立面Ｎ１は中立軸として認識される。図３〜図５の取付孔１４２は、中立面Ｎ１に対して奥行き方向Ｙの奥側と手前側とに振り分けて設けることができるため、芯ズレによる大きな偏芯荷重が生じず、底板１４０、ボルト３１０、及びナット５００などの取付手段にかかる曲げ応力、並びに躯体にかかる負荷が軽減される。その結果、壁用構造体１００の各部の強度を上げたり、ボルト３１０及びナット５００などの取付手段を強化する必要がなくなり、壁用構造体１００が中空構造であることと相まって壁用構造体１００が軽量になる。
【００９２】
従来技術である特許文献１，２のＦＲＰ製防音壁は、取付部、防音パネル、及び手前へ大きく突き出たスチフナで構成され、その取付部は手前側と高さ方向に開放された構造が採用されている。
【００９３】
壁用構造体１００は、図１及び図５に示すように、対向する一対の側板１３１，１３１、背板１２１、傾斜板１１１、部分底板１４１によって構成される四面体の一面のみが、手前に開放された凹形状の構造の取付部１６０を有する。したがって、取付部１６０の強度設計は、三辺固定スラブ構造として分離して設計すればよいことになる。作用する曲げモーメントを部分底板１４１の厚みと開口幅Ｗで求められる断面係数で除した応力と、材料強度とを対比して必要な厚みを得ることになる。壁用構造体１００は、内部が中空である故、取付部１６０間の傾斜部１２２の幅方向Ｘの幅を大きくしても、大幅な重量増加がないという利点がある。すなわち、取付部１６０の開口幅Ｗを、取付作業に支障をきたさない適正な範囲の間口幅Ｗとすることができ、より堅固で安定した構造体とすることが可能となる。
【００９４】
取付部１６０の凹形状における開口幅Ｗの適正な範囲について検討を行った結果、開口幅Ｗは、次式（１）を満たすことが好ましい。
２Ｄ≦Ｗ≦１．５×（Ｄ＋２ｅ）…（１）
ただし、上記式（１）において、Ｄは、取付孔１４２の孔径であり、ｅは、部分底板１４１における奥行き方向Ｙの手前の端から取付孔１４２の中心までの長さであるへりあり長さである。
【００９５】
開口幅Ｗの下限を設定するに当たり、実証試験を行った。施工のズレ幅を加味して、孔径４０ｍｍの取付孔が穿孔された実物大形状の取付部分のモックアップを製作し、このモックアップをコンクリート床に設けられたＭ１６アンカボルトに据え付け、市販の作業工具である建築用のラチェットレンチ（振れ幅１５°）を用いて、ナットを嵌めて締め付ける作業を実施した。その結果、作業工具の振れ幅および取付孔の奥行き方向Ｙの位置などを考慮すると、作業工具が取付部に当たらないようにするには、取付孔の孔径の２倍すなわち、Ｗ＝２Ｄであることがわかった。
【００９６】
また、開口幅の上限を設定するに当たり、三辺固定スラブ構造として設計した場合の発生する曲げ応力及び剪断応力を検証した。曲げ応力及び剪断応力の両方がバランスした理論上の開口幅Ｗは、Ｗ＝（２ｅ＋Ｄ）である。しかし、ＦＲＰで取付部を構成した場合、根元コーナ部での鋭角な形状は、応力集中の要因となりこの箇所を起点とする破壊が起こることが経験上わかっている。そのため、ＦＲＰ製の構造体の設計では各コーナ部にＲ部を設け、補強繊維の鋭角な屈曲積層をなくすことが通常行われている。
【００９７】
したがって、理論上より開口幅を大きくせざるを得ないが、部分底板の肉厚（板厚）を増やすことなく、発生する応力に耐える開口幅を有する取付部とするには、解析ではコーナ部のＲのモデル化が実質上困難なため、理論上の開口幅の１．２倍および１．５倍の間口を有する実物大の構造体を製作し、強度要件である風荷重の３ｋＮ／ｍ２の３倍の破壊強さに相当する荷重まで負荷した。
【００９８】
開口幅Ｗが、Ｗ＝１．２×（２ｅ＋Ｄ）である場合、アンカボルトが曲がっただけで、取付部１６０において、亀裂等は生じなかった。開口幅Ｗが、Ｗ＝１．５×（２ｅ＋Ｄ）である場合、僅かであるが取付部１６０における亀裂が認められた。
【００９９】
このことから開口幅Ｗの上限は、Ｗ＝１．５×（２ｅ＋Ｄ）であることがわかった。好ましくは、Ｗ＝１．２×（２ｅ＋Ｄ）である。
【０１００】
勿論部分底板の板厚を、特許文献１，２のように厚くすれば対応可能であるが、重量も重くなり材料増によるコストアップが避けられなくなる。なお、当該壁用構造体の取付孔１４２が、図５のように幅方向に長孔の場合には、開口幅Ｗを、長孔の長軸の幅＋片側２０ｍｍ以上、短軸ｂに相当した円孔径Ｄ１とするＷ＝１．５×（２ｅ＋Ｄ１）以下とすることが好ましいことが強度試験から明らかとなった。ここで、へりあき長さｅは、取付孔１４２の孔径Ｄの１．２倍以上であることが好ましい。へりあき長さｅを１．２倍以下としないのは、水平方向の荷重による圧壊を生じさせないためである。
【０１０１】
例えば、取付孔１４２の孔径Ｄに対してへりあき長さｅが小さすぎる場合には、ＦＲＰのへりあき部厚さ（＝ｅ−Ｄ／２）が小さくなり、ボルト３１０から作用する力を取付部１６０の左右両側の側板１３１に伝達させることが難しくなる。一般的に材質が金属である場合、へりあき長さｅは、取付孔の孔径Ｄの１倍である。
【０１０２】
次に、前記傾斜部１２２の適正な高さに関する検討を行った。
【０１０３】
図１及び図３に示すように、壁用構造体１００では、奥行き方向Ｙの奥側へ向かうように傾斜した傾斜板１１１の第１板１１０からの分岐点（屈曲点）１１２と、傾斜部１２２の第１板１１０からの開始位置（以下、傾斜部開始点１１３と称す。）とが、同じ位置にある。
【０１０４】
図７及び図８は、本発明の第２実施形態に係る壁用構造体を示す図である。図７及び図８に示す第２実施形態に係る壁用構造体１００Ｂが、第１実施形態の壁用構造体１００と違う点は、傾斜部開始点１１３が、分岐点１１２よりも高さ方向Ｚに高い位置にある点である。
【０１０５】
下記の表１は、壁用構造体の高さＨと傾斜部開始点の高さｈについての検討結果を示すものである。
【表１】
【０１０６】
全高が、１．２ｍ、２ｍ、及び２．５ｍのものは、分岐点１１２の高さｊと傾斜部開始点１１３高さｈとを同じ位置とした。全高、それ以上のものは、分岐点１１２の高さｊを一定とし、傾斜部開始点１１３高さｈを変化させている。φは解析結果より求めた発生応力／材料破壊応力とし、材料の強度バラツキを考慮し、φ≦０．７として判定を行った。また、φ≦０．７のものについて強度試験を実施し、破壊（亀裂も含む）の有無より判定し、上記の判定と総合した判定を行った。
【０１０７】
下記の表２は、壁用構造体の高さＨを同じとし、傾斜部開始点の高さｈを分岐点より高く設定場合の壁用構造体の全重量の比較を示すものである。
【表２】
その結果、傾斜部１２２の高さｈは、壁用構造体１００の全高さＨに対して、０．１５Ｈ以上、０．３Ｈ以下の範囲に設定できることがわかった。
【０１０８】
次に、壁用構造体について、外気温と内部温度との温度差の影響について説明する。壁用構造体１００の内部は、中空であり、インナーリブ１３０で仕切られた空間が形成されている。内部に密閉空間が形成された壁用構造体が屋外にさらされた場合には、外気と壁用構造体１００の内部との温度差により、インナーリブ１３０間の第１板１１０及び第２板１２０に膨らみ又は凹みが生じるおそれがある。
【０１０９】
この膨らみ又は凹みを生じさせないようにするには、壁用構造体の内部と外部との通気を行うための通気孔を設ければよい。壁用構造体を構成する部材の強度低下を生じない箇所に、通気孔を設けるには、中立軸上にることにより可能である。しかしながら、壁用構造体の本体強度に影響を与えることなく、どの大きさの径の貫通孔を設けるのが好ましいかは不明であるため、孔を開けたテストピースによる引張試験より適正な孔径を求め、最終的に通気孔を穿孔した実物大の壁用構造体の強度試験を実施し問題ないかを確認した。
【０１１０】
図１７は、本発明の壁用構造体を構成する材料と同じ試験片を用いた引張試験の結果を示すものであり、通気孔の孔径と引張強度の関係を示す線図である。ここでは、本実施形態に係る壁用構造体１００を構成する材料を用いて、当該壁用構造体と同じ積層構成の試験片を作成し、この試験片に通気孔１８０に相当する孔を穿孔して、引張試験を行った。図１７は、穿孔していない試験片の強度を１として、穿孔した試験片の強度を、穿孔していない試験片の強度で割った比率を縦軸に、穿孔した孔の孔径を横軸にプロットしたものである。試験の結果、孔径が８ｍｍ以上になると急激に強度が低下することが判明した。穿孔の作業性等を考慮すると、通気孔１８０の孔径は、３〜８ｍｍが好ましく、５〜６ｍｍがより好ましいことがわかった。
【０１１１】
次に、本実施形態の壁用構造体１００の実物大の試験体を用いて、実証試験を行った。実験体には、図３に示すように、インナーリブ１３０毎に３ヶ所に孔径８ｍｍの通気孔１８０を設け、傾斜板１１１には１ヶ所に通気孔１８１を設け、強度試験に供したが、上記いずれの試験体においても、通気孔１８０，１８１を起点とする破壊は生じなかった。
【０１１２】
上記表１中の水準２試験体を破壊後に解体し観察したが、通気孔周りでの破壊は生じていないことが判明した。本発明者らは上記構造の実物体を屋外暴露中であり、開始から２年経過後も膨らみ凹みは認められずそれに起因する剥離も生じていなかった。
【０１１３】
また、上述した実物大の試験体を通して更なる知見が得られた。このことについて以下に述べる。
【０１１４】
図９（ａ）（ｂ）は、壁用構造体１００の高さ方向から見た重ね合わせ用フランジ１２６部の断面図である。図９（ａ）（ｂ）は、従来の壁用構造体１００で採用していた基材構成を示したものである。図９に示す壁用構造体は、高さが１．２ｍ程度であり、背丈が低いタイプのものである。
【０１１５】
図９（ａ）に示すように、壁用構造体１００は、重ね合わせ用フランジ１２６において、第１板１１０、外側板１２３、外側板１２３に最も近い側にあるインナーリブ１３０、及び第１板１１０と対向する内層板１２４で構成される矩形体を備えている。
【０１１６】
壁用構造体１００では、矩形体の外側に、重ね合わせ用フランジ１２６まで延在する張出板１２５に、第２板１２０が重ね合わされる構造が採用されている。
【０１１７】
背丈が低いタイプの壁用構造体では、強度試験で負荷される荷重も比較的小さいため、フランジ１２６と張出板１２５間の剥離力も小さかった。このような従来の重ね方法による基材構成では、フランジ１２６と張出板１２５と間の接着強度が十分であり剥離なども生じることはなかった。
【０１１８】
しかし、背丈の高い壁用構造体を開発するに伴い、比較的大きな荷重を負荷する強度試験を実施した結果、規定の破壊強さに達する前に、図９（ｂ）に示すように、フランジ１２６において、第２板１２０と外側板１２３との間で剥離が生じた。
【０１１９】
特に、風荷重側（荷重負荷側）側と反対面の、圧縮応力が発生する側で剥離が生じ、解析の結果、上記接着強度を超えた応力が作用することが分かり、風向きによる応力変動を考慮した長期耐久性を加味すると、部分の他の箇所でも、同じように接着強度を超えた剥離が生じる虞があり、繊維基材の重ね手段の見直しを行う必要があった。
【０１２０】
図１０は、本発明の実施形態に係る壁用構造体の側部構造を示す断面図であり、ＸＹ面に沿う断面図である。
【０１２１】
図１０（ａ）は、フランジ１２６の断面図である。本実施形態の壁用構造体１００Ｃは、側部において、第１板１１０、外側板１２３、外側板１２３に最も近い側にあるインナーリブ１３０、及び第１板１１０と対向する内層板１２４で構成される矩形体を備えている。壁用構造体１００Ｃは、矩形体より幅方向Ｘの外方へ張り出す張出板１２５を有している。
【０１２２】
内層板１２４は、その板厚方向からみて、長方形に形成された板状部である。この内層板１２４は、奥行き方向Ｙの奥側で、板厚方向が奥行き方向Ｙと一致するように第１板１１０と対向して配置されている。内層板１２４は、幅方向Ｘにおいて、外側板１２３と、最も外側のインナーリブ１３０との間に形成されている。
【０１２３】
張出板１２５は、その板厚方向からみて、長方形に形成された板状部である。この張出板１２５は、奥行き方向Ｙの奥側で、板厚方向が奥行き方向Ｙと一致するように配置され、内層板１２４から幅方向Ｘの外側へ張り出すように形成されている。張出板１２５は、幅方向Ｘにおいて外側板１２３よりも外側に張り出している。
【０１２４】
壁用構造体１００Ｃでは、第２板１２０から連続する連続繊維基材（１２０ａ，１２０ｂ）が、張出板１２５の表面の全部又は一部を被覆するように延在している。第２板１２０から連続する連続繊維基材は、張出板１２５の背面側（奥行き方向Ｙの奥側の面）を覆った後（１２０ａ）、幅方向Ｘの端部で折り返されて、張出板１２５の正面側（奥行き方向Ｙの手前側の面）を覆うように配置されている（１２０ｂ）。第２板１２０を構成する連続繊維基材は、張出板１２５の表面に重ねて配置され、張出板１２５と一体となっている。
【０１２５】
さらに、壁用構造体１００Ｃでは、第２板１２０から連続する連続繊維基材（１２０ｃ）が、外側板１２３の表面の全部又は一部を被覆するように延在している。第２板１２０から連続する連続繊維基材は、張出板１２５のを覆った後、屈曲されて外側板１２３の表面を覆うように配置されている。第２板１２０を構成する連続繊維基材（１２０ｃ）は、外側板１２３の表面に重ねて配置され、外側板１２３と一体となっている。
【０１２６】
図１０（ｂ）は、受止凹部１２７の断面図である。本実施形態の壁用構造体１００Ｃは、フランジ１２６と反対側の側部において、第１板１１０、外側板１２３、外側板１２３に最も近い側にあるインナーリブ１３０、及び第１板１１０と対向する内層板１２４で構成される矩形体を備えている。
【０１２７】
壁用構造体１００Ｃでは、第２板１２０から連続する連続繊維基材（１２０ｅ）が、外側板１２３の表面の全部及び一部を被覆するように延在している。第２板１２０から連続する連続繊維基材（１２０ｄ，１２０ｅ）は、内層板１２４の表面を覆った後（１２０ｄ）、屈曲されて外側板１２３の表面を覆うように配置されている（１２０ｅ）。第２板１２０を構成する連続繊維基材（１２０ｄ，１２０ｅ）は、内層板１２４及び外側板１２３の表面に重ねて配置され、内層板１２４及び外側板１２３と一体となっている。
【０１２８】
図１１は、本発明の実施形態に係る壁用構造体の上端部構造及び下端部構造を示す断面図であり、ＺＹ面に沿う断面図である。
【０１２９】
本実施形態の壁用構造体１００Ｃは、上端部側（天板部）において、第１板１１０の上端部、天板１５０、及び天板１５０から下方へ屈曲された内層板１２４からなる鉤形構造体を備えている。壁用構造体１００Ｃでは、第２板１２０から連続する連続繊維基材（１２０ｆ）が、天板１５０の表面の全部又は一部を被覆するように延在している。第２板１２０から連続する連続繊維基材（１２０ｆ）は、内層板１２４の表面を覆った後、屈曲されて天板１５０の表面を覆うように配置されている。第２板１２０を構成する連続繊維基材（１２０ｆ）は、内層板１２４及び天板１５０の表面に重ねて配置され、内層板１２４及び天板１５０と一体となっている。
【０１３０】
本実施形態の壁用構造体１００Ｃは、下端部側（底板部）において、第２板１２０から連続する連続繊維基材（１２０ｇ）が、底板１４０の表面の全部又は一部を被覆するように延在している。第２板１２０を構成する連続繊維基材（１２０ｇ）は、底板１４０の表面（底面）に重ねて配置され、底板１４０と一体となっている。
【０１３１】
本実施形態の壁用構造体１００Ｃは、従来よりも背丈が高いタイプの壁用構造体であり、全高Ｈは、３．５ｍ程度である。壁用構造体１００は、連続繊維基材（１２０ａ，１２０ｂ）が奥行き方向Ｙに積層されて一体化されたフランジ１２６を備えているため、発生する応力が大きな背丈の高い壁用構造体にあっても、フランジ１２６における連続繊維基材（１２０ａ，１２０ｂ）の剥離を防止することができる。なお、高さが１．２ｍ以下の背丈が低いタイプの壁用構造体に対して、図１０及び図１１に示すような基材構成（１２０ａ〜１２０ｇ）を採用することもできる。
【０１３２】
なお、連続繊維基材（１２０ａ〜１２０ｇ）は、全てのコーナ部（上端、下端、側端）において延出させることが好ましい。図１２に示すように、連続繊維基材（１２０ｃ）は、第１板１１０の端からΔＬ分控えた位置まで延在させることが、２点鎖線のように仕上げたあと、外観の点から好ましい。
【０１３３】
次に、壁用構造体１００に用いられる強化繊維について説明する。第１板１１０、第２板１２０、インナーリブ１３０、底板１４０、天板１５０、外側板１２３、内層板１２４、及び張出板１２５を形成するためのＦＲＰの強化繊維として、例えば、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維などを単独で又は組み合わせて用いることができる。炭素繊維が含まれることによって、比強度・比剛性が向上し、これによって成形体の軽量化を一層図ることができる。なお、第２板１２０から連続する連続繊維基板（１２０ａ〜１２０ｇ）は、第２板１２０を構成する繊維基板から連続して形成された繊維基板である。
【０１３４】
強化繊維の形態としては、例えば、繊維長が１〜３ｍｍである短繊維やマット、連続繊維からなるクロス、ストランドなどを適宜組み合わせた基材が例示される。また、ＦＲＰとするためのマトリックス樹脂は特に限定しないが、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などの熱硬化性樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ＡＢＳ（アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン）、ＰＥＥＫ（ポリ・エーテル・エーテル・ケトン）、ポリイミドなどの熱可塑性樹脂を用いることができる。
【０１３５】
また、第１板１１０、第２板１２０、インナーリブ１３０、底板１４０、天板１５０、外側板１２３、内層板１２４、及び張出板１２５を形成するためのＦＲＰを成形する成形方法では、マトリックス樹脂を用いることができ、あるいは強化繊維の形態によっては真空、ブロー、スタンピング、ＢＭＣ（バルク・モールディング・コンパウンド）、ＳＭＣ（シート・モールディング・コンパウンド）、トランスファー成形、ＲＴＭ（レジン・トランスファー・モールディング）、ハンドレイアップ成形などの様々な成形方法を用いて容易に成形することができる。
【０１３６】
さらに、充填材に、粘性を増すための粉体（例えば、炭酸カルシウムや砂等）の他、層状化合物（例えば、マイカ、二硫化モリブデン、窒化硼素など）、針状化合物（例えば、ゾノトライト、チタン酸カリ、炭素繊維など）、粒状、又はシート状化合物（例えば、フェライト、タルク、クレーなど）を添加することによって、無機物結晶同士又は無機物とマトリックスとの相互運動による摩擦熱への変換がなされ、充填材（フィラー）を充填することによって弾性率と密度が増大し、振動に対する抵抗が増し、制振特性が向上する。これにより、本実施形態の壁用構造体１００，１００Ｂ，１００Ｃは、列車運行時の高架橋や道路橋桁上として用いれば振動を低減することができる。また、充填材に、例えば、水酸化アルミニウム、臭素、無機質粉などを添加すると難燃性を向上させることができるので、このような壁用構造体は、その鉄道難燃性により鉄道高欄用などを構築するのに好適である。
【０１３７】
図６に示すように、壁用構造体１００は、鉄道などに沿って設けられた躯体３００上に幅方向Ｘに並べられ、各壁用構造体１００の取付部１６０の部分底板１４１を、取付手段（ボルト３１０及びナット５００）によって躯体に固定されて使用される。これにより、鉄道などに沿って、壁を構築することができる。
【０１３８】
本発明の壁用構造体では、前記第１板、前記第２板、前記インナーリブ、前記底板、前記傾斜板、及び前記天板は、ＦＲＰに限定されることはない。いずれも前記ＦＲＰ以外の材料で形成してもよい。また、これらの構成は、これら各部材にかかる負荷の種類、大きさなどに応じて適宜に選択される。
【０１３９】
また、壁用構造体１００の表面がスキン面（平坦面）を有する第１板１１０及び第２板１２０などによって形成されるので、壁用構造体１００の表面にあたる風圧が変化しにくくなって騒音が出にくくなり、また運転者の視野が妨げられず標識の視認性が向上する。
【０１４０】
本発明の壁用構造体の取付手段はボルト及びナットに限らない。そのような種々の実施形態のなかで、前記実施形態の壁用構造体１００の場合、前記取付部１６０における前記部分底板１４１には、ほぼ高さ方向に貫通する取付孔１４２が設けられている。このようにすれば、躯体３００から立ち上がったボルト３１０を前記取付孔１４２に通し、このボルト３１０に、貫通孔を有する座板４００を置いて、ナット５００を嵌めて締め付ければ、前記壁用構造体１００の躯体３００への取付け作業の作業性がよい。
【０１４１】
本発明の壁用構造体の取付部における部分底板に取付孔を設ける場合、この取付孔の配置は限定しない。そのような種々の実施形態のなかで、前記実施形態の壁用構造体１００の場合、前記取付孔１４２は、幅方向に延びる軸まわりの曲げモーメントを受けたときの中立面Ｎに対して奥行き方向の奥側と手前側とに振り分けて設けられている。このようにすれば、取付孔１４２を中立面Ｎの近くに分布させることが容易となり、前記第１板１１０又は前記第２板１２０が風圧などによって幅方向に延びる軸まわりの曲げモーメント受けたときに前記底板１４０やボルト３１０及びナット５００などの取付手段にかかる曲げ応力が一層小さく抑えられ、壁用構造体１００の各部の強度を上げたりボルト３１０及びナット５００などの取付手段を強化する必要がなくなり、中空構造と相まって壁用構造体１００が一層軽量になる。
【０１４２】
本発明の壁用構造体は傾斜板を設けない実施形態を含む。そのような種々の実施形態のなかで、実施形態の壁用構造体１００の場合、第１板１１０の高さ方向の低い側の部分から、高さ方向の低い方へ向かうにつれて奥行き方向の奥側へ向かうように傾斜した傾斜板１１１が分岐しており、この傾斜板１１１における高さ方向の低い側の端部が背板１２１の高さ方向の高い側の端部に一体的に設けられている。このようにすれば、取付部１６０に向かって斜め上方から行う作業がやりやすくなり、作業性が向上する。
【０１４３】
本発明の壁用構造体は、第１板１１０、第２板１２０、外側板１２３、インナーリブ１３０、底板１４０、及び天板１５０のいずれの材質も限定しない。そのような種々の実施形態のなかで、実施形態の壁用構造体１００の場合、第１板１１０、第２板１２０、外側板１２３、インナーリブ１３０、底板１４０、及び前記天板１５０が、いずれもＦＲＰにより形成されている。このようにすれば、ＦＲＰにより、壁用構造体１００の耐候性、耐食性が向上する。
【０１４４】
図１３及び図１４は本発明の第３実施形態に係る壁用構造体を示す図である。第１の実施形態の壁用構造体１００では、複数のインナーリブ１３０は、その板厚方向からみてほぼ長方形に形成された板状部材で形成されていた。これに対し、第３の実施形態の壁用構造体１００Ｄでは、複数のインナーリブ１３０は、それぞれが第１の実施形態のインナーリブ１３０と類似したリブ本体１３２と、このリブ本体１３２の奥行き方向の手前側に一体的に設けられた手前側のフランジ１３３と、前記リブ本体１３２の奥行き方向の奥側に一体的に設けられた奥側のフランジ１３４とを備えている。
【０１４５】
そして、複数のインナーリブ１３０は、第１板１１０と第２板１２０との間において、リブ本体１３２の板厚方向がほぼ幅方向Ｘに一致するように幅方向Ｘに間隔をあけてそれぞれ配置されている。また、複数のインナーリブ１３０のそれぞれが、ほぼ高さ方向Ｚに延びており、手前側のフランジ１３３が第１板１１０に一体的に設けられ、奥側のフランジ１３４が第２板１２０に一体的に設けられている。
【０１４６】
リブ本体１３２は、その板厚方向からみてほぼ長方形に形成された板状部材であって、第１板１１０と第２板１２０との間に、このリブ本体１３２の板厚方向がほぼ幅方向Ｘに一致するように配置されている。手前側のフランジ１３３は、その板厚方向からみてほぼ長方形に形成された板状部材であって、第１板１１０の内面に沿うように配置されている。奥側のフランジ１３４は、その板厚方向からみてほぼ長方形に形成された板状部材であって、第２板１２０の内面に沿うように配置されている。そして、手前側のフランジ１３３はリブ本体１３２から幅方向へ延びており、このインナーリブ１３０は、高さ方向にみてほぼコ字形に形成されている。
【０１４７】
手前側のフランジ１３３は第１板１１０に対して当該第１板１１０と同時成形されることで一体的に設けられており、奥側のフランジ１３４は第２板１２０に対して当該第２板１２０と接着されることで一体的に設けられている。しかし、いずれのフランジも第１板１１０又は第２板１２０に対して一体的に設けられていればよく、それが同時成形によるものであっても接着剤によるものであってもよい。また、このようなフランジ付きのインナーリブではなく、第１の実施形態のような板状体のみからなるインナーリブを用いてもよい。
【０１４８】
前記第３の実施形態の前記インナーリブ１３０には、補強リブ１３５が設けられている。この補強リブ１３５は板状部材を波状に湾曲させてなるものである。すなわち、前記補強リブ１３５は、幅方向からみるとほぼ長方形に形成されており、奥行き方向からみるとほぼＳ字が連続した波状に形成されている。そして、波の谷に相当する部位において前記リブ本体１３２に接着されている。補強リブの形状が、この第３の実施形態によって限定されることはない。
【０１４９】
第３の実施形態は、第１の実施形態で得られた作用及び効果を得られることに加え、さらに、インナーリブ１３０がリブ本体１３２と、手前側のフランジ１３３と、奥側のフランジ１３４とを備えるので、インナーリブ１３０自体の曲げ剛性などが高くなる。また、インナーリブ１３０が補強リブ１３５を備えるので、これによってインナーリブ１３０自体の曲げ剛性などが高くなる。
【０１５０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第２板を構成する連続繊維基材が、外側板１２３、天板１５０、底板１４０を覆うように形成されているが、これらの外側板１２３、天板１５０、底板１４０を覆っていないものでもよい。また、外側板１２３のみを覆い、天板１５０及び底板１４０を覆っていない構成でもよい。外側板１２３、天板１５０、底板１４０のうち、何れか一つのみを覆う構成でもよい。また、第１板を構成する連続繊維基材が、コーナ部で屈曲されて、外側板１２３、天板１５０、又は底板１４０を覆う構成でもよい。
【０１５１】
また、フランジ１２６、受止凹部１２７が形成されていない壁用構造体でもよい。
【０１５２】
（実施例１）
以下、本発明の壁用構造体の実施形態における一つの実施例について説明する。この実施例である壁用構造体１００は、第１板１１０、第２板１２０、インナーリブ１３０、底板１４０、傾斜板１１１、及び天板１５０をすべて複合体にしている。その製造方法を説明する。
【０１５３】
（１）まず、第２板１２０を成形するための第１成形型と、第１板１１０、両側の外側板１２３、インナーリブ１３０、底板１４０、傾斜板１１１、及び天板１５０を形成するための凸型を有する第２成形型とを準備し、これらの第１成形型及び第２成形型に、約５００〜８００ｇ／ｍ２のゲルコートを塗布した。
【０１５４】
（２）次に、第１成形型に、外層となる基材として、ストランドマットおよび０／９０度ステッチングガラス織物（ガラスマット付き）を積層しつつ、水酸化アルミニウムを２０部加えた不飽和ポリエステル樹脂を含浸して第１板１１０、両側の外側板１２３、底板１４０、傾斜板１１１、及び天板１５０を順次成形した。次に、矩形状の中子を所定本数配置しながら、中子と中子の間に０／＋−４５度ステッチングガラス織物（ガラスマット付き）を積層含浸し、コ字形のインナーリブ１３０を形成した。このとき、コ字形のインナーリブ１３０のウェブが同時に取付部１６０の側板１３１を形成するようにする。この成形物が半硬化したときに中子を脱型し、補強リブ１３５をインナーリブ１３０のフランジ間に装着したが、リブを成形したマトリックス樹脂の余剰樹脂で自然に接着した。直径６ｍｍの通気孔１８０を、インナーリブ１３０の中央に三ヶ所、インナーリブ１３０の全てに穿孔した。
【０１５５】
（３）続いて、同時に第２成形型に、外層となる基材として、ストランドマットおよび０／９０度ステッチングガラス織物（ガラスマット付き）を積層しつつ、水酸化アルミニウムを２０部加えた不飽和ポリエステル樹脂を含浸して、第２板１２０を成形した。
【０１５６】
（４）そして、第１成形型を反転し、第２板１２０を形成した第２成形型に重ね合わせて図１０（ａ）（ｂ）および図１１に示すように、第２板１２０を構成する連続樹脂基材を第１板１１０、及び底板１４０手前側まで配置して一体化し、成形物を硬化させるて実施例１である壁用構造体１００を得た。
【０１５７】
この壁用構造体１００の取付部１６０の部分底板１４１に、所定の取付孔１４２をあけ、取付部１６０の傾斜板１１１の奥側ほぼ中央に、直径６ｍｍの通気孔１８１を穿孔した。以上のようにして得られた実施例である壁用構造体１００の寸法は、高さ方向の寸法が２．５ｍ、幅方向の寸法が１ｍ、取付部１６０よりも高い側の構造物の奥行き方向の寸法が１００ｍｍ、傾斜部の高さが３５０ｍｍ、取付部の底板の奥行きが２２０ｍｍであり、全体の重量が６５ｋｇであった。
【０１５８】
床に設けた架台に、取付部１６０を下にして、第１板１１０、第２板１２０が垂直になるように壁用構造体１００を架台に取り付け、床と垂直な面をなす反力耐力壁に取り付けた油圧シリンダで、壁用構造体１００の全高の１／２の部分に、作用する分布荷重から求められる曲げモーメントに相当する荷重を、第２板１２０の方向から、水平方向に負荷した。
【０１５９】
列車通過時の風荷重の１．５ｋＮ／ｍ２に相当する荷重を負荷時点での天板１５０の位置のタワミは１２ｍｍであり、壁用構造体１００の全高の１／１００の設計タワミ２０ｍｍより小さく、設計通りの剛性を有することが確認できた。
【０１６０】
また、風荷重の３ｋＮ／ｍ２に相当する設計荷重を負荷時点での天板１５０の位置のタワミは４０ｍｍであり、壁構造体で規定される１００ｍｍ以下も満足することが確認できた。さらに、風荷重の３ｋＮ／ｍ２の３倍の破壊強さに相当する荷重まで負荷したが、取付ボルトが曲がっただけで、壁用構造体自体は破壊しないことを確認した。
【０１６１】
なお、上記試験に先立ち、上記同じ背の高さの壁用構造体で、図９の（ａ）のように単に重ねた壁用構造体で同様に負荷したところ、設計荷重の１．２倍の時点で、取付近傍の重ね合わせ部フランジ１２６の第２板１２０に剥離と考えられるクラックが生じ、負荷を継続したところ、設計荷重の２倍の荷重で剥離が顕著になるとともに、タワミも大幅に増えたのを確認した直後、部分底板１４０と背板１２１のコーナ付近も破壊した。破壊した壁用構造体を解体したところ、前記重ね合わせ部は完全に剥離しており、そのために、第２板１２０は強度に寄与せず、上記部分に応力が集中したため破壊したことが判明した。ただし、通気孔を起点とする破壊は認められなかった。上記の試験を通じて、基材構成の見直し手段が適正であったことが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
本発明は、鉄道用の高欄や道路等に設けられる遮音（防音）壁の他、建築現場の騒音に
対する遮音壁などに適用できる。
【符号の説明】
【０１６３】
５０ ＦＲＰ製防音壁
５１ 遮音部
５２ スチフナ
５３ 取付穴
５４ 取付部
６０ ＦＲＰ性防音壁
６１ 防音パネル部
６２ 取付部
６３ スチフナ
６４ 取付穴
１００，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ 壁用構造体
１１０ 第１板
１１１ 傾斜板
１１２ 分岐点
１１３ 傾斜部開始点
１２０ 第２板
１２０ａ〜１２０ｇ 連続繊維基材
１２１ 背板
１２２ 傾斜部
１２３ 外側板
１２４ 内層板
１２５ 張出板
１２６ 重ね合わせ用フランジ
１２７ 受止凹部
１３０ インナーリブ
１３１ 側板
１３２ リブ本体
１３３ 手前側のリブフランジ
１３４ 奥側のリブフランジ
１３５ 補強リブ
１４０ 底板
１４１ 部分底板
１４２ 取付孔
１４３ 外層
１４４ 内層
１５０ 天板
１６０ 取付部
１８０、１８１、１８２ 通気孔
２００ 連結部材
２１０ 側端
３００ 躯体
３１０ ボルト
４００ 座板
５００ ナット
Ｂ 有効幅
Ｗ 開口幅
Ｗ１ スチフナ間の間隔幅
ｈ 傾斜部高さ
Ｈ 壁用構造体の全高
Ｎ 取付部より高い部分での中立面
Ｎ１ 底板部における中立面
ｅ へりあき
Ｄ 取付孔径
Ｄ１ 長孔における二面幅に相当した円孔径
ｂ 長孔における二面幅
Ｘ 幅方向
Ｙ 奥行き方向
Ｚ 高さ方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮音効果のある壁を構築するための壁用構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両走行時の騒音が外部に伝播することを抑制するために、鉄道や道路に沿って防音壁が設けられている。近年は都市の過密化も相まって、鉄道や道路沿線の住宅も高層化が進んでおり、上記の騒音を遮蔽するために、より高い防音壁が求められている。
【０００３】
従来のコンクリート製防音壁は、重量が重く、高架橋等の躯体に掛かる負荷が大きいので、設置可能な防音壁の高さには制約があった。例えば、コンクリートの経年劣化やコールドジョイント、中性化、アルカリ骨材反応による劣化など、コンクリート製防音壁には、様々な問題が潜在している。コンクリートが劣化した場合には、コンクリート片の剥落・落下剥落などに至るおそれがある。
【０００４】
そこで、軽量な素材である繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を用いた防音壁（例えば特許文献１参照）が、コンクリート製防音壁に代わって採用されつつある。ＦＲＰ製防音壁は、現場打ちのコンクリート製防音壁と比較して、工事期間を短縮することが可能であり、施工性の観点においても有利である。
【０００５】
ＦＲＰ製防音壁は、自立型と称され、工場生産が可能である。このようなＦＲＰ製防音壁を施工する方法としては、例えば、高架橋等の躯体完成後に設置する工法、あるいは、既存のブロック壁やコンクリート壁を撤去後に設置する工法などが知られている。
【０００６】
自立型の防音壁の場合、風荷重による曲げモーメントを、防音壁と一体形成された取付部を介して、躯体に伝達する必要がある。そのため、防音壁を躯体に取り付けるための取付部には、大きな応力が作用する。
【０００７】
一般的に、所定の設置エリアの幅内に防音壁を設置するが求められ、設置可能な取付部の幅には限界がある。例えば鉄道の高架橋の場合、その横断面において、車両走行エリア及び信号埋設エリアを除き、防音壁の設置可能なエリアは、それぞれ１５０ｍｍ〜２５０ｍｍであり、既存の高架橋の場合は、１５０ｍｍ〜２００ｍｍであり、新設の高架橋の場合は、躯体の建築限界により２５０ｍｍ以下と制限されている。
【０００８】
特許文献１のＦＲＰ製防音壁であっても同様に上記の設置エリアに設置する必要があり、単位面積（１ｍ２）当たり３ｋＮの風荷重に対処するため、取付部の形態について様々な工夫がなされている。
【０００９】
特許文献１では、ＦＲＰ製防音壁の幅全体に延在するＦＲＰ製筒体に発砲プラスチックを内包し、このＦＲＰ製筒体からなる補強部材と一体形成された取付部を備える構成が開示されている。
【００１０】
特許文献２では、ＦＲＰ製防音壁の取付部の一部、または防音壁の幅全体に延在すると共に、防音パネル部の下部に延在するＦＲＰ製の中実部材を有し、このＦＲＰ製の中実部材からなる補強部材と一体形成された取付部を備える構成が開示されている。
【００１１】
これらの特許文献１，２に記載のＦＲＰ防音壁は、高さ方向に延在する防音パネル部と、水平方向に延在する取付部とを、横断面形状がＬ形であり補強リブと称されるスチフナによって連結する構造を有する。風荷重（風圧）は、例えば車両の通過又は天候により発生する風に起因する。防音パネル部（Ｌ形のスチフナの縦面を含む）が受けた風荷重は、スチフナを介して伝達されて下部の取付部に作用する。
【００１２】
また、高さ方向からみた場合に取付部の少なくとも一部を、当該取付部よりも高い側の構造物の中に収めるように構成された壁用構造体が知られている（例えば特許文献３参照）。このような構成では、幅方向に延びる所定軸まわりの曲げモーメントを受けたときの当該壁用構造体の中立面を、取付部よりも高い側の構造物の中に収めるか、その近傍に位置づけることが可能となる。そのため、壁用構造体の底板やその取付手段（取付部）に作用する曲げ応力、並びに躯体にかかる負荷が軽減されることになる。
【００１３】
本出願人が考案した特許文献３に記載の壁用構造体は、従来と比較して軽量であり、騒音源側（車両側）の面が平坦であるため、防音性能が向上されている。また、車両側の面が平坦であるため、運転者の視野が妨げられず標識の視認性の向上が図られている。そのため、特許文献３に記載の壁用構造体は、鉄道及び道路などに沿って壁を構築する際の壁用構造体として好適なものである。
【００１４】
特許文献３の壁用構造体は、背面壁を構成する第２板、底部を構成する底板、及び壁用構造体の内部に設けられた複数のインナーリブなどを備え、当該壁用構造体の取付部は、第２板、底板、及び互いに対向し隣接する一対のインナーリブの一部分を用いた一体構造として形成されている。これにより、堅固な構成の取付部を実現することができる。また、この一体構造の取付部では、不連続な接合部分をなくすことで、従来と比較して大きな負荷に耐えることができる。さらに、必要に応じて取付部のインナーリブの厚みを増すことにより、壁用構造体の大幅な重量増加を回避しつつ、取付部の強度を容易に増すことができる。そのため、高さ方向に長い壁用構造体を具現化することができる。
【００１５】
また、下端部に固定部が設けられ、立てて設置されるＦＲＰ製の壁用構造体として特許文献４に記載の技術がある。特許文献４の壁用構造体では、本体部分とは異なる機能を発揮する部分として、複数の開口を有する開口板が上端部に設けられている。
【００１６】
また、特許文献５の図２に示すように、フランジ部において、繊維基材を重ねることによって、所定の重ね代を形成して一体構造とし、接着強度を高めて、作用する荷重を伝達し、ＦＲＰ製成形品の強度向上を図ろうとしている。
【００１７】
また、特許文献６には、芯材を有するサンドイッチ構造体である耐火パネルが開示され、芯材の間に残留した縮合水によって、耐火パネル表面が膨れたり、反ったりするなど、経時的に耐火パネルに悪影響を及ぼすことが記載されている。特許文献６には、その解決手段として、雌型連結部の無機ボードの空間に通気孔（特許文献６、図５４参照）を形成し、芯材より放出される縮合水、耐火構造試験時の有毒ガス等を外部に放出する方法が開示されている。その通気孔を設ける箇所については、連結部との記載はあるが、発生応力との関連に関しては記載が無く、この通気孔の必要な孔径についての記載はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００７−２３９３１９号公報
【特許文献２】特開２００８−１８４８０３号公報
【特許文献３】特許第４７０９３０５号明細書
【特許文献４】特開２０１１−００１７２７号公報
【特許文献５】特開２００８−６８５８７号公報
【特許文献６】特開平７−３９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
特許文献１，２に記載されたＦＲＰ防音壁は、簡素な構造であるが、スチフナが面状の防音パネル部から奥行き方向の手前側（正面側）へ大きく突き出る構造形態を有している。このような構造形態の防音壁は、曲げの中立軸が防音パネル部近傍となり、風圧などによる曲げモーメントを受けると、取付部に作用する曲げモーメントは、面状の防音パネル部近傍（取付部奥側、背面側）では比較的小さいが、防音パネル部から離れるにつれて増大することになる。これにより、防音パネル部の重心から離れた位置に存在する取付部の手前側では、作用する曲げモーメントが大きくなる。そのため、スチフナ及び取付部の強度を可及的に上げると共に、取付部に用いられるボルトのサイズアップを図るなどの対策が必要となる。
【００２０】
また、上記のスチフナであるリブには、曲げ応力の他に、剪断応力が発生するため、断応力を考慮した設計が不可避であり、それに応じた基材の補強が必要となる。そのため、重量の増加を伴う補強が必要となる。
【００２１】
周知のようにＦＲＰは金属と異なり、溶接を用いた一体化は不可能であり、ＦＲＰ製の取付部の強度を向上させるたには、ガラス繊維などの繊維基材を用いた補強が必要である。しかし、スチフナ又は取付部材もしくは取付部での補強を行う場合、寸法的な制約が生じることになる。また、防音壁をＦＲＰで形成する場合、スチフナから取付部にかけてガラス繊維を連続して配置することが実質的に不可能である。このようにＦＲＰ製防音壁では、部分的な補強が困難である。
【００２２】
また、奥行き方向の手前へ、スチフナが防音パネル部から大きく突き出す構造であると、スチフナによって風圧の変化が増幅され、騒音が大きくなる。また、このようなスチフナによって、運転者の視界が狭くなると、防音壁に設置された標識などが見にくくなるおそれがある。
【００２３】
また、壁用構造体の背丈を高くした場合、及び壁用構造体の上端部に異なる機能を発揮する構造物（例えば特許文献４）を付加した場合には、増大する曲げモーメントに対する対策が必要である。複雑な補強を不要としてシンプルな形状を保持すると共に、繊維基材の屈曲を最小限としつつ、施工性の良い取付部とすることが求められている。そのため、適正な開口幅を有する取付部が求められている。また、繊維基材の重量増を抑え、壁用構造体の全高さに対する、第１板下部の傾斜板の適切な高さを有する取付部が求められている。
【００２４】
図１５は、特許文献１の防音壁の水平面に沿う断面図である。図１５に示すように、特許文献１のＦＲＰ製防音壁５０は、スチフナ５２が面状の遮音部５１から奥行き方向（図示Ｙ方向）の手前側へ大きく突き出る形態のものであり、スチフナ５２の本数が少ない構造体である。ＦＲＰ製防音壁５０では、一枚の防音壁で２つのスチフナ５２が形成されいる。ＦＲＰ製防音壁５０では、風荷重による曲げモーメントを受けると、取付穴５３の付近及び当該取付穴５３に通されて躯体にねじ込まれたアンカーボルトに過大な曲げ応力がかかることになる。
【００２５】
そのため、このようなＦＲＰ製防音壁５０の設計では、スチフナ５２及び取付部５４の強度を可及的に上げ、ボルトのサイズを上げる配慮が必要となる。スチフナ５２の幅を大きく、肉厚を厚くすれば強度を上げられるが、重量が大幅に増えて、施工時の取扱性に支障が生じる。ゆえに、ＦＲＰ製防音壁５０の幅全体に延在する発泡プラスチックを内包したＦＲＰ製矩形状筒体からなる補強部材で取付部５４の強度を向上させようとするもので、防音壁の背が高くなるにしたがって、前記矩形状筒体の高さを高くするか、ＦＲＰ製矩形状筒体の軸方向の補強繊維の配向割合を大きくしたり、補強繊維基材の積層枚数を増やしたりすれば良いとしている。
【００２６】
図１６は、特許文献２の防音壁の水平面に沿う断面図である。図１６に示すように、特許文献２のＦＲＰ製防音壁６０においても、スチフナ６３が面状の防音パネル部６１から奥行き方向の手前へ大きく突き出ており、同様に、スチフナ６３及び取付穴６４近傍の取付部６２の強度を可及的に上げ、ボルトのサイズを上げる配慮が必要となる。そのために、このＦＲＰ製防音壁６０の設計では、特許文献１よりスチフナ６３の本数が多い構造体とし、取付部６２の部分に、曲げ応力および剪断応力に対処するための厚肉のＦＲＰ製中実の補強部材を内包することで、防音壁の背が高さに対応した強度の向上を図ろうとするものである。
【００２７】
これら特許文献１，２の防音壁は、背の高さに応じて、スチフナの幅厚み（防音壁の幅方向の厚み）を大きくすればするほど、又はスチフナの本数を増やせば増やすほど堅固な構造体となることは明らかであるが、使用する材料が増えるので構造体としての重量も増えことになり、施工時の取扱性が悪くなるばかりか、製作の手間も増えるため、製品のコストアップとなる。これらの問題を回避するために、上記特許文献１，２の防音壁では、必要な強度を有する取付部の構造とするために、上記のようなＦＲＰ製矩形状筒体からなる補強部材または、肉厚のＦＲＰ製の中実の補強部材を内包する設計としている。
【００２８】
しかしながら、特許文献１，２の防音壁ともに、構造体として以下の重量が必要不可欠である。
（１）特許文献１の面状の遮音部５１及び特許文献２の防音パネル部６１は芯材を内包したサンドイッチ構造であることが開示されている。さらには、特許文献１，２では、音響透過損失の観点から、前記防音パネル部のパネル面における単位面積当たりの重量が１０〜６０ｋｇ／ｍ２必要とする防音性能に係わる遮音部および防音パネル部の重量として必要不可欠である。
（２）取付部の強度を向上させるための前記ＦＲＰ製矩形状筒体からなる補強部材や厚肉のＦＲＰ製中実の補強部材の重量が必要不可欠である。
（３）スチフナ下部における取付部および防音パネル部との根元コーナ部における曲げ、剪断などの発生応力に耐えるために必要な補強基材の重量が必要不可欠である。
【００２９】
これらは、機能上および構造体としての強度上、必要不可欠な重量であり、製造コストアップを抑えつつ、取扱性を損なわない設計とすると、スチフナ部に充てられる重量は制限され、スチフナの幅厚みを強度が許す限り小さくせざるを得ない。
【００３０】
したがって、図１５及び図１６に示すように特許文献１，２では、隣接するスチフナの間隔幅Ｗ１が、取付部の曲げ及び剪断からなる発生応力に対する強度上必要な有効幅Ｂ（図１５及び図１６における斜線部の幅）以上に、大きくなる箇所が存在する。このことは、スチフナ間の間隔幅Ｗ１に比例して、取付部に発生する応力が大きくなることを意味し、上記根元コーナ部の補強もより丁寧にかつ厳重に行わなければならないという問題があることがわかる。
【００３１】
しかしながら、特許文献１，２のＦＲＰ製防音壁は、補強を行うとしても、重量および寸法的な制約があるがため、これらの防音壁をＦＲＰで形成したときには、スチフナから取付部にかけて繊維を連続して配置することが実質的に不可能に近く、補強が難しいという欠点を有している。ところが特許文献１，２では、この補強に関する記述は皆無であり、取付部におけるスチフナ間の間隔幅Ｗ１についても何ら示唆されていない。
【００３２】
一方、先行特許文献３の壁用構造体は、特許文献１，２のＦＲＰ製防音壁のように、手前へ大きく突き出たスチフナがなく、連続した繊維基材で構成される四面体の一面のみが、手前に開放された形態を有する取付部であって、取付部の構造が堅固であるため、試作および強度試験等の検討を誠意重ねるうちに、特許文献１，２のような根元コーナ部での複雑な補強をせずとも、不必要な補強による重量増を抑えることができ、取付時の作業性に支障をきたさない、適正な開口幅を持った取付部とすることが可能であることがわかった。
【００３３】
次に、傾斜板の高さに関して説明する。特許文献１〜３の壁用構造体は、下端の取付部を躯体に固定する片持ち構造体である。そのため、特許文献１〜３の壁用構造体には、風荷重によって２次関数で表される曲げモーメントが作用し、上端では０であり、下端で最大となり、それによって本体に発生する曲げ応力も、上端から下端へ近づくにつれて、２次関数的に大きくなる。
【００３４】
特許文献３の図１１では、第１板１１０全体が、高さ方向Ｚにおいて、上端から下端に向かうにつれて第２板から離れるように傾斜している一実施形態が記載されている。壁用構造体の高さが低いときには問題とはならなかったが、試算してみると壁用構造体の高さが高くなるほど、外側板及びインナーリブの横断面の面積を増やす必要があり、それに伴って、壁用構造体の重量が必要以上に増え、施工時の取扱性が悪くなってしまうことが分かった。
【００３５】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、繊維基材の投入量を抑えつつ、曲げモーメントの増大に対応した取付部とすること、及び、増大する風荷重に耐えることができ繊維基材の剥離を防止することが可能な構造体とすることで、背丈を高くしても信頼性を確保することが可能な壁用構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３６】
本発明による壁用構造体は、互いに直交する３方向を、奥行き方向、幅方向、及び高さ方向をとしたときに、板厚方向が奥行き方向となるように配置された第１板と、第１板の奥行き方向奥側で、板厚方向が奥行き方向となるように前記第１板と対向して配置された第２板と、第１板及び第２板との間で、板厚方向が幅方向になるように当該幅方向に間隔をあけて配置され、それぞれが高さ方向に延在し、奥行き方向の手前側の端部が第１板に一体的に設けられ、前記奥行き方向の奥側の端部が前記第２板に一体的に設けられた複数のインナーリブと、板厚方向が高さ方向となるように第１板、第２板、及びインナーリブの下端部に配置され、奥行き方向の奥側の端部が、第２板の下端部と一体的に形成され、奥行き方向の手前側の端部が、第１板の下端部と一体的に形成され、幅方向に延在する部分がインナーリブの下端部と一体的に形成された底板と、を備えている。
【００３７】
壁用構造体には、第２板における下部側の部分である背板と、複数のインナーリブのうち隣り合う一対のインナーリブにおける下部側の部分である一対の側板と、底板における一対の側板間の部分である部分底板とから成り、奥行き方向の手前側へ開放された凹形状の取付部が形成されている。
【００３８】
壁用構造体では、第１板の下部側から、下方へ向かうにつれて奥行き方向の奥側へ向かうように傾斜した傾斜板が分岐しており、当該傾斜板における下端部が背板の上端部に一体的に設けられている。
【００３９】
これらの第１板、第２板、インナーリブ、底板、天板、一対の外側板、及び傾斜板は、連続繊維基材から形成され、ＦＲＰ製の壁用構造体を構成している。
【００４０】
壁用構造体は、（１）部分底板に、高さ方向に貫通する取付孔が形成され、取付部の前記凹形状における開口幅Ｗは、次式（１）を満たし、傾斜板の前記高さ方向における前記底板の上面からの高さｈは、次式（２）を満たしている。
２Ｄ≦Ｗ≦１．５×（Ｄ＋２ｅ）…（１）
ただし、式（１）において、Ｄは、取付孔の孔径であり、ｅは、部分底板における奥行き方向の手前の端から取付孔の中心までの長さであるへりあき長さである。
０．１５Ｈ≦ｈ≦０．３Ｈ…（２）
ただし、式（２）において、Ｈは、壁用構造体の全高さである。
【００４１】
本発明者らは、壁用構造体の背丈を高くするのに伴う重量増を極力抑えつつ、上記曲げ応力分布を考慮して、要求される破壊強さ（風荷重３ｋＮ／ｍ２の３倍の負荷で壊れない強さ）が達成可能な構造体を得るために、試作および強度試験を繰り返した結果、構造体の全高さに対して、第１板の高さの低い側で、手前側に向かって傾斜し、底板の上面の手前側端と一体的に設けられている第１板の傾斜板の、底板の上面からの高さ方向に、適正な範囲が存在するという知見を得た。
【００４２】
また、設置の際の取付作業性を考慮すると、手前に向かって凹形状に開口する取付部と、前記第１板の傾斜部高さに位置関係において、壁用構造体の背が低い場合には、少なくとも、前記第１板の傾斜部の開始点を、取付部の傾斜板と手前側の第１板との分岐点とを同じ位置とし、壁用構造体の背が高い場合には、取付部の必要な強度を維持するために、前記取付部の傾斜板と手前側の第１板との分岐点の高さの位置は変えずに、前記第１板の傾斜部の傾斜開始点を、前記第１板との分岐点より高さ方向に高い位置まで、傾斜させた構成が、重量、コスト、強度等の点で、さらに好ましい形態であることが分かった。
【００４３】
このような壁用構造体によれば、取付部に傾斜板を備えているため、取付部に対する斜め上方からの作業を容易に行うことができる。壁用構造体では、上記式（１）を満たす開口幅Ｗとすることで、適正な開口幅Ｗを有する取付部を形成することができ、複雑な補強を不要としてシンプルな形状を保持する共に、繊維基材の屈曲を最小限としつつ、施工性の良い取付部を実現することができる。また、複雑な補強が不要であるため、繊維基材の重量増を回避することができる。
【００４４】
また、本発明の壁用構造体では、取付孔が、壁用構造体の中立面に対して、奥行き方向の奥側と手前側とに振り分けて設けられていると、底板や取付部（取付手段）にかかる曲げ応力を一層小さく抑えることができる。そのため、壁用構造体の各部の強度を向上させたり、取付部を補強する必要がなくなり、壁用構造体の重量の増加を抑えることができる。その結果、中空構造と相まって壁用構造体の一層の軽量化を図ることができる。
【００４５】
また、本発明の壁用構造体は、ＦＲＰ製であるため軽量であり取扱性に優れている。また、第１板の外面が平坦面であると、風によるバタツキ音や、車両からの音の乱反射音の発生が抑制される。また、第１板の外面が平坦面であると、車両の運転者の視野が妨げられず、標識等の視認性が向上する。その結果、鉄道、道路などに沿って壁を構築するための壁用構造体として好適である。
【００４６】
ここで、壁用構造体は、（２）へりあき長さｅが、取付孔の孔径Ｄの１．２倍以上である。
【００４７】
例えば、取付孔の孔径Ｄに対してへりあき長さｅが小さすぎる場合には、ＦＲＰのへりあき部厚さ（＝ｅ−Ｄ／２）が小さくなり、ボルトから作用する力を取付部の左右両側の側板に伝達させることが難しくなる。一般的に材質が金属である場合、へりあき長さｅは、取付孔の孔径Ｄの１倍である。
【００４８】
また、壁用構造体は、（３）板厚方向が高さ方向となるように第１板の上端部に配置され、奥行き方向の手前側の端部が、第１板の上端部と一体的に形成された天板と、板厚方向が幅方向となるように互いに対向し、幅方向の両端部に配置され、奥行き方向の手前側の端部が、第１板の幅方向の端部と一体的に形成された一対の外側板とを備え、第２板を構成する連続繊維基材は、一対の外側板の外表面、天板の外表面、又は底板の外表面まで延在している。
【００４９】
そして、第２板もしくは第１板と両外側板のコーナ部（稜線）における、繊維基材の重ね方法の改良によるコーナ部の強度の向上が求められている。本発明の壁用構造体によれば、第２板の連続繊維基材が、一対の外側板の外面及び天板の外面並びに底板の外面まで延在し、積層されて一体となっている。これにより、風荷重による圧縮応力側において、連続繊維基材の積層方向の剥離を抑え、剥離破壊の発生を防止することができる。その結果、大きな風荷重に耐えることが可能な壁用構造体を実現することができる。さらに、壁用構造体によれば、第２板を構成する連続繊維基材が、一対の外側板の外面及び天板の外面並びに底板の外面まで連続しているため、剛性を高め作用する応力を減少させることができ、風向きの変化などに起因する応力に耐えることができる。その結果、長期疲労に耐えることができ、壁用構造体の長寿命化を図ることができる。
【００５０】
図９は、従来の壁用構造体の水平面に沿う断面図であり、フランジ部を拡大して示す図である。図９（ａ）に示すように、重ね合わせ用フランジ１２６は、第１板１１０、外側板１２３、この外側板１２３に最も近い側にあるインナーリブ１３０、及び第１板１１０と対向する内層板１２４によって構成された矩形体から外方（Ｘ方向）へ張り出すように形成されている。フランジ１２６は、具体的には、内層板１２４から張り出す張出板１２５が、第２板１２０の張出部分１２０ａに重ね合わされて、一体構造となっている。壁用構造体の背丈が低い場合には、強度試験で負荷する試験荷重も小さいため、フランジ１２６の強度は、十分なものである。
【００５１】
しかし、背の高い壁用構造体を開発するに伴い、強度試験で負荷する荷重も大きくなり、図９（ｂ）に示すように、重ね合わせ用フランジ１２６において、上記破壊強さに達する前に、第２板１２０と外側板１２３との間で、剥離が生じるおそれがあり、要求仕様を満足しない可能性があることが判明した。特に、風荷重側（荷重負荷側）側と反対面の、圧縮応力が発生する側で剥離が生じ、上記接着強度を超えた応力が作用することが分かり、風向きによる応力変動を考慮した長期耐久性を加味すると、接着強度を超えた剥離が生じる虞がある、後述する重ね合わせ用フランジの受止凹部および天板部、底板下面においても、繊維基材の重ね方法に、工夫が必要であることが分かった。
【００５２】
また、壁用構造体は、（４）傾斜板には、板厚方向に貫通する第１の通気孔が形成され、インナーリブには、板厚方向に貫通する第２の通気孔が形成されている。
【００５３】
このような構成の壁用構造体によれば、所定の孔径の通気孔が形成されているので、第１板、第２板、及びこれらを連結するインナーリブによって仕切られた中空構造部分が、外部と通気可能な構成となっている。これにより、気温変化による壁用構造体内の中空部分の体積変化を防止することができる。そのため、インナーリブ間の第１板及び第２板の膨らみ又は凹みを防止することができる。また、取付部の傾斜板に形成された第２の通気孔から、凝結水を排出することが可能であるため、吸水、吸湿による強度低下を回避して、壁用構造体の長寿命化を図ることができる。
【００５４】
また、第１の通気孔は、傾斜板の構造的に堅固な部分である奥側下部に設けられていることが好ましい。また、第２の通気孔は、取付部よりも高い部分の構造体における曲げ中立軸上のインナーリブに設けられていることが好ましい。
【００５５】
特許文献１，２のＦＲＰ製防音壁における防音パネル面の膨らみは、外気温の上昇によって、芯材とスキン層の接着不良による箇所における空気溜まり、及びマトリックス樹脂の残存揮発気体により生じ、膨張、収縮を繰り返すと、芯材とスキン層の剥離が進展し、本体の強度低下を引き起こすとされるが、このことを解決する手段は記載されていない。
【００５６】
特許文献３の壁用構造体は、内部が中空（先行特許文献３、図２参照）でありかつ、インナーリブで仕切られた独立した密閉空間を形成しているため、屋外にさらされるこの壁用構造体の場合、外気温と構造体内部との温度差により、インナーリブ間の膨らみ又は凹みは顕著である。この密閉空間の空気が膨張収縮を繰り返えされると、インナーリブと第１板および第２板との連結部に、本来生じない応力が発生し、ここを起点に破壊が起こりかねない。また、低温下に至っては、密閉空間の水蒸気の凝結による結露水が生じ、上記連結部のみならず前記重ね合わせ部、強いては構造体の全体の強度低下を招く虞がある。そのためには、密閉された個々の空間を繋ぐ適正な径の通気孔を、壁用構造体を構成する部材の強度低下を生じない箇所に設けることが必要である。本発明者らは、孔を開けたテストピースによる引張試験および実物による強度試験を行い、本体の強度に影響を与えることなく、膨らみ又は凹みを解消し、凝結水の排出も可能な貫通孔をどの大きさで何処に設けることが好ましいかを見出した。
【００５７】
壁用構造体では、取付部を形成してなる傾斜板の奥行き方向の奥側の高さ方向の低い位置に、孔径ｄが３〜８ｍｍの通気孔を少なくとも１個設けるとともに、複数のインナーリブの奥行き方向の長さのほぼ中央に、孔径ｄが３〜８ｍｍの通気孔を、高さ方向に少なくとも２個以上設けることが好適である。
【発明の効果】
【００５８】
本発明の壁用構造体は、取付部に傾斜板を設けているので、取付部に向かって斜め上方から行う作業がやりやすく、作用する風荷重による曲げモーメント分布を考慮し、壁用構造体の全高さに合わせて、第１板の下部の傾斜部の高さを変化させるとともに、取付部の開口幅を極力小さくし、高さ方向からみたときに、取付部の少なくとも一部を取付部よりも高い側の構造物のなかに収めることで、幅方向に延びる軸まわりの曲げモーメントを受けたときの当該壁用構造体の中立面を取付部よりも高い側の構造物のなかに収めるかその近傍に位置づけられるため、底板や取付手段にかかる曲げ応力、並びに躯体にかかる負荷が軽減することができ、壁用構造体の大幅な重量増加を回避しつつ、取付部の必要な強度が確保できるため、背の高い壁用構造体にも対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の壁用構造体の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す壁用構造体のＸＹ面に沿う断面図であり、取付部より上方の部分の断面図である。
【図３】図１に示す壁用構造体の高さ方向（ＺＹ面）に沿う断面図である。
【図４】図１に示す壁用構造体の高さ方向（ＺＸ面）に沿う断面図であり、手前側から奥側を見たときの断面図である。
【図５】図１に示す壁用構造体の取付部においてＸＹ面に沿う断面図であり、下方を見たときの断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る壁用構造体の施工例を示す斜視図である。
【図７】本発明の壁用構造体の第２実施形態を示す斜視図である。
【図８】図７に示す壁用構造体の高さ方向（ＺＹ面）に沿う断面図である。
【図９】壁用構造体のＸＹ面に沿う断面図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る壁用構造体の側部構造のＸＹ面に沿う断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る壁用構造体の高さ方向（ＺＹ面）に沿う断面図である。
【図１２】図１０の一部分を拡大した断面図である。
【図１３】本発明の壁用構造体の第３の実施形態を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る壁用構造体の取付部より上方の部分の断面図である。
【図１５】特許文献１の防音壁の水平面に沿う断面図である。
【図１６】特許文献２の防音壁の水平面に沿う断面図である。
【図１７】本発明の壁用構造体を構成する材料と同じ試験片を用いた強度試験結果を示すものであり、通気孔の孔径と引張強度の関係を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
以下、本発明を実施するための形態として、壁用構造体について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００６１】
図１〜図５は、本発明の壁用構造体の第１の実施形態を示す図である。説明の便宜上、互いに直交する奥行き方向（Ｙ軸方向）、幅方向（Ｘ軸方向）、及び高さ方向（Ｚ軸方向）を設定する。この第１の実施形態の場合、例えば図３で説明すれば、図示左右方向Ｙが奥行き方向であり、左側が奥側であり、右側が手前側である。また、図３の紙面に垂直な方向が幅方向（Ｘ）である。さらに、図示上下方向Ｚが高さ方向であり、上側が高い側であり、下側が低い側である。
【００６２】
壁用構造体１００は、第１板１１０、第２板１２０、複数のインナーリブ１３０、底板１４０、天板１５０、及び外側板１２３，１２３を備えている。これらの第１板１１０、第２板１２０、複数のインナーリブ１３０、底板１４０、天板１５０、及び外側板１２３，１２３は、連続繊維基材から形成されたＦＲＰ製の部材である。
【００６３】
第１板１１０は、その板厚方向からみて、長方形に形成された板状部材である。この第１板１１０は、板厚方向が奥行き方向Ｙに一致するように配置されている。第１板１１０は、壁用構造体１００の正面側の面を構成している。第１板１１０の外面（正面側の面）は、スキン面（平坦面）とされている。第１板１１０の下端部には、下方に向かうにつれて手前側へ向かうように傾斜する傾斜部１２２が形成されている。
【００６４】
第２板１２０は、その板厚方向からみて、長方形に形成された板状部材である。この第２板１２０は、第１板１１０の背面側（奥行き方向の奥側）で、板厚方向が奥行き方向Ｙと一致するように第１板１１０と対向して配置されている。また、第２板１２０における下部側の部分が背板１２１になっている。
【００６５】
複数のインナーリブ１３０は、その板厚方向からみて、ほぼ長方形に形成された板状部材である。このインナーリブ１３０は、第１板１１０と第２板１２０との間で、板厚方向が幅方向Ｘと一致するように、幅方向Ｘに間隔をあけてそれぞれ配置されている。そして、複数のインナーリブ１３０のそれぞれが、高さ方向Ｚに延びている。また、インナーリブ１３０の奥行き方向Ｙの手前側の端部が第１板１１０に一体的に設けられ、奥行き方向の奥側の端部が第２板１２０に一体的に設けられている。
【００６６】
インナーリブ１３０の一部である下部側の部分は、奥行き方向Ｙの長さが、それぞれ下方に向かうほど大きくなる側板１３１を構成している。第１板１１０の傾斜部１２２は、インナーリブ１３０の側板１３１の大きさに対応して、下方に向かうほど手前側へ傾斜している。そして、第１板１１０の傾斜部１２２、第２板１２０の下部側の部分である背板１２１、及び幅方向Ｘに隣接する一対の側板１３１によって、ボックス構造が形成されている。本実施形態の壁用構造体１００では、高さ方向Ｚの低い側の部分に、壁用構造体１００を躯体などに固定するための取付部１６０が形成されている。
【００６７】
また、インナーリブ１３０は、壁用構造体１００の高さ方向Ｚにおいて上端から下端まで連続して形成されていてもよく、高さ方向Ｚにおいて部分的に形成されていてもよい。インナーリブ１３０の一部は、高さ方向Ｚの低い側の部分であってもよいし、高さ方向Ｚの高い側の部分であってもよいし、高さ方向Ｚの中間の部分であってもよい。
【００６８】
インナーリブ１３０に負荷される曲げモーメントは底板１４０に近づけば近づくほど大きくなるので、このように傾斜部１２２及び側板１３１を備えている構成であれば、曲げ応力を抑えるには有益であり、特に本発明の壁用構造体１００を高さの高い防音壁として用いるときなどには好適である。
【００６９】
外側板１２３は、その板厚方向からみて、ほぼ長方形に形成された板状部材である。一対の外側板１２３は、板厚方向が幅方向Ｘと一致するように、互いに対向し、幅方向Ｘの両端部に配置されている。一対の外側板１２３のそれぞれは、高さ方向Ｚに延在し、上端部が天板１５０と一体的に形成され、下端部が底板１４０と一体的に形成されている。また、一対の外側板１２３のそれぞれは、奥行き方向Ｙの手前側の端部が第１板１１０と一体的に形成され、奥行き方向Ｙの奥側の端部が第２板１２０と一体的に形成されている。
【００７０】
また、第２板１２０における幅方向Ｘの両側の端部のうち、一方側には、幅方向Ｘの外側に張り出すフランジ１２６が形成されている。フランジ１２６は、高さ方向Ｚにおいて、底板１４０に対応する位置から、天板１５０に対応する位置まで延在している。
【００７１】
また、第２板１２０における幅方向Ｘの両側の端部のうち、他方側には、奥行き方向Ｙの奥側から手前側に凹む受止凹部１２７が形成されている。受止凹部１２７は、高さ方向Ｚにおいて、底板１４０に対応する位置から、天板１５０に対応する位置まで延在している。
【００７２】
図６は、本発明の第１実施形態に係る壁用構造体の施工例を示す斜視図である。図６に示すように、フランジ１２６は、幅方向Ｘに隣接して配置された壁用構造体１００の受止凹部１２７と嵌め合い可能な構成となっている。具体的には、フランジ１２６の手前側に向く面と、受止凹部１２７の奥側に向く面とが、当接可能な構成とされている。
【００７３】
壁用構造体１００では、フランジ１２６と受止凹部１２７との当接部において、音の回析が起こり、騒音低減効果が発揮されている。図示しないが、一般的には、隣接する壁用構造体の重ね合わせ部において、奥行き方向の隙間には、高さ方向に延在するクッションパッキンが装着され、軌道内で発生する音の漏れを防いでいる。
【００７４】
底板１４０は、その板厚方向からみて、ほぼ長方形に形成された板状部材である。底板１４０は、第１板１１０、第２板１２０、インナーリブ１３０、及び外側板１２３の下端部に配置されている。底板１４０は、奥行き方向Ｙの奥側の端部が第２板１２０の下端部と一体的に形成され、奥行き方向Ｙの手前側の端部が第１板１１０の下端部（傾斜部１２２の下端部）と一体的に形成されている。そして、底板１４０は、幅方向Ｘに隣接する一対の側板１３１，１３１間に、壁用構造体１００の躯体などへの固定に利用される部分底板１４１が形成されている。
【００７５】
底板１４０は、奥行き方向Ｙの奥側の端部と手前側の端部との間の部分がインナーリブ１３０の下端部（側板１３１の下端部）と一体的に形成されている。底板１４０は、幅方向Ｘの両端部が、一対の外側板１２３の下端部とそれぞれ一体的に形成されている。
【００７６】
天板１５０は、その板厚方向からみて、ほぼ長方形に形成された板状部材である。天板１５０は、第１板１１０、第２板１２０、インナーリブ１３０、及び外側板１２３の上端部に配置されている。天板１５０は、奥行き方向Ｙの奥側の端部が第２板１２０の上端部と一体的に形成され、奥行き方向Ｙの手前側の端部が第１板１１０の上端部と一体的に形成されている。
【００７７】
天板１５０は、奥行き方向Ｙの奥側の端部と手前側の端部との間の部分がインナーリブ１３０の上端部と一体的に形成されている。天板１５０は、幅方向Ｘの両端部が、一対の外側板１２３の上端部とそれぞれ一体的に形成されている。したがって壁用構造体１００は、各インナーリブ１３０で仕切られた中空ボックス構造を有する構成とされている。
【００７８】
また、第１板１１０の下部側には、下方に向かうにつれて奥行き方向Ｙの奥側へ向かうように傾斜した傾斜板１１１が分岐している。そして、この傾斜板１１１における高さ方向Ｚの下端部が背板１２１の上端部に一体的に設けられている。例えば、傾斜板１１１が、背板１２１と直角に結合する構成であると、この結合部であるコーナ部での応力集中が大きくなり、このコーナ部で剥離などが生じ、破壊の起点となるおそれがある。本実施形態の壁用構造体１００では、傾斜板１１１を備え、傾斜部１２２と同様の作用効果により、傾斜板１１１と第２板１２０との結合部における応力集中を緩和して、剥離が生じるおそれを低減することができる。これにより信頼性の高い壁用構造体１００を実現することができる。なお、傾斜板１１１の傾斜角度は、水平面に対して３０°〜６０°であることが好ましい。
【００７９】
ここで、本実施形態の壁用構造体１００では、傾斜板１１１、背板１２１、隣接する一対の側板１３１，１３１、及び部分底板１４１から成り、奥行き方向Ｙの手前側に開放された凹形状の開口を有する取付部１６０が形成されている。換言すれば、この取付部１６０は、第２板１２０、隣り合って互いに対向する一対のインナーリブ１３０、及び底板１４０のそれぞれ一部と、第１板１１０から延在する傾斜板１１１によって構成されていることになり、補強繊維基材を連続して配置することが容易な構造となっている。すなわち、補強繊維基材の不連続を無くすことで、特許文献１，２のような根元コーナ部での複雑な補強が不必要となる。そのため、このような複雑な補強による無駄な重量増を回避することで、従来技術と比較して、より一層軽量で、堅固で構造的に安定し取扱いが容易な壁用構造体１００を得ることができる。
【００８０】
本実施形態の壁用構造体１００では、幅方向Ｘに互いに離間する３ヶ所にそれぞれ取付部１６０が形成されている。取付部１６０の個数は、３個に限定されず、壁用構造体の幅及び高さＨの増大、すなわち、曲げモーメントの増大に応じて、設定することができる。取付部１６０の個数は、２個でもよく、４個以上でもよい。
【００８１】
また、部分底板１４１には、高さ方向Ｚに貫通する取付孔１４２が設けられている。この取付孔１４２は、壁用構造体１００を躯体などの固定部に取り付けるための取付手段として機能する。この取付手段は、取付先の躯体から立ち上がるボルト３１０、このボルト３１０に嵌められるナット５００、及びこのナット５００を締め付けたときの支圧圧力を分散させるために使用される金属製の座板４００を備える構成とされている。座板４００は、板厚方向からみて、例えば、長方形に形成されている。座板４００には、板厚方向に貫通する貫通孔が形成され、この貫通孔にボルトが挿通される。
【００８２】
そして、壁用構造体１００を躯体３００に固定する場合には、まず、取付孔１４２にボルト３１０を挿通させる。次に、部分底板１４１よりも上方へ突出するボルト３１０に、座板４００を装着して、ナット５００を取り付ける。そして、ナット５００を適正な力で締め付けることで、壁用構造体１００を躯体３００に固定する。
【００８３】
なお、壁用構造体１００を躯体３００などの構造物に固定するための取付手段は、ボルト及びナットを用いるものに限定されず、その他の公知の手段を用いて、壁用構造体１００を固定してもよい。
【００８４】
また、本実施形態の壁用構造体１００では、１つの取付部１６０に、二つの取付孔１４２が設けられているが、取付孔の個数は１つでもよく３つ以上でもよい。また、取付孔１４２は千鳥に配置されていてもよい。また、取付孔１４２の形状は、円形でもよく、幅方向Ｘに長い長孔であってもよく、奥行き方向Ｙに長い長孔であってもよい。
【００８５】
さて、壁用構造体１００では、取付部１６０よりも高い部分において、風荷重によりＸ軸まわりの曲げモーメントを受けると中立面Ｎができる（図３参照）。この中立面Ｎは、曲げモーメントを受けたときに壁用構造体１００の中で伸縮しない部位により形成される面である。
【００８６】
取付部１６０より上の部分では、図３に示すように、対向する第１板１１０と第２板１２０との間の中央に、中立面Ｎが存在する。すなわち、幅方向Ｘに所定の間隔で設けられた複数のインナーリブ１３０に、中立面Ｎが存在する。この中立面Ｎは、壁用構造体１００において、発生する応力が最も低い部位である。
【００８７】
壁用構造体１００では、複数のインナーリブ１３０に通気孔１８０が複数設けられている。通気孔１８０は、インナーリブ１３０の中立面Ｎの位置に対応して配置されていることが好ましい。これにより、穿孔による強度低下を抑えることができ、好ましい。本実施形態ではインナーリブ１３０毎に、３つの通気孔１８０が設けられているが、少なくとも２つ以上の通気孔１８０を設けることが好ましい。だだし、通気孔の穿孔の断面欠損によるインナーリブ強度低下を回避するために好ましい通気孔１８０の孔径は、インナーリブのＹ軸方向の幅の１／８〜１／１０以下の３〜８ｍｍであることが好ましい。この通気孔１８０によって、隣接する中空空間同士が連通されて、通気可能となる。
【００８８】
また、壁用構造体１００は、取付部１６０に通気孔１８０が複数設けられている。通気孔１８０は、図３に示すように、傾斜板１１１と背板１２１とが一体となる部位（Ｙ字部）の傾斜板１１１に設けられていることが好ましい。この通気孔１８１は、壁用構造体１００内の内部の中空空間と、壁用構造体１００の外部とを連通するものであり、外気との通気を行うと共に、壁用構造体１００内の凝結水の外部への排出を行う。
【００８９】
傾斜板１１１と背板１２１とが一体となる部位は、上述したように応力集中が緩和された部位であり、この部位に通気孔１８０を設けることで、穿孔による強度低下を抑えることができる。この通気孔１８１も、穿孔による応力集中をさけるため、孔径が３〜８ｍｍであることが好ましい。
【００９０】
また、壁用構造体１００は、図２に示すように、幅方向Ｘに隣接する取付部１６０，１６０間（インナーリブ）に通気孔１８２が設けられている。通気孔１８２は、底板１４０と第２板１２０とが一体となる部位（Ｌ字部）の底板１４０に設けられている。この通気孔１８２は、壁用構造体１００内の内部の中空空間と、壁用構造体１００の外部とを連通するものであり、外気との通気を行うと共に、壁用構造体１００内の凝結水の外部への排出を行う。
【００９１】
また、壁用構造体１００の場合、底板１４０には、図５に示すように、幅方向に延びるＸ軸まわりの曲げモーメントを受けると中立面Ｎ１ができ、高さ方向Ｚに向いた面で断面すると、中立面Ｎ１は中立軸として認識される。図３〜図５の取付孔１４２は、中立面Ｎ１に対して奥行き方向Ｙの奥側と手前側とに振り分けて設けることができるため、芯ズレによる大きな偏芯荷重が生じず、底板１４０、ボルト３１０、及びナット５００などの取付手段にかかる曲げ応力、並びに躯体にかかる負荷が軽減される。その結果、壁用構造体１００の各部の強度を上げたり、ボルト３１０及びナット５００などの取付手段を強化する必要がなくなり、壁用構造体１００が中空構造であることと相まって壁用構造体１００が軽量になる。
【００９２】
従来技術である特許文献１，２のＦＲＰ製防音壁は、取付部、防音パネル、及び手前へ大きく突き出たスチフナで構成され、その取付部は手前側と高さ方向に開放された構造が採用されている。
【００９３】
壁用構造体１００は、図１及び図５に示すように、対向する一対の側板１３１，１３１、背板１２１、傾斜板１１１、部分底板１４１によって構成される四面体の一面のみが、手前に開放された凹形状の構造の取付部１６０を有する。したがって、取付部１６０の強度設計は、三辺固定スラブ構造として分離して設計すればよいことになる。作用する曲げモーメントを部分底板１４１の厚みと開口幅Ｗで求められる断面係数で除した応力と、材料強度とを対比して必要な厚みを得ることになる。壁用構造体１００は、内部が中空である故、取付部１６０間の傾斜部１２２の幅方向Ｘの幅を大きくしても、大幅な重量増加がないという利点がある。すなわち、取付部１６０の開口幅Ｗを、取付作業に支障をきたさない適正な範囲の間口幅Ｗとすることができ、より堅固で安定した構造体とすることが可能となる。
【００９４】
取付部１６０の凹形状における開口幅Ｗの適正な範囲について検討を行った結果、開口幅Ｗは、次式（１）を満たすことが好ましい。
２Ｄ≦Ｗ≦１．５×（Ｄ＋２ｅ）…（１）
ただし、上記式（１）において、Ｄは、取付孔１４２の孔径であり、ｅは、部分底板１４１における奥行き方向Ｙの手前の端から取付孔１４２の中心までの長さであるへりあり長さである。
【００９５】
開口幅Ｗの下限を設定するに当たり、実証試験を行った。施工のズレ幅を加味して、孔径４０ｍｍの取付孔が穿孔された実物大形状の取付部分のモックアップを製作し、このモックアップをコンクリート床に設けられたＭ１６アンカボルトに据え付け、市販の作業工具である建築用のラチェットレンチ（振れ幅１５°）を用いて、ナットを嵌めて締め付ける作業を実施した。その結果、作業工具の振れ幅および取付孔の奥行き方向Ｙの位置などを考慮すると、作業工具が取付部に当たらないようにするには、取付孔の孔径の２倍すなわち、Ｗ＝２Ｄであることがわかった。
【００９６】
また、開口幅の上限を設定するに当たり、三辺固定スラブ構造として設計した場合の発生する曲げ応力及び剪断応力を検証した。曲げ応力及び剪断応力の両方がバランスした理論上の開口幅Ｗは、Ｗ＝（２ｅ＋Ｄ）である。しかし、ＦＲＰで取付部を構成した場合、根元コーナ部での鋭角な形状は、応力集中の要因となりこの箇所を起点とする破壊が起こることが経験上わかっている。そのため、ＦＲＰ製の構造体の設計では各コーナ部にＲ部を設け、補強繊維の鋭角な屈曲積層をなくすことが通常行われている。
【００９７】
したがって、理論上より開口幅を大きくせざるを得ないが、部分底板の肉厚（板厚）を増やすことなく、発生する応力に耐える開口幅を有する取付部とするには、解析ではコーナ部のＲのモデル化が実質上困難なため、理論上の開口幅の１．２倍および１．５倍の間口を有する実物大の構造体を製作し、強度要件である風荷重の３ｋＮ／ｍ２の３倍の破壊強さに相当する荷重まで負荷した。
【００９８】
開口幅Ｗが、Ｗ＝１．２×（２ｅ＋Ｄ）である場合、アンカボルトが曲がっただけで、取付部１６０において、亀裂等は生じなかった。開口幅Ｗが、Ｗ＝１．５×（２ｅ＋Ｄ）である場合、僅かであるが取付部１６０における亀裂が認められた。
【００９９】
このことから開口幅Ｗの上限は、Ｗ＝１．５×（２ｅ＋Ｄ）であることがわかった。好ましくは、Ｗ＝１．２×（２ｅ＋Ｄ）である。
【０１００】
勿論部分底板の板厚を、特許文献１，２のように厚くすれば対応可能であるが、重量も重くなり材料増によるコストアップが避けられなくなる。なお、当該壁用構造体の取付孔１４２が、図５のように幅方向に長孔の場合には、開口幅Ｗを、長孔の長軸の幅＋片側２０ｍｍ以上、短軸ｂに相当した円孔径Ｄ１とするＷ＝１．５×（２ｅ＋Ｄ１）以下とすることが好ましいことが強度試験から明らかとなった。ここで、へりあき長さｅは、取付孔１４２の孔径Ｄの１．２倍以上であることが好ましい。へりあき長さｅを１．２倍以下としないのは、水平方向の荷重による圧壊を生じさせないためである。
【０１０１】
例えば、取付孔１４２の孔径Ｄに対してへりあき長さｅが小さすぎる場合には、ＦＲＰのへりあき部厚さ（＝ｅ−Ｄ／２）が小さくなり、ボルト３１０から作用する力を取付部１６０の左右両側の側板１３１に伝達させることが難しくなる。一般的に材質が金属である場合、へりあき長さｅは、取付孔の孔径Ｄの１倍である。
【０１０２】
次に、前記傾斜部１２２の適正な高さに関する検討を行った。
【０１０３】
図１及び図３に示すように、壁用構造体１００では、奥行き方向Ｙの奥側へ向かうように傾斜した傾斜板１１１の第１板１１０からの分岐点（屈曲点）１１２と、傾斜部１２２の第１板１１０からの開始位置（以下、傾斜部開始点１１３と称す。）とが、同じ位置にある。
【０１０４】
図７及び図８は、本発明の第２実施形態に係る壁用構造体を示す図である。図７及び図８に示す第２実施形態に係る壁用構造体１００Ｂが、第１実施形態の壁用構造体１００と違う点は、傾斜部開始点１１３が、分岐点１１２よりも高さ方向Ｚに高い位置にある点である。
【０１０５】
下記の表１は、壁用構造体の高さＨと傾斜部開始点の高さｈについての検討結果を示すものである。
【表１】
【０１０６】
全高が、１．２ｍ、２ｍ、及び２．５ｍのものは、分岐点１１２の高さｊと傾斜部開始点１１３高さｈとを同じ位置とした。全高、それ以上のものは、分岐点１１２の高さｊを一定とし、傾斜部開始点１１３高さｈを変化させている。φは解析結果より求めた発生応力／材料破壊応力とし、材料の強度バラツキを考慮し、φ≦０．７として判定を行った。また、φ≦０．７のものについて強度試験を実施し、破壊（亀裂も含む）の有無より判定し、上記の判定と総合した判定を行った。
【０１０７】
下記の表２は、壁用構造体の高さＨを同じとし、傾斜部開始点の高さｈを分岐点より高く設定場合の壁用構造体の全重量の比較を示すものである。
【表２】
その結果、傾斜部１２２の高さｈは、壁用構造体１００の全高さＨに対して、０．１５Ｈ以上、０．３Ｈ以下の範囲に設定できることがわかった。
【０１０８】
次に、壁用構造体について、外気温と内部温度との温度差の影響について説明する。壁用構造体１００の内部は、中空であり、インナーリブ１３０で仕切られた空間が形成されている。内部に密閉空間が形成された壁用構造体が屋外にさらされた場合には、外気と壁用構造体１００の内部との温度差により、インナーリブ１３０間の第１板１１０及び第２板１２０に膨らみ又は凹みが生じるおそれがある。
【０１０９】
この膨らみ又は凹みを生じさせないようにするには、壁用構造体の内部と外部との通気を行うための通気孔を設ければよい。壁用構造体を構成する部材の強度低下を生じない箇所に、通気孔を設けるには、中立軸上にることにより可能である。しかしながら、壁用構造体の本体強度に影響を与えることなく、どの大きさの径の貫通孔を設けるのが好ましいかは不明であるため、孔を開けたテストピースによる引張試験より適正な孔径を求め、最終的に通気孔を穿孔した実物大の壁用構造体の強度試験を実施し問題ないかを確認した。
【０１１０】
図１７は、本発明の壁用構造体を構成する材料と同じ試験片を用いた引張試験の結果を示すものであり、通気孔の孔径と引張強度の関係を示す線図である。ここでは、本実施形態に係る壁用構造体１００を構成する材料を用いて、当該壁用構造体と同じ積層構成の試験片を作成し、この試験片に通気孔１８０に相当する孔を穿孔して、引張試験を行った。図１７は、穿孔していない試験片の強度を１として、穿孔した試験片の強度を、穿孔していない試験片の強度で割った比率を縦軸に、穿孔した孔の孔径を横軸にプロットしたものである。試験の結果、孔径が８ｍｍ以上になると急激に強度が低下することが判明した。穿孔の作業性等を考慮すると、通気孔１８０の孔径は、３〜８ｍｍが好ましく、５〜６ｍｍがより好ましいことがわかった。
【０１１１】
次に、本実施形態の壁用構造体１００の実物大の試験体を用いて、実証試験を行った。実験体には、図３に示すように、インナーリブ１３０毎に３ヶ所に孔径８ｍｍの通気孔１８０を設け、傾斜板１１１には１ヶ所に通気孔１８１を設け、強度試験に供したが、上記いずれの試験体においても、通気孔１８０，１８１を起点とする破壊は生じなかった。
【０１１２】
上記表１中の水準２試験体を破壊後に解体し観察したが、通気孔周りでの破壊は生じていないことが判明した。本発明者らは上記構造の実物体を屋外暴露中であり、開始から２年経過後も膨らみ凹みは認められずそれに起因する剥離も生じていなかった。
【０１１３】
また、上述した実物大の試験体を通して更なる知見が得られた。このことについて以下に述べる。
【０１１４】
図９（ａ）（ｂ）は、壁用構造体１００の高さ方向から見た重ね合わせ用フランジ１２６部の断面図である。図９（ａ）（ｂ）は、従来の壁用構造体１００で採用していた基材構成を示したものである。図９に示す壁用構造体は、高さが１．２ｍ程度であり、背丈が低いタイプのものである。
【０１１５】
図９（ａ）に示すように、壁用構造体１００は、重ね合わせ用フランジ１２６において、第１板１１０、外側板１２３、外側板１２３に最も近い側にあるインナーリブ１３０、及び第１板１１０と対向する内層板１２４で構成される矩形体を備えている。
【０１１６】
壁用構造体１００では、矩形体の外側に、重ね合わせ用フランジ１２６まで延在する張出板１２５に、第２板１２０が重ね合わされる構造が採用されている。
【０１１７】
背丈が低いタイプの壁用構造体では、強度試験で負荷される荷重も比較的小さいため、フランジ１２６と張出板１２５間の剥離力も小さかった。このような従来の重ね方法による基材構成では、フランジ１２６と張出板１２５と間の接着強度が十分であり剥離なども生じることはなかった。
【０１１８】
しかし、背丈の高い壁用構造体を開発するに伴い、比較的大きな荷重を負荷する強度試験を実施した結果、規定の破壊強さに達する前に、図９（ｂ）に示すように、フランジ１２６において、第２板１２０と外側板１２３との間で剥離が生じた。
【０１１９】
特に、風荷重側（荷重負荷側）側と反対面の、圧縮応力が発生する側で剥離が生じ、解析の結果、上記接着強度を超えた応力が作用することが分かり、風向きによる応力変動を考慮した長期耐久性を加味すると、部分の他の箇所でも、同じように接着強度を超えた剥離が生じる虞があり、繊維基材の重ね手段の見直しを行う必要があった。
【０１２０】
図１０は、本発明の実施形態に係る壁用構造体の側部構造を示す断面図であり、ＸＹ面に沿う断面図である。
【０１２１】
図１０（ａ）は、フランジ１２６の断面図である。本実施形態の壁用構造体１００Ｃは、側部において、第１板１１０、外側板１２３、外側板１２３に最も近い側にあるインナーリブ１３０、及び第１板１１０と対向する内層板１２４で構成される矩形体を備えている。壁用構造体１００Ｃは、矩形体より幅方向Ｘの外方へ張り出す張出板１２５を有している。
【０１２２】
内層板１２４は、その板厚方向からみて、長方形に形成された板状部である。この内層板１２４は、奥行き方向Ｙの奥側で、板厚方向が奥行き方向Ｙと一致するように第１板１１０と対向して配置されている。内層板１２４は、幅方向Ｘにおいて、外側板１２３と、最も外側のインナーリブ１３０との間に形成されている。
【０１２３】
張出板１２５は、その板厚方向からみて、長方形に形成された板状部である。この張出板１２５は、奥行き方向Ｙの奥側で、板厚方向が奥行き方向Ｙと一致するように配置され、内層板１２４から幅方向Ｘの外側へ張り出すように形成されている。張出板１２５は、幅方向Ｘにおいて外側板１２３よりも外側に張り出している。
【０１２４】
壁用構造体１００Ｃでは、第２板１２０から連続する連続繊維基材（１２０ａ，１２０ｂ）が、張出板１２５の表面の全部又は一部を被覆するように延在している。第２板１２０から連続する連続繊維基材は、張出板１２５の背面側（奥行き方向Ｙの奥側の面）を覆った後（１２０ａ）、幅方向Ｘの端部で折り返されて、張出板１２５の正面側（奥行き方向Ｙの手前側の面）を覆うように配置されている（１２０ｂ）。第２板１２０を構成する連続繊維基材は、張出板１２５の表面に重ねて配置され、張出板１２５と一体となっている。
【０１２５】
さらに、壁用構造体１００Ｃでは、第２板１２０から連続する連続繊維基材（１２０ｃ）が、外側板１２３の表面の全部又は一部を被覆するように延在している。第２板１２０から連続する連続繊維基材は、張出板１２５のを覆った後、屈曲されて外側板１２３の表面を覆うように配置されている。第２板１２０を構成する連続繊維基材（１２０ｃ）は、外側板１２３の表面に重ねて配置され、外側板１２３と一体となっている。
【０１２６】
図１０（ｂ）は、受止凹部１２７の断面図である。本実施形態の壁用構造体１００Ｃは、フランジ１２６と反対側の側部において、第１板１１０、外側板１２３、外側板１２３に最も近い側にあるインナーリブ１３０、及び第１板１１０と対向する内層板１２４で構成される矩形体を備えている。
【０１２７】
壁用構造体１００Ｃでは、第２板１２０から連続する連続繊維基材（１２０ｅ）が、外側板１２３の表面の全部及び一部を被覆するように延在している。第２板１２０から連続する連続繊維基材（１２０ｄ，１２０ｅ）は、内層板１２４の表面を覆った後（１２０ｄ）、屈曲されて外側板１２３の表面を覆うように配置されている（１２０ｅ）。第２板１２０を構成する連続繊維基材（１２０ｄ，１２０ｅ）は、内層板１２４及び外側板１２３の表面に重ねて配置され、内層板１２４及び外側板１２３と一体となっている。
【０１２８】
図１１は、本発明の実施形態に係る壁用構造体の上端部構造及び下端部構造を示す断面図であり、ＺＹ面に沿う断面図である。
【０１２９】
本実施形態の壁用構造体１００Ｃは、上端部側（天板部）において、第１板１１０の上端部、天板１５０、及び天板１５０から下方へ屈曲された内層板１２４からなる鉤形構造体を備えている。壁用構造体１００Ｃでは、第２板１２０から連続する連続繊維基材（１２０ｆ）が、天板１５０の表面の全部又は一部を被覆するように延在している。第２板１２０から連続する連続繊維基材（１２０ｆ）は、内層板１２４の表面を覆った後、屈曲されて天板１５０の表面を覆うように配置されている。第２板１２０を構成する連続繊維基材（１２０ｆ）は、内層板１２４及び天板１５０の表面に重ねて配置され、内層板１２４及び天板１５０と一体となっている。
【０１３０】
本実施形態の壁用構造体１００Ｃは、下端部側（底板部）において、第２板１２０から連続する連続繊維基材（１２０ｇ）が、底板１４０の表面の全部又は一部を被覆するように延在している。第２板１２０を構成する連続繊維基材（１２０ｇ）は、底板１４０の表面（底面）に重ねて配置され、底板１４０と一体となっている。
【０１３１】
本実施形態の壁用構造体１００Ｃは、従来よりも背丈が高いタイプの壁用構造体であり、全高Ｈは、３．５ｍ程度である。壁用構造体１００は、連続繊維基材（１２０ａ，１２０ｂ）が奥行き方向Ｙに積層されて一体化されたフランジ１２６を備えているため、発生する応力が大きな背丈の高い壁用構造体にあっても、フランジ１２６における連続繊維基材（１２０ａ，１２０ｂ）の剥離を防止することができる。なお、高さが１．２ｍ以下の背丈が低いタイプの壁用構造体に対して、図１０及び図１１に示すような基材構成（１２０ａ〜１２０ｇ）を採用することもできる。
【０１３２】
なお、連続繊維基材（１２０ａ〜１２０ｇ）は、全てのコーナ部（上端、下端、側端）において延出させることが好ましい。図１２に示すように、連続繊維基材（１２０ｃ）は、第１板１１０の端からΔＬ分控えた位置まで延在させることが、２点鎖線のように仕上げたあと、外観の点から好ましい。
【０１３３】
次に、壁用構造体１００に用いられる強化繊維について説明する。第１板１１０、第２板１２０、インナーリブ１３０、底板１４０、天板１５０、外側板１２３、内層板１２４、及び張出板１２５を形成するためのＦＲＰの強化繊維として、例えば、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維などを単独で又は組み合わせて用いることができる。炭素繊維が含まれることによって、比強度・比剛性が向上し、これによって成形体の軽量化を一層図ることができる。なお、第２板１２０から連続する連続繊維基板（１２０ａ〜１２０ｇ）は、第２板１２０を構成する繊維基板から連続して形成された繊維基板である。
【０１３４】
強化繊維の形態としては、例えば、繊維長が１〜３ｍｍである短繊維やマット、連続繊維からなるクロス、ストランドなどを適宜組み合わせた基材が例示される。また、ＦＲＰとするためのマトリックス樹脂は特に限定しないが、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などの熱硬化性樹脂や、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ＡＢＳ（アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン）、ＰＥＥＫ（ポリ・エーテル・エーテル・ケトン）、ポリイミドなどの熱可塑性樹脂を用いることができる。
【０１３５】
また、第１板１１０、第２板１２０、インナーリブ１３０、底板１４０、天板１５０、外側板１２３、内層板１２４、及び張出板１２５を形成するためのＦＲＰを成形する成形方法では、マトリックス樹脂を用いることができ、あるいは強化繊維の形態によっては真空、ブロー、スタンピング、ＢＭＣ（バルク・モールディング・コンパウンド）、ＳＭＣ（シート・モールディング・コンパウンド）、トランスファー成形、ＲＴＭ（レジン・トランスファー・モールディング）、ハンドレイアップ成形などの様々な成形方法を用いて容易に成形することができる。
【０１３６】
さらに、充填材に、粘性を増すための粉体（例えば、炭酸カルシウムや砂等）の他、層状化合物（例えば、マイカ、二硫化モリブデン、窒化硼素など）、針状化合物（例えば、ゾノトライト、チタン酸カリ、炭素繊維など）、粒状、又はシート状化合物（例えば、フェライト、タルク、クレーなど）を添加することによって、無機物結晶同士又は無機物とマトリックスとの相互運動による摩擦熱への変換がなされ、充填材（フィラー）を充填することによって弾性率と密度が増大し、振動に対する抵抗が増し、制振特性が向上する。これにより、本実施形態の壁用構造体１００，１００Ｂ，１００Ｃは、列車運行時の高架橋や道路橋桁上として用いれば振動を低減することができる。また、充填材に、例えば、水酸化アルミニウム、臭素、無機質粉などを添加すると難燃性を向上させることができるので、このような壁用構造体は、その鉄道難燃性により鉄道高欄用などを構築するのに好適である。
【０１３７】
図６に示すように、壁用構造体１００は、鉄道などに沿って設けられた躯体３００上に幅方向Ｘに並べられ、各壁用構造体１００の取付部１６０の部分底板１４１を、取付手段（ボルト３１０及びナット５００）によって躯体に固定されて使用される。これにより、鉄道などに沿って、壁を構築することができる。
【０１３８】
本発明の壁用構造体では、前記第１板、前記第２板、前記インナーリブ、前記底板、前記傾斜板、及び前記天板は、ＦＲＰに限定されることはない。いずれも前記ＦＲＰ以外の材料で形成してもよい。また、これらの構成は、これら各部材にかかる負荷の種類、大きさなどに応じて適宜に選択される。
【０１３９】
また、壁用構造体１００の表面がスキン面（平坦面）を有する第１板１１０及び第２板１２０などによって形成されるので、壁用構造体１００の表面にあたる風圧が変化しにくくなって騒音が出にくくなり、また運転者の視野が妨げられず標識の視認性が向上する。
【０１４０】
本発明の壁用構造体の取付手段はボルト及びナットに限らない。そのような種々の実施形態のなかで、前記実施形態の壁用構造体１００の場合、前記取付部１６０における前記部分底板１４１には、ほぼ高さ方向に貫通する取付孔１４２が設けられている。このようにすれば、躯体３００から立ち上がったボルト３１０を前記取付孔１４２に通し、このボルト３１０に、貫通孔を有する座板４００を置いて、ナット５００を嵌めて締め付ければ、前記壁用構造体１００の躯体３００への取付け作業の作業性がよい。
【０１４１】
本発明の壁用構造体の取付部における部分底板に取付孔を設ける場合、この取付孔の配置は限定しない。そのような種々の実施形態のなかで、前記実施形態の壁用構造体１００の場合、前記取付孔１４２は、幅方向に延びる軸まわりの曲げモーメントを受けたときの中立面Ｎに対して奥行き方向の奥側と手前側とに振り分けて設けられている。このようにすれば、取付孔１４２を中立面Ｎの近くに分布させることが容易となり、前記第１板１１０又は前記第２板１２０が風圧などによって幅方向に延びる軸まわりの曲げモーメント受けたときに前記底板１４０やボルト３１０及びナット５００などの取付手段にかかる曲げ応力が一層小さく抑えられ、壁用構造体１００の各部の強度を上げたりボルト３１０及びナット５００などの取付手段を強化する必要がなくなり、中空構造と相まって壁用構造体１００が一層軽量になる。
【０１４２】
本発明の壁用構造体は傾斜板を設けない実施形態を含む。そのような種々の実施形態のなかで、実施形態の壁用構造体１００の場合、第１板１１０の高さ方向の低い側の部分から、高さ方向の低い方へ向かうにつれて奥行き方向の奥側へ向かうように傾斜した傾斜板１１１が分岐しており、この傾斜板１１１における高さ方向の低い側の端部が背板１２１の高さ方向の高い側の端部に一体的に設けられている。このようにすれば、取付部１６０に向かって斜め上方から行う作業がやりやすくなり、作業性が向上する。
【０１４３】
本発明の壁用構造体は、第１板１１０、第２板１２０、外側板１２３、インナーリブ１３０、底板１４０、及び天板１５０のいずれの材質も限定しない。そのような種々の実施形態のなかで、実施形態の壁用構造体１００の場合、第１板１１０、第２板１２０、外側板１２３、インナーリブ１３０、底板１４０、及び前記天板１５０が、いずれもＦＲＰにより形成されている。このようにすれば、ＦＲＰにより、壁用構造体１００の耐候性、耐食性が向上する。
【０１４４】
図１３及び図１４は本発明の第３実施形態に係る壁用構造体を示す図である。第１の実施形態の壁用構造体１００では、複数のインナーリブ１３０は、その板厚方向からみてほぼ長方形に形成された板状部材で形成されていた。これに対し、第３の実施形態の壁用構造体１００Ｄでは、複数のインナーリブ１３０は、それぞれが第１の実施形態のインナーリブ１３０と類似したリブ本体１３２と、このリブ本体１３２の奥行き方向の手前側に一体的に設けられた手前側のフランジ１３３と、前記リブ本体１３２の奥行き方向の奥側に一体的に設けられた奥側のフランジ１３４とを備えている。
【０１４５】
そして、複数のインナーリブ１３０は、第１板１１０と第２板１２０との間において、リブ本体１３２の板厚方向がほぼ幅方向Ｘに一致するように幅方向Ｘに間隔をあけてそれぞれ配置されている。また、複数のインナーリブ１３０のそれぞれが、ほぼ高さ方向Ｚに延びており、手前側のフランジ１３３が第１板１１０に一体的に設けられ、奥側のフランジ１３４が第２板１２０に一体的に設けられている。
【０１４６】
リブ本体１３２は、その板厚方向からみてほぼ長方形に形成された板状部材であって、第１板１１０と第２板１２０との間に、このリブ本体１３２の板厚方向がほぼ幅方向Ｘに一致するように配置されている。手前側のフランジ１３３は、その板厚方向からみてほぼ長方形に形成された板状部材であって、第１板１１０の内面に沿うように配置されている。奥側のフランジ１３４は、その板厚方向からみてほぼ長方形に形成された板状部材であって、第２板１２０の内面に沿うように配置されている。そして、手前側のフランジ１３３はリブ本体１３２から幅方向へ延びており、このインナーリブ１３０は、高さ方向にみてほぼコ字形に形成されている。
【０１４７】
手前側のフランジ１３３は第１板１１０に対して当該第１板１１０と同時成形されることで一体的に設けられており、奥側のフランジ１３４は第２板１２０に対して当該第２板１２０と接着されることで一体的に設けられている。しかし、いずれのフランジも第１板１１０又は第２板１２０に対して一体的に設けられていればよく、それが同時成形によるものであっても接着剤によるものであってもよい。また、このようなフランジ付きのインナーリブではなく、第１の実施形態のような板状体のみからなるインナーリブを用いてもよい。
【０１４８】
前記第３の実施形態の前記インナーリブ１３０には、補強リブ１３５が設けられている。この補強リブ１３５は板状部材を波状に湾曲させてなるものである。すなわち、前記補強リブ１３５は、幅方向からみるとほぼ長方形に形成されており、奥行き方向からみるとほぼＳ字が連続した波状に形成されている。そして、波の谷に相当する部位において前記リブ本体１３２に接着されている。補強リブの形状が、この第３の実施形態によって限定されることはない。
【０１４９】
第３の実施形態は、第１の実施形態で得られた作用及び効果を得られることに加え、さらに、インナーリブ１３０がリブ本体１３２と、手前側のフランジ１３３と、奥側のフランジ１３４とを備えるので、インナーリブ１３０自体の曲げ剛性などが高くなる。また、インナーリブ１３０が補強リブ１３５を備えるので、これによってインナーリブ１３０自体の曲げ剛性などが高くなる。
【０１５０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、第２板を構成する連続繊維基材が、外側板１２３、天板１５０、底板１４０を覆うように形成されているが、これらの外側板１２３、天板１５０、底板１４０を覆っていないものでもよい。また、外側板１２３のみを覆い、天板１５０及び底板１４０を覆っていない構成でもよい。外側板１２３、天板１５０、底板１４０のうち、何れか一つのみを覆う構成でもよい。また、第１板を構成する連続繊維基材が、コーナ部で屈曲されて、外側板１２３、天板１５０、又は底板１４０を覆う構成でもよい。
【０１５１】
また、フランジ１２６、受止凹部１２７が形成されていない壁用構造体でもよい。
【０１５２】
（実施例１）
以下、本発明の壁用構造体の実施形態における一つの実施例について説明する。この実施例である壁用構造体１００は、第１板１１０、第２板１２０、インナーリブ１３０、底板１４０、傾斜板１１１、及び天板１５０をすべて複合体にしている。その製造方法を説明する。
【０１５３】
（１）まず、第２板１２０を成形するための第１成形型と、第１板１１０、両側の外側板１２３、インナーリブ１３０、底板１４０、傾斜板１１１、及び天板１５０を形成するための凸型を有する第２成形型とを準備し、これらの第１成形型及び第２成形型に、約５００〜８００ｇ／ｍ２のゲルコートを塗布した。
【０１５４】
（２）次に、第１成形型に、外層となる基材として、ストランドマットおよび０／９０度ステッチングガラス織物（ガラスマット付き）を積層しつつ、水酸化アルミニウムを２０部加えた不飽和ポリエステル樹脂を含浸して第１板１１０、両側の外側板１２３、底板１４０、傾斜板１１１、及び天板１５０を順次成形した。次に、矩形状の中子を所定本数配置しながら、中子と中子の間に０／＋−４５度ステッチングガラス織物（ガラスマット付き）を積層含浸し、コ字形のインナーリブ１３０を形成した。このとき、コ字形のインナーリブ１３０のウェブが同時に取付部１６０の側板１３１を形成するようにする。この成形物が半硬化したときに中子を脱型し、補強リブ１３５をインナーリブ１３０のフランジ間に装着したが、リブを成形したマトリックス樹脂の余剰樹脂で自然に接着した。直径６ｍｍの通気孔１８０を、インナーリブ１３０の中央に三ヶ所、インナーリブ１３０の全てに穿孔した。
【０１５５】
（３）続いて、同時に第２成形型に、外層となる基材として、ストランドマットおよび０／９０度ステッチングガラス織物（ガラスマット付き）を積層しつつ、水酸化アルミニウムを２０部加えた不飽和ポリエステル樹脂を含浸して、第２板１２０を成形した。
【０１５６】
（４）そして、第１成形型を反転し、第２板１２０を形成した第２成形型に重ね合わせて図１０（ａ）（ｂ）および図１１に示すように、第２板１２０を構成する連続樹脂基材を第１板１１０、及び底板１４０手前側まで配置して一体化し、成形物を硬化させるて実施例１である壁用構造体１００を得た。
【０１５７】
この壁用構造体１００の取付部１６０の部分底板１４１に、所定の取付孔１４２をあけ、取付部１６０の傾斜板１１１の奥側ほぼ中央に、直径６ｍｍの通気孔１８１を穿孔した。以上のようにして得られた実施例である壁用構造体１００の寸法は、高さ方向の寸法が２．５ｍ、幅方向の寸法が１ｍ、取付部１６０よりも高い側の構造物の奥行き方向の寸法が１００ｍｍ、傾斜部の高さが３５０ｍｍ、取付部の底板の奥行きが２２０ｍｍであり、全体の重量が６５ｋｇであった。
【０１５８】
床に設けた架台に、取付部１６０を下にして、第１板１１０、第２板１２０が垂直になるように壁用構造体１００を架台に取り付け、床と垂直な面をなす反力耐力壁に取り付けた油圧シリンダで、壁用構造体１００の全高の１／２の部分に、作用する分布荷重から求められる曲げモーメントに相当する荷重を、第２板１２０の方向から、水平方向に負荷した。
【０１５９】
列車通過時の風荷重の１．５ｋＮ／ｍ２に相当する荷重を負荷時点での天板１５０の位置のタワミは１２ｍｍであり、壁用構造体１００の全高の１／１００の設計タワミ２０ｍｍより小さく、設計通りの剛性を有することが確認できた。
【０１６０】
また、風荷重の３ｋＮ／ｍ２に相当する設計荷重を負荷時点での天板１５０の位置のタワミは４０ｍｍであり、壁構造体で規定される１００ｍｍ以下も満足することが確認できた。さらに、風荷重の３ｋＮ／ｍ２の３倍の破壊強さに相当する荷重まで負荷したが、取付ボルトが曲がっただけで、壁用構造体自体は破壊しないことを確認した。
【０１６１】
なお、上記試験に先立ち、上記同じ背の高さの壁用構造体で、図９の（ａ）のように単に重ねた壁用構造体で同様に負荷したところ、設計荷重の１．２倍の時点で、取付近傍の重ね合わせ部フランジ１２６の第２板１２０に剥離と考えられるクラックが生じ、負荷を継続したところ、設計荷重の２倍の荷重で剥離が顕著になるとともに、タワミも大幅に増えたのを確認した直後、部分底板１４０と背板１２１のコーナ付近も破壊した。破壊した壁用構造体を解体したところ、前記重ね合わせ部は完全に剥離しており、そのために、第２板１２０は強度に寄与せず、上記部分に応力が集中したため破壊したことが判明した。ただし、通気孔を起点とする破壊は認められなかった。上記の試験を通じて、基材構成の見直し手段が適正であったことが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１６２】
本発明は、鉄道用の高欄や道路等に設けられる遮音（防音）壁の他、建築現場の騒音に
対する遮音壁などに適用できる。
【符号の説明】
【０１６３】
５０ ＦＲＰ製防音壁
５１ 遮音部
５２ スチフナ
５３ 取付穴
５４ 取付部
６０ ＦＲＰ性防音壁
６１ 防音パネル部
６２ 取付部
６３ スチフナ
６４ 取付穴
１００，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ 壁用構造体
１１０ 第１板
１１１ 傾斜板
１１２ 分岐点
１１３ 傾斜部開始点
１２０ 第２板
１２０ａ〜１２０ｇ 連続繊維基材
１２１ 背板
１２２ 傾斜部
１２３ 外側板
１２４ 内層板
１２５ 張出板
１２６ 重ね合わせ用フランジ
１２７ 受止凹部
１３０ インナーリブ
１３１ 側板
１３２ リブ本体
１３３ 手前側のリブフランジ
１３４ 奥側のリブフランジ
１３５ 補強リブ
１４０ 底板
１４１ 部分底板
１４２ 取付孔
１４３ 外層
１４４ 内層
１５０ 天板
１６０ 取付部
１８０、１８１、１８２ 通気孔
２００ 連結部材
２１０ 側端
３００ 躯体
３１０ ボルト
４００ 座板
５００ ナット
Ｂ 有効幅
Ｗ 開口幅
Ｗ１ スチフナ間の間隔幅
ｈ 傾斜部高さ
Ｈ 壁用構造体の全高
Ｎ 取付部より高い部分での中立面
Ｎ１ 底板部における中立面
ｅ へりあき
Ｄ 取付孔径
Ｄ１ 長孔における二面幅に相当した円孔径
ｂ 長孔における二面幅
Ｘ 幅方向
Ｙ 奥行き方向
Ｚ 高さ方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに直交する３方向を、奥行き方向、幅方向、及び高さ方向をとしたときに、板厚方向が前記奥行き方向となるように配置された第１板と、
前記第１板の前記奥行き方向奥側で、板厚方向が前記奥行き方向となるように前記第１板と対向して配置された第２板と、
前記第１板及び前記第２板との間で、板厚方向が前記幅方向になるように前記幅方向に間隔をあけて配置され、それぞれが前記高さ方向に延在し、前記奥行き方向の手前側の端部が前記第１板に一体的に設けられ、前記奥行き方向の奥側の端部が前記第２板に一体的に設けられた複数のインナーリブと、
板厚方向が前記高さ方向となるように前記第１板、前記第２板、及び前記インナーリブの下端部に配置され、前記奥行き方向の奥側の端部が、前記第２板の下端部と一体的に形成され、前記奥行き方向の手前側の端部が、前記第１板の下端部と一体的に形成され、前記幅方向に延在する部分が前記インナーリブの下端部と一体的に形成された底板とを備え、
前記第２板における下部側の部分である背板と、前記複数のインナーリブのうち隣り合う一対のインナーリブにおける下部側の部分である一対の側板と、前記底板における前記一対の側板間の部分である部分底板とから成り、奥行き方向の手前側へ開放された凹形状の取付部が形成されており、
前記第１板の下部側から、下方へ向かうにつれて奥行き方向の奥側へ向かうように傾斜した傾斜板が分岐しており、当該傾斜板における下端部が前記背板の上端部に一体的に設けられた壁用構造体において、
前記部分底板には、前記高さ方向に貫通する取付孔が形成され、
前記取付部の前記凹形状における開口幅Ｗは、次式（１）を満たし、
前記傾斜板の前記高さ方向における前記底板の上面からの高さｈは、次式（２）を満たす壁用構造体。
２Ｄ≦Ｗ≦１．５×（Ｄ＋２ｅ）…（１）
ただし、前記式（１）において、Ｄは、前記取付孔の孔径であり、ｅは、前記部分底板における前記奥行き方向の手前の端から前記取付孔の中心までの長さであるへりあき長さである。
０．１５Ｈ≦ｈ≦０．３Ｈ…（２）
ただし、前記式（２）において、Ｈは、前記壁用構造体の全高さである。
【請求項２】
前記へりあき長さｅが、前記取付孔の孔径Ｄの１．２倍以上である請求項１に記載の壁用構造体。
【請求項３】
板厚方向が高さ方向となるように第１板の上端部に配置され、前記奥行き方向の手前側の端部が、第１板の上端部と一体的に形成された天板と、
板厚方向が幅方向となるように互いに対向し、幅方向の両端部に配置され、奥行き方向の手前側の端部が、第１板の幅方向の端部と一体的に形成された一対の外側板とを備え、
前記第２板を構成する連続繊維基材は、一対の外側板の外表面、天板の外表面、又は前記底板の外表面まで延在していることを特徴とする請求項１又は２に記載の壁用構造体。
【請求項４】
前記傾斜板には、板厚方向に貫通する第１の通気孔が形成され、
前記インナーリブには、板厚方向に貫通する第２の通気孔が形成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の壁用構造体。
【請求項１】
互いに直交する３方向を、奥行き方向、幅方向、及び高さ方向をとしたときに、板厚方向が前記奥行き方向となるように配置された第１板と、
前記第１板の前記奥行き方向奥側で、板厚方向が前記奥行き方向となるように前記第１板と対向して配置された第２板と、
前記第１板及び前記第２板との間で、板厚方向が前記幅方向になるように前記幅方向に間隔をあけて配置され、それぞれが前記高さ方向に延在し、前記奥行き方向の手前側の端部が前記第１板に一体的に設けられ、前記奥行き方向の奥側の端部が前記第２板に一体的に設けられた複数のインナーリブと、
板厚方向が前記高さ方向となるように前記第１板、前記第２板、及び前記インナーリブの下端部に配置され、前記奥行き方向の奥側の端部が、前記第２板の下端部と一体的に形成され、前記奥行き方向の手前側の端部が、前記第１板の下端部と一体的に形成され、前記幅方向に延在する部分が前記インナーリブの下端部と一体的に形成された底板とを備え、
前記第２板における下部側の部分である背板と、前記複数のインナーリブのうち隣り合う一対のインナーリブにおける下部側の部分である一対の側板と、前記底板における前記一対の側板間の部分である部分底板とから成り、奥行き方向の手前側へ開放された凹形状の取付部が形成されており、
前記第１板の下部側から、下方へ向かうにつれて奥行き方向の奥側へ向かうように傾斜した傾斜板が分岐しており、当該傾斜板における下端部が前記背板の上端部に一体的に設けられた壁用構造体において、
前記部分底板には、前記高さ方向に貫通する取付孔が形成され、
前記取付部の前記凹形状における開口幅Ｗは、次式（１）を満たし、
前記傾斜板の前記高さ方向における前記底板の上面からの高さｈは、次式（２）を満たす壁用構造体。
２Ｄ≦Ｗ≦１．５×（Ｄ＋２ｅ）…（１）
ただし、前記式（１）において、Ｄは、前記取付孔の孔径であり、ｅは、前記部分底板における前記奥行き方向の手前の端から前記取付孔の中心までの長さであるへりあき長さである。
０．１５Ｈ≦ｈ≦０．３Ｈ…（２）
ただし、前記式（２）において、Ｈは、前記壁用構造体の全高さである。
【請求項２】
前記へりあき長さｅが、前記取付孔の孔径Ｄの１．２倍以上である請求項１に記載の壁用構造体。
【請求項３】
板厚方向が高さ方向となるように第１板の上端部に配置され、前記奥行き方向の手前側の端部が、第１板の上端部と一体的に形成された天板と、
板厚方向が幅方向となるように互いに対向し、幅方向の両端部に配置され、奥行き方向の手前側の端部が、第１板の幅方向の端部と一体的に形成された一対の外側板とを備え、
前記第２板を構成する連続繊維基材は、一対の外側板の外表面、天板の外表面、又は前記底板の外表面まで延在していることを特徴とする請求項１又は２に記載の壁用構造体。
【請求項４】
前記傾斜板には、板厚方向に貫通する第１の通気孔が形成され、
前記インナーリブには、板厚方向に貫通する第２の通気孔が形成されている請求項１〜３の何れか一項に記載の壁用構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−６８０１８（Ｐ２０１３−６８０１８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０７８８８（Ｐ２０１１−２０７８８８）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００１９６５８７）西日本旅客鉄道株式会社 (202)
【出願人】（５１１０８０６３８）株式会社日本コンポジット工業 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００１９６５８７）西日本旅客鉄道株式会社 (202)
【出願人】（５１１０８０６３８）株式会社日本コンポジット工業 (2)
【Ｆターム（参考）】
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