笹子トンネル崩落事故の原因

こ２０１２年１２月２日に発生した
笹子トンネルの天井板崩落の要因に関して報道記事をレビューし
事故要因の考察や疑問点をメモする。
本日は構造設計の脆弱性に関しての考察である。
（設計がいかにも脆弱そうなので点検でこれを補うべき
　であるが、中日本高速道路はこれが犯罪的なザル検査だったようだ。
　点検関係は近日中に考察する。）


図1、図2は毎日新聞１２月４日の社会面に掲載された構造。

図1



図2



天井板はプレキャストコンクリート板と呼ばれ
１枚当たり5ｍＸ1.2ｍＸ8〜9ｃｍ　、重さ1.2〜1.4ｔ。
トンネル最上部のコンクリート内壁には
Ｔ字型鋼材（進行方向長さ6ｍ、幅40ｃｍ）が１６本の
ボルト（直径16ｍｍ、長さ230ｍｍ）で固定される。
ボルトはコンクリートの内部に130ｍｍ埋め込まれて
接着剤で固定される。

Ｔ字型鋼材１枚につき吊り金具（2.8ｔ）５本が
1.2ｍ間隔でつないである。

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考察1：
ボルト１本に懸かるかかる力はいくらなのだろうか？
Ｔ字型鋼材１枚が支える天井板は１０枚だが各他端は
トンネル側壁で支えるので
1.3ｔ　Ｘ　10　÷　2　＝　6.5ｔ
ボルト1本に懸かる力は
6.5ｔ　÷　16　≒　0.41ｔ

Ｔ字型鋼材１枚に懸かる吊り金具の重さは
毎日新聞の記事の書き方だと　2.8ｔ　は１本分なので
５本分で14ｔ。
それとも2.8ｔが吊り金具５本と上下のＴ字型鋼材を
含む全体なのだろうか？？？
2.8ｔを吊り金具全体と仮定すると
ボルト1本に懸かる力は　0.18ｔが足され
計　0.59ｔ　になる。

通過する自動車の振動や地震の振動ではより大きな
荷重がかかる。
共振すればさらに大きな力が加わる。

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考察2：
コンクリートの劣化→ボルト固着力の低下→固着力消失

コンクリートやモルタルの経年変化による劣化と構造の
崩れは身の周りに多く観察される。
酸性の水などがしみこむと劣化は大きく加速されるようだ。
固着力の低下したボルト部分に地震や自動車の振動で
通常以上の大きな力が加わり固着能力を超えると
一気に固着構造は破壊し固着能力は０に近くなる。
他の１５本のボルト部の荷重が1/16増える。
固着能力の劣化のばらつきはボルト１本毎に大きく異なるので
直ぐには崩落しないが、
更に劣化が進み２番目のボルト部分の固着能力が０に近くなる。
残り１４本での荷重が1/15増える。
固着能力が０になるボルトが増えて行き、あるところで
一気に崩落が起きる。

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考察3：
ボルト部分の劣化
　1）ボルト表面の錆びにより表面部分がボロボロになる。
　2）ボルト表面と接着剤の固着能力がなくなる。
　3）接着材が形状維持能力がなくなる。（ボロボロになる。）
　4）　コンクリート表面と接着材の固着力が劣化する。
　5）コンクリート表面部分がボロボロになる。

　接着剤が付いたままのボルトが抜け落ちているとの報道から
　5）が支配的と思う。

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考察4：
　5）　と　1）〜4）　との違い
1）〜4）は工場で製造され経時変化特性など品質のばらつきも
小さくなるよう管理できると思う・。
一方、5）は現場および現場に近いところでの近いところでの作業に
より品質が大きく影響されるように聞いている。

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考察5：
　設計思想：
　初期費用とフォロー費用のどちらを重視するか？
後の憂いをなくすには初期費用がかかっても堅牢な高品質な
構造設計が望ましい。
笹子トンネルのような天井板構造は脆弱に見えるので
フォローコスト（検査コスト）は避けて通れないはずだ。

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考察6：
　検査
　　検査結果（下請けの）を検査（中日本高速道路が）しているか？

　　それを監視（国土交通省が）しているか？
　それらをメディアは監視出来ているか？
　国民は読者として視聴者としてメディアを監視出来ているか？

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続きは後日。