트러스 구조

 
 
 

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트러스 구조란 직선의 부재를 삼각형 그물 모양으로 뼈대나 구조를 만든 형태이다. 안전성이 높은 특징을 가지고 있어 보나 골조 등 하중을 받는 구조물이나 교량에 사용된다.
 
트러스의 특징 중 하나는 아래 그림과 같이 모든부재가 휘지 않도록 절점이 마찰이 없는 힌지로 이루어져있어 휨이나 전단력이 생기지않고 인장력과 압축력만 받는다.
 

 
**인장력 : 물체를 늘어 뜨리거나 잡아 당기거나 하는 작용. 인장하는 힘.
   압축력 : 물질 따위에 압력을 가하여 그 부피를 줄이는 힘. (누르는 힘)
 
위 그림을 보면 힘의 방향이 화살표로 표시되어있는데 상단 꼭지점에 힘은 접해있는 빗면 부재를 따라 힘이 전달되고, 분산된 힘이 아래 삼각형 변을 따라 힘이 전달되면서 빗면에는 압축력이, 수평에는 인장력이 작용하게 된다.
 
쉬운 예시로 들면 엿을 잡고 휘면 부러 뜨리기 쉽지만 당기거나 압축해서는 부러뜨리기 어려운 것과 같은 원리이다.
 
트러스는 힘에대한 역학을 이용한 구조물이기때문에 구조계산이 필요하다. 트러스의 구조물을 해석하기 위해서는
정정, 부정정 여부를 확인해야한다. 
 
정정구조물이란 힘의 평형방정식으로 모든 부재력과 반력을 구할 수 있는 구조물이다. 예시로는 단순보나 캔딜레버보가 있다. 정정구조물은 지점의 반력과 평형방정식의 수가 같아야한다.
 

 

부정정구조물은 하중법, 처짐각법, 모멘트 분배법 등이 있다. 부정정구조물은 지점의 반력이 평형방정식의 개수보다 많은 구조물을 말한다. 실존하는 건축물 중 대부분은 부정정 구조물이다. 
 
평형방정식으로만 구해지는 것을 정정이라하고, 부정정 문제에서는 평형방정식, 적합방정식, 힘-변위 관계식을 이용해서 원하는 미지수를 구할 수 있다.

관계식의 예이다. 위 왼쪽 그림에서 P1, P2가 주어졌을 경우, ∑Fy = 0 의 평형 방정식을 통해 반력 R을 구할 수 있다.
 
오른쪽 그림에서는 RA - P + RB = 0 에서 남아있는 미지수가 2개이기 때문에 1개의 방정식만으로는 남은 반력들을 구할 수 없다. 이러한 구조물을 부정정이라고 한다.