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길이가 같으나 지지조건이 다른 2개의 장주가 있다. 그림 (a)의 장주… | [토목기사 필기] 21년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[토목기사 필기] 21년 2회차
길이가 같으나 지지조건이 다른 2개의 장주가 있다. 그림 (a)의 장주가 40kN에 견딜 수 있다면 그림 (b)의 장주가 견딜 수 있는 하중은? (단, 재질 및 단면은 동일하며 EI는 일정하다.)
문제 이미지
1
40kN
2
160kN
3
320kN
4
640kN
해설

그림 (b)의 장주는 (a)의 16배인 640 kN을 견딜 수 있다.

좌굴하중은 Pcr = π²EI/(kL)²이므로 재질·단면·길이가 같으면 유효길이계수 k의 제곱에 반비례한다. 그림 (a)는 하단만 고정되고 상단이 자유로운 캔틸레버 기둥이라 k = 2, 그림 (b)는 상·하단이 모두 고정이라 k = 0.5다.

Pb / Pa = (ka / kb)² = (2 / 0.5)² = 16
Pb = 40 × 16 = 640 kN

양단 힌지를 기준 1로 볼 때 일단고정 타단자유는 1/4, 양단고정은 4에 해당하므로 두 지지조건의 강도비가 16이 되는 것과 같은 결과다.

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