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1[국회직 9급 기계일반] 22년 1회차
그림과 같이 길이가 L인 외팔보는 높이 h, 폭 b인 직사각형 단면을 가지는 2개의 동일한 빔으로 구성되어 있다. 2개의 빔은 서로 접착되어 있지 않다. 끝단에 하중 F가 가해질 때 외팔보 끝단의 처짐은? (단, 재료의 탄성계수는 E이다)
문제 이미지
1
4FL3Ebh3\frac{\mathrm{4 FL^{3}}}{Ebh^{3}}
2
2FL3Ebh3\frac{\mathrm{2 FL^{3}}}{Ebh^{3}}
3
FL3Ebh3\frac{\mathrm{FL^{3}}}{Ebh^{3}}
4
FL32Ebh3\frac{\mathrm{FL^{3}}}{2 Ebh^{3}}
5
FL34Ebh3\frac{\mathrm{FL^{3}}}{4 Ebh^{3}}
해설

끝단 처짐은 2FL3Ebh3\dfrac{2FL^{3}}{Ebh^{3}}이다. 접착되지 않은 두 빔은 각각 따로 굽으며 하중을 절반씩 나눠 받는다.

빔 하나의 단면 2차 모멘트는 다음과 같다.
I=bh312I=\dfrac{bh^{3}}{12}

외팔보 끝단 처짐 공식에 하중 F/2F/2를 넣는다.
δ=(F/2)L33EI\delta=\dfrac{(F/2)L^{3}}{3EI}
δ=FL36E⋅12bh3=2FL3Ebh3\delta=\dfrac{FL^{3}}{6E}\cdot\dfrac{12}{bh^{3}}=\dfrac{2FL^{3}}{Ebh^{3}}

  • 4FL3Ebh3\dfrac{4FL^{3}}{Ebh^{3}}는 틀리다. 빔 하나가 하중 FF 전부를 받을 때의 값이다.
  • FL3Ebh3\dfrac{FL^{3}}{Ebh^{3}}는 틀리다. 빔 하나가 받는 하중을 F/4F/4로 잘못 잡은 값으로, 실제 분담은 F/2F/2이다.
  • FL32Ebh3\dfrac{FL^{3}}{2Ebh^{3}}는 틀리다. 두 빔이 접착되어 높이 2h2h의 한 단면처럼 거동할 때의 값이다.
  • FL34Ebh3\dfrac{FL^{3}}{4Ebh^{3}}는 틀리다. 접착된 단면의 처짐보다도 작아 분리된 빔의 값이 될 수 없다.

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