(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔を隔てて設けられた一対の支持台と、外形略山形となるように一対のトラスを形成するとともに、一定方向に伸縮可能でありかつその部材にかかる外力が圧縮あるいは引張のいずれであるかを表示する表示機能を有する複数の連結部材と、前記一対のトラスの対応する各接続部分にその両端が取り付けられる直結部材と、前記トラスの各接続部分の連結部材および直結部材を接続する第１接続手段と、前記トラスの両端に位置する連結部材および直結部材を前記支持台に対し回動自在に接続する第２接続手段とからなり、
前記表示機能を有する連結部材が、内部が中空でかつ中央部分に開口部を有する筒体と、この筒体の一端に固定される固定部材と、前記筒体の他端に前記固定部材に対して接近または離間する方向へ移動可能に配設され且つ一端に色彩あるいは模様が施された可動部材と、該可動部材を前記固定部材に接近または離間する方向へ付勢する付勢手段とからなる屋根トラス模型。
【請求項２】
外形略山形に形成された連結部材の上方に外形略山形の屋根形部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の屋根トラス模型。
【請求項３】
前記支持台の底面に模型台を取り付けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の屋根トラス模型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、住宅の小屋組のトラス構造について視覚的に学習することができる屋根トラス模型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、屋根トラスに鉛直方向の荷重が加わった場合におけるトラス構造の各部材によって働く力がどのように異なるかを説明するためには、当該説明および図を記載したパネルを用いたり、あるいはコンピューター・シュミレーションを用いたりしていた。
【０００３】
しかし、説明および図を記載したパネルを用いる場合には、説明のための図が静止図であること等から専門的な知識がない者にとっては、理解が容易でないという問題があった。
一方、コンピュータ・シミュレーションを用いる場合には、トラス構造に一定の荷重を加えた場合にどのように変形するか等を画面に表示し、動かすことができるので、比較的容易に理解することが可能であるが、コンピュータに数値条件等を入力する手間が必要であり、操作が難しいこと、および画面上でのシミュレーションでは実際に前記トラス構造に加わっている荷重がどの程度の大きさであるのか等を感覚的に理解することができないことなどの問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであって、トラス構造の構造特性について、専門的な知識がない者にとっても容易に理解することができ、かつ難しい操作を必要とせずに前記トラス構造の構造特性を体感することができて感覚的に理解することができる屋根トラス模型を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の屋根トラス模型は、所定間隔を隔てて設けられた一対の支持台と、外形略山形となるように一対のトラスを形成するとともに、一定方向に伸縮可能でありかつその部材にかかる外力が圧縮あるいは引張のいずれであるかを表示する表示機能を有する複数の連結部材と、前記一対のトラスの対応する各接続部分にその両端が取り付けられる直結部材と、前記トラスの各接続部分の連結部材および直結部材を接続する第１接続手段と、前記トラスの両端に位置する連結部材および直結部材を前記支持台に対し回動自在に接続する第２接続手段とからなり、前記表示機能を有する連結部材が、内部が中空でかつ中央部分に開口部を有する筒体と、この筒体の一端に固定される固定部材と、前記筒体の他端に前記固定部材に対して接近または離間する方向へ移動可能に配設され且つ一端に色彩あるいは模様が施された可動部材と、該可動部材を前記固定部材に接近または離間する方向へ付勢する付勢手段とからなることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に記載の屋根トラス模型は、前記請求項１に記載する構成において、外形略山形に形成された連結部材の上方に外形略山形の屋根形部材を備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に記載の屋根トラス模型は、前記請求項１又は２に記載する構成において、前記支持台の底面に模型台を取り付けたことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る屋根トラス模型１について図面に基づいて説明する。
本発明の実施形態に係る屋根トラス模型１は、図１、図２に示すように、連結部材２と直結部材３と屋根部材４と所定間隔を隔てて設けられた一対の支持台５と模型台６とを有して構成されている。以下、更に詳細に説明する。
【００１１】
前記連結部材２は、本発明の実施の形態において、図１、図２に示すように複数の前記連結部材２を接続させることにより住宅の小屋組のトラスに相当するトラス部７を構成している。
前記連結部材２は、図３乃至図５に示すように、円筒体８、固定部材９、可動部材１０、螺着部材１１及び付勢手段であるバネ１２とで構成されている。
前記円筒体８は、内部が中空でかつ外側面の中央部分に開口部１３を有し、かつその内法両端には前記固定部材９および前記可動部材１０を取り付けるためのネジ山１４を有している。
【００１２】
前記固定部材９は、図３乃至図５に示すように、前記円筒体８の内法より小さい外周を有する棒状の部材であって、前記円筒体８の一端に取り付けるために前記円筒体８の外周と略等しい円周を有する取付部材１５を備え、他端にはネジ等の固定具を挿通するための挿通孔１６を備えている。前記取付部材１５に設けられているネジ部１７を前記円筒体８のネジ山１４と螺合することにより前記固定部材９を前記円筒体８に取り付ける構成としている。
【００１３】
前記可動部材１０は、図３乃至図５に示すように、前記固定部材９と同様に前記円筒体８の内法よりも小さい外周を有する棒状の部材であって、一端側には色彩を施した表示部１８と前記円筒体８の内法と略等しい押え部材１９を、また他端にはネジ等の固定具を挿通するための挿通孔１６を備えている。このとき、前記表示部１８は、前記円筒体８の開口部１３から明確に識別できる方法であれば色彩に限定されることはなく、模様等を施してもよい。なお、本発明の実施の形態を示す図４、図５および図１１乃至図１３においては、便宜上前記表示部１８には模様を施している。
【００１４】
前記螺着部材１１は、図３乃至図５に示すように、前記円筒体８と略等しい外周を有し、かつその中心部分に挿通孔２０が設けられている。また、一端には前記円筒体８のネジ山１４と螺合するためのネジ部２１が設けられている。この挿通孔２０の孔径は、前記可動部材１０を容易に挿通することができ、かつ前記可動部材１０が前記挿通孔２０の内部において大きく動くことがないようにするために、前記可動部材１０の外径よりもやや大きい程度とすることが望ましい。
【００１５】
前記連結部材２の組立ては、前記円筒体８の一端側のネジ山１４に前記固定部材９の取付部材１５のネジ部１７を螺着して前記円筒体８に前記固定部材９を取付けた後、前記円筒体８の他端側から前記バネ１２を挿入し、前記可動部材１０を前記押え部材１９側から前記円筒体８に嵌入させた後、前記螺着部材１１を前記可動部材１０の他端から挿入し、前記円筒体８の他端側のネジ山１４に螺着させ取り付けることによりおこなわれる。これにより、前記可動部材１０は、前記固定部材９に接近または離間する方向へ移動可能となる。
【００１６】
また、外側に位置する連結部材２には、図６に示すように、補強のため前記連結部材２の両端に補強部材２２が取り付けられる。
前記補強部材２２は、図７に示すように、その一端側に前記固定部材９あるいは前記可動部材１０の他端を嵌挿するための嵌入孔２３が設けられ、その外側面には、ネジ山を有する挿通孔２４が設けられている。またその他端は、その一端が一部延出して形成された延出部分２５を有しかつ挿通孔２６が設けられている。
その取付けは、図７に示すように、前記固定部材９および前記可動部材１０の他端を前記挿通孔１６と前記挿通孔２４が重なり合うまで前記嵌入孔２３に嵌挿しネジ２７を螺着させることによりおこなわれる。この嵌入孔２３の孔径は、前記前記固定部材９および前記可動部材１０の他端を容易に挿通することができ、かつ前記前記固定部材９および前記可動部材１０の他端が前記嵌入孔２３の内部において大きく動くことがないようにするために、前記前記固定部材９および前記可動部材１０の他端の外径よりもやや大きい程度とすることが望ましい。
前記連結部材２の材質としては、鉄、ステンレス、アルミニウム等の金属、アクリル樹脂等の合成樹脂、木等の様々なものを用いることができるが、ここではステンレスを使用している。
【００１７】
前記トラス部７は、前記連結部材２により外形が略山形となりいわゆる真束小屋組形式となるように構成され、その垂直部材が、真づかあるいは挟みつりづかの束材、水平部材がろくばりあるいは軒ばり、斜め部材が合掌あるいは方づえに相当する。各接点は、図１および図８に示すように、前記連結部材２の端部に設けられた前記挿通孔１６および前記補強部材２２の他端に設けられた挿通孔２６にネジ２７を挿通することにより接続され、接続部２８を形成している。
前記トラス部７の形状は、実際の小屋組の形状にあわせて本発明の実施の形態である真束小屋組式のみでなく、対束小屋組式あるいは他のトラス形式としてもよい。
【００１８】
前記直結部材３は、図２に示すように、外形略山形に形成された一対のトラス部７の対応する各接続部２８にその両端が取り付けられ、前記一対のトラス部７を一体化させるためのものであり、一定の断面積を有する柱状体であって住宅の小屋組における桁部分に相当する。
前記直結部材３には、その中央部分に長さ方向全長にわたってネジ孔２９が設けられ、その両端において前記トラス部７の接続部２８の内側に取り付けられる構成としている。
そのため本実施の形態においては、図８、図９に示すように、前記トラス部７の接続部２８の各挿通孔１６、２６に挿通した状態で前記ネジ孔２９にネジ２７を螺合させて締め込むことにより固定している。
前記直結部材３の断面形状は、円形や四角形など各種の形状とすることができる。なお、前記直結部材３の固定手段はこれに限定されるものではなく、全く異なる他の固定手段としてもよい。
【００１９】
前記支持台５は、図１、図２に示すように、一定の断面積を有する柱状体であって、奥行き方向の直結部材３とその長さが略等しく形成されており、建物の軒げた部分に相当する。
前記支持台５の断面形状は、ここでは長方形としているが台形等の各種の形状にすることができ、その材質としては、合成樹脂、木など様々なものを用いることができるが、ここではアクリル樹脂を使用している。
前記支持台５には、図２、図９に示すように、その長さ方向の両端に断面略L字型の薄板である留付け片３０が相反する向きに取り付けられ、これにより前記トラス部７を前記支持台５に取り付ける構成としている。
その取付けは、前記トラス部７が、その両端において回動自在となるように、前記留付け片３０の垂直部分３１に形成された取付け孔３２を前記直結部材３のネジ孔２９、前記連結部材２の挿通孔１６および前記補強部材２２の挿通孔２６と重なり合わせ、ネジ２７を前記留付け片３０外側から螺合させ取り付けた後、前記留付け片３０の水平部分３３に形成された取付け孔３４に上方からネジ２７を螺合させ、前記支持台５の上面に前記留付け片３０を取り付けることによりおこなわれる。
なお、前記留付け片３０の材質としては、特に限定されるものではなく、ここでは前記支持台５と同じアクリル樹脂を使用している。
【００２０】
前記屋根部材４は、外形略山形を形成し、建物における屋根部分に相当し、図１に示すように、前記トラス部７の中心に対して平行に複数の垂直部材３５が所定の間隔で設けられている。
前記屋根部材４の形状は、前記トラス部７に合わせた形状とし、その材質としては、合成樹脂、木など様々なものを用いることができるが、ここではアクリル樹脂を使用している。
前記垂直部材３５は、小屋組における母屋に相当し、その他端には内部が中空である四角柱３６が取り付けられている。
前記四角柱３６は、４枚の長方形片をそれぞれ接合して形成され、その内部に前記直結部材３を挿入させている。これにより、前記屋根部材４と前記トラス部７および前記直結部材３は一体となる。なお、前記四角柱３６は変形時の直結部材３の移動に対応するため、中央部分以外は幅方向にゆとりを持たせた構成としている。
【００２１】
前記模型台６は、略直方体であって、その上面に前記支持台５が固定され、その材質としては、ここでは前記支持台５と同じアクリル樹脂を使用している。また、その大きさは、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大きさが望ましい。
【００２２】
通常、トラス構造は、外力に対して部材や接続部が壊れない限り形が崩れない性質を有している。
しかしながら、本発明の実施の形態に係る屋根トラス模型１においては、各部材に係る外力をわかりやすく表示するために前記トラス部７の両端において回動自在とし、水平の荷重を支持することはなく、垂直方向の荷重のみを支持し、この垂直方向の荷重のみによって各部材が変形するように構成されている。
このとき、前記トラス部７の斜め材には圧縮力がかかるので、図４に示す内部構造を有する前記連結部材２を配置し、一方前記トラス部７の水平部材および垂直部材には引張力がかかるので、図５に示す内部構造を有する前記連結部材２を配置し前記屋根トラス模型１を組み立てる。
これにより、本発明の実施の形態に係る屋根トラス模型１は、トラス構造の構造特性を学習するのに適した模型となっている。
【００２３】
本発明の実施の形態に係る屋根トラス模型１は、図１に示すように、前記トラス部７および屋根部材４が水平となるように前記模型台６が配置されるとともに、前記トラス部７および前記屋根部材４が水平となるように、かつ前記トラス部両端において前記支持台５と回動自在に接続することにより、前記トラス部７の下方には空間が形成され、前記屋根部材４の上方から荷重を加えた際には、前記トラス部７の変形を容易に視認することができる。
【００２４】
以上のようにして構成された本発明の実施の形態に係る屋根トラス模型１は、以下のようにして使用される。
前記屋根部材４の中央部近傍に上方から荷重Ｆを加えて前記トラス部７の変形および各連結部材２にかかる外力を視認する。すなわち、図１０に示すように、前記荷重Ｆが加わると前記トラス部７の両端が回動し、前記屋根トラス模型１が変形し、図１１に示すように、前記連結部材２の各開口部１３に前記表示部１８が現れ、圧縮あるいは引張いずれの外力がかかっているかを視認できる。
【００２５】
このとき、前記トラス部７の斜め材には圧縮力がかかり、図１２に示すように、前記連結部材２の前記可動部材１０は前記固定部材９側へ接近し、前記円筒体８の開口部１３に前記可動部材１０の一端の前記表示部１８が現れ使用者は前記トラス部７の斜め材には、圧縮力がかかることを視認できる。
また、前記トラス部７の水平および垂直部材には、引張力がかかり、図１３に示すように、前記連結部材２の前記可動部材１０は前記固定部材９から離間し、前記円筒体８の開口部１３に前記可動部材１０の一端の前記表示部１８が現れ使用者は前記トラス部７の水平および垂直部材には、引張力がかかるということを視認でき、トラス構造の各部材にどのような外力がかかっているかを学習することができる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載の屋根トラス模型によれば、
所定間隔を隔てて設けられた一対の支持台と、外形略山形となるように一対のトラスを形成するとともに、一定方向に伸縮可能でありかつその部材に係る外力が圧縮あるいは引張のいずれであるかを表示する表示機能を有する複数の連結部材と、前記一対のトラスの対応する各接続部分にその両端が取り付けられる直結部材と、前記トラスの両端に位置する連結部材および直結部材を前記支持台に対し回動自在に接続することにより、各部材にどのような外力がかかるかについて、専門的な知識がない者にとっても容易に理解することができ、かつ難しい操作を必要とせずに前記トラス構造の構造特性を体感することができて感覚的に理解することができるという利点がある。
【００２７】
また、前記連結部材において、内部が中空でかつ中央部分に開口部を有する筒体と、この筒体の一端に固定される固定部材と、前記筒体の他端に前記固定部材に対して接近または離間する方向へ移動可能に配設された可動部材と、この可動部材を前記固定部材に接近または離間する方向へ付勢する付勢手段とを有することにより、外力が加わった際に、前記可動部材が前記固定部材に対して接近または離間する方向へ移動ので前記屋根トラス模型の全体のバランスを崩すことなく変形できるという利点がある。また、使用者が力をゆるめたりまたは手を放したりしたときは、前記筒体内部の付勢手段の復元力により静止状態に戻り使用者の手を煩わせることがないという利点がある。
【００２８】
さらに、前記可動部材の一端に色彩あるいは模様が施されたことにより、前記屋根トラス模型に上方から荷重を加えた際に前記連結部材の開口部に前記色彩あるいは模様が現れることにより前記各連結部材に圧縮あるいは引張のいずれの外力がかかっているかを容易に視認することができるという利点がある。また、、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感覚的に学習することができるという利点がある。
【００２９】
本発明の請求項２に係る屋根トラス模型によれば、外形略山形に形成された前記トラス部の上方に外形略山形の屋根形部材を備えたことにより、使用者は、住宅の屋根を具体的にイメージできるだけでなく、容易に外力を加えることができるという利点がある。
【００３０】
本発明の請求項３に係る屋根トラス模型によれば、前記支持台の底面に模型台を取り付けたことにより、前記屋根トラス模型の移動が容易になり、かつ荷重を加えた際の安定性を増すことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の屋根トラス模型を示す正面図
【図２】本発明の屋根トラス模型を示す側面図
【図３】本発明の屋根トラス模型の連結部材を示す正面図
【図４】図３の連結部材のうち圧縮力に対応する連結部材を示すＡ−Ａ線部分拡大断面図
【図５】図３の連結部材のうち引張力に対応する連結部材を示すＡ−Ａ線部分拡大断面図
【図６】図３の連結部材に補強部材を取り付けた状態を示す正面図
【図７】図６の中間部分を省略したＢ−Ｂ線部分拡大断面図
【図８】図１のＣ−Ｃ線部分拡大断面図
【図９】図１のＤ−Ｄ線部分拡大断面図
【図１０】本発明の屋根トラス模型の使用状態の一例を示す正面図
【図１１】図１０のＥ部分拡大図
【図１２】図３の連結部材のうち圧縮力に対応する連結部材の使用状態の一例を示すを示すＡ−Ａ線部分拡大断面図
【図１３】図３の連結部材のうち引張力に対応する連結部材の使用状態の一例を示すを示すＡ−Ａ線部分拡大断面図
【符号の説明】
１  屋根トラス模型
２  連結部材
３  直結部材
４  屋根部材
５  支持台
６  模型台
７  トラス部
８  円筒体
９  固定部材
１０  可動部材
１１  螺着部材
１３  開口部
２２  補強部材
２８  接続部
３５  垂直部材
【図１】
0003710045.tif 000002
【図２】
0003710045.tif 000003
【図３】
0003710045.tif 000004
【図４】
0003710045.tif 000005
【図５】
0003710045.tif 000006
【図６】
0003710045.tif 000007
【図７】
0003710045.tif 000008
【図８】
0003710045.tif 000009
【図９】
0003710045.tif 000010
【図１０】
0003710045.tif 000011
【図１１】
0003710045.tif 000012
【図１２】
0003710045.tif 000013
【図１３】
0003710045.tif 000014