測地線ドーム

測地線ドームは、測地線多面体に基づく半球状の薄いシェル構造(格子シェル)です。 ドームの三角形の要素は構造的に剛性であり、構造全体に構造応力を分散させるため、測地線ドームは非常に重い荷重に耐えることができます。

歴史
あらゆる点で「測地線」と呼ばれる最初のドームは、Carl Zeiss光学会社のチーフエンジニアであるWalther Bauersfeldによって、プラネタリウムプロジェクタを収容するプラネタリウムについて、第一次世界大戦後に設計されました。 ドイツのイェーナにあるツァイス工場の屋上に、ディーカーホフとヴィドマンの会社によって建設された最初の小さなドームが特許取得されました。 20年後、R. Buckminster Fullerは、1948年と1949年にブラックマウンテンカレッジのKenneth Snelson芸術家とのフィールド実験からドーム「測地線」と名づけられましたフラーは元の発明者ではなかったが、1954年6月29日に米国特許第2,682,235号を受領したアイデアの米国の普及を信じている。

測地線ドームは、その重量のために非常に強かったので、フラーに訴えました。その「全面的に孤立した」サーフェスは、本質的に安定した構造を提供し、球が最小の表面積で最大の体積を囲むためです。

このドームは、1956年にカナダで建設された21の遠隔早期警戒線のドーム、1958年のルイジアナ州バトンルージュ近くのユニオンタンクカードーム、Synergetics、Inc.のThomas C. Howardによって設計された特殊な用途Kaiserアルミニウム製のドーム(米国内の多数の場所、例えばVirginia Beach、Virginia)、講堂、気象観測所、保管施設などの建物。 ドームはすぐに、覆われた表面、囲まれた容積、および建設速度の記録を破っていた。

米国海兵隊は、1954年からヘリコプターで配信可能な測地線を実験しました。 30フィートの木とプラスチックの測地線ドームを50ノットでヘリコプターで持ち上げて持ち運び、ミルウォーキーのマグネシウム製品による標準的なマグネシウムドームの製造に導いた。 試験には、以前は訓練を受けていない海兵隊員が135フィートで30フィートのマグネシウムドームを組み立てることができ、ヘリコプターを航空機から持ち上げることができ、アンカードームが一日120mph(190km / h)プロペラは、固定された飛行機の双子の3,000馬力エンジンから損傷を受けることなく爆発する。

ドームは、ニューヨーク市のニューヨーク市で1964年に開催された世界博覧会のパビリオンとして、より多くの観客に紹介されました。このドームは現在、Synergetics、Inc.のThomas C. Howardによって設計されました。このドームは現在、Flushing Meadows Corona ParkのQueens Zoo Synergetics、Inc.のTC Howardによって再設計されました。

他のドームは、モントリオール世界博覧会で、アメリカンパビリオンの一部であった博覧会67からのものです。 その構造は後で燃え尽きましたが、構造自体はまだ立ち、Biosphèreの名前で、現在はサンローレンス川に関する解釈的な博物館があります。

1970年代、Zomeworksは、Johnson solids、Archimedean solids、Catalan solidsなどの他の幾何学的立体に基づく構造のライセンスを取得しました。 これらの構造は、正方形または他の多角形である三角形ではないいくつかの面を有することができる。

1975年、南極でドームが建設されました。南極では、雪や風荷重に対する抵抗力が重要です。

1982年10月1日、フロリダ州ベイ・レイクのウォルト・ディズニー・ワールドのEPCOTセンターで最も有名な測地ドームの1つがオープンしました。 建物とその中の乗り物には、バックミンスター・フラーの有名な用語であるスペースシップ・アースという名前が付けられています。これは地球上で利用可能な限られた資源の使用に対する懸念を表明し、その上にいる誰もが大きなものに向かって働く調和のとれた乗組員良い。 建物はEpcotのアイコンで、公園のロゴにも含まれています。

2000年、世界で初めて完全に持続可能な測地線ドームホテル、EcoCamp Patagoniaが2001年に翌年に開かれたチリ・パタゴニアに建設されました。ホテルのドームデザインは、地域の強風に抵抗する鍵であり、Kaweskar先住民の住居に基づいています。

建設の方法
木製のドームには、ストラットの幅に穴が開けられています。 ステンレススチールバンドは、ストラットの穴をスチールパイプに固定します。 この方法では、ストラットを必要な正確な長さに切断することができます。 外側の合板の三角形は、ストラットに釘付けされる。 ドームは、いくつかのステープル止めされたタール紙の層、水を流すために、下から上に包まれ、帯状疱疹で仕上げられる。 このタイプのドームは、スチールハブを使用してストラットを結合するため、ハブアンドストラットドームと呼ばれることがよくあります。

パネル化されたドームは、合板で覆われた別々のフレームの木材で作られています。 三角形フレームを構成する3つの部材は、様々な三角形の平らなフィッティングを提供するために、複合角度で切断されることが多い。 正確な位置に部材を通し穴を開け、鋼製のボルトで三角形を接続してドームを形成します。 これらの部材はしばしば2×4または2×6であり、三角形内により多くの断熱材を収めることができる。 パネル化された技術は、天井から安全に地上や快適な店で作業しながら、合板のスキンを三角形に取り付けることができます。 この方法は高価なスチールハブを必要としない。

一時的な温室のドームは、プラスチック製のシートを1インチ角の梁で作られたドームにステープル留めすることによって構築されています。 結果は暖かく、20フィート以下のサイズで手で動かすことができ、安価です。 それは、それが風によって動かされるのを防ぐために地面にかけるべきです。

スチールフレームワークは電気導管で簡単に構築できます。 ストラットの端を平らにし、ボルト穴を必要な長さに掘ります。 単一のボルトでストラットの頂点を固定します。 ナットは、通常、取り外し可能なロックコンパウンドを使用して設定されます。ドームが持ち運べる場合は、コッターピン付きのキャスタレーションナットを使用してください。 これは、ジャングルジムのためのドームを構築するための標準的な方法です。

ドームは軽量アルミニウムフレームで構成することもできます。軽量アルミニウムフレームは、ボルト締めや溶接でも、より柔軟なノーデルポイント/ハブ接続でも接続できます。 これらのドームは、通常PVCコーティングを施したガラスで覆われています。 コーピングはシリコーンでシールして水密にすることができます。 いくつかの設計は、二重グレージングまたは断熱パネルをフレームワークに固定することも可能にする。 これにより、完全に居住可能な建物が形成される。

コンクリートおよび発泡プラスチックのドームは、一般的に補強のために鶏のワイヤおよびワイヤスクリーンで包まれた、鉄骨フレームドームで始まります。 チキンワイヤーとスクリーンはワイヤータイでフレームワークに結びついています。 次いで、材料のコーティングをフレーム上に噴霧または成形する。 試験は、コンクリートまたはプラスチックの正確な一貫性を達成するために小さな四角で実行する必要があります。 一般に、内側と外側にはいくつかのコートが必要です。 最後のステップは、コンクリートまたはポリエステルドームをエポキシ化合物の薄い層で飽和させて水を流すことである。

いくつかのコンクリートドームはプレハブ、プレストレストされた鉄筋コンクリートパネルから構成されており、ボルトで固定することができます。 ボルトは、コンクリートキャップで覆われた盛り上がった容器の中にあり、水を流すことができます。 三角形は、水を流すために重なります。 この方法の三角形は、砂の木模様の模様の形に成形することができますが、具体的な三角形は通常は重く、クレーンを置く必要があります。 この構造は、水がコンクリートに溜まって漏出する場所がないため、ドームに適しています。 金属製のファスナー、ジョイント、内部のスチールフレームは乾燥したままで、霜や腐食による損傷を防ぎます。 コンクリートは太陽と風化に抵抗する。 いくつかの内部点滅またはかしめは、ドラフトを防止するためにジョイント上に配置する必要があります。 1963シネラマドームは、プレキャストコンクリートの六角形と五角形でできています。

測地線ドームの複雑なジオメトリを考えると、ドームビルダーはストラットの長さのテーブル、つまり「コード要因」に依存しています。 測地学の数学とその使い方ヒュー・ケナーは、「球面系の重要な設計情報を含んでいるコード因子の表は、何年もの間、軍事秘密のように守られていました」1966年の終わりには、人気のある科学の月刊誌は、フルーラーライセンシーのサークルの外の誰もが続かなければならなかった。 (57頁、1976年版)。 他の表はLloyd KahnのDomebook 1(1970)とDomebook 2(1971)の出版で利用可能になった。

ドームの家
フラーは、測地線ドームが戦後の住宅問題を解決するのに役立つことを望んでいた。 これは、両方のバージョンのDymaxion Houseの以前の希望と一致していました。

住宅用測地線ドームは、その複雑さおよびその結果としての建設費用の増大のために、仕事および/または娯楽に使用されるものよりも成功率が低い。 プロフェッショナルな経験豊富なドーム請負業者は、見つけにくいものの、誤った開始や間違った見積もりに関連したコスト超過の多くを排除することができます。 フラー自身は、フォレストとチェリーの角にあるイリノイ州のカーボンデールにある測地線のドームに住んでいました。 航空宇宙産業で製造された空気供給可能な製品としての住宅ドームの完全な考え方。 Fuller自身のドームの家がまだ存在している、R. Buckminster FullerとAnne Hewlett Dome Home、そしてRBF Dome NFPと呼ばれるグループがドームを復元しようとしており、国立歴史的ランドマークとして登録しています。 それは国立史跡にあります。

1986年には、ポリスチレン三角形が外部の鉄筋コンクリートに積層され、内部のウォールボードがフロリダ州のRockledgeのAmerican Ingenuityに授与されたドーム建設技術の特許が取得されました。 この建設技術により、ドームはキット形態で事前に製作され、住宅所有者によって建てられます。 この方法は継ぎ目を構造物の最も強い部分にします。そこでは、ほとんどの木製フレームのドームの縫い目、特にハブが構造物の最も弱い部分です。 また、防水性があるという利点もあります。

ノルウェーとオーストリアでは、居住可能なアルミフレーム測地線ドームの家が登場しています。 2012年には、ノルウェーのエコ住宅へのドームカバーとしてアルミとガラスのドームが使用され、2013年にオーストリアにガラスと木製のドームドームが建設されました。

チリでは、測地線ドームの例は、テントスタイルの測地線ドームまたはガラスで覆われたドームのいずれかとして、ホテルの宿泊施設に容易に採用されています。 例:EcoCamp Patagonia、Chile; チリのエルキ・ドモス。

短所
ドームの住宅は、1960年代後半から1970年代初めに住宅システムとして人気を集めていましたが、多くの短所や問題点があります。 ドーム・ホームの元議長であるロイド・カーン(Lloyd Kahn)は、彼らについての2冊の本(Domebook 1とDomebook 2)を書いてShelter Publicationsを設立し、彼らを「スマートだが賢明ではない」と呼んだ。 彼は彼の会社のウェブサイトに掲載している以下の欠点を指摘しています。通常、建材(合板、ストランドボードなど)は長方形になっているため、長方形を三角形にカットした後、建設費が増加します。 火災の逃げ場には問題があります。 コードはより大きな構造のためにそれらを必要とし、それらは高価である。 コードに準拠したWindowsは、従来の住宅の窓の5倍から15倍のコストがかかります。 プロの電気配線は、労働時間の増加のために多くの費用がかかります。 所有者有線の状況でさえ、ドーム構築にはより多くの特定の材料が必要であるため、コストがかかる。 拡張とパーティショニングも難しい。 カーンは、天然素材では不可能ではないにしても、ドームは困難であると主張しています。一般に太陽光で汚染され劣化するプラスチックなどが必要です。

ドーム内の空気の層別化および水分分布は珍しい。 その状態は、木製のフレームまたは内装パネルを急速に劣化させる傾向がある。 アラバマ州の新時代建設と呼ばれる会社は、キューポラを追加すると、ドームでよく見られる水分の結露が排除されると主張しています。

ドームを満足に分割することが困難であるため、プライバシーを保証することは困難です。 音、匂い、反射光さえも構造全体に伝達される傾向があります(ただし、場合によってはこれを利用することもできます)。

湾曲した形状の場合と同様に、ドームは、使用が困難な壁領域を生成し、ヘッドルームが不足しているために限られた周辺床面積を残します。 円形の平面図形は、長方形によって提供される単純なモジュール性に欠ける。 ファニッシャーとフィッターは平らな面を考慮して設計されています。 標準的なソファを外壁(例えば)に置くと、ソファの後ろに三日月が無駄になります。

カットボードシース材(1960年代と1970年代に共通)を使用しているドームビルダーは、多くのシームのために雨に対してドームをシールするのが難しいと感じました。 また、太陽が空を横切って移動するにつれて、通常の太陽熱が毎日構造全体を曲げるため、これらの継ぎ目に応力がかかることがあります。 その後のストラップの追加と内部の柔軟な乾式壁仕上げは、内部仕上げで気付いたこの動きを実質的に排除した。

木製のドームを使用した最も効果的な防水方法は、ドームを敷き詰めることです。 ドームの頂部にある尖った帽子、またはドームの形状を変更することは、氷の障壁には傾斜が不十分な場所で使用されます。 ワンピースの補強コンクリートまたはプラスチックドームも使用されており、いくつかのドームは、水を捨てるように重ね合わされたプラスチック製またはワックス付きの厚紙三角形から構築されています。

Buckminster Fullerの元生徒、J. Baldwinは、適切に設計され、うまく構築されたドームが漏れるという理由はなく、またいくつかのデザインは漏れないと主張している。

関連パターン
補強用の三角形のパターンからの強固で安定した構造の構築は、テント設計で最も一般的に見られます。 それは他の産業デザインの抽象的なではあるが、管理科学や概念的なメタファーとしての熟考的構造、特にスタッフォード・ビアの作品においても、「流出」の方法はドームの設計に特に基づいている。各審議段階でプロセスに参加することができます。

最大の測地線ドーム構造
多くの測地線のドームは、世界で最大のクリア・スパン構造の1つです。 2010年のBuckminster Fuller Instituteによると、世界で最も大きな直径10の測地線は、

シーガイアオーシャンドーム(シーガイアオーシャンドーム):宮崎、日本(31.9551°N 131.4691°E)、216.5 m(710フィート) – 2017年に崩壊。
名古屋ドーム(名古屋ドーム):名古屋(35.1859°N 136.9474°E)、187.2 m(614フィート)
スーペリアドーム:北ミシガン大学。 米国ミシガン州マルケット市(46.5603°N 87.3938°W)、163.4メートル(536フィート)
タコマドーム:米国ワシントン州タコマ(47.2367°N 122.4270°W)、161.5m(530フィート)
Walkup Skydome:北アリゾナ大学。 米国アリゾナ州フラッグスタッフ(35.1805°N 111.6529°W)、153m(502フィート)
Round Valley Ensphere:米国アリゾナ州Springerville-Eagar(34.1204°N 109.2849°W)、134m(440フィート)
元スプルースガチョウハンガー:カリフォルニア州ロングビーチ(33.7513°N 118.1889°W)、126m(413フィート) – 現在カーニバルクルーズラインが所有しています。
台湾プラスチック貯蔵施設:台湾の郵便局(23.7921°N 120.1840°E)、122 m(400フィート) – 6つのドーム。
ユニオンタンクカーメンテナンス施設:米国ルイジアナ州バトンルージュ(30.5827°N 91.2344°W)、117 m(384フィート) – 2007年に撤去されました。
リーハイ・ポートランドセメント貯蔵施設:米国メリーランド州ユニオンブリッジ(39.5590°N 77.1718°W)、114m(374フィート)

ベネズエラの他の1つの大きなドームは、元のフラー研究所のリストに載っていませんでしたが、後で建設された2つの他のドームも現在トップ10に入っています。現在、いくつかの測地ドームは直径113m以上です。
ポリネロ・デ・カラカス(Caracas Polyhedron Arena)、カラカス、ベネズエラ(10.4338°N 66.9385°W)、143m(469フィート)
サンクリストバル鉱山(MSC)ドーム、コルチャ “K”市町村、ボリビア(21.1246°S 67.2096゜W)、140m(460フィート)
Ruwais Refinery Dome、ルワイス、アラブ首長国連邦(24.1459°N 52.7392°E)、135 m(443 ft)