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鋼製ロックシェッドの優れた変形性能に着目し、それによる落石の衝撃吸収効果について検討するため、鋼製ロックシェッド屋根部の実物大モデルを用いた落石衝撃実験を実施した。
1.実験概要
両端で単純支持した2本の鋼桁(H 390x300x10x16mm)を11本の横ばり(H 175x175x7.5x11mm)で連結して並置し、横ばりの上の土槽に厚さ90cmで敷き詰めたサンドクッション材の上へ1tonfの重錘を落下させた。加速度、クッション材底面の土圧、たわみ、ひずみ、支点反力を計測した。鋼桁のスパン長は8m、10m、12mの3種類とし、270回余りの落石実験を行った。補助金により購入したレーザー式変位計は、動的たわみ特性を計測する上で非常に有効であり、また可搬型のパソコンにより実験現場でのデータの収集が容易であった。
2.実験結果
1)鋼桁に作用する衝撃荷重を推定する為に、衝撃反力を用いると計測誤差が少なく、落下高さとの線形関係が顕著であることがわかった。
2)鋼桁のひずみおよびたわみの実験値は、はり理論に基づいて衝撃反力から得られる値に一致することがわかった。したがって、落石の設計荷重は衝撃反力に対応させることができる。
3)衝撃反力は鋼桁のスパン長による差異が明確であり、重錘落下高さが同じでも長スパンのはりほど衝撃反力は小さく、これまでコンクリート桁の実験では期待できなかった衝撃吸収効果を確認できた。
4)以上の結果から、重錘落下高および鋼桁の変形性能をパラメータとして設計荷重を評価できることが明らかとなった。その評価式については、落石衝撃力シミュレーション解析と強制振動解析を用いて検討中である。
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