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1[9급 국가직 응용역학개론] 26년 1회차
그림과 같이 등분포하중이 작용하는 구조물에서 지점 B의 처짐[mm]은? (단, 보의 휨강성 EI =1.0 × 105^5 MNㆍm2^2, w =0.8 MN/m, 스프링 상수 k =300 MN/m이고, 구조물의 자중은 무시한다)
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해설

보의 B점 처짐과 스프링 변위가 같다는 적합조건으로 풀면 B점 처짐은 5 mm이다.

스프링 없는 캔틸레버 끝 처짐
δw=wL48EI=0.8×1048×105=0.01 m\delta_w=\dfrac{wL^4}{8EI}=\dfrac{0.8\times 10^4}{8\times 10^5}=0.01\,\mathrm{m}

스프링력 R에 의한 처짐 회복
δR=RL33EI=R×10003×105=R300\delta_R=\dfrac{RL^3}{3EI}=\dfrac{R\times 1000}{3\times 10^5}=\dfrac{R}{300}

적합조건 (δB=R/k\delta_B=R/k)
0.01−R300=R300⇒R=1.5 MN0.01-\dfrac{R}{300}=\dfrac{R}{300}\quad\Rightarrow\quad R=1.5\,\mathrm{MN}
δB=1.5300=0.005 m=5 mm\delta_B=\dfrac{1.5}{300}=0.005\,\mathrm{m}=5\,\mathrm{mm}

  • 10 mm: 스프링이 없을 때의 처짐으로, 스프링 반력을 무시한 값이다.
  • 1 mm, 50 mm: 단위 환산(m→mm) 또는 스프링 강성 반영 과정의 오류에서 나오는 값이다.

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