전차선로 구조물

전차선로 구조물

 

1. 구조물의 분류

1) 1차원 구조물

① 봉구조

봉(rod) : 축방향으로 인장력이나 압축력을 받는 구조

기둥(column) : 축 방향으로 압축력을 받는 구조

샤프트(shaft) : 비틀림을 받는 구조

보(beam) : 부재의 축에 수직인 하중, 즉 힘을 받는 구조

인장보 : 힘과 인장력을 받는 구조

보 – 기둥(beam – column) : 힘과 압축력을 받는 구조

곡선보(curved beam) : 힘을 받는 곡선 구조

아치(arch) : 곡선보나 양단이 지지되어 있는 구조, 축방향 압축력을 받는 구조

원통(ring) : 폐단면 곡선 구조

② 뼈대 구조

트러스(truss) : 각 부재가 마찰이 없는 힌지로 연결되어 축방향력만 받는 구조.

라멘(rahmen, rigid fram) : 각부재가 강철로 연결된 구조

 

2) 2차원 구조물

패널(panel), 또는 샤이베(schiebe) : 평면에 수직 방향으로 하중이 작용하는 구조물

플레이트(plate 또는 슬래브 slab) : 평면에 하중이 작용하는 구조물

쉘(shell, curved surface) : 곡선관 구조

① 보(beam)

② 기둥(column)

③ 라멘(rahmen)

④ 트러스(truss)

⑤ 아치(arch)

 

2. 지점 및 절점

1) 지점과 반력

정지하고 있는 구조물 또는 부재를 받치는 지점

보의 지점을 받치고 있는 힘 – 반력

① 이동 지점에서는 수직한 방향으로 1개만 일어 난다.

② 힌지 지점에서는 반력은 수평반력과 수직반력의 2개가 일어 난다.

③ 고정 지점에서는 수평반력, 수직반력 및 모멘트 반력 등 3개의 반력이 일어 난다

 

2) 절점

구조물에 있어서 부재와 부재와의 접합점.

부재가 전혀 회전이 안되고 완전히 고정되어 있는 것

 

3) 외력과 반력

물체가 외력을 받았을 때 평형을 이루기 위하여 수동적으로 생기는 힘 – 반력

구조물을 지지하고 있는 지점에서 생긴 반발력 – 지점반력

 

3. 구조의 안정, 불안정 및 정정, 부정정

① 외적안정 – 구조물이 정지하고 회전도 이동도 하지 않는 구조물.

그렇지 못할 때를 외적 불안정

② 내적안정 - 어떤 외력에 대해서도 그 구조물의 형상이 변하지 않는 구조물.

그렇지 못할 때를 내적 불안정

③ 정정 – 힘의 평형조건 만으로 구조물의 모든 반력과 부재의 응력을 구할수 있을 때.

㉠ 외적정정 – 지점 반력을 구할수 있을 때

㉡ 내적정정 – 부재의 부재력을 구할수 있을 때

④ 부정정구조물 – 안정상태의 구조물 중 힘의 평형 조건만으로 모든 반력과 부재력을 구할수 없는 구조물

㉠ 외적 부정정 – 반력을 구할수 없을 때

㉡ 내적 부정정 – 부재력을 구할수 없을 때

 

1) 구조물의 안정, 불안정

① 내적

안정 : 외력이 작용 했을 때 구조물의 형태가 변하지 않는 경우, 즉 지점의 반력수가 3이상으로 힘의 평형조건을 만족할 때

상하로 이동하지 않는다 - ΣV = 0

좌우로 이동하지 않는다 - ΣH = 0

어떤 방향으로도 회전하지 않는다 - ΣM = 0

불안정 : 외력이 작용 했을 때 구조물의 위치가 변하는 경우. 즉 지점의 반력수가 2이하의 경우와 3이상이라도 힘의 평형 조건은 만족하지 못할 때

상하 또는 좌우로 이동하거나 어떤 방향으로 회전 할 때이다.

 

2) 구조물의 정정, 부정정

① 내력

㉠ 정정 : 힘의 조건만으로 반력과 단면적을 구할수 있는 경우 내적으로 안정된 구조물에서 골조 각부의 변형 조건을 가하여 구할수 있는 것

㉡ 부정정 : 힘의 조건만으로 반력과 단면적을 구할수 없는 경우 그 구조물을 구성하고 있는 모든 부재의 응력(부재력)을 힘의 평형 조건 뿐만 아니라 골조 각부의 변형 조건을 가하여 구할 수 있는 것

② 외력

㉠ 정정 : 힘의 조건만으로 반력을 구할수 있는 경우, 구조물에서 그 지점 반력을 힘의 평형 조건식 만으로 구할수 있는 것

㉡ 부정정 : 힘의 조건만으로 반력을 구할수 없는 경우, 지점 반력을 힘의 평형조건을 가하여 구할수 있는 것

트러스의 경우

모두 내적안정 구조 : 부재 1개를 제거하여 불안정이 되는 구조

내적정정 : 부재1개를 제거하여도 안정인 구조 – 내적 부정정