ウェ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．ウェスタンレッドシダーのラフ材サイズ

表２.ウェスタンレッドシダーの化粧板サイズ

※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．ウェ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

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。

基本設計値はウェスタンレッドシダー製材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ェ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）ウェ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）

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(C_F)

*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(C_M)

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。

注意：

*曲げ湿潤条件における使用係数＝F_b C_F 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＝F_c C_F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(C_fu)

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。

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。

表８.反復材木係数(C_r)

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。

表９．表化された設計値に対する負荷調整(C_D)の持続期間

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 (C_H)

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。

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。

図１２．視覚的に格付けされた（WCLIBとWWPA）ウェ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