5급 공채 2차

2020년 5급 공채 기술 2차 구조역학(선택)

문제 5개 · 50점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (10점)

그림과 같이 순수 휨(정모멘트)을 받는 완전 합성보에 대하여 다음 물음에 답하시오. (단, 합성보의 각 재료는 선형탄성 거동을 한다) (총 10점)
[그림]
  1. (1) 보에서의 곡률(k)과 변형률(\epsilon)의 관계식을 유도하시오. (2점)
  2. (2) 보에 작용하는 모멘트(M \,_{z})와 곡률(k)과의 상관관계식을 유도하시오. (단, I_{1}과 I_{2}는 각각 ‘재료 1’과 ‘재료 2’의 단면적의 중립축(z축)에 대한 관성 모멘트이다) (3점)
  3. (3) 다음과 같은 재질을 갖는 합성보에 휨모멘트(M_{z})가 100 kN·m 작용하는 경우, ‘재료 1’ 단면과 ‘재료 2’ 단면의 상하연단에 작용하는 휨응력을 각각 구하시오. (5점)
    재료 1:탄성계수(E_{{1}})＝30GPa,
    단면크기(폭×높이)＝300mm×800mm
    재료 2:탄성계수(E_{{2}})＝240GPa,
    단면크기(폭×높이)＝300mm×200mm

제2문 (10점)

그림 (가)와 같이 강체 F \,가 동일한 직사각형 단면의 기둥 AB와 CD에 의해 지지되어 있다. 기둥 AB \,는 양단이 고정단이고, 기둥 CD는 양단이 힌지이다. 기둥 단면의 두 변 길이는 각각 50mm와 75mm이다. 그림 (나)는 기둥 재료의 응력－변형률 관계이다. 강체 F \,가 횡방향으로 구속되어 있고 회전 이동을 무시할 때, 두 기둥 중 하나가 먼저 좌굴을 일으키도록 하는 임계좌굴하중 Q를 구하시오. (단, 강체 F \,와 두 기둥의 자중은 무시한다) (10점)
[그림]

제3문 (10점)

다음 두 가지 경우의 구조시스템에 대해 운동방정식과 고유진동수를 각각 구하시오. (단, M은 질량, k_{1} 및 k_{2}는 각각 스프링 상수를 나타내며 외력은 없다) (총 10점)
[그림]
  1. (1) (가)는 질량 m인 강체보로 가정한 경우 (5점)
  2. (2) (나)는 보의 질량을 무시한 탄성보로 가정한 경우 (단, 보의 휨강성은 EI이며, 전체 보의 거동은 자유단에 집중하중이 작용하는 정적처짐의 형상이다) (5점)

제4문 (11점)

그림과 같은 프레임 구조에서 기둥과 보의 소성모멘트는 각각 M_{{P}} \,, 2M_{{P}}일 때, 다음 물음에 답하시오. (단, 붕괴기구에 부재의 자중, 전단, 좌굴, 2차 효과, 소성축력은 영향을 미치지 않는다) (총 11점)
[그림]
  1. (1) 붕괴기구에 따른 붕괴하중을 계산하여 최소 붕괴하중 \mathrm{F}를 구하시오. (7점)
  2. (2) 최소 붕괴하중 \mathrm{F}가 작용할 시 구조물의 휨모멘트도와 축력도를 그리시오. (4점)

제5문 (9점)

그림과 같이 평면 트러스가 각각 P, 2P의 집중하중을 받을 때, 부재 EF, FG, DG의 부재력을 구하시오. (단, 모든 부재의 자중은 무시하고, \alpha＝22.5°이다) (9점)
[그림]