木材の強度ランキング一覧表

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	ー
	45℃−RT	3.0	3.5	8.0	19.0	ー
	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	ー
	T	25	35	40	90	ー
	45℃-LR	75	105	130	275	ー
	45℃−RT	35	45	60	85	ー
	45℃−TL	35	55	70	135	ー

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	ー	78	96	ー	89	43
	45℃−RT	ー	18	41	46	38	20
	45℃−TL	ー	53	75	ー	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	ー	200	215	ー	345	125
	45℃−RT	ー	70	120	ー	155	ー
	45℃−TL	ー	165	205	ー	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。

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。

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。

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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