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1[7급 국가직 응용역학] 23년 1회차
그림과 같이 직사각형 단면을 가지는 단주가 있다. 도심으로부터 aa만큼 일축 편심되어 수직하중 3P3P가 작용할 때, C점에서 발생하는 수직응력의 크기는? (단, 기둥의 자중은 무시한다)

문제 이미지
1
Pb2(1+a6b)\frac{P}{b^2}(1+\frac{a}{6b})
2
P2b2(1+ab)\frac{P}{2b^2}(1+\frac{a}{b})
3
2P3b2(1+2ab)\frac{2P}{3b^2}(1+\frac{2a}{b})
4
3P4b2(1+a2b)\frac{3P}{4b^2}(1+\frac{a}{2b})
해설

C점의 수직응력은 축응력과 편심 휨응력의 합으로 P2b2(1+ab)\dfrac{P}{2b^2}\left(1+\dfrac{a}{b}\right) 이다.

단면적과 단면계수: A=6b⋅b=6b2A=6b\cdot b=6b^2, 편심 방향 단면계수 Z=b(6b)26=6b3Z=\dfrac{b(6b)^2}{6}=6b^3.

σC=3P6b2+3Pa6b3=P2b2(1+ab)\sigma_C=\dfrac{3P}{6b^2}+\dfrac{3Pa}{6b^3}=\dfrac{P}{2b^2}\left(1+\dfrac{a}{b}\right) — C점은 하중이 편심된 쪽 끝이라 두 항이 모두 압축으로 더해진다.

  • Pb2(1+a6b)\dfrac{P}{b^2}\left(1+\dfrac{a}{6b}\right) — 단면적과 단면계수를 잘못 잡은 결과다.
  • 2P3b2(1+2ab)\dfrac{2P}{3b^2}\left(1+\dfrac{2a}{b}\right) — 축응력 항부터 3P6b2\dfrac{3P}{6b^2} 와 다르다.
  • 3P4b2(1+a2b)\dfrac{3P}{4b^2}\left(1+\dfrac{a}{2b}\right) — 축응력 항과 휨 항의 계수가 모두 맞지 않는다.

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