56

シベリア産オウシュウアカマツの実大曲げ強度性能(1)‑構造用製材JASによる強度等級区分一
中谷浩、坂井正孝、橋本彰、柴和宏、若島嘉朗

TheBending prope凶 esof Europianredwoodi
nSiberia
ForStress‑gradedLumberbyJASforstructuralLumberHiroshiNAKATANI.TadayukiS
AKAI.AkiraHASHI~IOTO. KazuhiroS
HIB
A.YoshiakiWAKASHIMA

シベリア産オウシュウアカマツの構造用材としての用途拡大を目的に実大曲げ試験を行い、その曲げ強度性能と構造用製材 ]ASに基づく強度等級区分について検討した。結果は以下の通りである o1)シベリア産オウシュウアカマツ(以下オウシュウアカマツ)の曲げ強度性能は、平.
92GPa(標準偏差 sd:1.
74)、曲げ強度 MOR:39.1MPa (SD:10.
54)
均でヤング率 MOE:8であり、国産のアカマツの値 1) (MOE:10.
26GPa、MOR:44.9MPa)に比べて低い値となった。

2)オウシュウアカマツの曲げ強度の 5 %下限値(信頼水準 75%) は、 21.0MPaであり、28.2MPa2)には逮しておらず、建築基準法施行令に示されるアカマツの基準曲げ強度 Fb:無等級材としてアカマツの基準強度値を用いるのは、適当とは思われない。この結果は、心去り材の強度性能が心持ち材に比べて低いことが影響したものであり、心持ち材のみでの下限値は 23.7MPaが得られた。
3) 構造用製材の日本農林規格(jAS) 3) に基づき目視等級区分を行った結果、 5 %下限強度がアカマツの基準強度とほぼ同等であり、 ]AS目視等級区分材に対するアカマツの基準強度値を適用することが可能と思われる。
4) ]AS機械等級区分に関しては、オウシュウアカマツではヤング率と曲げ強度の相関が.
82) こともあり、 E等級ごとに計算した下限値は、基準強度値に比非常に高い(相関係数 0べて全て高い値となっており、現行の基準強度値を適用することが可能である。

5) オウシュウアカマツは、節が大きいために強度低下が大きく、無等級材として扱うと強度は低く評価されることから、目視、機械を問わず強度等級区分を行って利用するのが適している o
また、今後、構造用製材としての利用展開を進めていく場合には、無等級材、強度等級区分材ともアカマツとは異なる基準強度を設定するのが適当と考えられる o

1.はじめに北洋材輸入量のほぼ半数<1)を占める主要樹種の一つ

オウシュウアカマツ (PinussylvestrisLinn.
)は、であり、木理が明瞭で性質が素直なことから、敷居、窟林技研報１７２００４5７砺如鴨居などの造作材やタルキ等の小割材として利用さ0.18れている。敢近では、用途の多様化を求める傾向か

0.16

熱幽寂 理

途展開が期待されているが、川途が造作材''1心だっ

0‑14２ｊ０Ｏ８ＪＯＯＯ

ら、梁や桁などの構造材や集成材ラミナとしての用

Ave:0.462

ｓｄ:０．０７５，言１００

たために、材質や強度的性質に関してのデータ、特､ⅡOIFに実大材に関するデータは、一部５１を除いてほとん

0.04

ど報告されていない。そのため、オウシュウアカマ

｢￨l‑lllllll￨￨ln‑H,『002ⅦOIO

ツ製材IIiIiについての曲げ強度性能をIﾘ}らかにするこ

眠り

０．３０．４０．５

0.6０−７

みかけの密度ｇ/cm3とを目的として、在来構法用の正角、平角サイズで実大試験を行ったので、結果について報告する。

図−１密度の分布

なお、試験にあたっては日本北洋材製材協議会、㈱石甚に多大な協力をいただいた。ここに併せて謝咽臨意を表します。

ＭＯＥO】
脇10烈幽夜理

オウシュウアカマツの突大試験体の総数は、２Ｍ本に達するが、実験が多年にわたっていることもあ

５０１０１０２．試験方法

Ａｖｅ:8.92ＧＰａｓｄ：１．７４ＧＰａｎ２２１４噸蛎

り、正角、平角、心持ち・心去り、含水率などの試
OX6IO

験材の条件は様々である。概ね、正角は12cm角、、￨を0

２ ４ ６ ８ １ ０ １ ２ １ ４ １ ６ １ ８ＭＯＦＧＰａ

角は１２×２１ないし１２×２４cmが中心であり、含水率は乾燥材で平均20〜28％、他は生材条件である。曲
0】6２４６げ試験は、正角でスパン270cmの３等分点４点荷電ＭＯＲ法､平角で主にスパン360cm,荷重点間距離lOOcmの0】脇
1０Ave239.1ＭＰＢ

４点荷重法とした。

sｄ２１０５４

このように試験条件により、せん断付加焼み、含熱
０．
１５

水率、寸法効果等の強度に対する影郷の遠いが考え

里０．１０ｎ2２１４

幽涙られ、データの基準化が必要となってくる。ここでは、「製材品の強度性能に関するデータベース」（以下強度データベース） ）に従って、これらの補.'Eを加蛎ー「６行った。

一Ｆ1１0.00
Ⅱ０2０３０４０５０６０７０８０
ＭＯＲＭＰａ３．結果と考察

図−２１１１１げ強度性能の分布

３．１実大曲げ強度性能

試験体数２１４本のオウシュウアカマツの突大Illlげ10.26GPa（ｓｄ：2.33)、あるいは東野ら6）による岩手試験の結果を一括して表−１に､密度,曲げ強度性能

県産アカマツ正角479kgf/cIi（ｓｄ：118)、１０１２ｔ[／の分布状況を図−１、図−２に示す。密度は、試験clii(ｓｄ:17.8)の結果に比べて、やや低い値といえる。

時の比簸と含水率から乾燥収縮･1,tを無視して計算し一ﾉJ，錦織らによる島根県産アカマツ7)では曲げ強た、みかけの気乾密度である。オウシュウアカマツ

度352kg／cli、曲げヤング率99.5tf/cliの結果報告ものIMIげ強度性能は、平均''11げ強度39.1ＭＰａ（標準侃あるので、地域性あるいは試験体の材質的な違いが差ｓｄ：10.54)、平均ヤング率8.92GPa（ｓｄ：1.74）と大きく影郷する可能性をもっている。

なった。この結果は、先の強度データベースに記赦

今回の試験結果から、オウシュウアカマッの信頼されている国産アカマツの実大強度データの曲げ強水準75％、５％下限値（以下、下限値）を正規分布

度平均44.9ＭＰａ（標準侃差ｓｄ：14.2)、ヤング率を仮定して求めると、21.0ＭＰａとなった。この値は、

5８

表−１オウシュウアカマツ実大曲げ試験結果

試験体数寸法ＭＣ％ｃ、

ＭＯＥＭＯＲＭＯＲアカマツ

平均ＳＤ

平均ＳＤ下限値

基準曲げ強度ＧＰａＧＰａＭＰａＭＰａＭＰａ

ＭＰａ

29.0８．９２１．７４39.08１０．５４２１．０２８．２

９５５５１

ちりちり

ちり︲︲︲︐

体材材峨嵯峨畦

全峨畦峨峨軸鞘

２１４

26.6

9.37

1.67

41.38

10.20

23.7

37.3

7.62

1.20

32.43

８．
５６

17.0

37.67

７．
９６

２
６

l2xl2

25.0

8.97

1.41

２
５12xl2

17.6

7.67

0.94

31.06

9.13

１３０

12x21，２４

26.9

9.45

1.72

42.21

10.48

３０

１２x2４

53.8

7.58

1.39

33.57

８．
０３

現在のアカマツに適用されている基準強度（材料強8０

心去り材:平均32.43MPa

強度性能を同等とみなすのは難しいと考えられる。

去り材(平均32.43MPa）の強度の違いが明確に現れており、心去り材が下限値を低下させているのが明

心持ち材:平均４１． ３㈹位曲線を示したが、心持ち材（平均41.38MPa）と心6０⑯ａ至匡○三

図−３に心持ち材、心去り材別の曲げ強度正規化順

2０△β伊凸らかである。心持ち材のみでは、下限値は23.7ＭＰａとなっており、基準強度には及ばないものの、より高い値として評価が可能である。

アカマツは輪生枝のために節が断面内に集中することと大きな節を持つことが強度的な弱点となる。

︲望度）２８．２ＭＰａよりかなり低い値といえ、アカマツと△心去り材｜・心持ち材００ ２ ０４０６０8０１００

正規化順位％

図−３曲げ強度に対する木取りの影響

心持ち材では、節が心から放射状に現れるが、心去りでは、節が流れ節となって現れ、引張面では大き強度等級区分を行った結果を表−２に示す。ＪＡＳにな強度低下を引き起こし、心去り材での強度低下をよる目視等級区分を行った場合には、等外になった招いていると考えられる。

20本のうち18本は心去り材であったことから、等級

一方、東野による岩手産アカマツの試験結果6)で区分により心去り材での低強度材は除去される結果は、心持ち材平均392kg/cIi，心去り材平均598kg／cIiで逆の結果が報告されている。これは、この試験となった。節の大きなアカマツでは等級区分の効果

では心持ち材に比べて心去り材の節径比が極めて小は大きいと言え、心去り、心持ちの影響も目視等級さい、すなわち心去り材は節の小さな良質材が多区分法が的確に対応しているようである。また､JAS甲種構造材の曲げ基準強度Fbに比べて、１級で若干かったためと考えられる。

低い結果となったが、試験体数により変動する可能

今回の試験結果からは、オウシュウアカマツを在性もあり、全体的には満足できる範囲と考えられ、来構法の梁・桁等の構造材として等級区分をしない

現状ではオウシュウアカマツもアカマツの基準強度で用いる場合には、低強度材が含まれ難い心持ち材を用いても問題はないものと思われる。

で利用するのが望ましいと考えられる。

曲げヤング率と曲げ強度の関係を図−４に示す。

３．２強度等級区分

相関係数はｒ＝０．８２であり、データ集に示された構造用製材の日本農林規格（以下JAS）によってアカマツの相関係数0.76あるいは他の樹種(ヒバ0.58富林技研報１７２００４5９

表−２オウシュウアカマツの強度等級区分結果

試験体数

９５００
７８３２

等級級級外ち級級級外視１２３等持１２３等分み区の級材
目心６２９０６７１２Ｅ７０Ｅ９０ＥｌｌＯ

８４
５９８６８４

機械等級区分E７０未満

ＥｌｌＯ以上ＭＯＥ

ＭＯＲ

ＭＯＲアカマツ

平均ＳＤ

平均ＳＤ

下限値基準曲げ強度

ＧＰａＧＰａ

ＭＰａ

ＭＰａ

ＭＰａ

9.99

1.59

46.18.96

30.2

33.68.741.45

37.5

8.90

２
１．
８

20.4

7.93

1.38

33.4

7.70

１
９．
０

14.4

６．
９
５

0.92

26.5

6.22

10.30

1.48

47.6

8.85

31.8

８．
９
１

1.44

38.1

8.96

22.2

８．
１
１

1.42

33.6

6.74

20.5

６．
９
５

0.92

26.5

6.22

Ｍ
ｐ
ａ

５．
５
０

0.33

23.1

3.53

７．
２
９

0.54

30.9

6.52

19.2

1２．
０

９．
０
１

0.58

38.9

6.26

27.8

21.0

１
０．
７
３

0.59

49.5

7.23

36.4

30.6

１３．
２
３

0.96

58.8

5.93

8０〜シベリア産エゾマツ0.86）に比べても最も相関のＭＯＲ＝4.97ＭＯＥ−５．３R2＝０．
６７

高いグループの樹種と見なし得る。また、心去り材られず、同一に扱える。相関が強いこともあり、各０〆６０釦

るが、心持ち材と心去り材で相関に大きな差は認め⑩Ｑ三厘○三はヤング率、曲げ強度ともに低い部分に集中してい（面一一一6０

等級でバンド法により下限値を求めた結果は、基準強度を充分越える結果であり、アカマツの数値を用2０いることに全く問題はなく、より高い数値を与えるのが適当と思われる。

００ ２ ４ ６ ８ １ ０ １ ２ １ ４ １ ６ＭＯＥＧＰａ

４．おわりに

図−４ヤング率と曲げ強度の関係

シベリア産のオウシュウアカマツの正角、平角材の曲げ試験を行い、実大曲げ強度性能と構造用製材の日本農林規格に従って強度等級区分を行った場合ておらず、無等級材として同数値を適用するのは適の下限値を求めた。その結果、以下のことが明らか

当ではない。となった。

１）シベリア産アカマツの曲げ強度性能は、平均

２）曲げ強度は、試験材の木取りの影響を受けており、心去り材の強度性能が心持ち材に比べて明らでヤング率Ｅ:8.92GPa（標準偏差ｓｄ：1.74)、曲げ強かに低い結果となった。したがって、無等級材とし度ぴ、：３９.lＭＰａ（ｓｄ：10.54）であり、この値は国て在来工法用梁・桁として用いるなら、低強度材が産のアカマツに比べてやや低い値である。また、信含まれ難い心持ち材木取りで利用するのが望ましい。

頼水準75％の５％下限値は、21.0MPaであり、建築心持ち材のみで下限値を求めた場合には23.7MPaが基準法施行令に示されるアカマツの基準強度に達し得られており、やや高めの評価が可能である。

6０３）構造用製材の日本農林規格(JAS）に基づき強文 献度等級区分を行った場合には、目視等級区分、機械ｌ）強度性能研究会（独立行政法人森林総合研究

等級区分とも、強度差が明確に現れており、等級区所）：「製材品の強度性能に関するデータベー分が効果的である。また、各等級の下限値は目視等ス」データ集（５），ｐ8‑48（2001）

級１級でやや基準強度を下回ったものの、他の等級２）建設省：告示第1452号，「木材の基準強度Fc、ではより高い数値が得られており、現状ではアカマ

Ｆｔ，Ｆｂ及びFsを定める件」（2000）

ツの基準強度を適用しても問題はないものと思わ

３）構造用製材の日本農林規格れる。

4）富山県森林政策課：「木材需給と木材工業の動

４）オウシュウアカマッは、節が大きく、かつ輪向」，ｐ５（2003）

生しているために、節による強度低下が大きいこと

5）中谷浩，坂井正孝，橋本彰：「シベリア産アカから、無等級材としてよりも強度等級区分を行ってマツの実大強度性能」，日本木材学会大会研究利用するのが適しており、特に機械等級区分はヤン

発表要旨集48巻，ｐｌｌ２（1998）

グ率と曲げ強度の相関が高く、アカマツと大きく異6）東野正，中野正志，高芝俊雄：アカマツ正角材なる値を示した。今後、構造用製材としての利用展の曲げ強度性能,岩手林技セ研報，No.６，ｐ29‑48

開を進めていく場合には、無等級材、強度等級区分（1996）

材ともアカマツとは異なる基準強度を設定する方向

7）錦織勇，勝部理市，安井昭：構造用製材の強度で検討するのが適当と考えられる。

性能（Ⅲ），島根林技研報38,ｐ51‑59（1987）

Ｓｕｍｍａｒｙ

Ｔｈｉｓｒｅｐｏｒｔｄｅａｌｓｗｉｔｈｔｈｅｂendingpropertiesofnon‑gradedandstress‑gradedEuropianredwoodlumberinSiberiaforincreaseofstr
uctu
raluse・Resultsaresu
mmar
izedasfOllows；ｌ）
T
heben
din
g
str
engt
handYoung
s
modu
lu
sof
Eu
r
op
ianr
edw
oodin
Siber
iaw
er
e
3
91M
Pa（sd:
1054）
and892GPa(sd:1.
74）
onaverage､
Thesevaluesweresmallerthanthese(44.
9MPa,10.
26GPa）
of
Redw
oodin
Japan、２）Ｔｈｅ５％toler
ancelimit(
75％confidencelev
eDofstrengthw
as
21､
OM
Pａ・
Thisvaluedosenotreachthebasicstrengthvalue（28.
2MPa）
ofRedwoodoftheJapanesebuildingcode､Thisresultsisinf
luencedbyt
helowstrengthoflumberwithoutpith,andthetorelancelimitforlumberwithpithwere23.7MPaTherefOre

thebasicvaluemustbesmallertha、２８．２MPafornon‑gradedlumberofEuropianredwoodinSiberia３）
ThebasicstrenghofEuropianredwoodinSiber
iacanusethatofthebuildingcodeofredw
ood,､becausethe
５％toler
ancelimito
fstr
engthfOr
gradedlu
mber
sfOr
JASw
asalmostequiv
alenttothebasicstr
engthforgradｅｄｌｕｍｂｅｒｂｙＪＡＳ、４）Asthestrengt
hoflu
mbe
rofEuropianredw
oodishighlycor
relatedw
ithYoungs
modu
lu
s.
(r:0.
82),t
he
to
le
lanceli
mitsf
Or
all
Eg
r
ade
sar
e
lar
ger
t
hant
he
basicstr
engt
hofredw
oodfOrthebuildingcodeTheref
Orethebasicstrengthofmechanicalgradedlu
mberofEuropianredw
ｏｏｄｃａｎｕｓｅｔ
ｈａｔｏｆｔｈｅｂｕｉｌｄｉｎｇｃｏｄｅofredwood、

５）Thebsicstrengthfornon‑gradedlumberofEuropianredwoodinSiberiaｂｅcomessmaller,because
strengthplummetsduetobigknots・ThisindicatesthatEuropianredwoodinSiberiashouldbeusedas
gradedlumber、InordertopromotefurtherutilizationofEuropianredwoodinSiberiaasstructurallumber，basi
cstrengt
hofthebuildi
ngcode,
w
hichi
sdi
f
f
er
entf
r
omt
h
atof
re
dw
ood,
shou
ldbe
prov
i
dedr
e
gardlessof
non‑gradedorstressgradedlumber．