木材の強度 比強度

 
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木材が強い理由(比強度)

鉄やコンクリートはとても強い素材で、ビルやマンション、工場などの大型の建築物に使われています。鉄やコンクリートに共通して言えることは重いことです。一般的に重い素材ほど強い素材と言えます。

では、同じ重さ(例えばそれぞれの素材1kg)に対する強さ(比強度)はどうなのでしょうか?

次のグラフは、それぞれの材料を引っ張ったり、圧縮したり、曲げたりしたときの実験の結果です。

例えば、最初のグラフは各材料を引っ張ってみたときの実験結果です。イメージしにくいかも知れませんが、鉄でさえ、引っ張れば、伸びて切れてしまいます。その強さ(引っ張り比強度)は、木材は鉄に勝っています。

建築材料の比強度

木材の比強度は、他の材料よりも圧倒的に強いことがわかります。つまり、木材は軽い割には強い材料で、言い換えると、より少ない材料で強いものをつくることができるのです。


木材の強さはハニカム構造に由来

木材の断面を電子顕微鏡でみると細い管のような 細胞がたくさん見られる(ハニカム構造)

ではなぜ木材は、軽いのにそんなに強いのでしょうか。理由は木材が中空のパイプのような細胞が無数に集まってできたハニカム構造だからです。

ハニカム構造は、はちの巣のように少ない材料(つまり軽い)で強度を強くできる構造であることが知られています。飛行機の翼の断面やダンボール紙の断面もハニカム構造になっています。

木材は軽くて強い自然素材なのです。


〔参考文献・出典〕
財団法人日本木材備蓄機構、社団法人日本林業技術協会「木をいかす」