NSJ住宅性能研究所

許容応力度計算（木造住宅）シリーズ22

材料の許容応力度★

■許容応力度って何？

部材（木材やコンクリートなど）に力がかかったとき、安全のために、ここまでなら使ってよいと決める上限値が「許容応力度」です。

木材の許容応力度は、建築基準法施行令89条で考え方が示されています。


■木材の基本：基準強度 → 許容応力度への換算

木材には「基準強度」（材料として本来もつ強さの基準）があり、そこから安全側に割り引いて許容応力度を決めます。

木材の許容応力度の基本関係は次のように整理されています。

・長期許容応力度（長い期間ずっとかかる力：自重・固定荷重など）
　長期＝基準強度 × 1.1 / 3

・短期許容応力度（短い時間だけ強くかかる力：地震・強風など）
　短期＝基準強度 × 2 / 3

この、長期は小さく、短期は大きくできるという考え方は、荷重がかかる時間が短いほど材料は強く耐えやすい、という性質（※マジソンカーブの考え方）をもとにしています。

■雪のときは「中長期」「中短期」を使う

積雪荷重は、ずっとあるわけではないけど、地震ほど瞬間でもないので、長期と短期の中間の扱いをします。

・中長期（雪の長期扱い）＝長期の 1.3 倍
・中短期（雪の短期扱い）＝短期の 0.8 倍

イメージとしては、

・中長期：3か月程度（多雪地域の雪が載っている期間）
・中短期：3日程度（一般地域の雪が載っている期間）

を想定しています。


■土台などの「めり込み」は、扱いが少し違う

木材同士が押し合うと、接触面が少し潰れてめり込みが起きます。

土台などのめり込みは、地震で即座に倒壊するような、人命の危険というより、沈み・ガタつきなどの使いにくさ（使用上の障害）が中心になりやすいため、別の考え方で許容応力度が整理されています。

めり込み（Fcv）について以下のような係数が示されています。

・長期（積雪時）：1.5/3 × Fcv
・長期（積雪以外）：1.1/3 × Fcv
・短期（積雪時）：1.6/3 × Fcv
・短期（積雪以外）：2/3 × Fcv

（※「雪のとき」「雪以外」で係数が分かれている点がポイントです。）


■圧縮材は「座屈（座り折れ）」も考える

柱のように押される部材は、材料としての圧縮強度だけでなく、細長いほど途中で折れ曲がる（座屈する）危険が増えます。

そのため、許容応力度は「細長さ（細長比）」に応じて下がるように決められています。

座屈の許容応力度が、細長比の範囲ごとに、

・短い柱（座屈しにくい）→ 通常の圧縮許容
・細長い柱（座屈しやすい）→ 係数で低減

という形で整理されています（中長期・中短期の考え方も取り入れる、と説明されています）


■46条2項ルート（壁量設計免除）では材料に条件がある

建築基準法施行令46条2項を使って壁量設計を免除する場合、使ってよい材料が1987年 建設省告示1898号で決められています。

ポイントだけ言うと、

・OKになりやすい例：
　JASの構造用集成材、LVL（単板積層材）、大臣認定材など

・製材の場合：
　JAS材で、かつ乾燥材であることが条件

つまり、46条2項ルートでは主要構造部材に無等級材は使えないという理解が重要です。


■木材以外（コンクリート・鉄筋）の代表値も確認

コンクリートや鉄筋の代表的な許容応力度がまとめられています。

・コンクリート（例：Fc21、Fc24）
　長期の許容値（圧縮など）が示され、短期はそれを倍率で増やす形です
　（表では、短期：圧縮＝長期の2倍、曲げ＝長期の1.5倍、せん断＝長期の2倍という整理）

・鉄筋（例：SD295）
　長期は 195 N/mm²、短期は 295 N/mm² が代表値として表に整理されています

（最近は、コンクリートについてより高い基準強度の材料を使う傾向があります）

次回は、鉛直構面（耐力壁）について、お話します。