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ガイドライン工法・耐震工法

 

 震度6で簡単に崩れてしまう瓦の在来工法;

   瓦屋根の古い工法をご存知ですか?
下の写真は、築40年、これから瓦を下ろして、ガルバリウム鋼板(横暖ルーフ)に葺き替えをする案件の棟部分です。
棟部分は、熨斗瓦3段+冠瓦で4段の棟です。 針金がところどころに見えます。 漆喰は3年前にやり直したということ
でした。 お客様もやはり棟は「屋根本体」に何らかの方法で緊結されていると思われていて、針金はその一部だと思
われていたようでした。 全く違います。 棟部分は平瓦を棟部分まで、施工したら土の盛り上げて、その上に熨斗瓦
冠瓦を「乗せて」熨斗瓦+冠瓦をただ針金でくくったものです。 棟部分は、なんら屋根本体と固定されている訳では
ありません。 お客様、「・ ・ ・ 」しばらく呆然として、「ああそうなんですか」と。 そうなんです。 その針金は屋根本体
とは、なんら固定されていなく、ただ棟の瓦を束ねていただけです。 ですので、震度5、6ぐらいで、簡単に崩れてしまいます。 棟が一番弱い個所なので、東日本の震災でも、殆どの瓦葺屋根で棟の倒壊が起きていました。
 
 

 震度6強に耐えられる、ガイドライン工法・耐震工法

   瓦屋根の工法をご存知ですか? 古くは瓦の施工方法は、土葺きといって、瓦は下に土を撒いただけのものでした。
土の粘性だけで、瓦を固定させていたのです。 次に登場したのが、引掛け桟工法で、屋根の横(お金をかければ縦方向もやります)に桟木という角材を釘で下地に固定し、瓦の爪を引っ掛けて固定する方法が主流になりました。 土葺き
よりは、安定しますがご存知の通り、阪神淡路・東日本の大震災で瓦屋根は、散々でした。 で阪神淡路大震災の後
に考えられたのが。「ガイドライン工法・耐震工法」というものです。 今では瓦の標準工法になっています。
  阪神淡路震災を想定した実験1 震度7クラスの地震、その瓦の様子2
  震度7クラスでの実験
耐震対策をした家; 左
していない家:    右(崩壊)
崩壊した家の屋根の様子
 

 ガイドライン工法の概要(阪神淡路の震災後にできました)

   今まで瓦の工事は、屋根に釘で固定された角材(桟木)に瓦の爪で固定する謂わいる引っ掛け桟工法でした。
なにも、固定されていないのが普通であり、瓦にも釘で固定する穴も空いていませんでした。 また東日本大震災でも、多くの瓦屋根で棟が崩れてように、従来の棟も練った土の上に熨斗瓦と冠瓦を乗せているだけで、針金は積んだ熨斗瓦、冠瓦を繰っくっただけのものでした。 ですから瓦屋根の棟部分は、地震に大変弱く、阪神大震災を
契機に瓦の耐震工法が、開発されました。 詳しいことは「瓦屋根標準設計・施工ガイドライン」冊子を参考に
して頂きたいですが、-- http://www.kawara.gr.jp/33_guideline/gl3.shtml - - その一部をご紹介いたします
  平瓦を釘にて、固定する1 釘打ち、縦、横両方向の固定
  横に渡した桟木に向かって、瓦の1枚1枚をステンレスの釘にて、止めていきます。 葺き替える場合、古い瓦を耐震工法で施工することは、元々固定用の釘穴が
空いていないのでできません。
横桟木に固定したら、縦方向にも、釘で止めます
横方向、縦方向両方釘で固定すればかなり
しっかり固定できます。 
  Guide line工法 棟部分のやり方 Guidelines 工法 棟部分の固定方法
  一番弱かった、棟部分は、長いステンレスの釘で
棟部分の入れた心木に向かって打ち込み固定。
この固定の仕方は、熨斗瓦をどの位高く積み上げるのかによって、釘の長さが変化しますが、その考え方は、同じです。
  これらが、ガイドライン工法(別名;耐震工法)です。
ガイドライン工法;施工書; http://www.kawara.gr.jp/33_guideline/guideline.pdf

  瓦の耐震工法を考えるにあたって、対象とする瓦の特徴:
 ここでは,鉄筋コンクリート造や鉄骨造の中低層建築物の屋根に葺く瓦を取り扱う。瓦は従来。もっばら木造建築物の屋根を葺く場合にのみ使われてきた。 しかし近年少しずつ,鉄筋コンクリート造や鉄骨造の中低層建築物の屋根に使われる事例が増えてきている。これは瓦が耐久性や断熱性に優れ,意匠的にも優れた特徴をもっていること,また耐震性能や耐風性能を確保するための技術が生まれてきたことなどによるものと思われる。 耐震性能や耐風性能を確保するための方法として,平部においては構造躯体に取り付けられた下地にあるいは流し桟に桟木を留め付け,それに瓦を緊結する方法が採られている。棟部においては,緊結用金物を構造躯体に取り付け,それに瓦を緊結する方法が採られている。しかるべき耐震性,耐風性を確保するには,構造躯体,下地,流し桟,緊結用金物,桟木及び,瓦の桟木や緊結用金物への緊結,すべてがしっかりとしていなければならない。これらについての耐震性の配慮を行うには,それら部位に作用する地震力に関する知識,及び各部位についての,耐力,耐久性等についての十分な知識,情報を有していなければならない。本マニュアルでは,これからの瓦の設計,施工に役立ててもらうことを目的に,これまでに得られている知識,情報をまとめるとともに,これまでの検討の結果考案されてきた耐震的な構法を紹介している。

●瓦の地震被害
 鉄筋コンクリート造や鉄骨造の中低層建築物の屋根に葺かれた瓦については,現在までのところ地震被害についての報告はない。強風についての被害例も聞かない。これはまだ施工実績が少ないこと。そしてこれまでは1つ1つに慎重過ぎるくらいの検討が行われてきているためと思われる。今後徐々に採用件数が増えてくると思われるが,ややもすると慣れからこれまでのような慎重さを欠くおそれがある。本マニュアルは,これまでの経験を踏まえてまとめられたもので,これを参考に今後ともこれまでと同様の慎重な設計,施工を望みたい。
  ●瓦の耐震性能
 建築物の構造躯体に対する耐震要求性能は,次のようなものとなっている。 
 1)建築物の耐用年限中に1度遭遇するかもしれない大地震動に対しては,人命の保護を図るため,ひび割れ
   などの損傷は受けても,倒壌などはしない。
 2)建築物の耐用年限中に何度か発生する中地震動に対しては,建築物の機能が損われるような
   損傷は受けない。
 このような考え方は,かなり以前からあったようであるが,昭和56年に建築基準法に導入された新耐震設計法で明確化された。 これに対し,瓦を含めた屋根葺き材について,現行法規は荷重又は外力により,脱落等を起こさないよう緊結するように規定しているが,必ずしも耐震要求性能は明確になっていない。しかし,上記構造躯体に対する要求性能から考えれば,次のような性能が屋根葺き材に対して要求されるべきものと考えられる。すなわち、

 1)建築物の耐用年限中に1度遭遇するかもしれない大地震動に対しては,人命の保護を図るため,ずれなどの
   損傷は受けても,脱落,落下しない。
 2)建築物の耐用年限中に何度か発生する中地震動に対しては,大きなずれなどの損傷は受けない。
ただし,屋根葺き材,外装材は,建築物本体に取り付けられるものである。建築物の構造躯休が大きな損傷を受けた場合や,軒先などが軒の出を異常に長くとったために非常に大きく揺れたりするような場合には,この要求性能を実現することは難しい。逆に,阪神り炎路大震災などの経験から,構造躯体を含め,屋根葺き材の下地にあたる部分に大きな損傷を受けないものや,異常に大きな震動をしないものでは上記,屋根葺き材に対する要求性能は十分達成されうるものと考えられる。
  ●瓦の耐震設計
 瓦の耐震設計で考慮すべきことは,瓦に作用する地震力と,下地にあたる躯体の変形である。地震力(慣性力)は,質量と加速度の積で表される。瓦は比較的重い屋根葺き材であり,それに作用する地震力はかなり大きなものとなる。一方,加速度も建築物を介することで,大きく増幅されたものになる。設計用水平震度として1以上(加速度で1G)程度は考えておく必要がある。このような地震力に抵抗するため,本マニュアルでは,これまでの経験から平部の瓦は構造躯体に直接あるいは流し桟を介して固定された桟木に引掛け,さらに緊結部材で桟本に緊結する方法を紹介している。この方法では,桟木には瓦が受けた地震力を支えるだけの十分な強度が必要になる。また桟木や,流し桟の躯体の固定にあたって,固定に用いる緊結材料そのものの耐力はもとより,それらを固定する下地すなわち躯体側に,それに耐えうるだけ十分な強度があることを確認する必要がある。とくにパーライト系のモルタルなどに固定しようという場合,それらは一般に脆いものであることに注意する必要がある。瓦を桟木に緊結する部材は,瓦が桟木からはずれないようにするとともに,万一はずれた場合の落下防止を受け持つ。緊結部材に使用する緊結材料にも十分な強度が要求される。 棟部は躯体に固定された棟補強金物に緊結する方法を採っている。棟部は平部よりさらに大きな地震力を受ける。棟補強金物,及び棟補強金物の躯体への固定にあたっては,設計用地震力に十分見合った耐力が確保できていることを確認する£4要がある。 慣性力とは別に,下地にあたる躯体の変形も,場合によっては考慮する必要がある。地震時には屋根面はひし形に変形するような振動をするおそれがある。棟も蛇行するような振動をするおそれがある。鉄骨造などでは,とくにそのような変形が大きくなることがある。緊結方法には,そのような強制的変形をある程度許容できるような配慮が必要である。あるいは,そのような変形に対しねぱり強く抵抗できる緊結部材の選定が必要である。

●瓦の耐久性
 低層木造建築物の地震等の被害では,緊結材料の腐食など耐久性の間題も,その原因の1つに挙げられる。適切な緊結材料の選定が,それを解決する有力な手段である。本マニュアルでは,過去の経験を踏まえ,しかるべき部材にステンレス(SUS304)等の指定をしている。本マニュアルを参考に,それと同等以上の耐久性を有する緊結材料を用いることが,肝要である。
  ●瓦の耐風性能
 瓦の設計,施工においては,地震力と同様,風圧力の作用に対しても,十分配慮しなければならない。とくに中層建築物の場合,風圧力の大きさは,低層建築物に比べ,かなり大きくなる。風圧力は,風の速度圧と風力係数の積で表される。高さ30mの建築物になると,設計用風圧力の大きさとして。局部的にはI・あたり400kgfを超えるものを考える必要がでてくる。これは1枚の瓦(働き面積=約0.0625・)あたり26kgfという力になる。一般部でも1・あたり140kgf,瓦1枚あたり約9 kgfという力が設計用風圧力になる。これに対し地震力は,瓦1枚の重さが2〜4 kgなので,設計用水平震度として仮に2を考えたとしても,瓦1枚あたり10kgfを超えることはない。つまり,風圧力が支配的な外力になっている。瓦の設計にあたっては,十分な風圧力に対する配慮が必要になる。風圧力は,瓦を屋根に押し付ける力,すなわち正圧にもなるが,屋根から引き剥がす力,すなわち負圧にもなる。とくに軒先,けらば,棟付近では,この負圧が大きい。先に紹介した高さ30mの建築物での設計用風圧力が,局部的に1 m2あたり400kgfを超えるというのも,この負圧である。この負圧により瓦は引き剥がされ最悪の場合,飛散したりする。 このような風圧力にも,本マニュアルの耐震設計で紹介した方法で十分抵抗することができる。緊結にあたっては,本マニュアルを参考に,本マニュアルで示した緊結材料と同等以上の耐力を有する緊結材料を用いて緊結する必要がある。風圧力の大きなところでの緊結は,低層建築物で行われている瓦尻での緊結だけでなく,桟山などでの緊結補強も併せて必要になってくる。桟木や,流し桟の躯体の固定にあたっても,耐震設計で述べたと同様の検討が必要である。

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