공학설계입문 | 보의 처짐

 

 

 

TIP

 

 

보에 하중이 작용하면 변형이 일어날 것이고, 보의 길이 방향의 축은 곡선으로 변형 된다. 보의 최대 처짐량은 건물을 설계할 때 중요한 역할을 하는 변수이며, 전동축의 경우에도 처짐각과 처짐량은 굽힘 강성설계에서 매우 중요한 설계인자로 사용되고 있다.

 

 

 

보의 정의

단면의 높이에 비해 길이가 긴 부재(member)이며, 길이 방향에 수직 힘을 받는다. 수직재의 기둥에 연결되어 하중을 지탱하고 있는 수평 구조부재로, 축에 직각 방향의 힘을 받아 주로 휨에 의하여 하중을 지탱하는 것이 특징이다.

1. 보의 지지점 종류

① 단순지지(simple support) : 한끝 핀, 한끝 롤러로 지지하는 지지 형식, x, y변위 구속한다.

② 고정지지(fixed support) : 보의 끝이 단단하게 매입된 구조로 x, y변위/회전 구속한다.

③ 롤러지지(roller support) : 단순지지에 포함, 롤러의 수직방향 변위 구속한다.

 

 

단면 관성모멘트(I)

굽힘에 저항하는 단면의 강성, 재질과 관련이 없으며 기하학적 형상에 따라 결정된다. 즉, 관성 모멘트(monent of inertia)는 단면 2차 모멘트(second monent of the area)라고도 하는데 평면을 구성하는 각각의 축에서 미소면적에 이르는 거리를 제곱한 값에 미소면적을 곱하여 전단면에 대해서 적분한 것을 말한다. 일상생활 에서도 단면 2차 모멘트를 활용하는 것을 많이 볼 수 있다. 기차 레일의 I자형, 평행봉이나 철봉의 원형관 단면, 교량에서 I자형, T자형, ㅁ자형 보(gider) 등 흔히 볼 수 있는 것들이다.

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실험 방법

1. 실험 종류

재료 1개를 사용하여 단순지지/고정지지에 대해 변위 측정

 

2. 실험 평가 방법

1) 처짐의 상대 비교

 

2) 보에 작용하는 응력을 측정하여 이론적인 값과 비교

 

3) 관성모멘트와 처짐의 상관 관계 비교

 

 

 

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