木材強度計算=鉄耐力~コペンハーゲンリブ、基準応力とは?(建築測定)

木材強度計算

木材強度計算で重要なのは含水率です。
木材強度は材木の伐採年数や生育環境、間伐などの手間ひまによって変わりますが、強度計算の主因は含水率になります。
含水率は木材に含まれる水分比率であり、同じ木材であれば含水率が低いほど木材強度は高くなります。

建築資材としての木材強度を保つには、構造材では15%以下、仕上材や内装材では10%以下の含水率の木材が望ましいといえます。
伐採したての水分40%以上ある生木の状態から、乾燥加工して含水率を下げ、木材強度を一定水準にしてから製品にして建築市場に流通します。

建築前に乾燥処理されていない木材は、建築完了後、数年で縮小します。
その建築物の主要構造部に未乾燥材を使用すると、当然、木材強度も標準以下ですから、新築後、数年で築古の古家並みに躯体が歪むという計算結果が出ているようです。
木材の寸法変化は、平衡含水率15%前後で安定するため、上記のとおり建築構造材としての木材強度は含水率15%以下を基準にすることになります。

建築木材の材木置き場。

基準応力とは

応力とは、張力とも歪力とも表現される抵抗力の名称です。
応力とは、建築物の各部位に地震・風水害の外力が加わった時に、各部の部材自体に変形・亀裂が生じないよう抵抗する力を指します。

相互に抵抗を示すことで、建物全体の耐力として作用します。
一戸建て住宅を新築設計するさいは、応力計算が求められ、基準応力があるかないかが木材強度計算と共に重要になってきます。

基準応力とは、材料力学において許容応力を求める基準となる抵抗力です。
基準応力により求められる許容応力とは、設計上の部材に作用可能な力の限界であり、予測される建物荷重の最大値を意味します。

建築設計時に基準応力計算を疎かにした戸建て住宅や分譲マンションは、将来、欠陥住宅系の事故物件・訳あり物件の扱いになり、売るに売れないシロモノになるので注意が必要です。

建築基準法においては、建物の応力計算のための基準応力と荷重の組みあわせが設定されています。
応力集中部分ができてストレスが集まり、そこに亀裂や切欠きが発生して建物自体が倒潰に至らぬよう、建築計画~設計施工しなければなりません。

応力計算とは – 住宅用語 Weblio辞書 〕

リブ強度計算と鉄耐力

リブとは、建材のうち平板部位を補強するために取り付ける部位のことを意味します。主に鉄骨造の建物の強度を増すため、平板の幅薄な箇所に直角に設置します。

このリブの強度計算は、鉄耐力を正確に発揮させ建築物を維持するために大切な役割を果たします。
平板部分は耐力が低いぶん、補強するリブの強度計算が間違っていれば、建物破壊につながります。

鉄耐力とは、鉄の資材に引張力を加え続けた時、限界まで伸び続ける鉄が、ある時、伸びの限界が生じて鉄が破断する、その限界点(降伏点)のことを意味します。

住宅用木材の写真

コペンハーゲンリブ

コペンハーゲンリブとは、吸音効果のある壁面補強用リブ材です。

木材はもともと鉄やコンクリートと比較して熱の伝導率が低いため外気温を伝えにくく屋内の冷暖房を逃がさない特質があります。
そして、木材の構造は多孔質といって、繊維で囲まれた空隙を含むため、吸音性が高いのです。

コペンハーゲンリブという壁面リブ材は、特に吸音効果を狙って開発され、学校の視聴覚室・音楽室・講堂の壁面に使われています。
コペンハーゲンリブの名前の由来は、この壁面リブ材の曲面加工が最初に使われたのが、デンマークの首都コペンハーゲンにある放送局だったから、という説が有力です。

一般住宅に使われることもあるそうですが、比較的効果であるため、あまり騒音トラブルの防音効果に使われたというような効用の実例は聞いたことがありません。
コペンハーゲンリブは、完全吸音ではなく、ほどほどに音の響きを良くするよう開発され、音楽ホールで多用されるところを見ると、住宅用としては防音というよりオーディオルーム向きかもしれません。

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