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『목재에 작용하는 힘』기초 (下)

Posted at 2018-01-15 14:32:07

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 『목재에 작용하는 힘』 기초(下) 3. 강도의 종류 및 강도에 영향을 주는 요소 &nbsp; <o:p></o:p>&nbsp;&nbsp;&nbsp; 1) 목재의 강성은 비중이 클수록 증가하고, 온도가 상승할수록, 그리고 함수율이 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 높을수록 감소합니다. 이 외에 옹이와 같은 자연적 결점에 의해서도 강성은 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 크게 감소합니다. &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 목재의 강도는 외력의 종류, 하중의 속도가 가하는 방법에 따라 여러 종류의 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;강도가 있습니다. 외력이 나사를 조이듯 서서히 일정한 속도로 가속할 때의 강도를 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 정적강도라 하고 또한 극히 짧은 시간에 충격적인 외력이 작용하여 파괴될 때의&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;강도를 동적강도(dynamic strength)라 부릅니다. 전자는 재질 판정의 척도가 되며, &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 후자는 야구 방망이와 같은 충격하중을 받는 운동구 용재의 적부 등에 활용됩니다. &nbsp;&nbsp;&nbsp; 2) 주요한 정적강도에는 압축강도, 인장강도, 휨강도와 전단강도 등이 있습니다. &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 기건상태의 소나무 섬유방향의 압축비례 한도와 강도는 435㎏/㎠과 747㎏/㎠&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 정도입니다. 충격흡수 에너지가 큰 목재를 강인목재(touth wood)라 하고, &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 작은 목재를&nbsp;취약목재(brittle wood)라고 부릅니다. 미국산 hickory는 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;강인목재의 대표적인&nbsp;수종이며, 우리나라 산 수종에는 들메나무와 물푸레&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 나무가 야구방망이에 쓰이고,&nbsp;참나무류는 농기구 자루에 쓰입니다. &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 일반적으로 침엽수는 활엽수보다 취약하고,&nbsp;활엽수 중에서도 피나무와 사시나무 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 그리고 열대산 나왕은 충격강도가 약합니다. &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 3) 힉코리와 나왕으로 만든 두 가지 삽을 사용한 경험이 있는 사람은 수명의 차이를 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;짐작하고도 남을 것입니다. 어떠한 재료도 하중을 가하고 제거하는 등 반복하중을 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 가하면 내부 변화가 촉진되어 약화됩니다. 목재는 결정적 구조를 갖는 금속보다 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 반복하중에 대하여 덜 민감합니다. 철교의 빔은 피로강도의 중요성을 나타내는 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;실례 중의 하나입니다. 자연적 결점이 없고 통직목리를 가진 목재의 피로강도는 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp; 2백만 주기의 휨하중을 받을 때 정적휨강도의 60% 정도입니다. &nbsp; <o:p></o:p>&nbsp;&nbsp; 4) 목재의 강도는 수목의 생장특성과 사용조건에 따라 영향을 받습니다. &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 생장&nbsp;특성과 관련한 목재인자는 여러 가지가 있습니다. 목재강도는 목재비중이 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 클수록 증가하고, 목리경사가 증가하면 감소합니다. 참나무와 물푸레나무와 같은 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 환공재는 연륜폭이 넓어지면 강도가 커집니다. 그러나 침엽수재는 연륜폭이&nbsp; &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 넓어지면 강도는 오히려 감소합니다. 이 밖에도 옹이와 이상재 등 자연적 결점도 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 목재강도를&nbsp;약화시킵니다. &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 사용조건이 강도에 미치는 영향을 살펴보면, 먼저 함수율이 증가하거나 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;온도가 상승하면 강도가 약화됩니다. &nbsp; <o:p></o:p>&nbsp;&nbsp; 5) 하중을 장기간 받고 있는 목재의 파괴하중은 단기하중을 받고 있는 목재의 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 강도보다 작습니다. 강도의 감소정도는 하중의 작용 시간에 비례하나 10년간 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 휨하중을 계속 받고 있는 목재는 수 분 동안 정적하중을 적용하여 구한 표준강도의 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 60%정도에 불과합니다. 따라서 하중의 지속시간은 구조재의 안전허용응력 계산에 &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 쓰입니다. &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;이 밖에 병충해가 있거나 강한 산, 알칼리 등의 약품에 접촉되면 강도는 감소됩니다. &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 목재의 기계적 성질에 미치는 영향은 약품의 종류에 따라 다릅니다.



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