전통 목구조는 기둥-보-도리로 가구를 구성하며, 보 장부의 파괴는 전통 목구조의 붕괴로 이어질 수 있다. 장부의 구조성능을 평가하기 위해 장부 두께에 따른 내력과 강성을 평가하고, 상부 구조체를 해체하여야 가능한 기존 보강방안을 보완하여 상부 구조체를 해체하지 않고 보강하는 방안을 제안한다. 효과적인 보강방안을 제안하기 위해 철물 개수 및 간격, 모양 및 삽입깊이를 요인으로 실험을 행하여 비보강 실험체와 내력, 강성을 비교한다. 장부의 전단실험을 통하여 다음과 같은 결론을 도출한다. 장부의 내력과 초기전단강성은 장부 두께가 두꺼워질수록 증가하지만, 장부 두께를 크게 하면 기둥의 사개부분이 약해져 구조적 안전성에 영향을 미친다. 장부의 내력 전단응력전단강성을 효과적으로 향상시키기 위해서는 철물 3개를 장부의 중앙부에 배치하여 보강하여야 한다. 이를 토대로 기둥-보-도리 등의 접합부에 대한 연구도 진행되어야 할 것이다.
전통 목구조는 기둥-보-도리로 가구를 구성하며, 보 장부의 파괴는 전통 목구조의 붕괴로 이어질 수 있다. 장부의 구조성능을 평가하기 위해 장부 두께에 따른 내력과 강성을 평가하고, 상부 구조체를 해체하여야 가능한 기존 보강방안을 보완하여 상부 구조체를 해체하지 않고 보강하는 방안을 제안한다. 효과적인 보강방안을 제안하기 위해 철물 개수 및 간격, 모양 및 삽입깊이를 요인으로 실험을 행하여 비보강 실험체와 내력, 강성을 비교한다. 장부의 전단실험을 통하여 다음과 같은 결론을 도출한다. 장부의 내력과 초기전단강성은 장부 두께가 두꺼워질수록 증가하지만, 장부 두께를 크게 하면 기둥의 사개부분이 약해져 구조적 안전성에 영향을 미친다. 장부의 내력 전단응력 전단강성을 효과적으로 향상시키기 위해서는 철물 3개를 장부의 중앙부에 배치하여 보강하여야 한다. 이를 토대로 기둥-보-도리 등의 접합부에 대한 연구도 진행되어야 할 것이다.
The failure of tenon in a traditional wood-framed structure may collapse of the entire structure. This study evaluates the strength and stiffness of tenon joints between the beams and pillars through experimental study and suggests reinforcing method of the tenon joint without dismantling the main s...
The failure of tenon in a traditional wood-framed structure may collapse of the entire structure. This study evaluates the strength and stiffness of tenon joints between the beams and pillars through experimental study and suggests reinforcing method of the tenon joint without dismantling the main structures. The main experimental parameters are the number, distance, shape, and inserting depth of spiral-shaped reinforcing steels. As the thickness of the tenon in beams increases, the strength and the initial shear stiffness of the joint increases and, however, the tenons in pillar becomes weaker, resulting in the safety problem of the structure. It is recommended that three spiral-shaped reinforcing steels be placed in the central parts of the tenon to effectively improve the strength and the shear stiffness of the joint.
The failure of tenon in a traditional wood-framed structure may collapse of the entire structure. This study evaluates the strength and stiffness of tenon joints between the beams and pillars through experimental study and suggests reinforcing method of the tenon joint without dismantling the main structures. The main experimental parameters are the number, distance, shape, and inserting depth of spiral-shaped reinforcing steels. As the thickness of the tenon in beams increases, the strength and the initial shear stiffness of the joint increases and, however, the tenons in pillar becomes weaker, resulting in the safety problem of the structure. It is recommended that three spiral-shaped reinforcing steels be placed in the central parts of the tenon to effectively improve the strength and the shear stiffness of the joint.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
(정연상, 2008) 맞춤과 이음에 대한 개념을 설명하고 각 건물에서 사용된 맞춤과 이에 대한 특성을 설명하였다. 결구부에 대한 연구로 목구조의 시공방법과 목조 건축문화재의 수리시공에 기초 자료로 제시하고자 하였다.
그러므로 본 연구는 전통 목구조의 기둥-보의 결구부 구조성능을 평가하기 위한 연구의 일부로 결구부의 내력을 향상시키는 보강방법을 제안하고자 한다. 비보강 실험체의 내력과 강성을 평가하고, 보강 실험체는 철물 개수및 간격, 모양 및 삽입깊이를 요인으로 실험을 행하여 결구부의 내력, 강성을 비교하여 효과적인 보강방법을 제안 하는 것을 목적으로 한다.
그러므로 본 연구는 전통 목구조의 기둥-보의 결구부 구조성능을 평가하기 위한 연구의 일부로 결구부의 내력을 향상시키는 보강방법을 제안하고자 한다. 비보강 실험체의 내력과 강성을 평가하고, 보강 실험체는 철물 개수및 간격, 모양 및 삽입깊이를 요인으로 실험을 행하여 결구부의 내력, 강성을 비교하여 효과적인 보강방법을 제안 하는 것을 목적으로 한다.
제안 방법
그러므로 상부하중에 의한 장부의 성능을 평가하기 위해 장부의 두께에 따른 비보강 전단실험과 철물의 개수⋅보강 간격 및 모양⋅삽입깊이 등의 요인을 둔 보강 전단실험을 행하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
목조 건축문화재 중 해체수리 및 시공과정에서 나타난 맞춤과 이음방법에 대한 특성 조사를 하였다.(정연상, 2008) 맞춤과 이음에 대한 개념을 설명하고 각 건물에서 사용된 맞춤과 이에 대한 특성을 설명하였다.
보강된 실험체의 기본형인 장부 두께 60 mm를 기준으로 비교한다. 장부의 내력은 철물은 2~3개를 삽입한 경우가 크며, 철물 개수 4개 이상을 삽입하여 철물의 양을 증가하여도 내력이 증가되지 않으므로 비경제적이다.
보는 기둥에 결구하기 위해 숭어턱 또는 장부와 같이 단면이 손실되며, 단면이 손실된 부분은 지붕 하중에 의해 전단파괴가 발생된다. 장부의 전단내력을 평가하기 위해 Table 2와 같이 요인을 두고 총 14개의 실험체를 제작하여 실험을 행하여 장부 두께에 따른 내력과 보강방법에 다른 내력을 평가하고자 한다.
전통 목구조는 해체를 하지 않은 상태에서 부재의 상태를 정확히 파악하기는 쉽지 않으므로 수리를 위해 해체한 문화재 목조 건축물을 25건의 수리보고서를 바탕으로 부재의 파괴성상과 이에 따른 보수⋅보강방법을 Table 1과 같이 정리하였다.
전통 목구조에 주로 사용된 수종을 기존 논문 및 보고서를 수집하여 조사하였다.(박원규 등, 2007) 조사된 수종은 침엽수 6종과 활엽수 19종으로 총 25종류이며, 시대에 따라 선사시대에는 상수리나무아속(94%), 삼국시대에는 참나무(57%), 고려시대에는 소나무(71%), 조선 시대에도 소나무(초기 : 73% → 후기 : 88%)가 사용되었으며 근대에는 소나무, 잣나무, 전나무, 잎갈나무, 가문 비나무 등 여러 침엽수종이 사용되었음을 알 수 있었다.
대상 데이터
중국 ‘영조법식’에서 사개맞춤의 장부 폭은 기둥 직경의 1/4~3/10으로 하고, 기둥과 만나는 보 및 인방재의장부 두께는 기둥 직경(D)의 1/4로 하고 실제 1/4~1/5 범위로 기술되어 있으나 본 연구에서는 기둥의 1/3로 정하여 실험을 행한다. 기본 실험체는 폭 190 mm, 높이 200 mm, 길이 700 mm로 하며, 장부는 두께 60 mm(기둥크기의 1/3), 길이는 90 mm(기둥의 1/2)로 제작한다. 보강철물은 3개의 날을 갖는 ∅8 mm 나선형 모양의 스테인리스강으로 녹에 의한 2차적 피해를 방지할 수 있다.
전통 목구조의 내력은 결구부의 영향을 크게 받으며 보의 파괴는 전통 목구조의 붕괴로 이어질 수 있다. 본 연구는 전통 목구조 결구부의 구조성능 평가를 위한 기초적 연구로 주요 구조부재인 보를 대상으로 한다. 보는 기둥에 결구하기 위해 숭어턱 또는 장부와 같이 단면이 손실되며, 단면이 손실된 부분은 지붕 하중에 의해 전단파괴가 발생된다.
이론/모형
현존하는 전통 목구조는 고려 후기 이후의 건축물로 대부분 소나무가 사용되었으리라 판단되므로 본 연구에서는 목재의 수종에 대한 영향을 제외하며 실험체는 소나무를 사용한다. 목재의 물리적 특성을 확인하고자 KS 기준에 따라 재료실험을 행하였으며, 그 결과를 Table 3에 정리하였다. 재료실험결과 건축구조기준(KBC-2009)에 제시된 구조재의 등급은 1등급에 해당된다.
성능/효과
(1) 장부의 내력과 초기전단강성은 장부 두께가 두꺼워질수록 증가하지만, 장부 두께를 크게 하면 기둥의 사개부분이 약해져 구조적 안전성에 영향을 미친다.
(2) 장부의 전단응력은 장부의 두께와 비례관계를 나타나지 않으며, 철물 2개를 중앙부에 배치한 G-U60-V2가 가장 큰 응력을 나타난다. 전단응력을 증가시키기 위해서는 장부의 중앙부를 보강하여야 효과가 크다.
전단응력은 중앙부에 보강될수록 보강효과가 크며 철물은 3개를 보강하는 것이 가장 효과적이다.
후속연구
전단응력 역시 내력과 동일하게 G-U60-H2 실험체가 가장 크다. 배치간격을 보면 철물을 4개 삽입한 경우에는 배근간격과 내력이 비례관계를 보이나 2개를 삽입한 경우 오히려 감소하므로 이에 대한 연구가 더 진행되어야 할 것이다. 삽입깊이에 따른 전단응력의 변화는 없다.
본 연구는 장부 두께를 60 mm로 제한한 실험으로 장부 두께를 달리하여 실험이 추가적으로 진행되어야 할 것이다. 전통 목구조의 장부를 해체하지 않고 보강하는 방법을 제안하였으며, 이를 토대로 기둥-보-도리가 결구 되는 화통맞춤 등에 대한 보강방법에 대해서도 연구가 진행되어야 할 것이다.
본 연구는 장부 두께를 60 mm로 제한한 실험으로 장부 두께를 달리하여 실험이 추가적으로 진행되어야 할 것이다. 전통 목구조의 장부를 해체하지 않고 보강하는 방법을 제안하였으며, 이를 토대로 기둥-보-도리가 결구 되는 화통맞춤 등에 대한 보강방법에 대해서도 연구가 진행되어야 할 것이다.
배치간격을 비교하면 철물개수가 증가함에 따라 25 mm에서 50 mm로 증가하면 내력도 증가한다. 철물의 개수가 4개로 증가시킬 경우 오히려 내력이 감소하나 이는 장부의 두께가 60 mm로 제한된 실험으로 이에 대한 연구가 추가적으로 진행되어야 할 것이다. 장부의 전단응력을 향상시키기 위해서는 중앙부에 철물을 삽입하여 보강하여야 하며, 장부 60 mm에서는 철물 4개 이상을 보강하는 것은 비보강 시험체보다 내력은 증가하나 재료 및 공사비 측면에서 비효율적이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
전통 목구조에서 가구는 어떻게 구성되는가?
전통 목구조는 기둥-보-도리로 가구를 구성하며, 보 장부의 파괴는 전통 목구조의 붕괴로 이어질 수 있다. 장부의 구조성능을 평가하기 위해 장부 두께에 따른 내력과 강성을 평가하고, 상부 구조체를 해체하여야 가능한 기존 보강방안을 보완하여 상부 구조체를 해체하지 않고 보강하는 방안을 제안한다.
전통 목구조의 보 장부의 파괴는 무엇을 유발하는가?
전통 목구조는 기둥-보-도리로 가구를 구성하며, 보 장부의 파괴는 전통 목구조의 붕괴로 이어질 수 있다. 장부의 구조성능을 평가하기 위해 장부 두께에 따른 내력과 강성을 평가하고, 상부 구조체를 해체하여야 가능한 기존 보강방안을 보완하여 상부 구조체를 해체하지 않고 보강하는 방안을 제안한다.
효과적인 장부 보강방안을 제안하기 위해 어떤 요소를 요인으로 비보강 실험체와 내력, 강성을 비교하였는가?
장부의 구조성능을 평가하기 위해 장부 두께에 따른 내력과 강성을 평가하고, 상부 구조체를 해체하여야 가능한 기존 보강방안을 보완하여 상부 구조체를 해체하지 않고 보강하는 방안을 제안한다. 효과적인 보강방안을 제안하기 위해 철물 개수 및 간격, 모양 및 삽입깊이를 요인으로 실험을 행하여 비보강 실험체와 내력, 강성을 비교한다. 장부의 전단실험을 통하여 다음과 같은 결론을 도출한다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.