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1[7급 국가직 응용역학] 22년 1회차
두 개의 트러스 부재에 질량 m인 물체를 매달았을 때, C점의 수직 변위는? (단, 트러스 부재와 케이블의 자중은 무시하며, g는 중력가속도, 트러스의 축강성 EA는 일정하다)

문제 이미지
1
mgh6EAsin⁡2θ\frac{mgh}{6EA\sin^2\theta}
2
mgh4EAsin⁡2θ\frac{mgh}{4EA\sin^2\theta}
3
mgh2EAsin⁡3θ\frac{mgh}{2EA\sin^3\theta}
4
mghEAsin⁡3θ\frac{mgh}{EA\sin^3\theta}
해설

C점 수직변위는 mgh2EAsin⁡3θ\dfrac{mgh}{2EA\sin^3\theta}이다.

C절점 평형에서 두 부재 인장력 F=mg2sin⁡θF=\dfrac{mg}{2\sin\theta}, 부재 길이 L=hsin⁡θL=\dfrac{h}{\sin\theta}이다.
δ=FLEA=mgh2EAsin⁡2θ\delta=\dfrac{FL}{EA}=\dfrac{mgh}{2EA\sin^2\theta}

대칭이라 C는 연직으로만 움직이고, 부재 신장량은 연직변위의 축방향 성분이다.
Δv=δsin⁡θ=mgh2EAsin⁡3θ\Delta_v=\dfrac{\delta}{\sin\theta}=\dfrac{mgh}{2EA\sin^3\theta}

  • mgh4EAsin⁡2θ\dfrac{mgh}{4EA\sin^2\theta}: 연직변위 환산(÷sinθ)을 빠뜨리고 축력도 작게 잡은 값이다.
  • mgh6EAsin⁡2θ\dfrac{mgh}{6EA\sin^2\theta}: 부재 신장량 식과 맞지 않는다.
  • mghEAsin⁡3θ\dfrac{mgh}{EA\sin^3\theta}: 하중을 두 부재가 나눠 받는 것을 빠뜨린 값이다.

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