[건축구조기술사 제140회 1교시 8번]

1교시 8번 · 10점 · 13문제 중 10문제 선택 · 100분

균일압축을 받는 강재 비세장판 압축재에 대하여 좌굴응력과 세장비의 관계곡선을 작성하고, 탄성 및 비탄성 휨좌굴 영역을 구분하여 각 영역의 휨좌굴강도()를 유도하시오.

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답안 구조

  1. 개요
  2. 좌굴응력과 세장비의 관계곡선 작도
  3. 탄성 및 비탄성 휨좌굴 영역의 구분 기준
  4. 탄성 휨좌굴강도 유도
  5. 비탄성 휨좌굴강도 유도
  6. 결론

용어 정의

비세장판 압축재
국부좌굴이 발생하기 전 전체좌굴이 선행하도록 단면의 폭두께비 제한값을 만족하는 압축재
오일러 좌굴응력
완전한 탄성 상태의 이상적인 기둥이 좌굴을 일으킬 때의 임계응력
잔류응력
강재의 가공 및 냉각 과정에서 불균등한 온도 변화 등으로 인해 부재 내부에 남아있는 응력

핵심 내용

  • 좌굴응력-세장비 곡선에서의 탄성 및 비탄성 영역 도해 작성
  • 영역 구분의 기준이 되는 한계세장비 및 잔류응력의 영향 명시
  • 탄성 휨좌굴강도 산정 원리 및 미분방정식을 통한 유도
  • 비탄성 휨좌굴강도의 경험적 식 유도 및 탄성강도와의 연속성 확인

공식: Fe=π2E(KL/r)2F_e = \frac{\pi^2 E}{(K L / r)^2}, KLr=4.71EFy\frac{K L}{r} = 4.71 \sqrt{\frac{E}{F_y}}, Fcr=[0.658FyFe]FyF_{cr} = \left[ 0.658^{\frac{F_y}{F_e}} \right] F_y, Fcr=0.877FeF_{cr} = 0.877 F_e

풀이 순서: 좌굴응력과 세장비의 관계를 나타내는 그래프 작도 → 한계세장비를 기준으로 탄성 및 비탄성 좌굴 영역 분할 → 완전 탄성 상태를 가정한 미분방정식으로부터 오일러 좌굴응력 식 유도 → 초기결함 및 잔류응력을 고려하여 비탄성 영역의 휨좌굴강도 산정식 도출 → 두 영역이 한계세장비에서 연속성을 가짐을 증명

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출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)

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