   I-35W橋崩壊の焦点：侵食された鋼製支承（クリックで拡大） from 「Bridge Blog」 Focus of I-35W Bridge Collapse: Corroded Steel Bearings（原文）と言う記事を見つけた。私が、最初の頃、橋の支承部に問題がありそうだと直感した部分に関して、詳しく解説している。 橋梁の支持部には、「固定支承」と「スライド支承」を設ける。橋がたわんだ場合、支点間距離が縮んだり、温度荷重で支点間距離が伸びる場合に、橋の構造部や、支持部に大きな水平反力を生じさせないために設ける重要部品である。 この内の、「スライド支承」が腐食のためにスライドしない状態になっていたため、トラスの構造材に余分の圧縮力を生み、座屈が生じたのではないかという、私の仮設を支持する記事であったので紹介したい。 要約I-35W橋の北の端の上の異常に侵食された鋼製支承（ベアリング）は、国家輸送安全委員会によって調査中である8月1日のI-35W橋倒壊の潜在的原因として注目されている。17年前、連邦政府は最初に、橋が構造的に不備があると指摘していた。そして、関連して重要部分の腐食をあげた。7年後に、ミネソタ大学土木工学学部によって公表されたポートによると、重要な面外歪（座屈の原因になりうる）は、部材の接続部で、十字方位で運動に対する抵抗により桁を横切主なトラスにみられた。桁の隙間は、更なる普及を防ぐために穴をあけられた。支持支柱は、交差した桁にも加えられた。 本来「鋼製支承」は積載荷重が変化したり、気象状況の変化で橋の鋼材が温度膨張や収縮をするのを、橋梁支承（ブリッジベアリング、例えばＩ-35Wの橋で使われる複数のころ軸受）はデッキから上部構造へ応力を解放するのに用いられる。そのの主な目的は、載加荷重の大きな桁行方向の変動を再配布することにある。  固定支承の詳細図 通常現在では、弾性に富む金属（エラストメリック）やフッ素重合体材料が、このスライド支承に使われ、ミネアポリスインターステート橋などではしばしば鋼系より異なる目的で使われている。この事故の調査にあたっている技術者、今後、この種の鋼製支承に代わる新しい重合材料の使用を強調することは、ありそうだ。 州運輸省が後援したミネソタ大学によって出された最終報告では、「橋のデッキトラスは疲労ひび割れ（クラック）を経ていないが、この橋梁の主なトラスと床トラスシステムには多くの疲労の兆候がある。」としている。２０００年に出された報告書でもまた、同様報告がなされたが、「デッキトラスの疲労によるクラックは、ありそうもない」と報告した。これを受けて、ミネソタ州運輸局は「早々に、この橋を掛け替える必要はない」とした。 しかし、この橋の基本的なデザインは、腐食して下機能をなくしたスライド支承「ころ軸受プレート」が引き起こす、歪曲の圧力に耐えるような設計にはなっていなかった可能性がある。 
スライド支承の詳細図
この橋の最も長い中央のスパンは、ミシシッピ川でナビゲーション運河の上に458フィートの鋼のアーチ型のトラスから成りたっている。この川の中央には、川底から立ち上げた支持ピアがあった訳でもない。 そのうえ、この橋の主要なトラスシステムには冗長性（ゆとり）もなかった。 それ故、何か一つでも構造的欠陥が生じた場合は、破滅的な崩壊に至ることが理解できよう。 トラス形式の設計法は１８世紀後半へ遡る古典的な架橋形式で、より高性能な道路建設資材（プレストレストコンクリートと鋼製プレートガーダー形式）が橋梁に使われるようになってからは、１９７０0年以降好まれなくなった。 その結果、従来のトラス形式ではない、プレストレス橋で冗長性を研究することに対する関心が高まり、新しい形式が採用されるようになった。 ミネアポリスで崩壊したI-35Wの橋は、1967年時に竣工した。 冗長性のある、余裕がある架構システムであったならば、デッキストレスのうちの1つが歪曲と老化材料の組合せのために失敗したとしても、別の（もう一つの）構造形式で、その荷重を吸収できたであろう。 連邦高速道路局（FHWA）の詳細なる疲労研究は２００１年で打ち止めになった。そして、「徹底的な点検をしたとしても、この種の点検がしばしば定められる欠陥の特定のタイプの多くを確認できそうもない」と結論した。 今回のミネアポリスでの橋梁崩落事故は、査察制度と同様に設計（構造形式）に疑問を投げかけた。 ６年に及ぶ連邦政府の研究によると、４パーセントセント未満の溶接点検査で、正しくクラックの発生をを確認できるとした。 ひとつの可能性のある解決方法は、潜在的にある不良箇所に圧電センサーを設置する方法である。センサーは、材料または共同の退廃の事前の警告をするモニターに、ワイヤレスで接続できる。 一方、多くのデッキトラス橋がアメリカ中至る所にある。そして、即刻点検を求める要求がなされている。 ニューヨークは、月末までにすべてのデッキトラス橋を調べる。既にウィスコンシンのクロードアルエ橋は、点検のために明日閉鎖される。
Doug Smock, Contributing Editor -- Design News, August 8, 2007 |
ものづくり・事故ＤＢ
[ リスト | 詳細 ]
転載元: 
コメント（0）
    米国にDesign Newsというサイトがある、その記事を拾い読みしていたらUniversity of Minnesota’s I-35 Bridge Fatigue Evaluation（Regina Lynch, Web Editor -- Design News, August 3, 2007）という見出しが目に入った。 「ミネソタ大学」→「交通工学研究センター」・・と辿っていく内に、「ミネソタ交通局」のサイトの中にＩ−３５Ｗ橋梁に関する専用サイトがあることを発見！Minnesota Department of TransportatinInterstate 35W Bridge Collapse Ｉ−３５Ｗ橋崩落専門サイト 辿っていくと、Ｉ−３５Ｗ橋に関する研究書や設計図のＤＢにたどり着いた。建設時の設計図面や、補強工事などの改修図面、鉄骨詳細図、検査記録などがＰＤＦファイルで誰でもダウンロードできる！これが、Interstate 35W Bridge: In-depth documentationI-53W橋の設計図などのドキュメントのサイトである。図面をクリックすると拡大表示できます。 全体計画図 Construction Plan  橋脚計画図（一部）  鉄骨詳細図 メイントラスの一部  鉄骨詳細図 接合部詳細 = これはホンの一部の一部で、膨大な設計図書や仕様書がＰＤＦファイルで公開されているのである！！！構造計算書も探してみたい。日本の官公庁の情報開示の姿勢との違いに驚くばかり！！＜続く＞ |
 私が建築構造の勉強を大学時代に始めたのは、川口衞先生の「空間建築論」に出逢ったからです。川口先生は当時助教授で、坪井善勝先生の研究室で大学院生として東京オリンピックで水泳会場として使われた「代々木オリンピック・プール」の構造設計を担当された新進気鋭の「構造家」でした。川口衞先生 坪井善勝先生と川口衞先生その「空間建築論」の講義で、当時は珍しかったカラー・スライドを使って、世界の名建築の構造形式を講義されたとき、唯一、建築構造物ではなく土木構造物である鉄骨橋梁を紹介されました。それが、イギリスのフォース鉄道橋（Forth Bridge）でした。そのダイナミックな景観に感動したことを昨日のことのように思い出します。 とても１００年以上も前に建設されたものとは思えない美しさを誇っています。http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/60/ForthBridgeEdinburgh.jpg http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4f/Bb-forthrailbridge.jpg/800px-Bb-forthrailbridge.jpg Forth Bridge (railway) フォース鉄道橋（フォースてつどうきょうForth Bridge）フォース鉄道橋（フォースてつどうきょうForth Bridge）はイギリス・スコットランドのエディンバラ近郊のフォース湾に架かる鉄道橋である。全長2530mのカンチレバートラス橋で1890年に完成した。19世紀、「テイ橋の悲劇」をはじめとして強風による落橋事故が相次いだため非常に強固な橋として設計された。カンチレバートラス橋の原理橋は建築物ですが、一般の建築技術者が簡単に設計に参加できない特殊な専門分野を構成しています。 その理由は、空間を渡して支えようとする荷重が非常に大きいので、小規模の住宅建築に あるような、試しに作ってみて工合が悪ければ後で手直しする、といった実践的・経験的な方法が 不可能だからです。 橋梁は、力学を応用して構造の性質を解析しておかなければ設計図を作成することができません。 普通の意味で設計というと、まず図形を描きますが、橋梁の場合にはむしろ構造計算が先行します。 そのため、数学的な解析の方に興味が集まり易く、建設される実物構造の性質とかけ離れた理論に 走ることも少なくありません。 理論の適用にあたっては、その理論の背景に古典的な定理・公理・法則を踏まえる必要が あります。これらは構造力学や橋梁工学の入門のところで教えるのですが、あまりにも常識的である ことが災いして、最近の教科書では省くことが多くなりました。 そのため、何か噛み合わない議論で理論が信奉されることが増えてきました。 http://kobe-mari.maxs.jp/photo/kobe/akashi_bridge/bridge_007.jpg 明石海峡大橋 明石海峡大橋神戸と淡路島を結ぶ明石海峡大橋は、全長3911m、中央支間1991mで、世界最長の吊橋である。 主塔の高さは海面上298mであり、東京タワーの高さ333mを考えると、その大きさがわかるだろう。 1998（平成10）年4月5日に開通した。 建設当初は全長3,910m、中央支間1,990mであったが、1995年1月17日の兵庫県南部地震(阪神・淡路大震災)で橋脚が移動し、中央支間が1m伸びた。インターネット・サイトで素晴らしい橋梁工学の啓蒙書を見つけました「橋の歴史物語」第１章 日本の橋〜古代から中世まで「橋の歴史物語」第２章 世界の橋〜古代から中世まで 「橋の歴史物語」第３章 産業革命が生んだ鉄の橋 「橋の歴史物語」第４章 コンクリートの橋 「橋の歴史物語」第５章 世界の長大吊り橋 「橋の歴史物語」第６章 世界のトップクラスの長大橋が並ぶ本四架橋 「橋の歴史物語」第７章 優美なランドマーク 〜斜張橋 「橋の歴史物語」第８章 橋の未来の 〜橋がつなぐベイエリア 「橋の歴史物語」第９章 海を渡る橋 「 橋の歴史物語」第10章 橋のスパンはどこまで延ばせるか
是非クリックして見て下さい。 以上鹿島「ギャラリー」より
インターネットの素晴らしいことは、その気になれば、世界中のその分野の専門家の研究に降れ句事ができることです。老若男女、経験も学歴も関係なく直接学べるところが素晴らしいと思います。以下に、幾つか参考になる、気になるサイトを列記しました。機会を作ってじっくり読んでみようと思います。��『易しくない橋梁工学』島田 静雄 (名古屋大学名誉教授 工博)
��「木橋資料館」福岡大学工学部社会デザイン工学科 ��「大阪市立大学 橋梁工学研究室」 ��橋と自然研究 横浜国立大学土木工学研究科第１類 ��Bridge & Stractual Engineering Lab. Univ. ofTokyo ��"BRIDEGS" Minneapolis Riverfront District ��Minneapolis Riverfront District ��ＩＡＢＳＥ International Association for Bridge & Structer Engineering ��Bridge Building - Art and Science 脳科学者の茂木健一郎さんは「インターネットは学びのための図書館である」と言っています。「現代における『最高学府』はインターネット上にある」とも言っています。今回、ミシシッピー川に崩落したＩ−３５Ｗ橋の事を調べていて、まさにその通りだと思っています。 |
  ８／８のニューヨークタイムスに「崩落した橋のデザインに観られる潜在的欠陥」と題する記事が載った"Potential Flaw Seen in Design of Fallen Bridge"＜New York Times 2007/8/8＞これを受けて、産経新聞が８／１０付けの朝刊に、『設計自体に欠陥か 橋崩落事故で米運輸安全委声明』という記事を書いている[[img(http://graphics8.nytimes.com/images/2007/08/09/us/09bridge.600.jpg,500,234)設計自体に欠陥か 橋崩落事故で米運輸安全委声明 【ロサンゼルス＝松尾理也】米ミネソタ州ミネアポリスで起きた高速道路橋崩落事故で、原因究明にあたっている米運輸安全委員会（ＮＴＳＢ）は８日、橋の設計自体に欠陥があった可能性を指摘する声明を出し、全米の同種の橋の安全管理を緊急に進めるよう呼びかけた。安全への信頼を大きく揺るがせた事故発生から１週間が過ぎたが、米国民の不安はますます強まっている。 この日のＮＴＳＢの声明は、橋げた＜間違い「トラス部材」とすべき（註）＞同士を結合するために用いられる「ガセットプレート」と呼ばれる鋼鉄製の板の強度が不足していた可能性を指摘するもの。ＮＴＳＢは、最終的な結論に達するまでまだ数カ月かかるとしているものの、もしこのプレートの欠陥が原因だった場合、同種の橋でも危険が生じる可能性があるため、前もって発表に踏み切った。  これが「ガセットプレート」確かにリベット部分で破断している これを受けて米高速道路管理局は各州当局に対し、緊急にガセットプレートの点検を行うよう指示した。 米紙ニューヨーク・タイムズは、「これまでガセットプレートに問題があるという指摘はなかった」との現場の声を伝えるとともに、もし設計上の問題だとすれば、崩落まで問題点を把握できなかった連邦当局が今後、責任を問われる可能性があると指摘した。 一方、地元紙スター・トリビューンは８日、２０００年までに州の検査担当者が橋の全面的な架け替えを提言していたにもかかわらず、対応が取られていなかったと報じるなど、維持管理にあたる州当局への批判もさらに強まっている。 一方、事故現場では、丸１週間が経過しても進展がみられない捜索作業に、焦りがつのっている。切り札として投入された無人潜水艇は、コンクリート塊や自動車の残骸（ざんがい）が散乱する現場には大きすぎ、結局使用が中止された。 事故をめぐっては、ヒラリー・クリントン上院議員が、「世界一の大国の国民が、橋を渡る際に崩落におびえるという事態が起きている」と述べ、今後１０年間で１００億ドル（約１兆２０００億円）を橋や道路の改修に支出する方針を表明するなど、０８年の大統領選の争点の一つにも浮上する様相を見せている。 産経新聞(2007/08/10)
確かに、鉄骨の接合部である「ガセットプレート」が破断したのは事実だろう。問題は、�＼澤彁�の接合部設計に誤りがあったのか ��経年変化によるガセットプレートの劣化なのか ��振動によるリベットと鋼板のガタが原因なのか もっと言えば、なぜそのような「応力集中」が起こったのかを究明しなければならない。ニューヨークタイムズは、次のようにも書いている。If those who designed the bridge in 1964 miscalculated the loads and used metal parts that were too weak for the job, it would recast the national debate that has emerged since the collapse a week ago, about whether enough attention has been paid to maintenance, and raises the possibility that the bridge was structurally deficient from the day it opened. It does not explain, however, why the bridge stood for 40 years before collapsing. 要は『1964年に橋を設計した人々が荷重を見積もり間違え、用途に適するに十分な強度を持たない金属部材を使ったとしても、十分な注意がメンテナンスに払われて、補強するなどの対策が４０年も行われなかった事の方が問題』なのだと思う。また、こうも書いている。Federal authorities said one added stress on the gusset plates may have been the weight of construction equipment and nearly 100 tons of gravel on the bridge, where maintenance work was proceeding when the collapse occurred. A construction crew had removed part of the deck with 45-pound jackhammers, in preparation for replacing the two-inch top layer, and that may also have altered the stresses on the bridge, some experts said. 『連邦当局は、倒壊が起こったとき、道路補修作業が進行してた事から（補修工事の）建設器機とおおよそ１００トンの砂利の荷重が特定のガセットプレートに付加された可能性も言及している。２インチ（5cm）の道路表面を取り替えることに備えて、建設作業員は４５ポンドの手持ち削岩機でデッキの一部を露出させる作業（はつり作業）もしていた。それが、この橋梁の特定部分に付加的な応力を与えているという（２重の不幸な）状況下に、この橋が置かれていたのかもしれないと、一部の専門家が言っている。』http://en.structurae.de/files/photos/wikipedia/i_35w_bridge_3.jpg技術に完全は無く、時代とともに解析理論も高度に発展する。単純に「設計ミス」と片づけるのでは進歩がなく、この崩落事故の原因を子細にシミュレーションして、後世仁伝えるのが大切だと思うのである。 |
  「I-35W橋 崩壊事故写真 （その１）」から続く 崩落したＩ−３５Ｗ橋は、「スパンドレル・バランスド（キャンチレバー）アーチ」 と呼ばれる３スパンの鋼製トラス橋である。I-35W橋 崩壊事故写真 （その２）http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_217184210/xlhttp://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_217184042/xl 019 The collapse shredded the bridge, exposing pieces of rebar used to hold the concrete together. 崩壊は橋を裁断し、同時にコンクリートを補強している鉄筋の部分を露出させた 020 Pieces of steel are sticking out of the wreckage of the bridge. 橋の残骸から突き出た鋼材の残骸 http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_217185333/xl 021 Some cars are scattered amongst the bridge and almost completely flattened. 数台のの車は橋の間に散らばって、ほとんど完全にペシャンコ状態 http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_217185501/xl 022 The bridge towards the south appeared to have broken into three sections. 橋の南側は、三部分に崩壊したように見える http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_217185612/xl 023 While some cars look like they were in an accident, the BMW appears to be unharmed. 事故のさなか、このＢＭＷのようにほとんど無傷のものもある http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_217190016/xl 024 Workers have spray painted cars with pink paint as part of the investigation. 作業員は、調査の手段ピンクのペンキでスプレーで車にマークしている http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_217190216/xl 025 These cars look like they are just parked on the bridge. これらの車はまさにいまこの橋の上に駐車したように見える http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_217190311/xl 026 The Taystee truck burst into flames soon after the bridge collapsed. 橋が崩壊した直後、Taysteeトラックが炎上し始めた http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_217190508/xl 027 Workers have been out at the site since the bridge collapsed on Wednesday. 橋が水曜日に崩壊した時から、作業員は現場で働きづめ http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_217190626/xl 028 This SUV landed among the steel of the bridge. このＳＵＶは、橋の鋼材の間に挟まれた http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_217190814/xl 029 The sign in this photo used to point to the University of Minnesota's West Bank campus. この写真の中のサインは、ミネソタ大学のウエストバンクキャンパスを指している http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_218101240/xl 030 This car was prevented from another fall when it collided with huge pieces of steel. 鋼の巨大な部分と衝突し、この車は別の車の落下を防いだ http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_218104320/xl 031 Rescue and recovery crews observe the collapse site. 救出と復旧にあたる作業員が、崩壊サイトを観察しまている http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_218173626/xl 032 While crews work on the bridge you can see the sky line of Minneapolis in the background. 作業員がが橋に取り組む背景に、ミネアポリスの高層ビル群が見える http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_218173751/xl 033 This car appears to be hidden in the water by the debris of the collapsed bridge deck. この車は、崩壊した船橋楼のデッキの破片によって水の中に隠れているかに見える http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_218174235/xl 034 Below the south side of the bridge, this car sits with its trunk open. 橋の南の側の下で、この車はトランクを開けたままである http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_218175028/xl
035 Construction equipment on the bridge fell as it collapsed, and ended up right-side-up, still on the bridge deck. 橋が崩れたので、まだ船橋楼のデッキの上で、橋の上の建設装置はそのままの上下が正しい状態で済んでいる http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_218175519/xl 036 Some cars landed every which way as they fell from the collapsed bridge. 崩落した橋から、数台の車が四方八方に落下した http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_219170023/xl 037 http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_216152228/xl 038 http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_216152057/xl 039 http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_216152402/xl 040 http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_219095146/xl 041 http://img.viacomlocalnetworks.com/images_sizedimage_216151922/xl ＢＲＩＤＧＥ この橋の構造的な弱点と、今回の崩壊原因について、現在での大胆予測をしてみたい。「I-35W橋の構造概要と現時点で考えられる崩壊原因 」をご覧下さい |
