안전계수 (SF)

핵심 개념

안전계수(SF)는 재료의 파괴·한계 하중과 실제 허용 또는 사용 하중 사이의 여유를 나타내는 비율임

\begin{aligned} SF &= \frac{\text{한계(파괴)하중}}{\text{허용(사용)하중}} \\ \text{허용응력} &= \frac{\text{인장강도}}{SF} \end{aligned}

문항에 따라 분자와 분모가 바뀌어 보일 수 있으므로 용어를 먼저 확인함

한계값에 해당하는 표현	사용값에 해당하는 표현
파단하중, 극한하중, 인장강도	허용하중, 정격하중, 허용응력

하중끼리 또는 응력끼리 비교해야 함 · 한계하중을 허용응력으로 나누는 것처럼 물리량이 다른 값을 바로 나누지 않음

와이어로프, 달기기구, 구조부재의 계산 문제에서 같은 원리를 적용하되, 각 문항의 출제 기준을 넘어서 고정 수치를 주장하지 않음

2022년 4월 시험 49번은 인장강도 250 N/mm², 안전계수 4를 제시함

\text{허용응력}=\frac{250}{4}=62.5\ \mathrm{N/mm^2}

2018년 3월 시험 55번도 같은 구조임 · 인장강도 350 MPa를 안전계수 4로 나누면 87.5 MPa임 · 1 MPa = 1 N/mm²이므로 단위를 바꿔 쓸 수 있음

2021년 8월 시험 49번은 인장강도 420 MPa, 허용응력 140 MPa를 제시함

SF=\frac{420}{140}=3

2020년 6월 시험 55번에서 최대하중이 700 N이고 정격하중이 100 N이면 안전계수는 700/100=7임 · 응력 문제와 하중 문제 모두 한계값 ÷ 사용값이라는 구조는 같음

2020년 9월 시험 42번은 극한하중 600 N, 안전계수 4를 제시함

\text{정격하중}=\frac{600}{4}=150\ \mathrm{N}

구하려는 값이 분모에 있으면 곱셈으로 착각하기 쉬우므로 먼저 기본식을 쓴 뒤 대수적으로 정리함

문제에서 보이는 키워드	정답으로 연결
SF	$SF = \frac{\text{한계(파괴)하중}}{\text{허용(사용)하중}}$
허용응력	$\text{허용응력} = \frac{\text{인장강도}}{SF}$
인장강도 250·안전율 4	허용응력 62.5N/mm²
SF · $SF=\frac{420}{140}=3$	$SF=\frac{420}{140}=3$
정격하중	$\text{정격하중}=\frac{600}{4}=150\ \mathrm{N}$
파단하중, 극한하중, 인장강도	허용하중 · 정격하중, 허용응력

아래 기출은 위에서 정리한 개념이 실제 시험에서 어떻게 출제됐는지 확인하기 위한 근거 자료입니다.

수록 기출 6문항 · 6개 시험 회차 · 2018~2022년

출제 경향 — 수록 기출 6문항이 전체 14개 회차 중 6개 회차에서 확인되며, 인장강도·극한하중과 허용응력·정격하중의 관계를 안전계수 공식으로 역산하는 계산이 반복됨