본문 바로가기

건축이야기/건축구조

Class 1. 힘의 평형

Class 1



안녕하세요. 건축공학을 전공한 새내기 블로거입니다.

제가 공부해왔던 것들을 사람들과 공유하고 싶어서 블로그를 만들게 되었습니다.

잘 부탁 드린다는 인사 드리면서 시작하도록 하겠습니다.

오늘 저와 함께 배워 보실 것은 건축 구조의 기본이 되는 정역학입니다.


오늘은 첫 시간이기 때문에 정역학의 기본인 힘의 평형부터 배워보도록 하겠습니다.

일단 힘의 평형이란 여러가지 방향에서 작용하는 수 많은 힘들을 다 더했을 때 

그 합력이 0이라는 뜻입니다.

즉 물체에 분명히 힘이 가해지고 있는데 물체는 가만히 있는다는 것이죠.

예를 들어 지구상에 존재하는 모든 물체에는 중력이라는 힘이 분명히 가해지고 있는데

건물은 그저 가만히 서 있습니다. 이런 것을 힘의 평형이라고 합니다.


힘의 평형을 만족하기 위해서 즉 물체가 가만히 있기 위해서는 어떤 조건들이 필요할까요??

힘의 평형을 이루기 위해서는 크게 3가지의 조건이 필요한데

첫번째는 "수평으로 작용하는 힘의 합력이 0이어야 한다."

두번째는 "수직으로 작용하는 힘의 합력이 0이어야 한다."

여기까지는 고등학교 물리를 배우셨다면 알 수 있는 내용일 것입니다.

하지만 한가지가 더 추가됩니다.

세번째 "임의의 점을 기준으로 모멘트의 합이 0이어야 한다."


모멘트라는 말이 좀 생소하실 수도 있는 분들을 위해 설명드리도록 하겠습니다.

모멘트는 쉽게 말하면 회전시키려는 힘으로서 ( 힘 X (수직)거리 )로 구합니다.

그리고 그 힘이 기준점을 시계 방향으로 회전시키려고 하면 ( + ), 

반시계 방향으로 회전시키려고 하면 ( - ) 부호를 붙여줍니다.

아래의 그림과 같이 힘이 작용한다고 가정을 해봅시다. 기준점은 A점으로 하겠습니다.

거리 단위는 m입니다.


첫번째로 5kN의 힘은 A점과 수직거리로 3m 떨어진 채 

A점을 시계 방향으로 회전시키고 있습니다. ( + )

두번째로 3kN의 힘은 A점과 수직거리로 2m 떨어진 채 

A점을 시계 방향으로 회전시키고 있습니다. ( + )

세번째로 7kN의 힘은 A점과 수직거리로 3m 떨어진 채 

A점을 반시계 방향으로 회전시키고 있습니다. ( - )

따라서 A점을 기준으로 3개의 힘에 의한 모멘트의 합은

(5 X 3) + (3 X 2) - (7 X 3) = 0 이 되는 것입니다.

즉 A점에 작용하는 모멘트는 0이고

수평으로 작용하는 힘의 합력은 5kN이고

수직으로 작용하는 힘의 합력은 -4kN입니다. 

( 위쪽으로 작용하는 힘은 ( + ), 아래쪽으로 작용하는 힘은 ( - ) )


따라서 A점은 오른쪽 하단 방향으로 이동하게 되므로 힘의 평형에 어긋나는 것입니다.

참고로, 모멘트의 단위는 힘과 거리를 곱한


[kN ·m]


가 됩니다.

N 과 mm 같은 단위도 사용하기는 하지만 주로 kN과 m가 많이 쓰입니다.


그럼 힘의 평형은 여기까지 보도록 하고 

다음시간에는 힘의 분해에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

처음 이렇게 포스팅을 해보는지라 많이 준비하지 못해서 죄송합니다.

내용에 대해서 궁금하시거나 의견이 있으신 분들은 

방명록에 질문을 올려주시면 감사하겠습니다.


"댓글과 공감은 저에게 많은 힘이 됩니다."

"공감 버튼 한 번씩 꾹 눌러주시고 댓글도 많이 달아주세요~~"

  • veri 2020.02.12 11:42

    문과생출신인데 이 과목을 배워보자니 어려워서 안됐는데 깔끔한 그림과 함께 차근차근 설명해주셔서 도움이 되었습니다. 감사합니다^^

  • 사용자 밍밍숭이 2020.02.12 12:23 신고

    감사드립니다!! 앞으로 더 열심히 하겠습니다!!

  • 피자 2021.01.06 11:29

    이런쪽에는 아는게 없어서 힘들었는데 덕분에 모멘트라는 단어가 뭔지 조금은 이해가 되네요.
    감사합니당~!

  • 정지윤 2021.03.10 11:45

    나이많은비전공자 건축기사 준비중예요^^ 1차는 어찌붙었는데 실기구조는 아직도 준비가 안되네요. 설명이 구세주를 만난 입장입니다
    그냥 식을 반복 외우다보니 모르겠어요ㅜ
    저 위 마지막부분, '수직으로 작용하는 힘의 합력은 -4kN' 왜그런지 모르겠네요~
    부탁드립니다