트러스의 종류와 이용

목차

1. 서론

2. 트러스란
1) 트러스의 정의
2) 트러스의 각부 명칭
3) 트러스의 원리
4) 트러스의 해석
5) 트러스 부재응력의 성질
6) 트러스 접합부

3. 트러스의 종류
1) 기능별 트러스 종류
2) 입체트러스

4. 트러스의 이용
1) 트러스교
2) 스페이스 프레임
3) 가새 구조

본문내용

공업화 가능
- 구조체의 최소 그리드가 일반적으로 작기 때문에 2차 부재를 생략할 수 있음.
- 시공의 정확성 기대
- 미학적 고려가능
단점
- 동일부재 사용으로 인한 과잉강도가 우려됨. (비경제적인 부분은 대량생산에 의한 생산비 절감을 통해 충분히 보상받을 수 있음.)
- 정밀 시공도 확보(1/10 mm)가 필요
- 조립을 위한 가설발판 설치 계획에 주의해야 함.
(리프트 업 공법의 적용이 바람직.)
SPACE FRAME의 구조계획
- 형태 -
연속체로 취급할 경우의 전체적인 곡면형상 결정한다. 설계시, 처음에는 연속체로 가정하고, 다시 이것을 불연속체로 치환해가는 방법이 일반적이다.
기본형태가 갖는 곡률에 관한 기하학적인 특징은 역학적 혹은 구성적으로 매우 중요하며, 스페이스 프레임에서는 구조요소의 배열, 접합에 관하여 많은 영향을 미친다.
㉠ 기하학적인 곡면 - 가우스 곡률에 따른 분류
㉡ 수치적인 표면 - 곡면을 고차함수로 결정
㉢ 실험에 의한 평형곡면 - 체인, 와이어 등을 이용한 카테나리 곡선, 또는 비 누막을 이용한 곡면실험 초기장력을 도입한 케이 블 네트에 의해 얻어지는 평형곡면
- 배열 (내부구조)
연속 곡면을 구성하는 부재 또는 유니트의 배열을 의미
㉠ 분할방법에 따른 구조 : 수웨들러 돔, 라멜라 돔, 그리드 돔, 평행 라멜라 돔
㉡ 조합방법에 따른 구조 : 각 부재가 STRUT, BEAM 또는 그들의 조합으로 이루어진 부재시스템과 기본적인 단위내에 더 작 은 요소나 판넬이 존재하는 면의 부조합 시스템
- 접합부-
부재 또는 유니트의 평면적 또는 입체적 접합
SPACE FRAME의 구조특성
- 지배적인 하중은 고정하중과 풍하중으로서 시스템의 동적인 성질과 하중을 전 달하는 체계는 전체적인 기하학적인 형상과 내부구조, 지지상태에 달려있음.
- 작은 부재의 배열과 전체크기에 대한 부재크기의 구성빈도수가 SPACE FRAME의 하중 전달능력과 강성을 결정하게 됨.
DOUBLE LAYER GRID 입체 TRUSS
- 일반적으로 삼각형태, 사각형태 등의 안정한 요소를 조립하여 전체를 구성한다.
따라서 부재의 지배적인 응력은 축력이기 때문에 필요한 강도, 강성을 확보하 는데 구조체를 경량으로 할 수 있음.
- 평판형태, 곡면형태 등의 다양한 구조형태를 용이하게 만드는 것이 가능하며, 어떤 부재를 사용할 것인가 또는 조인트의 시스템을 어떻게 할 것인가라는 문 제가 중요하다.
- 원통형의 지붕을 입체트러스로 설계할 때는 먼저 적당한 간격으로 나열된 아치 로 생각한다. 아치에 관한 응력도표로부터 휨모멘트, 전단력, 축력을 구하면, 입 체트러스의 상,하현재, 래티스의 축력을 구할 수 있고 따라서 부재설계가 가능 해진다.
- 복층 그리드 형태의 입체트러스의 경우, 등분포 하중시 4변단순지지 슬래브의 응력 도면을 사용하여 휨모멘트 및 전단력등을 구한 후 이것을 이용하여 상,하 현재 및 래티스재의 부재를 가정, 구조해석을 통하여 응력검토 및 정밀 부재설 계를 한다.
입체 TRUSS 구조의 접합부 형태
- SPACE DECK SYSTEM -
현장에서 조립되어질때 복층, 가변 장방향 형태를 만들기 위한 공장생산과 반복적인 사용에 기반을둠.
- NODUS SYSTEM
래티스 프레임으로 된 강재프레임 지붕구조를 쉽게 설계할 수 있도록 고안
- MERO SYSTEM
모멘트발생을 막고 접합부가 축력만을 받음. 접합부는 그 자체로 주물되며, 드릴링이 되고 고장력볼트를 끼울 수 있도록 나삿니 처리를 한다. 강관의 양단은 원추형으로 용접하고 볼트의 축을 따라 인장력이 전달된다. 볼트 내에서는 압축력에 의해 어떤 응력도 발생하지 않으며 소켓을 통해 절점 접합부로 분산이 됨.
3) 가새 구조
- 일명 전단트러스 또는 수직트러스 구조라고 하며 초고층구조에 이용된다.
- 수평하중을 주로 골조 부재의 축강성으로 지지하는, 지상을 지점으로 수직으로 솟은 수직방향 캔틸레버 트러스라고 생각할 수 있다.
- 세장한 트러스에서 수평하중에 의한 기둥 부재의 축방향 신축량은 전체 시스템 변형량의 80~90% 에 달한다.
- 재료의 사용량에 대하여 강성이 높은 것으로 특징지어지는 이 시스템의 효율성 은 저층부터 중간층 높이의 다층건물에 적합하다.
- 코어 트러스의 세장비가 증가할 때, 건물전체의 전도효과는 트러스 현재를 이 루는 기둥의 축변형과 부상력이 커지는 형태로 나타난다. 설계의 목표는 순 인 장력을 감소시키거나 방지하기 위하여 중력하중을 현재로 전환시키면서 현재의 간격을 가능한 넓히는 것이다.
- 강재의 무게와 구조비용을 더 줄이기 위해서는 강재와 콘크리트의 합성구조 기 둥 현재가 이용될 수 있다.
- 중심가새골조(CBF) 와 편심가새골조(EBF) 로 크게 나눌 수 있다.
[중심가새골조]
- 보와 기둥의 부재축 교차점에 가새의 부재축이 교차하도록 하여 가새에 축력이 발생하도록 한다.
- 편심가새골조에 비하여 매우 큰 강성을 가지고 있는 반면, 연성면에서는 낮은 것을 특징으로 하며 약진지역에서 많이 사용된다.
- 가새의 종류에는 X , 프랫(Pratt) , 대각선(Diagonal) , K , V 형 등이 있다.
- X형 가새는 K형이나 V형 가새에 비하여 수평강성면에서 그 성능이 뛰어나 시 스템이나 개구부 계획에 제한이 따른다.
- X형 가새는 기둥의 중력하중 전달경로의 회선을 짧게 함으로써, 가새의 강성에 비례하여 기둥하중의 일부를 흡수한다. 따라서 이에 대한 설계상의 고려가 있 어야 한다.
[편심가새골조]
- 보와 기둥의 부재축 교차점과 가새부재축을 의도적으로 일치시키지 않고 어느 정도의 편심을 주어 접합시킨 골조로, 편심을 이용하여 휨과 전단을 골조에 유 발시킴으로써 구조재에 강성을 저하시키지만 연성을 증가시킨다.
- 편심가새로 인하여 연결보에서는 수평하중으로 인하여 전단 및 휨작용이 발생 하는데, 연결보의 비탄성 전단작용 및 휨작용으로 인한 높은 연성율로 인하여 강진지역에서 유리한 수평시스템으로 평가 되어진다.
- 편심가새 시스템은 하중이력 성상에서 모든 불안정 모드와 취성파괴가 생기지 않도록 접합부와 부재가 적절히 설계되어질 때 비로써 뛰어나 연성효과를 발휘하게 된다.

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