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1[7급 국가직 응용역학] 22년 1회차
직사각형 균일 단면을 가진 양단 고정 기둥이 있다. 도심에 작용하는 축하중에 의해 발생하는 기둥좌굴하중의 비(Pcr maxPcr min\frac{P_{cr\,max}}{P_{cr\,min}})는? (단, 기둥 단면은 균질하고, 단면의 폭은 b이고 높이는 2b, 길이가 L인 직선 장주이다)
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해설

양단 고정 조건은 두 축 방향이 같으므로 좌굴하중비는 단면2차모멘트의 비와 같고, 그 값은 4이다.

오일러 좌굴하중: Pcr=π2EI(KL)2P_{cr}=\dfrac{\pi^2EI}{(KL)^2}에서 E, K, L이 같으므로 Pcr∝IP_{cr}\propto I이다.

강축: Imax=b(2b)312=8b412I_{max}=\dfrac{b(2b)^3}{12}=\dfrac{8b^4}{12}
약축: Imin=(2b)b312=2b412I_{min}=\dfrac{(2b)b^3}{12}=\dfrac{2b^4}{12}

비: Pcr maxPcr min=82=4\dfrac{P_{cr\,max}}{P_{cr\,min}}=\dfrac{8}{2}=4
직사각형 단면의 두 축 I의 비는 변 길이 비의 제곱이므로 (2bb)2=4\left(\dfrac{2b}{b}\right)^2=4로도 바로 확인된다.

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