[토목구조기술사 제140회 1교시 10번]

1교시 10번 · 10점 · 13문제 중 10문제 선택 · 100분

공항 격납고의 비세장판 단면(균일압축력 작용)을 갖는 강(鋼)압축부재의 휨 좌굴강도 (KDS 14 31 10 강구조 부재 설계기준)에 대하여 설명하시오.

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답안 구조

  1. 개요
  2. 휨 좌굴의 정의 및 특징
  3. 비세장판 단면의 기준 및 분류
  4. 강압축부재의 휨 좌굴강도 산정
  5. 설계 시 고려사항
  6. 결론

용어 정의

비세장판 단면
압축력을 받는 부재 단면의 판폭-두께비가 설계기준에서 제시하는 한계값(람다_r) 이하인 단면으로, 국부 좌굴의 영향을 무시하고 전체 좌굴 강도로 설계 가능한 단면.
휨 좌굴
압축력을 받는 기둥 부재가 일정 하중 이상에서 축방향으로의 변형 없이 주축에 수직한 방향으로 갑자기 큰 횡방향 변위를 일으키며 파괴되는 현상.
공칭압축강도 (P_n)
강재 압축부재가 좌굴 없이 지지할 수 있는 이론적인 최대 하중으로, 재료의 항복강도와 부재의 세장비에 따라 결정되는 강도 값.

핵심 내용

  • 강구조 설계기준 (KDS 14 31 10) 적용
  • 비세장판 단면의 특성 및 국부좌굴 영향 배제
  • 휨 좌굴의 발생 메커니즘
  • 유효세장비에 따른 임계좌굴응력 산정
  • 공칭압축강도 및 설계압축강도 결정
  • 실제 부재의 좌굴강도 평가 방법

공식: Fe=π2E(KL/r)2F_{e} = \frac{\pi^2 E}{(KL/r)^2}, λc=KL/rπFyE\lambda_c = \frac{KL/r}{\pi} \sqrt{\frac{F_y}{E}}, Fcr=(0.658λc2)Fy(if λc≤1.5)F_{cr} = \left( 0.658^{\lambda_c^2} \right) F_y \quad (\text{if } \lambda_c \le 1.5), Fcr=(0.877λc2)Fy(if λc>1.5)F_{cr} = \left( \frac{0.877}{\lambda_c^2} \right) F_y \quad (\text{if } \lambda_c > 1.5), Pn=FcrAgP_n = F_{cr} A_g, ϕcPn\phi_c P_n

풀이 순서: 강재의 탄성계수 (E) 및 항복강도 (F_y) 확인 → 부재의 단면적 (A_g) 및 최소 회전반경 (r) 산정 → 유효길이 계수 (K) 결정 및 유효길이 (KL) 계산 → 유효세장비 (KL/r) 및 수정 세장비 (\lambda_c) 산정 → KDS 14 31 10에 따라 임계 좌굴 응력 (F_{cr}) 결정 → 공칭 압축 강도 (P_n) 계산 → 저항계수 (\phi_c) 적용하여 설계 압축 강도 (\phi_c P_n) 산정

AI 작성 답안 개요 · 검수 전 · 채점기준과 기준답안은 공개되지 않습니다. 참고용 개요입니다.

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

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