(1) V — 가치(Value)
(2) F — 기능(Function)
(3) C — 비용(Cost)

[해설]

가치공학(VE)은 기능(F) 대비 비용(C)의 비율인 가치(V)를 최대화하는 기법이다.

가치를 높이려면 기능을 높이거나 비용을 낮추면 되며, 기능은 그대로 유지하면서 비용을 낮추는 방향이 실무에서 가장 널리 쓰인다.

① 적산온도(Maturity)

[해설]

적산온도는 양생온도에서 기준온도(보통 −10℃)를 뺀 값, 즉 (양생온도+10)에 양생시간을 곱해 전 기간에 걸쳐 누적한 값으로, 콘크리트 강도는 양생온도나 재령 각각보다 이 적산온도(Maturity)와 더 밀접한 상관관계를 가진다는 원리에 근거한다. 한중콘크리트처럼 초기 양생온도 관리가 까다로운 경우 적산온도로 거푸집 존치기간·양생기간을 판단한다.

유리 3장을 겹쳐 2개의 공기층을 둔 유리로, 유리면에 열적외선을 반사하는 은(Ag) 도막을 코팅한다. 방사율·열관류율이 낮아 단열·차열 성능이 우수하면서 가시광선 투과율은 높게 유지된다.

[해설]

Low-E 유리는 표면에 금속(은) 박막을 코팅해 장파장 열적외선은 반사하고 가시광선은 투과시키는 유리이다. 3중 구조로 공기층을 2개 두면 대류에 의한 열손실도 줄어, 단열성과 채광성을 동시에 확보할 수 있다.

(1) A — 30mm 이상
(2) B — 100mm 이상

[해설]

슈미트해머 반발경도법은 콘크리트 표면 상태와 인접 타격점 간섭에 민감하므로, 타격점 사이의 최소 간격(A)은 30mm 이상, 구조물 모서리(끝)에서 타격점까지의 최소 이격거리(B)는 100mm 이상을 확보해야 국부 균열·박리의 영향을 배제한 신뢰성 있는 반발경도 값을 얻을 수 있다.

(1) 줄쳐보기 — 착공 전 담당원 입회하에 건축물의 배치 위치를 줄이나 석회선으로 지면에 그어 확인하는 것
(2) 수평규준틀 — 줄쳐보기 후 건물 모서리 등에 설치해 건물의 위치·높이·수평 기준을 표시하는 가설물

[해설]

줄쳐보기는 설계도상의 건물 배치를 실제 대지에 옮겨 확인하는 최초 측량 작업이며, 수평규준틀은 이를 바탕으로 기초공사 중에도 위치·규준을 유지할 수 있도록 모서리 등에 설치하는 규준용 가설물이다.

흡수율 = (표건 질량 − 절건 질량) ÷ 절건 질량 × 100
$= \dfrac{2{,}000 - 1{,}992}{1{,}992} \times 100 = 0.40$ %
(수중 질량 1,300g은 비중 산정용으로 흡수율 계산에는 쓰이지 않는다)

[해설]

골재의 흡수율은 골재알 내부 빈틈에 흡수될 수 있는 물의 양을 절건 질량에 대한 비율로 나타낸 값으로, (표건 질량 − 절건 질량) ÷ 절건 질량 × 100으로 계산한다. 문제에 함께 주어진 수중 질량은 골재의 비중(밀도) 산정에 쓰이는 값이므로 흡수율 계산에는 사용하지 않는다. 계산하면 (2,000−1,992)÷1,992×100 ≒ 0.40%이다.

① 콘크리트에 매립되는 부분
② 조립에 의해 서로 밀착·맞닿는 접합면(면맞춤부)
③ 고력(고장력)볼트 마찰접합부의 마찰면
④ 현장 용접부 및 그 인접 양측 100mm 이내

[해설]

콘크리트 매립부는 콘크리트 자체가 방청 역할을 하므로 도장이 불필요하고, 조립 후 맞닿는 밀착면은 도막이 정밀 조립을 방해한다. 고력볼트 마찰접합부의 마찰면은 도막이 마찰계수(미끄럼계수)를 떨어뜨려 접합내력을 저하시키며, 현장 용접부와 그 인접 100mm 구간은 도장이 기공·블로홀 등 용접 결함을 유발하고 검사·재용접을 방해하므로 녹막이칠 대상에서 제외한다.

$f_{ck} \le 40$ MPa 이므로 $\eta = 1.0$, $\beta_1 = 0.80$
등가응력블록 깊이 $a = \dfrac{A_s f_y}{\eta (0.85 f_{ck}) b} = \dfrac{2{,}000 \times 400}{1.0 \times (0.85 \times 30) \times 1{,}500} = 20.92$ mm
  ($a < t_f = 200$ mm 이므로 플랜지 폭 $b = 1{,}500$ mm 적용)
중립축 $c = \dfrac{a}{\beta_1} = \dfrac{20.92}{0.80} = 26.15$ mm

[해설]

등가응력블록 깊이 $a$를 우선 산정한 뒤 플랜지 두께 $t_f$와 비교하여 단면거동을 판정한다. 산정 결과 $a=20.92$mm로 $t_f=200$mm보다 작으므로 중립축이 플랜지 내에 위치하는 폭 넓은 직사각형보로 거동하며, 플랜지 전체폭 $b=1{,}500$mm를 그대로 적용해 계산한다. 중립축 깊이는 $c=a/\beta_1$ 관계로 구한다.

(1) 연행공기(Entrained Air)
(2) 목적
① 단위수량 감소
② 재료분리·블리딩 감소
③ 동결융해 저항성 증대

[해설]

AE제로 발생시킨 미세 독립기포(연행공기)는 볼베어링처럼 작용해 워커빌리티를 높여 단위수량을 줄일 수 있게 하고, 재료분리·블리딩을 억제하며, 기포가 동결 시 수분 팽창압을 흡수해 동결융해 저항성을 크게 높인다.

(1) $S_{DS} = 0.190 \times 2.5 \times 1.42 \times \dfrac{2}{3} = 0.4497$ (g) ≒ 0.450 (g)
(2) $S_{D1} = 0.190 \times 2.02 \times \dfrac{2}{3} = 0.2559$ (g) ≒ 0.256 (g)
(3) $0.33 \le 0.450 < 0.50$, 내진등급 Ⅰ → C
(4) $0.20 \le 0.256$, 내진등급 Ⅰ → D
(5) 둘 중 더 엄격한 범주인 D

[해설]

설계응답스펙트럼가속도는 유효지반가속도 $S$에 지반증폭계수($F_a$, $F_v$)와 단주기 증폭계수 2.5, 그리고 최대지진을 설계지진으로 환산하는 계수 $2/3$를 곱해 산정하며, $S_{DS}$와 $S_{D1}$ 각각으로 판정한 내진설계범주 중 더 엄격한(높은) 등급을 최종 SDC로 결정한다. 계산값은 $S_{DS}=0.4497$, $S_{D1}=0.2559$이며 소수 셋째 자리로 반올림하면 0.450·0.256이다(버림한 0.449·0.255로 써도 판정 구간은 바뀌지 않는다). 본 문제는 $S_{DS}$기준으로 C, $S_{D1}$기준으로 D가 나오므로 최종적으로 D가 적용된다.

① 동바리돌 → ② 동바리 → ③ 멍에 → ④ 장선 → ⑤ 마루널

[해설]

1층 마루틀은 지반에서 위로 쌓아 올리는 순서로 시공한다. 지반에 동바리돌(지정)을 놓고 그 위에 동바리(짧은 기둥)를 세운 뒤, 동바리 위에 멍에를 걸고 멍에와 직각 방향으로 장선을 걸친 다음, 장선 위에 마루널을 깔아 마감한다.

하중은 반대로 마루널 → 장선 → 멍에 → 동바리 → 동바리돌(지반) 순으로 전달되므로, 하중 전달 경로를 거꾸로 뒤집으면 그대로 시공 순서가 된다. 2층 마루(홑마루·보마루·짠마루)에는 동바리·동바리돌이 없다는 점과 구분해 암기한다.

[해설]

표준공기 31일에서 주공정선(C→H→I→K) 상의 작업을 비용구배가 낮은 순서로, 여러 경로가 동시에 주공정선이 되는 시점부터는 공통 구간을 묶어 단축해야 총공사비가 최소가 된다.

단축은 비용구배가 작은 작업부터 적용하는 것이 원칙이며, H(8,500원)→C(9,000원)→I(9,500원) 순으로 각 작업의 단축가능량 한도(3일·5일·2일) 안에서 단축한 뒤, 새로 병렬 주공정선이 된 A·B·C 구간은 세 작업의 비용구배 합 34,000원을 적용해 함께 단축한다.

채점 포인트는 추가공사비 $8{,}500 \times 3 + 9{,}000 \times 4 + 9{,}500 \times 2 + 34{,}000 = 114{,}500$원을 표준총공사비 1,000,000원에 더해 총공사비 1,114,500원을 산출하는 과정이다.

① 1 ② 2

[해설]

KCS 41 51 02에 따라 경량천장의 달대볼트 고정용 인서트 간격은 공사시방서에 별도 규정이 없으면 세로 1m, 가로 2m를 표준으로 한다. 공사시방서에 별도 규정이 있으면 그 기준을 우선 적용한다.

건축물의 기획·설계·시공부터 유지관리·운용, 해체·폐기에 이르기까지 전 생애에 걸쳐 투입되는 모든 비용의 합계

[해설]

LCC는 초기 공사비(기획·설계·시공비)뿐 아니라 준공 후 유지관리비·운용비·에너지비, 해체·폐기비까지 합산한 생애주기 총비용 개념이다. 초기투자비만 낮추면 유지관리 단계에서 비용이 커질 수 있으므로, 설계 단계부터 전 생애 비용을 기준으로 대안을 비교·평가하는 데 쓰인다.

① 4,000 ② 자갈 ③ 모래 또는 점토 ④ 1.5
(단기허용지내력 = 장기허용지내력 × 1.5)

[해설]

지반의 단기허용지내력은 장기허용지내력의 1.5배로 산정한다. 표는 강도가 큰 지반부터 작은 지반 순으로 경암반(4,000)→연암반(2,000)→혈암 등의 암반(1,000)→자갈(300)→자갈과 모래의 혼합물(200)→모래 섞인 점토 또는 롬토(150)→모래 또는 점토(100) 순으로 배열되며 이 순서를 암기해 둔다.

연약 점토지반에 지름 40~60cm의 모래말뚝을 일정 간격으로 다수 설치한 뒤 성토 등으로 하중을 가해, 점토 속 간극수를 모래기둥으로 배수시켜 지반을 압밀·강화하는 공법

[해설]

샌드드레인은 연약 점토지반에 모래말뚝(연직배수재)을 촘촘히 박아 배수 경로를 짧게 만들고, 상부 성토하중(재하중)으로 압밀을 촉진해 압밀 소요시간을 단축하는 공법이다. 유사 공법으로 페이퍼드레인, 팩드레인이 있다.

(1) B1A
(2) 불연속 단부는 정(+)모멘트가 작용하므로 하부근을, 연속 단부는 부(−)모멘트가 작용하므로 상부근을 더 많이 배근해야 한다. 그러나 B1A는 불연속부에 상부근(5-HD22)을, 연속(양단)부에 하부근(4-HD22)을 더 많이 배근하여 모멘트 분포와 반대로 되어 있어 부적합하다.

[해설]

보의 불연속(비구속) 단부는 고정도가 낮아 정(+)모멘트가 지배적이므로 하부근을 크게, 연속 단부는 부(−)모멘트가 지배적이므로 상부근을 크게 배근하는 것이 원칙이다. B1A는 이 원칙과 반대로 불연속부에 상부근 5-HD22, 연속 양단부에 하부근 4-HD22를 더 크게 배근하여 실제 모멘트 분포에 맞지 않으므로 구조적으로 부적합하다.

(1) 기둥 → 기초(기초판)
(2) 큰보 → 기둥
(3) 작은보 → 큰보
(4) 슬래브 → 보 또는 벽체

[해설]

철근의 정착 위치는 하중 전달 경로를 따라 하부 지지부재로 이어진다는 원리 하나로 정리된다. 슬래브 철근은 이를 받치는 보나 벽체에, 작은보 철근은 큰보에, 큰보 철근은 기둥에, 기둥 철근은 기초(기초판)에 정착시켜 힘이 최종적으로 지반까지 전달되도록 한다.

정착이란 철근이 뽑히지 않도록 충분한 정착길이를 확보해 지지부재 속에 묻는 것을 말하며, 정착 위치를 잘못 잡으면 하중 전달 경로가 끊겨 접합부에서 파괴가 일어난다. 슬래브만 답이 둘(보 또는 벽체)인 이유는 슬래브를 지지하는 부재가 구조 형식에 따라 달라지기 때문이다.

벽면적 = $12 \times 3 = 36$ m², 1.0B 정미량 149매/m², 시멘트벽돌 할증 5%
(1) $36 \times 149 \times 1.05 = 5{,}632.2 \approx 5{,}633$ 매
(2) 1.0B 쌓기 모르타르량 0.049 m³/m²
  $36 \times 0.049 = 1.76$ m³

[해설]

벽돌 소요량은 벽면적에 단위면적당 정미량(1.0B 149매/m²)을 곱한 뒤 시멘트벽돌 할증률 5%를 적용해 산출한다. 쌓기 모르타르량은 벽면적에 두께별 단위 소요량(1.0B 0.049m³/m²)을 곱해 구하며, 모르타르는 벽돌과 달리 별도 할증을 적용하지 않는 것이 일반적이다.

① 중간 난간대
② 난간기둥
③ 발끝막이판(폭목)

[해설]

산업안전보건기준에 따른 안전난간은 상부난간대·중간난간대·발끝막이판·난간기둥(지지대)으로 구성되며, 발끝막이판은 바닥면 자재나 공구의 낙하를 막는 역할을 한다.

지판은 기둥 중심선에서 각 방향 경간의 1/6 이상 확장해야 한다.
(1) 최소 크기
  $b_1 = \dfrac{6{,}000}{6} + \dfrac{6{,}000}{6} = 2{,}000$ mm
  $b_2 = \dfrac{4{,}500}{6} + \dfrac{4{,}500}{6} = 1{,}500$ mm
  ∴ 지판 최소 크기 $2{,}000 \times 1{,}500$ mm
(2) 최소 두께: 슬래브 두께의 1/4 이상
  $h_{min} = \dfrac{t_f}{4} = \dfrac{200}{4} = 50$ mm

[해설]

플랫슬래브의 지판은 기둥 중심선에서 각 방향으로 해당 경간의 1/6 이상 확장해야 한다. 또한 지판이 슬래브 아래로 돌출되는 두께는 지판 외부 슬래브 두께의 1/4 이상이어야 하며($200/4 = 50$mm), 지판을 두면 뚫림전단(펀칭전단) 저항과 부모멘트 처리 성능이 향상된다.

(1) 히빙(Heaving)
(2) 파이핑(Piping)
(3) 보일링(Boiling)

[해설]

히빙은 점토지반에서 흙의 중량차로 인한 활동파괴, 보일링은 사질지반에서 상향 침투수압이 흙의 유효응력을 초과해 지반이 액상화되는 현상이다. 파이핑은 흙막이벽을 따라 국부적으로 물이 통로를 만들며 흐르는 현상으로 보일링의 한 형태로 보기도 한다.

(1) 방수면적 = 바닥면적 + 파라펫 둘레 × 방수 치켜올림 높이(0.48m)
  $= (6 \times 8) + (4 \times 6) + \{(10 + 8) \times 2 \times 0.48\} = 89.28$ m²
(2) 누름콘크리트량 = 바닥면적 × 두께(0.08m)
  $= \{(6 \times 8) + (4 \times 6)\} \times 0.08 = 5.76$ m³
(3) 보호벽돌 정미량 (0.5B 쌓기, 높이 0.4m, 75매/m²)
  $= \{(10 - 0.09) + (8 - 0.09)\} \times 2 \times 0.4 \times 75 = 1{,}069.2 \approx 1{,}070$ 매

[해설]

옥상 방수면적은 바닥면적에 파라펫 둘레×방수 치켜올림 높이를 더해 산출하고, 누름콘크리트량은 바닥면적에 두께를 곱해 산출한다. 보호벽돌 정미량은 파라펫 둘레(벽 두께로 인한 모서리 겹침분을 각 변에서 0.09m 공제한 순길이)에 벽돌쌓기 높이와 단위면적당 정미량(0.5B쌓기 75매/m²)을 곱해 구한다.

(1) 쪼갬인장강도시험(할렬인장시험)
(2) $P$ — 공시체가 파괴될 때의 최대하중(N)   $D$ — 공시체의 지름(mm)   $L$ — 공시체의 길이(mm)

[해설]

쪼갬인장강도시험은 원주형 공시체를 옆으로 눕혀 압축하중을 가하면 지름 방향으로 인장응력이 발생해 공시체가 쪼개지는 원리를 이용한 간접 인장강도 시험이다. 콘크리트는 직접 인장시험이 어려워 이 방법으로 인장강도를 간접 측정한다. 식의 $P$는 최대하중, $D$·$L$은 공시체의 지름과 길이이므로 셋의 단위(N, mm)를 맞추면 $f_{sp}$는 MPa로 산정된다.