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カテナリーアーチは、逆カテナリー曲線を描いた建築アーチの一種です。カテナリー曲線は古代から建築に使用されてきました。石造りのゴシック様式の大聖堂 やルネッサンス様式のドームにおける、ヴォールトとバットレスの全体的なシステムの基本原理を形成しています。[1]放物線状のアーチではありません。
歴史上
17世紀の科学者ロバート・フックは次のように書いています。「Ut pendet continuum flexile, sic stabit contiguum rigidum inversum」つまり、「柔軟なケーブルが垂れ下がるように、逆さまにすると、アーチの接触部分が立つ」[2]
トーマス・ジェファーソンが1788年に書いたメモには、「私は最近イタリアからマスケローニ神父によるアーチの平衡に関する論文を受け取りました。それは非常に科学的な作品のようです。私はまだそれに取り組む時間がありませんでしたが、彼の実証の結論は、懸垂線のあらゆる部分が完全な平衡状態にあるということであることがわかりました」と書かれています。[3]
構造特性
建築学的には、懸垂アーチは崩壊することなく、それが構築されている材料の重量に耐える能力を持っています。[4] [5]均一な密度と厚さのアーチで、自身の重量のみを支える場合、懸垂アーチは理想的な曲線です。[6]
カテナリーアーチは、重力の垂直方向の力をアーチの曲線に沿って圧縮する力に転換するため、強度が高い。均一に荷重がかかったカテナリーアーチでは、推力線がアーチの中心を通る。[7] [8]
この原理は建築に利用され、逆懸垂線の形状に正確に従い、視覚的に明らかなアーチ構造を作り上げてきました。この重要な初期の例は、Taq Kasraのアーチです。180 度回転した懸垂線は、アイルランドのディングル半島の蜂の巣型住宅などの単純なドーム型建築の構造を形成します。
カテナリーの原理は、中世やルネッサンス建築のはるかに複雑な建築システムの基礎となる要素でもあります。アーチ型で重い屋根を持ち、強い外向きの推進力を与える建物は、倒壊しないようにカテナリー曲線の形状に従う必要があります。これは、アーチ自体がカテナリー形状であることを意味するのではなく、屋根やドームを支える壁や控え壁の全体的なシステムがカテナリー曲線を含み、下向きの推進力を与えることを意味します。
15 世紀、ブルネレスキは、懸垂アーチの原理を利用して、フィレンツェ大聖堂の尖った八角形のゴシック様式のドームを設計しました。 [引用が必要] 17 世紀、クリストファー・レンは、懸垂曲線を直接ベースにしてセント・ポール大聖堂のドームを設計しました。ケンブリッジのキングス・カレッジ礼拝堂のアーチ型の屋根と控え壁は、懸垂アーチの公式に従っていることが判明しています。[引用が必要]
例
大聖堂と教会
- キングス・カレッジ・チャペル、イギリス、ケンブリッジ[9]
- セントポール大聖堂[10]
- ブルネレスキのクーポラ[11] [12]
- カサ・バトリョにはカテナリー・アーチがある[13]
- スペインのバルセロナにあるカサ・ミラ[14]は、多くの懸垂線アーチを使用したアントニ・ガウディによって設計されました[15] [16]
- コロニア グエル教会[17]
自然のアーチ
アメリカ合衆国ユタ州にあるレインボー・ナチュラル・ブリッジは、おそらく高応力地域での風化によって形成された自然な懸垂線形状をしています。 [18]同じくユタ州にあるコロブ・アーチとランドスケープ・アーチも懸垂線形状をしています。[ 19 ] [ 20 ]
人工のアーチ
アメリカの都市セントルイス（ミズーリ州）にあるゲートウェイ・アーチは懸垂型アーチである。[21]
アスペクト比により上部が下部よりも薄くなり、実際の形状は技術的には「加重カテナリー」です。[22]
古代エジプト
未完成のサッカラのオストラコンは懸垂線状の形をしている。[23]
高層ビル
ミネアポリスのマルケットプラザでは懸垂アーチが使用されました。[24] [25]
窯
イグルー
イグルーは懸垂アーチ断面で設計されています。[27] [18]この形状は高さと直径の最適なバランスを提供し、圧縮された雪の重みで倒壊するリスクを回避します。[18]
その他の建築
ヌビアトンはヌビアの埋葬用の納骨堂で、安定性を最大限に高めるために構造の断面は懸垂アーチを描いています。[29]
アイルランドのスケリッグ・マイケルにある蜂の巣状の住居（クロッカン）は、懸垂線状のアーチ型の断面をしています。[30]
住宅
ライスハウスには懸垂アーチがある。[31]
ホテル
スウェーデンのアイスホテルでは懸垂アーチが採用されている。[32]
橋
懸垂橋は懸垂アーチの形をしています。
有名な例としては、中国の安蘭橋が挙げられます。[33]
記念碑
イラクのタク・カスラは懸垂線状のアーチの形をしています。[34]
空港
ワシントン・ダレス国際空港の屋根は懸垂曲線になっている。[35]
デンバー国際空港の屋根は懸垂線状の鋼鉄ケーブルシステムで支えられている。[36]
鉄道駅
ニューヨーク市のペンシルベニア駅には懸垂アーチ型の屋根がある。[37]
銀行
ミネアポリス連邦準備銀行の建物は改装されましたが、元の建物を吊るしていた懸垂アーチはまだ見ることができます。[38]
泥の小屋
カメルーンのムスグムの泥造り小屋は懸垂線状の断面をしている。[39] [40] [41]
参照
参考文献
- ^ Handy, Richard L. (2011年5月). 「編集者への手紙: 完璧なドーム」. American Scientist . 2016年4月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年4月17日閲覧。
- ^ 「ロバート・フックの謎」。量子フロンティア。カリフォルニア工科大学量子情報物質研究所。2015年8月31日。
- ^ ジェファーソン、トーマス（1830）。『トーマス・ジェファーソンの文書からの回想録、書簡、雑集、第2巻』。ボストン：グレイ＆ボーエン。416ページ。
- ^ 「セントルイス・ゲートウェイ・アーチ」enchantedlearning.com . 2016年4月27日閲覧。
- ^ 「自立可能なアーチの構築」strath.ac.uk . 2016年4月27日閲覧。
- ^ 「逆懸垂線アーチ」zonedome.com . 2016年4月27日閲覧。
- ^ 「自立できるアーチを作る」(PDF)。2016年4月25日時点のオリジナル(PDF)よりアーカイブ。
- ^ カール・ロビン・ニルソン。「建築にアーチを取り戻す」(PDF)。
- ^ 「The British Architect」. google.com . 1887年. 2016年4月27日閲覧。
- ^ 「1分でわかる数学：セントポール大聖堂」。maths.org 。 2016年4月27日閲覧。
- ^ ノラ・ハマーマンとクラウディオ・ロッシ。 「ブルネレスキのドーム」(PDF)。
- ^ フィレンツェのドームの秘密: フィレンツェのドームの秘密、アクセス日: 2017 年 1 月 25 日
- ^ 「カサ・バトリョ」. 2016 年5 月 2 日に取得。
- ^ 「The Catenary Arch」. naturalhomes.org . 2016年4月27日閲覧。
- ^ 「アントニ・ガウディの幾何学」slu.edu . 2016年4月27日閲覧。
- ^ 「カテナリー法」（PDF）。
- ^ 「コロニア・グエル」. barcelonaturisme.com 。2016 年4 月 27 日に取得。
- ^ abc Handy, Richard L. (1973年12月). 「究極の構造物としてのイグルーとナチュラルブリッジ」(PDF) . Arctic . 26 (4): 276–281. doi :10.14430/arctic2926. 2016年3月4日時点のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2017年1月15日閲覧。
- ^ Jay H. Wilbur. 「コロブ・アーチの寸法」
- ^ シンシナティ・キャッシュ・コレクターズ。「ランドスケープ・アーチ」。
- ^ 「現代の鉄骨構造」（PDF）。
- ^ ロバート・オッサーマン。「ゲートウェイ・アーチの形状はいかにして形成されたか」(PDF)。
- ^ 「古代エジプトの懸垂線建設曲線」 1926年。
- ^ “Marquette Plaza Property Information”. 2016年6月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年5月2日閲覧。
- ^ 「Platinum Plaza」(PDF) 2016年5月2日。 2016年6月23日時点のオリジナル(PDF)よりアーカイブ。 2016年5月2日閲覧。
- ^ 長久井健 (1926). 「窯棟」。 2016 年 6 月 24 日のオリジナルからアーカイブ。2016 年4 月 30 日に取得。
- ^ Dan Cruickshank (2008年4月2日). 「住宅建設業者がイグルーから学べること」 。 2016年5月1日閲覧。
- ^ 「ブダペスト」 。 2016年5月8日閲覧。
- ^ 「ヌビアン・トン」。
- ^ 「ビーハイブホームズ」。
- ^ 「ライスハウス」.
- ^ 「アイスホテル - 事実」ICEHOTEL . 2016年4月27日閲覧。
- ^ 「Suspension Bridge」. uoregon.edu . 2016年4月27日閲覧。
- ^ Chris JK Williams. 「Taq Kasra」（PDF）。2017年1月4日時点のオリジナル（PDF）よりアーカイブ。
- ^ 、ジャッキー・クレイヴン。「ダレス空港」。2016年5月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「デンバー国際空港」.
- ^ David W. Dunlap (1926)。「ペンシルバニア駅の5回目の再設計は一部の批評家を魅了できなかった」ニューヨークタイムズ。
- ^ “100 Years of the Ninth District Fed - Federal Reserve Bank of Minneapolis”. minneapolisfed.org . 2019年11月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年4月27日閲覧。
- ^ 「musgum earth architecture」 2010年2月18日. 2016年5月2日閲覧。
- ^ Katy Purviance. 「Architecture Addiction、公式ブログ」。2017年1月4日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年5月2日閲覧。
- ^ 「Masonry Design」 2010年5月11日. 2016年12月23日閲覧。
外部リンク
- 建築における懸垂アーチの使用
- 懸垂アーチである自然アーチ
- ツイステッド・フィジックスの参考文献
- 建物に使用される
- アーチに使用される懸垂線について
- いくつかの懸垂線アーチ
- 実験
- カテナリーアーチに関するYouTube動画
- 2番目のYouTube
- カテナリーアーチの構築に関する YouTube
- 別のユーチューブ