JPH08210594A - テンセグリテイ構造体用のテトラヘドロン・モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 それ自体を構造的に強固にしたテンセグリテ
イ構造体用のテトラヘドロン・モジュールを提供する。 【構成】 モジュール１００は、互いに交差して配置さ
れた４本の柱状部材３を有し、その長尺部分３ａの端同
士を第１の線材４で連結することにより、外側テトラヘ
ドロン１が形成されている。また、柱状部材３の短尺部
分３ｂの端は、第２の線材５で相互に連結され、これに
より内側テトラヘドロン２が形成されている。柱状部材
３の短尺部分３ｂの各々の端は、他の３本の柱状部材３
の長尺部分３ａの端と第３の線材６で連結され、これに
より線材４、５はネットワーク化されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モジュール化された
テンセグリテイ構造体に関し、特に、それ自体を構造的
に強固にできるテトラヘドロン・モジュール及びそれ自
体がテンセグリテイ化されたテトラヘドロン・モジュー
ルに関する。

【０００２】

【従来技術】一般建築の構造体、例えば、建物、橋、タ
ワー等は、地盤に対して強固に固定化することによっ
て、この構造体を支えるとの考え方に立脚しているた
め、地震等の地盤の変動に対して極めて感受性が強いと
いう本質的な問題を有している。

【０００３】これに対して、ジオデジックドームで有名
な米国のR. Buckminster Fuller （以下、バックミンス
ター・フラーという）が提起したTensile-integrity St
ructures（一般的にテンセグリテイ構造体と称されてい
る）は、自重を極限まで減少させ且つ柔軟な構造体であ
ることを目的とし、また、地盤から独立した存在を目的
とするものである。したがって、テンセグリテイ構造体
は、単に軽量構造物であるというだけでなく、地震等の
地盤の変動があったとしても全体的な倒壊の恐れがない
点で極めて注目すべきものがある。

【０００４】テンセグリテイ構造体の具体的な構造は、
これを構築する要素つまり構造材そのものが圧縮部材(c
ompression member)と張力部材(tension member)とで構
成され、典型的には、米国特許第 3,063,521号に詳細に
記述されているように、張力部材を連続的にネットワー
ク化し、その一方で圧縮部材を非連続化する手法が採用
される。

【０００５】米国特許第 4,207,715号には、モジュール
化されたテンセグリテイ構造体が開示されている。この
米国特許に開示の各種多面体のモジュールのうち、特に
テトラヘドロン(Tetrahedron) のモジュールについて説
明すると、テトラヘドロン・モジュールは、その全ての
辺（６つの辺）が全て等しい長さ寸法を有する（したが
って正４面体であり、以下、正テトラヘドロンとい
う）。そして、このテトラヘドロン・モジュールは、正
テトラヘドロンの中心で相互に連結された４本の圧縮部
材つまり柱状部材を有し、この４本の柱状部材は、テト
ラヘドロンの中心から放射状に延びて、各柱状部材の自
由端がテトラヘドロンの各頂点を形成し、これら柱状部
材の自由端同士を張力部材つまりワイヤで連結すること
により構成されている。

【０００６】上記米国特許第 4,207,715号は、また、各
モジュールを相互に連結することにより形成された種々
のテンセグリテイ構造体を開示しており、正テトラヘド
ロン・モジュールからなる構造体にあっては、隣接する
モジュール間で、一方の正テトラヘドロンの１辺の中点
あるいは1/3 の箇所に対して、他方の正テトラヘドロン
の柱状部材の自由端を連結する構成からなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、テンセグリ
テイ構造体をモジュール化する場合、モジュールそれ自
体を構造的に強固にすれば、結果的に、テンセグリテイ
構造体が構造的に強固なものになる。また、上記米国特
許第 4,207,715号に開示のものにあっては、正テトラヘ
ドロン・モジュールを連結した構造体は、モジュール間
で柱状部材が非連続的になっていることから、構造体そ
れ自体をテンセグリテイ構造体と呼ぶことは可能である
が、各モジュールに注目すると、これを構成する４本の
柱状部材が正テトラヘドロンの中心で直接的に連結され
ているため、このモジュールに関して言うならば、典型
的なテンセグリテイ構造体であるとは言い難い。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上述した米国特
許第 4,207,715号に開示のモジュールそれ自体を構造的
に強固にしたテンセグリテイ構造体用のテトラヘドロン
・モジュールを提供することにある。本発明の更なる目
的は、モジュールそれ自体を典型的なテンセグリテイ化
したテンセグリテイ構造体用のテトラヘドロン・モジュ
ールを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる技術的課題を達成
するために、本発明にあっては、互いに交差して配置さ
れた柱状部材であって、各々がその一端から交差する箇
所までの長尺部分と、他端から交差する箇所までの短尺
部分とを有する４本の柱状部材と、該４本の柱状部材の
前記一端同士を相互に連結して、これら柱状部材の一端
を頂点とする外側テトラヘドロンを形成する第１の線材
と、前記４本の柱状部材の前記他端同士を相互に連結し
て、これら柱状部材の他端を頂点とする内側テトラヘド
ロンを形成する第２の線材と、前記柱状部材の各々の前
記他端と、他の３本の柱状部材の前記一端とを夫々連結
して前記外側テトラヘドロンと前記内側テロラヘドロン
とをネットワーク化する第３の線材とからなる構成を採
用してある。

【００１０】

【作用】上記の構成によれば、柱状部材の長尺部分の端
を線材で連結することにより形成されるテトラヘドロン
の中に、柱状部材の短尺部分の端を線材で連結して内側
テトラヘドロンが形成されているため、内外二重のテト
ラヘドロンによってモジュールそれ自体が構造上強固な
ものになる。

【００１１】４本の柱状部材は、相互に連結していても
よく、或いは、これら４本の柱状部材を連結することな
く、個々独立したものであってもよい。４本の柱状部材
を相互に連結しないときには、モジュールそれ自体が、
第１ないし第３の線材によって連続的にネットワーク化
された中に、非連続的に配置された柱状部材を有するこ
とになり、従って、モジュールそれ自体、典型的なテン
セグリテイ構造体となる。

【００１２】

【実施例】以下に、添付した図面を参照して本発明の実
施例を説明する。図１は、実施例の正テトラヘドロンか
らなるモジュールの斜視図である。実施例の正テトラヘ
ドロン・モジュール１００は、外側に位置する外部テト
ラヘドロン１と、モジュール１００の内部に位置する内
部テトラヘドロン２とを有する。

【００１３】モジュール１００は、その構成要素とし
て、４本の柱状部材３を有し、４本の柱状部材３は、夫
々、外部テトラヘドロン１の４つの各頂点Ａから中心Ｏ
の近傍を通過して外部テトラヘドロン１の他の３つの頂
点Ａで形成される三角形の面Ｓの近傍まで延びている。
ここに、柱状部材３において、外部テトラヘドロン１の
頂点Ａを形成する一端から中心Ｏまでの部分を長尺部分
３ａと呼び、中心０から外部テトラヘドロン１の三角形
の面Ｓの中点の近傍に位置する他端までの部分を短尺部
分３ｂと呼ぶことにする。

【００１４】４本の柱状部材３は、中心Ｏで、相互に連
結してもよいが、モジュール１００それ自体を典型的な
テンセグリテイ構造体にするのであれば、４本の柱状部
材３を連結する必要はない。この柱状部材３は、テンセ
グリテイ構造体の圧縮部材を構成するものであり、圧縮
部材として必要な剛性を有していれば特にその素材は限
定されるものではないが、例えば、鉄、ステンレス合
金、合成樹脂、木材であってもよく、また軽量化を考慮
するのであれば、アルミニウム合金、チタン合金、強化
プラスチックであるのが好ましい。また、柱状部材３
は、中実あるいは中空の棒材又は板材であってもよく、
中実あるいは中空の棒材で構成するのであれば、その断
面形状は、任意であり、矩形、円形等であってもよい。
また、柱状部材３を板材で構成するのであれば、断面Ｕ
字状、断面Ｌ字状の部材であってもよい。また、柱状部
材３の端部だけ中空あるいは中実もしくは異形にしても
よい。

【００１５】モジュール１００の外部テトラヘドロン１
は、４本の柱状部材３の長尺部分３ａの４つの端を第１
の線材４で連結することによって構成されている。すな
わち、外部テトラヘドロン１の６つの辺は、長尺部分３
ａの４つの端同士を相互に連結する６本の等しい長さの
線材４で構成されている。また、モジュール１００の内
部テトラヘドロン２は、４本の柱状部材３の短尺部分３
ｂの４つの端を第２の線材５で連結することによって構
成されている。すなわち、内部テトラヘドロン２の６つ
の辺は、短尺部分３ｂの４つの端同士を相互に連結する
６本の等しい長さの線材５で構成されている。

【００１６】また、各柱状部材３の短尺部分３ｂの端
は、その近傍に位置する外部テトラヘドロン１の各面Ｓ
を形成する３つの頂点Ａ、つまり他の３本の柱状部材３
の長尺部分３ａの端に対して第３の線材６で連結されて
いる。すなわち、一つの柱状部材の短尺部分３ｂの端
は、他の３本の柱状部材の長尺部分３ａの端と、夫々、
３本の線材６で連結され、これにより、外部テトラヘド
ロン１と内部テトラヘドロン２とがネットワーク化され
ている。なお、上記第１、第２、第３の線材４、５、６
を図面上明らかにするために、外部テトラヘドロン１の
６つの辺を構成する第１の線材４を実線で表し、内部テ
トラヘドロン２の６つの辺を構成する第２の線材５を破
線で表し、ネットワーク化のための第３の線材６を仮想
線で表してある。

【００１７】上記の線材４、５、６は、テンセグリテイ
構造体の張力部材を構成するものであり、張力部材とし
て必要な強度を有していれば特にその素材は限定される
ものではないが、例えば、合金を含む金属、強化プラス
チック、炭素繊維、合成繊維等、適宜の材料からなるワ
イヤ、ストランド等で構成することができる。

【００１８】第１ないし第３の線材４〜６は、各々、独
立した別の線材で構成してもよいが、これら線材４〜６
を一本の連続した線材で構成してもよく、この連続した
線材を採用した場合に各柱状部材３と線材４〜６の連結
方法の一例を図２および図３に示す。図２は、柱状部材
３として中実の棒材を採用した場合に、この柱状部材３
の長尺部分３ａの端と、各柱状部材３の長尺部分３ａの
端に連結されることになる合計６本の線材との連結構造
を示すものである。また、図３は、柱状部材３として中
空の棒材を採用した場合に、この柱状部材３の長尺部分
３ａの端と線材との連結構造を示すものである。この図
２、図３の例は、柱状部材３の長尺部分３ａを代表して
示すものであり、短尺部分３ｂについても、図２あるい
は図３と同様に構成すればよい。

【００１９】図２において、中実の棒材からなる柱状部
材３にあっては、その両端面に十文字に交差する２本の
スリット７、８と、各スリット７、８の深部で各々延び
る合計２つの孔９、１０が形成されている。モジュール
１００を構成する線材４〜６と柱状部材３と連結すると
きには、一本の線材を一筆書きの要領で柱状部材３の各
端の一つのスリット７を利用して一つ孔９を通過させな
がら張り渡すことによりモジュール１００を作り、その
後、各線材４〜６部分の張力を調整した後に、図２に代
表的に示すピン１１を孔９の開口に差し込むことによっ
て線材を固定させる。

【００２０】図３に示す中空の棒材からなる柱状部材３
にあっては、両端に所望の数の孔１２を形成して、この
孔１２を利用してモジュール１００を作ると共に、複数
のスリット１３を形成して、適当なスリット１３を利用
してモジュール１００間の連結を行うようにしてもよ
い。

【００２１】上述したモジュール１００は、このモジュ
ール１００を従来と同様に連結することによって所望の
テンセグリテイ構造体を構築することができる。但し、
モジュール１００は、従来と異なり、各柱状部材３の両
端を隣接するモジュール１００の線材に連結することが
できる。この連結は、図２に示す例に従うのであれば、
柱状部材３の各端の余ったスリット８を利用して孔１０
に隣接するモジュール１００の線材を収容して、これを
上述したピン１１で固定するようにしてもよい。このよ
うな孔１０あるいは孔９、１２は、その開口部を外方に
向けて拡開したテーパ形状にするのが、この開口から出
る複数の線材４、５、６と孔９、１０、１２の開口縁と
の局部的な摩擦を回避する上で好ましい。

【００２２】以上、モジュール１００を複数連結するこ
とにより構成されるテンセグリテイ構造体は、オブジェ
として利用してもよく、あるいは、ドーム、あるいは建
物の壁、床、梁として利用してもよい。このような適用
例において、必要ならば、モジュール１００の面Ｓを被
覆材で覆ってもよい。また、モジュール１００を多層化
して配置するようにしてもよい。

【００２３】以上、正テトラヘドロンからなるモジュー
ル１００を説明したが、これによって構築されるテンセ
グリテイ構造体の厚みの調整は、モジュール１００に含
まれる４本の柱状部材３の長さ寸法を異ならせることに
よって行うことができる。この場合モジュール１００
は、正テトラヘドロンでなくなるのは言うまでもない。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、モジュールが内外二重構造のテトラヘドロン
によって構成されるため、モジュールそれ自体を構造上
強固なものにすることができる。また、モジュールを構
成する４本の柱状部材を相互に連結しない構成をとった
ときには、モジュールそれ自体もテンセグリテイ構造に
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のモジュールの斜視図。

【図２】中実の柱状部材の端部と線材との連結方法の一
例を示す部分斜視図。

【図３】中空の柱状部材の端部と線材との連結方法の一
例を示す部分斜視図。

【符号の説明】

１００ テトラヘドロン・モジュール １ 外側テトラヘドロン ２ 内側テトラヘドロン ３ 柱状部材 ３ａ 柱状部材の長尺部分 ３ｂ 柱状部材の短尺部分 ４ 第１の線材 ５ 第２の線材 ６ 第３の線材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに交差して配置された柱状部材であ
   って、各々がその一端から交差する箇所までの長尺部分
   と、他端から交差する箇所までの短尺部分とを有する４
   本の柱状部材と、 該４本の柱状部材の前記一端同士を相互に連結して、こ
   れら柱状部材の一端を頂点とする外側テトラヘドロンを
   形成する第１の線材と、 前記４本の柱状部材の前記他端同士を相互に連結して、
   これら柱状部材の他端を頂点とする内側テトラヘドロン
   を形成する第２の線材と、 前記柱状部材の各々の前記他端と、他の３本の柱状部材
   の前記一端とを夫々連結して前記外側テトラヘドロンと
   前記内側テトラヘドロンとをネットワーク化する第３の
   線材とからなるテンセグリテイ構造体用のテトラヘドロ
   ン・モジュール。
2. 【請求項２】 前記４本の柱状部材が、前記交差する箇
   所で相互に連結されている、請求項１に記載のテトラヘ
   ドロン・モジュール。
3. 【請求項３】 前記４本の柱状部材が、個々独立して配
   置されている、請求項１に記載のテトラヘドロン・モジ
   ュール。