Insight 구조&응용역학

2025년 서울시 7급 응용역학 4번

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.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..

1.개요이번 문제는 2경간 연속보에 등분포하중과 집중하중이 작용할 때 지점반력을 산정하는 전형적인 1차 부정정 구조물 문제입니다. 일반적으로 이러한 연속보 문제는 처짐각법이나 3연 모멘트 방정식을 이용하여 해석할 수 있으며, 특정 지점을 부정정력으로 선정한 뒤 변위일치조건을 적용하는 방법으로도 접근할 수 있습니다. 이번 풀이에서는 복잡한 처짐곡선식을 직접 구하거나 적분을 수행하지 않고, 각 경간의 하중을 등가 절점모멘트로 치환한 뒤 B점에서의 회전각 적합조건을 이용하는 방법으로 풀어보겠습니다.특히 등분포하중과 중앙 집중하중에 의한 모멘트도를 이용하면 각 하중을 간단한 등가 절점모멘트로 바꿀 수 있고, 이후에는 B점을 기준으로 양쪽 경간의 회전각이 동일하다는 조건만 적용하면 내부 부모멘트를 매우 빠르게 구..

1.개요이번 포스팅에서는 2023년 5급 공채 구조역학 제3문 소문제 1번을 통해 부정정 트러스를 유연도 매트릭스(Flexibility Matrix)로 해석하는 방법​을 소개하고자 합니다. 이전에도 2022년 5급 공채 구조역학 2번 문제를 다루면서 유연도 매트릭스를 활용한 풀이를 소개한 적이 있습니다. 유연도 매트릭스는 행렬의 형태 때문에 처음 접하면 다소 복잡한 별개의 해석법처럼 보일 수 있지만, 그 원리를 따라가 보면 결국 가상하중의 법칙(Virtual Force Method)​을 행렬의 형태로 정리한 것에 가깝습니다. 부정정력을 하나씩 단위하중으로 작용시켜 각 부재에 발생하는 부재력을 구하고, 이를 통해 유연도계수 (fij)를 구성하여 변위일치조건을 만족시키는 것이 핵심입니다.실제 수험 풀이에서는..

1.개요소성해석에서 붕괴기구를 이용한 극한하중 산정은 주로 기술사나 5급 공채 수준에서 자주 접하게 되는 주제입니다. 다만 2010년 국가직 7급 응용역학 5번에서도 이미 붕괴기구를 직접 다룬 문제가 출제된 바 있기 때문에, 소성해석을 단순히 7급 시험의 범위를 벗어난 내용이라고 보기는 어렵습니다. 앞으로도 충분히 7급 응용역학에서 출제될 수 있는 영역이며, 기본적인 붕괴기구의 구성과 가상일의 원리만 이해하고 있다면 실제 시험에서 출제되더라도 전혀 어렵지 않게 풀 수 있는 문제라고 생각합니다.https://oreostructure.tistory.com/108라멘구조의 소성해석에서는 보 붕괴기구(Beam Failure Mechanism), 기둥 붕괴기구 또는 층 붕괴기구(Sway Failure Mechan..

1.개요위의 문제를 접하면 많은 수험생들이 별다른 고민 없이 카스틸리아노의 제2법칙부터 떠올릴 것입니다. 최근에는 공학용계산기의 기능이 워낙 강력하다 보니, 구간별 모멘트식을 구한 뒤 이를 제곱하여 적분하는 과정도 계산기에 맡기면 어렵지 않게 처리할 수 있습니다. 그러다 보니 구조물의 특성을 먼저 살펴보기보다는 곧바로 정정구조물의 구간별 모멘트부터 구하고 변형에너지를 산정하는 풀이에 익숙해지기 쉽습니다.그런데 해당 문제가 공학용계산기를 사용할 수 없는 조건의 응용역학 시험에 출제되었다고 가정해 보겠습니다. 위 구조물은 모멘트식이 세 구간으로 나뉘므로, 일반적인 카스틸리아노의 제2법칙을 그대로 적용한다면 각각의 모멘트식을 제곱하여 길이에 대해 적분하고 전체 변형에너지를 산정해야 합니다. 계산기가 있을 때에..

1. 개요이번 문제는 캔틸레버보에 두 개의 케이블이 연결된 2차 부정정구조로, 케이블의 축변형과 보의 휨변형을 함께 고려해야 하는 문제입니다. 일반적인 힘의 방법으로도 해결할 수 있지만, 각 단위 미지력에 의해 발생하는 부재력을 평형행렬로 정리하고 부재 유연도 매트릭스와 결합하면 전체 계산과정을 비교적 체계적으로 나타낼 수 있습니다. 특히 유연도 매트릭스법은 단순히 공식을 행렬로 바꾸어 표현하는 방법이 아니라, 평형조건에 의해 부재력을 구성하고 각 부재의 변형에너지를 이용하여 미지력 방향의 변위를 산정한다는 점에서 힘의 방법을 일반화한 해석법이라고 볼 수 있습니다.이 문제에서 주의해서 살펴볼 부분은 케이블의 일방향 거동입니다. 두 케이블이 모두 장력을 전달한다고 가정하여 변위일치조건을 적용하면 DE 케이..

바로 풀린다” 리스트 (문제당 30초 내외)3 (축부재 : 온도에 의한 변위일치), 4 (휨부재의 단면응력 기본), 6 (휨부재의 단면), 10 (축부재 변위일치+좌굴), 11 (평행축 정리), 12(중첩법으로 부정정보 해석 및 모멘트 산정), 13(부정정차수 산정), 14(중첩법으로 부정정 보 해석 + 좌굴), 15 (휨모멘트도의 특성), 16 (영향선을 통한 최대모멘트 산정)17 (단면2차 모멘트와 회전반경의 관계), 19 (사면에서의 정역학), 20 (등가스프링 계수 및 직렬연결)“시간이 걸리지만 풀만하다” 또는 "조금 더 생각하면 쉽게 풀린다" , 리스트1번 (도심 산정) : 적분을 통해 도심 산정2번 (조합하중) : 보기를 활용시 계산량을 최소화5번 (조합하중) : 조합하중은 계산량이 있는 편7..

바로 풀린다” 리스트 (문제당 30초 내외)1 (가상변위의 법칙), 2 (도심산정 : 보기 활용시 5초 컷), 3 (전단력도 특성), 4 (정다면체의 2차단면 모멘트), 5 (트러스 단면법), 7(휨응력 기본), 8(강성도 산정), 9(축응력, 휨응력, 조합하중), 10 (최대 전단응력)13 (좌굴 하중의 기본), 14 (가상 변위의 법칙), 18 (가상변위의 법칙 활용)“시간이 걸리지만 풀만하다” 또는 "조금 더 생각하면 쉽게 풀린다" , 리스트6번 (포아송비와 탄성계수) : 시간이 조금 소요, π(pi) 로 인해 딱 나눠 떨어지지 않지만 어림산으로 산정11번 (정역학) : 뒤집으려는 모멘트와 저항하려는 모멘트가 정확하게 일치하는 조건 기하학적으로 판단 12번 (트러스 절점법) : 식을 나눠서 필요 없..