Insight 구조&응용역학

2024년 5급 공채 구조역학 5번

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..

바로 풀린다” 리스트 (문제당 30초 내외)1 (합력 위치), 3 (축부재 변형), 4 (포아송비 기본), 5 (축부재 병렬연결), 6 (가상변위의 법칙 : 반력산정), 7 (응력 변환 기본),8 (잔류 변형률), 9 (비틀림 기본), 10 (가상변위의 법칙 : 반력 산정), 11 (가상변위의 법칙 : 반력 산정)12 (가상변위의 법칙 : 트러스 부재력 산정), 14 (휨응력 기본), 16 (가상변위의 법칙 : 반력산정 후 최대 휨모멘트), 17 (평행축 정리), 18 (중첩의 원리)20 (축부재 변형)“시간이 걸리지만 풀만하다” 리스트2 (비탈 경사면) : 각각을 분석 후 함께 움직이는 경우에 대해 분석13 (조합하중) : 조합하중은 기본적으로 연산 양이 있는 편15 (부정정 보 해석) : 부정정 구조..

바로 풀린다” 리스트 (문제당 30초 내외)1 (모멘트의 기본), 2 (최대전단응력), 3 (자유도의 기본), 4번 (영부재 기본)5 (최대 모멘트와 전단력), 6 (가상변위의 법칙 : 반력 구하기), 7 (좌굴 기본 기본), 8(축부재 등가절점하중),9 (변형도, 지점 조건, 모멘트와 처짐), 10(정역학 ; 힘의 평형), 11 (가상변위의 법칙 : 반력구하기), 12 (포아송비)13 (가상변위의 법칙), 14 (비틀림의 기본), 15 (축부재 병렬연결), 16 (축부재 병렬, 직렬연결),17 (중첩법), 18 (변위일치)“시간이 걸리지만 풀만하다” 또는 "조금 더 생각하면 쉽게 풀린다" 리스트19 (강체+휨부재) : 처짐각법 활용시 매우 쉽게 활용 20번 (휨부재 처짐) : 처짐각법 활용 가능“나머지..

바로 풀린다” 리스트 (문제당 30초 내외)1 (축부재 기본), 2 (트러스 단면법), 3 (포아송비, 전단탄성계수 기본), 4번 (축부재 기본)6 (등가절점하중 및 처짐), 7 (지점 반력 구하기), 8 (처짐각법 기본), 9(변형에너지 기본),10 (변형에너지밀도), 11(주단면 2차모멘트), 12 (힘의 합력), 13 (진응력, 진변형률), 15 (가상변위의 법칙), 16 (단면도심 기본), 17 (고정단 모멘트), 18 (축부재 가상변위의 법칙),19 (축부재 가상변위의 법칙), 20 (후크법칙의 기본)“시간이 걸리지만 풀만하다” 또는 "조금 더 생각하면 쉽게 풀린다" 리스트5 (축부재+가상변위법칙) : 축부재 최소화 → 단면적 최소화 연결해야 14번 (조합하중) : 조합하중은 기본적으로 계산양이..

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..

바로 풀린다” 리스트 (문제당 30초 내외)1 (병렬연결), 2 (단위하중법), 3 (BMD와 하중조건), 5번 (반력과 최대 전단응력), 6번(중첩법)7 (세장비와 오일러좌굴 기본), 9 (소성과 가상변위 법칙), 10 (소성단면 모멘트), 11 (병렬연결+ 처짐각법), 12(병렬연결), 13 (모멘트 분배법), 14 (변위 일치), 17 (좌굴 기본), 18 (모멘트 분배 및 Carry over 기본), 19 (병렬연결 및 변위일치)“시간이 걸리지만 풀만하다” 또는 "조금 더 생각하면 쉽게 풀린다" 리스트4 (이중적분법) : 모멘트가 sine 형태이지만 오히려 이 덕분에 적분상수 소멸8번 (단면 2차 모멘트) : 평행축 정리 활용하여 접근15번 (Kinematic 관계 기본) : 강절점의 적합조건 활..

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.개요구독자 분의 질문에 따라 해당 문제의 풀이를 작성해보았습니다. 처음 문제를 접하면 단순한 보 문제처럼 보이지 않고, 원통형 탱크의 벽체 거동 자체를 어떻게 바라봐야 하는지에 대해 고민하게 되는 문제라고 생각합니다. 원통형 탱크나 압력용기 같은 쉘(shell) 구조물은 일반적인 보 구조물과는 다르게 얇은 곡면 구조가 하중을 전달하게 되며, 이상적인 경우에는 원주방향 및 축방향의 막응력(membrane stress)을 통해 효율적으로 힘을 전달합니다. 이러한 경우를 막지배(membrane dominated) 거동이라고 합니다.하지만 이번 문제에서는 상판과 하판이 매우 강체이며 벽체와 일체로 연결되어 있다는 조건이 존재합니다. 즉 벽체가 내부 수압에 의해 자유롭게 팽창하지 못하고 위아래에서 회전과 변형..

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..