도구스학업·수학

모멘트 분배법(하디 크로스) 계산기

고정단 모멘트에서 시작해 불평형을 강성비로 나눠 분배하고 절반을 전달하는 과정을 회차별로 보여 줍니다. 3연 모멘트로 푼 정확해와 나란히 놓아 같은 답에 이르는 것을 확인합니다.

경간 — 한 줄에 하나

길이(m) 등분포(kN/m) 중앙집중(kN) 상대I 순서로 넣습니다. 뒤를 비우면 하중은 0, 상대 I는 1로 봅니다. 양 끝은 단순지지입니다.

16회차 만에 수렴

-160 kN·m

잔차가 회차마다 평균 0.286배로 줄어 0.000000131 kN·m까지 내려갔습니다. 위 값은 가장 큰 부모멘트입니다.

강성·분배율과 처음 고정단 모멘트

부재K = I/LDF 왼쪽DF 오른쪽FEM 왼쪽FEM 오른쪽
10.093800.4290200
20.1250.5710.571-133.33133.33
30.09380.4290-2000

원단이 핀인 부재는 강성이 0.75K로 낮아지고 고정단 모멘트가 wL²/12 대신 wL²/8(집중은 3PL/16)이 됩니다. 그 핀 절점은 아예 건드리지 않습니다. 부재단 모멘트는 시계방향을 양수로 잡았습니다.

회차별 잔차

회차최대 불평형앞 회차 대비지점 1지점 2지점 3지점 4
166.66670-152.38-171.430
219.04760.2860-157.82-163.270
35.44220.2860-159.38-160.930
41.55490.2860-159.82-160.270
50.44430.2860-159.95-160.080
60.12690.2860-159.99-160.020
70.03630.2860-160-160.010
80.01040.2860-160-1600
90.0030.2860-160-1600
100.00080.2860-160-1600
110.00020.2860-160-1600
120.00010.2860-160-1600

앞 12회차만 보였습니다(전체 16회차). 잔차가 매 회차 일정한 비율로 줄어드는 것이 이 방법의 성질입니다. 그래서 몇 회차만 돌아도 손으로 쓸 만한 정확도가 나옵니다.

쓴 회차16회
남은 잔차0.000000131 kN·m
회차당 잔차 감소비0.2857배
기본법이 쓰는 회차30회

지점 휨모멘트

지점모멘트 분배법3연 모멘트차이
1000
2-160-1600.000000053
3-160-160-0.000000079
4000

아래로 볼록한 쪽을 양수로 잡았습니다. 중간 지점이 음수인 것이 정상입니다.

3연 모멘트와 최대 0.000000079 kN·m 차이입니다. 같은 문제를 한쪽은 연립방정식으로 한 번에 풀고 한쪽은 반복으로 좁혀 가는데, 답이 같아야 맞습니다. 남은 차이는 반복을 멈춘 자리의 잔차일 뿐입니다. 손으로 풀 때 3연 모멘트는 지점이 늘수록 연립 차수가 올라가지만, 모멘트 분배법은 표를 한 줄씩 늘리기만 하면 되는 것이 하디 크로스가 널리 쓰인 이유입니다.
핀 단부 처리를 빠뜨리면 답이 틀립니다. 보의 양 끝은 모멘트를 받을 수 없으므로 그냥 고정으로 두고 계산을 끝내면 그 자리에 있지도 않은 모멘트가 남습니다. 위 두 방식은 그것을 각각 다르게 처리하는데, 수정강성법은 여기서 16회차로 끝나는 것을 기본법은 30회차 걸립니다. 답은 같습니다.

계산 방법

  1. 1핀 단부를 어떻게 다룰지 고릅니다. 수정강성 0.75K가 회차가 적게 듭니다.
  2. 2경간을 한 줄에 하나씩, 길이·등분포·중앙집중·상대I 순서로 넣습니다.
  3. 3강성과 분배율, 처음 고정단 모멘트를 확인합니다.
  4. 4회차별 잔차가 일정한 비율로 줄어드는 것을 봅니다.
  5. 5마지막 표에서 3연 모멘트로 푼 값과 같은지 확인합니다.

자주 묻는 질문

모든 절점을 고정으로 보고 고정단 모멘트를 구한 뒤, 절점마다 남은 불평형 모멘트를 강성비로 나눠 부호를 뒤집어 더하고 그 절반을 반대쪽 끝에 전달합니다. 이 두 단계를 잔차가 작아질 때까지 되풀이합니다. 연립방정식을 세우지 않아 손으로 풀 수 있습니다.

양 끝이 고정일 때 등분포는 wL²/12, 중앙 집중은 PL/8입니다. 원단이 핀이면 한 번 수정해 각각 wL²/8과 3PL/16이 됩니다. 수정식은 M′근단 = M근단 − M원단/2입니다.

그 절점에 모인 부재의 강성 K = I/L을 모두 더한 뒤 각자의 몫으로 나눕니다. 뻣뻣한 부재가 모멘트를 더 많이 가져가며, 한 절점의 분배율을 모두 더하면 1이 됩니다.

단순지지 끝은 모멘트를 받을 수 없기 때문입니다. 그냥 고정으로 두고 끝내면 그 자리에 있지도 않은 모멘트가 남아 답이 틀립니다. 매 회차 그 절점을 균형 잡거나(기본법), 강성을 0.75K로 낮추고 전달률을 0으로 두어 아예 건드리지 않는(수정강성법) 두 방법이 있고 답은 같습니다.

한쪽 끝이 고정된 부재의 한 끝에 모멘트를 걸면 반대쪽 고정단에 그 절반이 생기기 때문입니다. 원단이 핀이면 그 끝이 자유롭게 회전하므로 전달률이 0이 됩니다.

푸는 방식만 다르고 답은 같습니다. 3연 모멘트는 연립방정식을 세워 한 번에 풀고, 모멘트 분배법은 반복으로 좁혀 갑니다. 지점이 늘면 연립 차수가 올라가는 3연 모멘트와 달리 분배법은 표에 줄을 늘리기만 하면 되고, 경간마다 단면이 달라도 강성비가 분배율에 그대로 들어가 자연스럽게 처리됩니다.

잔차가 회차마다 일정한 비율로 줄어들므로 대개 서너 회차면 실무에서 쓸 만한 값이 나옵니다. 이 계산기는 잔차가 사실상 0이 될 때까지 돌린 뒤 회차별 감소비를 함께 보여 줍니다.

전송되지 않습니다. 계산은 모두 브라우저 안에서 이루어지고 넣은 값은 이 기기에만 남습니다.

알아두면 좋은 점

  • 연속보만 다룹니다. 골조의 절점 이동(측방 변위)이 있는 문제는 범위 밖입니다.
  • 양 끝은 단순지지로 봅니다. 고정단과 내민보는 다루지 않습니다.
  • 하중은 경간별 등분포와 경간 중앙 집중 두 가지뿐입니다.
  • 지점 침하는 다루지 않습니다. 침하가 있는 문제는 3연 모멘트 계산기를 쓰세요.
  • 부재단 모멘트는 시계방향을 양수로, 지점 휨모멘트는 아래로 볼록한 쪽을 양수로 표시합니다.

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마지막 검증: 2026년 9월 2일 · 결과는 참고용 추정치입니다.