개념 한 쪽
압축재는 눌리는 힘을 받아 좌굴로 무너질 수 있다. 같은 단면이라도 길고 가늘수록 좌굴에 약하며, 중간을 지지하면 유효길이가 줄어 강해진다. 세장비로 압축재의 취약함을 재고 보강 방법을 정한다.
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출제기준 단원 「압축재 설계」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 부재 기능 파악 | 2 | 중간 스티프너를 쓰는 까닭 고르기 |
| 주각 조건 판단 | 1 | 기둥 주각 설명 가려기 |
가장 자주 묻는 것은 부재 기능 파악입니다.
세장비는 유효길이를 최소 회전반경으로 나눈 값이다. 회전반경이 작은 약축이 좌굴을 지배하므로 약축 방향으로 계산한다. 길이 6m인 기둥의 중앙을 약축 방향으로 가새가 지지하면 유효길이가 절반으로 줄어 세장비도 작아진다. 같은 부재라도 지지 조건에 따라 설계 세장비가 달라진다.
압축을 받는 판 요소는 국부좌굴에도 주의해야 한다. 철골 보의 얇은 웨브는 전단과 압축에 약해 좌굴이 생길 수 있으므로 중간 스티프너로 보강한다. 집중하중이 작용하는 자리에는 수직 스티프너를 두어 국부좌굴을 막는다. 스티프너는 판의 좌굴을 억제하는 부재다.
부재가 기초에 만나는 주각은 지지 조건을 정한다. 주각은 일반적으로 고정 또는 힌지 지지로 가정하며, 완전 고정은 특수한 경우에만 쓴다. 주각의 가정이 달라지면 유효길이와 좌굴하중도 달라진다.
압축재 문제는 세장비의 분모와 유효길이를 흔든다. 유효길이를 실제 길이 그대로 두거나, 강축의 회전반경으로 계산하면 틀리다. 가새가 중앙을 지지해도 유효길이가 줄지 않는다고 하거나, 집중하중부에 수평 스티프너를 설치하는 것이 맞다고 하는 선지도 함정이다. 주각을 모두 완전 고정으로 가정하는 설명도 일반적이지 않다.
철골 플레이트 보에서 중간 스티프너(stiffner)를 사용하는 주된 목적은?
정답 ④ · 철골 플레이트 보에서 중간 스티프너의 설치 목적을 묻는 문제이다. 철골 보의 웨브는 상대적으로 얇아서 전단력이 작용할 때 국부 좌굴이 발생하기 쉬우므로, 웨브에 중간 스티프너를 설치하여 좌굴을 방지하고 전단 내력을 확보한다.
철골 보의 얇은 웨브 플레이트는 전단 하중 시 좌굴이 발생하므로, 이를 방지하기 위해 중간 스티프너를 설치한다.
강구조 기둥의 주각에 관한 설명 중 틀린 것은?
정답 ③ · 강구조 기둥의 주각에 관한 설명 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 주각의 지지조건은 구조 해석상 고정과 힌지 두 가지로 모델링될 수 있으며, 휨모멘트가 작거나 회전을 허용해야 하는 경우에는 힌지로 가정하여 응력을 산정하기도 한다.
강구조 기둥 주각은 일반적으로 고정 또는 힌지 지지로 가정하며, 완전 고정은 특수한 경우이므로 일반적 설명으로 부적절하다.
강구조에서 플레이트거더(Plate Girder)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
정답 ④ · 강구조 플레이트거더에 관한 설명 중 옳지 않은 것을 고르는 문제이다. 플랜지의 커버플레이트 수는 통상 2장 이하 등으로 제한되고 커버플레이트의 전단면적은 플랜지 전단면적의 50% 이하로 규정되므로, 6장 이하에 85% 이하라는 4번은 규정에 맞지 않는 설명이다.
플랜지 커버플레이트의 전단면적 제한은 플랜지 전단면적의 50% 이내이므로 85%는 규정을 위반한 오답이다.
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