구조 재료 실험

소개글

구조 재료 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

과제 1. 다음 지역의 가옥들은 줄 어떤 재료로 만들어 졌을까를 생각해 보자.
과제2. 다음의 각 재료들은 어떠한 응력에 대해서 취약 하겠는가?
과제3. 재료역학의 초창기 역사

본문내용

성,내진성 이라는 점에서 상당히 우수하다는 것 등이 밝혀졌다.
2)일본 동경 (습윤한 기후, 지진의 위험이 크다. 인구 밀집지역으로 화재의 위험이 크다.)
일본의 경우 샌프란시스코 지역의 경우의 지식을 기초로 일본의 내진, 내화구조의 나아갈 방향을 제시하였다 1923년에는 관동 남부의 지진으로 인해 큰 피해를 가져왔다. 지진의 발생으로 많은 화재가 발생해 피해를 증대시켰다. 건축구조에 있어 이 지진은 큰 영향을 주었는데, 그 당시 내진설계가 돼 있지 않은 벽돌건물과, 석조건물은 큰 피해를 입었고, 붕괴에 의한 사망자가 다수 발생했다. 철골조는 벽돌조장벽, 간사절벽, 기둥피복 등에 피해를 발생시켰으나, 골조 자체에는 대체로 피해가 적었다. 그리고 지진의 경험을 살려 1992년 준공된 일본은행은 7층건물에 철골기둥과 철근콘크리트피복을 사용 설계진도1/15로 하고 철근콘크리트 벽을 내진벽으로 이용하여 피해가 없었다. 이후 일본의 고층건물에는 일본 독자적인 구조방식인 철골 철근콘크리트조가 많이 사용되고 있다. 또 내진벽과 가새의 유효성이 인식되어 건물은 강해지게 되었다.
3)제주도 (바람이 거센지역, 자재를 구하기 힘들다)
제주도의 초가는 과거 제주도 민간 주택의 일반적 형태로서 제주도의 자연 환경과 가족 구조 및 그 생활양식을 반영하는 건축물이다. 그 기본구조는 기둥, 귀틀, 보, 보짓, 내도리, 중보, 중마루, 상마루등 뼈대를 나무로 만든후 주위 벽을 굵은 돌로 쌓아 두루고 제주도 전역에서 자생하는 연한 갈대처럼 생긴 띠줄(또는 \'서\'라고함)로 지붕을 덮은 것이다. 벽은 흙을 발라 붙여 돌담을 단단히 하고 지붕은 띠로 덮은후 직경 5cm의 굵은 밧줄로 바둑판 처럼 얽어 놓고 있다. 이러한 구조는 태풍과 바람이 많은 제주의 기후조건에서 그 피해를 방지하기 위한 지혜로운 건축기술이다.
과제2. 다음의 각 재료들은 어떠한 응력에 대해서 취약 하겠는가?
1) 강재(판재): 두께, 길이 등 부재의 치수에 따라 틀리겠지만 판재의 경우 휨응
력에 약하다.
2) 목재(각목):부러지는 힘(전단력)에 취약한 재료. 그러나 압축력 만큼은 강한 재료이지요 눌러서 부러뜨리는 것과 휘어서 부러뜨리는 것 과의 차이처럼 압축력 만큼은 강한 재료
3) 콘크리트(보): 콘크리트이 전단 강도는 인장강도 보다 20~30%정도 더 크며 압
압축강도의 약12%정도로 전단강도 보다 인장에 더 취약한 특징
특징을 보이므로 설계시 인장강도의 고려를 필요로 함
4) 흙 : 흙은 외력과 흙 자체의 자중에 의해서 흙 내부에 전단응력이 사면을 따 라 생기면서 활동을 일으켜 파괴가 발생한다.
과제3. 재료역학의 초창기 역사
역학은 자연계에 존재하는 힘과 물질과의 관계를 다룬 학문으로, 오늘날 과학이라고 불리는 것 중에서 가장 먼저 체계화 된 학문이다. 일반물체에 대한 역학의 기원은 고대 그리스 인들에 의해 형성되었으면 특히 아르키메데스(Archmedes)는 전쟁에서 역학을 이용하였다 고대 그리스시대부터 건축물이나 교량 등의 구조물을 세울 때 파괴되지 않도록 강체역학의 개념을 사용하여 그기를 정했다. 그러나 그때는 구조물의 응력(stress)을 해석하는 방법을 몰랐으며, 건축물이나 교량 등의 구조물을 만들 때 파괴되지 않는 치수를 결정하는 데에는 주로 이정의 경험들을 활용하였다, 변형(deformation)의개념을 도입한 것은 르네상스 시대의 일이었다.
Leonardo da vinci(1452~1519)는 건축 및 공학분야에서 큰 업적을 남긴 과학자로 처음으로 역학에 관한 가상변위의 원리를 적용하였으며Galileo Galilei(1564~1642)의 저서“Two New Science\"에는 구조물에 사용된 재료의 기계적 성질과 강도에 관한 사항이 대화형식으로 기록되어 있는데 이것은 불완전한 이론이었지만 재료역학(mechanics of materials)에 관한 최초의 저서로 알려져 있다.
그후 재료역학의 발전에 크게 영향을 미친것은 Robert Hooke(1635~1703)에 의하여 1678년에 발견된 “Hook\'s raw\"이다. 이것은 시계의 태엽에 관한 실험에서 태엽의 힘과 변위가 정비례한다는 사실에서 발단된 것 이라고 한다. 이러한 재료역학의 발전은 J. Bernoulli-곡률은 굽힘 모멘트에 비례, L. euler-보의 처짐, 장주의 좌굴에 관한 미분방정식 유도하여 기둥에 대한 수학적인 이론을 정립, C.A. Coulomb-보의굽힘에 대한연구를 하여 응력분포를 해석하여 중립축의 존재확인, 봉의 비틀림에 관한 이론정립, M. Navier, T. Yuong과 같은 많은 학자들의 역학적 법칙의 발견에 의한 것이 많다. 이런 뜻에서 재료역학은 역학 또는 고체역학을 기초로 하는 학문이라 할 수 있다. 그렇지만 역학이 물체에 주어진 힘에 대한 외적인 효과를 문제로 삼는 것에 대하여 재료역학이란 외력에 의한 재료 내부의 영향, 바꾸어 발하면 물체 내부에 일어나는 변형이나 응력의 상태를 문제로 삼는다는 점에 양자의 차이점이 있다. 이러한 의미에서 재료역학은 재료과학이나 고체물리를 기초로 하는 학문으로 재료의 강한 정도, 즉 파괴에 대한 저항을 논하는 학문을 의미 하며, 18세기에 이르러 수학이나 역학의 발전과 함께 여러 학자에 의해 재료역학도 차츰 체계화되었고 기술자의 교육제도도 확립되었으며 실제 설계에 이용되기에 이르렀다. 기계문명이 오늘날의 융성을 이룬 것도 기계나 구조물설계의 합리화에 재료역학이 크게 활용되었기 때문이다. 또한 현재의 재료역학 체계는 러시아계의 미국 공학자 S.P. 티머센코에게 힘입은 바가 크다. 그가 저술한 여러 저서는 세계 각국에서 번역되어 각 대학에서 교과서·참고서로 사용되고 있다. 근래에 컴퓨터의 보급이나 재료강도학의 진보,탄성 이외의 변형동작의 중요성 증대 등으로 재료역학의 내용도 변하고 있으며 날로 높아지는 엄격한 설계 요건에 대응하며 진보하고 있다.
☞예습문제 1. 다음의 몇 가지 재료에 대해 응력-변형관계, 항복응력, 극한응력, 탄성계수, 비중을 조사하라
1)알루미늄
알루미늄과 같이 항복점이 확실치 않은 재료에서 0.2%의 영구 변형률을 가지는 점을 항복점 대신으로 생각하는데 이것을 0.2% 옵

키워드

응력-변형 관계,   항복응력,   극한응력,   탄성계수,   비중