抗壓試驗

縱向抗壓試體載重方向與管胞方向平行如圖 5-1，強度可以下式 計算。

Ec=(ΔP*L)/(ΔL*A) σc=Pm/A

其變數說明如後。

Ec: 縱向抗壓彈性模數(MPa) σc: 縱向抗壓強度(MPa)

ΔP: 彈性範圍內之載重增量(N) Pm: 最大載重(N)

L: 縱向長度(mm)

ΔL: 對應△P 的縱向長度變形量(mm) A: 抗壓試體的斷面積(mm²)

圖 5-1、縱向抗壓試体

橫向抗壓強度之計算式如圖 5-2，與前者類似。試體載重方向與 管胞方向垂直。橫向抗壓彈性模數 E_c90 (MPa)與橫向抗壓強度σc90

(MPa)可以表示如下式。

Ec90=(ΔP*L)/(ΔL*A) σc90=P_m/A

h

a a

圖 5-2、徑向抗壓試体

圖 5-3 至圖 5-6 為標準試體(尺寸為 25mm×25mm×50mm)縱向抗壓 試驗之力與位移關係曲線，圖 5-3 為花旗松；圖 5-4 為南方松、圖 5-5 為北美鐵杉以及圖 5-6 為放射松。這個尺寸的每一種木材共計進行三 個相同條件試體的試驗，藍色實線為第一次試驗；紅色虛線為第二次 試驗，綠色點線為第三次試驗結果。由圖中可以看出，木材在彈性階 段，性質穩定性頗高，三次試驗之力與位移關係曲線相當吻合，但破

h

a a

壞點(或亦可稱為降伏點)則因複雜的破壞機制，使結果高低不等，差 異可達 20-30%，甚至有些木材破壞後之行為相當難預測(例如南方 松)。因此，雖然木材韌性區間不小，在沒有其他韌性材料搭配的情 況下，木材結構應該採用強度應力法(ASD)設計，而不要太倚賴其破 壞後之塑性能力。

圖 5-3、花旗松縱向抗壓力與位移曲線-標準試體

圖 5-4、南方松縱向抗壓力與位移曲線-標準試體

圖 5-5、北美鐵杉縱向抗壓力與位移曲線-標準試體

圖 5-6、放射松縱向抗壓力與位移曲線-標準試體

圖 5-7 至圖 5-10 為小方塊試體(尺寸為 25mm×25mm×25mm)縱向 抗壓試驗之力與位移關係曲線，情形與標準試體結果相似，但因試體 較小，瑕疵影響較大，試驗結果的不穩定性較高。

圖 5-7、花旗松縱向抗壓試驗之力與位移關係曲線-小方塊試體

圖 5-8、南方松縱向抗壓力與位移曲線-小方塊試體

圖 5-9、北美鐵杉縱向抗壓力與位移曲線-小方塊試體

圖 5-10、放射松縱向抗壓力與位移曲線-小方塊試體

在縱向抗壓強度的計算上，取降伏點之應力σya

*當作最大值σc， 由於降伏後之不穩定性，而忽略降伏後可能因壓密的緣故，應力再微 幅升高的情況，縱向抗壓強度計算整理如表 5-1。至於縱向抗壓彈性 模數的計算，只取範圍約在彈性線性段中間區域的斜率，當作分析楊 氏模數的數值，整理如表 5-2。

表 5-1、縱向抗壓強度 σ^*ya (MPa)

花旗松 南方松 北美鐵杉 放射松 25^mm×

25^mm× 25^mm

試體 1 73.84 61.99 67.43 32.80 試體 2 73.55 65.92 85.98 29.79 試體 3 31.85 64.41 85.84 31.77 平均 59.74 64.11 79.75 31.45 25^mm×

25^mm× 50^mm

試體 1 76.05 66.89 52.46 32.80 試體 2 77.40 66.21 52.16 33.27 試體 3 74.10 75.58 53.74 29.89

平均 75.85 69.56 52.79 31.99

圖 5-11、花旗松徑向抗壓力與位移曲線-小方塊試體

圖 5-12、南方松徑向抗壓力與位移曲線-小方塊試體

圖 5-13、北美鐵杉徑向抗壓力與位移曲線-小方塊試體

圖 5-14、放射松徑向抗壓力與位移曲線-小方塊試體

圖 5-15、花旗松徑向抗壓力與位移曲線-標準試體

圖 5-16、南方松徑向抗壓力與位移曲線-標準試體

圖 5-17、北美鐵杉徑向抗壓力與位移曲線-標準試體

圖 5-18、放射松徑向抗壓力與位移曲線-標準試體

表 5-3、徑向抗壓強度 σ^*yr (MPa)

圖 5-19、花旗松弦向抗壓力與位移曲線-小方塊試體

圖 5-20、南方松弦向抗壓力與位移曲線-小方塊試體

圖 5-21、北美鐵杉弦向抗壓力與位移曲線-小方塊試體

圖 5-22、放射松弦向抗壓力與位移曲線-小方塊試體

圖 5-23、花旗松弦向抗壓力與位移曲線-標準試體

圖 5-24、南方松弦向抗壓力與位移曲線-標準試體

圖 5-25、北美鐵杉弦向抗壓力與位移曲線-標準試體

圖 5-26、放射松弦向抗壓力與位移曲線-標準試體

表 5-5 是弦向抗壓強度，表 5-6 則是弦向楊氏模數。