안녕하세요,,,질문하신 내용에 대한 답변입니다.

(1) 좋은 지적과 의견입니다. 학생의 의견이 전적으로 옳습니다.

다만, 3차원적인 구조물의 상태를 2차원적 평면형태의 그림상으로 변환할 때의 문제점을 반영할 수 없는 한계 정도라고 생각해주시면 될 것 같습니다.

어떻게 보면 시험에서 출제하지 말아야 될 내용을 출제해버린 오류 정도라고도 볼 수 있습니다.

(2) 318페이지 11번의 우측 해설그림이 탄성하중법입니다.

구조물이 받아낼 수 있는 휨모멘트도를 그린 후에 탄성하중으로 다시 치환하여 특정의 위치에서의 전단력은 실제구조의 처짐각, 특정의 위치에서의 휨모멘트는 실제구조의 처짐이라는 것이 탄성하중법입니다.

한쪽이 지지된 캔틸레버보는 탄성하중법을 적용할 수 있지만 양쪽이 지지된 단순보, 내민보, 겔버보는 탄성하중법의 한계가 노출되므로 탄성하중법을 약간 수정한 것이 공액보의 이론적 배경입니다.

이때 공액보상에서는 지점변환이라는 것이 시도되는데, 자유단은 고정단으로, 고정단은 자유단으로 변환시키고, 회전지점은 이동지점으로, 내측의 이동지점은 힌지절점으로 변환을 시도한 것이 공액보입니다. 이 문제는 지점변환만 생각하지 않는다면 교재의 해설이 탄성하중법입니다.

참고로, 탄성하중법과 공액보법은 둘 다 독일의 Mohr교수가 이야기한 방법이므로 Mohr의 정리라고도 합니다.

(3) 하중이라는 것이 구조물에 중력방향의 하향으로 작용하는 것이 보편적이므로 처짐은 하향처짐을 +, 상향처짐을 -로 약속합니다.

수직의 집중하중 P에 의해 하향처짐이 유발되므로 +처짐입니다.

반면 M라는 그림상의 회전력이 수평의 구조물에 작용하게 되면 상향으로의 처짐이 유발되므로 -처짐이 됩니다. 학생의 왼손가락의 엄지를 회전의 화살표로 생각해서 자유단을 누르는 형태로 생각하시면 수평의 부재가 상향처짐이 유발될 것이라는 것을 착안해볼 수 있을 것입니다.

(4) 그렇습니다. 말씀하신 내용이 모두 맞습니다.

다만 23번 문제나 24번 문제에서는 부호를 무시한 것이며, 26번 문제만 부호를 적용해준 것에 불과합니다.

참고로, B점의 처짐각은 집중하중에 대해서 PL^2 / 16EI 라는 것을 알고 있다면 24번 문제는 PL^2 / 16EI * L/2 = PL^3 / 32EI의 상향처짐, 26번 문제는 PL^2 / 16EI * L/4 = PL^3 / 64EI 라는 결론을 쉽게 도출할 수 있습니다.

24번 문제에서 B점의 처짐각은 wL^3 / 24EI 라는 것을 알고 있다면 PL^2 / wL^3 / 24EI * L/3 = wL^4 / 72EI 라는 결론을 쉽게 도출할 수 있으며 각각의 제원을 단위를 잘 맞추어 대입하면 0.169cm가 계산될 수 있습니다.

(5) 20번 문제의 그림을 겔버보로 보시면 안됩니다.

C점의 동그라미는 C점의 위치를 표현한 것이며, 출제당시의 오류라고 볼 수 있습니다. 단순히 C점을 지정한 표시라고 보시면 되겠으며  20번 문제는 조건에서 외팔보라고 하였습니다. 외팔보는 캔틸레버(Cantilever)보를 의미하며 한쪽은 고정단이고 한쪽은 자유단인 보입니다.

(6) 문제의 조건에서 탄성계수의 단위를 kg/cm^2로 제시하였고, 단면적을 cm^2, 처짐의 값을 보기지문에 cm로 제시하였으므로 모든 힘의 단위를 kg, 거리의 단위를 cm로 변환해서 계산을 시도해야 합니다.

문제의 그림에서 6t=6000kg이며 1kg의 6000배 정도의 의미가 단위하중법의 의미가 되겠습니다.

아니면 처음에는 t단위로 계산을 시도하다가 마지막에 수치를 대입할 때 단위를 변환시키는 다음의 방법도 가능하겠습니다.

(7) 나번 보기는 탄성변형에너지 U와 단면적 A의 관계가 반비례관계라는 것으로 쉽게 판단할 수 있습니다.

다번 보기는 교과서에 수록되어 있지 않은 일반적인 특성으로, 홈은 요철(Notch)과 같은 단면상의 결함을 의미합니다. 단면상의 결함이 있는 부재는 결함이 없는 부재에 비해 탄성변형에너지가 감소될 것입니다.

라번 보기도 교과서에 수록되어 있지 않은 일반적인 특성이며, 정적(static)인 하중이 작용하는 것이 아니라 지진이나 바람과 같은 동적(dynamic)인 하중이 작용할 때 변형에너지 흡수능력이 큰 구조부재나 구조물들이 유리하다는 내용입니다.

(8) 5번은 미국의 그린(Green) 교수가 제시한 모멘트면적법의 일반적인 특성을 묻는 문제입니다.

모멘트면적법은 여러 가지 약점이 노출되는 방법이므로 실용적으로 거의 사용되고 있지 않은 방법이므로 해설 정도만 참조해주시는 것이 좋겠습니다.

(9) 그렇습니다. 자유물체도의 개념을 적용하여 AB보와 B~자유단의 캔틸레버보에서 캔틸레버보의 B점에 작용되어지는 내력을 하중으로 치환하여 AB부정정보만 시도하는 교재의 해석은 옳은 방법이 되며, 다음의 해설도 참고해보시기 바랍니다.

(10) 고정단이 없는 연속보를 억지로 모멘트분배법을 적용하기 위해서는 어떤 가정과 가정이 성립하기 위한 추가적인 내용을 알고 있어야 합니다. 이것을 설명하기 보다는 고정단이 없는 연속보는 다음과 같은 3연모멘트방정식이 매우 탁월한 방법임을 소개해드립니다.

감사합니다.