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설계에 있어서 힘에 대한 정의 | ||
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기계설계이던, 건축설계이던, 토목기초설계이던 설계자는 강구조를 대하는데 있어서 정확한 부재의 선정과 부재의 위치에 대해 깊이 고려해야 한다. 그러기 위해서는 힘에 대한 논리에 대해서 막연하게 대응할 수 는 없는 법이고 그 힘은 활하중 또는 사하중의 형태로 존재하고 그 하중에 대해서 부재의 내력관계를 잘 따져줘야 한다. 힘은 모든 구조계산 또는 해석의 시작을 판단하는 근거가 되고 최우선적으로 힘의 대한 정의가 수립되지 않는다면 아무리 뛰어난 해석식이나 설계라 할지라도 무의미한 작업이 되고 말것이다. - 힘의 3요소 : 작용점, 방향, 크기 - 힘의 단위 : 힘(N)은 길이(L), 질량(m), 시간(s) 을 기본단위로 한다 - 일 : 힘 x 거리 - 일률(동력) : 일 / 시간 - 압력 : (응력, 탄성계수, 레질리언스계수) 와 같은 관계는 이미 대학 공학학습을 통해 익히 알고 있다. 힘을 해석함에 있어서 임의의 위치에 작용되는 힘은 항상 한 방향 또는 정해진 조건 이내에서 작용되는 경우는 드물며 훨씬 복잡한 양상을 지닌다. 이는 힘의 합성이나 분해를 통해 세분화가 가능하며 이 세분화과정을 통해 힘이 구조물에 미치는 영향을 바르게 분석할 수 있다. 일반적으로 힘에 대한 방향규호는 + : 힘의 방향이 위쪽, 오른쪽, 정모멘트, 시계방향 회전모멘트 - : 힘의 방향이 아래쪽, 왼쪽, 부모멘트, 반시계방향 회전모멘트 와 같이 생각을 하며 +, - 는 단순히 힘의 크기를 의미하는 것이 아니라 편의상 부재단면의 위치에 따라 분포되는 부재의 내력발생정도를 고려하기 위한 수단일 뿐이라고 생각하면 될 것이다. 사실 힘자체가 - 라는 값을 가질 가능성은 질량을 가지는 모든 자연계에서는 가정할 수 없는 물리량과도 같은 개념이다. 이 힘에 따라 부재내적으로 - 인장력(tensile force) - 압축력(compressive force) - 전단력(shearing force) - 굽힘력(bending force) - 비틀림력(twist force) 과 같은 반력이 존재하며 힘의 작용방향에 따라 - 축력(axial force; 수평력, 수직력) - moment 와 같이 상호 동반되는 반력도 고려해야 한다. 이러한 각각의 작용력에 따라 1:1 또는 1:n 의 형태로 내력(stress)도 존재하게 되는데 이러한 내력을 파악하여 부재의 단면과 부재의 위치, 보강재의 위치도 고려해야 하는 것이다. 구조해석에 있어서 가장 기본이기도 하지만 가장 어려운 부분이 힘의 분석에 있다는 것을 우리는 반드시 알고 있어야 겠다. 
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| Toal 65 |
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