[L1] 1 트러스 구조 개요(Truss Structure) [L2] 1) 정의 (Definition) [L4] - 트러스(Truss)는 직선으로 된 여러 개의 부재(Member)를 삼각형 형태로 연결하여 조립한 뼈대 구조를 의미. [L4] - 구조 역학적으로 가장 안정적인 형태인 삼각형을 기본 단위로 삼아, 외부에서 가해지는 하중을 효과적으로 지지하고 분산시키는 시스템. [L2] 2) 기본 구성 [L4] - 부재(Member)와 이들이 만나는 절점(Node/Joint)으로 구성. [L4] - 역학적 가정: 모든 절점은 마찰이 없는 핀(Pin)으로 연결된 것으로 간주하여, 부재에는 휘어지는 힘(Moment)이 아닌 오직 인장력(Tension)과 압축력(Compression)만이 작용하도록 설계됨. [L1] 2 특징 및 공학적 원리(Characteristics) [L2] 1) 기하학적 불변성(Stability) [L4] - 사각형 구조는 외부 충격에 의해 평행사변형으로 일그러지기 쉽지만, 삼각형 구조는 부재가 파괴되지 않는 한 형태가 변하지 않는다. [L4] - 트러스는 이러한 삼각형의 기하학적 강성을 이용하여 전체 구조물의 안정성을 확보한다. [L2] 2) 축력 중심의 하중 전달(Axial Force) [L4] - 일반적인 보(Beam)가 하중을 받을 때 휨 모멘트에 저항해야 하는 것과 달리, 트러스 부재는 길이 방향으로 당겨지거나(인장) 눌리는(압축) 힘만을 받음. [L5] * 재료의 단면적을 100% 효율적으로 활용할 수 있습니다. [L2] 3) 경량화 및 장스팬 구현(Lightweight & Long Span) [L4] - 불필요한 내부 살을 제거하고 뼈대만으로 구성되므로, 동일한 강도의 통짜(Solid) 부재 대비 훨씬 가볍다. [L5] * 가벼운 자중 덕분에 기둥 없이 매우 넓은 공간(Long Span)을 덮는 구조물에 최적화 가능. [L1] 3 주요 종류(트러스는 부재의 배치 형태와 하중의 흐름에 따라 다양한 방식으로 분류됨) [L2] 1) 프랫 트러스 (Pratt Truss) [L4] - 사재(대각선 부재)가 중심을 향해 하향하는 구조. [L4] - 수직재가 압축력 / 긴 사재가 인장력을 받도록 설계되어 강철(Steel) 교량에 적합. [L2] 2) 하우 트러스 (Howe Truss) [L4] - 프랫 트러스와 반대로 사재가 상향하는 구조. [L4] - 수직재에 인장력이 작용하므로, 과거 목재 건축 등에서 수직재 보강이 쉬울 때 사용됨. [L2] 3) 워런 트러스 (Warren Truss) [L4] - 수직재 없이 사재가 'W'자(지그재그) 형태를 이룸. [L4] - 구조가 단순하여 시공성이 좋고, 현대적인 철골 구조물에 가장 널리 쓰임. [L2] 4) K 트러스 (K-Truss) [L4] - 수직재와 사재가 'K'자 형상을 이룸. 2차 응력을 줄이고 지간이 긴 구조물에 유리합니다. [L2] 5) 입체 트러스 (Space Frame) [L4] - 평면이 아닌 3차원 입체로 구성된 트러스로, 대공간의 지붕 구조에 주로 사용됨. [L1] 4 산업적 활용 (Applications) [L2] 1) 건축 및 토목 분야 (Construction) [L4] - 교량 (Bridges): 한강의 철교들처럼 긴 강을 건너기 위한 교량의 상부 구조로 사용. [L4] - 대공간 구조물: 체육관, 공항 터미널, 전시장 등 내부 기둥이 없어야 하는 건물의 지붕(Roof Truss)을 형성. [L4] - 초고층 빌딩: 아웃리거(Outrigger) 및 벨트 트러스 시스템을 통해 건물의 횡력(바람, 지진) 저항 성능을 높임. [L2] 2) 기계 및 산업 설비 (Mechanical & Industrial) [L4] - 크레인 및 타워: 타워 크레인의 붐(Boom)이나 송전탑은 가벼우면서도 고하중을 버텨야 하므로 트러스 구조를 일반적으로 사용. [L2] 3) 모빌리티 프레임 [L4] - 자동차의 롤 케이지(Roll Cage)나 오토바이의 프레임 [L4] - 항공기의 동체 구조 : 강성을 확보하면서 무게를 줄이기 위해 사용. [L2] 4) 플랜트 설비 (Pipe Rack) [L4] - 수많은 배관이 지나가는 파이프 랙은 트러스 구조로 제작되어, 배관 하중을 지지하고 유지보수 공간을 확보가능.