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지름이 300mm인 통나무에서 휨에 저항하는 단면계수가 가장 커지도록 직사각형 단면을 상세 페이지

1[건축기사 필기] 25년 3회차

지름이 300mm인 통나무에서 휨에 저항하는 단면계수가 가장 커지도록 직사각형 단면을 잘라 내려고 한다. 이때 잘라 낸 단면의 짧은 변은 약 몇 mm인가?

1

150mm

2

173mm

3

212mm

4

245mm

해설

폭을 bb, 높이를 hh라 하면 Z=bh26Z=\dfrac{bh^2}{6}이고, 지름 DD인 통나무에 내접하므로 b2+h2=D2b^2+h^2=D^2이다. 두 식을 합치면 Z=b(D2b2)6Z=\dfrac{b(D^2-b^2)}{6}이 되고, dZdb=0\dfrac{dZ}{db}=0에서 D2=3b2D^2=3b^2을 얻는다.

따라서 b=D3=3001.732173mmb=\dfrac{D}{\sqrt{3}}=\dfrac{300}{1.732}\approx173\,\mathrm{mm}이고 이때 h=30021732245mmh=\sqrt{300^2-173^2}\approx245\,\mathrm{mm}이므로 두 변의 비는 1:21:\sqrt{2}가 된다. 245mm는 긴 변, 212mm는 D/2D/\sqrt{2}, 150mm는 지름의 절반으로 잡은 값이라 모두 틀리다.

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