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과학을 사랑하는 사람들

운동과 에너지 한강에 있는다리중 트러스 구조

작은미소 2007.10.16 00:07 조회 수 : 13065

교량이나 지붕처럼 넓은 공간에 걸치는 구조물의 형식으로서는 돌의 특징을 살린 아치 형식, 강(鋼)의 높은 인장강도를 이용한 현수 형식 및 보 형식이 일반적으로 사용되고 있다. 보 형식에서는 하중이 걸리면 보의 윗부분은 서로 밀고 아랫부분은 서로 당겨서 보가 휜다. 이때 보를 구부리는 힘은 상하단이 가장 크고 중간은 작다. 즉, 보의 중간에는 아직 여력(餘力) 또는 낭비가 있다고 말할 수 있다. 그래서 이 낭비 부분을 빼는 것이 좋다. 또 보에 기둥을 세우고 선을 치서 보를 보강해서 커다란 지간(支間)으로 사용할 수 있다. 이와 같이 보를 보강해서 낭비를 없애려는 것이 트러스의 시초이다.

곧은 막대를 조합해서 만든 삼각형은 안정된 형태이지만, 사각형은 변형하기 쉬우므로 보의 중간을 도려내어 생긴 형태인 삼각형이 좋다. 즉, 트러스란 곧은 강재(鋼材)나 목재(이것들을 部材라고 한다)를 삼각형을 기본으로 그물 모양으로 짜서 하중을 지탱하는 구조방법으로, 부재의 결합점[節點]은 사람의 관절처럼 자유롭게 회전할 수 있고, 또 하중도 절점에 작용하도록 공작되어 있으므로 트러스의 부재는 인장력이 작용하는 것과 미는 힘이 작용하는 것뿐이며 휘는 경우는 없으므로 재료의 낭비가 적다. 또 짧은 막대를 조합해서 지간이 큰 공간을 걸치는 이점도 있다.

트러스를 용도별로 구분하면 교량트러스·지붕트러스·마루귀틀트러스·지주(支柱)트러스 등이 있다. 입체적으로 조립된 것과 평면적으로 조립된 것으로 구분되어 각기 입체트러스·평면트러스라 한다. 그러나 설계하기 편리하다는 면에서 입체트러스를 몇 개의 평면트러스로 나누어서 생각하는 경우도 많으며, 트러스교(橋)도 보통 이와 같이 생각해서 설계하고 있다. 평면트러스에는 그 부재를 조립하는 방법에 따라 킹포스트트러스·퀸포스트트러스·하우(howe)트러스·프랫(pratt:교차)트러스·워런(warren)트러스 등이 있다. 또 지간이 짧은 트러스교는 그 높이가 낮아도 되므로 위쪽이 개방된 교량이 된다.


TRUSS 교

정의: 주구조가 축방향인장 및 압축부재로 조합된 형식의 교량.
일반 형교와 현수교의 중간경간에 사용되었으나 최근에는 사장교의 등장으로 많이 사용되지 않음.

1. 트러스교의 구성
주트러스 : 수직하중을 지지하고 그하중을 하부구조로 전달하는 역할.
현재(상하현재), 단주(경사, 수직단주), 복부재(수직재, 사재)로 구성
수평브레이싱 : 양측의 주트러스를 연결하여 횡하중에 저항하는 역할.
수직 브레이싱 : 양측의 주트러스와 상부 수평브레이싱을 연결하는 것.
바닥틀 : 횡형과 종형으로 구성되며 바닥판으로부터 전달되는 하중을 주트러스의 격점으로 전달.

2. 구조특성
부재의 모든 격점은 마찰이 없는 핀결합으로 가정하므로 부재력은 축방향력만 발생한다. 그러나, 실제는 리벳,볼트,용접 등 강결구조이므로 2차응력이 발생하나 그영향력은 미소하므로 무시할만함. 트러스교의 높이를 임의로 정할 수 있어 상당히 큰 휨모멘트에 저항할 수 있다. 구성부재를 개별적으로 운반하여 현장에서 조립이 가능하다. 트러스의 상하에 바닥판의 설치가 가능하므로 2층구조의 교량형식으로 사용할 수 있다. 내풍성이 좋고 강성확보가 용이하여 장대교량의 보강형으로 적합하다. 부재구성이 복잡하고 현장작업량이 많으므로 가설비가 비싸며 유지관리비가 고가임.

3. 적용경간
단순 트러스 : 60 ~ 100M 연속 트러스 : 70 ~ 200M 게르버 트러스 : 90 ~ 200M

4. 종류
PRATT TRUSS : 사재가 만재하중에 의하여 인장력을 받도록 배치한 트러스.
상대적으로 부재길이가 짧은 수직재가 압축력을 받는 장점.
지간 45 ~ 60m에 적용
HOWE TRUSS : 사재가 만재하중에 의하여 인장력을 받도록 배치한 트러스
WARREN TRUSS : 상로의 단지간에 사용. 지간 60m에 적용
PARKER TRUSS : 지간 55 ~ 110m에 적용
BALTIMORE TRUSS : 분격트러스의 일종. 지간 90m이상에 적용
K - TRUSS : 외관이 좋지 않으므로 주트러스에는 사용않함.
2차응력이 작은 이점이 있다.
지간 90m이상에 적용

5. 구조해석상의 기본가정
부재의 양단은 마찰없는 핀으로 연결 하중 및 반력은 트러스의 평면에 있고 격점에만 적용 부재는 직선이며 중심축은 격점에서 만난다 하중으로 인한 트러스의 변형 무시

6. 트러스의 교번응력
정의- 한부재의 전부재력이 인장력도 될수 있고 압축력도 되는 현상을 응력교체(stress reversal) 이라 하고, 이때의 응력을 교번응력이라 한다. Truss의 중앙격간 부근에 있는 사재일수록 가능성이 크다.

7. 트러스의 2차응력
원인-격점에서 거세트 플레이트에 의해 부재를 강접 부재의 중심에 대해 축방향력이 편심하여 작용
부재의 자중에 의한 영향 횡연결재의 변형에 의한 영향 최소화 방안

부재의 세장비 또는 높이, 길이의 비 h/L가 적당한 범위에 들어오도록 한다.
( 시방서 규정사항: h / L < 1 / 10 ) 거세트 플레이트를 가능한한 Compact하게 한다.
부재의 폭을 작게 한다.


 성산대교, 동호대교, 한강철교, 상암경기장, 잠실스타디움 등이 여기에 속합니다