ウエスタンレッドシダーの技術資料

断面の特性は様々な設計計算に使用されます。以下に長方形ばりの断面の特性の計算に使用される公式をご紹介します。

定義

中立軸とははりの断面で、伸張や圧縮の力がかからない線のことです。

はりの断面の慣性モーメント(I) は、各基本領域の積にセクションの中立軸からの距離の2乗を掛けた表の和です。

断面係数とは、慣性モーメントを中立軸から材端繊維までの距離で乗じたものです。

断面は、縦軸に垂直な部材を通る断面です。

公式

長方形のはりの断面には、次の記号と数式が適用されます。

X-X=エッジワイズ曲げ加工の中立軸(負荷は狭い面にかかる)

Y-Y=フラットワイズ曲げ加工の中立軸(負荷は狭い面にかかる)

b=長方形の曲げ材の幅(インチ)

d=長方形の曲げ材の奥行(インチ)

A=bd=断面積(インチ2)

C=中立軸から材端の繊維までの距離(インチ)

Lxx=bd3/12= X-X軸の慣性モーメント(インチ4)

Iyy= db3/12 =Y-Y軸の慣性モーメント(インチ4)

rxx= (Ixx/A)の平方根=d/12の平方根=X-X軸の回転半径(インチ)

ryy=(Iyy/A)の平方根=b /12の平方根=Y-Y軸の回転半径(インチ)

sxx= Ixx /c = bd2/6 =X-X軸の断面係数(インチ3)

syy= Iyy /c = db2/6 =Y-Y軸の断面係数(インチ3)

ウエスタンレッドシダーのラフ材と化粧材のサイズは図1と図2に表示されています。

住居用や商業用建設のはりや垂木として使用されているウエスタンレッドシダー木材のスパン表は、ウエスタンレッドシダー木材協会やカナダ材木協議会、また全国住宅建設業協会にてお求めいただけます。

「The U.S Span Book for Canadian Lumber(カナダ材木のアメリカのスパン表)」をご注文ください。価格は10ドルです。

表1.ウエスタンレッドシダーウッドのラフ材のサイズ

厚み (インチ)11-3/423468101214
 (インチ)2468101214

表2.ウエスタンレッドシダー化粧材のサイズ

品名厚み(インチ)厚み(インチ)
アクチュアル アクチュアル
公称乾燥材未乾燥材公称乾燥材未乾燥材
111/163/41-1/21/9/16
1-1/411-1/322-1/22-9/16
3-1/23-9/16
5-1/25-9/16
7-1/27-3/8
109-1/49-3/8
1211-1/411-3/8
庭用 

木材

21-1/21-9/1621-1/21-9/16
32-1/22-9/1632-1/22-9/16
43-1/23-9/1643-1/23-9/16
65-1/25-9/16
87-1/47-3/8
109-1/49-3/8
1211-1/411-3/8
角材*54-1/254-1/2
65-1/265-1/2
87-1/287-1/2

※10インチ以上の仕上げ材は特別注文のみ対応しております。ご注文の前にご確認ください。

表3.ウエスタンレッドシダーサイディングのサイズ

表3において、以下の計算で特定の幅のサイディングのサイズが計算できます。

全体の壁の面積を計算する(長さ×高さ)

開口部(窓、ドア)の面積を引いてサイディングのサイズを決める。

切り落とす分として10%を追加する。

直線フィートまたはボードフィートの表から数字に適切な係数をかける。

例:

長さ×高さ=160平方フィート

ドア=20平方フィート

窓=20平方フィート

サイディングの面積=120平方フィート

切り落とす分として10%を追加=120+12=132平方フィート

6インチのサイディングの場合

132 x 2.67 = 357.4 リニアフィート

132 x 1.33 = 175.6 ボードフィート

サイディングの種類公称幅(インチ)化粧材の幅(インチ)露出面の幅(インチ)リニアフィート係数ボード フィート係数
べベルサイディング4
6
8
10
12
3-1/2
5-1/2
7-1/2
9-1/2
11-1/2
2-1/2
4-1/2
6-1/2
8-1/2
10-1/2
4.80
2.67
1.85
1.41
1.14
1.60
1.33
1.23
1.18
1.14
 

サイディング

4
6
8
3-3/8
5-3/8
7-3/8
3
5
6-3/4
4.00
2.40
1.77
1.33
1.20
1.19
チャネルサイディング6
8
10
5-1/2
7-3/8
9-3/8
4-3/4
6-5/8
8-5/8
2.53
1.81
1.39
1.27
1.21
1.16
ボード&バテン サイディング2
4
6
8
10
12
1-9/16
3-9/16
5-9/16
7-3/8
9-3/8
11-3/8
ボードの幅によって異なる注釈2を参照

注意:

最低1インチの重なり幅を想定してください。特に10インチや12インチのように幅広いサイディングの場合、それ以上の重なりも可能です。

リニア―フィート係数=露出面の幅 / 12

ボードフィート係数=公称幅 /露出面の幅

基本設計値(米国のみ)

視覚的に格付けされた木材のサイズによって、それぞれ値が異なるため、表4で示されている設計値は、基本値アプローチにより作成されています。

基本値はグレードごとの基本サイズの値です。

構造的選択に関しては、第1、2、3グレードでは、強度は2×12を基本として掲載されています。

建築基準と実用のグレードに関しては、強度は2×4を基本として掲載されています。(寸法係数は常に1.0)

スタッドグレードに関しては、強度は2×6を基本として掲載されています。

これらの値は米国での使用のみに適用されます。

特定のサイズの値を決定する際、設計者は特定のグレードに対する基本値を選択し、その基本値に表5の寸法係数を掛けます。

基本設計値はウエスタンレッドシダー材木協会のメンバーによって製造され、カナダNLGA、西海岸木材検査機関(WCLIB)、または西部木材製品協会(WCLIB)の規則に準拠したウエスタンレッドシダーに適用されます。

カナデの寸法の木材のグレードとサイズは、米国内で使用されているものと同一であり、該当するアメリカ規格の要件に適合しています。

表4.視覚的に格付けされた(WCLIBとWWPA)ウエスタンレッドシダーの米国における使用の際の基本設計値 厚さ2~4インチまたはそれ以上

1平方インチあたりの基本値(単位ポンド)。調整係数と共に使用(表5~表9を参照)

グレード 

曲げによる材端の抵抗力 Fb

木目に並行した力 F1水平せん断 Fv圧縮弾性係数(百万平方インチ)
木目に垂直Fc(perp)木目に並行Fc
選択構造No.1/No.2
No.3
1000
725 / 700
400
600
425 / 425
250
155
155
155
425
425
425
1,000
825 / 650
375
1.1
1.0 / 1.0
0.9
建築
基準
実用
800
450
225
475
275
125
155
155
155
425
425
425
850
650
425
0.9
0.8
0.8
スタッド5503251554254000.9

注意:

No. 1/No. 2はNo. 1もしくはNo. 2のグレードどちらにも適用可能。

実用グレードの値は2インチ×4インチの材木にのみ適用。

6インチ以上の幅で「スタッド」のマークがついているスタッドにはNo.3のグレードの値と寸法係数を使用。

表5.表化された設計値の寸法係数(CF)

グレード公称幅(奥行 単位インチ)Fb幅4インチ以下Fb4インチの公称Ft 

Ft

他の性質
選択構造

No.1
No.2
No.3

4以下
5
6
8
10
12
14以上
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
0.9
1.5
1.4
1.3
1.3
1.2
1.1
1.0
1.5
1.4
1.3
1.2
1.1
1.0
0.9
1.15
1.1
1.1
1.05
1.0
1.0
0.9
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
建築&基準4以下1.01.01.01.0

 

1.0

 

実用41.01.01.01.01.0
スタッド*4以下
5および6
1.1
1.0
1.1
1.0
1.1
1.0
1.05
1.0
1.0
1.0
および厚板 デッキング全てのグレード&サイズ1.01.01.01.01.0

*係数は幅6インチ以下のスタッドグレード用です。幅が6インチより広いスタッドはNo.3グレードの設計値と寸法係数を使用してください。

表6.表化された設計値の湿潤条件における係数(CM)

推奨される設計値は木材の含水量が19%を超えないものに適用されます。

規格材の含水量が19%を超える場合、下記の湿潤条件における調整係数が推奨されます。

特性調整係数
曲げによる材端の抵抗力0.85*
Ft 木目に並行した引っ張り1.0
Fc 木目に並行した圧縮0.8**
Fv 水平せん断0.97
Fc1木目に垂直の圧縮0.67
E 弾性係数0.9

注意:

*曲げ湿潤条件における使用係数=Fb CF の場合1.0
(基本値×寸法係数)は1,150平方インチ以下。

**湿潤条件における使用係数の並行圧縮=Fc CFの場合1.0

(基本値×寸法係数)は750平方インチ以下。

表7.フラットユース係数(Cfu)

木材がエッジではなくフラットワイズで使用される際に、曲げによる材端の抵抗力に関する表化された設計値に適用。

公称幅(インチ)公称厚さ(インチ)
4未満4
4未満1.00
41.101.00
51.101.05
61.151.05
81.151.05
10以上1.201.10

注意:これらの係数は全ての規格材に適用されますが、T&Gのデッキグレードには適用されません。

T&Gのデッキには、以下の調整が使用されます。

公称厚さ2″

2インチ

3″

3インチ

4″

4インチ

フラットユース係数1.101.041.00

表8.反復材木係数(Cr)

木材がはり、トラス弦、垂木、スタッド、厚板、デッキ等を中心に使用され、24インチ以下の接触または間隔を置いて配置されている場合の曲げにおける材端繊維抵抗力の表化された設計値に適用される値は3以上であり、床、屋根または設計荷重を支えるのに適した他の荷重分配要因によって分担されます。

1.5

表9.表化された設計値に対する負荷調整(CD)の持続期間

負荷持続係数
永久0.9
10年(通常の負荷)1.0
2か月(雪の負荷)1.15
7日間1.25
10分(風、地震)1.6
衝撃2.0

注意:地域の規定で負荷要件を確認してください。高温もしくは難燃処理された調整係数については、モデル建築コードもしくは国内の設計仕様書を参照してください。

表10.表化された設計値の水平せん断調整 (CH)

水平せん断基本値はすべて、木材全長にかけて割れがあるかのように設定されています。値はASTM規準に従って、割り当てが許可されているものから引かれます。

この引き算は、木材に発生する可能性のあるすべての程度の揺れまたは割れを補足するために行われます。

厚さ2インチ
(公称)材木
厚さ3インチ以上の
(公称)材木
便宜上、割れが確認されている場合、任意の厚さ2インチの材木の任意のグレードについて、以下の表を使用して水平のせん断値を決定することができます。厚さ3インチ以上の材木の水平方向のせん断値は、木材の全長にかけて割れがあるかのように設定されています。割れの特定の長さが分かっていて、割れの増加が予想されない場合は、次の調整が適用されます。
広い表面の割れの長さが以下を超えない場合表Fvに以下の値を乗じる広い表面の割れの値が以下を超えない場合表Fvに以下の値を乗じる
割れなし
広い面1/2面
広い面3/4面
広い面1面
広い面1-1/2 以上
2.00
1.67
1.50
1.33
1.00
割れなし
狭い面1/2 面狭い面1 面
狭い面1-1/2 以上
2.00
1.671.33
1.00

図11.0.02 インチのたわみに対する垂直方向の圧縮に対する調整

木目に対する垂直方向の圧縮の設計値は、ASTM D 2555およびD 245に示された手順に従って設定されます。

ASTM手順では、ベアリング荷重が構造的な故障を引き起こすことはめったにないため、ベアリング荷重下のたわみを曲げたわみに匹敵する使用可能限界状態として考慮します。

したがって、木目に対する垂直方向の圧縮を決定するASTM手順は、0.04インチのたわみに基づいており、ほとんどのクラスの構造に適していると考えられています。

設計においてより厳しい対策を行う必要がある場合、設計者は設計値を0.02インチの、より控えめな変形基準に調整することができます。

Y02 = 0.73Y04 + 5.60

図12.視覚的に格付けされた(WCLIBとWWPA)ウエスタンレッドシダーの米国における使用の際の基本設計値 厚さ5X5インチまたはそれ以上

設計値 (ポンド/平方インチ)
サイズグレード分類曲げによる材端の抵抗力Fb木目に並行した張力 F1木目に並行したせん断 F木目に垂直の圧縮F木目に並行した圧縮Fc 弾性係数
選択構造
No. 1
No. 2
はりおよび縦材1,150
975
625
675
475
325
140
140
140
425
425
425
875
725
475
1,000,000
1,000,000
800,000
選択構造
No. 1
No. 2
柱および材木1,100
875
550
725
600
350
140
140
140
425
425
425
925
800
550
1,000,000
1,000,000
800,000
このホームページに記載されている基準、グレード、その他の情報は、北米のデータに基づいたものです。国別のデータについては、地域の資料を参照いただくか、当協会までお問い合わせください。