영부재 판별 - 무하중 절점 규칙

영부재의 정의

영부재는 외력이 작용하지 않는 절점에서 부재력이 0이 되는 트러스 부재다.

해석 전에 이 부재를 먼저 찾으면 계산 시간이 줄고 계산 오류도 막을 수 있다.

이 판정은 절점의 힘 평형 조건만으로 이루어진다.

두 가지 판정 규칙

무하중 절점, 즉 외력과 지점반력이 없는 절점에서 판정 규칙을 쓴다.

첫째, 서로 평행하지 않은 두 부재가 만나면 두 부재 모두 영부재다.

둘째, 세 부재가 만나고 그중 두 부재가 일직선이면 나머지 한 부재가 영부재다.

외력이나 반력이 있는 절점에는 이 규칙을 적용하지 않는다.

적용 예와 직접 풀기

예를 들어 한 절점에 부재 세 개가 연결되고 외력은 작용하지 않는다고 하자.

왼쪽과 오른쪽 부재는 한 직선 위에 있는 공선 부재다.

세로 부재는 이 직선에서 벗어난 비공선 부재다.

세로 부재는 공선 방향의 힘을 가질 수 없으므로 부재력이 0이다.

앞의 문제 답은 모두 0이다. 일직선이 아닌 두 부재는 서로 힘을 평형시키지 못한다.

헷갈리는 점과 채점 포인트

마지막으로 시험에 자주 나오는 실수와 채점 포인트를 짚는다.

외력이나 반력이 작용하는 절점에서는 영부재 규칙이 성립하지 않는다.

두 부재가 일직선이면 힘을 전달하므로 그 쌍은 영부재가 아니다.

답안에는 절점 확인, 부재 개수 확인, 일직선 쌍 확인 순으로 쓴다.

정리

정리하면, 외력 없는 절점에서 판정 규칙으로 영부재를 먼저 찾는다.

비공선 두 부재는 모두 영부재이고, 일직선 쌍이 있으면 나머지 한 부재가 영부재다.

영부재는 하중 조건과 시공 중 안정성을 함께 고려해 판단한다.