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1[9급 지방직 건축구조] 19년 1회차
그림과 같은 응력요소의 평면응력 상태에서 최대 전단응력의 크기는? (단, 양의 최대 전단응력이며, 면내 응력만 고려한다)
문제 이미지
1
√5×102MPa
2
√10×102MPa
3
√15×102MPa
4
√20×102MPa
해설

최대 전단응력은 √20×10²MPa이다. 평면응력 상태의 면내 최대 전단응력은 모어원의 반지름과 같다.

그림에서 σx=400 MPa\sigma_x = 400\,\mathrm{MPa}(인장), y방향 수직응력은 없으므로 σy=0\sigma_y = 0, 전단응력 τxy=400 MPa\tau_{xy} = 400\,\mathrm{MPa}이다.

τmax=(σx−σy2)2+τxy2\tau_{max} = \sqrt{\left(\dfrac{\sigma_x-\sigma_y}{2}\right)^2+\tau_{xy}^2}
=2002+4002=200000= \sqrt{200^2+400^2} = \sqrt{200000}
=20×102 MPa= \sqrt{20}\times 10^2\,\mathrm{MPa}

  • √5×10²MPa는 √(200²+400²)보다 훨씬 작은 과소값이다.
  • √10×10²MPa는 모어원 반지름 √(200²+400²)보다 작아 성립하지 않는다.
  • √15×10²MPa도 반지름 계산값 √200000MPa와 맞지 않는다.

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