【動画】パスタのアーチ実験:トンネルアーチをつくるのに必要な2つのこと(トンネル編その2)

パスタのアーチ実験を通じて、トンネルアーチをつくるのに必要な2つのことを見つけました。

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時間が空いてしまいましたが、
前回のパスタトンネル実験のつづきです。
大きなトンネルアーチをつくる秘密を探っていきます。

今回はアーチの要石の少し横に重りを2つ置きました。
すると、トンネルがずいぶんと大きくなります。

重りを置いたことで “【動画】パスタのアーチ実験:トンネルアーチをつくるのに必要な2つのこと(トンネル編その2)”の続きを読む

【動画】パスタのアーチ実験:トンネル編その1

パスタを使った模型実験でトンネルのアーチについて考えます。

土木の中に見られるアーチって2種類あります。
橋のように架けるもの、と
トンネルのように穴を掘るものです。

穴をあけた空間がアーチによって支えられます。

今回は、パスタの束を使ったトンネルのアーチ実験の前半です。
アーチに必要な条件を探していろいろと試してみました。
3つの実験を続けてどうぞ。

模型実験では、
パスタの束で土粒子を表現しています。
積み重なったパスタの束を抜いて穴をあけ
トンネルをつくりました。

最初は順調にトンネルを作ることができましたが、
アーチの一番上(要石)のパスタの束に
ちょっと触っただけで崩れてしまいました。
 

 
 
2回目は、前回と同じ大きさのアーチを作ったあと “【動画】パスタのアーチ実験:トンネル編その1”の続きを読む

【動画】パスタのアーチ実験その2:外側で支えている

パスタの束でアーチ実験です。アーチを支えるためには外側の支持力が必要なことを、模型実験で確かめます。

前回(パスタのアーチ実験その1:内側は大丈夫)に
引き続き、今回もパスタのアーチ実験です。

前回と同じく
パスタの束で土粒子を表現しています。
プラスチックをアーチ橋に見立てて、
土の集まり(地面)に差しました。

アーチ橋の力が伝わっている部分のパスタ束を取ると
アーチを支えられなくなって崩れてしまいます。

今回は、アーチの外側のパスタを取ってみました。

アーチの外側のパスタを取ると
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【動画】パスタのアーチ実験その1:内側は大丈夫

アーチを支える地盤の仕組みを考えるパスタを使った模型実験です。

新作の模型実験です。
アーチを支える地盤の模型実験を、
いろいろと考えました。

パスタの束で土粒子を表現しています。
プラスチックをアーチ橋に見立てて、
土の集まり(地面)に差しました。

アーチ橋の力がかかっている部分のパスタ束を取ると
アーチを支えられなくなって崩れてしまいます。

第1回目ではアーチの内側のパスタを取ってみました。

アーチの内側のパスタを取っても崩れません。
ということは、アーチの内側は
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「橋やトンネルのアーチ形状は丈夫である実験」のご紹介

毎年、地盤工学会の土質工学セミナーに参加しています。
1年に1回、新しい模型実験を考える機会でもあります。

今年のテーマは何にしようか、、
模型実験チームで話し合った結果、
「アーチ」にしようと決めました。

といっても、具体的な構想はこれからですが。

参考になりそうなものを探していて、
とても素晴らしい実験動画を見つけたのでご紹介します。
“「橋やトンネルのアーチ形状は丈夫である実験」のご紹介”の続きを読む

【動画】アーチ橋のふしぎのご紹介

模型実験シリーズの中でも、アーチに関する実験は人気があるようです。そんな人気のアーチの模型実験について、今回は静岡でご活躍の河野さんが作成された動画を紹介します。

 


ミニカーが走る!しかも重機!!というのがツボにはまってしまいました(笑) プラスチックの板も、アーチの形に曲げただけなのに支えられる力が大きくなります。それがよく分かる実験ですね。すばらしい!


もう一つは少し大掛かり。実際にアーチ橋を作ってみた様子です。最初にレンガ橋を渡る生徒の恐々した足取り、気持ちがよく分かります。百聞は一見にしかず。授業で作られたようですが、小さくても自分で作った橋を渡るなんて、生徒にとってもいい経験になりますね。


色々なところで使われているドボク模型。みなさんの身近に溢れるようになるといいなぁ。

【動画】続トンネルが崩れない秘密

山の中に橋を作るからトンネルは崩れない!

ガムテープを貼っただけで崩れなくなるなんて不思議ですよね。私も最初この実験(コチラ)を見たとき、とっても不思議でした。でもガムテープの間だってスカスカ。貼り方だって放射状じゃなくてもいいのでは?なんて考えてしまいます。

でも、放射状に貼るガムテープ(本物のトンネルでは鉄筋棒)には、ちゃんとタネも仕掛けもあるのです。では解説を見てみましょう。

ガムテープを貼った動かない部分と、動かない部分の周りのちょっと動きにくい部分が合わさって、レンガブロックみたいになる。レンガブロックがトンネルの周りをグルリと囲むと、橋みたいになる。山の中に橋がかかると、アーチ効果で重さに耐えられるようになる。だから、鉄筋棒を放射状に打つとトンネルは崩れない、のでした。

動画の中にもあったように、山の中に上手くアーチができるまでには、ちょっと変形する必要があります。逆に言うと、変形することで強くなるのです。

NATM工法って自然の力を上手く利用した方法ですね。

アーチ効果

粒の集まりでは、力が上手くかみ合うと、こんな風にアーチを作ることができます。

パスタ

粒粒の集まりでは、力が上手くかみ合うと、こんな風にアーチを作ることができます。1粒の直径よりも大きな空洞になります。アーチができると、上に荷重が載っても潰れません。
この模型の粒は、パスタの束を紙で巻いたものです。適度に軟らかいので、粒に力が働いていると、その部分が変形します。
力の伝わり方は、目に見えないですが、変形している箇所を調べると、力が加わっているのかが見えてきます。
パスタのアーチ、よく見てみると、アーチの周囲にも力が伝わっています。

模型製作:下田平
アーチの作成と紹介文:斉藤