이 실험 소개
하중을 지탱해야 하는 다리를 만드세요. 각 부재의 축력을 살펴보고, 대각재 하나를 제거해 프레임이 언제 기구가 되는지 확인하세요. 높이, 경간, 부재 단면적을 바꾸고 변형된 형상이 나타나는 동안 하중을 점차 높여 보세요. 이 실험은 그림의 모양만 보고 강도를 판단하는 대신 작은 강성 행렬을 풉니다.
학습 목표
- 인장, 압축, 기하학적 기구를 구분하기
- 삼각형 구성이 핀 접합 프레임을 안정화하는 이유 설명하기
- 부재 강성과 탄성계수, 단면적, 길이의 관계 파악하기
- 지점의 평형을 데크에 작용하는 전체 하중과 비교해 확인하기
- 항복과 이상적인 오일러 좌굴을 서로 다른 부재 한계로 비교하기
사용 방법
- 1기본 하중 시험을 실행하고 주황색 부재와 파란색 부재를 살펴보세요. 두 부재의 부호가 포함된 힘을 기록하세요.
- 2‘부재 전환’을 선택해 대각 부재 하나를 제거하거나 ‘직사각형만’을 선택하세요. 기구에서는 탄성 변위를 보고할 수 없는 이유를 설명하세요.
- 3삼각형 구성을 복원하세요. 경간과 하중을 고정한 채 트러스 높이를 늘리고 변위와 부재력을 비교하세요.
- 4부재 단면적을 두 배로 늘리고 동일한 하중 시험을 반복하세요. 강성, 질량, 압축 내력을 비교하세요.
- 5하중을 지점으로 옮긴 다음 경간 중앙으로 되돌리세요. 반력과 변형의 변화를 확인하세요.
모델
가정
- 동일한 평면 측면 트러스 두 개가 수직 바닥 하중을 똑같이 분담합니다. 횡방향 연결은 이상적으로 완전하며, 바닥판과 가로보의 질량 및 휨 강성은 제외합니다.
- 부재는 핀으로 연결된 직선 축력 부재입니다. 미소 변위, 선형 탄성, 초기 응력 없음으로 가정합니다. 그림에서는 변위를 확대하며, 가독성을 위해 확대율에 상한을 둡니다.
- 부재 단면은 실원형입니다. 밀도는 7850 kg/m³, 공칭 항복 응력은 250 MPa로 고정하고 탄성계수는 독립적으로 변경할 수 있습니다. 이는 매개변수 실험이며 재료 카탈로그가 아닙니다.
- 압축 내력은 축 방향 항복 내력과 양단 핀 지지 조건의 이상적인 오일러 좌굴 내력 중 더 작은 값입니다. 초기 결함, 접합부 파괴, 횡방향 지지 상세 및 좌굴 후 거동은 제외됩니다.
- 불안정한 강성 행렬은 기구로 보고됩니다. 내력비가 1을 초과하면 부재 한계를 넘어선 탄성 외삽을 나타냅니다. 실제 파단이나 붕괴는 시뮬레이션하지 않습니다.
수업에서 해 보기
- Q1남아 있는 모든 막대의 강성이 매우 높은데도 대각재를 제거하는 것이 중요한 이유는 무엇인가요?
- Q2압축 부재가 재료의 항복 응력에 도달하기 전에 좌굴할 수 있는 이유는 무엇인가요?
- Q3하중을 한쪽 끝으로 옮기면 어느 지점 반력이 변하나요?
- Q4가장 가볍고 안정적인 다리가 반드시 내력비가 가장 낮은 다리인가요?
자주 묻는 질문
삭제된 부재가 아직 희미하게 보이는 이유는 무엇인가요?
복원을 위한 안내 표시입니다. 다시 활성화하기 전까지 강성, 질량 또는 힘에 영향을 주지 않습니다.
확대된 형상이 힘 계산 결과를 바꾸나요?
아니요. 모든 힘과 밀리미터 표시에는 소변위 해석 결과를 사용합니다. 확대는 도면 표시만 바꿉니다.
이 도구는 교량 설계 승인용인가요?
아니요. 파괴 검사가 명시적으로 제한된 이상적인 교육용 트러스 모델입니다. 구조 설계 기준이나 시공 사양이 아닙니다.