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1[7급 국가직 응용역학] 22년 1회차
양단 고정보에 집중하중 P가 작용하고 있다. 보의 탄소성거동을 고려할 때 극한하중 PuP_u는? (단, 보의 자중은 무시하며, MpM_p는 소성모멘트이다)

문제 이미지
1
6MpL\frac{6M_p}{L}
2
9MpL\frac{9M_p}{L}
3
11MpL\frac{11M_p}{L}
4
15MpL\frac{15M_p}{L}
해설

양단 고정보는 A, B, C 세 곳에 소성힌지가 생길 때 붕괴하며, 극한하중은 Pu=9MpLP_u=\dfrac{9M_p}{L}이다.

C점 처짐을 δ라 하면 가상일법으로 회전각은
θA=δL/3=3δL, θB=δ2L/3=3δ2L, θC=θA+θB=9δ2L\theta_A=\dfrac{\delta}{L/3}=\dfrac{3\delta}{L},\ \theta_B=\dfrac{\delta}{2L/3}=\dfrac{3\delta}{2L},\ \theta_C=\theta_A+\theta_B=\dfrac{9\delta}{2L}

외부일 = 내부일:
Puδ=Mp(3δL+3δ2L+9δ2L)=9MpδLP_u\delta=M_p\left(\dfrac{3\delta}{L}+\dfrac{3\delta}{2L}+\dfrac{9\delta}{2L}\right)=\dfrac{9M_p\delta}{L}

  • 6MpL\dfrac{6M_p}{L}: 고정단 힌지의 내부일을 일부 빠뜨린 값이다.
  • 11MpL\dfrac{11M_p}{L}: 세 힌지 회전각의 합과 맞지 않는다.
  • 15MpL\dfrac{15M_p}{L}: 세 힌지 회전각의 합보다 큰 값이다.

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