人間ピラミッドに関する工業デザイン的考察。ｗ

中学生の平均体重は、１〜３年生で、約４１キロから５４キロと言う。
まあ、こういう構造体を設計するとしたら一番下を除いた構造材は軽量な部材だけを選ぶだろう。
一番下を除けば何段目かと言うコトはあまり関係が無い。

それで、一番下は６０キロ超級を使うとして、それより上を仮に平均３０キロで揃えられたとしよう。
ここでは松井君が安全だとしている５段で考えるとする。
もし重ねる部材が、左右に一体の完全剛体だとすると、一番下は除き…２段目が１２０キロ、３段目が９０キロ、４段目が６０キロだ。合計３００キロ。これを５人で支えるのだから平均６０キロ。
自分の体重と同じだから楽に支えられるだろう。

しかし人間は左右に繋がった完全剛体では無い。まして人間ピラミッドは左右は連結すらされていない。まあ、レンガのようなブロックを積み重ねた状況と考えた方が近い。
その場合、一番端の荷重はどの段でも体重の２倍を超えないと言う研究結果がある。

千晶理論〜人間ピラミッドにおける位置と重さの関係に関する考察〜
http://www.shizecon.net/sakuhin/46es_aki.html

そしてこの理論によれば中央が最大の荷重となって、体重の段数倍となる。
両端と中央以外は、その中間の数値となる。
先ほどの数値モデルを適用すると、１２０キロだな。体重の倍ならなんとか支え切れるか…

しかし。更に現実に近くして考察するに、人間は完全剛体で無い。
両手両足を使って支えるとすると正面から見て四節機構（四角形）となり、上方からの荷重に対してはそこそこ耐力があるものの、斜めに押しつぶす力にはかなり弱い。
すると、個々のメンバーの状況により…例えば手が痛くなってちょっと位置をずらすとか、そういう些細な動きによって、体重が下の二人に平均にかからない状況が発生する可能性がある。

何回も試せば、偶然一人に全ての荷重がかかってしまう可能性も出てくる。
その場合は５段なら最大７人分の荷重がかかる。２１０キロである。これは大人でも無理だ。
潰れる場合、中央列に近い部分から崩れることになる。

まあ、一市民であるトコロの傍観者としては、やめた方がよろしいのでは？と言う助言をするだけだが、工業デザイナーとしては与えられた課題をなんとかこなそうとする。ｗ

安全性を考えた場合、できるだけ全体の剛性を上げるのが好ましい。
揺らぎが荷重の一点集中、破綻を招くのである。
静荷重ならば大丈夫なんだし。
つまり横方向の剛性を上げることが安定性を生むと考えられる。

ここで、他の類似の例を考えてみよう。人間を高く積み上げるものとして、スペインのカタルーニャで行われている、人間の塔（castell）がある。こちらでは人は立っている。故に高さは大きいが腕が自由となり、安定性の向上に使用できる。故に左右の剛性はいくぶん高い。
と同時に平面的に円であるため、荷重が偏らない。
通常の人間ピラミッドにおける「端」が存在せず、より平均に荷重が分散される。
すなわち最大荷重の制限の発生する中央が存在しない為、より多くの荷重を支えられる。
これの欠点は、ひとつは関節が多くてふらつきやすいこと、そして立ってるから同じ段数でも高さが大きく、結果落ちた時の衝撃が大きい。＝危ない。

このスタイルの良い部分を残して、従来型のピラミッドと合わせて安全性向上につなげられないか。
人間の塔も人間は十字架型の部材として使われてるから、基本四角形だ。これを何とかトラス（三角形）にできないか。
ひとりひとりとしては不安定だが、全体として組んだ時トラス構造となると、遥かに大きな荷重に耐えるし、揺らぎが出なくなって荷重集中が避けられる。
手足をクロスさせるとかして何とかトラスにする。

また、要は多段積に見えれば良いのだから、一段下の段に足だけつくのはどうか。
つまり、一段目、二段目が地面に足をつくのである。三段目は一段目の背中に、四段目は二段目に…こうすると多分荷重は減る。もっとも十段とかにするとあんまし効果が無いので、下の方だけでもいいかも。

更に、耐震対策で鉄筋コンクリートの柱に鋼板や樹脂フィルムを巻いて強度を増すと言う対策が行われている。コレは要するに樽にタガをはめるのと同じでかなり強度を上げられる。
大きなフラフープみたいな輪っかを用意して各段にはめればかなり強くなる。
例えそれがロープであっても多少の効果はあるだろう。

また、段ごとに少しづつ減らすのではなく、若干間を抜いた方が却って丈夫かもしれない。

しかし、こういう提案をしたとしても教師たちは検討もしないだろうな。
より安全だと理屈では理解したとしても、前例が無く…また提案したのが高名な建築家とかであったとしても、変えた後で事故が起きた時に発生する責任を回避するだろうから。

それにしても十段は計算したくも無いくらい無理がある。




■「ピラミッドは５段までに！」　松井知事、１０段組み体操崩れ骨折で「制限を検討」　
(産経新聞 - 10月01日 22:58)
http://news.mixi.jp/view_news.pl?media_id=3&from=diary&id=3643633