力とかたち
トラス（Truss)


鉄橋や塔に使われている三角形を組み合わせた骨組み。
あの三角形は、まるで合気道のように加えられる力を材料の得意技に取り込む不思議な形だ。
　
山線鉄橋（ダブルワーレントラス）
北海道千歳市支笏湖畔		 主な接合部はピン接合になっている

宇宙ステーションに使われるトラス　　宇宙開発事業団（NASDA)提供

つまようじブリッジに使われるトラス

三角形のわざ
　つまようじを道具を使わずに真ん中から２つにすることを考えてみよう。ほとんどの人は、迷わず次の写真のように折るだろう。この方法だと、約1.8ｋｇｆの力で折ることが出来る。小学生でも簡単だ。

　引張ってひきちぎることも、真ん中あたりを押しつぶすことも原理的には可能だが、誰もそんなことはしない。曲げの力を加えたほうが、つまようじを容易に２つにすることが出来ることを知っているからだ。仮に引張って切ろうとすると、計算上60ｋｇｆ以上の力が必要になる。たかが１本のつまようじでも、引張ったり圧縮したりして壊すには大きな力が要ることがわかる。

　同じ材料でも力のかけ方で強かったり、弱かったりする。曲げの力をかけると棒は小さい力で壊れることが分かる。

つまようじを２つに折る
（マウスポインタを写真の上にもってくると・・・）

　棒に曲げの力をかけずに、引張りか圧縮かだけの力がかかるようにしたら、軽くて強い構造が出来るだろう。
三角形で骨組みを組み、つなぎ目（接点）を回転に抵抗しない方法（ピン接合）にすると、力が分けられていくだけではなく、部材に対しては、引張りか圧縮かの２種類になる。部材にとっては、得意技（引張りと圧縮には強い）のところへ力を抱き込むことになるのだ。まるで合気道の達人のように。

下図の２等辺三角形の頂点に下向きに１０の力を加えたとする。このとき、斜めの部材には圧縮の力（−6.01）が働く。底辺の部材には引張の力（3.33）が働く。

マウスポインタを図の上に置いてみよう


トラスの解析

トラス構造のはりは、全体としては棒状のはりと同じような変形のしかたをするが、個々の部材は、圧縮されている部材と引っ張られている部材とに分けることが出来る。

下の図は、代表的なトラス（静定トラス）である。図の上にマウスポインタをおくと、それぞれのトラスに、１０の力が中央部に集中荷重としてかかったときの、各部材の軸力が出てくる。数字はプラスが引張を、マイナスが圧縮を表している。また、色も、赤が圧縮、青が引張をあらわしている。
ワーレントラス
プラットトラス
ハウトラス
キングポストトラス

　トラスを解析する場合は、つなぎめ（接点）はピン接合であり、静定トラスとして解析している。接着剤を使用している”つまようじ橋”は、原理的にはピン接合ではなく、この解析はそのまま当てはまらないことに注意が必要である。原理的にはそうでも、実際上は接着剤による接合でもピン接合とみなしても差し支えない範囲があって、トラスの軸力計算から得られる結果は、強いブリッジを効率よく作るのに役に立つ。このあたりは大変面白い。

　この解析は、名古屋工業大学 市之瀬研究室のホームページ上で公開されているソフト（「二次元トラス解析」）を使用した。
市之瀬研究室のホームページ


トラスをはじめとした構造力学を楽しく学べるテキストが出版された。
名古屋大学・横浜国立大学とともに「トラスコンテスト」を実施されている名古屋工業大学市之瀬敏勝教授の新刊。

上のトラスの解析に使ったソフトをはじめとした9種類のソフトがCD-ROMに収められている。
これらのソフトを動かしながらテキストを読むと、構造力学をビジュアルにかつインタラクティブに学ぶことのできる。
構造力学の面白さを伝えようとする教授の知恵と気迫が伝わる1冊。

ブリッジコンテストをより深く楽しむためには、必読でしょう。

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CD-ROMに収められている9つのソフト

*トラス入門　*トラス解析　*梁の変形　*断面2次モーメント　*片持梁　*屈折梁　*柱付梁　*門形ラーメン　*多層骨組　*3 ヒンジラーメン　*モールの応力円　*モールのひずみ円


　
力とかたち
曲げ
アーチ

トラス関係のリンク

トラスの勉強をするならここ
http://kitten.ace.nitech.ac.jp/ichilab/mech/


ピントラス鉄橋の豊富な写真
http://tbsa.cool.ne.jp/pin/trussf.htm

プラットの遺志によって作られたという屋根付の木橋
私好みの写真です。
http://www.murata4.co.jp/06kako/00omake/taka/19vt/06.html

ライト兄弟は強くて軽い飛行機を作るためにトラス構造を勉強していた。
科学技術振興財団　ＷＥＢラーニングプラザ
このページの科学技術史の項目をご覧ください


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＜主旨・ルール・経過＞

つまようじ橋の作り方

優秀作品

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