Structure   구조물

1. 구조물 (Structure) 이란?

  ㅇ 하중을 지지,전달,견디어 내도록 하는 부재들의 조립체
     - 건축물,토목물,운송체 등에서 뼈대를 형성하는 것


2. 부재 (Member) 이란?

  ㅇ 구조물 부재, 구조용 부재 (Structural Member)
     - 골조 구조물을 이루는 구성요소(단위재) 임

  ㅇ 부재의 종류  :  기둥, 보, 트러스 등

  ㅇ 부재 요소 간의 상호연결 방법
     - 롤러 지지, 핀 지지, 슬라이딩 지지, 고정 지지, 탄성/스프링 지지, 레일 지지, 
       트러스트 베어링 지지 등

  ㅇ 외력에 의해 부재에서 발생되는 내력
     - 통상, 각 부재들의 단면에는, 수직력(축력),전단력,굽힘모멘트가 작용하게 됨 

  ㅇ [참고]  이력 부재, 다력 부재
     - 이력 부재, 2력 부재 (two force member)
        . 오직 한 쌍의 힘 만 존재하고, 이들이 같은 선 상에 있는 경우
        , 길이에 비해 직경,두께 무시할 만큼 작음
        . 인장 이력부재 例) 줄(rope), 현(string), 체인(chain) 등
        . 압축 이력부재 例) 커넥팅로드, 밸브스템 등
     - 다력 부재 (multi-force member)
        . 3 이상의 힘들이 존재
        . 구분 : 공점력계, 비공점력계
        . 1 이상의 다력 부재들을 포함하는 구조물 : 프레임


3. 부하 종류에 따른 부재 명칭

  ㅇ 파이프 (pipe) : 힘,모멘트를 받지 않고, 내부로부터 압력을 받음   (유체 수송)
  ㅇ 봉 (bar,rod) 
      . 인장 축력(축 하중)을 받음   (트러스 구성)
      . 비틀림(축 토크)을 받음   (축 구성)
  ㅇ 기둥 (column) :  압축 축력을 받음   (구조물 세로 방향 하중 지지)
  ㅇ 보 (beam) : 굽힘 변형력(굽힘 모멘트)을 받음   (구로물 가로 방향 하중 지지)
  ㅇ 축 (shaft) :  길이 방향에 작용하는 모멘트(토크)를 받음   ( 동력 전달)


4. 트러스 (Truss)

  ㅇ 트러스 구조물 (Truss Structure)
     - 가느다란 강체 부재(강재)의 끝을, 서로 연결(핀 접합)하여 만든 (결합된), 뼈대 구조물
     - 주로, 안정 상태를 유지토록, 삼각형으로 연결/조립되는 구조물
  ㅇ 주요 재료 
     - 나무(목재), 금속(강재 : 강봉,L형강,U형강,H형강,조립단면) 등
  ㅇ 연결(결합) 방식 
     - 덧붙임 판을 대고 볼트,용접으로 연결
     - 또는, 큰 볼트,핀을 사용하여 체결하는 등
  ㅇ 특징
     - 막대 부재들이 조인트(결합점/연결점)에서 연결되고,
     - 하중이 조인트에 만 가해지고,
        . 한 곳에 가해진 큰 힘을, 막대 부품을 통해 다른 연결점들로 쉽게 분산시킬 수 있음
     - 부재의 무게를 무시할 수 있는 구조물
     - (가장 간단한 내력을 갖는 구조물임)
  ㅇ 트러스 종류
     - 평면 트러스 : 부재들이 모두 동일 평면에 위치
  ㅇ 용도
     - 긴 다리나 큰 건물의 천장 구조물, 돔과 같이 건물 자체의 형태 유지 등


5. 보, 빔 (Beams)

  ㅇ 축 방향에 수직한 하중의 지지 및 휨(굽힘)에 대해 저항하도록 만든, 가느다란 구조물 부재
  ㅇ 특징
     - 대부분 균일 단면적, 균질 재료로 만들어짐
     - 하중은 길이 방향에 수직하게 받음
     - 매 지점 마다 내부 전단력과 굽힘 하중을 받음
     - 축 응력은 작아 종종 무시됨
     - (가장 중요하고 기본적인 구조물)
  ㅇ 보의 종류
     - 정정보  :  정역학적 평형방정식 만으로 반력을 구할 수 있는 보
        . 단순보 : 한쪽 끝은 핀지지, 다른쪽 끝은 롤러지지
        . 외팔보 (캔틸레버보) : 한쪽 끝은 고정지지, 다른쪽 끝은 자유단(이동,회전 가능)
           .. 고정지지에서, 힘,모멘트 반력 둘 다 존재
        . 돌출보 (내다지보) : 한쪽 끝은 핀지지, 다른쪽 중간 롤러지지 후 돌출부는 회전 가능
     - 부정정보  :  정역학적 평형방정식 만으로는 반력을 구할 수 없는 (과잉 지지, 과잉 구속) 보
        . 양단 고정보, 일단 고정 타단 지지보, 연속보
  ㅇ 지점(支點,support)의 종류  :  고정 지점, 고정 회전 지점, 가동 회전 지점
     - 핀지지 : 보 끝 이동은 억제하되, 회전은 억제 안함
        . 반력 : 수평,수직 반력 유발시키나, 회전(모멘트) 반력 유발 못함
     - 롤러지지 : 수직 이동 억제하나, 수평 이동 및 회전은 억제 안함
  ㅇ 외력(하중)의 종류  :  집중 하중, 분포 하중, 이동 하중
  ㅇ 내력의 종류  :  축력 (압축력, 인장력), 전단력, 휨 모멘트
  ㅇ 해석,설계 절차 
     - 하중 → 전단력,굽힘모멘트 → 응력,변형률,처짐 → 여러 하중 조건 하에서 해석 및 설계 가능


6. 기둥 (Column)

  ㅇ 축 방향 압축 하중을 받는, 길고 가는 구조물 부재