최근 수정 시각 : 2024-10-30 23:00:54

트러스 구조


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참고하십시오.
1. 개요2. 분류
2.1. 단순 트러스2.2. 합성 트러스2.3. 복합트러스
3. 형태
3.1. 평면 트러스3.2. 입체 트러스
4. 해석
4.1. 이상 트러스4.2. 안정과 정정4.3. 절점법4.4. 단면법
5. 트러스 구조가 사용된 건축물

1. 개요

Truss

직선 부재들을 여러 개의 삼각형 모양으로 배열해 구성된 구조물.

2. 분류

2.1. 단순 트러스

부재 3개를 삼각형 모양으로 연결하고, 여기에 부재를 2개씩 더해 삼각형을 한 개씩 증가시켜 나가면 만들 수 있는 트러스다.
파일:king_truss_with_webs.jpg
파일:tr22i36.png

2.2. 합성 트러스

둘 이상의 단순 트러스를 연결하여 만들어진 구조물이다.

2.3. 복합트러스

단순 트러스도 합성 트러스도 아닌 트러스이다.

3. 형태

3.1. 평면 트러스

모든 부재들이 평면에 놓여 있고 외력과 반력도 평면상에서 작용하는 트러스이다. 삼각형이 아래와 같은 형상으로 주욱 직선으로 이루어진 형태를 일컫는다.

파일:t339_i1.jpg
상하에 있는 부재를 현재(弦材)라고 하며, 위쪽에 있는 것을 상현재, 아래쪽에 있는 것을 하현재라고 한다. 수직으로 놓인 부재는 수직재, 대각선으로 놓인 부재는 사재라고 한다. 수직재와 사재를 복부재라고 한다.

평면 트러스에는 Pratt 트러스, Howe 트러스, Warren 트러스, Parker 트러스, Baltimore 트러스, K 트러스 등이 있다.

3.2. 입체 트러스

부재가 모두 동일 평면에 있지는 않은 트러스이다.

파일:geodesic dome.jpg
삼각형 모양으로 구조를 만든 돔을 지오데식 돔이라고 하며, 리처드 벅민스터 풀러가 1967년 몬트리올 엑스포 미국관을 디자인한 데서 나왔다. 풀러 돔이라고 부르기도 한다. 지구를 이 삼각 다면체 모양으로 감싸고 접한 삼각형에 투영해 전개한 지도를 풀러 도법 또는 다이맥션 도법이라고 하는데, 면적 비례와 위치 관계가 정확하다는 장점이 있다. 다만 바다도 찢어지기 때문에 해도로는 쓰기 곤란하다.

트임멜 맨돔, 디스커버리 돔, 평면 트러스 집합 돔, 다이아몬드 셸(구형) 등의 형태가 있다.

4. 해석

트러스를 고전적으로 해석할 때는 몇 가지 가정을 한 다음 물체의 평형방정식을 이용해 각각의 부재력을 구한다. 토목공학과에서는 주로 2학년 때 구조역학에서 평면트러스를 해석하는 방법을 배운다.

4.1. 이상 트러스

트러스를 해석할 때 다음과 같이 가정한다.
1. 부재들은 마찰이 없는 핀으로 연결되어 있다. 따라서 부재는 전단력이나 휨모멘트를 받지 않고 오로지 축력(인장력 또는 압축력)만 받는다.
1. 하중과 반력은 트러스의 절점에만 작용한다.
1. 각 부재는 직선이다.
1. 하중으로 인한 트러스의 변형은 무시한다.

이러한 가정들 때문에 트러스는 보나 라멘에 비해서는 해석이 간단한 편이다.

4.2. 안정과 정정

부재의 연결이 부적절하여 전체적인 형태가 변형될 수 있거나, 구속이 부적절하여 움직인다면 트러스는 불안정하다. 그렇지 않다면 트러스는 안정하다.

안정한 평면 트러스의 부재의 수를 b, 반력의 수를 r, 절점의 수를 j라 하면 b+r-2j의 값에 따라 트러스의 안정과 불안정, 정정과 부정정이 결정된다.
  • b+r-2j<0: 트러스는 불안정하다.
  • b+r-2j=0: 트러스가 안정하다면 정정이다. 즉, 모든 부재력을 평형방정식만으로 구할 수 있다.
  • b+r-2j>0: 트러스가 안정하다면 부정정이다.

4.3. 절점법

트러스의 부재력을 하나하나 구해 나가는 방법이다.

트러스 전체에 평형방정식을 적용하여 반력을 구한다. 그 다음 각 절점을 하나씩 고립시켜 자유물체도를 그리고, 절점에 작용하는 힘(외력, 반력, 부재력)들로 평형방정식을 세워 부재력을 구해나간다. 절점마다 사용할 수 있는 평형방정식은 2개(ΣFx=0, ΣFy=0) 뿐이므로 절점에 연결된 부재가 2개 이하인 곳부터 차례로 절점법을 적용한다.

4.4. 단면법

특정 부재의 부재력만을 계산할 때 주로 쓰인다.

트러스 전체에 평형방정식을 적용하여 반력을 구한다. 트러스의 일부를 잘라 고립시키고, 평형방정식을 적용해 부재력을 구한다. 사용할 수 있는 평형방정식은 3개(ΣFx=0, ΣFy=0, ΣMo=0)이므로 자유물체의 미지 부재력은 3개 이하여야 한다.

5. 트러스 구조가 사용된 건축물

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