(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱および梁等の構造部材にかかるせん断力により生じるせん断変形について、視覚的にかつ具体的に学習することができるせん断変形模型であって、模型台と、この模型台上の対向位置に設けられた１対の支持片と、前記模型台との間に間隔を隔てて前記１対の支持片の間に並設されるとともに対応位置に各々複数の挿通孔が形成された複数の直方体片と、各直方体片の各挿通孔に挿通されかつ両端が前記１対の支持片に接続される複数のひも状の弾性体とを備えたことを特徴とするせん断力変形模型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、柱および梁等にかかるせん断力によって生じるせん断変形について、視覚的に学習することができるせん断変形模型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
住宅構造は、住宅の根幹をなすものであり、外力に耐えることができるのは、勿論のこと、適材適所で施工性や経済性も考慮することにより、初めて良い構造が生まれる。
【０００３】
しかしながら、住宅構造を理解するには専門的かつ技術的知識を必要とすることから、顧客は住宅構造について興味を示さないという傾向があった。
また、住宅会社の側も、住宅構造は専門分野であるとの認識から住宅構造については顧客に説明する必要はないという考えが大勢を占めていたので、顧客を対象とした住宅構造の学習システムについての提案がされていなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年の防災意識の高まり等により、顧客は住宅の安全面にも大きな興味を示すようになってきており、また、住宅会社もこれに応えるために住宅構造の社員教育が必要となってきた。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、専門的知識を持たない者でも親しみをもって速やかに住宅構造の知識を習得できるように構造物の力学的特性のうちせん断力によって生じるせん断変形について、視覚的にわかりやすく表現したせん断変形模型を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のせん断変形模型は、柱および梁等の構造部材にかかるせん断力により生じるせん断変形について、視覚的にかつ具体的に学習することができるせん断変形模型であって、模型台と、この模型台上の対向位置に設けられた１対の支持片と、前記模型台との間に間隔を隔てて上記１対の支持片の間に並設されるとともに対応位置に各々複数の挿通孔が形成された複数の直方体片と、各直方体片の各挿通孔に挿通されかつ両端が前記１対の支持片に接続される複数のひも状の弾性体とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面に基づいて説明する。
この発明に係るせん断変形模型１は、図１および図２に示すように、模型台２と、この模型台２上の対向位置に設けられた１対の支持片３と、前記模型台２との間に間隔を隔てて前記１対の支持片３の間に並設される複数の直方体片４とから形成されたものである。
【０００８】
模型台２は、図１乃至図４に示すように、アルミニウム等の軽金属やプラスチック等の合成樹脂や木等の軽い材質で、略箱形に形成されたもので、その上面に前記１対の支持片３を取付けるための取付け孔５を有し、かつその内部には幅方向に前記取付け孔５を挟んで平行に複数の取付け孔６を有する２本のレール７が備えられている。その前記レール７の高さは、前記模型台２の内法高さと略等しく形成されており、使用者が前記直方体片４を上方から押した際に前記模型台２が変形するのを防いでいる。また、その取付けは、前記レール７に形成された複数個の取付け孔６に下方からネジ等の固定具８を挿通することによりおこなわれる。なお、前記模型台２の大きさおよび形状は、特に限定されるものではないが、一人の人間が容易に運搬できる程度のものが望ましい。
【０００９】
支持片３は、図３に示すように、内部が中空でありかつ前記模型台２と同様な材質で形成され、前記模型台２上に幅方向に対向するように取付けられるものであり、幅方向両側面の上部と中央部にはそれぞれひも状のゴム等の弾性体９を挿通しかつ取付けるための挿通孔１０が設けられている。また、このとき支持片３の各底面には模型台２に取付けるための取付け孔１１が形成されている。なお、本実施形態においては、前記支持片３は２つの部材に分けられているが、１つの部材としてもよく、その取付けについてもボルト１２により前記模型台２と固定されているが、好適に固定されるのであれば図示しないネジ等の固定具または取付け孔を設けないで接着剤等を用いて固定してもよい。
【００１０】
直方体片４は、図３に示すように、内部が中空でありかつ前記模型台２および前記支持片３と同様な材質で形成されたもので、、幅方向両側面の上部と中央部にはそれぞれひも状のゴム等の弾性体９を挿通するための挿通孔１３が設けられている。まず、前記支持片３の幅方向外側面の一部分を挿通孔１０を含むように略長方形状に切り取り長方形板１４とし、その切り取ったいずれか一方の長方形板１４の挿通孔１０にネジ等の固定具８を挿通し、前記弾性体９の一端を取付ける。次に、直方体片４を並設し、挿通孔１３に前記弾性体９を挿通した後、他方の長方形板１４の挿通孔１０にネジ等の固定具８を挿通し、前記弾性体９の他端を取付け、前記一対の支持片３とともに一つの部材にみえるように連結する。
【００１１】
前記直方体片４の大きさは、特に限定されるものではないが、使用者が容易に触れることができるだけでなく、視覚的に状態の変化を認識でき、かつ運搬しやすい程度のものが望ましい。なお、前記弾性体９は、ひも状のものであれば一本でもよいが、安定性の向上または早期傷みを防ぐためにも複数本設けるのが望ましい。また、その種類はゴムに限られたものではなく、図示はしないがバネ等を適宜用いてもよい。
【００１２】
このように構成されるせん断変形模型１は、図１乃至図３に示すように、前記支持片３および前記直方体片４の間に隙間がないように連結され、かつ支持片３は前記模型台２に固定されており、上下運動のみを行うようになっている。
【００１３】
つぎに、このせん断変形模型の使用手順について説明する。
一般にせん断力とは、柱または梁等の構造部材に作用する外力の一つで、外力を受けた構造部材内のひとつの面を境とし、その両側の部分がこの面に沿って互いに反対方向に滑ろうとする力、すなわちその構造部材の材軸と直角にはさみ状に働く力のことであり、またせん断変形とは、前記構造部材内の互いに平行な面のせん断による相対的な移動、またはその移動量をいい、本実施形態においては、使用者が直方体片を下方に押し下げる力をせん断力とし、それによって生じる各直方体片の段差をせん断変形としている。
【００１４】
まず、図２に示すように、安定した水平面を有する展示台１５等にせん断変形模型１を載置する。使用者は指等で任意の直方体片４の１個あるいは複数個を上方から押し下げる。このとき使用者が斜め方向から力を加えたとしても、前述のとおり前記直方体片４は隙間なく並設され、かつ両端に位置する支持片３は模型台２に固定されているので、前記任意の直方体片４は下方へ押し下げられる。
【００１５】
このように使用者が前記任意の直方体片４を押し下げたことにより、図５および図６に示すように、並設された各直方体片４の幅方向側面にせん断力が働き、前記任意の直方体片４を中心として谷形状となり、隣接する直方体片４との間にせん断変形による段差すなわちずれを生じる。これによって使用者は柱および梁に外力を加えた場合のせん断変形について視覚的に認識することができる。
【００１６】
また、模型台２の内部には幅方向に２本のレール７が取付けられているので、例えば、使用者が手荒く前記任意の直方体片４を押し下げたとしても、模型台２が変形したり壊れたりしないようになっている。また、使用時に前記せん断変形模型１が容易に移動してしまうのを防いでいる。
【００１７】
さらに、各直方体片４は、ひも状のゴム等の弾性体９により連結されているので、使用者が前記任意の直方体片４を押し下げる力を緩めたりまた前記任意の直方体片４から手を放すと、前記弾性体９の復元力により自然と静止状態に戻るようになっている。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のせん断変形模型によれば、両端に位置する支持片は前記模型台に固定されているので、使用者が任意の直方体片を押し下げた際に曲げ力を生じないので曲げ変形をおこすことなく、せん断変形のみを生じさせることができるという利点がある。
【００１９】
また、各直方体片はその内部においてひも状のゴム等の弾性体により連結されているので、使用者がせん断変形模型から手を放すと、前記弾性体の復元力により使用者の手を煩わすことなく静止状態に戻るという利点がある。
【００２０】
更に、このせん断変形模型を通して住宅構造の基本的事項のうちせん断力によるせん断変形について、専門的知識を持たない者でも親しみをもって速やかに視覚的かつ具体的に学習することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るせん断変形模型の静止状態を示す斜視図
【図２】本発明に係るせん断変形模型の静止状態を示す正面図
【図３】本発明に係るせん断変形模型の図２のＡ−Ａ線部分拡大断面図
【図４】本発明に係るせん断変形模型の底面図
【図５】本発明に係るせん断変形模型の使用時の一例を示す斜視図
【図６】本発明に係るせん断変形模型の使用時の一例を示す正面図
【符号の説明】
１  せん断変形模型
２  模型台
３  支持片
４  直方体片
９  弾性体
１３  挿通孔
【図１】
0003682762.tif 000002
【図２】
0003682762.tif 000003
【図３】
0003682762.tif 000004
【図４】
0003682762.tif 000005
【図５】
0003682762.tif 000006
【図６】
0003682762.tif 000007