건축기사 실기 · 2018년 2회차

징두리벽(Wainscot)

[해설]

징두리벽(Wainscot)은 벽 하부의 바닥에서 1~1.5m 높이까지 널(판재)을 댄 부분이다.

사람 몸이나 물건이 자주 닿아 더러워지고 상하기 쉬운 벽 아랫부분을 보호하고 장식하는 역할을 한다. 혼동 주의: 걸레받이는 벽과 바닥이 만나는 맨 아래의 낮은 띠 부분만 가리킨다.

에폭시(Epoxy) 수지

[해설]

에폭시 수지는 접착력과 내구성·내약품성·내수성이 우수하고 경화 후 수축이 거의 없어 접합부 틈이 작다.

이 때문에 파손된 석재의 접합·보수용 접착제로 널리 쓰인다.

합성수지 플라스터 바름

[해설]

합성수지 플라스터 바름은 합성수지를 결합재로 쓴 레디믹스트(기배합) 모르타르로 하는 얇은 바름 미장이다.

• 특수 화학제 — 합성수지 결합재로, 얇게 발라도 부착력과 표면 강도를 낸다.
• 대리석·세라믹 분말 — 골재 역할을 하며 색상과 질감을 표현한다.
• 물과 갬 — 공장에서 배합해 온 재료라 현장에서는 물만 섞는다.
• 두께 1~3mm — 일반 시멘트 모르타르보다 훨씬 얇게 바르는 박막 마감이다.

외우는 요령: "레디믹스트 + 석분 + 1~3mm 박막"이 나오면 합성수지 플라스터다.

실비비율 보수가산식

[해설]

실비정산 보수가산식 도급은 공사에 실제로 든 비용(실비)을 정산한 뒤 시공자 보수를 더해 지급하는 방식이다. 그중 보수를 실비에 미리 정한 비율(%)을 곱해 정하는 것이 실비비율 보수가산식이다.

도급금액 = 실비 + 실비 × 보수율

실비가 커질수록 보수도 커지므로 시공자가 원가를 줄일 동기가 약하다. 혼동 주의: 실비와 관계없이 보수를 고정 금액으로 정하면 실비정액 보수가산식이다.

인장지배단면

[해설]

콘크리트구조 설계기준(KDS)은 최외단 인장철근의 순인장변형률 $\varepsilon_t$로 단면을 압축지배·변화구간·인장지배단면으로 나눈다.

$f_{ck} \le 40$MPa에서 압축연단이 극한변형률 0.0033에 이를 때 $\varepsilon_t$가 0.005 이상이면 인장지배단면이다. 철근이 충분히 항복한 뒤 파괴되는 연성 거동이라 강도감소계수 $\phi$를 가장 큰 0.85로 쓴다.

혼동 주의: $\varepsilon_t$가 압축지배 변형률 한계(항복변형률) 이하면 압축지배단면, 그 사이는 변화구간단면이다.

(1) 클램셸(Clam Shell)
(2) 파워 셔블(Power Shovel)

[해설]

굴착 장비는 굴착 위치가 기계가 선 지면보다 높은지 낮은지, 굴착 형태가 어떤지로 구분한다.

• 클램셸 — 조개껍데기처럼 여닫히는 버킷을 와이어로 수직으로 내려 좁고 깊게 파므로 지하연속벽·케이슨 기초에 적합하다.
• 파워 셔블 — 버킷을 앞쪽 위로 밀어 올리며 파므로 기계가 선 지면보다 높은 곳(산허리 절취 등)의 굴착에 적합하다.

혼동 주의: 기계가 선 지면보다 낮은 곳을 파는 장비는 백호(드래그 셔블)다.

① 증기법 ② 열기법 ③ 훈연법

[해설]

인공건조법은 자연건조(대기건조)보다 짧은 시간에 목재 함수율을 낮추려고 열·증기 등을 인위적으로 쓰는 방법이다.

• 증기법 — 건조실에 증기를 넣어 목재를 가열하며 건조한다.
• 열기법 — 가열한 공기를 순환시켜 건조한다.
• 훈연법 — 연기를 쐬어 그을리며 건조한다.

혼동 주의: 진공법·고주파건조법도 인공건조법이지만, 수침법은 건조 전 수액을 빼는 전처리라 구별한다.

① 강섬유
② 유리섬유
③ 탄소섬유

[해설]

섬유보강 콘크리트는 짧은 섬유를 섞어 인장강도·인성·균열저항성을 높인 콘크리트다.

• 강섬유 — 가는 강철 섬유로, 바닥판·터널 라이닝 등의 균열 억제와 인성 향상에 가장 널리 쓰인다.
• 유리섬유 — 가볍고 인장강도가 커서 유리섬유보강 콘크리트(GFRC) 패널·마감재에 쓰인다.
• 탄소섬유 — 고강도·고탄성이며 녹슬지 않아 보수·보강용으로 쓰인다.

이 밖에 비닐론섬유·폴리프로필렌섬유 같은 합성섬유도 쓰인다.

① 시멘트의 수화반응 진행 ② 수분 증발에 의한 자유수 감소 ③ 운반·대기 시간 경과 및 고온

[해설]

슬럼프 손실은 비빈 콘크리트가 타설 전까지 시간이 흐르며 유동성(슬럼프)이 줄어드는 현상이다.

• 시멘트의 수화반응 진행 — 수화에 물이 소비되고 굳기 시작해 반죽이 뻑뻑해진다.
• 수분 증발 — 외기에 노출되며 반죽을 묽게 하던 자유수가 줄어든다.
• 운반·대기 시간 경과 및 고온 — 시간이 길고 기온이 높을수록 수화·증발이 빨라져 손실이 커진다.

실무 의미: 운반 시간을 줄이고 지연제·유동화제를 쓰면 슬럼프 손실을 줄일 수 있다.

① 벽돌·모르타르의 강도 부족 ② 모르타르 바름(줄눈)의 신축 및 들뜸 ③ 온도·습도 변화에 의한 재료의 신축 ④ 이질재 접합부의 불완전 시공

[해설]

조적 벽체의 방습 성능은 재료 강도와 줄눈·접합부 시공 정밀도에 좌우된다.

• 벽돌·모르타르 강도 부족 — 미세균열이 생겨 그 틈으로 물이 스며든다.
• 줄눈 모르타르의 신축·들뜸 — 줄눈과 벽돌 사이가 벌어져 빗물이 들어오는 통로가 된다.
• 온도·습도 변화에 따른 재료 신축 — 반복된 팽창·수축으로 균열과 틈이 커진다.
• 이질재 접합부 불완전 시공 — 창호·설비 관통부처럼 다른 재료와 만나는 곳이 벌어져 누수 경로가 된다.

외우는 요령: 원인은 재료, 줄눈, 신축, 접합부 네 곳에서 생긴다.

(1) 콜드 조인트 — 콘크리트를 이어칠 때 먼저 친 부분과 일체화되지 못해 생기는 계획되지 않은 시공 이음
(2) 조절줄눈 — 바닥판의 건조수축 균열을 한 곳으로 유도하기 위해 미리 넣는 줄눈
(3) 신축줄눈 — 온도 변화에 따른 팽창·수축, 부등침하·진동 등에 의한 균열을 막기 위해 두는 줄눈

[해설]

콘크리트 이음은 계획되지 않은 이음(콜드 조인트)과 균열 제어를 위해 계획한 줄눈(조절·신축줄눈)으로 나뉜다.

• 콜드 조인트 — 먼저 친 콘크리트가 굳은 뒤 이어 쳐서 일체화되지 못한 이음으로, 누수·강도 저하의 원인이다.
• 조절줄눈 — 바닥판 건조수축 균열이 정해진 곳에만 생기도록 미리 단면을 약하게 만든 줄눈이다.
• 신축줄눈 — 온도 팽창·수축, 부등침하·진동에 따른 움직임을 구조체를 완전히 끊어 흡수하는 줄눈이다.

혼동 주의: 조절줄눈은 균열을 유도하고, 신축줄눈은 구조체를 분리해 균열을 막는다.

(1) 공개경쟁입찰(Open Bid) — 입찰 참가 자격을 공고해 유자격자를 모두 경쟁시키는 방식
(2) 지명경쟁입찰(Limited Bid) — 해당 공사에 적격하다고 인정되는 3~7개 업체를 지명해 경쟁시키는 방식
(3) 특명입찰(수의계약) — 가장 적합한 1개 업체를 선정해 계약하는 방식

[해설]

입찰 방식은 입찰 참가자 범위를 얼마나 제한하느냐로 구분한다.

• 공개경쟁입찰 — 참가 자격을 공고해 유자격자 누구나 참가하므로 경쟁성과 공정성이 가장 높다.
• 지명경쟁입찰 — 시공능력·신용이 검증된 3~7개 업체만 지명해 부적격자를 배제하면서 경쟁성도 확보한다.
• 특명입찰(수의계약) — 특수 기술이 필요하거나 경쟁이 곤란할 때 가장 적합한 1개 업체와 직접 계약한다.

특명입찰은 절차가 빠르고 확실하지만 경쟁이 없어 공사비가 높아지기 쉽다.

한 구획 전체의 벽판과 바닥판을 ㄱ자형 또는 ㄷ자형으로 짜서 일체화한 대형 시스템 거푸집으로, 벽과 슬래브를 동시에 시공하고 반복 전용한다.

[해설]

터널 폼은 벽판과 바닥판 거푸집을 한 몸으로 짠 대형 시스템 거푸집이다.

단면이 ㄱ자형(하프 터널) 또는 ㄷ자형(모노 쉘)이라 벽과 슬래브를 한 번에 타설할 수 있다. 해체 후 통째로 옮겨 반복 전용하므로 같은 평면이 되풀이되는 아파트 등에서 공기 단축 효과가 크다.

(1) 정의 — 물을 사용하는 재료로 강재 주위를 감싸 피복하여, 화재 시 강재의 온도 상승과 강도 저하로 건물이 붕괴되지 않도록 하는 공법
(2) 종류와 사용재료
① 타설공법 — 콘크리트, 경량콘크리트
② 조적공법 — 콘크리트블록, 벽돌, 돌
③ 미장공법 — 시멘트모르타르, 플라스터

[해설]

습식 내화피복은 물을 쓰는 재료로 강재를 감싸 화재 때 강재 온도가 오르는 속도를 늦춘다. 강재는 고온에서 강도가 급격히 떨어지므로, 이렇게 해서 건물 붕괴를 막는다.

• 타설공법 — 강재 둘레에 거푸집을 세우고 콘크리트·경량콘크리트를 부어 넣는다.
• 조적공법 — 콘크리트블록·벽돌·돌을 강재 주위에 쌓아 감싼다.
• 미장공법 — 시멘트모르타르·플라스터를 강재 표면에 바른다.

혼동 주의: 성형판을 붙이는 방식은 건식공법이다. 습식공법은 물을 쓰므로 양생기간이 필요하다.

② 기초철근 → ① 기둥철근 → ⑤ 벽철근 → ③ 보철근 → ④ 바닥철근

[해설]

철근 조립은 아래에서 위로, 같은 층에서는 수직부재 먼저·수평부재 나중 원칙을 따른다.

기초철근을 먼저 깔고, 그 위에 수직부재인 기둥철근과 벽철근을 세운다. 이어 기둥에 걸치는 보철근을 배근하고, 마지막으로 보 위에 얹히는 바닥(슬래브)철근을 배근한다.

외우는 요령: 기초 → 기둥 → 벽 → 보 → 바닥.

②, ③, ④

[해설]

매스콘크리트 온도균열은 시멘트 수화열로 생긴 내부와 외부의 온도차 때문이므로, 기본 대책은 발열량과 콘크리트 온도를 낮추는 것이다.

• 중용열시멘트 사용 — 수화열이 적은 시멘트로 발열 자체를 줄인다.
• 프리쿨링 — 재료나 비빈 콘크리트를 미리 냉각해 타설 온도를 낮춘다.
• 단위시멘트량 감소 — 시멘트 양이 줄면 수화열 총량도 줄어든다.

혼동 주의: 응결촉진제는 발열을 앞당겨 집중시키고, 잔골재율을 높이면 단위수량·단위시멘트량이 늘며, 물시멘트비를 높이면 강도·내구성이 떨어져 모두 대책이 아니다.

① 40
② 2

[해설]

보강콘크리트블록조의 세로철근은 기초보에서 위층 테두리보까지 이음 없이 배근하는 것이 원칙이다.

정착길이는 철근지름의 40배(40D) 이상으로 해 부착력으로 힘을 전달한다. 피복두께는 2cm 이상으로 해 철근의 부식을 막고 부착을 확보한다.

(1) 예민비 = 자연시료의 강도 ÷ 이긴시료(교란시료)의 강도
(2) 점토를 자연 상태 그대로 시험했을 때와 이겨서 반죽한 뒤 시험했을 때의 강도 비로, 값이 클수록 교란 시 강도 저하가 커 예민한 흙이다.

[해설]

예민비는 일축압축강도를 기준으로 점토 구조가 흐트러질 때 강도가 얼마나 떨어지는지 나타내는 지표다.
예민비 S_t = 자연시료의 강도 ÷ 이긴시료(교란시료)의 강도

• 자연시료 — 흙 입자 배열이 그대로 살아 있는 불교란 상태의 시료다.
• 이긴시료 — 함수비는 그대로 두고 손으로 이겨 입자 구조를 완전히 흐트러뜨린 시료다.

예민비가 클수록 교란으로 강도가 크게 떨어지는 예민한 점토다. 이런 점토는 다짐·타격 같은 시공 중 교란에 특히 주의해야 한다.

(1) $\alpha$ — 철근 배근 위치 계수
(2) $\beta$ — 철근 도막 계수
(3) $\gamma$ — 철근 또는 철선의 크기 계수
(4) $\lambda$ — 경량콘크리트 계수

[해설]

콘크리트구조 정착 설계기준(KDS 14 20 52)의 정밀식은 부착 성능에 영향을 주는 조건을 네 계수로 반영한다. 분모의 λ를 뺀 α·β·γ는 클수록 정착길이가 늘어난다.

• $\alpha$ 철근 배근 위치 계수 — 아래에 콘크리트를 300mm 넘게 치는 상부 수평철근은 블리딩수·공극 때문에 부착이 약해 1.3, 그 밖은 1.0이다.
• $\beta$ 철근 도막 계수 — 에폭시 도막철근은 표면이 매끄러워 부착력이 떨어지므로 1.2~1.5, 도막이 없으면 1.0이다.
• $\gamma$ 철근 또는 철선의 크기 계수 — D19 이하 가는 철근은 0.8, D22 이상은 1.0이다.
• $\lambda$ 경량콘크리트 계수 — 경량골재 콘크리트는 인장·부착강도가 낮아 1.0보다 작은 값(전경량 0.75, 모래경량 0.85)을 분모에 넣는다.

혼동 주의: λ만 분모에 있어 값이 작을수록 정착길이가 길어진다. 또 α×β의 곱은 1.7을 넘지 않게 한다.

B → A → D → C
· B(상단 고정·수평이동, 하단 힌지) — $KL = 2.0L$
· A(양단 고정·수평이동) — $KL = 1.0L$
· D(상단 고정, 하단 힌지) — $KL = 0.7L$
· C(양단 고정·수평이동 구속) — $KL = 0.5L$

[해설]

유효좌굴길이 KL은 기둥 양 끝의 지지조건과 수평이동(횡이동) 구속 여부로 정해지는 계수 K에 기둥길이 L을 곱한 값이다. 끝단 구속이 약하고 수평이동이 자유로울수록 K가 커진다.

• B는 상단이 회전은 고정된 채 옆으로 움직이고 하단이 힌지라서 가장 불안정해 K = 2.0이다.
• A는 양단의 회전이 모두 고정이지만 상단이 수평이동하므로 K = 1.0이다.
• D는 수평이동이 막힌 상태에서 한쪽은 고정, 한쪽은 힌지라 K = 0.7이다.
• C는 양단 고정에 수평이동까지 구속되어 가장 안정하므로 K = 0.5이다.

외우는 요령: 먼저 수평이동이 허용된 B·A를 이동이 구속된 D·C보다 앞에 두고, 각 묶음 안에서는 힌지가 있는 쪽을 더 길게 둔다.

(1) 단면적 $A = \dfrac{\pi \times 14^2}{4} = 153.94$ mm²
평균하중 $= \dfrac{37.20 + 40.57 + 38.15}{3} = 38.64$ kN
평균 인장강도 $f_t = \dfrac{38.64 \times 10^3}{153.94} = 251.01$ MPa
(2) $251.01 \ge 240$ MPa 이므로 합격

[해설]

인장강도는 파괴하중 ÷ 단면적으로 구하며, 3회 시험값은 하중을 평균한 뒤 계산한다.

단면적 A = π × 14² ÷ 4
= 153.94 mm²
평균하중 = (37.20 + 40.57 + 38.15) ÷ 3
= 38.64 kN
f_t = 38.64 × 10³ N ÷ 153.94 mm²
= 251.01 MPa

251.01 MPa는 규정값 240 MPa 이상이므로 합격이다. 표점거리 50mm는 연신율 계산용이라 인장강도 계산에는 쓰지 않는다.

· $I_x = \dfrac{300 \times 600^3}{12} + (300 \times 600) \times 300^2 = 2.16 \times 10^{10}$ mm⁴
· $I_y = \dfrac{600 \times 300^3}{12} + (600 \times 300) \times 150^2 = 5.4 \times 10^{9}$ mm⁴
· $\dfrac{I_x}{I_y} = 4$

[해설]

x축(밑변)과 y축(왼변)은 도심을 지나지 않으므로 평행축 정리 I = I_도심 + A·e² 로 구한다. 단면적 A = 300 × 600 = 1.8 × 10⁵ mm²이다.

$I_x = 5.4\times10^9 + 1.8\times10^5 \times 300^2 = 2.16\times10^{10}$ mm⁴
$I_y = 1.35\times10^9 + 1.8\times10^5 \times 150^2 = 5.4\times10^9$ mm⁴
$I_x / I_y = 2.16\times10^{10} / 5.4\times10^9 = 4$

외우는 요령: 변을 축으로 하는 직사각형은 I = bh³/3 이다. 그래서 비는 (600/300)² = 4 로 바로 검산된다.

· $M = P \cdot e = 1{,}000 \times 0.5 = 500$ kN·m
· 축력에 의한 응력 $\dfrac{P}{A} = \dfrac{1{,}000 \times 10^3}{2{,}500 \times 4{,}000} = 0.1$ N/mm²
· 휨에 의한 응력 $\dfrac{M}{Z} = \dfrac{(1{,}000 \times 10^3)(500)}{\dfrac{2{,}500 \times 4{,}000^2}{6}} = 0.075$ N/mm²
· $\sigma_{max} = -\dfrac{P}{A} - \dfrac{M}{Z} = -0.175$ MPa (압축)

[해설]

편심하중을 받는 기초 밑면 응력은 등분포응력 P/A와 휨응력 M/Z를 중첩해 구하며, 두 압축응력이 더해지는 편심 쪽 끝단에서 최대가 된다.

편심 방향 폭 4m를 h로 두어 단면계수를 Z = bh²/6으로 잡고 두 응력을 계산한다.
M = P × e = 1,000 × 0.5 = 500 kN·m
P/A = 1,000×10³ / (2,500×4,000) = 0.1 N/mm²
M/Z = 500×10⁶ / (2,500×4,000²/6) = 0.075 N/mm²
σ_max = 0.1 + 0.075 = 0.175 MPa(압축)

혼동 주의: 편심 e = 0.5m가 핵반경 h/6 = 0.667m 이내라서 밑면 전체가 압축을 받으며, 편심이 핵반경을 넘으면 반대편이 들떠 이 식을 그대로 쓸 수 없다.

· 파단선 A-1-3-B: $A_n = A_g - n d t = (300 \times 10) - 2 \times 22 \times 10 = 2{,}560$ mm²
· 파단선 A-1-2-3-B: $A_n = (300 \times 10) - 3 \times 22 \times 10 + 2 \times \dfrac{50^2}{4 \times 80} \times 10 = 2{,}496.25$ mm²
· 두 값 중 작은 값이 지배하므로 $A_n = 2{,}496.25$ mm²

[해설]

지그재그 배치된 구멍의 순단면적은 가능한 모든 파단선에 대해 계산한 뒤 가장 작은 값을 택한다. 직선 파단선(구멍 2개 통과)은 총단면 3,000mm²에서 2×22×10=440mm²을 빼 2,560mm², 지그재그 파단선(구멍 3개 통과)은 3×22×10=660mm²을 빼되 스태거 보정항 $s^2/4g \times t$(50²/(4×80)×10=78.125mm², 대각선 2개소이므로 156.25mm²)를 더해 2,496.25mm²가 된다. 두 값 중 작은 2,496.25mm²가 지배 단면적이다.

(1) 단면적 $= \dfrac{1.2 + 0.8}{2} \times 1.8 = 1.8$ m²
중심선 둘레 $= (13 + 7) \times 2 = 40$ m
터파기 토량 $V = 1.8 \times 40 = 72$ m³
(2) 1대당 운반 토량 $= \dfrac{6}{1.6} \times 1.25 = 4.6875$ m³
운반 대수 $= \dfrac{72 \times 1.25}{4.6875} = 19.2 \rightarrow 20$ 대

[해설]

줄기초 터파기 토량은 사다리꼴 단면적 × 중심선 둘레길이로 구한다. 트럭으로 운반하는 흙은 흐트러진 상태이므로 할증 25%(L = 1.25)를 적용한다.

단면적 = (1.2 + 0.8)/2 × 1.8 = 1.8 m²
중심선 둘레 = (13 + 7) × 2 = 40 m
터파기 토량 V = 1.8 × 40 = 72 m³

트럭 1대 적재량 = 6 t ÷ 1.6 t/m³ × 1.25 = 4.6875 m³(흐트러진 상태)
운반 대수 = 72 × 1.25 ÷ 4.6875 = 19.2 → 올림하여 20대

혼동 주의: 트럭 대수에 소수점이 나오면 반올림하지 않고 항상 올림한다.

[해설]

결합점의 EST는 들어오는 작업의 종료시각 중 최댓값이고, LST는 나가는 작업의 (후속 결합점 LST − 작업일수) 중 최솟값이다. EST와 LST가 같은 결합점을 이어 TF가 0인 작업들이 주공정선이다.

D·E 시작 = max(A 2, B 3) = 3일
F 시작 = max(C 2 + 5 = 7, D 3 + 5 = 8, E 3 + 2 = 5) = 8일
종료 = max(F 8 + 3 = 11, G 5 + 5 = 10) = 11일

역산하면 A 종료 결합점(EST 2, LST 3)과 G 시작 결합점(EST 5, LST 6)에는 여유가 생긴다. 따라서 B → D → F만 EST = LST로 이어져 총 공기는 11일이다.