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가장 튼튼한 다리 교각은 어떤 모양?

과학 탐구
by

Minseok Kong

on 29 August 2013

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Transcript of 가장 튼튼한 다리 교각은 어떤 모양?

가장 튼튼한 다리 교각은 어떤 모양?
탐구동기 및 목적
'성수대교'
성수대교 붕괴사고는 1994년 10월 21일에 발생되었습니다.
붕괴 원인은 유효 단면적의 감소와 응력집중을 유발하게 한 용접시공의 결함과 제작오차 검사 미흡이 원인으로 알려져있습니다.
만약, 위의 원인이 아닌 다리교각의 붕괴였스면 더 큰 사고가 일어났을 것입니다. 그래서 다리의 교각을 튼튼하게 하려면 어떤 형태의 교각이 가장 적합한지가 궁금하여 이 실험을 해보았습니다.
선행 연구 및 관련이론 알아보기
기술진흥원 지식경제부에서 다리의 모양 (단순교, 아치교, 사장교 등)을 제작하여 하중실험을 하였다.
기술진흥원 지식경제부
Daum 지식
Q.스파게티 면으로 가장 튼튼한 다리는 어떻게 만들어야 하나요?
A.아치형 트러스를 만들어 보세요.
방법 - 아치(원형)형 트러스를 만들려면 스파게티를물애 풀어 상부수평재는 가운데가 약간 올라온 막대기 형태로 만들어서 말리고 하부수평재는 교각과 교각사이늬 거리와 높이를 감안해서 적적한 반원을 만들어서 말리시면 되고요 그 사이를 짧게 스파게티를 절단해 수직재와 사재를 상부,하부 수평재에 촘촘히 연결시켜 글루건으로 붙여 주시면 됩니다.
(출처 - http://k.daum.net/qna/view.html?qid=58LXM)
준비물
1. 글루건
2. 카드
3. 건전지
탐구 방법,내용 및 결과
1. 다리 판을 만든다.(같은 모양을 유지 하기 위해 같은 실험마다 같은 다리판 이용)
2. 모양이 다른 다른 교각을 만들고 붙여서 건전지를 올려 실험해 본다.
탐구 방법
기둥형태의 교각을 붙혔을 경우...
1. 건전지 갯수
-9개

2. 나의 생각
-세계 방방곳곳에 있는 다리들의 교각의 모습이여서
가장 튼튼할 것이라고 생각하였다. 하지만 건전지가
가장 적게 올라가 의문이었다.



결과!
1) 다리 판을 만든다!

실험 순서

1) 다리 판을 만든다.
2) 다리 교각을 붙인다.
3) 다리 위에 건전지를 올려 보아 건전지가 얼마나 올라가나 확인한다.

기둥형태의 교각!
3) 건전지를 올려 보아 실험 해본다!

2) 다리 교각을 붙인다!

삼각형 형태의 교각을 붙혔을 경우...
육각형 형태의 교각을 붙혔을 경우...
사각형 형태의 교각을 붙혔을 경우...
내가 생각하는 가장 튼튼한 다리를 만들어 보자!
1. 건전지의 갯수
-24개

2. 나의 생각
-벌이 만드는 벌집의 육각형과 어느 것이 가장 튼튼할
까 고민이 많이 되었는데, 벌집의 육각형도 삼각형 6
개가 붙은 것 이여서 삼각형이 가장 튼튼할 것이라고
예상 하였는데 예상이 맞아 떨어졌다.

결과
3) 건전지를 올려 보아 실험 해본다!

1) 다리 판을 만든다.

실험 순서

1) 다리 판을 만든다.
2) 다리 교각을 만들고 붙인다.
3) 다리 위에 건전지를 올려 보아 건전지가 얼마나 올라가나 확인한다.

삼각형 형태의 교각!
2) 다리 교각을 만들고 붙인다.

1. 건전지의 갯수
-13개

2. 나의 생각
-기둥 형태의 교각에 밑을 고정 시킨 사각형 모양이
여서 기둥 모양 보다 튼튼할 것이라고 예상 했었고
삼각형과 같이 밑을 고정시켜주니 삼각형 못 지 않
게 건전지가 많이 올라갈 것이라고 생각했지만 기
둥 형태의 교각과 별 차이가 없는 것이 이상하다.

결과
1) 다리 판을 만든다.

실험 순서

1) 다리 판을 만든다.
2) 다리 교각을 만들고 붙인다.
3) 다리 위에 건전지를 올려 보아 건전지가 얼마나 올라가나 확인한다.


사각형 형태의 교각!
3) 건전지를 올려 보아 실험 해본다!

2) 다리 교각을 만들고 붙인다.

1. 건전지의 갯수
-10개

2. 나의 생각
-삼각형과 가장 튼튼할 것이라고 생각하였지만 육
각형을 삼각형으로 만들어서 안에다 붙이지 않으
니 너무 쉽게 무너져 버렸다. 이로 미루어 보아 벌
집의 육각형이 삼각형의 구조로부터 시작되었다는
것을 예상할 수 있을 것 같다.



결과
1) 다리 판을 만든다.

실험 순서

1) 다리 판을 만든다.
2) 다리 교각을 만들고 붙인다.
3) 다리 위에 건전지를 올려 보아 건전지가 얼마나 올라가나 확인한다.


육각형 형태의 교각!
3) 건전지를 올려 보아 실험 해본다!

2) 다리 교각을 만들고 붙인다.

소감 및 더 알아 보고 싶은 점!
실험을 통해서 삼각형으로 만든 다리 교각이 가장 튼튼 했는데, 왜 삼각형으로 만든 다리 교각이 가장 튼튼한지와, 삼각형 여러개를 붙이면 삼각형 1개 보다 튼튼해 지는 지 알아 보고 싶었다.
1. 건전지의 갯수(무게)
-37개 + 카드54장의 무게 + 카드 통의 무게

2. 나의 생각
-앞의 실험에서 삼각형이 가장 튼튼한 형태의 교
각이라고 결과가 나왔는데 이를 바탕으로 삼각형
여러 개를 붙여서 만든 교각은 삼각형 형태의 교
각 보다 더 많은 건전지(무게)를 받칠 수 있는 것
으로 보아 삼각형의 개수만큼 받칠 수 있는 무게
가 늘어나는 것 같다.




결과
3) 건전지를 올려 보아 실험 해본다!

1) 다리 판을 만든다.

실험 순서

1) 다리 판을 만든다.
2) 다리 교각을 만들고 붙인다.
3) 다리 위에 건전지를 올려 보아 건전지가 얼마나 올라가나 확인한다.


가장 강할 것 같은 교각을 만들어 보자!
2) 다리 교각을 만들고 붙인다.

참고자료
삼각형이 다른 도형보다 튼튼한 이유!!!

1. 세개의 선분으로 이루어진 삼각형은 변의 길이가 길어지거나 짧아지지 않은 한 절대로 모양이 변할 수 없기 때문이다.

(출처 - http://cafe.daum.net/yea504700/FbfO/58?docid=1DsKVFbfO5820110424192505)
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