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그림과 같은 구조물을 해석하고 전단력도(SFD), 축력도(AFD), 모멘트도(BMD)를 작도하시오. (단위: kN, m)

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답안 구조
- 개요
- 구조물의 기하학적 특성 및 하중 조건
- 원호 부재(BC)의 구간별 단면력 산정
- 직선 부재(AB)의 구간별 단면력 산정
- 단면력도(SFD, AFD, BMD) 작도
- 결론
용어 정의
- 단면력 (Internal Force)
- 외력이 작용할 때 구조물 내부의 임의의 단면에 저항하여 발생하는 힘으로 축력, 전단력, 휨모멘트를 포함함.
- 정정 캔틸레버 (Statically Determinate Cantilever)
- 한쪽 끝이 고정되어 있고 다른 쪽 끝이 자유로운 구조물로, 힘의 평형방정식만으로 지점 반력과 모든 단면력을 구할 수 있음.
핵심 내용
- 자유단 C에서 θ 위치까지 자유물체도를 잡아 원호 BC 단면력 산정
- 하중 P를 절단면 접선·법선 방향으로 분해해 축력·전단력 산정
- 휨모멘트 팔길이는 하중 작용선까지 수평거리 r(1−cosθ)
- 절점 B에서 기둥 AB로 축력 P와 모멘트 2Pr 전달, 기둥은 단면력 일정
- 부호 규약(인장 축력 +, 외측 인장 부모멘트 −) 명시 후 AFD·SFD·BMD 작도
공식: , , ,
풀이 순서: 자유단 C에서 각 θ 위치까지 자유물체도 분리 → 절단면 접선·법선 방향으로 P를 분해해 N·V 산정 → 하중 작용선까지 수평거리로 휨모멘트 산정 → 절점 B의 축력·모멘트 전달 확인 후 기둥 AB 단면력 산정 → 고정단 A 반력을 구해 전체 평형 검토 → θ 구간별 함수로 AFD·SFD·BMD 작도, 최대값 위치 표기
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출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)