[정역학] 하중, 반력, 내력이란? (Load, Reaction Force, Internal Force)

 

목차

 

 

 

 

 

 

하중(Load), 반력(Reaction Force), 내력(Internal Force)이란?

 

 

그림1

 

정역학에서 하중(load), 반력(reaction force), 내력(internal force)은 구조물의 형태와 힘의 상호작용을 이해하는 데 중요한 개념입니다.

 

 

하중(Load)은 구조물에 작용하는 외부 힘입니다. 예를 들어, 그림1과 같이 다리 위에 100kg의 몸무게인 사람이 서면 그 무게는 다리에 하중(980N)을 가합니다. 이 하중은 다리 구조물 내부에 응력(stress)을 발생시키며, 이에 따라 다리의 형태에 변형을 주게 됩니다.

 

 

반력(reaction force)은 하중과 반대 방향으로 작용하는 힘입니다. 구조물이 평형을 유지하려면 하중과 반력이 서로 상쇄되어야 합니다. 다리 예에서, 사람의 무게는 다리에 아래로 작용하는 하중이고, 다리가 지지하는 땅에서는 위로 반력이 작용합니다. 만일 녹색 지지대가 없다면 다리는 변형 없이 아래로 계속 내려가게 됩니다. 그래서 반력은 구조물을 지지하는 역할을 합니다.

 

위 하중과 반력을 통칭해서 외력(External Froce)라고 부릅니다. 

 

• 외력 = 하중 + 반력

 

 

내력(internal force)은 구조물 내부에서 작용하는 힘으로, 구조물의 형태나 구성 요소들이 이동하거나 변형될 때 발생합니다. 예를 들어, 다리의 구성 요소들이 서로 밀착되어 있고 연결되어 있기 때문에 다리에 작용하는 하중은 다리 내부의 구성 요소들에도 영향을 줍니다. 이 때 구성 요소들 사이에서 발생하는 내부적인 힘을 내력이라고 합니다. 만일 내력이 구조물 내에 존재하지 않는다면 구조물은 끊어지게 됩니다.

 

그림1에서 빨간 단면을 경계로 생각했을 때 빨간면의 왼쪽은 반력에 의해 위로 향하게 됩니다. 빨간면의 우측에서 내력이 발생해서 왼쪽 면과 절단이 발생하지 않고 구조를 유지 시켜 줍니다.

 

 

이러한 하중, 반력, 내력은 구조물이 안정적으로 유지되기 위한 중요한 요소들이므로, 이들이 상호작용하는 원리를 이해하는 것이 구조물 설계와 분석에 매우 중요합니다.