波形の壁は直線の壁よりレンガの使用量が少ない

 (twistedsifter.com)
1 ポイント 投稿者 GN⁺ 2023-07-28 | 1件のコメント | WhatsAppで共有
  • 英国で普及した波形の壁は、レンガ1枚分の厚さでも安定性を確保できるため、控え壁が必要な直線の壁よりレンガの使用量を減らせる
  • crinkle crankle wall、serpentine wall、ribbon wall などと呼ばれ、凸曲線と凹曲線が交互に連なる構造
  • 曲線形状が壁の横方向の力への抵抗性を高め、風のような水平力により強く耐えられるようにする
  • 英国のSuffolkには事例が多く、freston.net には100の波形の壁が文書化・撮影されている
  • 米国では University of Virginia の serpentine wall が有名で、Thomas Jefferson が発明したのではなく、既存の英国式建築様式を採用したものと整理されている

レンガを節約できる曲線構造

  • 英国で普及した波形の壁は、直線の壁よりレンガの使用量を減らせる
    • レンガ1枚分の厚さで作れるため
    • 直線の壁は控え壁がないと倒れやすい
  • この壁には複数の呼び名がある
    • crinkle crankle wall
    • crinkum crankum wall
    • serpentine wall
    • ribbon wall
  • 凸の曲線と凹の曲線が交互に連なり、壁に安定性を加える
    • 風のような水平力に対して、波形の壁が直線の壁よりなぜ強いのかは、John D. Cook の記事で数学的に扱われている

英国と米国の有名な事例

  • 英国のSuffolkには crinkle crankle wall の事例が非常に多い
  • freston.netには、100の波形の壁が文書化され、写真で記録されている
  • 米国で最もよく知られている serpentine wall はUniversity of Virginiaにある
    • Thomas Jefferson がこの波形の壁を建築に取り入れた
    • 一部では Jefferson がこの設計を発明したと見られているが、実際にはすでに確立されていた英国式建築様式を採用した事例と整理されている

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1件のコメント

 
GN⁺ 2023-07-28
Hacker Newsのコメント

  • アメリカの田舎で木の柵がこういう形になっているのをよく見たが、なぜなのかは知らなかった。おそらく同じ理由、つまり安定性のためなのだろう。1600年代からそう作られていたという
    https://www.louispage.com/blog/bid/11160/worm-fence-what-is-...
    それでも最初はまったく不要に見えたが、地面に柱を打ち込まなくてよいことに気づいて納得した。穴を掘る必要がないので、非常に広い面積に柵を巡らせるにはかなり大きな利点になる

    • こうした柵は、冬に寒い地域でも人気がある。地面に打ち込まれた柱がなければ凍上がなく、こうした柵は手入れなしでも何十年も持ち、やがてゆっくり崩れ始める
    • 柱穴を掘らないことも助けになるが、本当の時間短縮は丸太を板材に製材しなくてよいことから来る
      丸太を割るのは数分で十分で、柵に必要な板材の数だけ鋸で挽くより疲れない。製材すると歩留まりが低く、無視するか薪にするような小さな丸太も活用できる
      製材、仕口、板材を固定するのに十分な釘のことも気にする必要がなく、生木もそのまま使える。ただ積むだけでよい
      電動工具がなかった世界で、割り木のレール柵は本当に賢い設計だった。事実上、技術的な要件をなくし、より差し迫った作業に時間を使えるようにしてくれた
    • ウェールズで柵を作っていたことがあるが、あそこは石が多いことで有名だ。私たちが作った柵は実質的に直線で、両端は地中に埋めた大きな柱と横支えで固定していた。こうした端柱1本を設置するだけで、丸一日かかることもあった
    • アメリカは名前を付けるのが本当に下手だ
      Serpentine WallはWorm FenceやSnake Fenceよりずっとよく、Crinkle Crankle WallはZigZag Fenceより少し面白い
      Ribbon Wallは自分の土地に置くにはよさそうだが、Battlefield Fenceはいまいちだ
    • アメリカ国立公園局も、この形式の柵を多用している

  • 例えば木が壁に倒れたときの故障モードも考慮すべきだ。直線の壁は一つの区間が崩れると、全長にわたって崩壊が伝播する可能性がある。波形の壁はせん断で壊れる可能性が高く、損傷が一つの区間に限定されそうだ

  • 段ボールは結局、二つの直線の壁の間に挟み込んだ波形の壁だ
    建設や海上コンテナなどに使われる波形鋼板も、同じ原理と見なせる。鋼鉄は紙より強いので、サンドイッチ構造の外層が不要なだけだ

    • 食器棚にあるベイクドビーンズの缶詰のラベルを剥がしてみると、剛性を高めるために入れた波形の模様が見える
    • 流行さえなければ、屋根材として最も人気のある建築材料になっていたかもしれない。そういう材料で屋根を作って勾配を付ければ、何十年も雨漏りの心配をほとんどしなくて済みそうだ
    • 自動車の床のセンタートンネルも同じ役割を果たす。低い材料コストで剛性を高める

  • 波形の壁の中には、日中に日光からより多くの熱を受け、近くの植物を温めることを目的としたものもある
    オランダでは、より多くの熱を取り込んで熱取得を高める曲線形状が開発され、より寒く北にある地域で特に有用だった。曲線は構造的完全性にも役立ち、支持に必要な厚みを減らしてくれる
    [0] https://99percentinvisible.org/article/fruit-walls-before-gr...

    • 今日の技術で使われるwalled gardenという用語の由来を探しているうちに、こうした壁や塀で囲まれた庭園について多くを知った

  • 炭酸飲料の缶にも、直感に反する効率的な特徴がある。へこんだ底だ。同じ量の飲料を入れる平らな底の缶なら、もっと短く表面積も小さくなるはずだが、同じ圧力に耐えるには金属の胴体をより厚くしなければならない。結局、アルミニウムをより多く使うことになる
    https://www.csmonitor.com/Science/Science-Notebook/2015/0414...
    この話題について最良の記事ではないかもしれないが見つけやすく、化学工学者の動画リンクもある

  • Thomas Jefferson が設計した University of Virginia には、レンガ造りの曲線状の塀が数多くある
    https://www.google.com/search?q=uva+serpentine+walls&tbm=isc...

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    Crinkle Crankle Wall - https://news.ycombinator.com/item?id=33155781 - 2022年10月、コメント1件
    Wavy walls use fewer bricks than a straight wall (2020) - https://news.ycombinator.com/item?id=25359550 - 2020年12月、コメント1件
    Crinkle Crankle Wall - https://news.ycombinator.com/item?id=21554986 - 2019年11月、コメント56件

  • これは少し 低カロリーなクリックベイト のように感じる
    「直線の壁よりレンガを少なく使う」というのは、単に長さだけが同じ直線の壁ではなく、波形の壁とおおむね同じ強度と長さを持つ直線の壁と比較してこそ正しい
    現実的には、波形設計が無駄にする空間が、この設計の有用性を相殺しているように思える
    芝刈りをする人も目が回りそうだ

    • 数百エーカー、場合によっては数千エーカー規模の敷地では、無駄になる空間 はごく小さい。レンガは現場で作って焼いていたことが多いので、資源と労働力を確実に節約できたはず
      近くの大邸宅にはこうした壁がごく短く残っていて、丘の側には古いレンガ窯の痕跡もある。何を見るべきか分かっていれば、粘土を掘り出した地面のくぼみもまだ見えるが、今は木や低木で埋まっている
    • 記事では、同程度の量のレンガで直線の壁を作ろうとすると 自立式の壁 にはできないと言っている。つまり控え壁が必要になるか、倒れてしまうという意味
      自立するかどうかは人によっては重要な特徴なので、単に「同程度の強度でレンガを少なく使う」とだけ片付けるのは公平ではない。より正確には「自立式の壁に必要なレンガを少なく使う」だ
      自立式のレンガ壁が必要なら、波形のための空間があるという前提で、この方式は理想的に見える。必要な空間は壁の高さの関数だろうから、高い壁が必要になるほど波形により多くの水平空間が必要になり、波形壁の利点は小さくなる
    • 余分な空間が完全に無駄になる必要はない。凹んだ部分に 低木や小さな木 を植えられる
    • 空間は十分あるが金が足りないなら、かなり賢い解法だ
    • 過度に皮肉な解釈だと思う。タイトルはどうしても短くしなければならない。AからBまでの曲線が、2点間の直線より短いと読む人はいないだろう
      最初の段落ですでに説明している

      these wavy walls actually use less bricks than a straight wall because they can be made just one brick thin, while a straight wall—without buttresses—would easily topple over

  • ここまで全員が何かを見落としているようにも思えるし、あるいは自分が見落としているのかもしれない
    波形の壁が同じ厚さの直線の壁より強いのは分かる。だから追加の強度が必要なら、その強度に達するのにレンガを少なく使うと言える
    でも代替案が 2枚厚の直線壁 だとしたら、波形の壁はそれほど強いのか？ それとも単に1枚厚の壁より強いだけなのか？
    この話題について詳しいわけではないが、強度の順序は1枚厚の直線、波形、2枚厚の直線ではないかと思う。違うのだろうか？ 波形の壁が提供するちょうどその程度の強度だけが必要で、それ以上は不要という状況は、かなり珍しい用途に見える。結局、ほとんどの場合は2枚厚の直線壁を使うことになるのではないかと思う

    • 波形設計はおそらく2枚厚の壁と同じくらい強いか、力の向きによってはそれ以上に強いかもしれない
      1枚厚の壁の問題は、レンガ同士の強度やレンガ自体ではなく、底面が非常に狭くて倒れやすいことにある
      波形設計は、壁の底面がはるかに広いかのように働かせ、1枚厚の壁の転倒を防ぐ
      そのため波形設計はレンガ1枚分の厚さの強度を持ちながら、底面は2枚厚の壁よりも2〜3倍広い効果を生む。倒そうとする力にははるかに強いが、衝撃には弱い
      ほとんどの壁は荷重を受けるというより、所有する空間を区切る役割なので、波形設計は広い敷地に向いている。狭い空間でかなりの面積を失うなら、ずっと不向きになる
    • これは「強度」というより 安定性 の問題ではないかと思う。レンガの壁を押して倒したことはないが、直線の2枚厚の壁より波形の1枚厚の壁を倒すほうが難しそうに思える。もちろん根拠のない直感だ
      2枚厚の壁の底面も依然として7インチ程度にすぎず、その上に84インチの高さまでレンガを積むなら、かなり不安定に見える
    • ここで言う 強度 は、車が突っ込むようなものではなく、風が壁に当たるような状況を指している。つまり壁が壊れるのではなく倒れる問題だ。だから広い底面を持つ波形の壁はかなり強い
    • 正直、記事自体は波形の壁がなぜ直線の壁より強いのか、なぜレンガが少なくて済むのかを説明しようとすらしていない

  • これは、波板鋼板がより大きな 断面二次モーメント によって曲がりにくい原理に似ているように見える