トラス橋の歴史 (History of a Truss Bridge)

米国テネシー州輸送局 (Department of Transportation) の文書で、トラス橋の歴史を簡潔に記述しています。これは鉄製あるいは鋼製のトラス橋が覆い橋 (カバード・ブリッジ、米国の木造トラス橋) を起源とすることを概観したものです。 (ハウ・トラスやプラット・トラスは、元々覆い橋 (カバード・ブリッジ) として開発されたものですから、これは疑問の余地がない。)

文献は最後にまとめて書かれていますが、引用の仕方は引用箇所で、(著者名、出版年、ページ) の順番にカッコ内に記載されています。

人々が「歴史的な橋」を考える時に、最もしばしば思い描くのは、「木造トラス覆い橋」 (covered wooden truss bridge) である。木造トラス橋は、絵のように美しいデザインで、ほとんど普遍的な魅力がある。長年の間、旅行案内と歴史家は同様に、これを記録し、どのような形式の橋よりも、その保存を奨励した。

何世紀もの間、建築業者は木材をトラスの建築資材に使用し、恐らくはトラス橋としてさえそうした。しかしながら、1570 年になって始めてアンドレーア・パッラーディオ (Andrea Palladio) が建築に関しての 4 冊の本を出版し、これは木造トラス橋に関しての最初の記述された文献であった (Hayden 1976:51)。パッラーディオ (Palladio) は橋のデザインに木造トラスの使用を奨励した最初の人で、幾つかの木造トラスを説明し、これに基本的なキング・ポスト、クイーンポストのデザインが含まれた。しかしながら、ヨーロッパの建築家は 18 世紀に至るまで、ほとんど木造トラスを建設することがなく、そして建設する場合には、大抵は通常、スイスのように随分と木が生い茂っている国において、であった。

1700 年代末に始まり、建築業者は米国で広範囲に木造トラス橋を建設し、 1800 年代中頃までに、米国は木造トラス橋のデザインで世界をリードした (Steinman and Watson 1957:114)。幾つかの要因の組み合わせが、木造トラス・デザインで米国が急速に興隆することに貢献した。 1700 年代中頃には米国には非常に限られた輸送システムしかなく、独立戦争はこのすでに不適切なシステムを事実上破壊した。 1700 年代末までに、形成されたばかりの米国は、もっと拡張・改良されたシステムを必要とした。更に、製鉄産業は広範囲な影響がなく、木材と製材人員 (men to mill the timber) には限度が無いように思われた。木材トラス橋は、節 (section) で建設する短い木材しか使用しないので、理想的な解決であった。

訳注

「製材」としたのは、製材所のことを意味し、これは水力鋸の工場の事を意味します。欧米には非常に古くから水力を動力とする製材所があり、米国では 19 世紀に入ると、すぐにも蒸気動力の製材所が登場します。

19 世紀初頭には、色々な建築業者が色々な橋のデザインを考案し、これを彼らは奨励した。高度に競争の激しい流動的な分野で、すべての建築業者は経済的で、建設が単純で、より長い長さが可能な本物のトラス ("the" truss) を考案しようとした。多くの建築家の中で、ティモシー・パーマー (Timothy Palmer、1751 年 - 1821 年)、ルイス・ウェンワーグ (Louis Wernwag、1770 年 - 1843 年)、及びセオドア・バー (Theodore Burr、1771 年 - 1822 年) が米国における木造トラス橋の建設をリードした (Steinman and Watson 1957:117-120)。この期間中に建築業者はトラス橋の動作する明確な力学 (mechanics) とその正確な限界に関して何も知らなかった。従って、より大きな強さと余分な長さのために、建設者は通常、アーチとトラス・デザインの組み合わせを使用した：アーチの外見により、しばしば「キャメルバック橋」 ("camelback bridge"、ラクダの背橋) とか「ハンプ」橋 ("hump" bridge、せむし橋) とか呼ばれた (Ortega 1991:2-5)。パーマー (Palmer) とウェンワーグ (Wernwag) のどちらも、主成分としてアーチを使用し、トラスで補足した (DeLony 1994:10)。 1806 年にバー (Burr) は特許を得た最初の橋のシステムを導入し、米国で広く使用された。これはアーチで補足したトラスであった (Deloy 1994:10)。バー (Burr) は 3 人の中で最も有名であったが、パーマー (Palmer) も木造トラスのデザインに、永続する重要な影響があった。

訳注

ティモシー・パーマーは米国で最初に覆い橋を作った人。 (国の歴史登録財に登録されたペンシルバニア州覆い橋一覧の冒頭に記載)。
セオドア・バーはバー・トラスを作った人。 (バー・トラスを参照)。

普通に受け止められているのとは違い、建設者は元々、木造トラスを覆わなかった。パーマー (Palmer) は木造トラス (橋の荷重を支える部分) を納屋のような構造で覆うことを奨励した最初の建設者の 1 人であった。ある場合には、覆いは横方向の補強 (lateral bracing) を提供し、全構造をウインドシア (wind sear) にもっと抵抗を持たせた。しかし覆いの主な用途は風雨による劣化から保護するためであった。著名な技術者であるヘンリー・ティレル (Henry Tyrrel) が 1909 年に述べたことによると、木造覆いトラス橋の通常の寿命は 30 年から 40 年であるが、覆われていない橋は、その 1/3 である (Tyrrell 1911:121)。しかしながら、クレオソートのような化学防腐剤を木材要素に適用しても風雨による劣化から保護できた。 20 世紀初頭までに、建設者は覆い橋よりも、ますますクレオソートを使用した。

1820 年にイシエル・タウン (Ithiel Town) はタウン格子トラスの特許を受領し、これはアーチの動作と独立に動作する最初のトラスであった (Hayden 1976:52-54)。トラスの単純さと建設の容易さにより、多くの建設業者はタウンの格子トラスを設置することを選んだ。興味深いことに、タウンは彼のトラス・デザインを建設するよりも、もっと積極的にこれを売ろうとしたようである。彼は色々な方法で彼のトラスを奨励し、これには彼のトラスが鉄で作ることができることを示す 1831 年のパンフレットの出版が含まれていたが、建設業者は誰も 1859 年に至るまで試みようとしなかった (DeLony 1994:11)。タウンは新しい橋を検査する代理人さえ採用し、彼のデザインの特許料を徴収した (Allen 1970:4)。

1840 年にウィリアム・ハウ (William Howe) はハウ・トラスの特許を取った。これは広範囲に人気がでた別のトラスであった。ハウはこの当時利用可能であった、限られた応力解析 (stress analysis) にデザインの基礎を置き、これをした最初のデザイナーであった。というのは、これ以前のトラスでは解析に適応できなかったからである (Edwards 1976:156-157)。ハウ・トラスは金属製の垂直伸張棒 (vertical tension rods) と木造の対角圧縮要素を使用した。橋の部品に金属と木材資材の、このような結合使用 (joint use) は、組み合わせトラス (combination truss) と呼ばれ、間もなく全金属製トラスが開発されるまでの重要な過渡的造作になった。ハウ・トラスは部分的には建設の単純さから人気がでた。ハウ・トラスのデザインは切れ込みを入れて、木釘で木造橋をとめるために熟練した大工の必要性をなくし、垂直要素にネジ山を付けた鉄棒 (threaded iron rods) と接続用 (connection) の単純な結合箱 (junction box) を使用した (Kemp and Anderson 1987:19)。橋の歴史家のエリック・デロニー (Eric DeLony) が書くように、『ハウ・トラスは木造トラスのデザインで、かって完璧に最も近かったものである。建設の単純さ、設置の素早さ、部品交換の容易さにより、これには競合相手がいなかった。』 (DeLony 1994:11)

1844 年に、建築家のカレブ・プラット (Caleb Pratt) と技術者である子息のトーマス (Thomas) はプラット・トラス (Pratt truss) をデザインした。これはこの時期の別のトラスで、広範囲の重要性があった。この配置はハウ・トラスと同じように見えるが、プラット・トラスの垂直要素は圧縮要素として機能し、対角要素は伸張要素として機能した。プラット・トラスはハウ・トラスよりも多くの鉄を必要とし、経費が高くなることと、剛性が高くならない (less rigid construction) ため、建設業者は木造トラスにこれを大々的に使用しなかった。しかしながら、鉄の価格が下がると、人気が増大し、金属トラス橋のデザインに随分影響した。 20 世紀初頭までに、プラット・トラストとその派生トラスは米国で最も人気の高い金属トラスになった。

木造トラス橋は広い川を効率よく橋渡すための方法を提供した。これらの新しい橋は輸送を容易にするのみならず、橋建設の意識と興味を増大した。その結果、建設業者は色々なトラスの形式を開発し、 19 世紀 ―― 木造トラスの最盛期 ―― を通じて、数多くの木造トラス橋を建設した。同時に、木造トラス橋の建設はトラス・デザインの可能性の意識を高め、鉄の橋、そして後には鋼の橋に変化することになった。建設業者は数少ない木造トラス橋を 19 世紀中頃から 20 世紀に至るまで設置し続けたが、金属のデザインが進化し、まもなく木造トラス橋の使用を失墜させ、 19 世紀末には事実上時代遅れのものにした。