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製材品等級區分之方法及注意事項

(一)製材品等級區分之方式

主要可依照原理之差異分為目視等級區分法(如圖1所示)與機械等級區分法(如圖2所示)。目視等級區分法,主要是透過製材品表面存在之缺點進行目視上之快速評估,常見之木材表面缺點包含節、弧邊、貫通割裂、環裂、腐朽、蟲蛀、樹皮捲入、脂囊、彎曲等特徵,或是以平均年輪寬、纖維方向之傾斜比大小作為評估依據。而機械等級區分法,主要應用於結構用途之製材,其是透過靜態抗彎試驗法,測定比例限界內之靜態彈性模數(Static modulus of elasticity, MOEs),作為機械等級區分之依據,也因為木材之彈性模數與強度具有良好之相關性,故相較目視等級區分法,可以更準確區分木材之強度性質。

圖1、依照CNS 14630標準,進行製材品目視等級區分之節徑量測。

圖2、依照CNS 14630標準,進行製材品機械等級區分。

(二)目視等級區分法之注意事項

目視分等法之標準程序,即「查詢正確之分等標準」、「對應正確之製材材種」、「查詢標準之量測方式」、「進行製材之等級區分」四個步驟。

需要查詢正確之分等標準的原因,係因根據製材用途之差異,量測之方式、缺陷之定義、分級之標準亦不盡相同,舉例而言,節之節徑一詞,CNS 444(2012)「製材之分等」中之板材類、CNS 15563(2012)「針葉樹裝修用製材分等」標準是代表節之長徑。在CNS 444(2012)「製材之分等」標準中之角材類、CNS 14630(2017)「針葉樹結構用製材」、CNS 15581(2012)「闊葉樹製材分等」、CNS 15582(2012)「針葉樹底材用製材分等」標準中是均指與製材材緣之稜線相平行且與節相切之兩切線間之距離,在CNS 14631(2002)「框組壁工法結構用製材」標準中則是指節在橫斷面投影面積對橫斷面厚度之比。除此之外,其他缺點之量測方式上意有所差異,造成上述定義之差異與製材適用範圍及分級嚴謹程度有關。

此外,需要對應正確之製材材種的原因,乃因即使使用相同之標準,亦會針對不同尺寸規格之製材,而有不同之等級區分規範,舉例而言,CNS 444(2012)「製材之分等」標準,將製材材種分為板材類、角材類共兩種,前者為橫斷面短邊未滿75 mm,且橫斷面長邊為短邊之4倍以上者;後者則為橫斷面短邊為75 mm以上者,以及橫斷面短邊未滿75 mm,且橫斷面長邊未滿短邊之4倍以上者。其中板材類與角材類在節、弧邊之量測及等級區分規範均不同。

而CNS 14630(2017)「針葉樹結構用製材」中,則是將製材材種分為甲種結構用製材I類、甲種結構用製材II類、乙種結構用製材共三種,其中甲種與乙種之差異在於前者為主要使用於高抗彎性能場合之製材,後者則為使用在抗壓性能為必要之部分者,而I類係指橫斷面短邊未滿36 mm者,以及橫斷面短邊為36 mm以上,且橫斷面長邊未滿90 mm者;II類則為橫斷面短邊為36 mm以上,且橫斷面長邊為90 mm以上者。其中甲種結構用製材I類與II類相較之下,I類在節之規範上較為寬鬆,僅針對製材寬面之節徑比程度進行區分,但II類則額外需針對窄面之節徑比程度進行區分,且寬面更區分為材緣部與中央部進行不同程度的規範,因此在查詢製材等級區分之適用標準後,確認製材之材種亦是十分重要之操作環節,確認完成後,便可依各標準所規定之表面缺點量測方式進行製材目視等級之評估。

(三)機械等級區分法之操作方式

        機械等級區分之操作方式,係根據CNS 14630(2017)「針葉樹結構用製材」標準進行,採用三分等載重抗彎試驗,測定在比例限度內之初使載重及最終載重之撓區差,並依下式(1)至(3)計算抗彎彈性模數(Modulus of elasticity, MOE),其中式(2)之I對應橫切面矩形或鼓形材製材之場合,式(3)之I對應圓柱類製材之場合。

………(1)

………(2)

………(3)

 

式中,ΔP為比例限度內初始載重及最終載重之差(N),l為跨距(mm),Δy為ΔP相對應跨距中央之撓區差(mm),I為斷面慣性矩,b為試驗製材橫斷面長邊或鼓形材之直徑(mm),h為試驗製材橫斷面短邊(mm),π為圓周率(=3.14),d為試驗製材之直徑(mm)。

文章提供:楊德新教授

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