2006年度 創造工房実習の作業用ページ
自宅やアパートで橋を作る人は、じゅうぶんに換気しながら作業して下さい。 アロンアルファなら毒性は低そうですが、ツリロンはシアノアクリレート以外の成分がどの程度含まれているかなど不明なので。
| 日時 | 製作者 | 自重(g) | 崩壊荷重 | 崩壊荷重/自重 | 順位 |
| 1/31 | S | 93 | 955 | 10.3 | 3 |
| 1/31 | N | 75 | 1250 | 16.7 | 2 |
| 1/31 | Y | 55 | 1966 | 35.7 | 1 |
| 2/7 | I | 78 | 421 | 5.4 | 5 |
| 2/9 | H | 61 | 455 | 7.5 | 4 |
私は、材料をたくさん使った方が二次曲線的に強くなると思い込んでいたので、とにかく100gぎりぎりまで材料を使って、重いけど強い橋を目指して作った。そして、作るのが簡単そうなのでトラスにした。目標は1kgだった。
壊れたのを見ると、どこが壊れたのかわからない位めちゃくちゃになった。折れたというよりも、割れた。思ったよりも弱かった。その理由を考えてみた。 1つ目の間違いは、上弦材と下弦材がしっかりしていれば、その他の部品が細くても良いと思っていたことである。今回の載荷試験では、橋にテープを通して重りをぶら下げるやり方だったので、水平方向の力はテープが橋を両側からはさむ力だけなので、横構はそんなに重要ではないと考え、横構の材料は少なくして、その分上弦材と下弦材にたくさんの材料をつかった。それが間違いだったと思う。横構は水平方向の力のためだけにあるのではないのかもしれない。 2つ目の間違いは、上弦材と下弦材の断面を縦長にした事だと思う。橋を作り始めた頃は、理由もなく断面を横長にするつもりで作っていたが、斜材で上弦材と下弦材をつなごうとしたとき、断面を縦長にした方がのりしろが大きくなるので、こっちの方が良いと思い、そうしてしまった。断面を縦長にしたのでたわみが小さく、粘りがなく、もろい橋になったんだと思う。 3つ目の間違いは、下側に載荷してしまった事だと思う。上側に最荷する事なんか全く考えてなかったので、初めから下側に載荷するつもりで作っていた。だから上弦材の中央のところには横構がない。もし、上側に載荷していたら、テープで上弦材が両側からはさまれてすぐ壊れていたと思う。でも、ちゃんとした橋なら、上側に載荷する方が有利だそうだ。
強度が強い橋を作ろうと考え、この形にしました。三角形のトラスも考えたのですが、今までもそのような構造が多かったようなので、細かく四角を作ると、より強度がでるのではないかと思いました。
まず、試験のときに安定するように長めにつくり、強度が高くできるだけ軽くするようにしました。細かい四角の構造にしたので、まずまずの結果がでましたが、途中、おもりが足りなくなって長い間おもりを入れられなかったので、おもりがあったらもう少し高い値がでたのではないかと思い残念です。しかし、Yさんの橋はすごかったです。軽い上に、しっかり作られていました。私も上下面にクロスにパスタを置くのを見習うべきだったと思います。Sさんの橋は、一本一本はしっかりしてたのですが、全体で見たとき部材同士がうまく配置されていなかったと思います。Iさんの橋は見たことがなく、面白い橋でした。ただ、細かいトラス構造のほうがやはり、力が分散されて強度があることがわかりました。Hさんの橋は、中央の部分をもう少し細かい構造にすれば強度が増したと思います。ただ、アーチの形がとてもきれいでした。景観的にはトラスよりアーチのほうがきれいだと感じました。
試験の終わった橋を見ると、ほぼ中央(テープをかけていたところ)で壊れていたので、いちおう荷重は均等に分散されていたのではないかと思う。接合部分もしっかりしていたように思います。あとは、軽くすることばかり考えてしまっていたので、もっと強い橋を作るには斜材を多く入れたり、上の面にも、パスタで補強したらよかったと思います。
どのような橋が一番強度が強いか考えたときにやはり、トラス構造の橋がいいのではないかと思いこの形にしました。とにかく荷重が全体に均等に分散されるように正三角形になるように設計し、上下面にはクロスにパスタをおいてみました。
他の人と違う点は、自重が小さいことです。荷重の影響を受けやすい上弦材と下弦材をパスタ3本、斜材を2本、その他を1本ずつ使用したのですが強度は大きかったです。つまり、構造が強度に影響を与えるということがわかりました。Ｓさんのは上下の部材が少なかったため側面の部材が離れたように破壊してしまったのだと思います。Ｎさんのは荷重が分散してかかっているようでしたが、斜材がある部分とない部分があったから荷重が均等にかからなかったのだと思います。Ｉさんのは部材が折れていたのと土台となる部分がなかったのでつなぎ目の荷重が他の部分に分散されなかったのだと思います。Ｈさんのはきれいなアーチ橋でしたが中央の断面が大きかったので荷重に耐えられなかったのだと思います。下弦材からテープを通した場合と上弦材からテープを通した場合では上からのほうが強度は大きくなるので強度の差がでたと考えられます。
橋が壊れた部分は荷重がかかっていた所ではなかったので、その部分の接合がよくなかったのだと思います。 トラス構造は他の構造と比べて強度が大きいこと、それぞれの部材が荷重を分散する役割を果たしていることが今回の実験でよくわかりました。
僕はまずトラス構造での橋を作ろうと思った。その中で60ｃｍ内に10〜20の細かなトラスを設計するのではなく大きな二つのトラスで構成された橋ではどのような強度、崩壊加重／自重を示すか興味があった。実際の橋梁物でもあまり見られない形に挑戦してみた。
パスタ橋の全景は下写真�，里茲Δ砲覆辰討い襦�
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見た目では、ほかのパスタの橋よりも強度が弱そうだったがトラス構造を信じて載荷試験を行った。写真��
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橋の構造上荷重が集中しそうなトラス根元、桁との設置点には太くまとめたパスタを使用し、それ以外の箇所はあまりパスタを使わず自重にも注意しながら製作を行った。
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ほかのパスタ橋が中心から折れて破壊されているのに対して、僕の橋は机との設置点から強度の限界が表れ始めた。試験開始まで接着剤の乾燥を行っていたが、それが不十分で接着面からの破壊に至ったと写真��から読み取れる。
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破壊後のパスタ橋を検証してみると写真�ず限Δ�らのトラス根元を中心に破壊が発生していた。強度には注意して設計を行った部分だったので接着不十分で思ったより結果が出なかったのは残念だった。この部分の接着が十分であれば橋中心部分での破壊はごく微小だったので、載荷結果はもう少しいいものが出たかもしれない。
ほかの高強度の橋と僕の巨大トラス橋とを比較してみると、明らかに僕の橋の強度の方が弱かった。その理由として考えられるものをいくつか検討してみた。まず一目瞭然のトラスの大きさについて。大きければその分細かなトラスで分散されるはずの各点の荷重が集中し、結果的に弱い構造となってしまったと考えられる。割り箸をつなぎ合わせて作った橋より、丸太の一本橋の方が強度が上なのではという浅はかな考え方はトラス構造では用いれないということが分かった。
次に考えられるのが各部分のパスタの太さである。他のトラス橋、アーチ橋は支柱となる太いパスタ部分以外は割りと太さが均一だったように思えた。しかし僕のパスタ橋は机との設置面ではパスタ6〜7本をまとめた極太の材料を、中心トラスでは3〜4本まとめた太さのものを、補強材として入れたものは1〜2本と太さにばらつきがあった。
自重を考慮して材料の太さに変化をつけたつもりだったが、各部3〜4本のパスタで局部的に剛性をあげるのではなく、全体的にがっしりした橋の構造の方が結果的に載荷荷重も破壊荷重／自重も優れた結果を残すことが分かった。
僕は、他の人がトラス構造で作ると思ったので、アーチ構造にして作ってみました。強度は、弱かったが見た目は良かったと思う。
壊れた時、中央部から壊れていた。強度が、他の人より弱かったのは、下部に載荷したことと下部に載荷するために中央部に縦の部材がなかったことやアーチの部分のパスタの長さが長すぎたから弱かったと思う。だから、アーチの部分のパスタの長さを短くして縦の部材を短くなるようにして、載荷位置を上部にすれば荷重が分散すると思う。
僕の作った橋は、他の人と比べて構造が違うという特徴があります。 結果的には、トラスの橋が強度が大きかった。強度の大きかったトラスは、小さい三角形で、強度が小さかったトラスは、大きい三角形なので、ある程度小さいくしたほうが強度が大きくなることがわかった。
画像を参照しながら説明した場合は、
載荷試験の写真集その1
から参照したい画像をクリックして開いておいて、その画像ファイルのURLをブラウザーのアドレスバーから
コピーしてここに貼り付ければ(編集画面で確認してください)
こんなふうに画像を貼り付けながら説明することもできます。
この写真を見れば分かるように…とかなんとか…
| 日付 | 参加者(場所) | 作業内容 |
| 06/10/11 | I/S/N/H/Y(218) | 打ち合わせ |
| 06/10/18 | S/H/N/Y/I(218) | 資料収集 |
| 06/10/25 | I/H/S/Y/N(218) | 作業 |
| 06/11/1 | S/H/N/I/Y(218) | 作業 |
| 06/11/8 | I/S/H/Y(218) | 作業 |
| 06/11/15 | I/S/H/N/Y(218) | 作業 |
| 06/11/22 | I/H/N/Y/S(218) | 作業 |
| 06/11/29 | I/S/N/H/Y(218) | 作業 |
| 06/12/6 | I/N/S/H/Y(218) | 作業 |
| 06/12/20 | I/S/N/H/Y(218) | 作業 |
| 07/1/10 | I/S/N/H/Y(218) | 作業 |
| 07/1/17 | I/S/H/N/Y(218) | 作業 |
| 07/1/24 | I/H(218)Y(自宅) | 作業 |
| 日付 | 参加者(場所) | 作業内容 |
| 05/10/5 | I/K/T/F/S(218) | 打ち合わせ |
| 05/10/12 | I/K/T/F/S(218) | 資料収集 |
| 05/10/19 | I/K/T/F/S(218) | 資料収集 |
| 05/10/27 | I/K/F/S(218) | 資料収集・製作 |
| 05/11/2 | I/K/T/F(218);S(自宅) | 製作 |
| 05/11/9 | I/K/T/F/S(218) | 製作 |
| 05/11/16 | I/T/S(218);K(自宅) | 製作 |
| 05/11/30 | T/F | 製作 |
| 05/12/7 | I/T/F/S;K(自宅) | 製作 |
| 05/12/14 | I/T/F/S;K(自宅) | 製作 |
| 06/01/11 | T/F/K/S(ち) | 製作 |
| 06/01/18 | I/T/F/K/S | 製作、実験準備 |
| 日時 | 製作者 | 自重(g) | 崩壊荷重 | 崩壊荷重/自重 | 順位 |
| 04/12/22 | 昨年度記録 | 70 | 1185 | 16.9 | |
| 06/1/25(水)9:00 | I | 81 | 1115 | 13.8 | 2 |
| 06/1/25(水)9:00 | T | 70 | 1100 | 15.7 | 1 |
| 06/2/1(水)9:00 | F | 36 | 194 | 5.4 | 4 |
| 06/2/1(水)9:00 | S | 60 | 135 | 2.3 | 5 |
| 06/2/1(水)9:00 | K | 56 | 715 | 12.8 | 3 |
＊＊試験手順
