인장력

External Force (외력)

중력, 바람, 또는 사람의 무게와 같이 외부에서 구조물에 가해지는 힘

 

Internal Force (내력)

외력에 저항하여 형태를 유지하기 위해 재료 내부에서 발생하는 힘

외부에서 가해지는 힘(외력)이 재료가 만들어낼 수 있는 내부 저항력(내력)보다 강해지면, 건물은 변형되거나 붕괴된다.

내력은 기본적으로 외부 하중에 맞서 싸우기 위해 내부에서 쌓이는 스트레스이므로, 외력(하중)이 설계 한도를 초과할 때 내력이 과도하게 발생한다. 즉 내력은 외력이 가해진 만큼 발생한다.

 

인장력

물체를 양쪽에서 잡아당기는 외부의 힘

• Suspension Bridges (현수교): 도로를 지탱하는 거대한 케이블들은 끊임없이 극심한 인장력을 받는다
• Beams under Bending (보의 휨): 수평 보가 무게 때문에 아래로 휠 때, 윗부분은 압축되지만 아랫부분은 인장력에 의해 늘어난다.
• Wind Loads (풍하중): 강한 바람이 높은 빌딩의 한쪽면을 밀면, 반대편 구조물 연결 부위는 당겨지는 인장력을 받는다.

지나치게 강한 인장력이 가해지면 균열이 발생한다.

 

응력

외부 힘에 저항하여 재료 내부에서 발생하는 저항력.

 

응력은 해당 면적에 가해지는 힘이다.

만약 못 하나를 밟는다면, 힘이 아주 작은 면적에 집중되므로 응력이 극도로 높아져서 못이 피부를 뚫게 된다.

그러나 만약 1,000개의 못 위에 눕는다면, 몸무게가 넓은 면적으로 분산되어 각 지점이 받는 응력이 매우 낮아지기 때문에 안전하다.

 

공학자들은 단순히 "이 다리가 몇 톤을 버틸 수 있을까?"라고 묻지 않는다. 대신 "이 재료가 견딜 수 있는 최대 응력은 얼마인가?"를 묻는다. 강철의 인장강도가 400 MPa (Mega-Pascals) 라고 한다면, 이는 단면적1제곱mm 당 400 뉴턴의 힘을 버틸 수 있다는 뜻이다. 만약 건물의 무게 때문에 기둥에 500 MPa 이 응력이 발생할 것이라고 계산된다면, 그 기둥은 무너질 것이다.

 

인장강도 (Tensile strength)

인장강도는 재료가 파괴되거나 끊어지기 전까지 견딜 수 있는 최대 응력의 수치

재료 자체가 가진 고유한 성질로, 해당 재료가 얼마나 튼튼한지를 나타내는 한계치에 해당

철근콘크리트는 콘크리트보다 인장강도가 크기 때문에 균열이 발생할 확률이 낮다.