벽체간 결합부가 존재하는 CLT벽체의 전단성능 예측

오정권(Oh, Jung-Kwon),방성준(Pang, Sung-Jun),박문재(Park, Moon-Jae),이전제(Lee,Jun-Jae) 대한건축학회 2015 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.2015 No.-

국내 기계등급구조재의 허용응력 분석

홍정표 ( Jung Pyo Hong ),오정권 ( Jung Kwon Oh ),박주생 ( Joo Saeng Park ),한연중 ( Yeon Jung Han ),방성준 ( Sung Jun Pang ),김철기 ( Chul Ki Kim ),이전제 ( Jun Jae Lee ) 한국목재공학회 2015 목재공학 Vol.43 No.4

KS F 3020-침엽수구조용재 기준에 따라 국산 소나무(Pinus densiflora) 38 × 140 × 3600 mm 구조용 제재목 365개에 대하여 기계등급구분을 실시하고, 휨허용응력을 산출하여 현재 적용되는 KS기준허용응력과 비교 분석하였다. 휨허 용응력 계산을 위하여 5% 휨강도 하한값을 75% 신뢰수준의 비모수적 방법, 2-parameter 그리고 3-parameter Weibull 분포를 가정한 모수적 방법, 휨강도-휨탄성계수 직선회귀 방법, 총 4가지 분석방법을 사용하여 결정하였다. 기계등급 E8, E9, E10 만이 비모수적 방법의 통계 처리가 가능한 자료 수를 얻었으며, 휨강도-휨탄성계수 직선회귀 방법은 이론적으로 모든 등급에 대한 5% 하한값 결정이 가능함을 보여주었다. 결정된 등급별 휨허용응력은 기준허용응력에 비하여 모두 낮은 값을 나타내었으며 이것은 과소설계의 위험성이 있는 것으로 현행 기계등급구분체계의 문제점으로 파악되었다. 이러한 문제는 구조설계 신뢰성과 관련하여 반드시 개선되어야 할 것으로, 휨강도-휨탄성계수 조합 등급 도입이 필요할 것으로 생각되었다. 365 pieces of domestic 38 × 140 × 3600 mm Red pine structural lumber were machine graded conforming to a softwood structural lumber standard (KS F 3020). The allowable bending stresses calculated for each grade were compared with the values currently tabulated in the standard. Four calculation methods for lower 5th percentile bending stress were non-parametric estimation with 75% confidence level, 2-parameter and 3-parameter Weibull distribution fit, and bending modulus of rupture (MOR)-modulus of elasticity (MOE) regression based method. Only the data set of Grades E8, E9, and E10 were statistically eligible for the 5th percentile calculation. The MOR-MOE regression based method only was able to estimate the lower 5th percentile values theoretically for the full range of grades. The results showed that all allowable bending stresses calculated were lower than the design values tabulated in the standard. This implies that the current machine grading system has the pitfall of structural safety. Improvement in current machine grading system could be achieved by introducing the bending strength and stiffness combination grade system.

국내 기계등급구조재의 등급구분체계 및 기준설계값 결정방법 연구

홍정표 ( Jung Pyo Hong ),이전제 ( Jun Jae Lee ),박문재 ( Moon Jae Park ),여환명 ( Hwan Myeong Yeo ),방성준 ( Sung Jun Pang ),김철기 ( Chul Ki Kim ),오정권 ( Jung Kwon Oh ) 한국목재공학회 2015 목재공학 Vol.43 No.4

국내외 기계등급제재목(구조재 및 층재)의 등급기준 및 설계강도 산출방법을 비교 분석하고 국내 제재산업 실정을 고려한 평균 탄성계수(modulus of elasticity, 이하 MOE) 기준방법 적용을 제안하였다. 먼저 올바른 기계등급제재목 기준 정착을 위해 기계등급구조재와 기계등급층재의 공통점과 차이점을 설명하였다. 최소 고정 MOE 기준 등급을 사용하는 국내 기준은 등급구분에는 편리하나 휨강도(modulus of rupture, 이하 MOR) 예측과 자원이용도 측면에서는 효율성이 낮은 것으로 파악되었다. 해외에서 사용되는 평균 MOE 기준 방법은 초기 컴퓨터 기반 작동을 요구하나 MOR-MOE 직선회귀에 근거한 합리적인 MOR 예측과 품질관리 측면에서 효율성이 높은 것으로 분석되었다. 무엇보다도 현 국내 기계등급구조재 등급체계는 수종별 강도 특성을 반영하지 못하고 있다는 것이 가장 큰 문제점으로 분석되었으며 이러한 결과를 기반으로 MOR-MOE 직선회귀분석에 근거한 기계등급제재목 등급기준 및 기준설계값 산출방법 적용을 제안하였다. 이를 통하여 궁극적으로 부가가치가 높은 국산 기계등급구조재 생산 활성화를 이루고, 기계등급구조재의 층재 전용 가능에 따른 구조용 집성재 가격경쟁력 제고 효과를 얻을 수 있다고 사료되었다. Based on comparative studies on standards and grading procedures of machine graded lumber in Korea and other countries, this study proposed a procedure of determining the grade classification and design strengths of domestic machine graded lumber. Differences between machine stress rated lumber and E-rated laminations were detailed in order to clarify the need for the procedure improvement. To this improvement the use of average MOE requirement for grading was introduced instead of the fixed minimum MOE requirement which is currently used in the Korean standards. It was found that the fixed minimum MOE requirement method was easier for an inspector to grade but, less efficient as a strength predictor than the average MOE requirement method. The advantage of average MOE requirement method is statistically MOR-MOE regression-based MOR prediction and highly efficient in quality control though it requires a computer-aided operation system in an initial setup. A major weakness of the current Korean grading system was found that different strength characteristics depending on wood species were not reflected on the grade classification and the tabulated allowable design stress. The proposed procedures were developed taking advantages of respective merits of both methods and based on MOR-MOE regression analysis. Through this procedure, the grades of machine stress rated lumber should be revised to become interchangeable with E-rated lamination, which would be beneficial to the cost competitiveness of domestic machine graded lumber and glued laminated timber industry.

탄소성이방성 솔리드 유한요소법 활용을 위한 목재 재료 모델 생성 연구

홍정표 ( Jung Pyo Hong ),김철기 ( Chul Ki Kim ),이전제 ( Jun Jae Lee ),오정권 ( Jung Kwon Oh ) 한국목재공학회 2014 목재공학 Vol.42 No.4

삼차원 솔리드 유한요소 방법을 이용한 목재 거동 해석을 보다 효율적으로 손쉽게 활용하기 위하여, 이에 필요한 목재재료모델 생성 방법을 개발하였다. 2단선형 탄소성이방성 이론에 근거하여 목재의 주요 세 방향 즉, 섬유, 방사 및 접선방향의 구성방정식을 정의하였다. 목재재료상수 결정의 단순화를 위하여 방사방향과 접선방향의 특성을 섬유직각 방향으로 통합하고, 요구되는 총 27개의 재료입력상수를 방향별 탄성계수와 항복응력, 그리고 프와송 비를 포함하는 6개의 독립상수로 단순화하였다. 개발된 목재재료모델을 이용하여 북미 더글라스 퍼 압축시험에 대한 삼차원 유한요소 모델을 개발하고 주요 세 방향에 대한 실험 측정치들과 시뮬레이션 결과를 비교하였다. 성공적인 모델해석 결과를 얻었으며, 이를 바탕으로 향후 진척되어야 할 연구개발 방향과 예상되는 문제점들을 논의하였다. A simplified material model, which was efficiently implemented in a three-dimensional finite solid element (3D FE) analysis for wood was developed. The bi-linear elasto-plastic anisotropic material theory was adopted to describe constitutive relations of wood in three major directions including longitudinal, radial and tangential direction. The assumption of transverse isotropy was made to reduce the requisite 27 material constants to 6 independent constants including elastic moduli, yield stresses and Poisson`s ratios in the parallel, and perpendicular to grain directions. The results of Douglas fir compression tests in the three directions were compared to the 3D FE simulation incorporated with the wood material model developed in this study. Successful agreements of the results were found in the load deformation curves and the permanent deformations. Future works and difficulties expected in the advanced application of the model were discussed.

개정된 육안등급 구분에 따른 휨강도 특성 평가

방성준 ( Sung Jun Pang ),오정권 ( Jung Kwon Oh ),박천영 ( Chun Young Park ),박주생 ( Joo Saeng Park ),박문재 ( Mun Jae Park ),이전제 ( Jun Jae Lee ) 한국목재공학회 2011 목재공학 Vol.39 No.1

최근 재종에 따른 등급별 품질기준 및 결점의 측정방법이 개정되었다. 외국 규격과의 호환성을 비롯하여 보다 현실에 맞고 적용하기 쉽게 개선하기 위해서는 개정에 따른 구조용제재의 구조성능에 대한 고찰이 필요하다. 본 연구에서는 국산 침엽수재 중 대표적으로 사용되는 낙엽송과 잣나무를 대상으로 구조용제재 규정 개정에 따른 휨강도 성능을 구명하였다. 개정된 등급구분규정은 구조재로 적합한 1.2등급의 비율을 높인다는 측면과 1.2 등급과 3등급 이하 등급과의 구분을 보다 명료하게 한다는 점에서 개정전의 등급구분에 비해 효과적인 것으로 나타났고, 각 등급별 5% 하한치와 허용응력은 전체적으로 감소하였다. 특히, 건축구조기준(KBC 2009)에서 제시하고 있는 기준허용응력은 실대재 실험값에 비해 더 낮은 값을 제시하고 있으므로 보다 정확한 허용응력의 사용과 효율적인 구조설계를 위해서는 기준허용응력의 개선 또한 필요할 것으로 판단된다. Recently, the visual grading rule of Korea Forest Research Institute(KFRI) was revised and it is necessary to investigate the distribution characteristics of visual graded lumber in accordance with the revised rule. Therefore, in this study, the distribution characteristics of bending strength was investigated with revised visual grading rule and changed prior rule, respectively. The size of specimens was 38×140×3,000(mm) and the species were Larix kaempferi and Pinus koraiensis. The moisture content was under 18% and the specimens were tested in accordance with ASTM D-198. The number of No.1 and 2 grades, suitable for structural lumber, was increased when the revised visual grading rule was applied. Moreover, the revised rule was more effective to distinguish sharply between No.1 and 2 grades and below No.3 grade. Meanwhile, the lower 5% exclusion limit and allowable stresses were generally decreased when revised visual grading rule had been applied. However, the announcement of Korea Forest Service, tested with small clear specimen, was much lower than the allowable stresses of this test, tested with structural lumber. Therefore, the revision of allowable design values should be considered for more exact use and effective structural design.

구조용집성재의 휨강도 예측을 위한 확률론적 모델 개발

방성준(Pang, Sung-Jun),오정권(Oh, Jung-Kwon),박문재(Park, Moon-Jae),이전제(Lee, Jun-Jae) 대한건축학회 2015 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.2015 No.-

국산 백합나무 구조용 제재목의 이용가능성 평가

임진아 ( Jin A Lim ),오정권 ( Jung Kwon Oh ),여환명 ( Hwan Myeong Yeo ),이전제 ( Jun Jae Lee ) 한국목재공학회 2010 목재공학 Vol.38 No.6

본 연구는 국산 백합나무의 육안 특성을 이용한 등급구분과 실대재 휨시험을 실시하여 이들의 강도 및 강성의 특성 구명을 통해 국산 백합내무의 구조용재로서의 이용기능성을 평가하였다. 활엽수의 육안등급구분규정이 국내에 존재하지 않아 몇몇 활엽수 제재목에 대한 규정을 포함하고 있는 NSLB (Northern Softwood Lumber Bureau) 규정에 따라 육안동급을 수행하였다 수행 결과로부터 계산된 백합나무의 휨허용응력을 NDS (National Design Specification)에 제시된 설계치와의 비교를 통해 국산 백합나무가 충분한 장도성능을 가지고 있음을 확인 하였다. 또한 백합나무 제지목을 국내 등급규정에 따라 허용응혁을 산정하여 이률 적용하는 데 있어 타당성을 평가하기 휘해 국내 국립산렴과학원 고시에 따라 육안등급을 수행하였다. 백합나무는 국립산렴과학원 고시에 제시된 비중에 따른 수종군 중 소나무류에. 포함되었다 적합분포로 판단된 웨이블분포에 따른 훰허용응력은 l등급 10.0 MPa. 2등급 7.4 MPa. 3등급 4.1 MPa로 제시된 설계치보다 높은 값이 나타났다. 본 실험의 결과로부터 국내 규정에 준하여 국산 백합나무를 구조용재로 이용이 가능함을 확인하였다. 국산 백합나무의 휨탄성계수는 국내외 기준 설계치를 모두 충족시키지 못하였으나. 국산백합나무를 구조용재로 이용하기 위해 본 실험을 통해 얻어진 백합나무의 평균 훰탄성계수를 제안하되. 1등급과 2등급은 9.000 MPa, 3등급 이하는 8,000 MPa를 적용 하는 것이 타당한 것으로 보인다. In this study, the visual grading based on the visual characteristics and structural timber bending test were conducted for domestic yellow poplar dimension lumber. Structural performance of domestic yellow poplar dimension lumber was conducted through the evaluation of strength and stiffness. Visual grading rule of yellow poplar dimension lumber did not exist in Korea. Visual grading of yellow poplar dimension lumber was performed according to the NSLB (Northern Softwood Lumber Bureau) standard grading rules including several hardwood dimension lumber. The allowable bending stress was calculated from the results of a visual grading. Compared with DS (National Design Specification), the yellow poplar dimension lumber showed enough strength for structural uses. In addition, the visual grading was performed according to the KFRI (Korea Forest Research Institute) grading rule to calculated allowable bending stress and to evaluated the feasibility. The yellow poplar was classified into the pine groups by the KFRJ criteria regulated by specific gravity. Allowable bending stress based on weibull distribution had became highly than KFRI criteria, as No. 1 (10.0 MPa), No.2 (7.4 MPa) and No.3 (4.1 MPa). And the availability of yellow poplar dimension lumber for structural uses had been confirmed. The Modulus of Elasticity (MOE) of domestic yellow poplar dimension lumber had not met the NDS and KFRI criteria. However, for the use of domestic yellow poplar, average values of MOE which obtained through this test were suggested as design value for domestic yellow poplar. Design values were supposed o. 1, 2 (9,000 MPa and No.3 (8,000 MPa).

친환경 건축을 위한 재료 분리형 GLT-steel 보 개발

방성준(Pang, Sung-Jun),오정권(Jung-Kwon Oh) 대한건축학회 2023 대한건축학회 학술발표대회 논문집 Vol.43 No.1

< 구두-A-09 > 목재-콘크리트 복합 바닥 시스템의 Screw 전단 접합부 평가

이현정 ( Hyeon-jeong Lee ),오정권 ( Jung-kwon Oh ) 한국목재공학회 2019 한국목재공학회 학술발표논문집 Vol.2019 No.1

Timber-Concrete Composite(TCC) can provide higher stiffness as floor system. TCC is a type in which timber resistant to the tensile force and concrete resistant to the compressive force are connected by shear connectors, so the performance of the shear joint can be dominated to determine the performance of TCC. As a preliminary experiment to determine the performance of the shear connection of TCC, a slip test was carried out. Self-tapping screw (STS) was used for TCC shear connectors in consideration of the convenience of installation and existing researches. The prefabricated method was used in which STS was installed at regular intervals on larch glulam and concrete was poured thereon for curing. As a result of the experiment, slip modulus of TCC was changed according to the installation direction of STS. Withdrawal capacity was a decisive effect on the performance of shear connectors in TCC, and bent motion didn’t affect or reduced the performance of shear connectors in TCC.

물리적 처리에 따른 낙엽송 방부원주목의 표면할렬 방지효과

방성준 ( Sung-jun Pang ),오정권 ( Jung-kwon Oh ),이상준 ( Sang-joon Lee ),박준호 ( Jun-ho Park ),장성일 ( Sung-il Jang ),이전제 ( Jun-jae Lee ) 한국목재공학회 2017 목재공학 Vol.45 No.1

본 연구에서는 국산 낙엽송 방부원주목을 대상으로 물리적 처리(인사이징, 배할, 열기건조)에 따른 표면할렬 방지효과와 장기 사용연한 확보 가능성을 실험적으로 검토하였다. 표면할렬이 목재 내·외부의 급격한 수분경사로 인해 발생하기 때문에 본 연구에서는 국내 최저 평형함수율 조건[온도(2℃), 습도(44.6%)]에서 시험편이 평형함수율(8.6%)에 도달할 때까지 실험을 진행하였다. 물리적 처리에 따른 표면할렬 방지효과를 검토한 결과, 무처리 시험편(Type C)의 경우, 모든 시험편에서 약제 침투 깊이보다 깊은 할렬이 발생하여 장기 내부후성을 확보할 수 없는 것으로 나타났다. 한편, 약제침투도 개선을 위해 사용하는 인사이징 처리만으로도 시험편의 80%에서 약제침투깊이보다 깊은 표면할렬을 방지하는 효과가 있었다. 그러나 국내에서 할렬을 방지하고자 사용하는 배할 처리는 인사이징 처리에 비하여 약제침투깊이보다 깊은 표면할렬을 야기하였다. In this study, the surface check reduction effect of preservative-treated Korean larch round-wood was investigated by applying three physical treatments, such as incising, kerfing, and kiln-drying. Moreover, the possibility of long- term service life was also checked by comparing the depth of surface check and the penetration depth of preservative. A rapid gradient of wood moisture content between surface and center causes a surface check. Thus, the effect of reducing surface check was carried out at the lowest equilibrium moisture content (EMC) condition, temperature (2℃), humidity (44.6%), in outdoor locations in Korea until the test specimens reach to the 8.6% EMC. As a result, the preservative- treated specimens without incising, kerfing, kiln-drying (Type C) could not ensure the long-term service life due to a large surface check. Because the surface check depth of all specimens was deeper than the penetration depth of preservative. In case of the incising treated specimens (Type I), 80% of them, the depth of surface check was not deeper than the penetration depth of preservative. However, when a kerfing was additionally treated (Type B), a possibility of happening deeper surface check than penetration depth of preservative was increased rather than Type I.