なぜ集成材が重要なのでしょうか?

集成材とは何ですか?

集成材 — の略称 接着集成材 — 複数の層の寸法木材を耐久性のある耐湿性の接着剤で接着して作られた加工木材製品です。各積層の粒子は部材の長さと平行に走り、次のような構造要素を作成します。 無垢の製材よりも強く、より安定し、多用途に使用できます。 同じサイズの。

集成材は 1900 年代初頭にヨーロッパで初めて開発され、それ以来世界的に認められた構造材料となっています。現在では、北米の ANSI/AITC A190.1 やヨーロッパの EN 14080 などの厳格な基準を満たすように製造されており、あらゆる規模のプロジェクトにわたって一貫した品質を保証しています。

集成材の製造方法

製造プロセスは高度に管理されており、一貫した手順に従っています。

1. 木材は窯で乾燥され、水分含有量が 12%以下 設置後の収縮や反りを最小限に抑えます。
2. 各ボードは視覚的または機械的に等級付けされ、その剛性と強度特性が決定されます。
3. ボードは端から端までフィンガージョイントされており、自然な長さの制限のない長い積層体を作成します。
4. 構造用接着剤 (通常はメラミン-尿素-ホルムアルデヒド (MUF) またはポリウレタン) が層の間に塗布されます。
5. 接着剤が完全に硬化するまで、アセンブリは圧力下でクランプされます。
6. 完成したビームは、平面加工され、最終寸法に切断され、必要に応じて処理またはシールされます。

このプロセスにより、メーカーは、コアには低グレードの材料を使用しながら、最大の応力がかかるゾーン (通常はビームの上部と下部) に高グレードの積層を配置することができ、性能とコストの両方を最適化できます。

構造性能: 他の材料との比較

集成材は、強度対重量に基づいて評価すると、無垢材やスチールの両方と比較して、その重量クラスをはるかに上回る強度を発揮します。

集成材はざっくりなので 鋼鉄の5倍の軽さ 単位体積あたりの基礎負荷が大幅に軽減され、現場での物流が簡素化されます。スパン 30メートル以上 これは集成材のアーチと湾曲した梁で実現可能ですが、無垢材では不可能な芸当です。

建設における集成材の主な利点

寸法の柔軟性

集成材は、実質的にあらゆる長さ、幅、深さで製造できます。また、製造中に湾曲したり先細りになったりすることもあり、複雑な鉄骨加工が必要になったり、無垢材では構造的に不可能な、ドーム、アーチ、広大な屋根のラインなど、劇的な建築形態を実現できます。

予測可能で一貫したパフォーマンス

天然木材には、節、木目の偏り、密度の違いなどの固有のばらつきがあります。集成材の積層構造はこれらの欠陥を平均化し、次のような特性を備えた部材を製造します。 より予測可能な構造特性 また、同じ種の無垢材よりも設計上の安全マージンが低くなります。

耐火性

集成材の大きな部分は、およその予測可能な速度で炭化します。 0.7mm/分 火の中。炭層は内部の木材を断熱し、550℃を超えると急速に強度が低下する可能性がある保護されていない鋼よりも長く耐荷重能力を維持します。これにより、防火規定を満たしながら、露出した構造用途に集成材を使用することが可能になります。

持続可能性

持続可能な認証を受けた森林 (FSC または PEFC) から製造された集成材は、真の低炭素素材です。木材はその寿命を通じて大気中の CO₂ を隔離し、集成材の生産により CO₂ が生成されます。 温室効果ガスの排出量がはるかに少ない 鉄やコンクリートよりも。研究によると、中層の建物でコンクリートと鉄鋼を木材製品に置き換えると、構造に含まれる炭素を削減できると推定されています。 40～75% .

美的魅力

露出した集成材の梁や柱は、コンクリートやスチールでは決して真似できない温かみと自然な質感をもたらします。建築家は目に見える構造要素として集成材を使用することが増えており、追加の内装仕上げの必要性を減らし、居住者の健康をサポートする生体親和性の設計原則に貢献しています。

一般的なアプリケーションとユースケース

集成材は、さまざまな建物タイプや構造上の役割にわたって使用されています。

• ロングスパン屋根 — スポーツホール、航空機格納庫、倉庫では、集成材の梁やトラスを定期的に使用して、20 メートルを超える柱のないスパンを実現しています。
• 橋 — 歩行者橋や軽自動車橋は、特に公園や歴史的建造物において、集成材の耐久性と自然な外観の恩恵を受けています。
• 商業および施設の建物 — 学校、図書館、オフィスでは、構造的および視覚的なインパクトを与えるために、露出した集成材フレームを使用しています。
• 住宅建設 — 木造住宅の棟梁、床梁、門枠には集成材が使用されることが多く、無垢材の部分が非現実的に大きくなる場合があります。
• 高い木造建築物 — 集成材の柱と梁は、10 階建てを超える建物を含む多くの木造建築物の主要な構造を形成します。

注目すべき例は、 ブロック コモンズ トールウッド ハウス カナダのバンクーバーにある 2017 年に完成した 18 階建ての学生寮では、木材構造の一部として集成材の柱が使用されており、本物の高層スケールでの材料の実行可能性が実証されています。

集成材のグレードと仕様

集成材は、積層の配置と品質を反映するグレードに分類されます。

接尾辞「h」は均質グレード（全体に渡って同じ品質のラミネート）を示し、「c」はより強力な外側ラミネートを備えた複合グレードを示します。北米では、同等の分類には AITC 117 で定義された組み合わせとストレス クラスが使用されます。

制限事項と考慮事項

集成材には制約がないわけではなく、適切な仕様を実現するには制約を理解することが重要です。

• 感湿性: 接着剤は耐久性に優れていますが、湿潤と乾燥のサイクルを繰り返すと、チェック（表面の亀裂）や寸法の変動が発生する可能性があります。外部または湿式使用環境で使用される集成材は、適切に詳細を設定し、保護する必要があります。
• 費用: 集成材は通常、製材した無垢材よりも単位体積当たりのコストが高くなりますが、多くのプロジェクトでは、基礎荷重、組立速度、仕上げの節約により、これを相殺できます。
• 接続設計: 木材の接合には、特に高負荷の接合部において、慎重なエンジニアリングが必要です。スチール製のコネクタとダボが一般的ですが、湿気のトラップや差動を避けるために詳細を考慮する必要があります。
• リードタイム: カスタムの曲面集成材や大断面集成材は、ほとんどの場合受注生産となるため、十分前もって注文する必要があります。

集成材とその他の加工木材製品

集成材は、いくつかある人工木材の選択肢の 1 つです。いつ代替品よりもそれを選択するかを知ることが重要です。

• 集成材 vs. LVL (単板積層材): LVL は薄いベニヤ シートを使用し、住宅工事の梁やヘッダーに通常使用されます。集成材は断面サイズの柔軟性が高く、大規模な構造や建築的に露出した構造に適しています。
• 集成材 vs. CLT (直交集成材): CLT は交互の粒子層を持ち、床、壁、スラブに最適な双方向の構造パネルとして機能します。集成材は梁や柱に最適な線状要素です。 2 つの製品は、木造建築物でよく一緒に使用されます。
• 集成材 vs. PSL (平行ストランド材): PSL は接着木材ストランドを使用しており、小さな部分でも非常に高い剛性を発揮します。通常、集成材よりも高価であり、長期にわたる用途にはあまり一般的ではありません。

建設の未来における集成材の役割

建設業界は二酸化炭素排出量削減のプレッシャーの増大に直面しており、現在二酸化炭素排出量はおよそ 世界の CO₂ 排出量の 38% — 集成材は、低炭素建築への移行における中心的な材料として位置付けられています。英国、フランス、カナダなどの国の政策枠組みは、公共調達における木材優先アプローチを積極的に推進しており、集成材やその他の大量木材製品の需要を直接的に増加させています。

CNC フライス加工の建具やパラメトリック設計ソフトウェアなどのデジタル製造の進歩により、複雑な集成材構造の設計と構築がより速く、より安価になりました。持続可能な方法で管理された森林の認証の増加と相まって、 集成材で接着された集成材は、最も実用的で実証済みの拡張可能なツールの 1 つです。 より持続可能な建築環境を構築するために利用できます。