2.2 한국의 목구조 재료규격과 강도
2.2.1 구조용 제재
KDS 41 33 01에서는 구조용 제품의 종류를 1종 구조재(2×4공법용 제재), 2종 구조재(들보 구조재), 3종 구조재(기둥 구조재)의 3가지로 분류하고 있다. 또한 목구조공법에는 공칭치수 125×125㎜(실치수 114×114㎜) 이상의 부재를 사용하도록 하였다. 그 때문에 목구조공법에는 2종 구조재(들보 구조재)와 3종 구조재(기둥 구조재)를 사용하게 된다. 구조재의 등급구분으로 육안으로 목재의 결점을 평가하는 육안등급구분과 기계적으로 목재의 강도특성을 평가하는 기계등급구분 두가지가 정해져 있다. 단, 고시에서는 기계 등급 구분의 적용을 1종 구조재로 한정하고 있는 점에 주의할 필요가 있다.
또한 KDS 41 90 33에서는 우선 구조내력상 휨이나 인장하중을 지지하는 부재에 이용하는 구조용제품의 품질은 고시 또는 KSF3020의 2급 이상으로 하였다. 다음으로 들보에 사용되는 구조용 제재는 2종 구조재로 하며, 그 품질도 고시 또는 KSF3020의 2급 이상으로 하고 있다. 또한 기둥에 사용되는 구조용 제재는 3종 구조재로 하며, 그 품질은 고시 또는 KSF3020의 2급 이상으로 하고 있다. 아울러 토대로 사용하는 구조용 제품은 고시 또는 KS F3020의 3급까지 사용할 수 있는데, 고시의 목재 방부·방충 처리기준 규정에 규정된 사용 환경 카테고리 H3에 대응하도록 하고 있다.
고시에서의 구조용 제재의 표준단면 치수에 대한 2종 구조재(들보 구조재)의 표준단면 치수는 표2.1과 같다. 또한 3종 구조재(주 구조재)의 표준 치수는 표2.2와 같다. 또, 길이에 대해서는 0.9m 이상에 대해 0.3m의 등차 급수 마다 수치를 증가한 것이 표준치수가 된다.
구조용 제품의 육안 등급의 기준에 대한 2종 구조재(들보 구조재)는 표2.3, 3종 구조재(기둥 구조재)는 표2.4와 같다.
육안등급 구분을 적용하는 구조용 제품의 수종군과 이에 대응하는 수종의 관계는 표 2.5와 같다. 또한, 표2.5에 포함되지 않는 수종에 대해서는 그 수종의 기준허용응력이 표2.6의 기준허용응력에 대응하는 것이 증명되면 구조용 제품으로 사용할 수 있다.
육안등급 구분을 적용한 구조용 제재의 기준허용응력은, 표2.6과 같다.
구조용 제재의 기계등급 구분 기준은 표2.7과 같지만, 앞에서 서술한 바와 같이 1종 구조재(2×4 공법 용재)에 한하여 적용할 수 있다는 점에 주의가 필요하다.
구조용 제재의 함수율 기준은 표2.8과 같다.
치수에 대한 허용차는 제재의 종류에 관계없이 공통으로 표2.9와 같다.
2.2.2구조용집성재
KDS 41 33 01에서는 규격에 기준한 강도평가에 의해 선별한 라미나의 섬유방향을 서로 평행하게 집성·접착하여 특정한 응력에 견디도록 공학적으로 생산한 제품으로 정의하였다.
또한 KDS 41 90 33에서는 우선 구조내력상 휨이나 인장하중을 지지하는 부재에 사용하는 구조용 집성재의 품질은 고시 또는 KSF 3021의 각 평가에 적합하며 이것과 동등 이상의 것을 사용하도록 하고 있다. 다음으로 들보에 이용하는 구조용 집성재는 고시 또는 KSF3021의 9S-25B 이상의 비대칭이등급구성 집성재 또는 9S-27B 등급 이상의 대칭이등급구성 집성재를 사용하도록 하고 있다. 또한 기둥에 사용되는 구조용 집성재는 고시 또는 KSF3021의 9S-31B 이상의 비대칭이등급구성 집성재 또는 그 이상의 성능을 가진 대칭이등급구성 집성재를 사용하는 것으로 하고 있다.
구조용 집성재에 관한 주요 용어와 정의는 다음과 같다.
(1) 구조용 집성재 : 구조물의 하중을 지지하는 내력부재로 사용하는 집성재
(2) 최외층 라미나: 이등급구성 집성재의 양측 최외부 표면에서 양측에 접하는 장변길이의 1/16 이내 부위에 사용되는 라미나로서 휨하중하에서 압축응력이 작용하는 상면에 사용되는 압축측 최외층 라미나와 인장응력이 작용하는 하면에 사용하는 인장측 최외층 라미나
(3) 외층 라미나: 이등급구성 집성재 양측 최외부 표면에서 양측을 접하는 장변 길이의 1/16 이상 1/8 이내 부위에 사용하는 라미나
(4) 중간층 라미나: 이등급구성 집성재 양쪽 최외부 표면에서 양쪽을 접하는 장변 길이의 1/8 이상 1/4 이내 부위에 사용하는 라미나
(5) 내층 라미나: 이등급구성 집성재 양쪽 최외부 표면에서 양쪽을 접하는 길이의 1/4이상 떨어진 부위에 사용하는 라미나
(6) 기계등급구분 라미나: 기계등급구분기로 측정한 라미나의 탄성계수에 따른 평가와 육안검사에 의해 평가한 재면의 결점에 따른 평가가 라미나의 품질기준에 적합한지를 종합적으로 평가한 라미나
(7) 구조용집성재의 강도등급： 규격 또는 고시에 의해 정한 구조용 집성재의 강도등급에 표시되고, S는 해당 등급의 평균 휨 탄성계수 값, B는 휨강도의 품질기준에 대응하는 값
구조용 집성재는 라미나 구성에 따라 동일 등급 집성재, 이등급 집성재로 구분함과 동시에 라미나 배치에 근거해 대칭구성 집성재와 비대칭 구성 집성재가 있다.
(1) 이등급구성 집성재：구조용 집성재를 구성하는 라미나 등급이 다른 집성재
(2) 동일등급구성 집성재：구조용 집성재를 구성하는 라미나등급이 전부 동일한 집성재
(3) 대칭구성 집성재：이등급구성 집성재 중, 중립축에 대해 라미나 등급을 대칭으로 배치한 집성재
(4) 비대칭구성 집성재：이등급구성 집성재 중, 중립축에 대해 라미나 등급을 비대칭으로 배치한 집성재
구조용 집성재는, 단면의 크게에 따라, 대단면 집성재, 중단면 집성재 및 소단면 집성재로 구분한다.
(1) 대단면 집성재：단면치수가 단변 150㎜이상, 단면적이30,000㎜2이상의 구조용 집성재
(2) 중단면 집성재：단면치수가 단변75㎜이상, 장변150㎜이상의 구조용 집성재로, 대단면집성재를 뺀 것
(3) 소단면 집성재：대단면집성재와 중단면집성재에 해당하지 않는 구조용집성재 /나무신문
이 연재는 일본목재수출진흥협회가 최근 한국어로 발행한 <한국의 목구조 설계·시공자 대상, 중목구조 : 설계와 시공 안내자료>를 순서에 따라 게재합니다. 나무신문 인터넷 ‘홈페이지 → 여론광장 → 자료실’에서 전문을 PDF 상태로 내려받을 수 있습니다. <편집자 주>
