In order to improve the rigidity of the cylindrical pipe inside a statically indeterminate structure (triangular, square, pentagonal, and hexagonal structure), we modified the cylindrical pipe to investigate its mechanical properties. We measured the rigidity of the cylindrical pipe by using the elasticity of the stress - strain diagram according to statically indeterminate structure. We confirmed that the elastic modulus was increased 45.696 N/cm$^2$, 66.478 N/cm$^2$, 90.912 N/cm$^2$, and 111.55 N/cm$^2$ for the internal triangular, square, pentagon, and hexagonal structures, respectively. As a result of analyzing the axial force of the pipe structure by using the equilibrium equation of force and moment, in the case when the pipe structure had many contacts between the cylindrical pipe and the inner irregular structure, the member of the irregular structure mainly received the axial force, which was confirmed to be consistent with the increase in the elastic modulus.

Keywords: Mechanics, Rigidity, Statically indeterminate structure, Stress, Strain

구조물에 광범위하게 사용되는 원통형 파이프의 강성률을 향상시키기 위해 원통형 파이프 내부에 부정정 구조를 다양하게 변형하여 역학적 특성을 조사하였다. 원형 파이프 내부에 부정정 구조(삼각, 사각, 오각, 육각 형태)를 설치하고 원통형 파이프의 강성률을 응력-변형률 선도의 탄성률로 측정하였다. 원통형 파이프에 내부 부정정 구조물의 접점이 증가함에 따라 내부삼각구조 45.696 N/cm$^2$, 내부사각구조 66.478 N/cm$^2$, 내부오각구조 90.912 N/cm$^2$, 내부육각구조 111.55 N/cm$^2$로 탄성률이 증가함을 확인할 수 있었다. 힘과 모멘트의 평형방정식을 이용하여 파이프 구조체의 축력을 분석한 결과, 원통형 파이프와 내부 부정정 구조물의 접점이 많은 파이프 구조체의 경우 부정정 구조의 부재가 축력을 주로 받게 되어 일차적으로 하중을 지지하고 있는 것으로 나타났으며 이는 탄성률의 증가와 일치함을 확인할 수 있었다. 기존 원통형 파이프 내부 구조에서 축력을 받도록 원통형 파이프 내에 부정정 구조를 설계한다면 원통형 파이프의 탄성률과 강성률을 높일 수 있을 것이라 기대된다.

Keywords: 역학, 강성률, 부정정 구조, 응력, 변형력