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그림과 같이 서로 다른 재료로 구성된 합성단면에서 하단으로부터 중립축까… | [9급 지방직 응용역학개론] 23년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[9급 지방직 응용역학개론] 23년 1회차
그림과 같이 서로 다른 재료로 구성된 합성단면에서 하단으로부터 중립축까지 수직거리 x[mm]는? (단, 각 재료는 완전 부착되어 일체거동하고, 상부플랜지의 탄성계수 EA=10GPa, 웨브의 탄성계수 EB=20GPa, 하부플랜지의 탄성계수 EC=40GPa이다)
문제 이미지
1
1,250/7
2
1,275/7
3
2,125/7
4
2,925/7
해설

하단에서 중립축까지 거리는 1,275/7 mm이다. 합성단면의 중립축은 탄성계수를 가중치로 한 도심이다.

세 부분의 면적은 모두 같다: 200×50=20×500=10,000 mm2200\times 50 = 20\times 500 = 10{,}000\ \mathrm{mm^2}
하단 기준 도심 높이: 상부플랜지 575575, 웨브 300300, 하부플랜지 25 mm25\ \mathrm{mm}

x=∑EiAiyi∑EiAi=10×575+20×300+40×2510+20+40=12,75070=1,2757 mmx = \dfrac{\sum E_i A_i y_i}{\sum E_i A_i} = \dfrac{10\times 575 + 20\times 300 + 40\times 25}{10 + 20 + 40} = \dfrac{12{,}750}{70} = \dfrac{1{,}275}{7}\ \mathrm{mm}

  • 2,125/7 mm는 탄성계수를 반영하지 않은 단순 도심(300 mm)에 가까운 값으로, 강성이 큰 하부플랜지 쪽으로 내려가는 효과를 놓친 것이다.
  • 1,250/7·2,925/7 mm는 가중 도심 식에 대입한 결과와 일치하지 않는다.

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