Abstract
365 pieces of domestic $38{\times}140{\times}3600mm$ 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 $5^{th}$ 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 $5^{th}$ percentile calculation. The MOR-MOE regression based method only was able to estimate the lower $5^{th}$ 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.
KS F 3020-침엽수구조용재 기준에 따라 국산 소나무(Pinus densiflora) $38{\times}140{\times}3600mm$ 구조용 제재목 365개에 대하여 기계등급구분을 실시하고, 휨허용응력을 산출하여 현재 적용되는 KS기준허용응력과 비교 분석하였다. 휨허용응력 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.
