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I-35W橋崩壊の焦点：侵食された鋼製支承（クリックで拡大） これは2005年に撮影されたもの from 「Bridge Blog」 下の９年前の写真と比べると、腐食の進行の凄さが判る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。http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/3/33/MN-I35-SW-pier.jpg これは1996年に撮影されたもの 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 |
阿奉賛気儘構造工学
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)]]建築・土木・機械・・・・この世の構造物を、「構造工学」という眼で見つめ直すと、共通性が見えてくる。
阿奉さんの本業、「技術コンサルタント」の視点から、色々な話題を提供したいと思います。
構造工学に用いられるＦＥＭの一つ Strand 7
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また「想定外の事故」が起こってしまった。川崎駅でのエレベータの破損部につま先を挟み込まれた若い女性の「親指切断」事故だ。エスカレーター立て板に穴、女性が左つま先挟まれ親指切断１２日午後９時５５分ごろ、川崎市川崎区駅前本町のＪＲ川崎駅構内の上りエスカレーターで、同市中原区の会社員女性（２７）が、ステップの立て板部分が破損してできた穴に、左足のつま先を挟まれて親指を切断し、全治約２週間のけがを負った。 川崎署や市によると、穴は、高さ約１２センチ、幅約７・５センチで、エスカレーター内部から厚さ数ミリのアルミ製の板が見つかった。女性は一緒に帰宅途中の友人と会話をしていて、サンダルを履いた足のつま先が穴に入っていることに気づかず、上りきる直前に立て板が下がり始めて指を挟まれた。  女性会社員が左足指先を挟まれ、切断するけがを負った、 立て板部分に穴（中央左）が開いていたエスカレーター ＝12日、川崎市〔共同〕（川崎市提供） エスカレーターは、同駅の東西をつなぐ自由通路に設置され、普段から人通りが多い。 東芝エレベータが月２回、保守点検を行っており、今月は５日に点検したが異常は見つからなかったという。事故後、同社が板を付け替え、１３日早朝から運行が再開されている。 川崎市の大川昌俊・建設局長は「管理者として心からおわび申し上げる。早急に原因を究明し、再発防止に努めていく」と話していた。東芝エレベータは「けがをされた方におわびします」としている。 http://www.jmf.or.jp/japanese/newspaper/paper/ele1.gif http://www.jmf.or.jp/japanese/newspaper/paper/ele2.gif エスカレーターの構造社団法人 日本機械工業連合会ＨＰより （2007年8月13日20時33分 読売新聞） ここに、東京都消防庁がまとめた、こんな報告書があるエスカレーターに係る事故防止対策について 報告書去年起こった、シンドラー社のエレベーター事故、今年の５月の連休に起こった「ジェットコースター事故」に関連して、国土交通省がエレベーター、エスカレーター等の昇降機に関する点検指導の法制化を今秋に発令する矢先の事故だった。エレベーターや遊戯施設の定期検査方法を07年秋めどに法令化へ、国交省2007年8月7日 10時28分国土交通省は2007年秋をめどに、エレベーターや遊戯施設の定期検査の方法などを、建築基準法の施行規則や告示の形で法令化する方針だ。8月3日に開いた社会資本整備審議会建築分科会の建築物等事故・災害対策部会で明らかにした。 建築基準法12条3項は、エレベーター、エスカレーターや遊戯施設の所有者や管理者に対し、年に1回の定期検査を行い、検査結果を特定行政庁に報告するよう義務付けている（定期報告制度）。ただし検査の項目や方法については建基法に規定がなく、JISの検査標準があるだけだった。 06年ごろから、エレベーターやジェットコースターなどの不具合による事故が目立っている。国交省の峰久幸義事務次官は8月2日の記者会見で、遊戯施設の不具合の問題に関連して、定期検査のあり方に改善の必要があることを指摘していた。
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「Critical Parts of the Structure」The New York Times 2007/08/03
ここに、「The New York Times」の８／３のＷｅｂ記事の概要図がある。『通常、橋梁は"高次のゆとり"（専門用語では「不静定次数」）を持っていて、たとえ部分的な損傷があっても、急激には崩壊しないように造られている。しかし、このI-35W橋は、その不静定次数が低い設計で、一カ所の崩壊が全体の崩壊に発展する』といった、誠に適切なる解説が書いてある。 比較に、ブルックリン橋の説明があるが『1883年に開通した吊り橋だが、280本の鋼線（ワイヤー）を１９本束ねたストランド（縒り綱綱）４本により吊られ、鉄骨トラス製の橋桁がこれを補助的に支えている』とある。＜誠にもっとも！！＞http://kiribako.blogzine.jp/go/images/brooklyn_bridge2.jpgブルックリン橋全景 http://www.cepolina.com/photo/1853.177.1262/p/p_2203.28374.2794.jpg ブルックリン橋の４本の吊りストランド 確かに、ブルックリン橋と比べると、スパン規模は小さいにしても、I-35W橋梁は、巨視的に観て「不静定次数」が低く、きわめて簡単にたとえれば、下図の橋梁技師の模式写真で観せているゲルバートラスに近い構造をしている。http://www.timesonline.co.uk/multimedia/archive/00193/Untitled-1_193857a.jpghttp://static.flickr.com/1411/979805513_71740a0a4d.jpg I-35W橋の鉄骨トラスと支持ペデスタル   構造形式の模式写真 しかも、支承（鋳鋼製の支持部）が、かなり腐食しているように見受けられる。 「お絵かきじいさんのある日」『ミネソタの高速道路橋崩落事故の追跡』でも報告されているが、この支承がこの事故の鍵を握っているのではないだろうか。 「構造欠陥説」再浮上」も見てください。 |
米の橋崩落 南側橋げたが起点か 北側に不備、負荷集中？東京新聞 2007年8月4日 夕刊http://static.flickr.com/1433/980659682_291fdacd49.jpg 【ミネアポリス（米ミネソタ州）＝石川保典】米ミネソタ州ミネアポリスで起きた高速道路の橋崩落事故で、事故原因を調査している米運輸安全委員会（ＮＴＳＢ）は三日、崩落を免れた南端の橋げたが東側に約十五メートルずれており、この橋げたが崩落の引き金になった可能性があるとみていることを明らかにした。 ＮＴＳＢ当局者はさらに、北側の橋げたの構造上の不備が原因で、橋にかかる荷重の負荷が南側に集中し、崩落を招いた可能性も指摘した。 一九六七年に完成した橋は、両端を除き橋げたの大半を鉄骨で支えるトラス構造。どこか一カ所でも破たんすると、相互につながったトラス全体が荷重に耐えきれずに崩壊に至るという。崩落の瞬間をとらえた付近の監視カメラのビデオ映像によると、橋はわずか三、四秒間で崩壊していた。 鉄骨部分には、過去の検査で金属疲労によるひびや溶接部分の腐食などが多数見つかっており、連邦政府は「構造的に不十分」にランク付け。補修や将来の建て替えが必要としていたが、州は毎年検査を行う一方で、二〇二〇年までは安全性が保てると判断していた。 米ピッツバーグ大のハリーズ教授（土木工学）は本紙の取材に「橋が一瞬で完全崩落する例はあまりない。検査では見えなかった鉄骨の金属疲労によるひびが主な原因ではないか」としている。 この橋が完成した同年、米ウェストバージニア州で同種構造の橋が崩落し、四十六人が死亡。連邦政府は以後、こうした設計は禁止している。  写真を見る限り、圧縮材となる垂直部材も日本の橋梁と比較して、肉薄の鋼材から構成されているようだ。また、コンクリートで建設されている下部構造ペデスタルに設置されている、支承（Shoo）も、比較的軽微な鋳鋼で建設されているように見える。http://static.flickr.com/1411/979805513_71740a0a4d.jpg当該橋梁の図面も無い状態で推測するのは大胆すぎるが、崩壊時の動画を観た印象では、この手前側の支承付近から鉄骨の崩落（落下）が始まると、この動画のように、向こう側が引きずられるように崩落する可能性が高いように思う。http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9d/35wBridgecollapse.gif事故の瞬間のムービー 日本国内の道路橋は、（幸いにして！？）地震に対して粘り強さが求められるため、この当該事故のI-35W橋梁の写真に比べて、ごつくできている。I-35W bridge collapses over Mississippi River; 7 dead |
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http://ec1.images-amazon.com/images/I/41W7D33XPGL._SS500_.jpg 四半世紀前の前の新聞記事だが、朝日新聞「天声人語」S58.7.28(1983)に、こんな記事がある。水琴窟（すいきんくつ）というものを初めて見た。見たというよりも、聴いたといったほうがいいだろう。地下からきこえてくる音は、繊細で、しめやかで、そのくせちゃめっ気があって、なかなかの味わいだった。▼おおざ っぱにいえば、手水鉢（ちょうずばち）やつくばいの近くに、つりがね状のかめを伏せて地中に埋めこみ、中を空洞にしておく。かめの底にあけた穴から水がしたたり落ちると、水滴の音が反響して妙音を出す仕掛けをつくる。それを聴いて楽しむのが水琴窟だ（洞水門ともいう）。造園技術の最高傑作の一つだろう。http://www.suikinkutsu.com/image/suidanmen.jpg▼江戸から明治にかけては盛んに愛好されたそうで、品川の旧吉田記念館の庭園に残っていることを本紙東京版が伝えていた。昨今はすっかり廃れたが、東京の小林玉来さんの家に新しくつくられたものがあるときき、見学させていただいた。▼縁側の手水鉢のすぐ前は玉石で、その下に、大きなかめが埋めこまれている。水を注ぐ。間があって、ぽぽぽん、ぽん、ぽぽんと静かな音が地中からかすかにきこえてくる。こんこんとくぐもった金属音にもなる。鍾乳洞で水のしたたる音をきくような、涼味がある。▼まことに悠長な話だが、ぽぽんのあとの余韻がいい。余韻、余情、余香、余哀。昨今は「余」という文字をもつことばが余計者扱いにされ、肩身を狭くしている時代だけに、この清音がなつかしくきこえた。▼昔の人は音について実にこまやかな神経をもっていた。風声にまじるこの微妙な音をたのしむゆとりを、あわせ持っていたのだろう。今は車の騒音が水声の余韻をかき消す。「これを作ってから車の音のうるささが気になりだしました」と小林さんがいった。▼作ったのはもう引退した庭師の榎本伊三郎さんである。榎本さんは約五十年前の親方の仕事を思い出しながら作ったという。あるいは、今も健在の水琴窟が全国のあちこちにあるのかもしれない。 京都 円光寺の水琴窟 実際に、どんな音がするのか聴いてみたい方は、「ＮＰＯ日本水琴窟フォーラム」というサイト他で音が聴けるので、お試しいただきたい。「ＮＰＯ日本水琴窟フォーラム」手作り水琴窟 この「天声人語」の記事は反響を呼んだらしく、その二週間後にまた次の様な記事がある。朝日新聞天声人語S58.8.9(1983)「このあたり目に見ゆるもの皆涼し」は芭蕉の句だが、猛暑の日々はせめて、涼しげなものを見、涼しげな音をききたい。蛍、少女のゆかた、水中花、よしずとラムネのある風景、音では松の声、ひぐらし、鐘の音。▼涼しげな音の最高傑作の一つは、水琴窟（すいきんくつ）の音だろう。騒音時代の今はほぼ絶滅したといわれる水琴窟のことを本欄で書いたら、「わが家の水琴窟は健在です」というお便りをいくつかいただいた。幻の水琴窟が各地に生きていることがわかったのは、大変な収穫だった。▼徳島県の井形花枝さんの便りには「作られたのが江戸か明治かは定かでないが、わが家にも水琴窟がある。手水鉢（ちょうずばち）は 青石で高さ一�値勝△修虜顕爾某紊�めがうつぶせに埋められていて、水がしたたるとポポン、ポポンと涼しげに響く。亡父はよく、これは古くて珍しいものだ、大切にせよといっていた」とあった。▼愛知県の金子清さんの便りには「中庭に三カ所のつくばいがあり、それぞれに水琴窟がある。水滴が落ちると、金属性の琴のごとき音となる。私の家は文久年間に作られたものだが、水琴窟が同年代のものかどうかは不明」とあり、「夕立一過水の琴鳴りたそがるる」というご自身の句がそえられてあった。▼古い能舞台の下にも、かめが使われている。大阪の大槻能楽堂移設のさい、舞台の下に口径一�辰里�めが七、八個、底のほうを土の中に埋めた形で置かれてあることがわかったそうだ。役者が足を踏み鳴らすときの響きをよくするためのものだろう。お寺の鐘下にかめを埋めこんでおくのも、長く鳴り響かせるための工夫らしい。▼昔は中学の柔道場の下にも大きなかめをいくつか埋めたものだ、と飛騨の大工の親方にきいたことがある。昔の人はそれほど「いい音」にこだわり、余韻を大切にした。水琴窟の発想は、その余韻の美学の頂点に立つものではなかろうか。４００年程前、作庭家でもある茶人、小堀遠州が考案したつくばい周りの排水装置「洞水門」が起源と言われ、後の江戸期１８００年頃に、排水機能と同時に音を楽しむことを目的に庭師達が秘伝として「水琴窟」という名で、各地に作られたが 時代と共に消え去り、近年再び甦り、日本の音風景として見直されている「水琴窟」。この朝日新聞「天声人語」で紹介されて四半世紀。各地でこの「水滴で涼を呼ぶ装置」を施工する造園会社が再生したようです。水琴窟の総合プロディユース田村造園が作る水琴窟の音 水琴窟関係の研究・文献・資料 「水滴の 余韻残りて 涼しけり」 阿奉「風鈴や 余韻残りて 涼しけり」 阿奉いづれも、俳聖芭蕉の句には遠く及びません・・・「このあたり 目に見ゆるもの 皆涼し」 芭蕉 |
