현수구조

끈이 있습니다. 그 끈을 양쪽에서 잡아 당깁니다.

끈은 평행해집니다 끈 내부에서는 끈의 중간부분을 중심으로 당기는 방향으로 인장력이 작용됩니다. 

<직접촬영해서 집사람과 제손이 촬영대상이 되었습니다,^^>

끈의 중간에 추를 하나 매답니다. 수평으로 끈을 유지하려면 큰 힘이 듭니다. 더 긴끈으로 하면 힘이 더욱 더 들게 됩니다.

그렇다면 줄을 잡고 줄이 느슨해 지도록 한 발자국씩 줄 중간방향으러 앞으로 옵니다.

드는 힘이 작아됨을 느낄 수 있습니다. 왜일까요?

추의 무게도 일정하고 줄의 길이도 일정합니다. 바뀐건 줄이 추의 높이가 팽팽할때 보다 낮아진 것뿐인데

줄 내부에는 잡아 당김으로 인해 인장력이 발생하고 있었습니다. 그 힘은 줄과 수평방향의 힘과 중력방향의 힘으로 나눠질 것입니다.

즉 줄을 팽챙하게 당길수록 수평방향의 힘은 커지고 반대로 줄을 덜잡아당길 수록 수직방향의 힘은 분산되어 결국엔 추 무게의 절반까지 떨어지게 될겁니다.

줄을 덜잡아당기면 힘이 덜 든다. 그렇다면 무게를 키워도 줄을 덜 잡아 당기면 팽팽한것보다 하중이 줄어드는 효과를 갖습니다.

광안대교를 건너보신적인 있나요? 그럼 현수교(케이블로 연결된 교량부분)의 케이블이 팽팽하던가요?

<광안대교_위키백과>

포물선 형상을 하고 있을 겁니다. 커다란 교량을 끈에 연결하고 있습니다. 즉 현수 줄의 포물선 구조를 이용하면 힘이적게 들고 힘이 적게 들면 부재의 크기 감소가 가능하게 될껍니다. 응력이 감소한다는 뜻이 됩니다.

응력은 이전 포스트에서 언급해 드렸듯이 단위면적당 힘입니다. 힘이 줄면 응력이 줍니다.
응력이 강도보다 낮다면 단면적을 줄여 줄을 가늘게 할 수도 있을 겁니다.

그래서 긴 교량들은 현수 구조를 이용해 건설되고 있습니다.

그리고 잘 아시는 서해대교는 현수교와 비슷하지만 사장교라고 다른 교량형식입니다.

(주탑이라는 큰 기둥에 줄을 대칭으로 묶어 교량의 상판을 지지하는 방식)

<서해대교_위키백과>

현수구조에 관한 포스트였습니다.