온도가 올라가면 대부분의 물질은 늘어납니다. 물은 예외적으로 특이한 경우인데 온도가 영하로 내려가면 물은 동결하면서 부피가 9% 정도 팽창합니다. 물을 제외하면 대부분의 물질은 온도가 올라가면서 팽창합니다. 이렇게 재료가 팽창하면 구조물에 어떤 영향을 미치게 될까요? ▶ 열팽창계수와 온도하중 ▶ 축방향력과 변형, 푸아송비 열팽창다음과 같은 정정구조물이 있을 때 온도가 ΔT만큼 상승한다면 어떻게 될까요? 이 부재의 한 쪽은 자유단으로 고정되어 있지 않기 때문에 길이가 δ 만큼 팽창하게 됩니다. 길이만 팽창할 뿐 문제를 야기하지는 않습니다. 이때 얼마나 늘어나게 될까요? 늘어난 길이는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.  열팽창계수는 어떤 재료의 온도가 1℃ 변했을 때 단위길이 당 길이가 얼마나 변했는지 나타..

건축구조/힘과 응력 2024. 7. 10. 18:04

모든 재료에 힘이 작용하면 축방향력이나 휨응력, 단면응력으로 나타납니다.  재료의 축방향으로 힘이 작용하면 다음과 같은 응력이 발생하다고 했습니다.  ■ 축방향력과 변형, 푸아송비  이렇게 길이 방향으로 힘 P가 작용하면 응력-변형도 곡선은 다음과 같이 나타납니다. 일단 탄성 구간에서만 살펴본다면 재료에 가해진 힘은 다음과 같은 관계를 나타냅니다.  응력의 개념에서 살펴본 것처럼 응력은 위의 두 식으로 나타낼 수 있기 때문에 두 식으로부터 다음과 같은 관계를 유도할 수 있습니다. ■ 응력이란?▶ 응력-변형도 곡선이란?■ 강도와 강성(탄성계수), 취성과 연성  즉 어떤 재료에 힘이 P만큼 작용했을 때 그 재료가 늘어난 양은 위의 식으로 계산할 수 있습니다. 이 식은 축방향력이 작용할 때 그 재료가 늘어나는..

건축구조/힘과 응력 2024. 7. 9. 21:39

단순보에 이어서 캔틸레버보는 지점에서 반력을 어떻게 계산하는지 살펴보겠습니다. ▶(이전글) 단순보와 구조역학 캔틸레버보의 구조역학 - 집중하중아파트에서 흔히 볼 수 있는 발코니같은 구조물은 구조체에서 불쑥 튀어나온 형상으로 되어 있습니다.  캔틸레버보는 외팔보라고도 하는데 한쪽은 아무 것도 걸리는 것 없이 자유로운 자유단이고, 다른 한쪽은 고정단으로 지지된 구조물을 말합니다. 이런 캔틸레버보는 단순보와 마찬가지로 정정구조물에 해당합니다. 아래 그림처럼 자유단 끝단에 집중하중 P가 작용한다고 가정해보겠습니다.  그러면 반대쪽인 고정단에서는 3가지 반력 - 수평반력, 수직반력, 모멘트 - 이 발생합니다. 이것을 그림으로 나타내면 다음과 같습니다. 이 반력을 풀어내려면 다음과 같은 힘의 평형식을 똑같이 이용..

건축구조/힘과 응력 2023. 1. 11. 16:40

보는 중력방향에 가로로 놓이는 부재이고 이전 블로그에서 설명한 것처럼 양단부의 지점을 어떻게 조합해서 만드느냐에 따라 구조물이 부담하는 하중이 달라지게 됩니다. 여기서는 가장 기본이 되는 단순보를 가지고 지점에서의 반력을 어떻게 풀어내는지 살펴보도록 하겠습니다. 실제 구조해석을 위해 구조물의 모델화를 어떻게 적용하는지는 다음 글을 참고하시기 바랍니다. ▶ 구조역학의 기본 개념/ 구조물의 모델화/ 보의 하중 계산/ 일방향슬래브▶(이전글)  정정구조물의 반력 계산 단순보단순보는 양쪽 지점 중 한쪽이 이동단이고 다른 지점이 회전단으로 구성된 부재를 말합니다. 양쪽 모두 이동단으로 만들면 수평방향의 힘이 작용할 때 한쪽으로 밀려나기 때문에 안정된 상태를 유지하지 못합니다. 따라서 단순보가 말 그대로..

건축구조/힘과 응력 2023. 1. 11. 15:14

보의 단부조건에 따라 단부에서 발생하는 휨모멘트의 크기와 중앙부의 최대처짐량을 정리해보았습니다. 여기서 제시하는 값은 많이 사용되기 때문에 암기해 두는 편이 좋습니다. ▶ 구조물의 지점과 절점 ▶ 보의 처짐과 사용성 양단보 다음 표는 양단에 지지점이 있는 보에서 하중조건에 따라 집중하중과 등분포하중이 작용할 때 양단 지점의 지지조건에 따라 지점이나 중앙부에서 발생하는 모멘트와 반력, 최대처짐량을 나타냅니다. '고정단 C' 에 해당하는 값은 보 양단이 고정단으로 지지될 때 단부지점에서 발생하는 모멘트를 나타냅니다. '단순지지 Mo' 에 해당하는 값은 보 양단이 단순지지(이동단 + 회전단)로 지지될 때 중앙부에서 발생하는 모멘트를 나타냅니다. '반력 R' 은 보 양단 지점에서 발생하는 반력의 크기를 나타냅니..

건축구조/힘과 응력 2023. 1. 11. 11:23

이전에 정정구조물에서 발생하는 응력을 어떻게 계산하는지 살펴보았는데요, 이것은 부재가 선으로 이루어져 있다고 이상화해서 계산한 것입니다. 현실의 모든 부재는 두께가 있지만 선적인 부재로 이상화하면 응력이 한 점에 집중되어 나타난다고 가정한 것입니다. 여기서는 축방향력과 변형에 대해 살펴보겠습니다. ■ 단순보(정정구조물)의 응력 계산 ■ 캔틸레버보(정정구조물)의 응력 계산  축방향력과 변형다음 그림과 같은 원통형 물체에 인장력이 가해졌다고 가정해보겠습니다. 원래 원통은 원통의 지름이 D이고 길이가 L이 원통이라고 가정하겠습니다.이 원통에 인장력 P가 작용하면 어떤 사물이든 늘어나게 됩니다. 이렇게 늘어나는 양을 ΔL이라고 하면 늘어난 전체 길이는 L +  ΔL이 되겠죠? 만일 압축력이 작용한다면 길이가 줄..

건축구조/힘과 응력 2023. 1. 6. 11:37

힘을 화살표로 표현하면 벡터를 효과적으로 표시할 수 있고 합성과 분해도 평행사변형의 법칙을 이용하여 쉽게 할 수 있다는 것을 알 수 있습니다. 그런데 힘의 합성과 분해로 나타내기 어려운 힘의 조합이 있습니다. 바로 우력입니다. ▶ 힘의 표현(화살표), 힘의 합성과 분해 우력 우력(偶力)은 서로 평행하면서 방향이 반대로 작용하는 두 힘을 말합니다. 이렇게 우력이 작용하면 평행사변형의 원리로는 힘을 합성할 수 없습니다. 결국 회전시키려는 힘이 작용하기 때문에 모멘트라는 개념을 도입해서 힘의 작용을 따져볼 수 있습니다. 모멘트 다음 그림과 같이 다이빙 보드에 사람이 서게 되면 다이빙 보드를 아래쪽으로 누르게 됩니다. 그러면 다이빙 보드의 지지점을 중심으로 다이빙 보드를 시계방향으로 회전하게 하는 힘이 작용하게..

건축구조/힘과 응력 2023. 1. 4. 11:17

여기서는 힘을 화살표로 표기하는 방법과 다수의 합을 합성하는 방법, 그리고 하나의 힘을 다수의 힘으로 분해하는 방법을 살펴보겠습니다. ■ 힘의 개념/중량과 힘의 차이/스칼라와 벡터 ■ 뉴튼, 힘의 단위 힘의 표현 스칼라와 달리 벡터량인 힘은 화살표로 나타냅니다. 힘을 나타낼 때는 3가지 요소-작용점, 방향, 크기-가 필요합니다. 먼저 힘의 작용점을 점으로 표현합니다. 그리고 이 작용점으로부터 힘이 가해지는 방향을 화살표로 나타냅니다. 이처럼 힘은 방향을 가지고 있기 때문에 스칼라와 구분되는 벡터가 되고, 힘을 고려할 때는 반드시 이 방향을 고려해야 합니다. 화살표의 크기는 힘의 크기에 비례해서 나타냅니다. 그림과 같이 공에 줄을 묶어 양쪽 방향으로 당기면 힘을 가하는 방향과 힘이 작용하는 방향이 달라집니..

건축구조/힘과 응력 2023. 1. 3. 17:16