Insight 구조&응용역학

1.개요이번에 살펴볼 문제는 2026년 5급 공채 구조역학 제4문으로, 탄성-완전소성 재료의 휨거동과 소성해석을 묻는 대표적인 문제입니다. 단순히 단면계수를 이용하여 항복모멘트를 계산하는 수준에서 끝나는 것이 아니라, 소성모멘트의 의미를 이해하고, 기둥 높이에 따른 모멘트 분포를 이용하여 소성영역의 진행 과정을 해석하며, 마지막에는 부분 소성상태에서 탄성영역의 크기까지 유도하도록 구성되어 있습니다. 계산 자체는 복잡하지 않지만, 소성해석의 기본 개념을 정확히 이해하고 있는지를 확인하는 좋은 문제라고 할 수 있습니다.특히 소문제 1번, 2번, 3번은 계산기 사용이 불가능한 5급 공채 시험이라는 점을 고려하더라도 매우 평이한 수준으로, 단면계수와 소성단면계수의 개념만 정확히 이해하고 있다면 손계산만으로 충분..

1.개요영향선 문제는 구조역학에서 매년 반복적으로 출제되는 핵심 주제이지만, 많은 수험생들이 여전히 반력과 모멘트의 영향선을 공식처럼 암기하여 접근하는 경우가 많습니다. 그러나 최근의 구조역학 문제들은 단순한 공식 암기보다 구조물의 거동을 이해하고 영향선을 직관적으로 도출하는 능력을 요구하는 방향으로 출제되고 있습니다.이번 문제는 2026년 5급 공채 응용역학 3번에 출제된 문제로, 내부힌지(Internal Hinge)를 갖는 게르버보(Gerber Beam)에서 지점반력과 단면모멘트의 영향선을 구하고, 이를 이용하여 이동하중에 대한 최대 응답을 산정하는 문제입니다. 특별히 이번 5급 응용역학 시험이 계산기 사용이 불가라는 점을 고려하더라도 난이도 자체는 비교적 쉬운 편에 속하며, 계산 과정도 복잡하지 않..

1.개요5급 공채 구조역학 문제는 계산기 사용을 전제로 출제되는 경우가 많지만, 그중에서도 손계산으로 충분히 접근 가능한 문제들은 별도의 포스팅으로 정리하고 있습니다. 이러한 이유는 단순히 5급 문제를 소개하기 위함이 아니라, 7급·9급을 준비하는 수험생들에게도 손계산으로 해결할 수 있는 문제의 범위를 넓혀주고 구조역학을 바라보는 시야를 확장시키기 위함입니다. 실제로 상위 시험의 문제 중에는 계산량은 다소 많더라도 핵심 원리를 이해하고 있다면 손계산으로 충분히 해결 가능한 문제들이 적지 않습니다.이전 포스팅에서는 부정정 프레임에서 중첩의 원리, 공액보법, 가상일법 등을 활용하여 처짐과 부정정력을 손계산으로 구하는 방법들을 소개하였습니다. 이번에는 2026년 5급 공채 구조역학에 출제된 프레임 문제를 손계..

1.개요이번 문제는 보-기둥(Beam-Column)의 거동을 다루는 전형적인 P-Δ 효과(P-Delta Effect) 문제입니다.다만 단순히 처짐곡선을 유도하는 계산 문제가 아니라, 출제자가 수험생에게 어떤 관점으로 구조물을 바라보기를 원하는지가 명확하게 드러나는 문제라고 생각합니다.우선 출제자는 그림에서 좌표축(x, y)을 직접 제시하였습니다.이는 처짐곡선을 미분방정식으로 유도하여 해석하라는 의도를 나타내는 장치입니다.또한 2026년 시험은 공학용 계산기 사용이 불가능하였으므로, 복잡한 경계조건을 갖는 구조물이 아니라 대칭 구조와 중앙 집중하중을 갖는 가장 단순한 형태를 선택하여 손계산으로도 충분히 풀이가 가능하도록 구성하였습니다.이 문제에서 가장 중요한 개념은 축력만 작용하는 경우에는 처짐곡선이 정의..

1.개요2026년 기술고시 응용역학 시험은 공학용 계산기 사용이 금지된 상태에서 출제되었습니다.개인적으로는 이러한 출제 방향이 매우 바람직하다고 생각합니다.이전 포스팅에서도 여러 번 언급했듯이, 공학용 계산기의 보급 이후 응용역학 문제는 어느 순간부터 평형방정식을 세우고, 하중에 대한 변형에너지를 구한 뒤, 미분하여 답을 얻는 획일적인 풀이가 반복되는 경향을 보였습니다.심지어 기술고시 수험생들 사이에도 "최소일이 만능"는 인식이 생긴 이유 역시 공학용 계산기의 강력한 계산 능력 때문이라고 생각합니다.하지만 실제 구조 엔지니어링 현장을 떠올려 보면 어떨까요? 구조물을 설계하거나 해석할 때 엔지니어가 공학용 계산기를 두드리며 업무를 수행하는 경우는 없습니다. 대부분의 구조해석은 SAP2000, MIDAS, ..

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 ..

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..

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..