건설기계기술사_회전반경, 단면계수, 극단면계수의 개념
1. 회전반경
어떤 단면의 도심을 지나는 임의의 축에 대한 단면2차 모멘트 중 그 값이
최소인 최소단면 2차모멘트의 값을 그 단면적으로 나눈값의 제곱근을
최소2차 반경, 또는 회전반경 K라 한다.
이는 기둥이나 트러스 압축재의 좌굴에 대한 안전한 설계를 위해 사용되며
회전반경의 값이 최소인 축이 좌굴에 대하여 가장 약한 축으로 해석될 수
있다.
2. 단면계수
도심축에 대한 단면2차 모멘트를 단면의 가장 끝단에서 도심까지의 거리
로 나눈 값이다.
단면계수는 보(beam)의 굽힘강도를 측정하는데 사용되며,
단면계수가 클수록 굽힘강도가 커져서 안정적인 단면이라 할 수 있다.
또한 최외각 거리가 짧을수록, 관성모멘트가 클수록 굽힘에 안정적인
단면이다.
단면계수는 단면의 형태에 영향을 받으며 재료는 영향을 미치지 않는데
단면2차 모멘트를 통해서 구할 수 있다. 여기서 단면2차 모멘트는
도형내 미소면적과 중립축의 거리의 제곱을 곱한 값의 합으로 구할 수
있고 공식은 아래와 같다.
3. 극단면 계수(Polar Modules of Section)
극단면계수는 비틀림에 대한 저항을 수치화한 강도이며
단면계수의 x,y축 각각 방향의 값을 합한 것으로 비틀림을 계산하기
위하여 정한 것이다. 여기서 비틀림은 전단응력의 일종으로 극단면
계수가 클수록 전단응력이 작아진다.
극단면계수는 물체의 회전강성(비틀림에 대한 저항)을 구하기 위해
사용되며 극단성 모멘트 값이 클수록 비틀림에 대한 저항이 커져서
구조적으로 안전하다고 판단할 수 있다.
극단면 계수와 극단면2차 모멘트 두 수치 모두 비틀림의 저항강도를
구하는데 사용되며 극단면 계수를 통해 비틀림 힘(토크)과 전단력의
상관관계를 표현한다. 극단면2차 모멘트는 극단면 계수를 구하기 위한
중간단계로 볼 수 있다.
