木材の強度ランキング一覧表

2022年9月18日更新

木材の強度は繊維方向、接線方向、半径方法の3軸によって異なり、また含水率(木材の中の水分量)や密度、温度によっても左右される為、他の材料のように一律の比較が難しいという事情があります。

天然の素材ゆえ、樹種が同じでも強度に影響を及ぼす諸条件を完全に合わせることは困難です。このため、建材として使う場合、JAS材として日本農林規格(JAS)で定められる基準強度が使われますが、これは木材の種類ごとの強度平均ではなく、安全性を考慮して実大材の弱い方から5%目の強さを用いることになっています。通常の平均値で見ると強度の弱い樹種が、JAS材ではそうでもないといったことが起きるのはこの為です。

また強度をどの部分の何の強度をもって評価するのかという問題もあります。強度をランキング形式で並べる場合、引張強度や圧縮強度を基準にするのか、あるいは曲げ強度なのか、繊維方向に強い木材か、半径方法に強い木材かといった違いによっても順位は変わってきます。一般に、同じ木材の基準強度の大小関係として、曲げ>圧縮>引っ張り>せん断の順に強度が弱くなっていきます。ただしこれを繊維方向の平均値で見ると、この大小関係は成立しません。

使用時に木材の強度を上げたいというのであれば、圧縮強度や引張強度においては繊維方向に対して平行に力が加わるように製品を設計すると木材の強度が最も強い状態で使うことができます。曲げ強度の場合であれば、繊維方向に対して直角に力が加わるように製品設計をすれば同様に最も強い力を発揮します。

木材の直交3軸とは

強度の問題を考える際に避けて通れないのが、木材のもつ異方性です。これは木材であれば繊維が通っている方向によって強度が変わるということであり、金属やプラスチックのように等方性の材料と大きく違う点のひとつです。下図をご覧ください。

上図の赤い四角で囲われた部分を木材として利用する場合、下図のような繊維方向となります。

木材の直交3軸とは、繊維がとおっている方向、樹木であれば上下をまっすぐつなぐ方向が繊維方向(L)と呼ばれる方向となります。また、これに直交するのが、木を切った際の半径方向(R)となります。樹木の中心と外側の樹皮を結ぶ線です。最後が接線方向(T)で、樹木の年輪の接線となるような方向です。

木材はこれら繊維方向(L)、半径方向(R)、接線方向(T)のうち、いずれか2つの線で囲われる「面」を板や柱などとして使います。この切断面によって木材の繊維の方向も異なりますので、力が加わる方向によって強くなったり弱くなったりするという性質があります。

したがって木材を素材として使う場合は、力がかかる方向を考慮してどの方向の繊維を持つ材料を使うかを検討する必要があります。木材強度を考える際に、まずこの方向による違いを押さえておくとよいと思います。

木材の繊維方向、半径方向、接線方向での引張強度、圧縮強度の違い

下表は主要な針葉樹と広葉樹の引張強さと圧縮強さを繊維方向(L)、半径方向(R)、接線方向(T)別とそれぞれの面で比較したものとなります。繊維方向と、それ以外の方向との強度は桁違いということが分かると思います。

木材の繊維方向、半径方向、接線方向での引張強度、圧縮強度
方向別の強度 針葉樹 広葉樹
スギ エゾマツ アカマツ ブナ マカンバ
圧縮比例限応力
(kgf/cm2)
L 230 280 280 320 320
R 14 19 25 36 37
T 7 12 18 22 32
45℃-LR 34 35 51 67
45℃−RT 3.0 3.5 8.0 19.0
45℃−TL 18 27 39 52 53
圧縮強さ
(kgf/cm2)
L 280 350 410 490 500
引張強さ
(kgf/cm2)
L 560 1100 1300 1100 1440
R 70 80 95 185
T 25 35 40 90
45℃-LR 75 105 130 275
45℃−RT 35 45 60 85
45℃−TL 35 55 70 135
木材の繊維方向、半径方向、接線方向での引張強度、圧縮強度|広葉樹
方向別の強度 広葉樹
キリ ミズナラ ケヤキ ニセアカシア イチイガシ アピトン
圧縮比例限応力
(kgf/cm2)
L 200 240 340 260 470 470
R 16 47 68 65 57 29
T 12 19 52 49 37 18
45℃-LR 78 96 89 43
45℃−RT 18 41 46 38 20
45℃−TL 53 75 68 36
圧縮強さ
(kgf/cm2)
L 250 390 560 520 650 650
引張強さ
(kgf/cm2)
L 520 1370 1200 1380 1670 1670
R 45 140 170 165 200 85
T 40 100 125 110 80 50
45℃-LR 200 215 345 125
45℃−RT 70 120 155
45℃−TL 165 205 130 115

強度を評価する指標

金属等の工業材料であれば、引張強度や硬度、降伏点等で強度の評価を行うことが可能ですが、木材のように繊維方向が多彩で異方性のある素材の場合は、力が加わる箇所によっても強度が大きく変わりますので複数の評価指標が必要です。

例えば下図のように上からオレンジの矢印で力が加わった場合、木材には少なくとも曲げ、圧縮、引張、せん断の4つの強度評価のパラメータが必要になります。

木材の強度評価指標

また引張強さや圧縮強さにしても、繊維方向に対してどのように力を加えるかによっても強度が変わりますので、それぞれ縦引張、横引張、縦圧縮、横圧縮、めり込み圧縮といった指標での評価が必要となります。

引張強度

木材での引張強度は、繊維方向と同じ方向に引っ張っていく縦引張強さと、半径方向や接線方向に引っ張っていく横引張強さがあります。この縦引張強度というのは、木材強度のパラメータの中では、どの木の種類でも最大級の強度を示す部分となります。条件にもよりますが、アカマツやクロマツ、カシといった樹種では2000 kgf/cm2近くの強度が出る場合もあります。

木材の引張強度の方向と種類

ただ天然素材の難しいところで、わずかな欠点が繊維走行にあるとそれが要因で本来破断しない力でも破断してしまうことがあります。

圧縮強度

木材の場合、繊維方向(L)と同じ方向から力を加えて圧縮する評価を縦圧縮と呼びます。反対にこの繊維方向に直交する形で力を加えるものが横圧縮となります。縦圧縮のほうが段違いに強い特徴を示します。

また繊維方向に直角になる方向から部分的に力を加えて評価するめり込み圧縮というものがあり、建造物の多くで使われる木材にとっては非常に重要な評価指標の一つとなります。というのもほとんどの用途では、木材の加圧というのは部分的にかかるものであって、全面に等分の力が加わることのほうが少ないからです。

木材の圧縮強度の方向と種類

曲げ強度

曲げ強度が出ているということはある程度圧縮強度と引張強度とも連動しており、実際の使用局面での荷重のかかり方は、この曲げ強度評価に近いものになることが多いと思います。曲げ強度に比べて木材は曲げヤング係数が低くなる傾向があります。

また木材に大きな節や切り欠け、割れ、穴がある場合は耐力が低下していることが多々あり、想定よりも低い力で破壊に至ることがあります。

基準強度の世界では、曲げ>圧縮>引っ張り>せん断の大小関係になるので、同じ木材なら曲げ強度が最も強いということが言えます。

曲げヤング率

ヤング率は木材の「たわみにくさ」を表した数値です。大きいほど曲げ強度がある材料になります。

せん断強さ

段差のついた試験体を用いてせん断するまでの力を見るための評価です。板目面、柾目面のせん断強度を求める形になります。

ボルトの接合部において木材の繊維方向に平行(または直角)にせん断が発生することがあります。また曲げによる破壊よりも先にせん断が発生することがあります(梁の下面から上面までの高さが大きく、梁間が短い場合など)。

強度に影響する因子

木材の強度には異方性(繊維方向、繊維走行)が大きく影響することのほか、木材それぞれが持つ密度=比重、含水率、温度が関わってきます。これらの増減によって、同じ木材でも強度が異なってくるということになります。評価・計測の際はこれらの条件をあわせないと、正しい比較検討ができません。

密度

密度(比重)の高い木材ほど強度が高い傾向があります。これは含水率とも連動する為、密度が計測された際の含水率を比較対象となる木材であわせる必要があります。

木材の密度というのは、空隙率に関係しているとされます。平たくいえば、木材は小さな部屋(細胞)がたくさんつながってできた構造をしていますので、身がしまっているほうが強度が出てくるということになります。密度が高い=隙間の少ないぎっしり詰まった木ということになります。

もっとも木材は金属等に比べると比強度にきわめてすぐれた素材のひとつであり、重さのわりに強いということがいえます。これはほとんどの木材が水に浮くほどの軽さとも関係しています。

含水率

木材の物理的性質を検討する際にいつも中心に出てくるのがこの含水率です。木は生き物であり、水をその細胞内に潤沢に蓄える性質を持ちますが、この水にも「自由水」と「結合水」という二つのものが木材の中には存在します。

結合水は細胞壁内にあるもので、これが木材の強度に影響を及ぼしています。伐採された後、乾燥を経て、木材の内部の自由水は減っていきますが、やがて結合水も減り出すと、結合水によって緩められていた木材組織の凝集力が増していき、より身が締まることで強度が向上していきます。

含水率がどの状態の木材の強度なのかというのが非常に重要となる所以です。ただ、自由水の多い少ないというのは強度には影響しないとされますので、含水率約30%を超える場合は、水が多くても少なくても強度にはさして影響がありません。逆に言えば、それ未満の含水率の場合、1%水分が減るごとに強度が増していく、ということになります。

温度

多くの工業材料でも数百℃という高温環境で強度が弱くなることが知られていますが、木材の場合はそこまで高温にならずとも、温度上昇によって強度が低下することが知られています。特に高含水率の木材ほど温度上昇による強度低下の影響は顕著にみられるとされます。

これは木材内部のリグニンの可塑性が温度上昇によって大きくなるためとされています。

木材の種類別の強度ランキング

上記を踏まえたうえで、樹種ごとの平均ベースでの強度を一覧にまとめました。冒頭で述べた通り、建材で用いることが多いJAS材では同じ種類の木でもバラつきがあることから安全を考慮して基準強度として弱い方から5%目の強さをその木材・種類の強度として規定しますので、下表とはかなり異なるものとなります。

基準強度では、曲げ強度>圧縮強度>引張強度>せん断強度の大小関係がありますので、ここでは曲げ強度の大きいものからランキング形式にしてみます。

木材の強度ランキング一覧表
順位ランキング 樹種 気乾比重 強度(kgf/cm2) 曲げヤング係数(103kgf/cm2)
曲げ強さ 圧縮強さ せん断強さ
1 イスノキ 0.89 1320 660 195 145
2 アカガシ 0.92 1310 640 190 155
3 ラミン 0.65 1200 620 110 145
4 アサダ 0.7 1160 535 150 135
5 メルクシマツ(ミンドロマツ) 0.69 1160 490 95 130
6 セランガンバツ 0.94 1155 560 130 160
7 ミズメ 0.69 1090 500 150 140
8 クルイン(アピトン) 0.74 1085 505 130 140
9 カプール(カポール) 0.7 1075 555 110 135
10 マカンバ 0.69 1060 475 145 130
11 サクラ 0.6 1050 450 100 120
12 ヤチダモ 0.65 1030 465 125 110
13 マトア 0.7 1030 460 115 125
14 シベリアカラマツ(グイマツ) 0.51 1025 465 120 120
15 ケヤキ 0.62 1010 475 130 120
16 スラッシュマツ 0.67 1005 470 105 130
17 ミズナラ 0.67 990 465 110 105
18 イタヤカエデ 0.67 965 435 120 105
19 ニヤトー 0.64 950 455 110 105
20 ベンゲットマツ(カシヤマツ) 0.6 935 430 100 140
21 チーク 0.69 920 445 115 125
22 アカマツ 0.53 900 450 100 115
23 シイノキ(スダジイ) 0.61 900 450 150 100
24 ロングリーフパイン 0.67 900 490 105 130
25 クロマツ 0.57 890 445 95 100
26 ブナ 0.63 890 435 130 120
27 セプター(セペチール) 0.58 875 425 125 135
28 ハルニレ 0.59 860 425 110 100
29 タイヒ 0.48 860 385 105 110
30 ホワイトメランチ 0.67 855 475 100 100
31 カラマツ 0.53 850 450 80 105
32 シオン 0.55 840 430 110 100
33 ショートリーフパイン(エキナータマツ) 0.58 810 420 90 115
34 メルサワ(アニソプテラ) 0.66 810 400 90 100
35 ジョンコン 0.48 810 445 80 110
36 テーダマツ(ロブロリパイン) 0.58 790 410 90 120
37 イエローメランチ 0.55 790 420 80 105
38 クリ 0.55 785 425 80 90
39 ダグラスファー(オレゴンパイン) 0.55 780 420 80 130
40 レッドメランチ(レッドラワン) 0.56 780 420 90 115
41 カツラ 0.49 770 390 75 85
42 ホワイトセラヤ 0.58 765 355 95 90
43 ツガ 0.51 760 430 90 80
44 ヒノキ 0.41 750 400 75 90
45 アスナロ 0.41 750 400 75 90
46 コウヤマキ 0.42 750 350 60 80
47 ハリギリ(セン) 0.5 750 350 85 85
48 トチノキ 0.53 750 400 95 80
49 ベイツガ(ウェスターンヘムロック) 0.46 745 405 90 105
50 アガチス 0.52 735 370 80 115
51 ホワイトラワン 0.53 725 355 85 115
52 エゾマツ 0.43 720 360 75 95
53 ホオノキ 0.48 705 330 115 75
54 ベイヒバ(アラスカシーダー) 0.51 705 375 80 100
55 ロッジポールマツ 0.47 705 320 95 75
56 ヒメコマツ 0.41 700 350 80 70
57 クスノキ 0.52 700 400 100 90
58 タブノキ 0.69 700 400 120 90
59 ベイヒ(ピーオーシーダー) 0.47 700 300 90 80
60 ラジアタマツ 0.49 700 330 90 85
61 エゾマツ 0.47 695 310 80 95
62 トドマツ 0.42 680 340 80 80
63 ベニマツ(チョウセンゴヨウ) 0.5 680 340 85 90
64 スギ 0.38 660 340 80 80
65 シナノキ 0.48 660 365 75 90
66 ドイツトウヒ 0.41 660 325 90 90
67 アローカリア 0.45 655 340 90 110
68 トドマツ 0.45 650 330 65 80
69 ヨーロッパアカマツ(オウシュウアカマツ) 0.47 650 290 80 85
70 シトカスプルース 0.46 645 325 75 100
71 モミ 0.44 640 370 85 90
72 ポンデローサマツ 0.46 620 330 70 90
73 レッドウッド(センベルセコイア) 0.46 620 355 65 90
74 ノーブルファー(ベイモミ) 0.47 615 305 75 95
75 ベイトウヒ 0.41 600 305 75 95
76 イースターンヘムロッグ 0.52 600 330 75 85
77 イースタンホワイトパイン(ストローブマツ) 0.42 575 295 70 75
78 サワラ 0.34 550 330 50 60
79 ベイスギ 0.37 550 310 60 80
80 シュガーパイン 0.41 515 260 70 80
81 ネズコ 0.33 500 300 55 70
82 バルサムファー(ベイモミ) 0.42 495 280 50 85
83 キリ 0.29 395 215 55 50

樹種別の木材強度の一覧

下表は、針葉樹、広葉樹、国産材、北米材、北洋材、南洋材等樹種の分類と産地別にまとめた強度一覧表となります。

木材の産地、種類別の強度一覧
気乾比重 強度(kgf/cm2) 曲げヤング係数(103kgf/cm2)
曲げ強さ 圧縮強さ せん断強さ
国産材 針葉樹 ヒノキ 0.41 750 400 75 90
サワラ 0.34 550 330 50 60
ネズコ 0.33 500 300 55 70
アスナロ 0.41 750 400 75 90
モミ 0.44 640 370 85 90
トドマツ 0.42 680 340 80 80
カラマツ 0.53 850 450 80 105
エゾマツ 0.43 720 360 75 95
アカマツ 0.53 900 450 100 115
ヒメコマツ 0.41 700 350 80 70
クロマツ 0.57 890 445 95 100
ツガ 0.51 760 430 90 80
コウヤマキ 0.42 750 350 60 80
スギ 0.38 660 340 80 80
国産材 広葉樹 イタヤカエデ 0.67 965 435 120 105
ハリギリ(セン) 0.5 750 350 85 85
ミズメ 0.69 1090 500 150 140
マカンバ 0.69 1060 475 145 130
アサダ 0.7 1160 535 150 135
カツラ 0.49 770 390 75 85
クリ 0.55 785 425 80 90
シイノキ(スダジイ) 0.61 900 450 150 100
ブナ 0.63 890 435 130 120
アカガシ 0.92 1310 640 190 155
ミズナラ 0.67 990 465 110 105
イスノキ 0.89 1320 660 195 145
トチノキ 0.53 750 400 95 80
クスノキ 0.52 700 400 100 90
タブノキ 0.69 700 400 120 90
ホオノキ 0.48 705 330 115 75
ヤチダモ 0.65 1030 465 125 110
シオン 0.55 840 430 110 100
サクラ 0.6 1050 450 100 120
シナノキ 0.48 660 365 75 90
キリ 0.29 395 215 55 50
ハルニレ 0.59 860 425 110 100
ケヤキ 0.62 1010 475 130 120
北米材 針葉樹 ベイヒ(ピーオーシーダー) 0.47 700 300 90 80
ベイヒバ(アラスカシーダー) 0.51 705 375 80 100
ベイスギ 0.37 550 310 60 80
バルサムファー(ベイモミ) 0.42 495 280 50 85
ノーブルファー(ベイモミ) 0.47 615 305 75 95
ベイトウヒ 0.41 600 305 75 95
シトカスプルース 0.46 645 325 75 100
ロッジポールマツ 0.47 705 320 95 75
ショートリーフパイン(エキナータマツ) 0.58 810 420 90 115
スラッシュマツ 0.67 1005 470 105 130
シュガーパイン 0.41 515 260 70 80
ロングリーフパイン 0.67 900 490 105 130
ポンデローサマツ 0.46 620 330 70 90
イースタンホワイトパイン(ストローブマツ) 0.42 575 295 70 75
テーダマツ(ロブロリパイン) 0.58 790 410 90 120
ダグラスファー(オレゴンパイン) 0.55 780 420 80 130
ベイツガ(ウェスターンヘムロック) 0.46 745 405 90 105
イースターンヘムロッグ 0.52 600 330 75 85
レッドウッド(センベルセコイア) 0.46 620 355 65 90
北洋材 針葉樹 トドマツ 0.45 650 330 65 80
シベリアカラマツ(グイマツ) 0.51 1025 465 120 120
ベニマツ(チョウセンゴヨウ) 0.5 680 340 85 90
ヨーロッパアカマツ(オウシュウアカマツ) 0.47 650 290 80 85
エゾマツ 0.47 695 310 80 95
南洋材 針葉樹 アガチス 0.52 735 370 80 115
アローカリア 0.45 655 340 90 110
ベンゲットマツ(カシヤマツ) 0.6 935 430 100 140
メルクシマツ(ミンドロマツ) 0.69 1160 490 95 130
南洋材 広葉樹 メルサワ(アニソプテラ) 0.66 810 400 90 100
クルイン(アピトン) 0.74 1085 505 130 140
カプール(カポール) 0.7 1075 555 110 135
ホワイトセラヤ 0.58 765 355 95 90
ホワイトラワン 0.53 725 355 85 115
レッドメランチ(レッドラワン 0.56 780 420 90 115
イエローメランチ 0.55 790 420 80 105
ホワイトメランチ 0.67 855 475 100 100
セランガンバツ 0.94 1155 560 130 160
ラミン 0.65 1200 620 110 145
セプター(セペチール) 0.58 875 425 125 135
ジョンコン 0.48 810 445 80 110
マトア 0.7 1030 460 115 125
ニヤトー 0.64 950 455 110 105
チーク 0.69 920 445 115 125
その他 針葉樹 タイヒ 0.48 860 385 105 110
ドイツトウヒ 0.41 660 325 90 90
ラジアタマツ 0.49 700 330 90 85

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工業分野のメーカーや商社を中心に、技術、規格、ものづくりに広く関わりのあるリンクを集めています。工業製品の生産に必要とされる加工技術や材料に関する知識、マーケティングから製品企画、開発、販売戦略、輸出入、物流、コスト低減、原価管理等、事業運営に必要な知識には共通項があります。

研磨、研削、砥石リンク集