木材の許容応力度は？1分でわかる求め方、圧縮強度、曲げ強度、基準強度

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木材は鉄骨やコンクリートと同様に許容応力度が規定されています。木材は鉄骨やＲＣに比べて、材質が均質でないため扱いづらい材料です。よって安全率も高めに設定されています。今回は木材の許容応力度、その求め方、圧縮強度、曲げ強度と基準強度との関係について説明します。※応力、許容応力度については、下記が参考になります。

応力とは？1分でわかる意味と種類、記号、計算法

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記事を書いた人

ハナダユキヒロ／建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書：「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学改訂版/工学社」

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木材の許容応力度の種類と求め方

木材の許容応力度は下記の種類があります。また、各許容応力度（長期）の算定方法を示しました。

・圧縮　　⇒fc＝1.1Fc／3
・引張　　⇒ft＝1.1Ft／3
・曲げ　　⇒fb＝1.1Fb／3
・せん断　⇒fs＝1.1Fs／3

各応力については、下記が参考になります。

圧縮応力とは？1分でわかる意味、求め方、記号と符号、引張応力との違い

引張応力とは？1分でわかる意味、公式と求め方、記号、引張応力度との違い

曲げ応力とは？1分でわかる意味、公式と演習問題、単位、曲げ応力度との違い

せん断応力とは？1分でわかる意味、公式と計算法、記号、平均せん断応力

Fc、Ft、Fb、Fsは各状態の基準強度です。長期時の許容応力度は、「1.1/3」を1/3と間違えないよう注意してください。また短期時の許容応力度は下記です。

・圧縮　　⇒fc＝2Fc／3
・引張　　⇒ft＝2Ft／3
・曲げ　　⇒fb＝2Fb／3
・せん断　⇒fs＝2Fs／3

木材は鉄骨、ＲＣに比べて材質にバラつきがあります。また湿潤状態（水分を沢山含んだ状態）で強度が低下します。よって建築基準法施行令では、下記が規定されます。

・基礎ぐい、水槽、浴室その他これに類する常時湿潤状態にある部分に使用する場合、長期時、短期時に規定する値の「70％」とする。

木材の圧縮強度と曲げ強度

木材の圧縮許容応力度と、曲げ許容応力度を求めます。

圧縮強度

圧縮時の許容応力度（圧縮強度）は、前述した算定式だけでは不十分で、座屈の検討が必要です。木材は細長比に応じて、座屈時の許容応力度が規定されています。下記に、λと座屈許容応力度の関係を示しました。※圧縮強度、座屈については、下記が参考になります。

圧縮強度の基礎知識、コンクリートの圧縮強度とは？

座屈とは？座屈荷重の基礎知識と、座屈の種類

（長期）

・λ≧30　　　　⇒1.1Fc／3

・30＜λ≦100 　⇒1.1(1.3－0.01λ)Fc

・λ＞100 　　　⇒1.1／3×(3000／λ²)×Fc

（短期）

・λ≧30　　　　⇒2Fc／3

・30＜λ≦100 　⇒2(1.3－0.01λ)Fc

・λ＞100 　　　⇒2／3×(3000／λ²)×Fc

曲げ強度

曲げ許容応力度は、基準強度Fbに対して所定の係数を掛けて求めます。但し、告示によりＦｂに特殊の規定がされています。下記です。

・たる木、根太その他荷重を分散して負担する目的で並列して設けた部材（並列材）にあっては、曲げに対する基準強度Fbの数値を、構造用合板（又はこれに類する）の面材をはるばあい1.25倍、その他は1.15倍とする。

荷重が分散して負担する材は、Fbを割増して使える規定です。ただ判断を誤ると危険側の検討になるため注意が必要です。

積雪時の許容応力度

木材は積雪時の許容応力度が別途規定されています。下記に示しました。

・長期時許容応力度×1.3倍（積雪荷重に対して、長期で検討する場合）
・短期時許容応力度×0.8倍（積雪荷重に対して、短期で検討する場合）

前述した値に1.3又は0.8倍して算定します。※積雪荷重については、下記が参考になります。

積雪荷重とは？1分で分かる計算方法と地域による違い

木材の基準強度と許容応力度の関係

木材は色々な材質があります。アカマツ、ベイマツ、カラマツ、ひのきなど、各材質により基準強度がバラバラです。よって、どんな木を使うのかで許容応力度が変わるのです。ここでは代表して「ひのき」の基準強度を下記に示しました。

材種	区分	等級	基準強度 N/m㎡
材種	区分	等級	Fc	Ft	Fb	Fs
ひのき	甲種構造材	1級	30.6	22.8	38.4	2.1
		2級	27.0	20.4	34.2
		3級	23.4	17.4	28.8
	乙種構造材	1級	30.6	18.6	30.6
		2級	27.0	16.2	27.0
		3級	23.4	13.8	23.4