構造工学および建設において、アイバーとは、通常は金属製の直線状の棒で、両端に他の部品に固定するための穴(「アイ」)が開いているものです。アイバーは、橋梁などの構造物で使用され、圧縮力ではなく引張力のみが作用する状況で使用されます。ピンが使用されている場合は、「ピンとアイバーによる構造」とも呼ばれます。[ 1 ]
閉じたアイバーは通常、長さ全体にわたって厚さが一定で、両端を除いて幅が一定の長方形の断面を持ちます。両端は幅が広くなり、丸い端で終わります。この端の中央には円筒形のピンを受け入れる穴があり、1つまたは複数のナットやボルトを受け入れるための機構を備えている場合があります。円形の断面の場合、バーは通常、端面鍛造によってヘッドを作成し、その後、追加の鍛造によって平らにします。その後、ヘッドは精密な厚さと平坦度に機械加工されます。丸棒を使用する別の方法として、ループを形成し、自由端をメインバーに鍛接(ハンマー溶接)または電気溶接する方法があります。[ 2 ]
現代のワイヤーケーブル式吊橋のケーブルアンカー部には、開口部のあるアイバーは使用されていません。これは、ワイヤーを閉じたアイに通すのではなく、アイにループ状に巻き付けることができないためです。

バーは、ピン穴がわずかに小さめに作られている場合があります。その場合は、現場でリーマ加工を行います。この現場でのリーマ加工により、トラス部材またはチェーンリンクを構成する複数のバーに応力が均等に分散されます。組み立て時には、グリース、白鉛油ペースト、赤鉛油ペースト、またはその他の撥水性材料による防錆処理を施すことができます。

アイバーは、ピン接合トラスにおいて、想定されるすべての条件下で引張応力以外の応力がかからないことが工学的手順によって確認できる部分に使用されます。アイバーは、木製または金属製の屋根トラス構造の支持部材を補強するために使用されます。トラスの支柱として、キングジョイストの隣に配置されます。
アイバーリンクは、吊り橋において長年使用されてきた構造で、複数のアイバーリンクを組み合わせることで高い冗長性を持つ構造を形成してきた。このアイバーの使用法では、アイバーは圧縮ではなく張力に基づいて荷重を支えるチェーンリンク機構に組み込まれる。しかし、 1967年のシルバーブリッジ崩落事故(46人の死者を出した)をきっかけに、より近代的な低冗長性のチェーンリンク吊り橋は一般的に敬遠されるようになった。
(現在の吊り橋の設計方法は、複数の引き抜きワイヤーを使用して太いケーブルを形成することである。)[ 3 ]
アイバーは、鋳造、鍛造、または圧延鋼板からの切削加工によって製造されます。丸棒を使用する場合は、通常、アイバーは鍛造されます。熱処理(加熱と急速冷却)により、微細な結晶構造が形成され、バーの強度が高まります。ただし、過度に硬くなると脆くなる可能性があるため、避ける必要があります。バーを接合するピンも熱処理され、通常はバーよりも高い硬度に処理されるため、高応力下でもせん断しません。
オリジナルのアイバーは、薄い鉄金属を互いに「積み重ね」 [ 2 ]して炉で鍛造することによって作られました。完成した部品は加熱され、金型の上でハンマーで叩いてU字型にしました。アイを作るには、加熱された曲がった鉄をハンマーで叩いて隙間を閉じ、アイの形を作りました。 [ 2 ]この方法はバーを迅速かつ効率的に作る方法でしたが、積み重ねる方法が十分に加熱されていなかったり、欠陥があったりすると、ある時点以降は構造的に一体化しませんでした。
杭打ち工法は鋳造工法に取って代わられた。鋳造工法では、アイとバーが同じ型の中で一緒に鋳造されるため、より健全な製品となり、接合部が破損する面積が少なくなる。
レーザー、プラズマ、ウォータージェットなどの新しい鋼材切断方法により、プレハブ鋼板からアイバーなどの鋼製部品を製造することが可能になった。
強力なレーザーを用いて、プログラムされたデザインを鋼材から正確に切り出す。この方法は迅速で無駄も少ないが、使用前に研磨や仕上げといった追加の工程が必要となる。
電極に酸素ガスを流し込むとアーク放電が発生し、そのアークを鋼材内部に流すことで金属を切断することができる。この切断方法は導電性金属にのみ有効である。
レーザー切断と同様に、ウォータージェット切断も切断機を使用しますが、鋼材を切断する際に水の力を利用します。水を使用することで、滑らかでほぼ完成に近い切断面が得られ、生産時間を短縮できます。
アイバーは、鋼材価格が高騰していた1900年代初頭に開発されました。アイバーの開発により、橋梁に必要な鋼材の量を減らすための簡単な解決策が提供されました。ピンとアイ方式を使用することで、理論的には接合部材にかかる応力が軽減されます。[ 4 ]
問題が発生する理由は以下のとおりです。
鋼鉄の場合は鋳造不良、鉄の場合はハンマー打ち不良により、棒が適切に作られていない可能性があります。この欠陥は、頭部が棒から折れたり、ピン穴から外側に向かって頭部に亀裂が入ったりしている箇所で明らかになります。[ 2 ]
橋の支柱として少数のアイバーが使用されている場合、1本のアイバーが破損すると、残りのアイバーに過負荷がかかる可能性があります。例えば、シルバーブリッジは、2本のアイバーがペアで連結されたチェーンを使用していたために崩壊しました。1本が破損すると、残りのアイバーにかかる負荷が非常に大きくなり、それも破損して橋が崩壊しました。4本のアイバーをピンで連結するのが一般的でした。1本のアイバーが破損しても、残りの3本が負荷を分散するため、壊滅的な崩壊は起こりにくくなります。[ 5 ]
あらゆる金属と同様に、鋼鉄も時間の経過とともに摩耗します。その結果、アイレット内の鋼鉄製のピンが緩んで張力を失い、構造の完全性が損なわれます。
アイバーの製造技術の進歩により、鉄製や旧式の鋳造製法の鋼製アイバーはあまり一般的ではなくなりました。しかし、これらの古い橋は依然として維持管理と点検が必要です。ユニオン・パシフィック鉄道のデューイ・ウォールズ・ジュニアのような研究者は、点検方法、損傷箇所の特定方法、適切な修復方法に関する資料をまとめています。[ 4 ]