橋（模型）の強度計算について

質問

現在、ケント紙を用いて橋を作っているのですが、耐荷重（この荷重で破壊する）の見積もり方法が分からないで困っています。もし、計算方法が分かる方いらっしゃいましたらよろしくお願いします。

支点間距離：550(mm)
断面：台形（上底35mm,下底70mm,高さ10mm)
真ん中で集中荷重を受けるものとする。

どれだけの荷重がかかると破壊（折れる）かを知りたいです。

回答No.1

smzs · ベストアンサー

ご質問の件、直接の回答としては、「強度を求めることは困難」となります。
　紙で作ったとしたら、薄肉構造ですから、もし、その模型を完璧に作ることが出来たとして、破壊の様式は上フランジの座屈ですね。
　としたら、紙のヤング係数、紙の厚さや橋の各部分の寸法、及びそれを元に求めた断面積や断面二次モーメントがあれば、理屈の上では強度が計算できることになります。

　しかし、現実問題としては、紙は元もと薄いので、接着剤を少し多めに使うと、接着剤による補強効果が出てきてしまいます。また、逆に（私の授業の中で厚紙で橋の模型を作らせ、おもりを載せる、ということをやっていますが）接着不良により、本来持っている強度よりもはるかに小さな荷重で壊れてしまう、といった例も多数あります。
　さらに、製作時のわずかな誤差のために、模型全体がねじれて崩壊する（横ねじれ座屈？）といった実例も相当数あります。

　こういった不確定要因は、定量的に捉えるのはかなり困難でしょう。そのため、「現実問題としては難しい」というのが回答になります。

お礼

詳しく答えていただきありがとうございました。
やはり接着不良や誤差などが大きく影響するのですね。
もう一度、できるだけのことはやってみたいと思います。