[토목구조] 철골 기둥 좌굴 해석 최대수평하중 구하기

 

철골 기둥 부재의 좌굴 해석 및 기둥의 허용응력 공식에 의한 최대 수평하중 F 를 결정하는 문제입니다. 이 문제는 BC 기둥이 외부 수평하중 F에 의해 좌굴 되지 않도록 하는 조건에서 얼마까지의 최대 수평하중을 받아줄 수 있는지 확인하는 문제이죠. 토목구조기술사 115회 기출문제이고 기둥 좌굴을 다루는 문제로 봐주시기 바랍니다.

 

 

< 철골 기둥 구조물 해석 문제 >

힌지 및 고정단으로 연결된 기둥 및 축방향 부재가 외부하중 F에 저항하고 있습니다. 다행히, 기둥 부재의 허용응력은 문제에 주어졌습니다.

외부 수평하중이 주어져있고 부재의 허용응력 산정식도 주어져 있습니다. 람다 기호를 보니, 한계세장비를 고려해주어야 할거 같습니다.

문제는 B점의 횡변위가 발생하지 않도록 하는 최대수평하중을 구하라고 합니다. 횡변위가 어떻게 하면 발생하지 않을 조건이 될지 생각해야합니다.

 

< 철골 기둥 좌굴 해석 및 허용응력 풀이 >

1. 부재력 산정을 위한 구조해석을 한다. 부재 AB, BC 의 부재력을 산정하기 위해, 점 A에서 모멘트 합과 점 B에서의 평형 방정식으로 두 부재의 부재력을 산정한다.

2. 부재력 산정 결과, 부재 AB는 인장력, 부재 BC는 압축력을 받는 것을 확인한다. 문제에서 좌굴에 의한 횡변위가 발생하지 않도록 하는 조건이므로, 압축력을 받는 부재를 기준으로 최대수평하중을 산정하도록 방향을 잡는다.

 

3. 부재의 지점조건에 맞추어, 기둥 좌굴하중 산정식을 적용하여 최대수평하중 1 을 산정한다

4. 기둥의 세장비 및 주어진 허용응력식을 이용하여 최대수평하중 2 을 산정한다.

5. 산정한 최대수평하중 1, 2 를 비교하여 작은 값을 최대수평하중으로 선정한다.

 

6. 주의사항 - 문제 풀이는 압축응력을 주로 받는 부재 BC를 기준으로 최대수평하중을 산정하였으나, 인장력을 받는 부재 AB 또한 단면력을 산정하여 허용응력 내 조건임을 확인한다.

 

토목구조기술사 115회 3교시 1번 문제 상세 풀이는 아래 참고바랍니다.

 

도움되셨기를 바랍니다. 감사합니다

기술사는 다양한 문제를 보는 게 중요합니다. 아래 링크로 관련 기출문제를 드립니다.

(링크) [건축구조기술사 120회 3교시 2번] 기둥 좌굴하중 Pcr 구하기