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1[국회직 9급 기계설계] 19년 1회차
아래 그림과 같은 단면을 가지는 보가 있다. 이 단면의 x\mathbf{x}축(y\mathbf{y}=0)에 대한 단면 2차 모멘트는?
문제 이미지
1
174bh3\frac{17}{4} bh^{3}
2
54bh3\frac{5}{4} bh^{3}
3
154bh3\frac{15}{4} bh^{3}
4
43bh3\frac{4}{3} bh^{3}
5
112bh3\frac{1}{12} bh^{3}
해설

밑변에 놓인 xx축에 대한 단면 2차 모멘트는 174bh3\dfrac{17}{4}bh^{3}이다.

단면을 바깥 직사각형에서 가운데 구멍을 뺀 도형으로 보고, 평행축 정리로 각각 xx축 기준 값을 구한다.

바깥 직사각형은 밑변이 xx축과 일치한다.
I1=(2b)(2h)33=163bh3I_{1}=\dfrac{(2b)(2h)^{3}}{3}=\dfrac{16}{3}bh^{3}
구멍의 도심은 xx축에서 hh만큼 떨어져 있다.
I2=bh312+(bh)h2=1312bh3I_{2}=\dfrac{bh^{3}}{12}+(bh)h^{2}=\dfrac{13}{12}bh^{3}

두 값을 뺀다.
Ix=163bh3−1312bh3=5112bh3=174bh3I_{x}=\dfrac{16}{3}bh^{3}-\dfrac{13}{12}bh^{3}=\dfrac{51}{12}bh^{3}=\dfrac{17}{4}bh^{3}

  • 54bh3\dfrac{5}{4}bh^{3}은 단면의 도심축에 대한 값으로, 평행축 항 3bh⋅h23bh\cdot h^{2}이 빠졌다.
  • 154bh3\dfrac{15}{4}bh^{3}은 도심축 값에 더한 평행축 항이 3bh33bh^{3}보다 작아 맞지 않는다.
  • 43bh3\dfrac{4}{3}bh^{3}은 구멍이 없는 바깥 직사각형의 도심축 값이다.
  • 112bh3\dfrac{1}{12}bh^{3}은 구멍만의 도심축 값이다.

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