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1 第 71 回ベンチャープラザ鹿児島 二水会 巨大地震に耐え抜く安価でエネルギー吸収性の高い 木造住宅用制震デバイス DIT 制震筋かい金物 の販路拡大 代表取締役古田智基

2 株式会社 DIT 設立年月日 所在地 資本金 従業員 主な事業内容 : 平成 29 年 2 月 1 日 : 鹿児島県鹿児島市国分中央 第一工業大学内 :1,000 万円 :2 名 : 制震デバイスの開発 販売, 耐震診断 耐震補強設計 DIT 制震筋かい金物 新築木造住宅を対象 20 万棟 / 年のシェア 5% を 1 次目標 40 万個 / 年 (8 億円 / 年 ) を 1 次目標

3 ビジネスモデル 地域社会 ( 企業 業界 ) におけるニーズ 安価で高性能の耐震補強向け制震デバイスの強い要望 熊本地震をはじめとし 巨大地震はどこで発生するか? 鹿児島の耐震意識向上 既存制震デバイスの信頼性に疑問 DIT 制震筋かい金物 の全国販売 開発製品の全国展開 ( 商流 ) 大学発ベンチャー企業としてのノウハウ 耐震 制震 免震に特化した技術力 研究ネットワーク 先駆性 創造性 新製品開発 販売

4 木造住宅における耐震性確保のポイント

5 木造住宅の市場

6 耐震性を確保する方法 木造住宅では 筋かい を入れることや 合板 を張ることで 水平荷重が作用しても軸組が変形しにくくなります 筋かい 合板

7 筋かい も 合板 も 決められた方法で確実に施工することが大切です これらの取付け方法が間違っていると いくら多くの筋かいや合板があっても 地震がきたときには力を発揮しません

8 既存金物の耐力差 ( 参考 ) 1. カナイ N- フリーダム : コーナー部にリブがある 板厚は 1.6mm であるが 降伏点が 355N/mm 2 以上 ビスは柱に 7 本 筋かいに 6 本 2. カネシン ハイパーガセット : 板厚 2.3mm 降伏点は 245N/mm 2 以上 ビスは柱に 9 本 筋かいに 5 本 3. タナカ リベロ II: 板厚 2.3mm 降伏点 205N/mm 2 以上 ( 参考値 ) ビスは柱に 8 本 筋かいに 6 本

9 全国規模で見ると 耐震改修が必要な木造住宅は国土交通省の調査で未だ 500 万棟以上あり これに鉄骨造等の小規模建築物を入れると 約 700 万棟が既存不適格な状況 鹿児島県下では 約 20 万棟の木造住宅が耐震性に問題があるとされ 鹿児島湾直下地震 (M=7.1 震度 6 弱 ) が発生した場合には1.5 万棟強の木造住宅が大破に至ると想定 震度 7 にはもちません!

10 必要壁量の変遷必要壁量昭和 25 年改正 ( 単位 cm/m2) 建築物の種類 平屋 2 階建 3 階建 1 階 2 階 1 階 2 階 3 階 屋根および壁の重い建築物 屋根の軽い建築物 必要壁量昭和 34 年改正 ( 単位 cm/m2) 建築物の種類 平屋 2 階建 3 階建 1 階 2 階 1 階 2 階 3 階 屋根および壁の重い建築物 屋根の軽い建築物 軸組みの種類と倍率の変遷 倍率 軸組の種類 S25 年改 S34 年改 S56 年改 正 正 正 土塗壁 裏返しをしないもの 土塗壁 裏返しをしたもの 木ずり壁 片面 木ずり壁 両面 つ割り筋かい 径 12mm の鉄筋筋 2.0 かい つ割り筋かい 柱同寸筋かい 柱同寸筋かいのたすき掛け 必要壁量昭和 56 年改正 ( 単位 cm/m2) 建築物の種類平屋 2 階建 3 階建 1 階 2 階 1 階 2 階 3 階 屋根および壁の重い建築物 屋根の軽い建築 ( 新耐震設計法 ) 耐力壁 : = 約 2 倍 建築基準法改正 2000 年 ( 平成 12 年 ) 1 地耐力に応じて基礎を特定 地盤調査が事実上義務化に ( 施行令 38 条 ) 地耐力に応じた基礎構造が規定され 地耐力の調査が事実上義務化となる 地耐力 20kN 未満 : 基礎杭 20~30kN 基礎杭 or ベタ基礎 30kN 以上 : 布基礎も可能 2 構造材とその場所に応じて継手 仕口の仕様を特定 ( 施行令第 47 条告示 1460 号 ) 筋かいの端部と耐力壁の脇の柱頭 柱脚の仕様が明確になる 壁倍率の高い壁の端部や出隅などの柱脚ではホールダウン金物が必須になる 3 耐力壁の配置にバランス計算が必要となる ( 簡易計算 もしくは偏心率計算 ( 施行令第 46 条告示 1352 号 ) 壁配置の簡易計算 ( 四分割法 壁量充足率 壁率比 ) もしくは 偏心率の計算が必要となる 仕様規定に沿って設計する場合 壁配置の簡易計算を基本とする

11 2000 年の建築基準法改正 具体的な接合部仕様を規定 ( 株 ) カネシン

12 2000 年の建築基準法改正 耐力壁の釣合いの良い配置

13 木造住宅制震構造標準化に向けた取り組み 背 景 近年 大地震発生のリスクが高まっている 2011 年東北地方太平洋沖地震以来 木造住宅に求められる構造性能も高くなってきている 従来 : 大地震時に倒壊しない近年 : 大地震でも損傷が少なく 継続して使用できる 木造は 一度大きな力を受けると剛性 耐力が急激に低下する特性があり 余震で倒壊する危険性が高い 繰返し荷重にも安定したエネルギー吸収性能を発揮する 制震構造 が有効

14

15 開発の概要 木造住宅に制震構造を標準化させるため 安価でエネルギー吸収性能の高いデバイスを開発する ユーザー目線で見て費用対効果が確認できる設計 性能評価手法を確立する 安価筋かい金物にエネルギー吸収機構を付加 製造コスト低 施工性も良い 高性能 設計ツール 鋼材の塑性変形 + 高減衰ゴム で高いエネルギー吸収性能 安定した性能を実現 壁倍率も取得できる ユーザーが制震効果を確認できるツールを提供 費用対効果を把握できる 実用化には 信頼性確保と動的性能評価が欠かせない 下記のような 総合的な信頼性評価を実施 1 耐久性の確認 (60 年相当 ) 2 動的性能の確認 ( 振動台実験 : ) 3 壁倍率の取得 ( 壁量計算に算入可能 ) 4 施工性確認 5 本デバイスを設置した建物の性能総合評価 ( ) 6 設計ツールの制作 ( シミュレーションソフト )

16 大学発ベンチャー製品 荷重 (kn) 変形角 (x1/1000rad) 層間変位 (mm) 床面積比 1.25 床面積比 1.0 床面積比 壁量充足率 層間変位 (mm) 壁量充足率 層間変位 (mm) 壁量充足率

17 DIT 制震金物の概要 単位 :mm 柱側ビス穴 (φ6) 筋かい側ビス穴 柱側ビス穴 切り欠き 折り曲げ前の金物 V1 L1 C 筋かい側ビス穴 (φ6) 高減衰ゴム Y Z Output Set: Case X 124 Time 1. Deformed(4.577): Total Translation Contour: Plate Bot VonMises Stress 高減衰ゴム 筋 柱 か 柱接合ねじ 筋かい接合ねじ い 高減衰ゴムを加硫接着して完成した制震金物 柱側鋼板 ハニカム 筋かい側鋼板

18 静的載荷実験 従来の筋かい金物使用時 本制震金物使用時

19 振動台実験 ( 神戸大学 : /26~8/14)

20 振動台実験試験体

21 振動台実験状況写真 ( 既存 :KOBE NS 100%)

22 振動台実験状況写真 (DIT 制震 :KOBE NS 100%)

23 振動台実験結果 ( 入力レベルと応答変位の関係 ) 構造用合板 ( Kobe NS 60%) 釘打ち筋かい (Kobe NS 60%) 既存金物 (Kobe NS 100%) DIT 制震金物 (Kobe NS 100%)

24 実大実験 ( ~07.21) シミュレーションソフト ( 制震効果 ) の精度及び安全性を確認 確保 中長期的な動的特性把握 ( 減衰量の推移 大地震時の損傷度 ) 交通振動による効果確認 長期の信頼性確保 損傷限界レベル以上に変形させ (R 1/100~1/50) 静的載荷時の挙動 ( 荷重ー変形関係 内装 外装損傷度 ) と自由振動による動的特性をパラメトリックに調査 確認 強震モニタリングによる地震 交通振動時の特性把握 構造壁内の湿度 温度観測を通した制震金物の外観ならびに特性変化を観察 確認

25 建物概要 木造 2 階建て ( 在来軸組工法カラーベストコロニアル葺屋根 ) 1F 床面積 :40.0 m2 2F 床面積 :19.0m2 最高高さ :8.0m

26 試験棟の概要 平面図 立面図 断面図

27 試験棟建設状況 1 基礎工事 反力フレーム設置仮設足場設置土台設置 1F 柱設置 2F 床梁設置 2F 柱設置小屋組み設置

28 試験棟建設状況 2 小屋組み設置屋根下地設置屋根防水シート敷き構造体 ( 骨組み ) 完了 ( 北面 ) 構造体 ( 骨組み ) 完了 ( 西面 ) 構造体 ( 骨組み ) 完了 ( 南西面 ) 屋根葺き工事屋根工事完了 2F 筋かい設置金物設置 2F 筋制震金物設置

29 実験 ( 載荷 ) 準備状況 1 油圧ジャッキ設置層間変位計設置柱脚変位計設置 柱脚変位計設置ホールダウン歪ゲージ設置強震計設置 強震計測機器設置載荷ポンプ データ収集 PC 自由振動センサー載荷 計測状況

30

31 損傷状況 (R=1/50) 4 既存金物 5 制震金物 6 制震金物 ( 筋かい上端出隅 ) 8 制震金物 ( 筋かい下端出隅 ) 9 制震金物 へ 形 12 制震金物 V 形

32 公開実験 強震モニタリング ( オンラインで東大地震研 ) 層せん断力 (kn) 層関変位 (mm)

33

34 制震効果シミュレーションソフト (AI 導入 )

35 設置実績 N 邸 ( 霧島市内 )

36 N 邸解析結果 BCJ-50kine N 邸 階方向 内部筋交外周筋交 変形量非制 (cm) 震比 非制震 X 階 Y 階 X Y 変形量非制階方向 DIT 筋交 1F 2F (cm) 震比 ALL X 階 DIT Y (94 個 ) X 階 Y F ALL DIT (60 個 ) 2 階 1 階 階方向 DIT 筋交 変形量非制 (cm) 震比 X Y X Y BCJ-25kine N 邸 階方向 内部筋交外周筋交 変形量非制 (cm) 震比 非制震 X 階 Y 階 X Y 変形量非制階方向 DIT 筋交 1F 2F (cm) 震比 ALL X 階 DIT Y (94 個 ) X 階 Y F ALL DIT (60 個 ) 2 階 1 階 階方向 DIT 筋交 変形量非制 (cm) 震比 X Y X Y 神戸 -50kine N 邸 階方向 内部筋交外周筋交 変形量非制 (cm) 震比 非制震 X 階 Y 階 X Y 変形量非制階方向 DIT 筋交 1F 2F (cm) 震比 ALL X 階 DIT Y (94 個 ) X 階 Y F ALL DIT (60 個 ) 2 階 1 階 階方向 DIT 筋交 変形量非制 (cm) 震比 X Y X Y 神戸 -25kine N 邸 階方向 内部筋交外周筋交 変形量非制 (cm) 震比 非制震 X 階 Y 階 X Y 変形量非制階方向 DIT 筋交 1F 2F (cm) 震比 ALL X 階 DIT Y (94 個 ) X 階 Y F ALL DIT (60 個 ) 2 階 1 階 階方向 DIT 筋交 変形量非制 (cm) 震比 X Y X Y

37 N 邸設置状況

38 特許取得状況 項番発明の名称出願 登録日 出願番号 特許番号 発明者 出願人 1 筋かい金物および木造建物 の接合構造 平成 26 年 4 月 24 日 平成 27 年 7 月 17 日 特願 号 特許第 号 古田智基 中尾方人 学校法人都築教育学園 古田智基 DIT に譲渡 2 木造建物の耐力壁構造平成 26 年 5 月 22 日特願 号 古田智基 中尾方人 学校法人都築教育学園 DIT に譲渡 3 仕口ダンパ及びそれの製造 方法 平成 28 年 1 月 29 日 平成 28 年 9 月 30 日 特願 号 特許第 号 古田智基 中尾方人 学校法人都築教育学園 古田智基 DIT に譲渡 4 エネルギー吸収機構 平成 28 年 3 月 29 日 平成 28 年 11 月 11 日 特願 号 特許第 号 古田智基 中尾方人 学校法人都築教育学園 古田智基 DIT に譲渡 5 エネルギー吸収機構及び木 造建物 ( 優先権主張 早期 ) 平成 28 年 12 月 5 日特願 古田智基 中尾方人 学校法人都築教育学園 DIT に譲渡 6 制震筋かい金物 ( 第 6 類商標出願 ) 平成 29 年 5 月 29 日商願 株式会社 DIT

39 最終製品

40 競合技術の概要 適用した場合の効果 評価が曖昧実際に住む側の目線で見た場合 どのような設計根拠を基にして設置されていて どのような効果があるのか標準的な指標が定まっていない 比較的高価大手ハウスメーカーの制震デバイス 60~100 万円 / 戸メーカーの制震デバイス 20~60 万円 / 戸実際に制震デバイスを採用する際の費用対効果が計れていない 設置が難しいこれらの製品の取り付けには 施工者に特別な講習やトレーニングが必要である 粘弾性体の物性が明確ではない高減衰ゴムの物性は 各メーカーによって様々で 環境の変化 ( 特に温度依存 ) によってその性質は大きく変化するが その指標も不明確な状況にある また 万が一接着が切れた場合の対策機構も施されてない こうした従来製品は 木造住宅市場の約 4 割を占める工務店 地場ビルダーなどでの利用は困難である

41 既存の制震技術 No. 製品名 開発元 特徴 ( 価格帯 ) 減衰材 : 高減衰ゴム 1 M-GEO ミサワホーム ( 株 ) 倍率認定 :- 価格 :80 万円 / 棟 2 TRC ダンパー 住友理工 ( 株 ) 減衰材 : 高減衰ゴム倍率認定 :1.3 ( 東海ゴム ) 価格 :30 万円 / 棟 減衰材 : 高減衰ゴム 3 MIRAIE ( 株 ) 住友ゴム 倍率認定 :- 価格 :50 万円 / 棟 4 SHEQAS セキスイハウス ( 株 ) 減衰材 : 高減衰ゴム倍率認定 :- 価格 :80 万円 / 棟 5 減震くん Hi ダイナミック制震工法 日立オートモティブシステムズ ( 株 ) 6 GVA ( 株 ) アイ エム エー 7 X-WALL ( 株 ) アイ エム エー 8 延樹 ブランチ ( 株 ) 住宅構造研究所 9 ガーディアン フォースハイブリッド ( 株 ) 住宅構造研究所 10 SDU イーメタル ( 株 ) 11 MUTEC-SF ホリー ( 株 ) 減衰材 : オイル倍率認定 :- 価格 :80 万円 / 棟 減衰材 : 粘弾性体倍率認定 :- 価格 :40 万円 / 棟 減衰材 : 不明倍率認定 :3.4 価格 :40 万円 / 棟 減衰材 : 鋼材倍率認定 :5.0 価格 :40 万円 / 棟 減衰材 : 鋼材 + 粘弾性体倍率認定 :3.0 価格 :40 万円 / 棟 減衰材 : 鋼材倍率認定 :4.2 価格 :40 万円 / 棟 減衰材 : アルミ倍率認定 :2.6 価格 :40 万円 / 棟 MIRAIE(No.3) GVA(No.6) 延樹 ブランチ (No.8)

42 MGEO( ミサワホーム )

43 TRC ダンパー ( 住友理工 ) 壁倍率 1.3

44 MIRAIE( 住友ゴム )

45

46

47

48 Hi ダイナミック制震工法 ( 日立オートモティブシステムズ )

49

50 X-WALL,GVA( アイ エム エー )

51 延樹 ブランチ, ガーディアンフォース ( 住宅構造研究所 )

52 SDU( イーメタル )

53 WUTEC-SF( ホリー )

54 既存制震は全て一極集中 不整形な建物には効かない!

55 さいごに ( 耐震性確保のポイント ) ユーザーさんへ 木造住宅の耐震性を確保するためには 余裕をもって 筋かいや合板を取り付けることが必要 可能でしたら 1.5 倍を要求 ( 等級 3) 筋かいや合板は 決められた方法で確実に取り付けることが大切 耐震性を向上させるために多くの費用はかかりません 新築時には 余裕を持った設計を システムキッチンより壁! リフォーム時には 耐震補強もお忘れなく (2000 年以前の木造住宅 ) 設計者さんへ 制震構造の効果は一律ではありません メーカーによって差が大 必ず制震効果の確認 ( 地震応答解析 ) をして下さい 費用対効果の確認 柱 壁の直下率を確認して下さい 制震化しても効果が薄い場合がある 壁量充足比率 (2F/1F) も大切です 2Fの壁量が多すぎると危険 地震時の変形 ( 変位 ) 量の確認を行って下さい 大地震時の損傷度の確認 55

56 販路拡大に向けたビジネスパートナーを求めています 現在 ( 公財 ) かごしま産業支援センター平成 29 年度新事業研究開発助成を受けて 耐震補強向け制震ダンパー 開発中 宜しくお願い申し上げます

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壁等の強さは 各階の張り間方向又はけた行方向につき 令第 46 条第 4 項表 1の軸組の種類の欄に掲げる区分に応じて倍率の欄に掲げる数値に 1.96 を乗じた数値 ( 別表第 2の軸組の種類の欄に掲げる軸組にあっては それぞれ同表の倍率の欄に掲げる数値とする )( 以下 壁強さ倍率 という ) に 国土交通省告示第 184 号建築物の耐震診断及び耐震改修の促進を図るための基本的な方針 ( 別添 ) 建築物の耐震診断及び耐震改修の実施について技術上の指針となるべき事項 第 1 建築物の耐震診断の指針 建築物の耐震診断は 当該建築物の構造耐力上主要な部分 ( 建築基準法施行令 ( 昭和 25 年政令 第 338 号 以下 令 という ) 第 1 条第三号に規定するものをいう 以下同じ ) の配置

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