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2026/06/21
A 철조 강재 트러스는 삼각형으로 배열된 상호 연결된 부재들로 구성된 구조체로, 휨 하중을 각 부재 내에서 순수한 축 방향 인장력 및 압축력으로 변환합니다. 단단한 보는 단면 전체에 걸쳐 응력을 고르지 않게 분산시켜 휨을 저항하지만, 중립축 근처의 재료는 거의 기여하지 못합니다. 반면 트러스는 모든 강재 1kg을 부재의 축 방향 인장 또는 압축에 효과적으로 활용합니다. 그 결과, 동일한 중량의 단단한 보가 달성할 수 없는 거리를 건너는 구조체가 됩니다.
삼각형은 변의 길이를 바꾸지 않고서는 형태를 변경할 수 없는 유일한 다각형입니다. A 철조 이 기법은 직사각형 프레임을 삼각형으로 세분화함으로써 이를 활용한다. 상부 프레임(톱 처드)은 압축력을 받는다 — 즉, 지붕 하중, 적설량, 자중 등에 의한 하향 압력이다. 하부 프레임(바텀 처드)은 인장력을 받는다 — 즉, 트러스가 지지부에서 벌어지는 것을 방지하는 끌어당기는 힘이다. 웹 부재(수직 부재 및 대각 부재)는 상부 및 하부 프레임 사이에 하중을 전달한다. 각 부재가 인장 상태인지 압축 상태인지는 트러스의 형식과 하중 조건에 따라 달라지며, 바로 이 점이 서로 다른 트러스 유형을 구분짓는 핵심 요소이다.
중국 동부 지역에 위치한 한 물류 창고는 내부 기둥 없이 40미터의 무주간 지붕 구조가 필요했다 — 내부 기둥은 포크리프트 통로를 방해했기 때문이다. 단일 실린더 보를 사용할 경우, 보의 단면 깊이가 약 2미터에 달해야 했으며, 이는 수직 여유 공간을 차지하고 자중도 증가시켰다. A 철조 — 3.2미터의 깊이를 갖는 프랫 형식 — 이 구조는 표준 열간 압연 H형 강재 단면을 사용하여 스팬을 확보하였다. 대각선 부재는 긴 부재가 인장력을, 짧은 수직 부재가 압축력을 받도록 배치되어 강재의 효율적인 사용이 가능하였다. 전체 강재 중량은 동일한 실량형 보 해법에 비해 약 40% 감소하였으며, 개방형 웹 구조로 인해 덕트, 스프링클러 배관 및 조명 장치를 트러스 내부를 통과시킬 수 있어 하부에 별도로 매달 필요가 없었다.
워런 트러스 철조 정삼각형 또는 이등변 삼각형을 사용하며 교차하는 대각선 부재만 존재하고 수직 부재는 없다. 하중은 연속된 대각선 부재 간에 인장력과 압축력이 번갈아 작용한다. 부재 길이와 접합 각도가 반복되기 때문에 제작이 가장 간단하다. 워런 트러스는 균일한 높이가 허용되며 하중이 대칭적으로 작용하는 15~60미터의 스팬에 적합하다.
프랫 트러스 철조 대각선을 중심에서 지지부 쪽으로 바깥쪽 및 아래쪽으로 향하게 배치하여, 중력 하중 시 긴 대각선 부재는 인장력을 받고 짧은 수직 부재는 압축력을 받도록 한다. 이 구조는 강재가 압축보다 인장에 더 잘 견디기 때문에 효율적이며, 긴 인장 부재는 좌굴 위험이 적다. 프랫 트러스는 20~80미터의 스팬에 적합하며 산업용 건물 지붕에 가장 일반적으로 사용된다.
하우 철조 프랫 트러스와 반대로, 대각선이 지지부에서 안쪽 및 위쪽으로 경사지게 배치되어 대각선 부재는 압축력을, 수직 부재는 인장력을 받는다. 강재에서는 효율이 낮은데(긴 압축 부재는 좌굴 위험이 크기 때문), 목재 구조물에서는 더 흔히 사용된다. 강재 구조물에서는 바람에 의한 상향력(업리프트)이 정상 하중 패턴을 뒤집을 때 사용된다.
핀크 철조 기본 삼각형을 중심에서 방사형으로 뻗어나가는 더 작은 삼각형들로 분할하여, 지지되지 않은 현의 길이를 줄이는 부채꼴 형태의 구조망을 만든다. 핑크 트러스(Fink truss)는 10~25미터의 경사 지붕을 갖는 주거용 및 경량 상업용 건물에 표준적으로 사용되며, 짧은 것에서 중간 길이의 경간과 가파른 경사 지붕에 대해서는 워런(Warren) 또는 프랫(Pratt) 트러스보다 단위 면적당 철강 사용량이 적다.
트러스 선택은 철조 프로젝트 시작 시 네 가지 질문에서 출발한다. 첫째, 명확한 경간(clear span)은 얼마인가? 이는 트러스의 깊이를 결정하며, 일반적으로 지붕의 경우 경간의 1/10~1/15, 교량의 경우 경간의 1/8~1/12 정도이다. 둘째, 작용하는 하중은 무엇인가? 즉, 고정하중(dead load), 활하중(live load), 적설하중(snow load), 풍하중(wind load) 등이며, 비대칭 하중 조건에서는 프랫 트러스가 워런 트러스보다 유리할 수 있다. 셋째, 확보 가능한 수직 여유 공간은 얼마인가? 얕은 트러스는 보다 강화된 상·하부 압축재(chord)를 필요로 하며, 깊은 트러스는 기계 설비 시스템과 간섭을 일으킬 수 있다. 넷째, 트러스가 노출되는가? 건축적으로 노출되는 철조 공공 공간에서 사용될 경우, 프랫트 형보다 약간 낮은 효율성을 보이더라도 시각적으로 인상 깊은 워런 패턴을 채택하는 것이 정당화될 수 있다.
A 철조 트러스의 강도는 그 접합부만큼 강하다. 현장 조립에는 일반적으로 구세트 플레이트를 사용한 볼트 접합 방식이 표준으로 채택되며, 이는 조정이 용이하고 점검이 가능하다. 공장에서 제작된 완성형 트러스에는 용접 접합 방식이 적용되어 더 높은 강성을 확보한다. 횡방향 보강은 퍼린(purlin)과 크로스 브레이싱(cross-bracing)을 통해 인접 트러스들을 연결함으로써 개별 트러스의 평면 외 좌굴을 방지한다. 부식 방지는 외부 노출 조건에서는 ISO 1461 기준의 용융 아연 도금을, 내화 등급이 요구되는 실내 조건에서는 팽창성 도료(intumescent paint)를 사용해야 하며, 이러한 사항은 설계 단계에서 명시되어야 한다.
네 가지 주요 철조 트러스 유형에는 워런(대각선이 교차하며 수직 부재가 없는 형태), 프랫(중력 하중 시 인장력을 받는 긴 대각선 부재), 하우(중력 하중 시 압축력을 받는 대각선 부재), 핑크(경사 지붕에 적합한 부채꼴 형태의 웹)가 있다. 각 유형은 부재에 작용하는 힘을 서로 다른 방식으로 최적화한다.
프랫 트러스 철조 중력 하중 시 긴 웹 부재는 인장력을, 짧은 수직 부재는 압축력을 받도록 설계된다. 강재는 압축보다 인장에 더 우수한 성능을 보이며, 긴 인장 부재는 좌굴을 피할 수 있으므로, 프랫 트러스는 산업용 지붕 구조물에 있어 구조적으로 효율적인 기본 선택이 된다.
A 철조 주택용 핑크 지붕의 경우 약 10미터에서부터, 항공기 격납고 및 스타디움과 같은 대규모 구조물에 적용되는 깊이 있는 워런 또는 프랫 트러스의 경우 100미터 이상까지도 가능하다. 트러스의 높이는 경간에 따라 증가하며, 지붕의 경우 일반적으로 경간의 1/10에서 1/15 정도로 설계된다.
현장 조립용으로는 볼트 연결이 표준이다. 철조 구조물 — 조정이 가능하며 점검이 용이합니다. 용접 접합은 더 높은 강성을 제공하며, 공장에서 완전히 제작된 트러스를 현장에 운반하여 설치하는 경우에 적합합니다. 선택은 제작 및 시공 물류 상황에 따라 달라집니다.
워런 트러스는 철조 수직 부재 없이 정삼각형을 이루는 교차 대각선을 사용하므로 제작이 간단합니다. 반면 프랫 트러스는 수직 부재를 추가하고 중력 하중 시 대각선 부재를 인장 상태로 작용하도록 설계되어 강재 구조에서는 더 효율적이지만 약간 더 복잡합니다.
A 철조 외부 노출 조건에서는 ISO 1461 기준의 용융 아연 도금 또는 다층 페인트 시스템이 필요합니다. 건조한 실내 공간에 설치되는 내부 트러스는 일반적으로 프라이머만으로도 충분합니다. 내화 등급이 요구되는 응용 분야에서는 지정된 건막 두께에 도달하는 팽창성 페인트가 필요합니다.
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