트러스 2차응력

정의

트러스 2차응력은 핀 접합 가정이 깨질 때 생기는 추가 응력이다.

1차응력은 핀 가정에서 축력으로 구하고, 2차응력은 그 위에 더해지는 응력이다.

두 응력을 합쳐 실제 부재응력으로 본다.

발생 원인

2차응력의 원인은 크게 네 가지로 정리한다.

첫째는 격점 강성이다. 격점이 회전을 막으면 부재 끝에 구속 모멘트가 생긴다.

둘째는 부재 편심이다. 중심선이 어긋나면 편심 모멘트 M = N·e가 추가된다.

셋째는 부재 자중, 넷째는 핀 마찰과 녹에 의한 회전 저항이다.

계산 예제

가상의 예로 하현재 축력과 단면 값을 본다.

축방향 응력은 N을 A로 나눠 50 MPa이 된다.

편심 40 mm에 의한 모멘트는 1.6 × 10⁷ N·mm이고, 휨응력은 40 MPa이다.

두 응력을 더한 최대 응력은 90 MPa이고, 2차응력 비율은 80%이다.

편심 저감 효과

편심을 40 mm에서 10 mm로 줄이면 어떻게 되는지 보자.

편심 모멘트가 작아져 휨응력은 40 MPa에서 10 MPa가 된다.

그 결과 최대 응력은 90 MPa에서 60 MPa로 줄어든다.

즉 절점 중심을 맞추는 것이 2차응력 저감에 직접 효과가 있다.

시험 포인트

시험에서 자주 나오는 함정은 핀 접합이면 2차응력이 전혀 없다고 쓰는 것이다.

핀 절점은 이론상 절점 모멘트가 없지만, 실제로는 회전 저항이 남는다.

강절 절점은 절점 모멘트가 전달돼 2차 휨응력이 크게 발생한다.

따라서 절점 상태에 따라 2차응력을 따로 검토해야 한다.

정리

정답은 '있을 수 있다'다. 마찰과 녹에 의한 회전 저항이 남기 때문이다.

정리하면 2차응력은 핀 가정이 깨져 생기는 휨·비틀림 응력이다.

원인은 격점 강성, 편심, 자중, 핀 마찰이며 저감은 중심선 일치와 힌지 접합으로 한다.

시험에서는 원인과 저감 방안을 함께 써야 점수를 얻는다.