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자동차, 지하철, 기차 등을 타고 다리를 건너본 적 있나요? 빠르게 스쳐 지나가는 바깥 풍경을 한번 자세히 들여다보세요. 원, 삼각형, 사각형에 마름모까지!

다리 모양에는 어떤 비밀이 숨어 있는 걸까요? 지난번 ‘아치교’에 이어, 이번에는 삼각형의 신비함을 품은 다리 ‘트러스교’를 소개합니다!

강철의 세모 군단! 내 이름은 ‘트러스’

트러스교는 여러 도형 중에서도 힘을 가장 잘 견디는 삼각형의 성질을 이용한 다리예요. 삼각형의 세 변은 누르는 힘이나 잡아당기는 힘을 고루 퍼뜨리지요. 왼쪽 그림처럼 위에서 아래로 누르는 힘이 삼각형의 한 점에 가해지면, 양쪽 변은 안쪽으로 짓누르는 힘인 ‘압축력’을 받게 돼요. 이때 밑변은 바깥으로 벌어지려는 힘인 ‘인장력’을 받게 되지요. 반대로 삼각형을 위로 잡아당기는 힘이 가해지면, 양쪽 변은 인장력을, 밑변은 압축력을 받게 돼요.

아래 그림처럼 삼각형을 여러 개 겹친 구조에서는 인장력과 압축력을 번갈아 받지요. 그러면 서로 다른 방향으로 움직이는 힘이 균형을 이루면서 안정적인 상태가 된답니다. 이처럼 여러 삼각형이 모여서 만들어진 트러스교는 힘을 잘 견딜 뿐만 아니라, 다른 다리보다 재료를 적게 써도 되기 때문에 짓는 비용이 훨씬 저렴하지요.

어떤 트러스교는 멀리서 보면 기다란 사각형 터널 같기도 해요. 하지만 자세히 들여다보면 삼각형이 여러 개 모여 전체 구조를 이루고 있답니다.

여러 가지 삼각형, 모두 트러스로 모여!

트러스교에는 정삼각형, 직각삼각형, 이등변삼각형 등 여러 가지 삼각형이 쓰여요. 가장 기본적인 형태는 ‘와렌 트러스’예요. 정삼각형이 서로 맞물리며 모인 구조로, 기둥과 기둥 사이 거리가 60m 정도로 비교적 짧은 다리에 사용되지요.

‘하우 트러스’와 ‘프랫 트러스’는 직각삼각형을 활용해요. 주로 트러스 아래에 길을 설치한 구조로 쓰이지요. 직각삼각형의 빗변, 즉 대각선 부분은 누르는 힘(압축력)을 잘 견디고, 밑변과 직각을 이루는 변은 잡아당기는 힘(인장력)을 잘 견뎌요.

서로 마주 보는 직각삼각형 2개와 둔각삼각형^★ 1개가 맞물린 모양이 반복되는 ‘K-트러스’도 있어요. 또, 와렌 트러스를 2층으로 쌓은 듯한 모양의 ‘더블 와렌 트러스’는 마름모꼴이 나타나는 게 특징이지요. 트러스교는 트러스 구조의 높이가 높을수록 무게를 잘 버틸 수 있어요. 다리의 길이, 건설 비용, 다리의 용도 등에 따라 다양한 모양의 트러스를 이용한답니다.