건축구조 실험 _ 힘에 의한 부재 실험

[건축구조 실험 – 힘에 의한 부재 실험]

1. 실험제목
힘에 의해 부재는 어떻게 될까

2. 실험목적
이 실험은 유연한 시험체(부재)에 여러가지 힘을 가하면, 어떻게 변형하는지 관찰한다. 이를 통해 부재에 어떠한 힘이 가해지고 있는지 알아본다.

3. 실험이론 및 원리
반발력
어떤 힘이나 작용을 되받아서 퉁기는 힘
좌굴
기둥의 길이가 그 횡단면의 치수에 비해 클 때, 기둥의 양단에 압축 하중이 가해졌을 경우 하중이 어느 크기에 이르면 기둥이 갑자기 휘는 현상.
프아송비
재료 내부에 생기는 수직 응력에 의한 가로 변형과 세로 변형과의 비.
편심인장
어떤 힘이 물체의 중심축에 평행하게 바깥 방향으로 작용할 때 물 체가 늘어나는 현상을 인장이라고 하는데, 이때 힘의 작용선이 중심 축과 일치하면 단순 인장, 일치하지 않으면 “편심 인장”이라고 한다.
휨변형
휨 응력에 의해 생기는 변형
전단변형
전단력에 의해 구조체에 생기는 변형. 휨 모멘트에 의해 생기는 휨 변형과 대비해서 쓰인다.
4. 실험결과 및 분석
실험1) 시험체를 눌러보자

50mm
150mm
300mm

50mm의 짧은 부재의 경우 횡방향으로 휘지 않았다. 힘과 직교방향의 4개의 격자는 중앙부와 단부로 나누어 비교해 보면 단부보다 중앙부에서 더 압축된 모습이었다.
150mm 부재의 경우 횡방향으로 약간 휘어서 부푼 모습을 보였다. 격자의 경우 휘어진 부분에서 인장력이 작용한 곳은 무늬가 늘어나고 압축력이 작용한 곳은 줄어들었다.
300mm 부재의 경우 150mm부재보다 훨씬 더 횡방향으로 휘었다.
실험1)을 통해서 부재에 압축력을 가했을 때, 힘의 반대방향으로 반발력이 작용하는 것을 알 수 있었다. 그리고 부재의 길이가 길어질수록 힘에 직교하는 방향으로 더 좌굴되는 모습을 볼 수 있었다.

실험2) 시험체를 당겨보자

e=0mm
e=12.5mm
e=25mm

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