Insight 구조&응용역학

토목구조기술사 120회 3교시 4번

1.개요이번에 살펴볼 문제는 토목구조기술사 제120회 3교시 4번 문항으로, 휨을 받는 보와 축력을 받는 경사부재가 연결된 구조물의 수직변위를 구하는 문제입니다. 서로 다른 변형 특성을 가진 부재가 함께 있어 복잡해 보이지만, 보의 끝단 수직강성을 이용해 등가 스프링으로 치환하면 구조물의 거동을 한결 간단하게 정리할 수 있습니다. 특히 이 문제는 2차 부정정 구조물이지만, 대칭인 경사부재의 배치와 수직하중 조건을 활용하면 B점의 수직변위 하나만을 미지수로 두고 접근할 수 있습니다. 이번 풀이에서는 이러한 특징에 주목하여 구조물을 단일 자유도 스프링 모델로 단순화하고, 가상변위의 원리를 통해 각 부재의 저항을 하나의 식으로 모아 변위를 구해보겠습니다. 부정정 차수만 보고 복잡한 계산을 시작하기보다, 어떤 ..

1.개요캔틸레버 보의 최대 휨응력을 구하는 문제를 보면, 고정단 반력부터 계산하고 전단력도와 휨모멘트도를 차례로 그리는 방법을 떠올리기 쉽습니다. 하지만 시험장에서는 필요한 위치의 모멘트만 구해도 충분한 문제인지 먼저 살펴볼 필요가 있습니다. 이번 문제의 핵심은 최대 휨모멘트가 반드시 고정단에서 발생하는 것은 아니라는 점입니다. 서로 반대 방향으로 작용하는 하중 때문에 보의 중간에서 더 큰 휨모멘트가 발생할 수 있으므로, 주요 지점 사이의 모멘트 변화와 절댓값을 비교해야 합니다. 이번 풀이에서는 가상변위의 원리를 활용해 필요한 모멘트를 빠르게 구하고, 최대 휨인장응력까지 연결해 보겠습니다. 전체 휨모멘트도를 완성하지 않고도 정답에 도달하는 과정을 통해, 계산의 양을 줄이면서도 판단의 근거는 놓치지 않는 ..

1.개요합성단면의 허용휨모멘트를 구하는 문제를 보면, 먼저 환산단면을 만들고 단면2차모멘트와 단면계수를 계산해야 한다고 생각하기 쉽습니다. 하지만 응력분포를 먼저 파악하면 이러한 계산을 거치지 않고도 빠르게 정답에 도달할 수 있습니다. 이번 문제에서는 두 재료가 완전히 결합되어 있으므로 중립축에서 같은 거리에 있는 부분의 변형률이 같고, 응력은 탄성계수에 비례합니다. 이를 이용해 어느 재료가 먼저 허용응력에 도달하는지 판단한 뒤, 삼각형 응력분포를 합력으로 바꾸어 모멘트를 구해보겠습니다. 공식에 수치를 대입하는 풀이에서 한 걸음 더 나아가, 응력이 만드는 힘과 그 힘의 작용 위치를 읽으면 계산이 얼마나 간단해지는지 살펴보는 것이 이번 풀이의 핵심입니다.2.문제풀이(1) 빠른 풀이 방법A 지점의 휨강성이 ..

1.개요이번 글에서는 등분포하중을 받는 1차 부정정 보의 최대 부모멘트와 최대 정모멘트의 크기를 비교하는 문제를 살펴보겠습니다. 부정정 구조물이라고 해서 반드시 복잡한 변형 계산부터 시작해야 하는 것은 아닙니다. 양단 고정보의 고정단 모멘트와 모멘트 전달률인 Carry Over의 의미를 이해하고 있다면, 지점의 회전 구속을 해제하는 과정으로 필요한 반력을 빠르게 산정할 수 있습니다. 이후 전단력이 0이 되는 위치를 찾으면 최대 정모멘트까지 간결하게 구할 수 있습니다.먼저 시험장에서 빠르게 치고 나갈 수 있는 풀이를 제시하고, 그 배경이 되는 Carry Over의 원리와 반력 산정 과정을 설명하겠습니다. 나아가 양단 고정보, 일단 고정·타단 롤러 보, 단순보를 비교하면서 지점의 구속 조건이 달라질 때 반력..

1.개요양단이 고정된 축의 비틀림 문제는 부정정 구조물이므로, 평형조건과 변형의 적합조건을 함께 고려해야 합니다. 다만 이러한 원리를 충분히 이해하고 있다면, 시험장에서 매번 길게 식을 전개하지 않고도 하중의 위치와 중첩원리를 이용하여 반력모멘트를 빠르게 구할 수 있습니다. 이번 글에서는 비틀림강성이 일정한 축을 대상으로, 거리의 비를 활용하여 문제를 먼저 간단히 해결한 뒤 그 풀이가 성립하는 배경을 살펴보겠습니다. 특히 비틀림 공식과 축부재 공식의 대응 관계를 통해 하중·단면·재료·변형이 어떻게 연결되는지 설명하고, 한쪽 고정단을 해제한 후 회전각을 다시 0으로 만드는 적합조건으로 반력모멘트의 분담 비율을 유도하겠습니다. 이를 통해 ‘가까운 고정단이 더 큰 반력모멘트를 부담한다’는 직관을 역학적으로 이..

바로 풀린다” 리스트 (문제당 30초 내외)1 (축부재 기본), 2 (영향선 기본), 3 (부정정 차수 기본), 4 (케이블 기본), 7 (처짐각법 기본) 8 (맥스웰 베티 상반처짐 원리 기본), 9 (응력 기본), 11번 (모멘트 분배법), 12번 (축부재 기본)16 (좌굴의 기본), 17(수직응력, 전단응력의 기본), 18 (처짐각법 활용), 20 (부정정 축부재 병렬연결)“시간이 걸리지만 풀만하다” 또는 "조금 더 생각하면 쉽게 풀린다" , 리스트5번 (도르레+절점법) : 보기를 활용 하여 빠르게 풀기6번 (축부재 기본) : 보기를 활용하여 빠르게 좁혀나간 후 정답 산정10번 (주응력+휨응력) : Stress invariant 활용하여 빠르게 산정13번 (축부재) : overhang 부분 빠르게 처..

1.개요건축구조기술사 2교시 6번 문제는 외부 지점반력은 평형조건만으로 구할 수 있지만, 보와 하부 축력부재가 하중을 어떻게 나누어 부담하는지는 변형을 함께 고려해야 하는 문제입니다. 이 풀이에서는 구조와 하중의 대칭성을 이용해 반쪽만 모델링하고, 보의 축변형은 무시한 상태에서 \(c-d\) 부재의 힘을 미지력으로 설정했습니다. 등분포하중은 중앙 처짐이 같아지는 집중하중으로 치환하여 하중항을 간결하게 만든 뒤, 평형행렬과 부재 유연도행렬을 조합해 변위일치식을 구성합니다. 이때 중앙 처짐에 대한 등가하중과 실제 하중의 휨모멘트·지점반력은 구분해서 사용하는 것이 풀이의 핵심입니다.2.문제풀이외적 정정, 내적 1차 부정정, 부재 CD를 미지력 취급(1) 등가절점하중 치환(2) 구조물 대칭 & 하중 대칭 활용(..

1.개요이번 포스팅에서는 2026년 기술고시 5급 공채 재료역학 4번 문항을 풀어보겠습니다. 대각선 방향의 용접선을 기준으로 초기 응력과 변형률을 구하고, 이후 스트레인 로제트에서 측정한 세 방향의 변형률을 이용해 변화한 응력 상태와 주변형률을 살펴보는 문제입니다. 계산에 앞서 각 방향이 무엇을 뜻하는지 정하고, 좌표를 회전했을 때 응력과 변형률의 성분이 어떻게 달라지는지 모어원으로 확인하겠습니다.이 문제에서 특히 주의할 점은 평면응력 상태가 평면변형률 상태를 뜻하지는 않는다는 것입니다. 얇은 강철판의 평면응력 가정에서는 두께 방향 응력을 0으로 두지만, 면내 응력으로 인한 포아송 효과 때문에 두께 방향 변형률은 발생할 수 있습니다. 따라서 판의 면내 변형률만 계산하고 끝내면 문제에서 요구하는 모든 주변..

1.개요이 문제는 상자 내부의 물체가 두 스프링에 매달린 상태로 낙하할 때 최대 변위와 가속도를 구하는 문제입니다. 기술사 문제로 출제되었지만, 앞서 소개한 Chopra의 『Dynamics of Structures』 연습문제와 구조 및 풀이 방식이 사실상 동일합니다.저 역시 학부 시절 교수님께서 내주신 연습문제 숙제로 이 문제를 풀어본 적이 있습니다. 당시 교수님께서는 Argand Diagram에 복원력과 관성력을 벡터로 그려 각 힘의 관계를 설명해 주셨고, 그 설명이 오래 기억에 남아 이번 풀이에도 함께 담았습니다. 다만 문제에 제시된 조건만으로는 충돌 직후의 초기조건이 완전히 정해지지 않습니다. 자유낙하 중에도 물체가 상자에 대해 진동할 수 있기 때문입니다. 따라서 아래 풀이에서는 자유낙하 중의 내부..

1.개요이번 포스팅에서는 토목구조기술사 140회 4교시 6번 문제를 풀어보겠습니다. 일반적인 선형 탄성보에서는 응력과 변형률이 비례한다는 가정 아래 일정한 휨강성 EI를 사용하지만, 실제 구조재료의 거동은 반드시 선형적이지 않습니다. 대표적으로 콘크리트는 균열과 비선형 압축거동을 나타내며, 철근과 강재 역시 항복 이후에는 선형관계가 성립하지 않습니다. 철근콘크리트 휨설계에서 사용하는 Whitney의 등가 직사각형 응력블록도 실제 콘크리트의 곡선형 응력분포를 그대로 나타낸 엄밀해라기보다는, 압축합력의 크기와 작용위치를 간편하게 평가하기 위한 설계용 근사모델입니다.본 문제에서는 재료의 응력–변형률 관계가 f=Kε^0.4로 명확하게 주어져 있으므로, 선형 탄성보의 공식이나 일정한 EI를 그대로 적용할 수 없습..