豪雨イベント中に発生した直交積層材（CLT）歩道橋の崩壊により、層間の接着界面に重大な欠陥があることが明らかになりました。微視的な剥離を定量化するために、レーザースキャンと構造シミュレーションを組み合わせたリバースエンジニアリングワークフローが適用されました。この記事では、複合材料の劣化を測定し、水飽和状態での疲労モデルを検証するための技術的プロセスを詳しく説明します。
技術ワークフロー：レーザースキャンから有限要素解析へ 🔬
プロセスは、Leicaスキャナーを使用して崩落した橋の形状を取得することから始まり、Leica Cycloneで管理され、高密度の点群を生成しました。この点群はCloudCompareにエクスポートされ、層間剥離領域を分離するためのセグメンテーションアルゴリズムが適用されました。点群比較（M3C2）により、木材層間のミクロン単位の変位を検出することが可能になりました。これらの変形データはDlubal RFEMに入力され、湿度の繰り返し荷重下でのCLTの直交異方性挙動がモデル化されました。疲労シミュレーションにより、界面のせん断応力が48時間の連続降雨後に接着剤の弾性限界を超え、進行性の微細亀裂が発生し、最終的に致命的な破壊に至ることが明らかになりました。
屋外暴露CLTにおける接着剤設計の教訓 🛠️
スキャンデータとRFEMモデルの相関関係は、従来のポリウレタン接着剤が膨潤と収縮のサイクル下で凝集強度を維持できないことを実証しました。加水分解耐性が向上した変性エポキシ樹脂接着剤を採用し、恒温恒湿槽での促進劣化試験を実施することを推奨します。CloudCompareは非破壊検査のための必須ツールとして位置付けられ、エンジニアが構造的完全性を損なう前に初期の剥離を検出することを可能にします。
異常気象がますます一般的な要因となる中、降雨由来の繰り返し荷重下でのCLTの剥離進展をモデル化するために、どのような有限要素シミュレーション手法を推奨しますか？
(追伸：材料の疲労は、10時間シミュレーションを実行した後のあなたの疲労のようなものです。)