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1[7급 국가직 응용역학] 24년 1회차
그림과 같이 연직으로 설치된 강재 기둥 BD는 동일한 인장력을
받는 두 개의 케이블(AD, CD)로 지지되어 D점에서 케이블과 힌지로
연결되어 있다. 강재 기둥의 탄성좌굴안전율이 3.0일 때, 케이블의
최대 허용 인장력은? (단, 강재 기둥은 휨강성이 EIEI이고, A, B, C점에서
힌지로 지지되며, 좌굴 파괴만 고려한다)

문제 이미지
1
2π2EI9H2\dfrac{2\pi^2EI}{9H^2}
2
7π2EI12H2\dfrac{7\pi^2EI}{12H^2}
3
5π2EI18H2\dfrac{5\pi^2EI}{18H^2}
4
5π2EI24H2\dfrac{5\pi^2EI}{24H^2}
해설

케이블의 최대 허용 인장력은 5π2EI24H2\dfrac{5\pi^2EI}{24H^2}이다.

케이블 기울기 4:3(연직:수평)이므로 연직 성분은 45T\dfrac{4}{5}T이고, 두 케이블의 수평 성분은 상쇄된다. 기둥 압축력 85T\dfrac{8}{5}T.
양단 힌지 기둥: Pcr=π2EIH2P_{cr}=\dfrac{\pi^2EI}{H^2}, 안전율 3 적용
85T=π2EI3H2\dfrac{8}{5}T=\dfrac{\pi^2EI}{3H^2} → T=5π2EI24H2T=\dfrac{5\pi^2EI}{24H^2}

  • 5π2EI18H2\dfrac{5\pi^2EI}{18H^2}는 연직 성분 비를 3/5 등으로 잘못 잡은 값이다.
  • 2π2EI9H2\dfrac{2\pi^2EI}{9H^2}·7π2EI12H2\dfrac{7\pi^2EI}{12H^2}는 케이블 개수나 안전율 적용이 맞지 않는 값이다.

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