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기계·공학 · 구조와 재료

트러스와 부재의 인장·압축

트러스는 삼각형으로 연결된 부재가 하중을 나누어 받는 구조입니다. 각 부재가 당겨지는지 눌리는지 절점의 힘으로 읽습니다.

관련 실험: 트러스 다리 하중 →
트러스 다리 하중
트러스 다리 하중 실험 장면 →

개념과 작동 원리

이상적인 트러스는 곧은 부재가 핀 절점으로 연결되고 하중이 절점에 작용한다고 가정합니다. 각 부재에는 주로 축방향 힘이 작용합니다.

절점에 모인 힘의 가로·세로 합이 0이 되도록 부재력이 정해집니다. 인장과 압축의 부호를 기준과 함께 읽으면 힘 전달 경로를 볼 수 있습니다.

관계식과 성립 조건

평면 절점마다 ΣFx=ΣFy=0을 사용합니다. m=2j−3은 전형적인 단순 평면 트러스의 정정성 판단에 쓰는 개수 조건입니다.

부재 수의 조건만 만족한다고 기하학적 안정성이 보장되지는 않습니다. 실제 연결부의 휨, 부재 좌굴과 재료 손상은 이상 축력 모형 밖의 효과입니다.

가상 실험에서 읽을 변화

인장과 압축 부재가 함께 절점의 힘을 평형으로 만들어요.

핀 절점·직선 부재·작은 변형의 정정 트러스예요. 부재 자중·좌굴·접합부 파괴는 제외해요. 허용력 초과는 경고이며 붕괴 동역학이 아니에요. 실제 다리 하중 시험을 따라 하지 말아요.

핵심 관계와 기호

ΣFx = ΣFy = 0 · m = 2j − 3

공식에 쓰인 기호와 단위
기호뜻단위
m부재 개수개
j절점 개수개
부재력부재의 축방향 힘N

예시로 확인하기

파란 부재와 붉은 부재는 무엇을 뜻하나요?

인장과 압축이에요 · 인장과 압축 부재가 함께 절점의 힘을 평형으로 만들어요.

자주 헷갈리는 점

  • 트러스의 모든 부재가 하중을 똑같이 나누어 받는 것은 아닙니다.

이 개념을 실험으로 확인하기

참고 자료

OpenStax · University Physics Volume 1 (영어)