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1[토목기사 필기] 18년 3회차
다음 그림과 같은 T형 단면에서 x-x축에 대한 회전반지름(r)은?
문제 이미지
1
227mm
2
289mm
3
334mm
4
376mm
해설

도심과 관성모멘트를 구해 회전반지름을 산출한다. 플랜지(400×100)와 웨브(100×300)로 나누면, A₁=400×100=40000mm²(도심 y₁=350mm, x축에서 300+50), A₂=100×300=30000mm²(도심 y₂=150mm). 전체 도심은 yˉ=40000×350+30000×15070000=14000000+450000070000264.3mm\bar{y}=\frac{40000×350+30000×150}{70000}=\frac{14000000+4500000}{70000}≈264.3mm. 각 도형의 자체 관성모멘트와 평행축 정리를 적용하면 I1=400×100312+40000×(350264.3)233.3×106+40000×734333.3×106+293.7×106=327×106I_1=\frac{400×100^3}{12}+40000×(350-264.3)^2≈33.3×10^6+40000×7343≈33.3×10^6+293.7×10^6=327×10^6, I2=100×300312+30000×(150264.3)2=225×106+30000×13064225×106+392×106=617×106I_2=\frac{100×300^3}{12}+30000×(150-264.3)^2=225×10^6+30000×13064≈225×10^6+392×10^6=617×10^6. 따라서 Ix=I1+I2944×106mm4I_x=I_1+I_2≈944×10^6mm^4이고, 회전반지름 r=IxA=944×1067000013486116mmr=\sqrt{\frac{I_x}{A}}=\sqrt{\frac{944×10^6}{70000}}≈\sqrt{13486}≈116mm인데, 이는 도심축 기준이 아니라 x-x축(하단) 기준이므로 하단으로부터의 거리를 반영해 재계산하면 Ixx=I1+I2I_{x-x}=I_1'+I_2'(각 도형의 도심에서 x-x축까지 거리 사용)로 Ixx=33.3×106+40000×3502+225×106+30000×150233.3×106+4900×106+225×106+675×1065833×106mm4I_{x-x}=33.3×10^6+40000×350^2+225×10^6+30000×150^2≈33.3×10^6+4900×10^6+225×10^6+675×10^6≈5833×10^6mm^4가 되어 r=5833×1067000083329289mmr=\sqrt{\frac{5833×10^6}{70000}}≈\sqrt{83329}≈289mm로 계산되어 289mm가 된다.

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