関空連絡橋(2018.9)

台風２１号の影響で貨物船、

２５９１トンが関空連絡橋に当たり橋がずれた

どの程度の力が働いたのか考えてみます。

橋の構造はよくわかりませんが

直径５ｃｍのボルト１０本で固定されていたとします。

橋が横にずれたのでボルトはせん断で切れている。

鉄のせん断応力は２０ｋｇ／ｍｍ2。

直径５ｃｍのボルト１本のせん断応力は

２０×π×５０×５０／４＝３９２５０ｋｇ⇒

３９．２５トン。

これが１０本だから３９２．５トンの力には

耐えるはずです。

ではどんな力がかかったか。

船の重さは２５９１トン。

このぶつかったときの速さはよくわかりませんが

台風の風速と同じ４０ｋｍ／ｈだったとします。

１秒当たりの速度は１１．１２ｍ／ｓ。

ぶつかったときの運動エネルギーＫは、

Ｋ＝１／２×ｍｖ2=

１／２×２５９１０００×１１．１２×１１．１２＝

１６０１９４２７５ジュ－ル≒

１６０１９５０００Ｎ・ｍ。

これは１Ｎの重さの物を１ｍ動かす力。

１Ｎ＝０．１０２ｋｇｆ。

よって１６０１９５０００Ｎ・ｍ＝

１６３３９８９０ｋｇｆ≒１６３４００００ｋｇｆ⇒

１６,３４０トンｆ。

橋のせん断応力は３９２．５トンのところに

１６,３４０トンｆの力がかかったわけです。

では台風の風速４０ｋｍ／ｈの半分の２０ｋｍ／ｈで

当たっていたとします。

ぶつかったときの運動エネルギーＫは、

Ｋ＝４,０７８トンｆ。

２０ｋｍ／ｈで当たっていても橋はずれた。

逆に最低何ｋｍ／ｈで当たっていれば

橋がずれるのか、橋のせん断応力は３９２．５トン

から逆算すると６．２ｋｍ／ｈ。

船が重いことが最大の原因。

橋がずれるのは仕方がありません。