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M22볼트(골지름 19.294mm)가 그림과 같이 2장의 강판을 고정하… | [기계설계산업기사 필기] 17년 2회차 기출문제 상세 페이지

1[기계설계산업기사 필기] 17년 2회차
M22볼트(골지름 19.294mm)가 그림과 같이 2장의 강판을 고정하고 있다. 체결 볼트의 허용전단응력이 36.15MPa라 하면 최대 몇 kN까지의 하중(P)을 견딜 수 있는가?
문제 이미지
1
3.21
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7.54
3
10.57
4
11.48
해설

그림은 볼트 한 개로 강판 두 장을 겹쳐 잡고 좌우로 P를 당기는 이음이므로 볼트는 1면 전단(단전단)을 받고, 견딜 수 있는 하중은 약 10.57 kN이다.

전단응력 식에서 τ=PA  ⇒  P=τA\tau=\dfrac{P}{A}\;\Rightarrow\;P=\tau A
전단 단면적: A=πd24=π×19.29424≒292.4 mm2A=\dfrac{\pi d^{2}}{4}=\dfrac{\pi\times 19.294^{2}}{4}\fallingdotseq 292.4\ \mathrm{mm^{2}}
허용 하중: P=36.15 MPa×292.4 mm2≒10570 N=10.57 kNP=36.15\ \mathrm{MPa}\times 292.4\ \mathrm{mm^{2}}\fallingdotseq 10570\ \mathrm{N}=10.57\ \mathrm{kN}

전단면은 두 판이 맞닿은 한 곳뿐이므로 면적을 두 배로 잡으면 안 되고, 나사부가 전단면에 걸리는 보수적인 계산이므로 바깥지름 22mm가 아니라 골지름 19.294mm를 써야 한다.

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