Insight 구조&응용역학

2025년 5급공채 구조역학 2번 (구조동역학: 기초가진응답)

1.개요이번에 다뤄볼 문제는 단자유도계(SDOF)의 Base Transmissibility(기초 가진 응답) 에 관한 매우 전형적인 구조동역학 문제입니다. 구조동역학을 학부 과정에서 배우는 학교라면 중간고사나 기말고사에서 거의 빠지지 않고 출제되는 유형이며, 공무원 시험이나 기술고시에서도 종종 등장하는 기본 문제입니다.문제의 형태는 다양하게 바뀔 수 있습니다. 본 문제처럼 진동테이블 위에 질량-스프링 시스템이 놓인 경우도 있고, 회전체의 불평형 질량(Unbalance Mass)에 의해 발생하는 강제진동 문제로 출제되기도 합니다. 또한 차량이 요철이 있는 도로를 주행할 때의 차체 진동, 철도 차량의 승차감 해석 등도 결국 같은 원리로 설명됩니다. 겉모습은 서로 다르지만 모두 동일한 운동방정식에서 출발하는 ..

2024년 5급 공채 구조역학 5번

1.개요이번 문제의 구조물은 형식적으로는 2차 부정정 구조물입니다. 그러나 외력 F에 대해 구조물이 축력보다는 휨모멘트로 저항하며, 축방향 거동은 문제의 본질적인 지배 조건이 아닙니다. 따라서 소성해석 관점에서는 추가로 필요한 소성힌지 조건이 사실상 하나뿐인 구조물로 바라볼 수 있습니다. 결국 두 개의 소성힌지가 형성되면 구조물은 더 이상 외력에 저항할 수 없는 기구(Mechanism)가 되어 붕괴하게 됩니다.이러한 소성붕괴 문제는 크게 상한계 해석(Upper Bound Analysis)과 하한계 해석(Lower Bound Analysis) 두 가지 방법으로 접근할 수 있습니다.많은 수험생들은 소성붕괴하중을 구할 때 순차적으로 소성힌지 발생을 추적하는 하한계 해석에 익숙합니다. 실제 시험에서도 먼저 한 ..

1.개요2009년도 5급 공채 구조역학 5번 문항에 대하여 조금 더 효율적인 풀이를 원하는 구독자분의 질의가 있어 해당 문항을 다시 정리해보게 되었습니다. 사실 위 문제는 단순히 “어떤 방법으로 풀 수 있는가”보다 “어떤 방법이 더 효율적인가”를 판단하는 과정 자체가 중요한 문제입니다. 어떤 수험생들이 변위법으로 접근하려고 하지만, 이 문제의 경우에는 오히려 응력법적 접근이 훨씬 효율적입니다. 그 이유는 자유도(DOF)의 개수가 많기 때문입니다. 하중 대칭과 구조물 대칭을 활용하여 반쪽 해석을 수행하고, 모멘트가 0이 되는 지점의 local 자유도를 제거하여 강성도를 수정한다고 하더라도 local 자유도는 8개, Global 자유도는 7개 수준이 됩니다. 결국 최소 7개의 미지수를 끌고 가야 하는 형태가..

바로 풀린다” 리스트 (문제당 30초 내외)1 (공액보법 기본), 2 (축부재 에너지 기본), 4번 (최대 휨응력 : 비율로 처리)5 (반력산정 : 보기 적극 활용), 6 (도심 산정), 9(온도와 축력), 10 (SFD, BMD 기본)11 (좌굴 하중 : 비율 활용), 12(최대 모멘트 + 휨응력), 15(최대전단응력 기본), 16(합성 구조물 병렬연결), 17 (좌굴, 평형방정식), 18 (축부재의 병렬연결),19 (절점법, 보기 적극활용), 20 (비틀림 병렬연결)“시간이 걸리지만 풀만하다” 또는 "조금 더 생각하면 쉽게 풀린다" 리스트3 (중첩법) : 연산에 시간 소요7번 (전단응력) : 못 간격 유형 가끔 출제되는 유형 + 숫자 연산에 시간 소요8번 (휨응력 + 주응력) : 보기를 적극 활용하지..

바로 풀린다” 리스트 (문제당 30초 내외)1 (합력 위치), 3 (축부재 변형), 4 (포아송비 기본), 5 (축부재 병렬연결), 6 (가상변위의 법칙 : 반력산정), 7 (응력 변환 기본),8 (잔류 변형률), 9 (비틀림 기본), 10 (가상변위의 법칙 : 반력 산정), 11 (가상변위의 법칙 : 반력 산정)12 (가상변위의 법칙 : 트러스 부재력 산정), 14 (휨응력 기본), 16 (가상변위의 법칙 : 반력산정 후 최대 휨모멘트), 17 (평행축 정리), 18 (중첩의 원리)20 (축부재 변형)“시간이 걸리지만 풀만하다” 리스트2 (비탈 경사면) : 각각을 분석 후 함께 움직이는 경우에 대해 분석13 (조합하중) : 조합하중은 기본적으로 연산 양이 있는 편15 (부정정 보 해석) : 부정정 구조..

바로 풀린다” 리스트 (문제당 30초 내외)1 (모멘트의 기본), 2 (최대전단응력), 3 (자유도의 기본), 4번 (영부재 기본)5 (최대 모멘트와 전단력), 6 (가상변위의 법칙 : 반력 구하기), 7 (좌굴 기본 기본), 8(축부재 등가절점하중),9 (변형도, 지점 조건, 모멘트와 처짐), 10(정역학 ; 힘의 평형), 11 (가상변위의 법칙 : 반력구하기), 12 (포아송비)13 (가상변위의 법칙), 14 (비틀림의 기본), 15 (축부재 병렬연결), 16 (축부재 병렬, 직렬연결),17 (중첩법), 18 (변위일치)“시간이 걸리지만 풀만하다” 또는 "조금 더 생각하면 쉽게 풀린다" 리스트19 (강체+휨부재) : 처짐각법 활용시 매우 쉽게 활용 20번 (휨부재 처짐) : 처짐각법 활용 가능“나머지..

바로 풀린다” 리스트 (문제당 30초 내외)1 (축부재 기본), 2 (트러스 단면법), 3 (포아송비, 전단탄성계수 기본), 4번 (축부재 기본)6 (등가절점하중 및 처짐), 7 (지점 반력 구하기), 8 (처짐각법 기본), 9(변형에너지 기본),10 (변형에너지밀도), 11(주단면 2차모멘트), 12 (힘의 합력), 13 (진응력, 진변형률), 15 (가상변위의 법칙), 16 (단면도심 기본), 17 (고정단 모멘트), 18 (축부재 가상변위의 법칙),19 (축부재 가상변위의 법칙), 20 (후크법칙의 기본)“시간이 걸리지만 풀만하다” 또는 "조금 더 생각하면 쉽게 풀린다" 리스트5 (축부재+가상변위법칙) : 축부재 최소화 → 단면적 최소화 연결해야 14번 (조합하중) : 조합하중은 기본적으로 계산양이..

1.개요제 구독자 분들 중에 5급 준비 수험생도 있어 직접강도법 풀이에 대한 포스팅을 작성하여 올립니다.직접강도법(Direct Stiffness Method)은 현대 구조해석과 유한요소법(FEM)의 기반이 되는 가장 핵심적인 해석 방법 중 하나입니다. 처음 접하면 수많은 행렬과 좌표변환 때문에 어렵게 느껴질 수 있지만, 실제 본질은 매우 단순합니다. 각 부재를 가장 해석하기 쉬운 Local 좌표계(Local DOF)에서 먼저 정의하고, 이를 구조물 전체의 공통 좌표계(Global DOF)로 변환하여 하나의 구조물로 조립하는 과정입니다. 즉, 부재 하나하나는 독립적으로 해석하지만 최종적으로는 모든 부재가 절점을 공유하며 연결되어 있다는 사실을 강성행렬(Global Stiffness Matrix)로 표현하는..

1.개요7급, 9급 시험에서도 매우 자주 등장하는 1차원 축부재 문제입니다. 이번 포스팅에서는 이러한 유형이 5급 공채에서는 어떤 형태로 출제되는지 소개해드리고자 가져와 보았습니다. 위의 문제는 실제로 2023년도 5급 공채 응용역학 3번 문항으로 출제된 문제입니다.7급에서는 이러한 1차원 축부재 구조물에 대해 단순 하중뿐만 아니라 온도 변화, 제작오차, 강제변위 등 다양한 조건을 결합하여 출제하는 경우가 많습니다. 하지만 축부재 문제의 장점은 local DOF와 global DOF의 관계가 매우 단순하다는 점입니다. 결국 구조물의 변위 관계와 적합조건만 정확히 이해하고 있다면, 조건이 여러 개 추가되더라도 복잡한 평형방정식을 길게 세우지 않고 매우 빠르고 직관적으로 문제를 해결할 수 있습니다.특히 저는..

바로 풀린다” 리스트 (문제당 30초 내외)1 (정역학, 하중 변위 관계), 2 (고유진동수, 주기), 3 (처짐각법), 4번 (응력의 기본), 7 (축부재의 반력), 8 (직사각 단면 휨응력, 전단응력 기본), 9 (포아송비 기본), 10 (소성+극한하중 : 평형방정식), 11(평형방정식 + 절점법), 12 (부정정 차수 기본),13 (주응력, 최대전단응력 기본), 14 (휨응력), 15 (휨 변형에너지), 17 (병렬연결),18 (축부재 제작오차), 19 (상반처짐 원리), 20 (휨응력 + 처짐 기본)“시간이 걸리지만 풀만하다” 또는 "조금 더 생각하면 쉽게 풀린다" 리스트5 (라멘의 변위) : 처짐각 공식관계로 처짐과 각도 관계 규명6번 (전단변형률) : 평형방정식으로 전단력 관계 설정 후 접근1..