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1[9급 지방직 응용역학개론] 13년 1회차
다음 그림과 같은 물막이용 콘크리트 구조물이 있다. 구조물이 전도가 발생하지 않을 최대 수면의 높이 h[m]는? (단, 물과 접해 있는 구조물 수직면에만 수평방향의 정수압이 작용하는 것으로 가정한다. 물의 단위중량 10kN/m3, 콘크리트의 단위중량 25kN/m3이다.)
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해설

최대 수면 높이는 h=3003 mh=\sqrt[3]{300}\ \mathrm{m}이다.

하류측 하단 모서리를 회전축으로 전도모멘트 = 저항모멘트로 둔다(폭 1 m 기준).

정수압 합력 P=12×10×h2=5h2P=\dfrac{1}{2}\times10\times h^2=5h^2, 작용점 높이 h3\dfrac{h}{3} → Mo=5h33M_o=\dfrac{5h^3}{3}
자중 W=25×2×10=500 kNW=25\times2\times10=500\ \mathrm{kN}, 팔길이 1 m → Mr=500M_r=500
5h33=500 ⇒ h3=300\dfrac{5h^3}{3}=500\ \Rightarrow\ h^3=300

  • 1003\sqrt[3]{100}은 수압 합력의 작용점을 바닥에서 h(팔길이 h)로 잡은 결과이다.
  • 2003\sqrt[3]{200}은 작용점을 h2\dfrac{h}{2}로 잡은 결과이다.
  • 4003\sqrt[3]{400}에서는 전도모멘트 5×4003≈667\dfrac{5\times400}{3}\approx667이 저항모멘트 500을 넘어 전도된다.

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