Insight 구조&응용역학

2014년 5급 공채 재료역학 4번 문제 (기술고시 문제로 확장)

1.개요7급·9급 문제는 아니지만, 5급 공채에서 기출된 좌굴 문제를 한 번 다뤄보려고 합니다.저는 이전 강체 좌굴 관련 포스팅들에서 반복적으로 가상변위의 법칙(virtual work)을 적용해 좌굴하중을 산정하는 관점을 소개해왔습니다. 또한 2018년 서울시 7급에서 사각형 형태의 강체 구조물 좌굴하중을 다루면서, 조금 더 확장된 사례로 2014년에 출제된 육각형구조물에도 한 번 도전해보시라고 말씀드린 적이 있습니다.https://oreostructure.tistory.com/142 2018년 1차 서울시 7급 14번1.개요강체 좌굴 문제를 푸는 방법은 여러 가지가 있습니다. 가장 널리 쓰이는 방법은 평형방정식(힘의 평형) 접근이고, 테일러 급수에 익숙한 분이라면 전포텐셜 에너지(총 퍼텐셜 에너지) 방..

2018년 1차 서울시 7급 17번 (온도를 공액보법으로 확장 적용)

1.개요처짐 문제에서 손계산으로 가장 많이 활용되는 방법은 아마도 공액보법일 것입니다.모든 처짐 해석은 결국 같은 뿌리, 즉 모멘트에 의한 곡률에서 출발하지만곡률을 이중적분하는 방식은 시험장에서 짧은 시간 내 손계산으로 처리하기에 부담이 큽니다.반면 공액보법은 모멘트에 의한 곡률 분포를 하중으로 치환하여 다루기 때문에훨씬 직관적이고 적용이 수월한 장점이 있습니다.이러한 맥락에서 위의 문제를 다시 살펴보겠습니다.이 문제에는 외력 하중이 전혀 존재하지 않고,오직 온도 변화만 주어져 있습니다.여기서 많은 수험생들이 놓치기 쉬운, 하지만 반드시 먼저 확인해야 할 질문이 하나 있습니다.이 구조물은 정정 구조물인가, 부정정 구조물인가?A지점이 고정단이고 B지점이 지지되어 있으므로 겉보기에는 1차 부정정처럼 보일 수..

1.개요위 문제에서 분포하중이 삼각형이 아니라 등분포하중이라면,등분포하중을 받는 캔틸레버 처짐 공식을 활용하여변위일치법으로도 충분히 풀이가 가능합니다.하지만 여기서 한 단계 더 생각해보면, 만약 분포하중이 아니라 B점에 집중하중이 작용한다면문제는 훨씬 더 간단해집니다. 이와 같은 사고의 흐름은 매우 정상적이며,“어떻게 하면 더 쉽게 풀 수 있을까?”라는 열망에서 출발한 것입니다.구조물과 하중을 있는 그대로 받아들이는 것이 아니라,더 단순한 형태로 치환해서 바라볼 수 있는 관점을 갖게 되면문제 풀이 능력은 급격히 강력해집니다.이러한 생각의 흐름에 공감하신다면,제 블로그에서 다루고 있는 변위법 중심의 풀이들을 꼭 학습해 보시기 바랍니다.이때 추가로 반드시 짚고 넘어가야 할 것이FEM(고정단 모멘트)과 등가절..

1.개요위의 문제를 보고 어떤 생각이 드시나요?아마도 ‘굽힘에너지’라는 단어가 눈에 들어오는 순간, 대부분은 멈추지 못하고 앞으로 나아갈 것입니다.평형방정식을 세우고, 구간별 모멘트 식을 만들고,시간이 흘러가는 것을 느끼면서도 “여기까지 왔는데 멈춰야 하나?”를 고민하겠죠.하지만 이미 세운 식이 아까워 더 가는 분들도 있을 겁니다.그러다 모멘트 제곱항을 전개하면서 또 한 번 고민합니다.“이걸 정말 해야 하나?”이윽고 제곱꼴로 나온 2차식을 정적분하기 위해 세제곱 항을 처리하며, 마음속으로 기도하게 됩니다.제발… 이렇게나 열심히 풀고있는데... 계산 실수만은 나오지 않게 해주세요... 아멘. 벌써 2문제나 풀 수 있는 시간을 쏟았나이다... 여기서 돌아갈 수 없습니다...자, 여기서 질문 하나 드리겠습니다..

1.개요위의 문제를 살펴보기전에 이전 포스팅을 잠시 참고해주십시오.https://oreostructure.tistory.com/7 2025년 7급 응용역학 가형 24번 풀이1. 개요1. 문제 접근 해당 트러스 구조물은 정정 구조물입니다.많은 수험생들이 제작 오차 문제가 나오면 에너지법(단위하중법 등)에 먼저 손을 대곤 합니다. 실제로 시중 문제집에서도 이를 대oreostructure.com제 블로그의 초기 글을 읽어보신 분들이라면, 축부재가 0부재일 때의 처짐에 대해 다룬 포스팅을 기억하실 겁니다.내력이 0이라는 사실은 많은 계산 과정을 획기적으로 단순화시켜 줍니다. 하중에 의한 변형이 발생하지 않기 때문에, 해당 부재는 구조물에 하중이 작용하더라도 마치 강체처럼 거동하게 됩니다.강체로 거동한다는 것은,..

1.개요이전 글에서 구조물 해석을 다루며 일반적으로 부정정 차수가 높을수록 변위법이 유리하다는 이야기를 한 바 있습니다.https://oreostructure.tistory.com/144 2018년 1차 서울시 7급 1번 (부정정 차수가 높을 땐 변위법)1. 개요부정정 차수가 높다는 것은 무엇을 의미할까요?이는 7급·9급 시험의 관점에서는 오히려 자유도의 개수가 낮을 가능성이 크다는 뜻으로 해석할 수 있습니다.위의 구조물이 바로 그런 전형oreostructure.com그런데 변위법에 익숙하지 않은 분들 중에는, 변위법을 자유도가 매우 적고 부정정 차수가 아주 높을 때에만 쓰는 특수한 방법으로 오해하는 경우가 있는 것 같습니다.혹시 이런 그릇된 인식을 갖고 계실까 봐, 위와 같은 문제를 예시로 가져왔습니다..

1. 개요부정정 차수가 높다는 것은 무엇을 의미할까요?이는 7급·9급 시험의 관점에서는 오히려 자유도의 개수가 낮을 가능성이 크다는 뜻으로 해석할 수 있습니다.위의 구조물이 바로 그런 전형적인 예입니다. 해당 구조물은 3차 부정정 구조물입니다.이를 응력법으로 접근하려고 하면 미지력이 3개가 되며, 이에 따라 적합방정식도 3개가 필요합니다.최소일의 원리로 접근하더라도 구조물을 해석하기 위해 편미분식 3개를 세워 연립방정식을 풀어야 합니다.이는 공학용 계산기 없이는 현실적으로 부담이 큰 방식이며,한 문제당 1분 내외로 빠르게 치고 나가야 하는 7급·9급 시험 환경에서는 매우 비효율적인 전략입니다.반면, 위 구조물을 변위의 관점에서 바라보면 문제는 매우 단순해집니다.이 구조물은 B절점의 회전각 하나만으로 전체..

1. 개요 위와 같은 문제를 풀 때, 보통 공학용 계산기를 애용하는 사람들은 전포텐셜 에너지법을 사용하곤 합니다.이 방법은 분명 강력한 해석 도구이지만, 계산기를 사용할 수 없는 7급·9급 시험 환경에서는 사실상 무용지물에 가깝습니다.전포텐셜 에너지를 손으로 산정하려고 하면모멘트를 제곱한 뒤 구간별로 나누어 손적분을 해야 하고,변형에너지를 산정하는 과정 자체가 이미 상당한 시간과 집중력을 요구합니다.이 과정에서 계산 실수라도 한 번 발생하면 식 전체가 꼬이게 됩니다.연산의 길이가 길어질수록 문제는 반드시 꼬입니다.이 점을 감안하면, 손적분을 통한 전포텐셜 에너지법은위와 같은 문제에 대해 매우 비효율적인 접근이라고 할 수 있습니다.사실 이 문제는응력법으로도,변위법으로도,훨씬 간단하고 직관적으로 풀 수 있는..

1.개요강체 좌굴 문제를 푸는 방법은 여러 가지가 있습니다. 가장 널리 쓰이는 방법은 평형방정식(힘의 평형) 접근이고, 테일러 급수에 익숙한 분이라면 전포텐셜 에너지(총 퍼텐셜 에너지) 방법도 좋은 선택입니다. 그리고 제가 블로그에서 집중적으로 다루는 방법이 가상변위의 법칙입니다.저는 강체 좌굴 문제를 접근할 때 가상변위의 법칙이 가장 빠르고 효율적이라고 생각합니다. 사람마다 선호는 다를 수 있지만, 평형방정식에 비해 부호(+, −)를 덜 신경 써도 되는 장점이 있고, 전포텐셜 에너지 방법과 비교하면 테일러 급수를 몰라도 에너지 관점으로 깔끔하게 정리할 수 있다는 점에서 더 실용적입니다. 물론 어떤 방법을 쓰더라도 결과는 항상 동일합니다.다른 문제집이나 강의에서는 가상변위의 법칙을 잘 다루지 않기 때문에..

1.개요역학에는 그럴듯한 공식과 복잡한 수식으로 표현된 개념들이 많지만,본질을 이해하고 나면 직관적으로 판단하여 빠르게 풀 수 있는 문제들이 상당히 많습니다. 그 대표적인 예가 바로 강성도 개념과 모멘트 분배법, 그리고 축부재의 하중 분담 원리입니다.모멘트 분배법의 핵심은 단순합니다.절점에서는 회전각이 좌우에서 동일해야 한다는 변위 적합조건이 성립합니다.이 조건 때문에 모멘트는 자동적으로 강성이 큰 부재 쪽으로 더 많이 분배됩니다.이는 별도의 복잡한 수식이 아니라,“같은 회전각을 만들기 위해서는 더 단단한 부재가 더 큰 모멘트를 부담해야 한다”는아주 직관적인 원리에서 출발합니다. 이 사고방식은 보부재뿐만 아니라 축부재 문제에도 그대로 적용됩니다.이제 문제를 살펴보겠습니다.해당 구조물은 서로 다른 강성을 ..