2-4 트러스

4.1 원리와 가정

▷ 빈 것은 가볍다

▷ 삼각형은 강하다

선반을 설치할 때, 단순히 판을 벽에 붙이는 것만으로는 불안정하다. 무거운 물건을 올리면 벽에서 떨어질 위험이 있다. 이는 부재가 휨에 약하기 때문이다.

▷ 트러스는 휨을 축력으로 변환한다

부재는 휨모멘트에 약하다. 따라서 삼각형 구조를 통해 휨모멘트를 압축력 또는 인장력으로 변환하여 강도를 증가시킬 수 있다.

▷ 삼각형이 아니면 불안정하다

▷ 가정

• 부재는 마찰이 없는 핀(pin)으로 연결되어 있다.
• 하중은 절점(node)에만 작용한다.
• 부재는 직선이며, 축력만 발생한다.

▷ 워킹포인트 (Working Point)

워킹포인트란 트러스 절점에서 각 부재 중심축(도심선)이 교차하는 이론적 기준점이다.





• 트러스의 각 부재는 단면(ㄱ형강, 채널 등)을 가지며, 그 단면의 도심(centroid)을 연결한 선이 부재의 중심축이다.
• 이 중심축들이 절점에서 한 점(워킹포인트)에 일치하면, 부재에는 순수 축력(인장 또는 압축)만 발생한다.
• 중심축이 워킹포인트에서 일치하지 않으면 편심(eccentricity)이 생기고, 이로 인해 부재에 휨모멘트가 추가로 발생한다.



구분	설명
이상적 설계	모든 부재 중심축이 워킹포인트에서 일치 → 순수 축력만 발생
편심 발생 시	추가 휨모멘트 발생 → 별도 응력 검토 필요
앵글재·채널재 사용 시	단면 도심 위치에 주의하여 게이지 라인 설정



워킹포인트 = 트러스 절점에서 각 부재 중심축의 이론적 교차점
→ 중심축이 한 점에서 만나야 편심 없이 순수 축력 부재로 거동한다.

4.2 절점법

▷ 절차

1. 전체 구조물의 자유물체도를 그리고 반력을 구한다.

\[ \sum F_x = 0; \quad \sum F_y = 0; \quad \sum M_z = 0 \]

2. 각 절점의 자유물체도를 그려 부재력을 계산한다.

\[ \sum F_x = 0; \quad \sum F_y = 0 \]

▷ 부재력이 0인 부재

특정 조건에서 부재력이 0이 되는 부재를 찾을 수 있다.

4.3 단면법

▷ 단면법(method of sections)의 절차

1. 전체 구조물의 자유물체도를 그리고 반력을 구한다.
\[ \sum F_x = 0; \quad \sum F_y = 0; \quad \sum M_z = 0 \]
2. 적절한 단면을 선택하여 필요한 부재의 부재력을 계산한다.
\[ \sum F_x = 0; \quad \sum F_y = 0; \quad \sum M_z = 0 \]