2019년 5급 공채 기술 2차 응용역학

문제 4개 · 100점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (25점)

그림과 같이 탄소성 재료로 만들어진 두 개의 수직 봉에 의해 지지된 수평 보 AB(강체)가 있다. 수평보의 길이는 3b이고, 점 B에서 하중 {P}가 작용한다. 수직 봉의 길이는 L, 단면적은 A₀, 재료의 항복응력은 rmsigma_{{Y}}, 항복 변형률은 rmvarepsilon_{{Y}}, 그리고 탄성계수 \mathrm{E} = \sigma_{{Y}} / \varepsilon_{{Y}} 이다. 재료의 응력－변형률 관계는 그림과 같이 항복 이후 경화구간을 갖고 있으며, 경화구간의 경화 탄성계수는 초기 탄성계수의 10%이다. 다음 물음에 답하시오. (단, 항복하중 \mathrm{P}_{{Y}}는 ②번 봉이 항복할 때 하중이며, 소성하중 \mathrm{P}_{{P}}는 ①번 봉이 항복할 때 하중을 의미하고, 각각에 대응하는 변위를 항복변위, 소성변위라 한다) (총 25점)

(1) 항복하중 \mathrm{P}_{{Y}}와 소성하중 \mathrm{P}_{{P}}의 비(\mathrm{P}_{{P}}/\mathrm{P}_{{Y}})를 구하시오. (15점)
(2) B점에서의 항복변위 rmdelta_{{Y}}와 소성변위 rmdelta_{{P}}의 비(rmdelta_{{P}}/rmdelta_{{Y}})를 구하시오. (5점)
(3) 하중 \mathrm{P}와 점 B에서의 변위 rmdelta_{{B}}의 관계를 나타내는 하중－변위 선도를 작성하시오. (5점)
[그림]
\sigma
\varepsilon
rmsigma_{Y}
\varepsilon_{{Y}}
{E}
\mathrm{E} = \frac{{\sigma_{{Y}}}}{{\varepsilon_{{Y}}}}
\mathrm{E}_{{h}} = 0.1 \mathrm{E}
<재료의 응력－변형률도>
①
②

제2문 (25점)

하천을 횡단하는 교량에는 여러 가지 구조 형식이 있지만, 단순거더교가 연속되는 정정구조물 형식과 다경간 연속거더교의 부정정구조물 형식이 고려될 수 있다. 두 형식의 구조물을 대상으로 다음 각 사항에 대해 장단점을 설명하시오. (총 25점)

(1) 해석편의성 (5점)
(2) 시공성 (5점)
(3) 경제성 (5점)
(4) 사용성 (5점)
(5) 안전성 (5점)

제3문 (25점)

항복응력 rmsigma_{y}＝200MPa인 완전탄소성 재료로 그림과 같은 구조물을 만들고, d점에 수직하중 P를 작용시키고자 한다. 작용 가능한 최대 하중 P_MAX와 그때의 각 부재 변형률을 변형일치법(method of consistent deformation)으로 구하고, 하중 P와 d점의 수직처짐 \Delta 사이의 관계를 수평축이 \Delta[mm], 수직축이 P[kN]인 P－\Delta 선도로 나타내시오. (단, 모든 부재는 단면적 A₀＝20cm², 탄성계수 E＝200GPa를 가지며, B 부재의 길이 L＝10m이다) (25점)
[그림]

제4문 (25점)

그림과 같은 구조물에서 보 AB는 탄성계수가 21GPa인 선형탄성재료로 제작되었으며, C점에 가해진 중량체 W는 2kN이다. 또한 스프링 CD는 보 AB에 연결되어 있고, 스프링상수는 K＝525N/mm이다. 다음 물음에 답하시오. (단, l＝1m) (총 25점)

(1) C점의 수직방향 처짐과 D점의 수직방향 반력을 구하시오. (20점)
(2) 이 구조물의 고유진동수를 구하시오. (중력가속도 g＝9.8m/s²) (5점)
[그림]
2l
l＝1m
K＝525N/mm