| 研究課題/領域番号 |
21K04596
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| 研究機関 | 函館工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
平沢 秀之 函館工業高等専門学校, 社会基盤工学科, 教授 (90238353)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 緊急仮設橋 / 木橋 / ワーレントラス / 接合部 / 強度 |
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| 研究実績の概要 |
自然災害が発生して交通路が分断され、人命救助や物資輸送が困難に陥った際に緊急に架設する「緊急仮設橋」を開発して実用化させることを目指している。これまでの研究から、橋を折り畳み構造とすることにより、4時間半ほどで架設完了できること、また、折り畳みとせず、従来型のワーレントラス橋とすることでも、4時間半ほどで架設完了できることが判明している。
本研究では、従来型のワーレントラス橋形式とし、短時間架設が可能な条件を保持しつつ、製作コストの削減、接合部の強度確保、橋軸直角方向の剛性確保も満たすよう改良を加える。令和3年度は、使用する木材(道南スギ)の材料を購入し、材料試験(ヤング係数の測定)、トラス格点部のボルト位置と連結鋼板の設計、更に、接合部に引張荷重を載荷させ、強度を求めるための荷重載荷試験を実施する。
材料試験の結果、ヤング係数は6935N/mm2が得られた。これは、一般に流通するスギ材と同程度のヤング係数と言える。また、トラス格点部の設計に基づき、5分の1スケールのトラス橋模型を製作した。これは、今後の実物大モデルの製作に向けた細部構造の検討に利用していく。更に、荷重載荷試験では、接合部のボルト配置を従来型の左右対称配置のタイプと、破壊時の亀裂が繊維方向に貫通しない左右非対称配置のタイプを考案した。試験の結果、提案する左右非対称配置とした供試体において、従来の左右対称配置の接合法より強度が15％向上した結果を得ることができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
令和3年度の当初計画は、(1)製材の材料試験、(2)接合部の設計、(3)接合部の強度試験であった。これらに対し、(1)において、試験体作製⇒引張試験⇒ひずみデータ集計⇒ヤング係数算出を完了させた。(2)において、部材寸法仮定⇒格点部の形状の検討・改良⇒CAD図面作成⇒改良・修正⇒5分の1スケール模型の作製を遂行させた。(3)において、試験体の形状設計⇒CAD図面作成⇒試験体作製⇒載荷試験⇒試験結果集計⇒破壊荷重の算定を完了させた。一方、(2)においては、実物大スケールにおけるボルトの直径とボルト孔の直径を決定するには至らなかった。これは令和4年度に引き継ぐこととなるが、比較的短時間で決定できるので、進展の遅れはカバーできる。
以上により、「おおむね順調に進展している」と自己評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、実物大スケールのワーレントラス橋の製作に着手する。材料は、トラス部材として使用する木材(道南スギ)と、連結部材として使用する鋼板、更に接合用ボルト、ナット類、ブレース材として使用するワイヤーロープ等であり、適切な形状、規格、材質のものを購入する。購入する材料は、加工済みの状態で納品するものもあるが、一部は納品後、学内で加工することとなる。
材料の加工が完了した後、架設実験に着手する。架設実験は屋外で行い、架設の作業性、架設時間を明らかにする。架設場所は、函館高専の敷地を利用し、実際の現場を想定した実験を行うこととする。
研究を遂行する上での課題は、令和3年から「ウッドショック」と呼ばれる、木材の異常高騰である。これは、コロナ感染拡大により、アメリカにおいて住宅の新築増築の需要が高まった(金利低下による需要喚起を行った)ため、木材需要が大幅に増大した現象である。北米産木材の供給量が追い付かず、我が国の木材生産にもその影響が及び、価格高騰となった。したがって、科研費の予算で全ての材料を購入できない可能性がある。そのような場合は、木材の加工を極力学内で行うこととし、業者による加工を少なくしてコストを下げることを検討する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ感染拡大により、旅費が不要になったため。次年度は、ウッドショックによる木材価格の上昇分に充当する予定。
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