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伝統建築の耐震技法を継承して建物の安全と脱炭素化に寄与する特許製品

遠藤 治樹

遠藤 治樹

伝統建築の耐震技法を継承して建物の安全と脱炭素化に寄与する特許製品
目標金額を達成した場合のみ、実行者は集まった支援金を受け取ることができます(All-or-Nothing方式)。支援募集は5月15日(土)午後11:00までです。

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プロジェクト本文

▼自己紹介

資格・登録

建築士(一級)で(公社)日本建築士会連合会登録の統括設計専攻建築士、ヘリテージマネージャーです。福岡県建築士会正会員、福岡商工会正会員、熊本市耐震診断員登録、NPO法人まちづくり福岡の代表理事「(公)日本建築士会連合の2019年第10回まちづくり賞で奨励賞受賞」

   

  図;01,02,03 申請者;福岡アーキテクツ 代表 と  事務所の画像(太宰府市)          

   

図;04本製品の特許証、図;05意匠登録証 

経 歴

建築の設計歴は40年を超えます、戸建住宅(木造)、中高層集合住宅(RC)、プラズマ溶融炉(S造)・公式野球場の屋内練習場(S造)、古民家再生、商業施設等と様々の設計をしてきました。

本事業への思い

今回のプロジェクトは文化財になるであろう一定規模以上の伝統建築物が建築基準法上、鉄筋コンクリート造、あるいは一部、鉄骨造で建築されるのを残念に思い、伝統の接合技法(こみ栓)で構造計算を可能にすればと考案しました、以来約20年間「日本の木造建築の本当を取り戻す!」をテーマに研究開発してきました。約20年前に1回目、8年前により実用的な特許の取得と意匠登録,8年前に試作品で(財)日本住宅・木造技術センターで性能評価試験を受けました。

       

図;06申請者 引張加力試験 約10年前、  図;07約100体の試験体 、図;08法外箇所含む約400本採用した住宅

 

▼プロジェクトの立ち上げ

①今回の事業は、製造所に特許許諾も考えましたが、建築基準法上の知識がないと世の中に誤って伝わると考え、考案者自身が製造者になると決め、2年前、2019年に福岡アーキテクツ(個人事業主)を起こしました。2020年9月、福岡県経営革新承認 を受けた事業でもあります。

 

試作品で、約10年前、試作品を携えて、東京都庁をはじめ、京都・大阪府、北海道庁と沖縄県庁以外の42県庁、そして民間審査機関4社に直接、訪問して、本製品について説明をしました。

その結果、告示1460号運用基準の(い)と(ろ)の柱脚柱頭の約80%の範囲では、こみ栓だから性能認定がなくても,当時の滋賀県、長崎県、佐賀県以外は、使用できると、

第47条の条文によって使用可を認めていただきました。

 

③現存する法隆寺にある約1400年の伝統の接合方法「こみ栓接合」に着目し、最新技術(精密金型)と最新素材(強化樹脂)で量産して構造計算ができる「こみ栓」の製品化が可能と考えました。

 

④9年前、試作品で(財)日本住宅・木材技術センターで評価試験を受けました。この工法はピン接合で地震時や台風の揺れ(層間変形)に抵抗しない工法です、理論上、震度6強以上で倒壊を予防し「生命と財産」を守ります、さらに構造計算ができることは規模の大きい木造建築(高さ13m超える、延500㎡から3000㎡)を可能にし、更に木造建築は低炭素になり環境に寄与します。

註;(財)日本住宅・木材技術センターは国土交通省と農林水産省が設立した木造建築の研究と試験機関。

 

⑤考案者で建築士の私が製造者になれば、全国の建築設計工務者に本製品の建築基準法上の質問に対応できます。

 

⑥構想から試作品に至るまでの約20年間、考案者の自費で千数百万円を投資してきました、私が製造者になるために、もう少しの費用がいります、金型製作費と性能認定費と広告にかかる費用を、皆様に応援していただければ、建物の安全と低炭素化に貢献できる事業を実現できます

 

⑦「伝統のこみ栓接合」は建築基準法施行令に明記された工法です

      ↓

(構造耐力上主要な部分である継手又は仕口)

第四十七条 構造耐力上主要な部分である継手又は仕口は、ボルト締、かすがい打、込み栓打その他の国土交通大臣が定める構造方法によりその部分の存在応力を伝えるように緊結しなければならない。

 

⑧こみ栓のようなピン接合はどうして倒壊しにくいのか? 木材そのものが柔で、地震力を耐力で抵抗しないからです。  

木造は建築はどうして低炭素か?、理由;木材は高炭素貯蔵物で本製品も大部分が炭素化合物です。建物が現存する限りCO2排出の原因となる炭素を閉じ込めます。

    

▼プロジェクトの内容

①本事業の耐震性は生命と財産を、構造接合部の脱着性は建物資源の「リサイクル」に、法の範囲で木造建築の可能性が広がることは地球環境の「脱炭素社会」に寄与します。

 

②8年前に事業者が取得した特許;第5622097号【カムを主機能とした「ほぞの密着接合とその固定装置-2」】を活用して、法隆寺創建来約1400年の伝統の技法を継いだ構造計算ができる耐震接合部材、仮称「S-カム内蔵式こみ栓」を特許権利者の福岡市の個人事業者;福岡アーキテクツと東大阪市の製造所(金型と射出成型)とコラボして製品化する計画です。

 

図;09

令和2年9月に福岡県の経営革新申請が承認された事業計画でもあります。

 

④伝統の耐震接合技法の「こみ栓接合」を最新技術と最新素材が継承して、日本で最も着工件数(約30万戸/年)が多い木造の在来軸組工法の住宅、リフォーム、そして伝統建築(社寺)に対応します。

 

⑤8年前の試作品で(財)日本住宅・木材技術センターで性能評価試験を受け建築基準法に対応することを証明しました。

          

図;10製品図;図;11(財)日本住宅・木材技術センター試験, 図;12引張加力試験 製品に損傷なし。

 

【本事業が解決しようとする課題】

 ①従来の伝統構法の「こみ栓接合」は天然木素材なので、ほぞの「こみ栓接合」の引張載荷試験をすると、ばらつき係数が小さくなり、在来軸組の中層(13m~20m高さ)の木造建築伝統の社寺建築のような大規模木造建築を建築基準法上、建築することが出来ません。

 

② 従来の木製の「こみ栓」接合では、建築基準法の一定範囲【告示1460号運用基準(い)と(ろ)】にしか使用できず、木造で、13m超える3階を超える建築は構造計算が必要になります。

 

③本製品は構造材に内蔵できるので「燃え代設計」で高さ13m超える、延500㎡から3000㎡において準耐火、耐火建築を可能にします。

 

④ 従来の伝統構法の「こみ栓接合」熟練した技術が必要になります。

 

⑤ 現在の木造軸組工法は、柱脚柱頭の「ほぞ接合部」の固定方法は釘、ネジ、接着で止めた金物部材が多く、材種ごとの分別に難があり、リサイクルが困難です。

 

⑥従来の外付けの金物接合部材は、頻繁に起きる地震(震度3程度)で接合部が緩み次第に接合性能が塑性化していきます。

 

⑦現在、多く普及している固定式の接合金物は木構造材より約25倍強く(本製品は約10倍)震度6強以上で倒壊した建物の柱と横架材(土台・梁)の接合個所に割れ裂け破壊が見られます。

 

⑧ 2009年10月の兵庫のEディフェンスで防災研の実大実験の金物で接合した長期優良住宅;在来木造軸組3階建てが震度6強(耐震等級2)の実験で倒壊しました、同時に実験した従来の構法は倒壊しませんでした(耐震等級 2 は現行法の建築基準法が要求する1の1.25倍;病院や学校の耐震性)。

 

⑨木造で金物釘を多く打ち込んで接合する金物接合のように木材に金物が入った箇所から腐ると言われています(国宝級の伝統木造建築の修復技術者の言より)。

 

【課題を解決するための手段】

 ①本製品に採用した樹脂素材(強化ポリアミド)を(財)日本住宅・木材技術センターで住環境に適した物性であることを日本で初めて構造材として使えることを証明しました。

 

 ②試作品での本申請部材、仮称「S-カム内蔵式こみ栓」は (財)日本住宅・木材技術センターで性能評価試験を受けていますので許容応力度設計(木造3階以上))の構造計算が可能になります。

 

③ 本製品のカムによるコマの飛び出しは、日本の伝統木造構法の「こみ栓接合」の技法と同じように柱を横架材に引寄せて密着させる機能があります。

 

④ 本製品の脱着の容易さは木造建築の伝統構法の接合部の締め直しと同じ工程を実現できます。

 

⑤本製品のカムシャフトの回転は市販の電動キリと六角レンチで施術できるので熟練の技術は必要ありません。

 

⑥本製品は24時間射出成形加工で精度の安定と普及価格(施工性をコストに反映するとトータルコストは変わりません)を実現します

 

⑦本製品の接合構法はピン接合で、強化樹脂と鋼材(SUS304)で構成され、接触面の木材には柔で接し、(本製品の素材の強化樹脂は木材の約10倍の強さ、樹脂の寿命予測を算定するアレニウスのプロットでは約300年後で木材の5倍の強さ;三菱の資料から)地震で層間変形に抵抗しない構造は接合個所から割れ裂け破壊を起こしません。  

 

  

図;14,15 施工事例 住宅(新築)

 

 

 

 

 

 

  

 

図;13施工手順 1分から2分/箇所

 

▼プロジェクトの展望・ビジョン

①本製品は、特許の新製品で今後11年間は他社の開発を排除できる権利があります。

 その間に、すぐにでも取り掛かりたい複数の耐震工法を開発します。

 

②販売先は、建築のクライアント(施主)、建築設計事務所、工務店等となります。費用対効果がよく、新築市場約30万戸の0001%の占有率でも十分運営は可能になります。

 

③24時間射出成型機により量産できますので、接合部材として価格面で新築約30万戸/年の市場に対応します。

 

④本製品を適用できる新築市場は約30万戸とリフォームと伝統建築(社寺)等が在ります

到達目標は当該製品対象の市場の3%を計画しています。

計画2年後38戸(占有率0.012%)

計画5年後300戸(占有率0.1%)

算定根拠の記載;経営革新の単価120,000円=1戸当たり部材150本×1本800円(税抜き)で計算しています。

⑤建築基準法上で使用するには(財)日本住宅・木材技術センターの性能認定試験を受ける必要がありますが、一度評価試験は完了しているので本事業化では申請のみになります。

 

⑥本製品の他に木造用の耐震部材を開発したい、建築士ならではの考案案件が複数あり、設計業務の収入もあるので本製品での収益は全て木造の研究に回したいと考えています。福岡市南区にある国立系大学の工学部キャンパスの近くに学外研究室を設け、学生を研究員として採用して開発したいと考えています。

 

⑦試作品で全国(福島・東京・群馬・千葉・長野・愛知・福岡)に新築7棟とリフォーム(京都・福岡)で施工されており、建齢約10年を超えていますが、施工上の問題は起きていません。   

 

  

図;16福岡;住宅;羽子板ボルト以外金物接合なし。図;17,18 福岡;建齢150年の古民家再生

  

図;19千葉県;九十九里浜住宅 図;20 長野県軽井沢別荘 図;21 群馬県;館林市  現し建築

 

⑧10戸/年間程度の施工高の工務店の方が質の高い住宅を施工している傾向があり、本製品は質の高い住宅施工をしている設計者や工務店に合っていると考えています。

                                              ⑨全国建築士向け専門誌2社(建築士会出版;「建築士」8万部、新建築者出版;「建築士」5万部)に広告掲載をします。

 

⑩試作品;大規模木造用の「S-カム内蔵式こみ栓」 告示;1460号のホールダウンと同等

耐力は「ほぞ形状;幅・厚さ・長さ」で決まります、ほぞ長さの2面せん断で算定できます。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

図;22


【プロジェクト終了要項】

●製作物    
S-カム内蔵式こみ栓(特許製品)
在来軸組木造や伝統建築に対応する、地震に強く、脱炭素化に寄与する耐震接合部材

●製作完了予定日    
2022年1月31日

●製作個数    
柱角105用 10000個
柱角120用 5000個

●その他    
伝統の耐震接合技術を継いで建築基準法に適合させ構造計算を可能にする。試作済品で(財)日本住宅・木材技術センターで評価試験済み。

プロフィール

遠藤 治樹

遠藤 治樹

リターン

5,000

●5千円ご支援の方に、本体価格800円/本の150本(約1棟分)の最大1万2千円off 柱材角105mm用

●5千円ご支援の方に、本体価格800円/本の150本(約1棟分)の最大1万2千円off 柱材角105mm用

製品価格は880円/本です。柱材角105mm用
●数量の目安;新築在来工法;延べ120㎡の住宅は柱約50本の柱脚・柱頭使用・小屋束で150本=本体価格は12万円。
● 5千円ご支援いただいた方に
・メールで会報・報告書
・本体価格の10%割引券(2021年11月1日から1年間有効)(150本まで)
最大1万2千円off
●クライアント(施主)様の場合、本製品を設計事務所・工務店にお渡しいただければ、当方で法基準・施工手順の説明をいたします。
●コロナ禍ですので、事業者、製造者に感染者が発生した場合、遅延する場合があります、ご了承ください。

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10,000

●1万円ご支援の方に、本体価格800円/本の150本(約1棟分)の最大2万4千円off 柱材角105mm用

●1万円ご支援の方に、本体価格800円/本の150本(約1棟分)の最大2万4千円off 柱材角105mm用

製品価格は880円/本です。柱材角105mm用
●数量の目安;新築在来工法;延べ120㎡の住宅は柱約50本の柱脚・柱頭使用・小屋束で150本=12万円。
●価格;1万円ご支援いただいた方に
・メールで会報・報告書
・本製品の本体価格の購入金額の20%割引券(2021年11月1日から1年間有効)(150本まで)
・最大2万4千円off
●クライアント(施主)様の場合、本製品を設計事務所・工務店にお渡しいただければ、当方で法基準・施工手順の説明をいたします。
●コロナ禍ですので、事業者、製造者に感染者が発生した場合、遅延する場合があります、ご了承ください。

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20,000

●2万円ご支援の方に、本体価格800円/本の150本(約1棟分)の最大3万6千円off 柱材角105mm用

●2万円ご支援の方に、本体価格800円/本の150本(約1棟分)の最大3万6千円off 柱材角105mm用

製品価格は880円/本です。柱材角105mm用
●数量の目安;新築在来工法;延べ120㎡の住宅は柱約50本の柱脚・柱頭使用・小屋束で150本=12万円。
●価格;2万円ご支援いただいた方に
・メールで会報・報告書
・本製品の本体価格の30%割引券(2021年11月1日から1年間有効)(150本まで)
・最大3万6千円off
●クライアント(施主)様の場合、本製品を設計事務所・工務店にお渡しいただければ、当方で法基準・施工手順の説明をいたします。
●コロナ禍ですので、事業者、製造者に感染者が発生した場合、遅延する場合があります、ご了承ください。

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30,000

●3万円ご支援の方に本体価格800円/本の200本(約1棟分)の最大4万8千円off 柱材角105mm用

●3万円ご支援の方に本体価格800円/本の200本(約1棟分)の最大4万8千円off 柱材角105mm用

製品価格は880円/本です。柱材角105mm用
●数量の目安;新築在来工法;延べ120㎡の住宅は柱約50本の柱脚・柱頭使用・小屋束で150本=12万円。
●価格;3万円ご支援いただいた方に
・会報・報告書 メールで
・本体価格の30%割引券(2021年11月1日から1年間有効)(200本まで)
・最大4万8千円off
●クライアント(施主)様の場合、本製品を設計事務所・工務店にお渡しいただければ、当方で法基準・施工手順の説明をいたします。
●コロナ禍ですので、事業者、製造者に感染者が発生した場合、遅延する場合があります、ご了承ください。

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2000
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2022年1月
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