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1[토목기사 필기] 15년 1회차
지름이 d 인 강선이 반지름 r 인 원통 위로 굽어져 있다. 이 강선 내의 최대 굽힘모멘트 Mmax 는? (단, 강선의 탄성계수 E=2×106 kgf/cm2 , d=2 cm, r =10 cm)
1
1.2×105 kgf/cm
2
1.4×105 kgf/cm
3
2.0×105 kgf/cm
4
2.2×105 kgf/cm
해설
강선 중심선의 곡률반지름이 r + d/2 = 11cm이므로 Mmax = EI ÷ ρ ≒ 1.4×105다.
그림처럼 반지름 r인 원통 위로 두께 d의 강선이 굽어지면, 휨을 지배하는 것은 원통 표면이 아니라 강선 중심선(중립축)의 곡률이다. 중심선은 원통 표면보다 d/2만큼 바깥에 있으므로 ρ = 10 + 2÷2 = 11cm.
원형 단면의 단면2차모멘트 I = πd4÷64 = π×24÷64 = 0.785cm4이므로
M = EI ÷ ρ = (2×106 × 0.785) ÷ 11 ≒ 1.43×105ρ에 강선 두께를 빼먹고 r=10cm를 그대로 넣으면 1.57×105이 되어 어느 보기와도 맞지 않으므로, d/2를 더하는 것이 이 문제의 갈림길이다.
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