Japan Steel Bridge Competition 2015
の参加で培うデザイン力社会環境工学科学科 ４年 牛塚悠太 担当教員：葛西昭
１．はじめに
鋼橋は，長いスパンの橋梁から，一般的な都市高速 な どで見られる高架橋の類まで幅広く利用されており，
橋梁工学を学ぶ者にとっては，実際の現場での教育が 最重要である．しかし，現状の大学教育では，そのよ う な現場を体験することは難しい．そのような中，数 年
前より，JSBC と称して橋梁模型のデザイン・架設を
競う全国大会が開催されている．本稿では，この全国 大 会への参加を通じて得た，構造力学および橋梁工学 に ついての実践的なエンジニアリングデザイン力に ついて記す．
昨年度の JSBC は熊本大学で行われたため，熊本大
学の参加チームは大会準備，運営を行いながらの参加 となった．そのため，例年と比べると製作や架設練習 の時間が少ない現状にあった．しかし，参加学生から は今年は熊大開催だからこそ入賞を目指したいといっ た意欲的な声が聞かれ，全員が一丸となってプロジェ クトに取り組んだ．結果として，総合 3 位に入賞し 熊本大学の底力を外部にアピールする良い機会となっ た
２．１模型のデザイン
JSBCへの参加にさしあたり，以下に示す競技ルール に沿った模型のデザインを検討した．
・模型サイズ：橋長4m，幅50cm以内
・チーム構成：4-6人
・審査項目：架設時間(40分以内)，美観，プレゼンテ ーション，たわみ(10mm)，総重量等
2016年度の橋梁に載荷する荷重は100kgおよび
200kg で，おもりを載せ，それぞれの重量に達した台
車を模型路面の端部から他端部まで走らせ，スパン中 央のたわみの最大値を測定するというルールの下で載 荷競技が行われる．デザインや製作の時点で予測解析 や重量計算を行うことは，大会で好成績を収めるため にとても重要である．2014年の大会では入賞を逃して いるが，熊本大学で開催される昨年度は，運営を行い つつ模型製作にも力を入れて総合で上位入賞を目指し たいとの声が参加学生から挙がり，熊本大学の模型コ ンセプトは“チャレンジ”とし，時には教員のアドバ イスを受けながら模型のデザイン案を図-1のように 決定した．このような形状のものは製作が難しいため，
例年このような形状の模型を持ち寄る大学は見られな い．このように，橋の構造に三弦トラス構造を用いる ことで，軽量化や架設時間の削減を図ったデザインに 仕上がっている．
図-1 模型デザイン
２．２模型の製作
前項で述べたように，製作する模型は，軽量でありか
つ最大 200kgf の荷重を移動載荷した時の支間中央
点のたわみが 10mm 以下になることが要求される．
数値計算を正確に行ったとはいえども，製作を設計図 通りに行わなければ，予測結果同様の成果は期待でき ない． 製作においては，技術職員の助言を受けつつ，
部材の切断，ボール盤を用いた穴あけ，部材同士の溶 接，グラインダーによる仕上げ等はすべて学生の手作 業で行った．今回特に試行錯誤したのは図-2 に示すよ うな部材である．下記(a),(b)は図-2 の記号に対応する．
(a)上弦材と下弦材をつなぐ部材
二つの部材をかみ合わせ，スポット溶接とアーク溶 接の二種類の溶接により接合した．
(b)謝罪と下弦材，上弦材をつなぐ部材
図-2(a)の端部を固定し，てこの原理を利用して，あ
る一定の角度になるように加工した．
(a)斜材 (b)接合材 図-2 特に工夫を必要とした部材 ２．２架設作業
審査項目の 1 つである架設作業では，解体した模型
の組み立ての速さや正確さを競う．模型製作完了後，
最も効率の良い架設手順を検討した．図-3 はその作業 風景である架設時間短縮のために何度も繰り返し架設 練習を行った．
図-3 架設風景
３．ブリッジコンペティションへの参加
ブリッジコンペティションは，学生自身が橋梁の設計，
製作と架設を行い，ものづくりの真の楽しさを経験す るものである．以下にブリッジコンペティションの詳 細な目的を記す．
・大学の学生や参加者の国際レベルの協調性を養う．
・学生や参加者の基本的な工学知識の応用力を養う．
・学生や参加者の問題解決能力を培う．
・同分野で学ぶ学生や参加者の交流を図り，設計・製 作技術や多くの知識を習得する．
競技大会は 8 月 30 日から 31 日にかけて熊本大学 工学部百周年記念館で行われた．この大会には 19 大
学から 20 チームが参加し，それぞれ独自の橋梁模型
の性能を競った．作成した模型は図-4 に示す．
図-4 完成した模型
熊本大学の競技成績は，架設時間 19 分 21 秒，重量
31.4kg，載荷時のたわみが 10.12mm であった．熊本
大学の競技成績は架設部門で位，構造部門で 3 位，
審査員への模型のプレゼンテーションと展示後の投票 による美観部門では3位，総合評価(架設＋構造＋プレ ゼンテーション)でも 3 位入賞を決め，前回大会の総 合 6 位という結果を塗り替えることができた．昨年 度製作した橋梁模型は，軽量化に特化しつつ，構造的 に強度も有する設計なっており，予測解析結果と比べ るとその強度は，やや落ちるが，ほぼ設計通りに製作 が行えたといえる．昨年は細いボルトを採用したため に，荷重を支えきれず，強度が落ちてしまうことがあ ったが，ボルトを太くし接合をより頑丈なものになる
よう改善した．また，他大学の橋梁模型，チームワー クやプレゼンテーション等を見ることができ，自分た ちが考えることのなかっ た橋のデザインや架設方法 を知ることができ，次の大会へつなげるための恰好の 学びの場になったと考える．他大学の参加学生は大学 が学部4年生や大学院生によってチームを構成してい たのに対し，熊本大学は学部3，4 年生によってチー ムを構成していた．その中で，大会準備や当日の運営 を行いつつ，総合 3 位に入賞できたことは，参加学 生だけでなく熊本大学の学生の自信につながると考え る．
４．まとめ
昨年度で 6 回目のブリッジコンペティションへの参 加となったが，過去の利点も残しつつ，毎年新しい技 術を取り入れ，バージョンアップしていかなければな らないと感じた大会であった．載荷ではスパン中央の
たわみが 10.12mm と参加大学の中で基準値 10mm
に最も近く，我々の設計技術と製作技術の正確さを結 果をもってアピールすることができた．次年度の技術 的な課題として，設計の段階で昨年度以上に模型に荷 重がかかった際の力の流れを考慮し，断面寸法を部材 ごとに変え，最適な断面寸法で製作することが挙げら れた．今回の鋼橋の製作と設計の実施，ブリッジコン ペティションに参加し，学生からは以下の(a)～(d)のよ うな学びがあったとの声が聞かれた．
・授業では取り扱わないより実践的な知識を習得した．
・様々な制約下で力を発揮することの難しさを知った．
・社交性に磨きがかかった．
・役割分担による作業効率化の重要性が身についた. このように，座学では学べないような設計・製作技 術や多くの知識を習得することができた．今後は，こ の学んだ経験を卒業研究や修士での研究あるいは就職 等に生かすと共に後輩へと伝えたい．また，他大学の チームを見て学んだことや今回の反省を活かしてより よい模型を作りたい．
