썬로드의 교량이야기

이쑤시개로 교량만들기...(1)




몇년전부터 제블로그에 나무젓가락이나 이쑤시개로 교량만들기를 문의하시는 분들이 자주 있었습니다.
대학교 뿐 아니라 고등학교에서도 수행평가의 일환으로 교량 컨테스트를 많이 하는것 같더군요... 일정한 지간장, 재료, 무게등을 제한하고 자유롭게 구조물을 만들어 보다 많은 하중에 견딜수 있도록 만들어야 하는것 같더군요...
제가 학교다닐때는 이런 이벤트가 없어서... 외국사이트 자료를 보고 나름대로 제생각을 얹어서 포스팅을 합니다.

아래 포스트는 일본 항공기술대학에서 열리는 교량 컨테스트 홈페이지를 참조하였습니다.
원문을 보시려면 http://homepage2.nifty.com/SUBAL/BCTOPE.htm 을 참조하세요

먼저 교량 만들기 재료에 대해 말씀드리겠습니다.
필수재료는 이쑤시개, 접착제(목공용 접착제가 좋겠죠?), 칼(큰 날이 좋습니다.) 을 준비합니다.

교량 만들기 재료



제일 먼저 할일은 교량을 계획하는 것이겠지요?
대부분의 컨테스트가 지간장, 재료, 교량 무게가 제한되므로 계획이 매우 중요합니다.
먼저 교량형식를 선택합니다.
재료가 이쑤시개다 보니 여러가지 교량형식중 가늘고 긴부재로 만들수 있는 아치교, 트러스교 형식중 하나를 선택하여야 할겁니다. (아치교도 아치리브가 트러스인 형태가 되더군요..)
제 생각에는 아치교보다는 트러스형태가 더 유리할것 같습니다.
직선인 이쑤시개로 곡선의 아치를 만들기 위해서는 부재와 부재의 연결이 많아 지므로 여러 가지로 불리할것 같습니다. (예전에 참가한 사람 예기를 들어보니 대부분 부재 연결부에서 부터 파괴가 일어난다고 하더군요..)

트러스아치교중 형식이 결정되면 교량의 구조를 결정합니다.
토목을 전공하신 분들이라면 구조해석을 통하여 구조를 결정하시면 더욱 좋겠지요...

구조해석예-숫자는 부재에 걸리는 힘을 나타냅니다.


힘을 많이 받는 부재는 그 힘에 견딜수 있게 부재를 크게 만들고 적게 받는 부재는 작게 만드는 것이 유리합니다.
전공자가 아닌 분들을 위해 예를 들어 설명하면, 위의 트러스 그림에서 상부와 하부에 있는 부재들이 중간에 있는 부재들보다 힘을 많이 받는 것을 알수 있습니다. 따라서 상부와 하부에 있는 부재를 중간에 있는 부재보다 크게 만든다면 보다 효율적인 구조가 될수 있습니다.
학생들이 만든 교량모형을 보면 모든 부재가 같은 치수로 만든 경우가 상당히 많습니다.
이경우 중간에 있는 부재들은 별 힘도 못쓰고 상부나 하부에 있는 부재가 파괴되면서 교량 전체가 파괴되게 됩니다.

교량 계획이 완료되면 이제 본격적인 제작에 들어가볼까요?

먼저 이쑤시개를 준비합니다. 이쑤시개는 겉이 매끄러운것 보다는 거친것이 더 좋습니다. 거친것이 접착재가 더 잘붙으니까요..
이쑤시개를 준비하고 이쑤시개의 뾰족한 부분을 일정한 크기로 절단합니다.
작업을 하다보면 나름대로 요령이 생기겠지요?

커터를 이용하여 자릅니다.

한번에 자르는 요령


이쑤시개를 절단한 다음은 이쑤시개를 접착재로 붙여 기본 막대부재를 를 만듭니다.
강한 교량을 만들기 위해서는 정확하게 붙이는게 중요합니다.
하다보면 역시 나름대로 요령이 생길겁니다.
일본항공기술대학생들의 요령을 한번 보시죠.

철판 홈에 넣어 붙이는 법

철판을 이용하여 붙이는 법

이쑤시개를 붙일때는 접착부위가 겹치지 않도록 지그재그로 붙이는것이 중요합니다.
막대에 아래 그림과 같은 힘이 걸리면 세로로 접착된 부분(빨간 화살표)뿐아니라 가로로 접착된 부분(파란 화살표)의 접착력으로 저항을 하게 되므로 부재가 더 튼튼해 질겁니다.

접착부위가 겹치지 않도록 한다.



이쑤시개로 교량만들기...(2) 에서 계속됩니다.

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교량은 단순히 건너가는 것이 아니라 사람과 사람을 연결하는 도구입니다. 공학적으로 어쩌구 저쩌구 보다는 일상생활에서 접할수 있는 쉽고 재미있는 "다리"를 이야기합니다.

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