9급국가직공무원 2010-04-10 응용역학개론 6번 문제 해설

문제 요약:
양단 힌지 경계조건을 가진 기둥의 좌굴하중보다 두 배의 좌굴하중을 갖는 다른 경계조건을 찾는 문제. 길이와 단면 특성(EI)은 동일하다.

정답:
- 3번 (1단 힌지, 타단 고정)

근거:
- 좌굴하중 공식: Pcr} = (π² EI/(KL)²)
- 양단 힌지 조건에서 K 는 기둥 길이의 계수로, 일반적으로 최대 저항을 제공한다.
- 1단 힌지, 타단 고정 조건에서는 K 값이 더 작아져 좌굴하중이 증가한다. 특히, 이 조합은 양단 힌지보다 약 2배 이상의 좌굴하중을 제공한다.

오답 포인트:
- 1번 (1단 힌지, 타단 자유): 자유 경계 조건은 추가적인 유연성을 제공하여 좌굴하중을 감소시킨다.
- 2번 (1단 자유, 타단 고정): 자유 경계 조건이 한쪽에 있어 좌굴하중이 크게 증가하지 않는다.
- 4번 (양단 고정): 양단 고정 조건은 양단 힌지보다 훨씬 낮은 좌굴하중을 가진다.

핵심 개념:
- 경계조건의 영향: 경계조건은 기둥의 좌굴하중에 직접적인 영향을 미친다. 고정 경계는 더 높은 강도를 제공하고, 힌지 경계는 상대적으로 낮다.

마무리 요약:
1단 힌지와 타단 고정 조합은 양단 힌지보다 좌굴하중을 약 두 배로 증가시키므로 최적의 선택이다.