つり橋のワイヤーを張りっぱなしにしている場合と張ったり緩めたりする場合のどちらが壊れやすい？

質問

実際に

は出来ませんが、
つり橋のワイヤーを張りっぱなしにしている場合と張ったり緩めたりする場合を比べるとどちらがワイヤーが

切れやすいですか？
また、どちらの方が橋脚が壊れやすいのでしょうか？

というのも、鉄は繰り返し加重を加えたほうが、一定の加重を加え続けるより、壊れやすいと思うからです。
それとも、加重に対する鉄の応力の余裕により状況は変わるのでしょうか？

もっと分かりやすく言うと、
テニスのネットを張りっぱなしにするのと、張ったり緩めたりするのでは、どちらがネットのワイヤーや支柱

が壊れやすいのでしょうか？

回答No.3

Willyt · ベストアンサー

加重ではなく荷重です。
　吊橋の場合そのスパンが長いこと、路面とこれを支える構造が重いことから、自重（死荷重）による応力が非常に大きいので疲労破壊は殆ど起きません。疲労が関係するのは応力振幅と回数です。応力振幅の増加で寿命は指数関数的に短くなります。つまり、振幅が２倍になれば寿命は１/４、４倍になれば１/１６という工合です。従って吊橋のケーブルを緩めたり張ったりすることは著しく寿命を縮めることになりますね。
　テニスのネットの場合は初期張力が非常に大きく、風による応力振幅は僅かで、あまり寿命に影響しません。張力を強くしておけば、風による応力増加は更に少なくなります。それより一回その張力をなくすことの方が寿命に大きく影響を与えます。
　ネットに大きな影響を与えるのはたぶん人がぶつかったりよりかかったりすることによる荷重増だと思われますから、そのような事をできるだけ避けることもネットの寿命を長くするコツの一つだと考えられますね。
　いずれの場合にも初期にかける大きなケーブル張力は疲労に関する寿命には全く影響を与えないということが大切なのです。

お礼

回答ありがとうございます。
ということは、テニスの場合張りっぱなしの方が良いということですね。

回答No.2

outerlimit

張りっぱなしでも風圧等の影響で加重はかなり変動します

吊橋の場合、利用する人車両の加重も影響します（繰り返し加重になります）

もう少し広く見るようにしないと些末な事象に惑わされて本質を見失いますよ

お礼

回答ありがとうございます。
>吊橋の場合、利用する人車両の加重も影響します（繰り返し加重になります）

>もう少し広く見るようにしないと些末な事象に惑わされて本質を見失いますよ

おっしゃるとおりですよね。
で、本質を見たとき、結局はどちらのほうが壊れやすいのですか？

回答No.1

Willyt

ケーブルに限らず、あらゆる構造材料は繰り返し荷重によって疲労現象が起き、その回数が多いほど、また荷重が大きいほど早く壊れます。荷重に増減がなければ降伏点近くにまで荷重をかけ続けても一般には壊れることはありません。極く稀に静的疲労と呼ばれる現象が起きますが、これは無視していいでしょう。
　荷重が増減する場合、繰り返し荷重によって応力が降伏点を超えない限り、静的にかかっている荷重は無関係というこっとが分っています。これをテニスのネットに適用すると、ネットを張り続けていた方が長く保つという結論になりますね。ネットを張ったり外したりするとその振幅が非常に大きくなりますから、これが寿命を縮めます。
　ただ、ネットを強く張りすぎてネットに球や人体が触れることにより、降伏点を超える荷重になるときは低サイクル疲労という現象で著しく寿命が縮まります。ネットをあまり強く張りすぎないことがコツになりますね。

お礼

回答ありがとうございます。
結局、実際のテニスのネットはどちらのほうが壊れにくいのでしょうね？