인장재 개념, 종류, 역학적 거동, 설계 계산

본문내용

1. 서론
구조적 안정성은 인장력을 받는 부재들과 압축력을 받는 부재들 사이의 균형에 의존한다. 일반적으로 자연적인 재료들은 인장력보다는 압축력을 저항하는데 적절하기 때문에 전통적으로 구조물들은 아치나 돔 등에서 볼 수 있듯이 인장력을 받는 구조를 피하기 위해 노력해 왔다. 그러나 산업혁명시대에 이르러, 강재의 발전으로 순수한 인장력을 받는 부재들의 내구성에 대한 문제가 해결되자, 인장력을 받는 부재들의 사용이 증가하게 되었다.
그림 3.1에서 볼 수 있듯이 인장력을 받는 간단한 구조로는 경사진 지붕구조의 하현재, 트러스교에서 현재와 사재, 지붕구조의 대들보를 잡아주는 강봉(sag rod) 등이 있다. 근래에는 특수한 인장재인 와이어와 케이블이 버팀줄, 교량 (현수교와 사장교), 공기막 지붕의 지지구조로 사용되고 있다.
그림 3.1 인장재가 사용된 구조물의 예
인장재 설계는 매우 간단한 구조공학적인 문제일 것이다. 일반적인 인장재의 설계개념은 안정성(stability) 문제의 위험은 적으므로, 설계응력 범위내에서 작용 하중을 견딜 수 있는 충분한 단면적을 가지도록 단면크기를 결정하는 것이다. 세장성은 결정적인 설계사항이라기 보다는 시공성 및 사용성을 고려한 부가적인 제한사항이다. 따라서, 인장재 설계시에는 먼저 부재응력을 만족하는 단면을 가정한 후 부재검토시 세장성등이 만족되는지 살펴보는 순서로 인장재를 설계하면 된다.

키워드

인장,   역학,   설계,   강구조,   순단면,   전단,   파괴