Insight 구조&응용역학

1.개요 이번 포스팅은 오레오구조 카카오톡 단톡방에서 구독자분께서 질문해 주신 문제를 바탕으로 작성하게 되었습니다. 단톡방에서는 구조역학 및 응용역학을 공부하면서 생기는 질문을 함께 살펴보고 있으며, 그중 단순한 질의응답을 넘어 원리를 정리해 볼 만한 문제들은 이와 같이 별도의 포스팅으로도 소개하고 있습니다. 오레오구조 단톡방은 공무원 7·9급 응용역학, 5급 공채 구조역학, 토목구조기술사 및 구조역학 전반에 관한 질문과 풀이 아이디어를 공유하기 위해 운영하고 있습니다. 실시간 답변을 항상 드리기는 어렵지만, 좋은 질문이나 함께 생각해 볼 만한 문제는 모아서 답변드리고 블로그에서도 보다 자세한 해설을 다룰 예정이니 관심 있으신 분들은 자유롭게 참여해 주시면 감사..

1.개요이번 포스팅에서는 앞서 다루었던 2023년 5급 공채 구조역학 제3문 소문제 1번에 이어, 소문제 2번의 부정정 라멘 구조물을 풀어보겠습니다. 앞선 포스팅에서는 부정정 트러스를 대상으로 유연도 매트릭스를 직접 구성하여 부정정력을 산정하는 방법을 소개하였습니다. 이번 문제에서는 별도의 유연도 매트릭스를 구성하기보다는, 그때 살펴보았던 유연도법의 본질인 변위일치조건을 보다 직접적으로 활용하여 문제를 풀어보겠습니다.부정정 구조물의 해석에서 중요한 것은 복잡한 공식을 얼마나 많이 알고 있는지가 아니라, 어떤 구속조건 때문에 부정정력이 발생하고 그에 대응하는 변위가 어떠한 조건을 만족해야 하는지를 파악하는 것입니다. 이번 문제에서는 A점의 수평반력을 부정정력 (X)로 선정하면, 실제 구조에서 A점의 수평변..

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. 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..

1.개요구조역학을 공부하다 보면 처짐각법(Slope Deflection Method)은 계산이 많고 풀이 시간이 오래 걸리는 해석법이라는 인식을 갖는 수험생들이 많습니다. 실제로 시중의 교재를 보면 모든 절점의 회전각과 횡변위를 기계적으로 미지수로 설정한 뒤, 부재별 처짐각식을 모두 전개하여 긴 연립방정식을 푸는 방식이 대부분입니다. 이러한 풀이를 처음 접한 수험생 입장에서는 "시험장에서 이런 방법을 어떻게 사용하라는 것인가?"라는 생각이 드는 것도 무리가 아닙니다. 결국 처짐각법은 실전에서는 사용할 수 없는 비효율적인 해석법이라는 오해가 생기고, 많은 수험생들이 모멘트분배법이나 강성법만 익힌 채 처짐각법은 형식적으로만 공부하고 넘어가는 경우가 많습니다.하지만 이는 처짐각법 자체의 한계라기보다 효율적으로..

1.개요탄소성 비틀림은 출제 빈도가 높은 주제는 아니지만, 2022년 지방직 7급 시험에서도 출제된 만큼 명확한 출제 범위에 포함되는 내용입니다. 최근의 출제 경향을 보면 앞으로도 7급 9급 문제에서 자주 등장할 가능성은 크지 않지만, 기본 개념만 정확히 이해하고 있다면 어렵지 않게 해결할 수 있는 흥미로운 주제이기도 합니다. 또한 이러한 문제는 난이도 조절을 위해 출제되기 좋은 유형입니다. 개념을 미리 정리해 둔 수험생이라면 비교적 쉽게 해결할 수 있지만, 준비가 되어 있지 않다면 과감히 포기하게 되는 경우가 많습니다. 이 글을 통해 탄소성 비틀림의 핵심 개념을 충분히 익혀 두신다면, 실제 시험에서 이러한 문제가 출제되더라도 자신 있게 득점할 수 있기를 바랍니다.비틀림은 한편으로는 회전각이라는 하나의 ..

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.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.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..