트러스구조물

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트러스구조물에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

만든다. 이구조는 대스팬구조에 이용되는 경우가 많다. 장점으로는 철재의 양이 절약되며, 작업이 용이하며, 수평력에 강하다는 점을 들 수 있다. 그러나 구조해석이 어렵고, 가공이 복잡하며, 조립에도 품이 많이 든다는 단점이 있다.
직접 하중을 받지 않는 트러스도 변형 저항에 도움이 된다.
평형 트러스를 연결함으로써 효과가 더 증가한다.
평행하는 트러스의 추가로 효과가 증가한다.
2방향으로 트러스를 연결시켜 최대의 효과를 얻는다.
4. 트러스의원리
보의 기준
보의 윗부분에는 압축력이 작용하고, 아랫부분에는 인장력이 작용하여 보가 아래쪽으로 휘어진다. 이때 보를 구부리는 전단력과 휨 모멘트는 하단이 가장 크고, 상단은 하단보다 작으며 중간 부분은 거의 작용하지 않으므로 보의 중간부분에는 부재를 적게 사용해도 여유가 있다. 따라서 삼각형 구조로 보의 상하단을 보강시켜 만드는 것이 트러스 구조의 원리이다.
골조 기준
4귀가 힌지로된 골조
는 이론상 평형 상태를
유지함
비대칭 하중에서는
귀 부분에 휨 강성
이 없으면 붕괴됨
대각 부재가 변형에
저항하여 골조는 트러
스가 됨
5. 트러스의 해석 트러스의 해석은 모든 부재는 축방향력만의 부재력이 생긴다는 가정이 성립할 때 가능하게 된다.
- 트러스 해석의 기본 가정 -
1. 절점은 마찰이 없는 활절이다.
2. 트러스에 작용하는 모든 하중은 절점에 집중하중으로 작용한다.
3. 절점을 연결하는 직선은 부재의 중심축과 일치한다.
이같은 가정은 트러스의 해석을 보다 편하게 하기 위해서 만들어졌지만, 실제 철골트러스의 경우에는 절점이 리벳접합 또는 용접 등으로 되어 있어서 강절점에 가깝기 때문에 트러스의 절점에 재단모멘트가 생기게 된다. 또 하중에 의한 모멘트와 편심으로 인한 모멘트를 무시하자는 가정이다.
그러나 이러한 가정은 축방향력에 의한 응력에 비하여 모멘트에 의한 응력이 매우 작으므로 트러스의 부재설계에서 축방향력만을 가지고 설계해도 대부분 안전한 설계가 되기 때문에 그 정당성이 인정된다.
6. 트러스 접합부
트러스 접합부는 트러스를 구성하는 부재 상호의 핀접합부와 트러스와 다른 구조방식 부재와의 접합부의 2가지로 구별된다.
전자의 경우, 절점을 핀으로 하기 위해서 가셋 플레이트 모이는 각부재의 중심선을 1점에 교차하도록 한다. 산형강 등에서는 중심선과 볼트나 리벳을 배치하는 게이지 라인과는 다르게 되는 경우가 많으므로 편의상, 이 게이지 라인이 1점에 교차하도록 설계하고 있다.
리벳이나 볼트 또는 용접에 의해 강접합되면 가셋 플레트에 의하여 생기는 상대적 회전이 억제되기 때문에 트러스부재는 순전한 인장이나 압축부재에서 보다 적은 휨과 전단응력이 일어나는 부재로 바뀐다. 절점에 작용하지 않는 하중과 연결부재의 오차로 인해 2차응력이 발생한다.
후자의 경우, 트러스를 구성하는 부재는 일반적으로 축방향력에 맞추는 정도의 것이 보통이므로 다른 구조방식의 부재와의 접합에서도 트러스를 구성하는 부재의 접합과 마찬가지로 휨응력의 발생을 적극 조절하여 부분적으로 보강할 필요가 있다.
7. 트러스의 이용
1) 트러스교
몇 개의 직선 부재를 한 평면 내에서 연속된 삼각형의 뼈대 구조로 조립한 것을 트러스라고하며, 트러스를 이용한 교량을 트러스교라고 한다. 즉 트러스교는 곧은 부재를 부재 끝부분에서 마찰이 없는 힌지로 결합한 삼각형의 뼈대 구조를 기본으로 하여 교량에 적합한 구조물로 조립한 것이다. 트러스교가 고안된 초기 무렵은 부재와 부재의 핀 결합이라는 이론상의 가정을 가급적 만족하도록 설계하였으나, 핀 결합된 트러스는 전체의 강성이 적으며 오랫동안 교통하중이 반복하여 작용하면 아이바의 구멍이 마모되기 때문에 타원형으로 넓어져서 핀 결합으로서의 기능을 다하지 못하고 내구성 면에서 좋지 않은 경우가 많이 있다. 따라서 근래에는 절점부를 용접 또는 고장력 볼트로 결합한 강결 트러스가 주로 사용되고 있다. 트러스교는 일반적으로 지간이 50∼100m정도에 알맞는 형식으로, 비교적 작은 중량의 부재를 순차 조립하여 큰 강성을 얻을 수 있으므로 외팔보 공법의 채용이 다른 형식보다 유리하며, 또한 개개 부재의 단면이 작기 때문에 운반이 용이하며, 해협이나 산간 계곡 등에 적합한 교량이다. 교량에 많이 사용되는 트러스는 위에서 언급한 종류들이고 이중 와렌 트러스(Warren Truss)와 프랫 트러스(Pratt Truss)가 가장 많이 사용되고 있다.
트러스 형식이 교량에 널리 사용되는 까닭은 간단하면서도 역학적으로 이해하기가 쉽다는 장점 때문이다. 또한 삼각형 구조는 외력이 작용할 때 가장 안정한 구조물이기도하기 때문이다.
2) 스페이스 프레임
- 대공간 구조로서 입체트러스가 이용된다.
정의
- 선형부재들을 결합한 것으로 힘의 흐름을 전달시킬 수 있도록
구성된 구조시스템
- 구성성분이 2차원적인 경우도 있으나, 거시적으로는 평판
또는 곡면의 형태를 이룸.
- 복층 그리드
특성
- 무지주의 대공간 구조시스템의 일종
- 구조물을 이루는 각 단위의 특성에 따라 연속체로 치환된
전체구조물의 특성으로 보임.
- 등가 연속체로 표현하는 것은 합리적인 방법이며 스페이스 프레임의 거시적인 거동을 면부재인 연속체 구조물의 거동으로 파악할 수 있음.
- 스페이스 프레임 중에서 절점에 직선부재들이 연결된 형태는
스페이스 트러스이며 축력만을 전달함
- 층의 수, 곡면의 형태, 매쉬의 빈도등의 기하학적 배열요소들은
구조물의 강성을 결정함.
장점
- 중간기둥 없는 대공간 연출가능
- 콘크리트 쉘구조 보다 경량
- 충분한 강성 유지
- 공업화 가능
- 구조체의 최소 그리드가 일반적으로 작기 때문에 2차 부재를 생략할 수 있음.
- 시공의 정확성 기대
- 미학적 고려가능
단점
- 동일부재 사용으로 인한 과잉강도가 우려됨. (비경제적인 부분은 대량생산에 의한 생산비 절감을 통해 충분히 보상받을 수 있음.)
- 정밀 시공도 확보(1/10 mm)가 필요
- 조립을 위한 가설발판 설치 계획에 주의해야 함.
(리프트 업 공법의 적용이 바람직.)
8. 트러스 구조물
1) 단면
2) 종류 : 워렌트러스
3) 용도 : 지붕트러스
4) 재료 : 수수깡, 이쑤시게

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