アイバー
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構造工学および建設において、アイバーとは、通常は金属製の直線状の棒で、両端に他の部材に固定するための穴（「アイ」）が開けられている。アイバーは、橋梁などの構造物において、圧縮力ではなく張力のみが作用する箇所で使用される。ピンが使用される場合は、「ピン・アイバー構造」とも呼ばれる。[ 1 ]
構造
閉じたアイバーは、通常、全長にわたって一定の厚さの長方形断面を持ち、端部を除くすべての部分で一定の幅を持ちます。端部は、丸い端部で終わる幅の広い部分に移行します。この端部の中央には、円筒形のピンが入る穴があり、1つまたは複数のナットまたはボルトを受け入れるための備えがある場合があります。円形断面の場合、バーは通常、端部鍛造によってヘッドを作成し、さらに鍛造によって平坦化されます。その後、ヘッドは正確な厚さと平坦度に機械加工することができます。丸棒を使用する別の方法は、ループを形成し、自由端をメインバーに鍛造溶接（ハンマー溶接）または電気溶接することです。[ 2 ]
現代のワイヤーケーブル吊橋のケーブルアンカーには、オープンアイバーは使用されていません。これにより、ワイヤーをアイにループさせることができなくなり、閉じたアイにワイヤーを通す必要が生じます。
用途
バーのピン穴は若干小さめに製作される場合があります。その場合は、現場でリーマ加工を行います。この現場でのリーマ加工により、トラス要素またはチェーンリンクを構成する複数のバーに応力が均等に分散されます。組み立て時に、グリース、白鉛または赤鉛オイルペースト、またはその他の耐水性材料による耐腐食処理を施す場合もあります。
トラス：屋根と建物
アイバーは、ピンジョイントトラスにおいて、予想されるあらゆる条件下で張力以外の応力がバーに加わらないことが工学的手順によって確認できる部分に使用されます。アイバーは、木材または金属製の屋根トラスフレームの支持部を補助するために使用されます。アイバーはトラスの支柱として、キングジョイストの隣に配置されます。
チェーンリンクサスペンションスパン
アイバーリンクは、吊橋に古くから使用されてきました。複数のアイバーリンクを組み合わせることで、高い冗長性を備えた構造となっています。アイバーリンクは、圧縮ではなく張力に基づいて荷重を支えるチェーンリンク機構の一部となります。しかし、 1967年にシルバーブリッジが崩落し、46人が死亡した事故を受けて、より近代的な冗長性の低いチェーンリンク式吊橋は一般的に不評となりました。
（現在の吊橋の設計方法は、複数の線材を使って強力なケーブルを形成することです。）[ 3 ]
製造
アイバーは鋳造、鍛造、または圧延板からの切削で作られます。丸棒を使用する場合、アイは通常鍛造されます。熱処理（加熱と急冷）により、微細結晶構造が形成され、バーの強度が向上します。硬度が高すぎると脆性が生じる可能性があるため、避けるべきです。バーを接合するために使用されるピンも熱処理され、通常はバーの硬度を超える硬度に加工されるため、高応力下でもせん断されません
積み重ね
元々のアイバーは、薄い鉄を積み重ね[ 2 ]、炉で鍛造することで形成されていました。組み立てられた部品は加熱され、金型の上でU字型に叩き込まれました。アイを作るために、加熱された曲げられた鉄を叩き込んで隙間を埋め、アイの形状を作りました[ 2 ] 。この方法は、バーを迅速かつ効率的に作成する方法を生み出しましたが、積み重ね方法が不十分に加熱されていたり欠陥があったりしたため、ある時点以降は構造的にまとまらなくなりました
鋳造
杭打ちは鋳造に取って代わられ、鋳造ではアイとバーが同じ鋳型で一緒に鋳造され、結合が壊れる領域が少なくなり、より強固な部品が作られました。
レーザー、プラズマ、ウォータージェットなどの新しい鋼材切断方法により、プレハブ鋼板からアイバーなどの鋼材を製造できるようになりました。
レーザー
強力なレーザーを使用して、プログラムされたデザインを鋼材から正確に切断します。この方法は迅速で廃棄物を削減できますが、使用前に追加の研磨と仕上げが必要です
プラズマ
酸素ガスを電極に流すことでアークを発生させ、それを鋼鉄に送り込むことで金属を切断することができます。この切断方法は導電性のある金属にのみ有効です
ウォータージェット
レーザーと同様に、ウォータージェット切断は切断機を使用しますが、水の力を利用して鋼材を切断します。水を使用することで、仕上げに近い滑らかな切断面が得られ、生産時間を短縮します
使用の利点
アイバーは、鋼材のコストが高かった1900年代初頭に開発されました。アイバーの開発は、橋梁に必要な鋼材の量を減らすためのシンプルな解決策を提供しました。ピンとアイの方式を使用することで、理論的には接合部材にかかる応力が軽減されます。[ 4 ]
使用上の問題
問題は以下の理由で発生します。
不適切な製造
鋼の場合は鋳造不良、鉄の場合は打ち込み不良により、バーが適切に製造されていない可能性があります。このエラーは、ヘッドがバーから折れたり、ピンホールから外側にかけてヘッドが割れたりしている箇所で明らかです。[ 2 ]
不十分な積層
橋梁の支柱として設置されたアイバーの積層が不十分です。シルバー橋の大惨事を考えてみましょう。これは、チェーンの支柱として2本のアイバーのみがペアになっていた事例です。以前は4本のアイバーをピンで固定して使用するのが一般的でした。1本のアイバーが破損した場合、残った1本のアイバーだけでなく、さらに3本のアイバーで荷重を分散させることができました。シルバー橋の場合、残りのアイバーも破損し、橋が崩壊しました。[ 5 ]
一般的な摩耗
すべての金属と同様に、鋼鉄も時間の経過とともに摩耗します。その結果、アイ内の鋼鉄ピンが緩み、張力を失い、構造の完全性が損なわれます
アイバーの使用レビュー
アイバーの製造技術の進歩により、鉄製や旧式の鋳造鋼製のアイバーは少なくなっています。しかしながら、これらの古い橋梁も依然として維持管理と点検が必要です。ユニオン・パシフィック鉄道のデューイ・ウォールズ・ジュニア氏をはじめとする研究者は、損傷箇所の点検、特定、そして適切な補修方法に関する資料をまとめています。[ 4 ]
HAERが記録した注目すべき吊り橋
| 氏名 | ID | 日付 | 重要性 |
|---|---|---|---|
| スリーシスターズ橋 | HAER PA-490-A | 1926 | 大型アイバー吊橋の例 |
| ブルックリン橋 | ニューヨーク州道18号線 | 1883年 | かつて世界最大の橋で、アイバーアンカーを備えている |
| ドレスデン（オハイオ州）吊橋 | HAER OH-93 | 1914 | アイバー吊橋の数少ない例の一つ |
参照
参考文献
- ^ Sparks, S. Patrick, Marc E. Badoux. 「テキサス州ニューブラウンフェルズにある歴史的な錬鉄製トラス橋の非破壊検査」 APT紀要29巻1号（1998年）：5～10。doi： 10.2307/ 1504542
- ^ a b c d Loss, HV The Forging of Eye-bars: And the Flow of Metal in Closed Dies . United States: Publisher Not Identified, 1893. Accessed November 16, 2018. https://archive.org/stream/forgingofeyebars01loss#page/n1/mode/2up .
- ^スタインマン、DB（2008年）『吊橋の設計、建設、架設に関する実務論文集』 READ BOOKS、p.46、ISBN 1-4097-3099-9。
- ^ a bウェルズ、デューイ。「鋼橋のアイバーメンテナンス」（PDF）www.arema.org。2018年12月14日閲覧
- ^ LeRose, Chris. 「シルバーブリッジの崩壊」ウェストバージニア州歴史協会. 2001年10月. 2018年11月16日にアクセス. http://www.wvculture.org/history/wvhs/wvhs1504.html .
外部リンク
- 鉄の鋳造- 1940-1949 - イギリスの教育映画
