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중심축하중을 받는 길이 L = 10\ \text{m}, 단면 크기가 3… | [9급 지방직 토목설계] 25년 1회차 기출문제 상세 페이지

1[9급 지방직 토목설계] 25년 1회차
중심축하중을 받는 길이 L=10 mL = 10\ \text{m}, 단면 크기가 300 mm × 200 mm인 기둥의 오일러 좌굴하중[kN]은? (단, 기둥의 탄성계수 E=200,000 MPaE = 200{,}000\ \text{MPa}이고, 기둥은 양단힌지 장주 조건이다)
1
400π400\pi
2
400π2400\pi^2
3
600π600\pi
4
600π2600\pi^2
해설

양단힌지 기둥의 오일러 좌굴하중은 약축 단면2차모멘트로 계산하여 400π2 kN400\pi^2\ \mathrm{kN}이다.

약축 단면2차모멘트: I=300×200312=2×108 mm4I=\dfrac{300\times200^3}{12}=2\times10^8\ \mathrm{mm^4}

좌굴하중(양단힌지, K=1K=1): Pcr=π2EI(KL)2P_{cr}=\dfrac{\pi^2EI}{(KL)^2}
=π2×200,000×2×108(10,000)2=4×105π2 N=400π2 kN=\dfrac{\pi^2\times200{,}000\times2\times10^8}{(10{,}000)^2}=4\times10^5\pi^2\ \mathrm{N}=400\pi^2\ \mathrm{kN}

  • 600π2600\pi^2는 위 계산과 맞지 않는 값이다. 강축(I=4.5×108 mm4I=4.5\times10^8\ \mathrm{mm^4})으로 계산해도 900π2900\pi^2가 되며, 좌굴은 단면2차모멘트가 작은 축으로 일어난다.
  • 400π400\pi는 공식의 π2\pi^2를 π\pi로 잘못 쓴 값이다.
  • 600π600\pi도 약축 계산 결과와 맞지 않는다.

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