강도와 강성의 차이 (A++자료)

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우선 강도(strength)는 ‘이제까지의 힘이 있으면 무너지지 않는다.’ 라는 견디는 힘의 한도를 나타내는 것이다. 즉, 물체에 하중이 작용할 때 그 하중 또는 응력에 저항하는 재료의 능력을 강도라고 말할 수 있다. 용어의 정의를 보아도 강도는 재료마다 강도가 다름을 알 수 있다. 강도가 큰 재료라는 것은 적은 양을 가지고 큰 힘에 저항할 수 있는 재료를 말한다. 역학적으로는 탄성계수 E (=응력도/변형도, 단위가 N/㎟(≒10㎏(f)/㎠ 으로서 응력도 단위와 같다) 값이 큰 것이다.

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큰 변형이 생기지 않고 반력과 부재 응력에 대해 힘의 평형을 이룰 때 그 구조물을 안정(stable)하다고 하며, 그렇지 못한 구조물은 불안정(unstable)하다고 한다.

안정과 불안정의 기계적 상황차에 관한 가장 단순한 예가 보울(bowl) 밑에 놓인 공과 이에 대비적으로 밑쪽이 위로 가게 뒤집어 놓고 공이 맨 꼭대기에서 균형을 이루는 것으로 표현되고 있다. <그림2> 만약 공이 보울의 바닥에서 꼭대기로 위치가 변하면 처음으로 되돌아와 거기에 머무르는 경향을 보인다. 즉, 공은 안정위치에 있는 것이다.

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탑의 기단부의 3개의 스테이(stay)는 압축재의 좌굴을 고려한 방추형 구조 디자인으로 되어있는 것도 포인트이다. <그림4-3>을 보면 가장 심플한 형인 정사면체는 중심이 열려있어 미토예술관에서는 엘리베이터를 통하고 있다. 디자인성은 높지만 정사면체에 각도를 주고 있기 때문에 기단부가 복잡하게 된다. 그 밖에 정육면체는<4-1> 라멘구조로 모든 접합부에 강접합이여서 강성이 떨어지고 강성을 높이기 위해 정사면체에 브케이스<4-2>를 도입하고 있지만, 평면 각층에도 브케이스를 도입하였기 때문에 수직 동선이 방해를 받으며 공간이 제약된다.

참고자료

· 길정천, 최순목. ｢건축재료의 이해｣. 서울 : 야정문화사, 2006.
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· 한덕진. ｢건축구조역학｣. 구리 : 지음, 2002.
· Salvadori, Levy, 손기상 , Salvadori, Mario, Levy, Matthys ｢건축물은 어떻게 해서 무너지는가｣ 서울 : 技文堂, 2002.
· 장극관. ｢(건축가도 알기 쉬운)매력적인 구조 디자인｣. 서울: 시공문화사, 2005