知って得する建物の豆知識　(88)　トラス　小さな質量で強い構造

　先ごろ供用が開始された東京湾の「東京ゲートブリッジ」は別名「恐竜橋」と呼ばれ、その特異なデザインが親しまれています。名前の由来は、片持ちの構造体が左右から恐竜の横顔のようにせり出し、中央部で接続されている様子から発想されたのだと思います。　このような土木的なスケールの鉄骨構造では、基本的に「トラス構造」(以下、トラス)が用いられます。恐竜橋も、道路を挟む左右の骨組みにトラス構造が使われています。

　トラスの基本形は三角形です。計算上、三角形の各頂点は「節点」と言い、フリージョイント(ピン接合)として取り扱われます。三角形を構成する軸材には曲げモーメントやせん断力が発生せず、純粋に圧縮力と引張力のみを伝えます。例えば三角形の1つの頂点に10の力が加えられた場合、隣接する2つの軸にはおよそ6の引張力が加わり、頂点に対面する軸には3の圧縮力が加わるだけです。

　マッチ棒をイメージすると分かりやすいのですが、一般的に軸材はへし折るような曲げる力には弱く、引張りや圧縮には強いという特性があります。従って、軸力だけが伝わるトラスは小さな質量で強い構造を作ることができます。