山形県産スギ材の横架材スパン表（印刷用）

Size: px

Start display at page:

Download "山形県産スギ材の横架材スパン表（印刷用）"

がんまながおか
5 years ago
Views:

1 山形県産スギ材の横架材スパン表山形県農林水産部森林課平成 21 年 3 月

2 はじめに県産木材を有効に利用することは地域の林業や木材産業が活性化して経済の発展や山村地域の振興が図られるとともに森林の手入れが進み健全さが維持され安全で安心な県民生活を支えることにつながります本県の木材需要は住宅資材としての利用が大半を占めており県産木材の利用を進めていくうえで木造住宅を多く建築していくことが有効ですが住宅資材のうち特に横架材についてはベイマツや集成材等の使用が多く県産木材の利用が進んでいない状況にありますまた近年の住宅関連の法律や基準の改正等により住宅供給者の責任が明確化されたことから強度等の品質に対するニーズが高まっておりますこうした状況の中山形県森林研究研修センターにおいて県産スギ材の住宅資材としての利用拡大を図ることを目的に平成 18 年度から平成 20 年度までの3 年間県産スギ材の強度性能を明らかにする研究に取り組みその成果をこのスパン表として取りまとめました本冊子を県産スギ材を住宅資材に利用しようとする木材産業や住宅産業に携わる皆様に役立てていただき県産木材の需要拡大の一助となれば幸いです平成 21 年 3 月山形県農林水産部森林課長佐藤洋一

3 目次 1 スパン表の趣旨と適用スパン表の趣旨と適用方法適用条件と構成適用する住宅等の種別スパン表の構成 2 設計荷重と計算方法部材の寸法形式部材の許容応力度と曲げヤング係数部材の許容応力度部材の基準強度スパン表作成時の許容応力度と曲げヤング係数 2.3 荷重の計算固定荷重積載荷重積雪荷重部材の自重 2.4 設計方針部位別の最大たわみ制限仕口加工の欠き込みによる断面欠損その他の係数 2.5 横架材の計算式単純ばりの計算式荷重の組合せ部材の応力度とたわみの計算 2.6 部位別の荷重の種類と荷重負担の範囲荷重の種類荷重負担の範囲 3 スパン表の見方 10 4 スパン表 11 モジュール ( 床小ばり床大ばり小屋ばり ) モジュール ( 床小ばり床大ばり小屋ばり ) 5 資料山形県産スギ平角材の強度性能 5.2 県産スギ材の強度性能の位置付け 5.3 県産スギ材と外材等との断面寸法比較 5.4 参考文献

4 1 スパン表の趣旨と適用 1.1 スパン表の趣旨と適用方法県産スギ材の多くは住宅用材として使われていますが構造部材として強度が要求される梁等の横架材においては残念ながら県産スギ材の利用が進んでいませんそこで強度試験により県産スギ材の強度性能を明らかにしそれに基づき横架材として利用する場合に必要となる断面寸法を一覧表として示すことにより県産スギ材を横架材として利用しやすくすることを目的としてスパン表を作成していますこれまで経験で決定してきた部材の断面寸法を強度の面から安全を確認する場合や外材等を県産スギ材に置き換えるとどれくらいの断面寸法が必要になるかを考える場合等において目安として使用してくださいまたこのスパン表は曲げヤング係数の機械等級区分毎に断面寸法を表示しています使用する部材のヤング係数を測定することによりより有利な断面寸法を選定することができますなお断面寸法の算出に当っては一般的な木造軸組構法住宅を想定し代表的な設計条件を設定したうえで構造計算を行っていますこのため設定された設計条件に適合する範囲内でこのスパン表の値を採用することができますただし表示した断面寸法はあくまでも建築基準法で定められた許容応力度計算によって求めたものですしたがってその断面の部材を使用した場合に床のたわみ等の性能が十分満足のいく程度となることを必ずしも保証するものではありません 1.2 適用条件と構成適用する住宅等の種別このスパン表を適用する住宅は階数が2 階以下で延床面積が 500m 2 以下の戸建の木造軸組構法住宅ですまた対象とする部材は県産スギ無垢材を使用する横架材とし断面が矩形でスパンの途中に継目のないものとしますスパン表の構成スパン表の構成は表 -1 のとおりです表 -1 スパン表の構成種別区分部材の区分床小ばり床大ばり小屋ばりモジュール 0.91m 1.00m 強度等級区分 E50G 1 ( 含水率 20% 超 ) E50 E70 E90( 含水率 20% 以下 ) 2 屋根の区分重い屋根 ( 瓦葺き ) 軽い屋根( スレート葺き ) 3 積雪区分多雪区域 (100cm) 多雪区域(200cm) 備考 1:E50G 1 はE50~E90に区分を行わない無等級材及び含水率が20% を超えるものとします備考 2: 2~3 は小屋ばりに適用します 1

5 2 設計荷重と計算方法 2.1 部材の寸法形式表示する部材の寸法は製材の日本農林規格により表 -2 のとおりです表 -2 部材の寸法形状単位 mm 木口の短辺寸法木口の長辺寸法部材の許容応力度と曲げヤング係数部材の許容応力度建築基準法施行令第 89 条の規定により木材の繊維方向の許容応力度は表 -3のとおりです表 -3 許容応力度地域区分荷重の状態荷重の組合せ許容応力度備考常時 G+P 1.1F/3 多雪区域長期積雪時 G+P+0.7S 1.43F/3 1.1F/3 1.3 短期積雪時 G+P+S 1.6F/3 2.0F/3 0.8 備考 1:Fは木材の基準強度 Gは固定荷重 Pは積載荷重 Sは積雪荷重です備考 2: 建築基準法施行令第 89 条の規定により長期積雪時の許容応力度は常時の1.3 倍短期積雪時の許容応力度は常時の0.8 倍とします部材の基準強度部材の基準強度は表 -4のとおりとし曲げについては山形県産スギ材の曲げ強度試験結果 (5.1 参照 ) から算出した下限値としまたせん断については建設省告示第 1452 号の値とします表 -4 基準強度単位 N/mm 2 区分曲げ (Fb) せん断 (Fs) 備考 E 50 G E 乾燥材 D20 E 乾燥材 D20 E 乾燥材 D20 備考 1:E50GはE50~E90に区分を行わない無等級材及び含水率が20% を超えるものとします 2

6 2.2.3 スパン表作成時の許容応力度及び曲げヤング係数各荷重状態に対する許容応力度は表 -5 のとおりです表 -5 スパン表作成時の許容応力度及び曲げヤング係数区分荷重の状態荷重の組合せ許容応力度 (N/mm 2 ) 曲げヤング係数曲げ (Fb) せん断 (Fs) (kn/mm 2 ) 常時 G+P E 50 G 長期積雪時 G+P+0.7S 短期積雪時 G+P+S 常時 G+P E 50 長期積雪時 G+P+0.7S 短期積雪時 G+P+S 常時 G+P E 70 長期積雪時 G+P+0.7S 短期積雪時 G+P+S 常時 G+P E 90 長期積雪時 G+P+0.7S 短期積雪時 G+P+S 備考 1: 曲げヤング係数は県産スギ材の曲げ強度試験結果から算出した下限値としています備考 2:E50GはE50~E90に区分を行わない無等級材及び含水率が20% を超えるものとます 2.3 荷重の計算固定荷重財団法人日本住宅木材技術センター発行の横架材及び基礎のスパン表を参考として建築基準法施行令第 84 条の規定により表 -6のとおりです表 -6 固定荷重 G 単位 N/m 2 建築物の部分軽い屋根屋根軽い屋根 ( 石綿スレート ) 200 重い屋根重い屋根 ( 瓦ふき土なし ) 470 野地板 (t=12mm) アスファルトルーフィンク 90 野地板 ( 小幅板 ) アスファルトルーフィンク 110 たるき ( 平割 ) 母屋 ( スパン 2m 以下 ) 計 380(450) 670(750) 天井石膏ボード断熱材つり木野縁計床フローリング又は畳根太床板天井床ばり間仕切り壁計備考 1: 財団法人日本住宅木材技術センターのスパン表を参考にしています備考 2: 屋根の固定荷重の ( を調整した値です種別又は構成要素床大ばり床小ばり小屋ばり ) は屋根勾配を 4 寸としてを乗じ水平に換算し端数を 3

7 2.3.2 積載荷重建築基準法施行令第 85 条及び建設省告示第 1459 号の規定により表 -7 のとおりです表 -7 積載荷重 P 単位 N/m 2 区分床小ばり床大ばりたわみ計算用荷重積雪荷重建築基準法施行令第 86 条の規定により表 -8のとおりです長期積雪荷重 =( 積雪の単位重量 ) ( 垂直積雪量 ) 0.7 短期積雪荷重 =( 積雪の単位重量 ) ( 垂直積雪量 ) 多雪区域の範囲及び多雪区域の積雪の単位重量は山形県建築基準法施行細則第 16 条及び山形市建築基準法施行細則第 21 条の規定によるものとします表 -8 積雪荷重 S 単位 N/m 2 区多雪区域分雪止あり雪止なし積雪深長期荷重短期荷重 100cm cm cm cm 備考 1: 積雪の単位重量は30N/cm/m 2 とします備考 2: 屋根勾配は4 寸とします備考 3: 雪止めがない場合は積雪荷重の算定に際して屋根形状係数を乗じるものとします屋根形状係数 :ub= cos(1.5β)=0.9173( 屋根勾配 :β=4/10) 部材の自重部材の自重は含水率が 20% 以下の場合は比重を 0.40 としてまた含水率が 20% を超える場合は比重を 0.43 として計算しています 4

8 2.4 設計方針部位別の最大たわみ制限部位別のたわみ制限は表 -9のとおりですなお長期間の荷重を考慮するための変形増大係数は既往の実験結果を参考として未乾燥材が乾燥しながらたわむ場合にはそのたわみ量が乾燥材のそれに比べて大きくなることを考慮しています表 -9 部位別の最大たわみ制限たわみ制限 (Lはスパン) 変形増大係数区分部位常時短期積雪時長期積雪時含水率含水率 G+P G+P+S G+P+0.7S 20% 以下 20% 超え床小ばり 1/ 多雪区域床大ばり 1/ 小屋ばり 1/150-1/100 備考 1: たわみ制限は財団法人日本住宅木材技術センターのスパン表を参考にしています備考 2: 変形増大係数は既往の実験結果 (5.4 参考文献 3) を基に決定しています備考 3: 短期積雪時の場合は変形増大係数を適用しません仕口加工の欠き込みによる断面欠損仕口加工の欠き込みを考慮し表 -10 のとおり部材の断面性能を低減しています表 -10 仕口加工の欠き込みによる断面性能 (A Z I) の低減率部位仕口加工の形状低減率床大ばりスパン中間で小ばりを両面に仕口欠き込みをして受ける場合備考 1: 部材の断面性能は次のとおりとします断面積 :A = b ( 幅 ) h ( 梁のせい ) 断面係数 :Z = b h 2 /6 断面二次モーメント :I = b h 3 /12 20% その他の係数断面の大きな部材の強度は断面の小さな部材の強度に比べて小さくなる傾向があるためはりのせい (h) が mm を超える場合は表 -11 の係数により部材の許容応力度を低減しています表 -11 その他の係数項目算定式備考断面調整係数 Cr = (/h) 1/9 h は梁せい (mm) 備考 1: 日本建築学会木質構造設計規準を参考にしています 5

9 2.5 横架材の計算式単純ばりの計算式横架材に掛かる荷重形式により次の計算式を使用しています 1 等分布荷重 w (N/m) 曲げモーメント M = wl 2 /8 (N m) せん断力 Q = wl/2 (N) たわみ δ= 5wL 4 /384EI (mm) L 2 集中荷重 P (N) d e 曲げモーメント M = Pde/L (N m) せん断力 Q = Pd/L (N) たわみ δ= Pe(L 2 -e 2 ) 3/2 /9 3EIL (mm) (d e) 荷重の組合せ 1 等分布荷重と集中荷重が同時に掛かる場合はそれぞれの荷重により生じる曲げモーメントせん断力及びたわみをそのまま加算します 2 複数の集中荷重が同時に掛かる場合の曲げモーメントせん断力及びたわみの取り扱いは次のとおりです集中荷重が2 点の場合 < 曲げモーメント > それぞれの集中荷重により計算した曲げモーメントを単純に加算すると過大になるため次のとおり計算します M 1 合成 =P 1 作用時の M 1 +P 2 作用時の P 1 位置における曲げモーメント M 2 L 1 /L 3 M 2 合成 =P 2 作用時の M 2 +P 1 作用時の P 2 位置における曲げモーメント M 1 L 4 /L 2 M 1 合成と M 2 合成を比べて大きい方の値とします P 1 P 2 P 1 P 2 (P 2 荷重点 ) (P 1 荷重点 ) M 1 L 4 /L 2 M 2 L 1 /L 3 + M M 2 1 L 4 L 1 L 1 L 2 L 3 L 4 = M 1 合成 M 2 合成 6

10 < せん断力 > 左右非対称に集中荷重が掛かると右から計算した場合と左から計算した場合で結果が異なることがあるため次のとおり計算します P 1 による L 1 間のせん断力 Q 1 左 =P 1 L 1 /L P 1 による L 2 間のせん断力 Q 1 右 =P 1 L 2 /L P 2 による L 3 間のせん断力 Q 2 左 =P 2 L 3 /L P 2 による L 4 間のせん断力 Q 2 右 =P 2 L 4 /L Q 1 左 +Q 2 左 =P 1 L 1 /L+P 2 L 3 /L と Q 1 右 +Q 2 右 =P 1 L 2 /L+P 2 L 4 /L を比べて大きい方の値とします P 1 P 2 Q 1 右 +Q 2 右 Q 1 右 Q 2 右 Q 1 左 + Q 2 左 = Q 1 左 +Q 2 左 L 1 L 2 L 3 L 4 L 1 L 4 L L L < たわみ > 最大たわみをそのまま足し合せます集中荷重が 3 点以上の場合集中荷重を等分布荷重と見なして曲げモーメントせん断力及びたわみを計算します P 1 P 2 P 3 L W L W = (P 1 +P 2 +P 3 )/L 部材の応力度とたわみの計算 1 曲げ応力度 σ( シグマ ) の計算 σ= M/Z f b C f M: 横架材全体の最大曲げモーメント Z: 断面係数 f b : 許容曲げ応力度 C f : 寸法調整係数 2 せん断応力度 τ( タウ ) の計算 τ= 1.5 Q/A f s Q: 横架材全体の最大せん断力 A: 断面積 f s : 許容せん断応力度 3 たわみδ( デルタ ) の計算 δ/l 許容たわみ L: 横架材のスパン 7

11 2.6 部位別の荷重の種類と荷重負担の範囲荷重の種類表 -12 のとおり部位及び荷重の種類毎に荷重を計算しています表 -12 部位別の荷重の種類部位荷重の種類荷重を決定する条件床小ばり床の等分布荷重小ばりのスパン間隔床大ばり小屋ばり床の集中荷重屋根の集中荷重大ばりの間隔小ばりの間隔小屋ばりの間隔もやの間隔床の等分布荷重天井の等分布荷重大ばりのスパン根太の間隔小屋ばりのスパン間隔荷重負担の範囲 1 床小ばりの荷重負担の範囲 ( 平面図 ) 根太大ばり等分布荷重として小ばりに掛かる床の荷重の範囲 ( 小ばりの間隔 B 小ばりのスパン L) 小ばりのスパン L 小ばり B 1 B 2 小ばりの間隔 B = (B 1 +B 2 )/2 小ばりの間隔 B は両側の間隔の平均とします 2 床大ばりの荷重負担の範囲 ( 平面図 ) 大ばりスパン L 小ばり小ばり根太を介さずに等分布荷重として大ばりに掛かる床の荷重の範囲 ( 根太の間隔大ばりのスパン L) A 1 大ばり間隔 A = (A 1 +A 2 )/2 小ばりを介して集中荷重として大ばりに掛かる床の荷重の範囲 ( 大ばりの間隔 A 小ばりの間隔 B ただし小ばりが 1 点で掛かる場合は小ばりの間隔を mm として計算しています ) B 1 B 2 B 3 小ばりの間隔 B = (B 1 +B 2 )/2 小ばりの間隔 B = (B 2 +B 3 )/2 A 2 大ばり大ばり及び小ばりの間隔 A 及び B は両側の間隔の平均とします 8

12 3 小屋ばりの荷重負担の範囲 ( 平面図 ) 小屋束小屋ばりのスパン L もやの間隔 910(1000)mm 軒桁もや小屋ばり小屋ばりの間隔 (2000)mm 小屋ばりの間隔 (2000)mm 等分布荷重として小屋ばりに掛かる天井荷重の範囲小屋束を介して集中荷重として小屋ばりに掛かる屋根の荷重の範囲 9

13 3 スパン表の見方床大ばりのスパン表を使用してその見方を説明します床大ばりに掛かる荷重は荷重負担の範囲の2に示すとおり根太と小ばりを介さずに直接掛かる床の荷重 ( 根太の替わりに直接大ばりが床を支える部分の荷重 ) と小ばりを介して掛かる床の荷重があります根太と小ばりを介さずに直接掛かる床の荷重については大ばりのスパンと根太の間隔によりその大きさが決まりますがこのスパン表では根太間隔を 303mm に固定していますので大ばりのスパンを指定すれば良いことになりますまた大ばりに掛かる荷重のうち小ばりを介して掛かる床の荷重については大ばりの間隔と小ばりの間隔により決まりますのでそれらを指定することが必要ですこの時大ばりと小ばりの間隔については左右の間隔が等しくない場合には両方の間隔の平均で考えますいま含水率が 20% 以下で E70 に相当する県産スギ材を使用して大ばりのスパンが mm 大ばりの間隔が mm で小ばりを2 点で受ける場合を見てみますこの場合には下表に示す矢印のとおり幅が mm の時も幅が mm の時もせい (h) が 360mm あれば良いことになりますよってこの場合に必要となる最小の断面寸法は幅が mm でせい (h) が 360mm となりますなお計算した断面寸法のせい (h) が 360mm を超える場合は材の入手の難しさを考えて - と表示しています C 床大ばりのスパン表 - 大ばりに小ばりが 2 点又は 3 点で掛かる場合 - 5 大ばり小ばり mm mm 大ばりのスパン < 適用条件 > 根太の間隔 303mm 大ばりのスパン L (mm) 大ばりの間隔大ばりの幅材料区分大ばりのせい h (mm) 小ばりの掛かり方 A (mm) b (mm) E 50 G E 50 E 70 E

14 4 スパン表床小ばりのスパン表 0.91m モジュール < 大ばりと小ばりの平面配置 > 根太大ばり小ばり小ばりのスパン L B 1 B 2 小ばりの間隔 B = (B 1 +B 2 )/2 小ばりの間隔 B は両側の間隔の平均とする小ばりのスパン L (mm) 小ばりの間隔小ばりの幅 B (mm) b (mm) E 50 G E 50 E 70 E 材料区分小ばりのせい h (mm)

15 床大ばりのスパン表 - 大ばりに小ばりが 1 点で掛かる場合 - < 大ばりと小ばりの平面配置 > 0.91m モジュール大ばりのスパン L 大ばり A 1 大ばりの間隔 A = (A 1 +A 2 )/2 A 2 小ばり B 1 B 2 大ばりの間隔 A は両側の間隔の平均とする < 大ばりのスパンと小ばりの掛かり方 > 1 2 大ばり小ばり 3 mm mm mm mm mm 大ばりのスパン mm < 適用条件 > 床小ばりの間隔が mm 以下根太の間隔 303mm 大ばりのスパン L (mm) 大ばりの間隔大ばりの幅材料区分大ばりのせい h (mm) 小ばりの掛かり方 A (mm) b (mm) E 50 G E 50 E 70 E

16 床大ばりのスパン表 - 大ばりに小ばりが 2 点又は 3 点で掛かる場合 - < 大ばりと小ばりの平面配置 > 0.91m モジュール大ばりのスパン L 大ばり A 1 大ばり間隔 A = (A 1 +A 2 )/2 小ばり A 2 B 1 B 2 B 3 大ばりの間隔 A は両側の間隔の平均とする < 大ばりのスパンと小ばりの掛かり方 > 4 5 大ばり小ばり mm 6 mm mm 大ばりのスパン mm < 適用条件 > 根太の間隔 303mm 大ばりのスパン L (mm) 大ばりの間隔大ばりの幅材料区分大ばりのせい h (mm) 小ばりの掛かり方 A (mm) b (mm) E 50 G E 50 E 70 E

17 小屋ばりのスパン表 - 重い屋根 ( 瓦葺き ) < 小屋ばりと小屋束の平面配置 > 0.91m モジュール小屋ばりのスパン L もやの間隔以下軒桁小屋ばり小屋束小屋ばりの間隔 mm 以下もや小屋ばりの間隔 mm 以下 < 小屋ばりのスパンと小屋束の掛かり方 > 1 2 小屋束 3 小屋ばりもや mm mm 小屋ばりのスパン mm < 適用条件 > 小屋ばり間隔が mm 以下もやの間隔以下屋根勾配 4 寸雪止あり積雪区分多雪区域 (100cm) 多雪区域 (200cm) 小屋ばりのスパン小屋ばりの幅材料区分小屋ばりのせい h (mm) A (mm) b (mm) E 50 G E 50 E 70 E

18 小屋ばりのスパン表 - 軽い屋根 ( スレート葺き )- < 小屋ばりと小屋束の平面配置 > 0.91m モジュール小屋ばりのスパン L もやの間隔以下軒桁小屋ばり小屋束小屋ばりの間隔 mm 以下もや小屋ばりの間隔 mm 以下 < 小屋ばりのスパンと小屋束の掛かり方 > 1 2 小屋束 3 小屋ばりもや mm mm 小屋ばりのスパン mm < 適用条件 > 小屋ばり間隔が mm 以下もやの間隔以下屋根勾配 4 寸雪止あり積雪区分多雪区域 (100cm) 多雪区域 (200cm) 小屋ばりのスパン小屋ばりの幅材料区分小屋ばりのせい h (mm) A (mm) b (mm) E 50 G E 50 E 70 E

19 床小ばりのスパン表 < 大ばりと小ばりの平面配置 > 1.00m モジュール根太大ばり小ばり小ばりのスパン L B 1 B 2 小ばりの間隔 B = (B 1 +B 2 )/2 小ばりの間隔 B は両側の間隔の平均とする小ばりのスパン L (mm) 小ばりの間隔小ばりの幅材料区分小ばりのせい h (mm) B (mm) b (mm) E 50 G E 50 E 70 E

20 床大ばりのスパン表 - 大ばりに小ばりが 1 点で掛かる場合 - < 大ばりと小ばりの平面配置 > 1.00m モジュール大ばりのスパン L 大ばり A 1 大ばりの間隔 A = (A 1 +A 2 )/2 A 2 小ばり B 1 B 2 大ばりの間隔 A は両側の間隔の平均とする < 大ばりのスパンと小ばりの掛かり方 > 1 2 大ばり小ばり mm 2000mm 2000mm 2000mm 0mm 大ばりのスパン 4000mm < 適用条件 > 床小ばりの間隔が 2000mm 以下根太の間隔 500mm 大ばりのスパン L (mm) 大ばりの間隔大ばりの幅材料区分大ばりのせい h (mm) 小ばりの掛かり方 A (mm) b (mm) E 50 G E 50 E 70 E

21 床大ばりのスパン表 - 大ばりに小ばりが 2 点又は 3 点で掛かる場合 - < 大ばりと小ばりの平面配置 > 1.00m モジュール大ばりのスパン L 大ばり A 1 大ばり間隔 A = (A 1 +A 2 )/2 小ばり A 2 B 1 B 2 B 3 大ばりの間隔 A は両側の間隔の平均とする < 大ばりのスパンと小ばりの掛かり方 > 4 5 大ばり小ばり 2000mm 6 0mm 4000mm 大ばりのスパン 4000mm < 適用条件 > 根太の間隔 500mm 大ばりのスパン L (mm) 大ばりの間隔大ばりの幅材料区分大ばりのせい h (mm) 小ばりの掛かり方 A (mm) b (mm) E 50 G E 50 E 70 E

22 小屋ばりのスパン表 - 重い屋根 ( 瓦葺き ) < 小屋ばりと小屋束の平面配置 > 1.00m モジュール小屋ばりのスパン L もやの間隔以下軒桁小屋ばり小屋束小屋ばりの間隔 2000mm 以下もや小屋ばりの間隔 2000mm 以下 < 小屋ばりのスパンと小屋束の掛かり方 > 1 2 小屋束 3 小屋ばりもや 2000mm 0mm 小屋ばりのスパン 4000mm < 適用条件 > 小屋ばり間隔が 2000mm 以下もやの間隔以下屋根勾配 4 寸雪止あり積雪区分多雪区域 (100cm) 多雪区域 (200cm) 小屋ばりのスパン小屋ばりの幅材料区分小屋ばりのせい h (mm) A (mm) b (mm) E 50 G E 50 E 70 E

23 小屋ばりのスパン表 - 軽い屋根 ( スレート葺き )- < 小屋ばりと小屋束の平面配置 > 1.00m モジュール小屋ばりのスパン L もやの間隔以下軒桁小屋ばり小屋束小屋ばりの間隔 2000mm 以下もや小屋ばりの間隔 2000mm 以下 < 小屋ばりのスパンと小屋束の掛かり方 > 1 2 小屋束 3 小屋ばりもや 2000mm 0mm 小屋ばりのスパン 4000mm < 適用条件 > 小屋ばり間隔が 2000mm 以下もやの間隔以下屋根勾配 4 寸雪止あり積雪区分多雪区域 (100cm) 多雪区域 (200cm) 小屋ばりのスパン小屋ばりの幅材料区分小屋ばりのせい h (mm) A (mm) b (mm) E 50 G E 50 E 70 E

24 5 資料 5.1 山形県産スギ平角材の強度性能山形県産スギ平角材の強度性能を明らかにするため実大材の曲げ強度試験を行い曲げ強度と曲げヤング係数を測定し山形県産スギ材の強度性能として取りまとめました ( 表 -1) 1 強度試験の方法強度試験に使用した試験体は山形県産スギ丸太 1 から製材した幅 12cm 厚さ 24cm 長さ 400cm の心持ち無背割りの平角材です曲げ強度試験は財団法人日本住宅木材技術センターの構造用木材の強度試験法に記載された方法に従いスパン長が 360cm の3 等分点 4 点荷重法により行いました試験体が破壊するまで荷重を加え最大荷重と中央部の全体たわみ量を測定し曲げ強度と曲げヤング係数を算出します曲げ強度の測定値は含水率寸法及び荷重条件を標準状態 ( 含水率は 15% 寸法はせい(h) が 150mm 荷重条件は下部スパン長が 0mm) に調整し曲げヤング係数の測定値は含水率のみを標準状態 ( 含水率 15%) に調整しています 1: 使用した丸太の末口直径は 28~51cm 32 超 ~34cm 以下が最も多い 2 強度試験の結果と基準強度の算出表 -1の全体値の欄は平成 15 年度から平成 17 年度に強度試験を行った結果を取りまとめたもので県内各地域の平均的な強度性能を表す値ですこれに平成 18 年度から平成 20 年度までに実施した試験結果を加えヤング係数を E50 から E90 に区分した時の値を算出しています表 -1 曲げ強度試験結果単位 N/mm 2 kn/mm 2 区分試験体数平均値標準偏差変動係数 (%) 5% 下限値告示値全体値 E 50 E 70 E 90 F b E b F b E b F b E b F b E b 備考 1:F b は曲げ強度 E b は曲げヤング係数です備考 2: 告示値とは建設省告示第 1452 号の値で全体の欄は無等級の値です 21

スギ材の曲げ強度や曲げヤング係数の大きさは一本毎にバラツキがありますこのためスパン表の断面計算の基準となる曲げ強度や曲げヤング係数の値を決める際には安全側になるように強度試験により得られたデータのうちかなり下方の値 ( 信頼水準 75% における5% 下限値 ) を使用しています出現割合 5% 下限値平均 3 曲げヤング係数の分布小曲げ強度曲げヤング係数大図 -1

25 スギ材の曲げ強度や曲げヤング係数の大きさは一本毎にバラツキがありますこのためスパン表の断面計算の基準となる曲げ強度や曲げヤング係数の値を決める際には安全側になるように強度試験により得られたデータのうちかなり下方の値 ( 信頼水準 75% における5% 下限値 ) を使用しています出現割合 5% 下限値平均 3 曲げヤング係数の分布小曲げ強度曲げヤング係数大図 -1 強度試験において曲げ強度曲げヤング係数の出現する割合と計算の基準となる値の決定表 -1 の全体値に対応する曲げヤング係数の出現割合は図 -2 のとおりです E70 の材が全体の 58% と最も多くこれに E50 及び E90 の材を加えると全体の 97% となり県産スギ材は概ねこれらの 3 区分に該当するものと言えそうです出現割合 E50 E70 E90 E110 E130 曲げヤング係数曲げヤング係数の区分区分曲げヤング係数の範囲 kn/mm2 E 以上 5.9 未満 E 以上 7.8 未満 E 以上 9.8 未満 E 以上 11.8 未満 E 以上 13.7 未満 E 以上図 -2 曲げヤング係数の分布 4 動的ヤング係数と曲げヤング係数の関係試験体はあらかじめグレーディングマシーンを使用して縦振動法による動的ヤング係数を測定しています重量計計測器木材計測器重量計ハンマー測定方法 : 木材を重量計に載せます計測器を近くに寄せてハンマーで木口を軽く叩き発生する音の周波数を測定しますグレーディングマシーンと動的ヤング係数の測定方法 22

26 このグレーディングマシーンによる測定値と強度試験の結果から算出した曲げヤング係数との関係は図 -3のとおりです動的ヤング係数と曲げヤング係数との関係には比較的高い相関が見られることからグレーディングマシーンを使用して動的ヤング係数の測定を行えばその値を基に曲げヤング係数の推定を行い有利な断面寸法を選定することが可能となります曲げヤング係数 kn/mm y = 0.968x R 2 = 動的ヤング係数 kn/mm2 図 -3 動的ヤング係数と曲げヤング係数 (n=181) 5 県産スギ材の形質と強度性能このようにグレーディングマシーンによる測定を行えば正確に強度性能の区.. 分を行うことは可能ですが特別な機械を使わずに形質のみによって強度性能を区分することが可能かどうかについても検討しました平角材の曲げ強度及び曲げヤング係数と比重平均年輪幅及び成熟材の平均年輪幅との間には表 -2のとおりの関係が見られ比重が大きいとまた平均年輪幅や成熟材の平均年輪幅が小さくなると強度性能が大きくなる傾向があり強度性能の大きい材料を選ぶ際の目安の一つと考えられます表 -2 県産スギ平角材の強度性能と材質の相関係数項目比重平均年輪幅成熟材平均年輪幅曲げ強度 (N/mm2) 曲げヤング係数 (kn/mm2) : 成熟材の範囲は髄からの距離で半径 8cmを超える部分とした 2: データ数は比重と平均年輪幅が172 個成熟材平均年輪幅が70 個これらの形質のうち比較的測定が簡単な平均年輪幅及び成熟材の平均年輪幅を使い平角材の曲げヤング係数を区分することが可能かどうかについて検討しましたその結果は図 -4~5 及び表 -3のとおりでこれらの形質を使えば大まかに曲げヤング係数を区分することはできそうです 23

27 平均年輪幅 mm ( 末口 ) E50 E50 E70 E90 E50~E E50~E E70~E E50 E70 E 曲げヤング係数 kn/mm2 図 -4 平均年輪幅による曲げヤング係数の区分成熟材の平均年輪幅 mm( 末口 ) E50 E50~E70 E50~E90 E50 E70 E E70~E90 E50 E70 E 曲げヤング係数 kn/mm2 図 -5 成熟材の平均年輪幅によると曲げヤング係数の区分表 -3 平均年輪幅による曲げヤング係数の区分成熟材平均年輪幅 (mm) 全断面 E50 7~ 8~ E50~E70 5~7 6~8 E50~E90 4~5 4~6 E70~E90 ~4 ~4 1: 寸法 mmの平角材の試験結果 2: 成熟材は髄からの距離 8 cm超の部分 3: 成熟材の平均年輪幅を優先する髄未成熟材の部分 ( 半径 8cm 以下 ) 成熟材の部分 ( 半径 8cm 超 ) 5.2 県産スギ材の強度性能の位置付け強度試験により明らかとなった県産スギ材の強度性能はどこまで使えるのかという点について法令等における木材強度の取扱いとの関係で整理します建築基準法第 6 条第 1 項第 4 号に掲げる建築物 1 で建築士の設計に係るものについては建築確認の際に構造計算書の添付が不要とされていますそこで強度試験により明らかとなった県産スギ材の強度性能を使用して 2 階建て以下の木造軸組構法住宅の横架材の断面寸法を計算しスパン表として活用することができます 24

28 しかし木造 3 階建て以上の住宅 ( いわゆる2 号建築物 ) や 4 号建築物であっても都市計画区域若しくは準都市計画区域内に建築基準法に構造方法が定められていない住宅 2 を建築する場合には建築確認申請に構造計算書の添付が必要です部材の構造計算を行う場合には建築基準法施行令第 89 条の規定により国土交通大臣が定める圧縮引張り曲げ及びせん断の基準強度を使用しなければならないため構造計算書の作成に当たっては試験により明らかとなった県産スギ材の強度性能であってもその数値を使用することはできませんこの場合には県産スギ材の強度性能は県産材の強度的な裏付けとして使用してください 4 号建築物木造 2 階以下延べ床面積 500m2 以下高さ13m 以下かつ軒の高さ9m 以下 1 2 ( 構造計算免除 ) 部材の構造計算 2 号建築物木造 3 階以上延床面積 500m2 超え高さ 13m 超若しくは軒の高さ 9m 超国土交通省が定める木材の基準強度スギの強度性能試験により明らかとなった県産スギ材の強度性能スパン表県産スギ材を使用する場合の強度的な裏付け 1: 軸組構法枠組壁工法木質プレハブ工法及び丸太組構法による住宅 2: 伝統工法木質ラーメン工法等による住宅備考 : 月現在の関係法令等に基づき作成図 -6 県産スギ材の強度性能の位置図け 5.3 県産スギ材と外材等との断面寸法比較このスパン表の目的の一つは外材等に替えて県産スギ材を使用する場合にその断面寸法が簡単に分かるようにすることで県産スギ材を使い易くするものですそれでは外材等を使用する場合の寸法と県産スギ材を使用する場合の寸法との間には計算上でどれくらいの差があるのでしょうか県産スギ E70 材とスギ無等級材 ( 建設省告示値 ) ベイマツ無等級材ベイマツ E110 材の3 種類を比べてみましたなお計算に使用した強度等の数値は表 -4のとおりですその結果県産スギ材の E70 区分材を使用する場合はスギの無等級材を使用する場合に比べると梁のせい (h) の寸法が概ね1ランク小さくなりまたベイマツの無等級材を使用する場合に比べるとほぼ同じランクとなりますただしベイマツの E110 材を使用する場合に比べると梁のせい (h) を概ね1~2ランク大きくすることが必要になりそうです 25

29 表 -4 スパン表の比較に使用した材の区分と諸数値区分曲げ強度せん断強度ヤング係数 N/mm 2 N/mm 2 kn/mm 2 比重変形増大係数県産スギ E スギ無等級ベイマツ無等級ベイマツ E 断面比較表の見方床小ばりの断面寸法比較表を使用してその見方を説明しますせい (h) の値はスギ無等級材県産スギ E70 材ベイマツ無等級材ベイマツ F110 材の順に小さくなる傾向がありこれを踏まえて比較表を作成していますいまスパンが mm 間隔が 1365mm 幅が mm の時のせいの値を見るとスギ無等級材を使用した場合は 150mm 県産スギ E70 材を使用した場合は 135mm ベイマツ E110 材を使用した場合は mm となりますなおベイマツ無等級材を使用した場合は 135mm となり県産スギ E70 材と同じ値なのでベイマツ無等級材の表示はしていません床小ばりの断面寸法比較表 0.91m モジュールスパン間隔幅せい h (mm) L (mm) B (mm) b (mm) スギ無等級材の寸法県産スギ E70 材の寸法 ( ベイマツ無等級材の寸法も同じ ) ベイマツ E110 材の寸法はスギ無等級材を使用した場合に適用可能な寸法の範囲を示しますは県産スギ E70 材ベイマツ無等級材ベイマツ E110 材を使用した場合にその適用可能な寸法がさらに拡大する範囲を示します 26

30 床小ばりの断面寸法比較表 0.91m モジュールスパン間隔幅せい h (mm) L (mm) B (mm) b (mm) はスギ無等級材を使用した場合に適用可能な寸法の範囲を示しますは県産スギ E70 材ベイマツ無等級材ベイマツ E110 材を使用した場合にその適用可能な寸法がさらに拡大する範囲を示します 27

31 床大ばりの断面寸法比較表 0.91m モジュールスパン L (mm) 小ばりの掛かり方間隔幅 A (mm) b (mm) せい h (mm) はスギ無等級材を使用した場合に適用可能な寸法の範囲を示しますは県産スギ E70 材ベイマツ無等級材ベイマツ E110 材を使用した場合にその適用可能な寸法がさらに拡大する範囲を示します 28

32 小屋ばり ( 重い屋根 ) の断面寸法比較表 0.91m モジュール積雪区分スパン幅せい h (mm) A (mm) b (mm) 多雪区域 100cm 多雪区域 200cm 小屋ばり ( 軽い屋根 ) の断面寸法比較表積雪区分スパン幅せい h (mm) A (mm) b (mm) 多雪区域 100cm 多雪区域 200cm はスギ無等級材を使用した場合に適用可能な寸法の範囲を示しますは県産スギ E70 材ベイマツ無等級材ベイマツ E110 材を使用した場合にその適用可能な寸法がさらに拡大する範囲を示します 5.4 参考文献 1 財団法人日本住宅木材技術センター : 木造住宅のための構造の安定に関する基準に基づく横架材のスパン表 (2000) 2 財団法人日本住宅木材技術センター : 横架材の構造計算ツール ver 荒武志朗ほか : 木材学会誌 50(3),P (2004) 4 日本建築学会 : 木質構造設計規準同解説 (2002) 29

はじめに青森県産木材の有効活用を進めることは地域の林業木材産業の活性化となり地域経済の振興につながります特に主要な造林樹種であるスギは建築材としては羽柄材の利用が主となっているので更なる利用を図るためにはあまり利用されていない梁桁等の横架材として利用をすすめることが有効ですその

はじめに青森県産木材の有効活用を進めることは地域の林業木材産業の活性化となり地域経済の振興につながります特に主要な造林樹種であるスギは建築材としては羽柄材の利用が主となっているので更なる利用を図るためにはあまり利用されていない梁桁等の横架材として利用をすすめることが有効ですその青森県産スギ材の横架材スパン表平成 24 年 3 月地方独立行政法人青森県産業技術センター林業研究所 i はじめに青森県産木材の有効活用を進めることは地域の林業木材産業の活性化となり地域経済の振興につながります特に主要な造林樹種であるスギは建築材としては羽柄材の利用が主となっているので更なる利用を図るためにはあまり利用されていない梁桁等の横架材として利用をすすめることが有効です