트러스교

3. 설계 및 구조

트러스의 특성은 몇 가지 가정을 사용하고 정역학으로 알려진 물리학 분야에 따라 뉴턴 운동 법칙을 적용하여 구조를 해석할 수 있게 한다.^[1] 해석을 위해 트러스는 직선 구성 요소가 만나는 지점에서 핀으로 연결된 것으로 가정하며, 이는 구조의 모든 관절이 굳은 관절이 아닌 유연한 관절로 기능적으로 간주된다는 것을 의미한다.^[1] 구조의 모양과 강도는 구성 요소의 상호 연결에 의해서만 유지된다. 이 가정은 트러스의 부재(현, 수직재, 대각선재)가 인장 또는 압축 상태에서만 작용한다는 것을 의미한다.^[1] 비렌델 트러스와 같이 굳은 관절이 요소에 상당한 굽힘 하중을 가하는 경우에는 더 복잡한 분석이 필요하다.^[1]

4. 분류

트러스교는 다양한 기준으로 분류할 수 있다.

트러스는 복재의 조립 방법(구조, 형식)에 따라 워렌(Warren), 프랫(Pratt), 하우(Howe), 더블 워렌, K 등으로 나뉜다.^[39] 워렌 트러스로 만든 다리는 워렌 트러스교, 프랫 트러스로 만든 다리는 프랫 트러스교처럼 트러스의 종류로 분류하기도 한다.

트러스교는 그 지지 조건(지지 방법)에 따라 '''단순 트러스''', '''연속 트러스''', '''캔틸레버 트러스'''로 분류된다.^[39]

4. 1. 지지 방법에 따른 분류

4. 2. 재하현(載荷弦)의 위치에 따른 분류

4. 3. 트러스 형태에 따른 분류

• '''프랫 트러스'''는 토머스와 케일럽 프랫에 의해 1844년 발명되었으며,^[29][30] 수직재와 중앙을 향해 아래로 기울어진 대각선 부재를 포함한다.^[15] 내부 대각선은 균형 잡힌 하중에서 인장을 받고 수직 요소는 압축을 받는다. Y자형 및 K자형 패턴으로 세분될 수 있다. 까지의 경간에 실용적이며 철도 교량에 일반적인 구성이었다.^[30]
• * '''볼티모어 트러스'''는 프랫 트러스의 하위 분류로, 압축 부재의 좌굴을 방지하고 처짐을 제어하기 위해 트러스 하부에 추가적인 버팀대가 있다. 주로 철도 교량에 사용되며, 단순하고 매우 강력한 설계를 보여준다.^[4]
• * '''펜실베이니아 트러스'''는 프랫 트러스의 변형으로,^[26] 패널의 상단, 하단 또는 양쪽에 반 길이의 버팀대 또는 타이(tie)를 추가한다. 펜실베이니아 철도의 이름을 따서 명명되었다.^[27]
• '''하우 트러스'''는 1840년 윌리엄 하우가 특허를 냈으며,^[15] 수직 부재와 중앙으로 위쪽으로 기울어지는 대각선이 있는 것이 특징으로, 프랫 트러스와 정반대이다.^[15] 대각선 웹 부재는 압축 상태에 있고 수직 웹 부재는 인장 상태에 있다.
• '''워렌 트러스'''는 1848년 제임스 워렌과 윌러비 테오발드 몬자니에 의해 특허를 받았으며, 길이 방향으로 엇갈린 거꾸로 된 삼각형 모양의 공간을 형성하는 각진 가로 부재만으로 연결된 종방향 부재로 구성되어 있다.
• * '''포스트 트러스'''는 워렌 트러스와 이중 교차 프랫 트러스의 하이브리드 형태이다. 1863년 시메온 S. 포스트가 발명했다.^[28]
• '''K 트러스'''는 각 패널에서 수직 부재와 두 개의 경사 부재가 형성하는 "K"자에서 이름을 따왔다.
• '''파커 트러스''' 교량은 다각형 상현재를 가진 프랫 트러스 설계이다. "캐멀백"은 파커 형식의 하위 집합으로, 상현재가 정확히 다섯 개의 세그먼트로 구성된다.
• '''볼먼 트러스 철도 교량'''은 메릴랜드주 세비지에 위치해 있으며, 미국 교량 공학 역사에서 혁신적인 설계를 보여주는 유일한 사례이다. 독학으로 엔지니어가 된 메릴랜드주 볼티모어 출신의 발명가 웬델 볼먼의 이름을 따서 명명되었다.
• '''비렌딜 트러스'''는 일반적인 핀 연결 트러스와 달리 부재에 상당한 굽힘력을 가하지만, 이는 많은 대각선 부재를 제거할 수 있게 해준다.
• '''렌즈형 트러스''' 교는 위쪽 현이 위로 곡선을 그리며 시작점과 끝점에서 아래로 내려오는 아치 역할을 하고 아래쪽 현(현수 케이블 역할)이 아래로 곡선을 그리며 시작점과 끝점에서 만나 렌즈 모양의 트러스를 포함한다.^[19]
• '''보우스트링 트러스''' 교량은 1841년 스콰이어 휘플(Squire Whipple)에 의해 특허를 받았다.^[14] 외관상 아치교와 유사하지만, 보우스트링 트러스는 대각선으로 하중을 지지하는 부재를 가지고 있다.
• '''앨런 트러스'''는 퍼시 앨런이 설계했으며, 부분적으로 하우 트러스를 기반으로 한다.
• '''베일리 트러스'''는 제2차 세계 대전 중 군사적 목적으로 1940년부터 1941년 사이에 영국에서 설계되었다.
• '''브라운 트러스'''에서 모든 수직 부재는, 단주를 제외하고, 인장 상태에 놓인다.
• '''버 아치 트러스'''는 아치와 트러스를 결합하여 강하고 견고한 구조를 형성한다.
• '''캔틸레버 트러스'''에서는 적어도 경간의 일부에서 하부 현이 압축력을 받고 상부 현이 인장력을 받는다.
• '''핑크 트러스(Fink truss)'''는 1854년 독일의 알버트 핑크(Albert Fink)가 설계했다.
• '''킹 포스트'''는 공통의 수직 지지대에 기대는 두 개의 경사진 지지대로 구성된다.
• '''래티스 트러스 교량'''은 상당수의 경량 부재를 사용하여 건설 작업을 용이하게 한다.
• '''롱 트러스'''는 1830년 스테판 H. 롱에 의해 설계되었다.
• '''파트리지 트러스'''는 1872년 러벤 파트리지(Reuben Partridge)가 설계하고 특허를 받았다.^[24]
• '''페그램 트러스'''는 워렌 트러스와 파커 트러스의 혼합형으로, 상현재는 모두 길이가 같고 하현재는 해당 상현재보다 더 길다. 조지 H. 페그램(George H. Pegram)은 1885년에 이 트러스 디자인에 대한 특허를 받았다.^[25]
• '''퀸포스트 트러스'''는 외부 지지대가 구조물의 중심을 향해 각을 이루고 있다는 점에서 킹포스트 트러스와 유사하다. 주요 차이점은 보 작용에 의존하여 기계적 안정성을 제공하는 중앙의 수평 연장부이다.
• '''스미스 트러스'''는 1867년 7월 16일 로버트 W. 스미스에 의해 특허를 받았다,^[32] 대각선으로 교차하는 지지대가 대부분이다.
• '''타처 트러스'''는^[34] 인장 대각선을 갖는 프랫 트러스와 압축 대각선을 갖는 하우 트러스의 특징을 결합한 형태이며, 이는 드문 경우이다.
• '''트러스 아치교'''는 아치 자체 내에 모든 수평력을 포함하거나, 트러스로 구성된 추력 아치이거나 정점에서 핀으로 연결된 두 개의 아치형 섹션일 수 있다.
• '''존 알렉산더 로우 와델''' 1894년 특허 (); 단순한 구조로 현장에서 설치가 용이하다.
• '''휘플 트러스'''는 발명가인 스콰이어 휘플의 이름을 따서 명명되었으며, 대각선 부재가 인장력을 받도록 설계되었기 때문에 일반적으로 프랫 트러스의 하위 유형으로 간주된다.
• '''위처트 트러스'''는 연속 트러스의 변형된 유형으로, 정역학적 결정을 가지며 연속 트러스의 다른 단점을 피하는 데 도움이 된다.^[35]

5. 한국의 트러스교

6. 트러스교의 장단점

7. 맺음말

참조

_[1] 서적 Science and Industry https://books.google[...] Home Study Magazine 1898-03-01
_[2] 뉴스 Temporary Skagit River bridge may be open in weeks https://web.archive.[...] King 5 television 2013-05-26
_[3] 서적 Universal Cyclopædia and Atlas https://books.google[...] D. Appleton and Company 1909
_[4] 서적 Planar Trusses: Schemes and Formulas Cambridge Scholars Publishing 2019
_[5] 간행물 Timber Truss Bridges http://www.rta.nsw.g[...] Roads and Traffic Authority 1998-12-01
_[6] 간행물 Tharwa Bridge Conservation Management Plan http://www.cmd.act.g[...] Roads ACT 2009-03-05
_[7] 웹사이트 1307.8 – Australian Capital Territory in Focus, 2007 http://www.abs.gov.a[...] Australian Bureau of Statistics 2007-11-27
_[8] 웹사이트 Tharwa Bridge https://web.archive.[...] Canberra's Engineering Heritage 2011-02-19
_[9] 웹사이트 July 2010 Newsletter Engineers Australia https://www.engineer[...] 2010-07-01
_[10] 간행물 Minutes of State Heritage Register Committee meeting https://web.archive.[...] Heritage Council of New South Wales 2008-11-05
_[11] 웹사이트 Hampden Bridge, Wagga Wagga, NSW https://web.archive.[...] Timber Building in Australia 2013-05-12
_[12] 지도 Google-maps -34.180255,150.61065[...]
_[13] 특허
_[14] 서적 Wood, Concrete, Stone, Steel: Minnesota's Historic Bridges University of Minnesota Press 2008
_[15] 웹사이트 Bridge Types – Truss http://www.matsuo-br[...] Matsuo Bridge Company 2006-09-05
_[16] 사진 Panoramio https://ssl.panorami[...]
_[17] 간행물 Historic Context for Louisiana Bridges http://wwwsp.dotd.la[...] 2020-12-24
_[18] 웹사이트 Aiken Street Bridge: Ouellette Bridge http://historicbridg[...] 2018-07-09
_[19] 웹사이트 Designing American Lenticular Truss Bridges 1878–1900 https://historycoope[...] History Cooperative 2020
_[20] 웹사이트 Arizona Cardinals Stadium https://web.archive.[...] 2007-11-03
_[21] 웹사이트 CoveredBridgeSite, Long truss http://www.coveredbr[...] 2018-05-02
_[22] 웹사이트 Eldean Covered Bridge – Troy, Ohio – Covered Bridges on http://wwwsp.dotd.la[...] 2012-10-18
_[23] 웹사이트 Busching Bridge https://web.archive.[...] CLR Inc. Construction and Transportation 2011-08-20
_[24] 서적 Heritage: Being Little Stories of Union County Union County Historical Society 1963
_[25] 특허 Truss for Roofs and Bridges
_[26] 웹사이트 NCDOT: Truss Bridges https://www.ncdot.go[...]
_[27] 간행물 National Register of Historic Places Registration Form http://www.ohp.parks[...] 2013-01-15
_[28] 서적 Great American Bridges and Dams https://archive.org/[...] John Wiley & Sons 1995
_[29] 특허 US patent 3523 https://worldwide.es[...]
_[30] 웹사이트 Maryland Historical Trust Property Number PG-74B-1 & AA-85I http://msa.maryland.[...] 2013-12-26
_[31] 웹사이트 Covered Bridge's Truss Types http://www.dot.state[...] 2006-09-04
_[32] 특허 R.W. Smith Truss Patent 66,900 http://pdfpiw.uspto.[...] United States of America 1867-07-16
_[33] 서적 Ohio Historic Places Dictionary, Volume 2 https://books.google[...] Somerset Publishers, Inc. 1999
_[34] 웹사이트 Thacher Truss Bridge, Spanning Linville Creek, Broadway, Rockingham County, VA https://www.loc.gov/[...] 2020-12-13
_[35] 서적 The Wichert Truss https://babel.hathit[...] D. Van Nostrand Company, Inc. 1932
_[36] 서적 Historic Highway Bridges in Maryland: 1631-1960, Historic Context Report https://www.roads.ma[...] Maryland Department of Transportation State Highway Administration 2022-08-27
_[37] 뉴스 E. M. Wichert Services Set For Tomorrow https://www.newspape[...] 2022-08-29
_[38] 학술지 From Browns to Grays: Evolution of the Homestead Grays Bridge http://historicbridg[...] 2022-08-27
_[39] 백과사전 日本大百科事典【トラス橋】
_[40] 웹사이트 これでよいのか専門技術者 : 分かっていますか？何が問題なのか 第57回 工学博士・鈴木俊男から学ぶこと - 新たな構造形式を生み出す想像力と都市土木に必要不可欠な備え https://www.kozobuts[...] 株式会社鋼構造出版 2023-06-11
_[41] 서적 栃木県の近代化遺産 栃木県近代化遺産（建造物等）総合調査報告書 栃木県教育委員会事務局文化財課 2003-03-00
_[42] 웹사이트 新しい長支間橋梁 https://www.jasbc.or[...] 日本橋梁建設協会 2022-11-06
_[43] 웹사이트 土木学会選奨土木遺産 http://committees.js[...]
_[44] 웹사이트 JR左沢線最上川橋梁 http://www.pref.yama[...]
_[45] 특허 U.S.Patent529,220 https://www.google.c[...]
_[46] 서적 Great American Bridges and Dams John Wiley & Sons
_[47] 웹사이트 National Register of Histroic Places Nomination: Bollman Truss Railroad Bridge http://pdfhost.focus[...] National Park Service 2009-03-18