ウォーレントラス

ウォーレントラス – 対角線の一部は圧縮され、一部は張力を受けます。

構造工学において、ウォーレントラスまたは正三角形トラス^{[ 1 ]}は、正三角形をベースとした軽量設計を採用したトラスの一種です。1848年に特許を取得したイギリスの技術者、ジェームズ・ウォーレンにちなんで名付けられました。

ウィルズ・クリーク・ボルマン橋、1871年に建設された短いウォーレントラス橋

起源

1848年に設計者のジェームズ・ウォーレンとウィロビー・テオボルド・モンザニによって特許を取得しました。

トラス

ウォーレントラスは、長手方向の部材を斜めの横材のみで接合した構造で、その長さに沿って交互に逆三角形状の空間を形成します。これにより純粋なトラスが形成されます。個々の支柱、梁、またはタイは、張力または圧縮力のみを受け、曲げ力やねじり力は受けません。

斜材にかかる荷重は、圧縮と引張（中心に近づくにつれて）が交互に作用し、垂直要素は存在しません。一方、中心付近の要素は、活荷重に応じて引張と圧縮の両方を支える必要があります。この構成は強度と材料の経済性を兼ね備えているため、比較的軽量です。桁の長さが均等であるため、プレファブリケーションモジュール橋に最適です。

これは、要素が二等辺三角形を形成するネヴィルトラスの改良版である。^{[ 2 ]}

ウォーレントラスの変種では、三角形の中に追加の垂直部材が入っています。^{[ 1 ]}これらは、上部の水平部材の長さが長くなりすぎて座屈の危険がある場合に使用されます。^{[ i ]}これらの垂直部材はトラスの荷重の大部分を支えるわけではなく、主に水平部材が壊れないように安定させる役割を果たします。

橋

クルムリン高架橋^{[ 3 ]} 1857年、ウォーレントラスの初期の重要な使用例^{[ 4 ]}

千葉都市モノレール、日本

建築

ウォーレン・トラスは、第二次世界大戦中に急造された数百もの航空機格納庫において、顕著な構造的特徴を呈しています。戦争初期、イギリスとカナダ政府は、カナダに新設された空軍基地を用いて、新興空軍を支えるために必要な搭乗員を訓練するという、英連邦航空訓練計画と呼ばれる協定を締結しました。カナダ全土に数百もの飛行場、エプロン、誘導路、地上施設が建設されました。特徴的なのは、三角形の滑走路レイアウトと、ブリティッシュコロンビア州産の未使用材を用いて建設され、ウォーレン・トラス構造の屋根を持つ格納庫です。^{[ 5 ] [ 6 ]}現在も多くの格納庫が稼働しています。

航空機

保存されたアンサルドSVA。両翼の間にウォーレントラスが補強されている。

ハンドレページ HP42 は、その平面間トラスを誇示しています。

ウォーレントラス構造は、多数の航空機の設計において、 機体の設計と構築にも使用されてきました。

初期の用途としては、複葉機の翼間支柱に用いられました。第一次世界大戦中にイタリアが開発したアンサルドSVAシリーズの高速偵察複葉機は、当時最速の航空機の一つでした。また、ハンドレページHP42は1920年代後半に成功を収めた旅客機であり、フィアットCR.42ファルコ戦闘機は第二次世界大戦まで運用されました。

ウォーレン トラスは、パイパー J-3 カブやホーカー ハリケーンなどの胴体フレームにも使用されることがあります。

注記

説明ノート

1. 柱理論によれば、座屈の危険性は圧縮荷重だけでなく長さによっても増大します。

引用

1. Frank Griggs, Jr. (2015年7月). 「ウォーレン・トラス」 .構造. 2017年9月7日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年4月28日閲覧。
2. 「ウォーレン・トラス」。ギャレットの橋。
3. ジョーンズ、スティーブン・K. (2009).南ウェールズのブルネル第3巻：リヴァイアサンとのつながりストラウド：歴史出版社. pp.  20– 21. ISBN 9780752449128。
4. デ・マレ、エリック (1975) [1954].英国の橋。バッツフォード。86 ～ 87ページ 。ISBN 0-7134-2925-9。
5. 「Hangar #14」 HistoricPlaces.ca 2019年12月26日閲覧。
6. Rkelland (2016年2月10日). 「Hangar 14とイギリス連邦航空訓練計画」 . 2019年12月26日閲覧。