ジオデシック ドーム 関連情報

ドームのつづき

 水耕トマトの方は今のところまるで春先のように新芽が燃えいでていて、今はほとんど収穫はない。花もちらほら咲いているがこれからもう少し葉が大きくなってからが本番になるだろう。そんな状態なのでしばらくそのまま放置して様子見です。

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この写真はドームの下の部分を解体し、上部二段だけをそのまま自分の土地の方に引っ張ってきたものです。

後ろの畑のトウモロコシと左側の同じほどの高さになっていて押し寄せているのが荒れ地瓜の状態です。すごいでしょう。!!

軽天材の華奢なフレームにこれが巻きついていたのです。あれだけみっちり絡んでいたのにこのフレームにゆがみはありませんでした。重さもけっこうあったと思いますよ。その重さと台風などの風の力を受けていたはずなのですが。

そうそう今年はあの大雪の重さにも耐えた事になりますね。

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一番下の写真が今まで軽天ドームが立っていた場所です。解体した部材が散らばっているだけで元通りになりました。これでこの土地を購入された方もひと安心でしょう。ご心配をかけました、あしからず。

さてと、次はどんなドームを作ってみましょうか。

今までいろいろ検討してきました。木造でも二通りの方法があります。三角のパネルを組み上げていく方法とフレームを作ってそれに外壁を構築する方法です。
一人でしか作業ができない場合を想定していますのでこの場合三角パネルは一枚当たりの重量が重くなり一人で正確に組み上げるのは難しいと判断。私の場合は構造用の木材と金属性のコネクターによる組み上げ方法を選択いたしました。

もしもパネルで構築するとしたら軽いFRP製のパネルを作って組み上げる事にするでしょう。その場合はジヲデシックではなくてラジアルパネルになります。その場合は完全な球体により近くなります。このブログの中でも紹介している天体観測用のドーム構築法がそれにあたります。

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久しぶりのドームネタ

じつは福島原発事故以来軽天材のジオデシックドームは放置状態にありました。
理由はあまり言わん方が良いでしょう。

ところが最近になってそのドームを建てた場所がお隣さんの土地であることが判明。移動しなければならない事になりました。
そんなわけで現地に行ってみると。やっぱり凄い事になっておりました。

なんとドームがすっぽり荒れ地瓜に覆われてホビットハウスの様な状態に。
どれだけ変化したか写真で比べてみました。

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3年間の放置によりみごとに高さ3mもあるドームがみごとにつる草の荒れ地瓜によっておおわれていました。これを移設するのはもはやいったん解体して移動するほかなくなりました。

それにしても見事なおおわれ方。じっさい中に入ってみるとジブリ作品の「ラビュタ」の中の様な状態になっていました。猛暑の中での作業で朦朧としていてうっかりその状態を写真に撮る事を忘れてしまいました。下の写真は中をかなり整理してしまってからのものになります。

その日は35度越えの暑い日、軽い熱中症になりながらの作業になりました。
それでもこのドームの中に入ると一息つくことができるのです。じっさいビニール張りの時は中に入るなどもってのほか、死んじゃいそうなほどの温度になるのがドームなのですが自然の持つ力は偉大で強力なクーラーのような働きをこの葉っぱたちはしているのでしょう。

こうした自然の力を利用することが次の世代の繁栄の原点になるかもしれませんよ。実際に我が家の水耕トマトのカーテンはほとんどクーラーを使わなくてもよい生活をもたらしています。この夏でも我が家のクーラーはあまり動いていないのです。

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天体ドーム用計算式をCADで検討確認

 天体ドームに良く見られるあのたてにスイカを切ったような分割の仕方を平面展開するための検討を以前に行いました。あの作った公式が実際に機能するかどうかを模型では確認していました。
しかし、実際の大きさのもので成立するかどうかを確かめたわけではなかったのです。
そこで実際に作る前にCADを使って仮想空間で成立しているかを確認してみる事にしました。
使ったCADはフリーソフトで有名な[
JWCAD] を使いました。

ちょっと硬い話になりそうなのでその前に満開になってきたカーネーションの写真をいっぷく。

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今回CADで50×50mの仮想空間を設け7m直径の3Ⅴドームを覆うシートカバ-を製作することを念頭に検討してみました。
実際にジオシックドームをカバーするためにいちいち6角形を切り出してつなげる方法では縫製が面倒だと感じていました。
そうは感じない方もおいでかとは思いますが特に温室の様な使い方ではシンプルな方法でカバーすることが求められると思ったのです。

さらに、居住を目的に個人が製作する場合、仕事の様に毎日欠かさず作業する事が出来る方はそうおいでではないでしょう。
その場合に組みあがった骨組みを仮にカバーしておくような使い方もできると考えているのです。

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この図の真ん中に地平面から頂点までの実長を展開してきれいな半球を得るための曲率を計算したものと幾何数学的に求めた物をくらべて確認。この計算式が利用可能かどうかを考察しました。

実際に描いたその図形を3枚ほどコピーしたものを切り出し張り合わせてみました。

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こんな感じに貼り合わさりました。

これをさらに貼り合わせて15枚で一周するとドームになるわけなのです。

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図面の上に貼りあわせたものを乗せるとみごとに図と一致しました。当たり前と言ってしまえばそれまでですが。

反対側から見たのが次の写真です。

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薄いベニヤを使ってこの原形を原寸で作りビニールシートに移して切り出し、ミシンで縫えば半球形が出来上がるのです。この先問題に成る事はどんなミシンでブルーシートの様な素材を縫う事が出来るのか。

どなたかご存知の方がいたら教えていただけませんか。テント屋さんの使うようなミシンはとても手に入りそうもないので。
家庭用のミシンで縫った経験がある人いますか。

軽天用コネクターの決定打。

 軽天材利用のドーム用コネクターをあれこれ試作して検討してきました。しかし今までの物はある程度以上の工作経験と技術が必要でした。

今回の物は灯台もと暗しというか意外なものがその基本材料となりました。以外とまで言えないかな、私が見逃していただけ?

その材料とは軽天のシングルMバーを縦にジョイントする金物。広い体育館の天井などはこの金物でつないで何十メートルもの長さをカバーしているわけ。

それが手に持っているこの金物。

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この金物は中心に突起があり挿入量がきちんと決まる。そして二つの穴は片方がボルトを通す穴として利用でき、寸法の誤差が出ない。そして何よりも一個当たり10円と安い。

そして加工に必要な道具がモノづくりをする人ならだれでも持っていそうなものだけで済む。

加工は最初に両側面を真中(突起の部分)でカットする。金切りばさみで簡単に切れる。

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そしてペンチかプライヤーの様なもので片側だけ開き真中の出っ張っている部分を金づちなどでたたいてつぶす。このときの注意として反対側の部分はMバーに挿入した状態で加工する。理由はV型につぶしている部分の加工で挿入部分が変形しないようにするためだ。014 

そして開いた部分を反対側に折り曲げ叩いて平らにする。そして穴がふさがるので電ドルなどで穴をあけなおす。このとき穴位置の精度を心配する必要はない。既存の穴側から開けることで位置だしは自然に決まってしまう。

加工はこれだけだ。

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後は中心にボルトを入れて止めるだけ。五角形用も6角形用も同じでよい。

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後は自分の必要な寸法にMバーをカットしてはめるだけだ。

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コネクター方式にこだわるのはこの材料の特性を最大限に活かすために必要だと考えたからなのです。このMばーは材料の強度ではなく形状の剛性によって強度を保つ物なので端部をつぶして穴をあけただけでは強度が極端に不足してしまうのです。これは丸パイプでも起きる現象ですが丸パイプの方は厚みがあって軽天ほど強度が落ちないのです。

力が最もかかる部分がこの中心部ですからそこの剛性と強度は重要なポイントになります。コネクター方式にする事により重なる端部は強度が何倍にもなる利点があるのです。

実際作ってみてこのコネクターの剛性強度はかなりの物だと思います。

みなさんの参考になればと挑戦をしてみました。

質問に答える

このブログを見に来てくださり質問をされた方に遅まきながらお答えしたいと思います。もう90になる高齢の母親が何かと問題を引き起こし入退院などを繰り返しているため、せっかく書き込みをしてくださった方に気がつかなかったりで申し訳なく思っております。

takaba さんからも質問がありました。3.5mの直径の寸法が知りたいとのこと。これは3.5mに限らず任意の半径あるいは直径から算数のレベルで誰でも必要な寸法を割り出せるはずなので細かな説明は必要ないと思っていました。

直径3.5mのドームであれば円周は2πrで2r=直径、直径×3.14=3.5m×3.14=10.99m

この円周を分割数で割ると花弁の底辺の寸法が分かります。10分割なら1.099mになります。

そして展開する花弁の長さは円周の4分の1になる事が分かります。図を書いてみれば一目瞭然。その底辺の真ん中から垂直にこの長さ、2.7475mを取り、次の計算式で得た半径の円弧で結びます。

半径×分割数÷2が≒求める円弧の半径になります。この場合、1.75m×10÷2で8.75mの半径の円弧で底辺の両端と頂点を結んだものを材料に展開して書くと一片の花弁の展開図が出来上がります。それを10枚作って円周状に並べ張り合わせればドームが出来上がるはずです。

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半径8.7mの円弧は抜板3枚をつなげて地面に打ち込んだ杭に片側を釘で止め、そこから必要寸法の8.75mのところに鉛筆の入る穴をあけて大きなコンパスを作れば描く事が出来ます。

そうでしょう。あと、こうした物を作るには最低簡単な図面を引いてみる必要があります。私はJWCADというフリーソフトを使っています。非常に優れたフリーソフトで、建築の専門家の間でも仕事に使われている物の様です。こうしたもの使って検討図を起こしアイディアを練ってみてください。

次に、伊藤@蝦夷さんのご質問ですが次の図を見ていただきたい。

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まずA,Bの図を見ていただきたい。同じ材料でAはBの半分の重さに作ったパイプです。このBの芯まで材料が詰まったものとの強度は同じである。よって図のように材木にスリットを入れても強度の心配はないのです。また、テーブルソウでスリットを入れた場合図のように切り口の断面は鋸刃の半径にあたるカーブ状に余分に切る必要があります。この余分と滑らかに変化する形状により応力集中を避けられる事になります。

よくドームは一般構造よりかえって弱いなどという事を言われる方がいるようです。その理由の中に応力集中があります。構造を作るのにパネルをはりあわせていくと人間の作るもの故の誤差が生じそれをどこか一点でごまかすような事が起きます。そうするとそこにはいつも大きなひずみが生じ力が集中してしまいます。ドームではむしろ一点に力が加わってもその力を全体に分散することにより構造を保つのが本来の考え方なのです。

それゆえに私はコネクターと材木の接続はボルト一本にしてあります。これはジャンボジェットのエンジンを機体に取り付けるのにピン一本で行っている考え方と同じなのです。もし重心一本で止めずに二本で止めたとするとあの強大なエンジンの力によってその振動があの軽い華奢な航空機の翼を簡単に破壊してしまう危険があるのです。

私のコネクターもそのボルトの部分の自由回転により製作誤差や余分な力を分散させてしまうようになっているのです。こうした事がパネル工法ではなくコネクター方式をとる理由の一端となっているのです。もう一つの理由がたった一人で製作できる事。これもコネクター方式をとる理由になるでしょう。三角パネルで作るには10mクラスは単独で作業となると無理があります。ちなみにウエブページの6mドームはもちろん単独作業による構築です。

どうでしょうか質問の答えとなっているでしょうか。10mドームの5角形の部分を組み上げてその上に乗っかってみました。予想を超える剛性感があります。体重85キロの私が上に乗っても何の問題もありません。変なきしみやゆがみも生じないようです。011

日向ぼっこのヒヨドリです。エサ用においてあるトマトを食べた後のんびりしてました。かなり警戒心の強い鳥ですが2mほどまでは近付く事が出来ました。いつもはつがいで来る事が多いのですが単独です。幼鳥でしょうか?

12分割3mドームの検討

 巷では木村卓也の主演する映画「スペースバトルシップ大和の」話題がにぎやかなようだ。宇宙戦艦ヤマトは私たち世代のヒーローなのだが今の若い人たちにとっても思い入れが強いものなのだろうか。

私にとってのドームはやはりそうしたこだわりに近いものがあるかもしれない。私にとってのドームは命と密接な関係がある。命のみなもとは宇宙。その宇宙を観察する手立てが天体望遠鏡。その天体望遠鏡をセットし格納するのがドームだ。

昔望遠鏡を手に入れた時には天体観測ドームは夢のまた夢でしかなかった。ところがジオデシックドームから始まりいろいろ調べたり作ったりしているうちに、意外に簡単に作れる事が分かってきた。それも発想を転換し新しい考え方にもとづいて作るなら思いのほか費用もかからずに実現できる事が分かってきた。

今回も軽天材が活躍できそうだ。ドームに張りこむ外板の展開図も簡単に作る事が出来る事が分かった。ある大学の研究ページでは高等数学を持ち出して頑張っているようだが、なぜそう難しくしたがるのか。私のように算数で実現できればだれでも計算できるのにと。

今回は半分できれいに分割するため12等分の分割数を選んだ。展開する外板のカーブは9000Rときれいな数値が出た。JWCADのソフトを使って図面を引き、その図面をA4のコピーに印刷し模型を作って検討を試みる。

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この図面を切り出しのりづけして模型を作る。

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ドームを半分ずつ作る

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その二つをぴったりつければ普通のドーム状態。011

今回の提案は普通は真中に観測用のスライド部分を作るのだが、そうではなく簡単軽量なドームを作りドーム本体をスライドさせて観測窓を開くように提案している。

こんな状態に。

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そして普段はこんな状態に閉めておく。

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この方式の方が構造が簡単に成り作りやすくなんといっても雨じまいが簡単に成る。スライドする事によって居住空間も広がる。良い事が多いと思うのだが。回転とスライドをする構造を考えればよい。スライドは片側50センチも動けば十分でしょう。それぐらいなら家具用のスライド金具も存在する。いろいろ考えられるでしょう。

今回はここまで。次回は実際に3mドームを作ってみよう。ドーム部分の費用は軽天材12本約3500円。外板をプラダんで作ればやはり3500円以下。耐水ベニヤ3mmでも同じぐらいかな。塗料代も入れて1万円でおつりがくるだろう。

人件費を入れればこれでも数10万の仕事かもしれないが個人で人件費の部分を賄うのであれば10万円もあれば立派な天体ドームを構築できそうだ。みなさんおひとついかがでしょう。後は実行する勇気と行動力のみだ。

天体ドームの検討

今回はよくビルの屋上で見かける天体ドームを検討してみた。

このタイプはプラネタリュームや天体望遠鏡に良くつかわれるタイプだ。この立分割のどーむは作り方を調べてもよく解らない。ネットの中でも見かけないものになっている。

理由はよく解らないがケースバイケースで設計しているのだろうか。今回私は自分なりに(1)半径と(2)分割数を決めれば必要な数値が分かる公式を導きだしてみた。はたして自分のみちびきだした式が正しいのかどうかもよく解らないのが本音。

なぜかというと、たとえば検討図のように15分割した場合。分割したパネルの平面に展開した形はたんなる2等辺3角形ではない。ちょうど船のへさきのように両側がカーブになる。このカーブが単純なRであれば簡単なのだが、その辺もよく解らない。Domu_kenntou039_2

一応検討図から単純な円であると仮定した。そして図形的に求めたカーブを計算式になおしたものが※印で書いてある式なのだ。求める半径×分割数割る2がその公式に成っている。

この式が正解かどうかは分からないので真似する方は自己責任でお願いしますね。

実際にドームになるかどうかをこの求めた公式で得られた数値で図を書き、模型を作ってみることにした。002 出力した図面の上に展開図で求めたパネルを15枚瞬間接着剤を使って張り合わせてみた。

005 順番に張り付けていくとそれらしいドームになってきた。これなら実際に元尺で作っても大丈夫そうに思える。実際にここまでしなくともネットの世界にはどこかに情報がありそうなものだが私は見つけられなかった。どなたかご存知の方がいたら教えていただきたい。

とりあえずこんな感じに出来上がった。

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さてこの15分割ではできたのだが公式と言うからには他の分割数でもできなければ公式ではない。そこで今度は10分割でためしてみた。

コピー用紙なのでぺなぺなだがやはりそれなりのかたちになった。それが次の写真。

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今のところこの式で計算した2タイプは間違いなさそうである。

もし天体ファンでドームが欲しい方はこの一枚のパネルを鉄板かプラスチックの板で切り出しくっつければ間違いないと思いますがどうでしょう。この実験がどなたかのお役に立ってくれる事を願い今日はこれまで。

ドームはどうした?

トマトは分かったからドームはどうしたのと聞かれそうな今日この頃。

実は収入ぱったりにつき材料購入できず。一時休止状態だった。作ったドームもほっぽりっぱなしで先に進まずまた台風シーズン。どうしたものかとりあえず現地に赴く事に。

現地に着いてあぜん。すごいことに成っている。なんとドームの高さに迫るような雑草に覆われていた。

  020   実はこのドーム水耕栽培の実験場にしようともくろんでいたのです。実験的にパソコンとまでいかなくても自動化して人手をできるだけかけないでトマト栽培等をもくろんでいました。それにしてもあれだけ草をなぎ倒したはずなのにこのありさま。実はドームの真ん中にイチゴの苗が植わっていたのですが全くどこにあるかわかりません。

前回行った時にはイチゴの周りは草をしっかり取り去ってあったのです。イチゴの実ももうすぐ赤くなれば食べられる寸前という状態でした。ランナーを伸ばして株を増やしているかと思っていたらとんでもない状態。

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とりあえずドームの周りを刈り取ることにしました。その為、草刈りだけでその日はおしまいです。暗くなってとりましたので露出不足で写真を補正、その為ちょっと粗くなりました。

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こちらがこんな凄い事になっていましたので北軽井沢も心配になりました。もう夕方でしたがそのまま北軽井沢へそれも金がないから一般道だけで行く事に。茨木から群馬、長野へ。

今回は軽自動車でエコドライブ。一人旅なので時間の制約なし。ナビでどんなコースを行かされるかわからないが出発だ。ナビまかせで頭の中に地図が無くどの辺を走っているのかよくわからないので不安になる。小山から50号線に入り前橋近くで富士見村方面へ、そして渋川伊香保方面へ。吾妻町から長野原へ、そして嬬恋村から北軽井沢。夜中のドライブは全く景色が見えない。ヘッドライトの先は真っ暗いきなりヘアピンが来る。そんな状態で途中休憩しながら走ったら到着時には明るくなった。浅間山がはっきり見えている。

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自分の土地に着いて驚いた。周りの土地がみな売りに出ている。やはり不景気の影響なのか。それとは対照的にやたらに大きな別荘が建ったりしている。オーナーは今ほとんどが景気に影響されない収入のある人のみとのこと。収入に景気が影響しない人といの曖昧な言い方に違和感?。。。まあよく考えてね!

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軽天活用DIY

軽天材応用のDIYもついに物置スペースの屋根にまで及ぶことになりました。

木材とのハイブリッドに当然なるわけですが、ほんとに使い勝手の良い材料だと思います。そろそろ本題のドーム制作の方に力を入れたいところですが、30年以上経た我が家は補修すべきところが次から次に見つかります。

それにしてもこの軽天材。ほかの材料に比べてほんとに安い。今回屋根瓦はデザイン屋根によく使うシングル材を使いましたがこれがけっこう高価でした。といってもシングル材と軽天材を比べての話です。この半透明のパネルの上に屋根をかけようと考えました。

これは既存の工法と何も変わらない為工事の進展だけ写真でお知らせしようと思います。

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御覧のような場所に屋根をつけようと考えました。2本のかなり太い植木があります。それを切らずに屋根を葺きます。

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軽天材で組んだ小屋組みの上に垂木を流します。次の写真はその垂木の上に下地となる合板を敷き詰めます。

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敷き詰めた合板の部分から2本の木がにょっきり。この上に防水紙を張りシングル瓦を乗せるのです。当然ですが乗れる屋根強度がないと瓦は敷けません。

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瓦を載せ終わった状態です。破風の上に見える銀色の水切りも軽天材流用です。市販の水切りの何と6分の1以下の費用で済んでしまいました。

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ついでにこちらにも屋根を付けました。同じシングル瓦のあまりを使用。ガス釜の雨よけになります。扉はあるお宅の取り壊しの時に出た門扉の流用です。けっこうかっこいいと思っています。

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軽天材利用のDIY

軽天材を利用してお隣のアパートがあまり見えないようにフェンスをしようと考えた。

実はホームセンターで格安の木質フェンスが売り出されていた。通常価格11300円がたったの1280円。

メーカーはタカショウ、一流である。

さらになんとヤマモト カンサイの文字が。

ヤマモト カンサイ デザインの人間賛歌シリーズとある。

ほんとかよと見間違いでないか再確認。 うんまちがいない。そこでとりあえず12枚購入することに。会計に持ち込んだら14万何がしお願いしますと言われた。 チョットまてよ、新手の詐欺かよ。店員に文句を言うとちょっとお待ち下さいと売り場に確認。なんとまちがいなし。

いちまい1280円なりで12枚ゲット。 ヤッター!

1枚を試しに玄関の坪庭のバックに、なかなかいいじゃない。

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京壁のベージュ色とうまくマッチして手前の花がひきたちます。こりゃいいや。玄関がいきなりハイセンスな感じ。中国製のラティスでもこんなに安くは売ってません。これを使って軽天材を使い格安にフェンスを作ってしまおう。

使う軽天材は間仕切り補強材というCチャン一本1750円。これを6本購入。長さが4mあるので一本が柱二本分。それに笠木用にチャンネル材280円を三本。これで12m強ある隣との境をきれいに化粧してしまうことにする。

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アパート側から見た取り付け場所。軽天材を並べて建てたところ。

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庭側から見たところです。隣のアパートの入口が見えます。

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フェンスが入るとかなり落ち着いた感じになります。

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フェンス取り付け終了。アパート側です。最初の状態とはがらっと雰囲気が変わりました。お隣側からするとチョット閉鎖的になったかな。

これだけ施工して材料費は3万円ほどかかった日数は二日です。もちろん一人作業です。工夫次第で日曜大工のおとうさんDIYがこんなにいい感じに仕上がりました。

柱に使った軽天材は30×65mm 厚み1.6mmのメッキ仕様、それを黒く塗装してあります。