Insight 구조&응용역학

1. 개요2007년 1번 문제를 보고 이어서 2번 문제를 보는 순간, 너무 흥미로운 문제라 그냥 지나칠 수가 없었습니다.겉보기에는 장치가 굉장히 많고 복잡해 보입니다. 휨부재로 이루어진 프레임 구조물에 내·외부 온도차가 존재하고, 내부 온도수축 조건까지 있으며, 지점침하까지 추가되어 있습니다. 처음 보면 “계산량이 엄청나겠다”라는 생각이 자연스럽게 드는 문제입니다. 하지만 조금만 시각을 바꾸어 보면 출제자의 의도가 굉장히 선명하게 드러나는 매우 재미있는 문제입니다.제가 아는 대부분의 사람들은 이런 문제를 보면 곧바로 에너지법으로 접근합니다. 구조물 전체의 휨에너지, 축변형 에너지, 온도변형에 의한 에너지 등을 모두 전개하여 합산하고, 지점침하까지 전포텐셜에너지 개념으로 확장하여 계산기에 입력합니다. 물론..

1.개요요즘 제 수업을 듣는 학생들이 처짐을 쉽고 빠르게 구하는 방법에 대해 많은 질문을 하고 있습니다.대부분의 수험생들은 그동안 공액보법이나 에너지법에 지나치게 익숙해져 있다 보니, 처짐을 단순한 더하기와 빼기 수준의 직관적인 접근으로 해결하는 방식에는 오히려 익숙하지 않은 경우가 많습니다. 물론 공액보법과 에너지법은 매우 강력한 도구이며, 강사 입장에서도 체계적으로 설명하기 편한 방법입니다. 특히 에너지법은 처짐 문제에서 거의 만능에 가까운 풀이법이라 할 수 있습니다. 공학용 계산기를 사용할 수 있는 환경이라면 부정정력은 물론 처짐과 같은 물성치도 적절한 스킬을 통해 빠르게 산정할 수 있습니다.하지만 문제는 손계산입니다. 저는 에너지법을 손적분으로 풀어야 하는 상황에서, 특히 두 개 이상의 항으로 이..

1.개요위 그림에서의 핵심은 C점의 수직 변위를 구하는 것입니다.과거 학부 시절 구조역학에서 유사한 유형을 접한 적이 있지만, 당시 문제는 부정정 구조물이었던 반면, 본 문제는 정정 구조물이라는 점에서 훨씬 단순하게 접근할 수 있습니다.풀이 방법은 다양하게 존재하지만, 본 포스팅에서는 변위법의 장점을 적절히 결합하여 빠르고 효율적으로 해결하는 하나의 스킬을 소개하고자 합니다.겉보기에는 복잡해 보일 수 있으나, 문제의 구조를 정확히 파악하면 매우 간결하게 정리할 수 있습니다.핵심 아이디어는 다음과 같습니다.만약 B점에서 수직 변위가 발생하지 않는다고 가정하면, 해당 구조물은 단순보의 처짐 문제로 환원하여 쉽게 해석할 수 있습니다. 그러나 실제로는 B점에 수직 변위가 존재하며, 이로 인해 C점에는 종속 변위..

1.개요캔틸레버 변단면 문제에 이어, 이번에는 한 단계 더 나아간 형태의 변단면 문제를 출제해보았습니다.풀이를 확인하기에 앞서, 반드시 스스로의 방법으로 한 번 고민해보시기를 권장드립니다. 자신의 해법을 점검하고, 이후 타인의 풀이를 비교·분석하여 그 중 필요한 부분만 취사선택하는 과정이 결국 ‘나만의 풀이’를 만드는 핵심입니다. 단순히 남의 풀이를 그대로 받아들이는 것은 실력 향상에 큰 도움이 되지 않습니다.이번 문제는 기존 캔틸레버 구조물이 아닌, 단순보에서의 변단면 응용 문제입니다. 실제 하프 모의고사로 출제했을 당시, 많은 수강생들이 처음에는 ‘이게 과연 손으로 빠르게 풀 수 있는 문제인가’라는 의문을 가졌습니다. 그러나 처짐각법을 일관된 관점으로 적용하는 방법을 익힌 이후에는, 오히려 직관적으로..

1.개요그동안 축부재 관련 포스팅에서는 비교적 단순한 구조물을 대상으로, Kinematic 관계를 설정하고 이를 바탕으로 가상변위의 법칙을 적용하는 방법을 다뤄왔습니다.이번 포스팅에서는 한 단계 더 나아가, 강체로 연결된 구조물에 온도 변화까지 결합된 보다 복잡한 형태의 문제에 대해 가상변위의 법칙을 어떻게 적용할 수 있는지를 살펴보고자 합니다. 한눈에 보기에도 다소 까다로운 문제이기 때문에, 많은 수험생들은 응력법과 가상일의 법칙을 우선적으로 떠올릴 가능성이 큽니다. 이는 일반적으로 Kinematic 관계 설정 자체를 어려워하기 때문입니다.하지만 응용역학 및 구조역학에서는 응력법뿐만 아니라 변위법의 관점에서 구조물을 해석하는 능력 또한 매우 중요합니다. 두 접근을 함께 비교하며 이해하면, 구조물을 보다..

1.개요마 전 한국도로공사 토목직 필기시험에서 변단면 처짐 문제가 출제되었다는 이야기를 듣고, 이를 응용하여 구성해 보았습니다.물론 이 문제는 M/EI 도의 1차 모멘트 비율을 이용해서도 충분히 처리할 수 있습니다.하지만 만약 문제에서 처짐을 직접 구하라고 한다면, 여러분은 어떤 방식으로 접근하실 것인지 한번 고민해 보셨으면 합니다.많은 분들이 중첩법을 활용하여 구하는 방법에 익숙하실 것 같습니다.이는 많은 분들이 이미 알고 있는 풀이여서 다른 방법을 소개하고자 합니다.바로 처짐각법을 활용하여 문제를 해결하는 과정을 다뤄보겠습니다.참고로 저는 이전에 처짐각법 시리즈를 통해 기본 이론을 정리한 바 있습니다.https://oreostructure.tistory.com/48 보 구조물 변위법의 기본 - 처짐각..

1. 개요문제를 보고 “아름답다”라고 느끼는 순간이 있습니다.그럴 때는 대부분, 다른 사람들은 복잡하게 돌아가는 길을 택할 때 출제자가 던져준 힌트를 통해 훨씬 쉽고 간결하게 해결할 수 있을 때입니다.특히 2024년 5급 응용역학 3번 문제는 그런 사례라고 생각합니다.3번의 1번과 2번을 각각 별개의 문제로 풀어내는 경우도 많지만, 사실 2번은 1번의 결과를 활용하면 매우 간결하게 해결할 수 있습니다.출제자는 1번에서 ‘단위 회전각’을 제시함으로써 변위법 적용에 대한 힌트를 명확히 주고 있습니다.이 힌트를 제대로 읽어낸다면, 3차 부정정 구조인 2번 문제도 단자유도 문제로 환원하여 쉽고 깔끔하게 풀 수 있습니다.이 지점에서 출제자의 의도를 느끼게 됩니다.단순히 계산 능력이 아니라, 변위법을 이해하고 이를..

1.개요예전에 Linear Elasticity Theory에서 Strain Tensor에 대해 배운 적이 있습니다. 임의의 변위(displacement)와 변형률(strain) 사이의 관계를 정립하기 위해 Strain Tensor를 도입하고, 이후 Stress Tensor와의 관계를 설정한 뒤 Generalized Hooke’s Law로 확장해 나가는 것이 핵심적인 이론입니다. 다만 국내 주요 학부 과정에서는, 제가 알기로 건축·토목 분야에서는 깊이 있게 다루지 않는 경우가 많고, 주로 기계공학 분야에서 더 비중 있게 다루는 것으로 알고 있습니다.그런 점에서 토목 5급 공채 선택과목이나 건축 5급 공채 필수과목인 구조역학에서 이와 관련된 문제가 출제된 것은 개인적으로 다소 의외이면서도 흥미롭게 느껴졌습니..

1.개요구독자분의 질문이 있어 이에 대해 정리해보고자 합니다.기존의 전단중심(전단중심 기반 풀이)이 항상 성립하는지에 대해 설명드리고, 비대칭 단면에서는 어떤 흐름으로 문제를 접근해야 하는지 이어서 서술하겠습니다.전단응력은 단순히 외워서 사용하는 공식이 아니라, 휨응력의 변화에서 출발합니다.즉, 모멘트의 변화로 인해 단면 내 휨응력이 위치별로 달라지고, 이 차이로 인해 전단응력이 발생하게 됩니다.따라서 전단응력 공식은 반드시 휨응력 공식과 연결되어 이해해야 합니다.전단흐름 f가 VQ/I로 표현되는 이유도, 휨응력 공식 σ=My/I​에서 출발하기 때문입니다.단면 내에서 휨응력의 차이를 적분한 결과가 전단흐름이 되고,이를 단면의 폭으로 나누면 전단응력이 됩니다.이와 같은 전체적인 “스토리 라인”을 이해하는 ..

1.개요트러스 문제를 단면법과 절점법으로 꾸준히 풀다 보면,자연스럽게 어떤 구조에서 어떤 풀이가 유리한지에 대한 일정한 패턴이 보이기 시작합니다.저 역시 강의를 진행하면서, 수험생들에게 “어떤 형태의 문제는 단면법이 훨씬 효율적인가”에 대해 자주 강조하는 편입니다.한편, 트러스 문제를 5급 공채나 구조기술사 수준으로 접하게 되면,많은 분들이 더 복잡하고 고급 이론이 필요하지 않을까 하는 오해를 하곤 합니다.하지만 실제로 시험 대비 관점에서 필요한 것은 크게 다음 정도로 정리됩니다:축부재에 Local DOF, Global DOF 대한 기본 이해직강법(Direct Stiffness Method), 유연도 매트릭스, 강성도 매트릭스이들 또한 개념 자체가 어렵지 않으며, 출제 빈도가 높지 않다는 점에서 학습 우..