조경재료의 역학적 성질과 성토재료 요건

핵심 정리

조경재료의 역학적 성질은 재료가 하중을 받았을 때 버티는 힘과 모양이 바뀌는 방식을 나타내는 성질이다. 재료역학은 구조물에 작용하는 하중에 따른 응력과 변형을 구하는 학문이고, 조경 재료의 성질도 같은 틀로 나눠 본다. 이 성질은 재료를 고르고 시공할 때 안전 여부를 가르는 기준이 된다. 기출에서는 강도, 탄성, 소성, 취성, 강성, 경도가 기본 개념으로 나오므로 각각이 무엇을 기준으로 정해지는지부터 정리해야 한다.

먼저 재료가 버틸 수 있는 한계를 나타내는 것은 강도다. 강도는 재료가 파괴되기 전 견딜 수 있는 최대 응력으로 역학적 성질이다. 하중을 제거했을 때 재료가 보이는 반응은 탄성과 소성으로 나뉜다. 외력을 제거하면 원래 형태로 되돌아가는 성질을 탄성이라 한다. 탄성이 원형 복귀를 기준으로 한다면 소성은 변형이 남는지를 기준으로 한다.

소성은 하중을 제거한 뒤에도 변형이 남는 영구 변형 성질이다. 반대로 취성은 소성 변형 없이 파괴되는 성질이다. 두 성질은 파괴 전에 변형이 나타나는지를 기준으로 대비된다.

변형에 대한 저항은 강성과 경도로 나눠 본다. 강성은 재료에 외부에서 변형을 가할 때 주어진 변형에 저항하는 정도를 수치화한 것이다. 경도는 재료 표면이 관통이나 압입에 대해 가지는 상대적인 저항성이다. 두 개념은 모두 저항을 말하지만 저항의 대상이 같지 않다.

이 성질들은 하나로 묶어 외우기보다 어떤 하중 조건과 어떤 대상에서 나타나는지로 구분해야 한다. 같은 재료라도 역할이 다르면 요구되는 성질이 달라지며, 조경에서 흙을 쌓아 만드는 성토재료가 대표적이다.

자세히

강도와 탄성은 하중 제거 후 남는 변형으로 가른다

강도와 탄성은 모두 응력을 다루지만 묻는 지점이 다르다. 강도는 파괴 직전까지 버티는 한계를 묻고, 탄성은 그 이전 단계에서 변형이 되돌아오는지를 묻는다. 강도는 파괴를 기준으로 하고 탄성은 복귀를 기준으로 하므로, 두 값을 같은 개념으로 섞어 쓰면 선지를 틀리기 쉽다. 응력이 항복 응력에 이르기 전에는 탄성 변형이 주로 나타나고, 항복 이후에는 영구 변형이 누적된다. 따라서 항복 응력 이전에 머무는 재료는 하중을 빼면 원래 형태를 되찾지만, 항복을 넘긴 재료는 흔적이 남는다.

표에서 보듯 강도는 파괴 여부를, 탄성과 소성은 하중을 뺀 뒤의 형태를 기준으로 삼는다는 점을 함께 기억하면 된다.