木は鉄よりも強いってホント!?

 「木は、鉄よりも強いんですよ」これは木造を扱うメーカでよく聞かれるセールストークだ。私に向かってこのようなことを言う営業は、終身禁固刑で反省してもらいたい。

 通常、曲げ強度は材料のヤング率Eに断面二次モーメントIを掛けたもの(EI)で評価する。「木は、鉄よりも強いんですよ」というのは、これをさらに密度で割った「比強度」で比較しているところにカラクリがある。比強度ではなくEIで比較するのが本当だ。

mokuzai ヤング率の比較で言えば、鉄は木の約20倍強い。しかし、中実の鉄材は重すぎるから、通常はH形やC形にしたものが使われる。当然、肉を抜いた分だけ強度が落ちる。それでも鉄が強いといえるのだろうか。

 これについて、計算したグラフを左に示す。このグラフは同じ外寸同士の木材とI形鋼の強度比を示したもの。

 

 外寸が同じ場合、無垢の木材は、わずか0.7tのペラペラの鉄板を使った鉄骨に等しい。軽量鉄骨では3.2tが普通なので、デフォルトで木の4倍以上の強度がある。重量鉄骨に至っては、木など比較にならない強さだ。

  なお、「同じ強度」という条件でみると、軽量鉄骨を使うことで木より柱の太さを40%細くできる。軽量鉄骨の骨組みが細く見えるが、それで十分なのだ。

 それと、重量鉄骨は3階建ての建築に使う材料。2階建てでは明らかに過剰スペックになる。

 

 木材の懸念すべき問題に「クリープ」がある。これは家具などの重量物を木の上に載せておくと、少しずつたわんでしまい、荷重を取り除いても元に戻らない性質である。

 木製のパソコンデスクにディスプレイを載せると、たわんでしまうのは経験した人も多いと思う。よく乾燥した木材であればクリープを小さくできるが、鉄の場合、このような問題とは無縁である。

※:パソコンデスクは、ディスプレイを載せる部分が金属製のものを選ぶべきである。

 

 最近ではエンジニアリングウッド(EW)と称する木材があり、狂いが少ないが、使っている「接着剤」が有機材料であるため、これによって材料の信頼性や寿命が決まる。

 見た目が黒い接着材(レゾルシノ-ル)を使ったEWの耐久性はきわめて高いが、わずかにホルムアルデヒドを発する欠点があ。これは換気システムと併用すれば問題ないという。ホルムアルデヒドを発しない接着剤を使ったEWは耐久性に乏しく、材料の信頼性や寿命が無垢材に劣るようだ。

 鉄やコンクリートは錆や風化によって劣化が進む。SUS(ステンレス)の鉄骨を使えばそういう問題はないのだが、住宅には高すぎるのか、使われている事例はみられない。

 

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