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☆制震設計事務所のつぶやき – wallstatでBOSHINを活用しよう! 2019年11月22日

                       wallstatでBOSHINを活用しよう

 

もし、あなたの家が阪神淡路大震災のような地震に遭遇したら、いったいどうなるのか映像で見

ることが出来るようになりました。

これまで不可能とされていた木造住宅の地震時の挙動を、数値解析と実験の積み重ねで様々な

地震動に対し、その倒壊のプロセスを目視することが出来るようになったのです。

 

このソフトはwallstatと呼ばれ、京都大学生存圏研究所・国立研究開発法人建築研究所・東京大

学院での研究成果をもとに中川貴文准教授によって開発されました。

最新のバージョンには制震装置の効果も反映することができ、弊社のBOSHINも対応建材として

正式に認証されました。

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早速、築35年の木造2階建瓦葺き建物の現況と、阪神淡路大震災の地震動を入力してみました。

なんと振動開始2秒で1階部分が完全倒壊し、避難は絶望的でした。

そこで、1階部分の壁量が不足している部分に構造用合板片面 (壁倍率2.5倍) を補強して振動を

再開したところ、未補強の2階部分の壁が損傷したのです。

 

剛性が強すぎると地震力は、より弱いところに集中するのです。それを調整するためにBOSHIN

B-3 (壁倍率0.8相当 減衰定数0.2 1/60 rad 時) を構造用合板にかえて配置したところ損壊壁

(赤色で表示) が無くなり、地震動時間 (概ね25~30秒) を経ても倒壊にいたりませんでした。

 

あらためて、耐震補強は固めるだけでは駄目だということが実証されました。

BOSHINの減衰・復元・抵抗の三位一体の効果を効率的に活用し、建前だけではない真の実力

に確信を持ちましょう。

 

                       BOSHINの優位性を改めて確認

 

さて、BOSHINについてその特徴を説明します。

BOSHINはSUS304の板バネ3枚、4枚を各々円弧のRを違え、板バネ間にコイルバネを挟み、

通しボルトで形状を整えたものです。

これを柱と梁 (桁)、あるいは柱と土台の入り隅に1対単位でコーチボルトで装着します。

 

複数枚の板バネの役割

<フックの法則による証明>

特性の違う複数枚のバネを組合わせると弾まないバネとなる。

BOSHINに糸を張り、矢をつがえて引き放した場合、矢は飛びません。

飛ばない矢 仕事=力×距離 (W = F ・S) ですから距離は0となり、仕事 (地震力)はBOSHIN

の中で熱エネルギーに転換したことになります。

板バネ同士の相克により、互いの力を相殺し合い共振を防ぐことに他なりません。

 

円弧形状の役割

<Rは太古の昔から>

肉食恐竜の顎関節の付け根にRがあることをご存じですか?

硬いものを噛みちぎる際、顎骨が受ける衝撃を吸収するために存在するのです。

身近なハサミやペンチの付け根部分に見かけることがありませんか?

トンネルが丸いのも、ガスタンクやビール缶が丸いのもみんな同じ理由です。

円弧 (R) は太古の昔から力の移動や分散に役立ってきたのです。

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三位一体機能

BOSHINはこの複数枚の板バネを円弧状に加工し、組合わせることで減衰、復元、抵抗という

互いに相容れない機能を持つ次世代の制震装置となったのです。

その耐久性と機能は、貨物トラックのサスペンションで実証済でRの違う3枚の板バネの組合わ

せは、板バネ間の相克を生み出し、揺れ返しを抑制するショックアブソーバーの機能も併せ持つ

こととなりました。

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形状の奇跡

多くの制震装置は粘弾性ゴムかオイル ダンパー タイプの物です。

いずれも、減衰効果はありますが形状を元に戻す復元機能はありません。

復元機能を持たない制震装置は変形を蓄積し、やがて倒壊危険変位によって自重倒壊に至るおそ

れがあります。

また、いずれも急速な揺れに対応しない (速度依存性) や、夏場や冬場では反応が違う (温度依存

性) のリスクを持っています。

BOSHINは履歴型板バネ構造であることから、そのような依存性はありません。

むしろ「形状の奇跡」といわれる素材と合理的組合わせによって成し得た機能です。

そのコストの安さと施工性、耐久性、靱性から木軸構法の不可欠な構成部分として、全国の工務

店様に高い評価を得ております。

 

安易な耐震補強は危険

BOSHINが評価されるのは、木軸構法に不可欠なバランスを損なわないところにあります。

耐震補強といえば国 ・自治体の補助もあることから、「壁を強くする」ことです。

しかし、昭和56年以前の建物はもちろん、平成12年以前の建物にはホールダウン金物の設置義

務がありませんでした。

したがって、壁だけの耐震補強は建物の剛性を増すことで、「強力な引き抜き力」を生み出し、

倒壊を促進する危険性を生み出したのです。

例えば、特定の壁量が不足する箇所に2.5倍壁を設けた場合、2tの地震力を受けたとすると

2t×3≒5~6tの引き抜き力が発生します。

ホールダウン金物の設置がなければ完全にOUTです。

BOSHINはB-3で0.8倍、B-4で0.9倍程度で靱性と力の向きの移動ですから、引き抜き力は

ほとんど起きません。

したがって、建物にとって大切な重芯 ・剛芯には影響を与えないのです。

BOSHINが制 ・耐震リフォームにとって、優等生であるかご理解できたでしょうか。

 

wallstatをマスターし、BOSHINの活用で新たな制 ・耐震儒要を喚起し、本物の耐震補強で住ま

い手の命と財産をを守りませんか。

 

株式会社アバン設計

開発者 伊藤 昌幸

 

地震性能保証

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BOSHIN(ボウシン)をご採用いただき、規定どおり施工された建物については、第三者機関によって地震性能保証を受けることが可能です。

保証内容は、期間が20年間、最大2,000万円の建て替え費用負担となっています。

wallstatのコラボ会員

株式会社 アバン設計は、wallstatのコラボ会員です。
wallstatは、パソコン上で木造住宅をモデル化し、振動台実験のように地震動を与え、最先端の計算理論に基づいたシミュレーションを行うことで、変形の大きさ、損傷状況、倒壊の有無を視覚的に確認することができます。

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