응력집중계수가 무엇일까요, 응력집중 현상부터 간략히 말씀드리겠습니다. 부재 내 opening 또는 부재 단면의 변화(변단면)로 단면 내 응력이 크게 발생하는 현상을 바로 응력집중 현상이라고 말합니다. 그래서 그 응력집중이 얼마나 되는데? 라고 물었을때 그 얼마나 응력이 더 크게 발생하는지를 계수값으로 사용하는 것이 응력집중계수 입니다.
opening 이나 단면 크기가 줄거나 커졌다고 해서 변한 단면성질을 구해서 응력을 바로 산정하면 될까요? 안됩니다. 그렇게 구하게 되면, 응력집중효과를 고려하지 않은 응력값이 되어버리는거죠. 꼭 응력집중계수를 고려하여 응력집중 현상에 대한 응력을 구해봐야 합니다. 예제로, 기술사 기출문제로 나왔던 응력집중계수 문제를 풀어보면서 더 익혀나가시기 바랍니다.
응력집중계수 k 기술사 문제
아래 문제는 토목구조기술사 108회에 나왔던 기출문제입니다. 부재에는 굽힘 모멘트가 작용하고 있죠. 그 부재에 opening 이 있습니다. 이때 이 opening 주변에서 발생하는 응력을 산정하라고 합니다. opening이 있는 부재 단면의 위치에 따라서 응력이 다르게 발생합니다. 그런데, 휨 단면성질인 단면계수만 적용하면 될까요? 응력집중계수 k 값도 고려해주어야 합니다. 다행히, 응력집중계수 k 는 주어진 문제입니다.

응력집중계수 문제 풀이
opening이 있는 부재의 응력을 풀이하는 문제죠. 응력집중계수를 고려했을때와 고려하지 않았을때로 나눠서 풀이해보겠습니다. 응력집중계수를 고려하기 전에, 부재 위치별 단면계수 S를 각각 구해야 합니다. 그리고 마지막으로 문제에서 주어진 응력집중계수도 고려해주시기 바랍니다.
문제에서는 풀이하지 않았지만, 응력집중계수가 고려된 부재 위치별 응력을 그래프로 그리면 더 좋은 점수를 받을 거 같습니다.

이상으로 응력집중현상이 발생하는 opening이 있는 부재의 응력을 구해봤습니다. 응력집중계수는 opening 사이즈별, 작용하는 힘에 따라 다르게 적용됩니다. 다음에 응력집중계수 k를 산정하는 그래프로 설명드리겠습니다.
좋은 정보가 되셨기를 바랍니다. 감사합니다.