< 구두-A-10 > 3등분점 휨 시험의 지간 거리에 따른 낙엽송 2×4 제재목의 휨 성능 변화
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2018
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우리나라 목구조용 실대재 휨 성능에 대한 표준 시험 방법은 KS F 2150에 규정되어 있다. KS F 2150을 해외 표준 시험 방법과 비교하였을 때 가장 큰 차이는 지간 거리에 관한 내용이다. 구체적으로는 KSF 2150에서는 최소 지간 거리(휨 부재 깊이의 15배)만 규정하고 있는 반면에 ASTM D 4791과 같은 해외 표준 시험 방법에서는 지간 거리를 휨 부재 깊이의 17∼21배로 한정하고 있다. 휨 성능은 구조재의 기본 성능이므로 올바르게 평가되어야 한다. 이에 본 연구에서는 휨 시험의 지간 거리가 성능에 영향을 미치지 않는지 확인하고자 하였다.
시험편으로 육안 1등급 낙엽송 2×4 제재목(38×89×3,600mm)을 사용하였다. 평균 기건 밀도는 675kg/m<sup>3</sup>, 평균 함수율은 9.8%이었다. 휨 성능 평가를 위하여 3등분점(third-point) 휨 시험을 실시하였으며, 이 때 지간 거리는 1,650mm(깊이의 약 18배), 3,000mm(깊이의 약 33배) 두 경우로 시험을 진행하였다. 휨 시험 시 부재 중심축의 변위를 측정하기 위하여 지간 사이에 요크를 설치하였다. 휨 시험을 통해 얻어진 최대 하중으로 휨 강도를 계산하였으며, 측정된 변위는 휨 탄성계수를 계산하는데 사용하였다. 지간 거리에 따른 휨 성능의 차이를 확인하고자 휨 강도와 탄성계수의 평균과 분산을 각각 계산하였으며, 5% 유의 수준에서 F 검정과 t 검정을 실시하였다. 평균 휨 강도는 지간 거리 1,650mm와 3,000mm에서 각각 53.26MPa와 46.16MPa이었으며, 평균 휨 탄성계수는 각각 13,700MPa와 13,300MPa 이었다. 얻어진 데이터를 이용하여 5% 유의 수준에서 이분산 t 검정을 한 결과, 휨 강도는 지간 거리에 따라 차이가 있음을 확인하였으며, 휨 탄성계수는 지간 거리에 따라 유의미한 차이가 없었다. 휨 이론에 따르면 균일 재료의 휨 강도는 지간 거리에 관계없이 일정하다. 하지만 결함을 포함한 구조재의 경우지간 거리가 길어질수록 부재 물성에 영향을 미치는 결점을 포함할 확률이 높아져 휨 강도가 낮게 평가 될 수 있다. 따라서 실대재 휨 시험 방법에서 지간 거리를 규정하는 것이 올바른 휨 성능을 도출하는데 도움이 될 것으로 판단되었다.
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