건축기사 실기 · 2017년 1회차

(1) BOT — 민간이 사회기반시설을 설계·시공한 뒤 일정 기간 직접 운영해 투자비를 회수하고, 그 후 시설·운영권을 공공에 무상 이전하는 방식
(2) 파트너링 — 발주자와 사업 관련자들이 상호 신뢰를 바탕으로 하나의 팀을 이뤄 공동 목표·상호 이익을 추구하며 사업을 협력·관리하는 방식
(3) ① BTO(Build-Transfer-Operate) ② BOO(Build-Own-Operate) ③ BTL(Build-Transfer-Lease)

[해설]

민간투자사업(SOC) 방식은 소유권을 언제 공공에 넘기는지와 투자비를 어떻게 회수하는지로 구분한다.

파트너링은 이런 사업 방식이 아니라 참여 주체 간 협력형 관리 기법이다.

• BOT — 민간이 짓고(Build) 운영하며(Operate) 투자비를 회수한 뒤, 운영기간이 끝나면 넘긴다(Transfer).
• 파트너링 — 발주자·설계자·시공자가 한 팀처럼 공동 목표를 세우고 협력해 분쟁을 예방한다.
• BTO — 준공과 동시에 소유권을 넘기고, 민간은 운영권만 가져 이용료로 회수한다.
• BOO — 소유권을 넘기지 않고 민간이 계속 소유·운영한다.
• BTL — 준공 후 소유권을 넘기고, 공공이 지급하는 임대료(Lease)로 투자비를 회수한다.

외우는 요령: 약자의 순서가 곧 절차 순서여서 T가 O보다 앞이면 준공 즉시 이전하는 방식이다.

결과(특성)에 어떤 원인(요인)이 어떻게 관계하는지 한눈에 알 수 있도록 물고기 뼈(생선뼈) 모양으로 나타낸 그림

[해설]

특성요인도는 품질관리 7가지 도구 가운데 원인 분석에 쓰는 그림으로, 이시카와 다이어그램이라고도 한다.

오른쪽 머리에 결과(특성)를 두고, 여기에 영향을 주는 원인(요인)을 큰 뼈·중간 뼈·잔뼈로 가지치기해 생선뼈 모양으로 그린다. 원인을 사람·설비·재료·작업방법(4M) 등으로 나누어 정리하면 근본 원인을 빠짐없이 찾을 수 있다.

혼동 주의: 문제 항목을 크기순으로 막대그래프로 나열해 중점 개선 대상을 고르는 도구는 파레토도다.

공사의 모든 작업 내용을 계층적으로 세분하여 나타낸 작업분류체계

[해설]

WBS는 전체 공사를 공종·공정 단위로 계층적으로 분해해 나타낸 작업분류체계로, 공정관리·원가관리·자원배분의 기본 단위가 된다. 최상위 프로젝트부터 세부 액티비티까지 트리 구조로 나누어 관리 범위를 명확히 하는 데 목적이 있다.

시멘트에 물을 부은 뒤 10~20분 만에 굳는 듯하다가 다시 묽어지고, 이후 정상적으로 경화하는 현상

[해설]

헛응결(False Set)은 시멘트 속 석고가 분쇄열로 탈수되면서 생기는 일시적인 이상 응결 현상이다.

물을 부은 뒤 10~20분 만에 굳는 듯 뻣뻣해지지만, 계속 비비면 다시 묽어진다. 이후에는 정상적으로 응결·경화하므로 강도에는 큰 문제가 없다.

혼동 주의: 급결(Flash Set)은 다시 비벼도 풀리지 않고 그대로 굳어 버리는 현상이라 헛응결과 다르다.

(1) 시어 커넥터(Shear Connector, 전단연결재) — 대표적으로 스터드 볼트
(2) 강재 앵커(Steel Anchor)

[해설]

시어 커넥터(전단연결재)는 강재 보 상부 플랜지에 용접하고 콘크리트 슬래브 속에 매입해, 강재와 콘크리트가 따로 놀지 않고 하나의 합성보로 거동하도록 계면의 수평전단력을 전달하는 부재다. 대표적으로 스터드 볼트가 쓰인다.

현행 강구조 합성부재 설계기준에서는 콘크리트와 구조용 강재 사이에서 힘을 전달하는 이 부재를 강재앵커(Steel Anchor)로 부르며, 스터드앵커와 ㄷ형강앵커가 여기에 속한다.

길이쌓기 켜와 마구리쌓기 켜를 번갈아 쌓고, 마구리 켜 모서리에 반절·이오토막을 사용하여 통줄눈이 생기지 않게 하는 가장 튼튼한 쌓기법

[해설]

영식쌓기는 통줄눈(위아래 켜의 세로줄눈이 한 줄로 이어지는 것)이 생기지 않도록 짜 맞춘 벽돌쌓기다.

• 길이쌓기 켜와 마구리쌓기 켜를 한 켜씩 번갈아 쌓는다.
• 마구리 켜의 모서리·벽 끝에 반절이나 이오토막을 넣어 줄눈 위치를 엇갈리게 맞춘다.
• 통줄눈이 없어 하중이 고르게 퍼지므로 쌓기법 중 가장 튼튼하다.

혼동 주의: 네덜란드식쌓기도 켜를 번갈아 쌓지만 모서리에 칠오토막을 쓴다.

① 설계휨강도 증가
② 장기처짐 감소
③ 연성 증진

[해설]

복철근보에서 압축측에 넣는 압축철근은 콘크리트가 받던 압축력의 일부를 대신 부담한다.

• 설계휨강도 증가 — 압축력을 철근이 나눠 받아 저항모멘트가 커진다.
• 장기처짐 감소 — 압축측 콘크리트의 크리프·건조수축을 구속해 시간이 지나며 늘어나는 처짐을 줄인다.
• 연성 증진 — 중립축 깊이가 얕아져 인장철근이 먼저 항복하는 연성파괴를 유도한다.

실무 의미: 장기처짐 산정식의 계수가 압축철근비 ρ′가 클수록 작아지는 것도 같은 원리다.

① 단위수량 감소
② 재료분리 감소
③ 동결융해 저항성 증대
④ 워커빌리티 개선

[해설]

AE제가 만드는 미세한 독립기포는 콘크리트 속에서 볼베어링과 완충재 역할을 한다.

• 단위수량 감소 — 기포가 유동성을 보태 주어 같은 슬럼프를 적은 물로 얻는다.
• 재료분리 감소 — 기포가 골재와 페이스트 사이를 붙잡아 블리딩과 분리를 줄인다.
• 동결융해 저항성 증대 — 물이 얼 때 생기는 팽창압을 기포가 흡수한다.
• 워커빌리티 개선 — 기포가 볼베어링처럼 굴러 비비기·타설이 쉬워진다.

혼동 주의: 공기량이 1% 늘 때마다 압축강도가 약 4~6% 떨어지므로 목표 공기량은 보통 4~7%로 관리한다.

(1) 히빙 — ① 흙막이벽의 근입 깊이를 깊게 하여 지지력 확보 ② 굴착 저면 지반개량으로 전단강도 증대 ③ 배면 흙 제거로 흙의 중량차 감소
(2) 보일링 — ① 차수성이 높은 흙막이 시공으로 지하수 유입 차단 ② 흙막이벽 근입 깊이를 불투수층까지 증대 ③ 웰포인트·딥웰 등으로 지하수위 저하

[해설]

히빙은 연약 점성토에서 배면 흙의 중량이 굴착 저면 지지력을 넘어 바닥이 부풀어 오르는 현상이다. 보일링은 사질토에서 배면과 굴착면의 수두차로 물과 모래가 바닥으로 솟구치는 현상이다.

• 히빙 · 근입 깊이 증대 — 벽을 깊이 박아 저항모멘트를 키운다.
• 히빙 · 저면 지반개량 — 굴착 바닥 흙의 전단강도를 높인다.
• 히빙 · 배면 흙 제거 — 벽 뒤 하중을 덜어 중량차를 줄인다.
• 보일링 · 차수성 흙막이 — 지하수 유입 경로를 막는다.
• 보일링 · 불투수층까지 근입 — 벽 아래로 돌아 들어오는 물길을 끊는다.
• 보일링 · 지하수위 저하 — 웰포인트·딥웰로 수위를 낮춰 수두차를 줄인다.

외우는 요령: 히빙은 점성토·중량차, 보일링은 사질토·수두차로 원인을 짝지으면 대책이 자연히 나온다.

① 단면증대공법
② 강판접착공법
③ 강재앵커(철물매입)공법

[해설]

구조 보강은 표면 균열만 메우는 보수(주입·충전)와 달리 부재의 내력 자체를 키우는 공법이다.

• 단면증대공법 — 기존 부재에 철근을 덧대고 콘크리트를 추가로 타설해 단면을 키운다.
• 강판접착공법 — 에폭시 수지로 강판을 부재 표면에 붙여 인장력을 함께 받게 한다.
• 강재앵커(철물매입)공법 — 균열을 가로질러 앵커 철물을 박아 넣어 벌어진 부분을 묶어 준다.

혼동 주의: 표면처리·주입·충전공법은 보수공법이므로 보강공법을 묻는 답에 넣지 않는다.

(1) 정의 — 공사 중 건축물의 높이를 측정하는 기준으로 삼기 위해 설치하는 기준 원점
(2) 설치 시 주의사항
① 이동·침하·훼손 우려가 없는 견고한 곳에 설치한다.
② 지반면에서 0.5~1.0m 높이로, 공사에 지장 없는 위치에 설치한다.
③ 분실·훼손에 대비해 2개소 이상 설치하여 서로 대조할 수 있게 한다.

[해설]

기준점(Bench Mark, BM)은 공사 기간 내내 건축물 높이를 재는 출발점이 되는 고정 원점이다.

• 견고한 곳에 설치 — 기준 자체가 움직이면 모든 높이가 틀어지므로 이동·침하·훼손 우려가 없는 곳에 둔다.
• 지반면에서 0.5~1.0m 높이 — 측량하기 쉽고 공사에 방해되지 않는 위치에 둔다.
• 2개소 이상 설치 — 하나가 없어지거나 훼손돼도 다른 점과 대조해 검측할 수 있게 한다.

실무 의미: 인근 경계석·기존 구조물처럼 움직이지 않는 고정점을 이용하고, 설치 후 위치와 높이를 기록해 둔다.

① 1일 이상 보관하는 경우 방진덮개로 덮음
② 최고저장높이의 1/3 이상 방진벽과 1.25배 이상 방진망 설치
③ 물을 뿌리는 살수시설 설치

[해설]

대기환경보전법 시행규칙의 비산먼지 발생 억제시설 기준 가운데 야적(분체상 물질) 항목에서 나온 조치다.

• 방진덮개 — 야적물을 1일 이상 보관하면 바람에 날리지 않도록 덮는다.
• 방진벽·방진망 — 벽은 최고저장높이의 1/3 이상, 망은 1.25배 이상으로 설치한다.
• 살수시설 — 물을 뿌려 표면을 적셔 먼지가 날리는 것을 막는다.

외우는 요령: 벽은 높이의 1/3, 망은 높이의 1.25배처럼 벽보다 망이 훨씬 높다.

(1) 서모콘(Thermo-Con)
(2) 진공 콘크리트(Vacuum Concrete)
(3) 프리플레이스트 콘크리트(Preplaced·Prepacked Concrete)

[해설]

세 가지 모두 제조·타설 방식으로 이름이 붙은 특수 콘크리트다.

• 서모콘 — 골재 없이 시멘트풀에 발포제로 기포를 만들어 가볍게 만든 기포 경량콘크리트다.
• 진공 콘크리트 — 타설 직후 매트를 덮고 진공펌프로 잉여수·공기를 빼 물시멘트비를 낮춰 초기강도를 높인다.
• 프리플레이스트 콘크리트 — 굵은골재를 먼저 채우고 공극에 모르타르를 주입하며, 수중공사·보수공사에 쓴다.

혼동 주의: 서모콘은 골재가 아예 없고, 프리플레이스트는 굵은골재를 먼저 넣는다는 점이 반대다.

(1) ③ 유닛 월(Unit Wall)
(2) ① 스틱 월(Stick Wall)
(3) ② 윈도 월(Window Wall)

[해설]

커튼월 조립방식은 부재를 공장에서 조립하는지, 현장에서 조립하는지로 나눈다.

• 유닛 월 — 창호·유리·패널을 공장에서 한 덩어리 유닛으로 완성해 현장에서는 걸기만 하는 프리패브 방식이라 현장 융통성이 낮다.
• 스틱 월 — 멀리언(세로 부재)·트랜섬(가로 부재)을 현장에서 하나씩 조립하고 유리도 현장에서 끼우므로 현장 적응력이 좋다.
• 윈도 월 — 창호 둘레만 패널로 채우는 방식이라 재료가 적게 들어 경제적이다.

외우는 요령: 공장 일괄 조립=유닛, 현장에서 막대 부재 조립=스틱, 창 둘레만 패널=윈도.

② 언더컷, ⑤ 크랙, ⑧ 크레이터

[해설]

용접전류가 과대하면 입열이 지나쳐 모재가 과열·과용융되며, 이때 생기는 결함이 언더컷·크랙·크레이터다.

• 언더컷 — 모재가 지나치게 녹아 비드 가장자리가 홈처럼 파이고, 그 홈이 용착금속으로 채워지지 않은 결함이다.
• 크랙 — 과열된 부위가 급랭하면서 생기는 수축응력으로 용접부에 균열이 생긴다.
• 크레이터 — 아크를 끊는 비드 끝에 움푹 팬 자리로, 전류가 크면 용융지가 커서 더 깊고 크게 남는다.

혼동 주의: 오버랩·용입 부족은 전류 부족이나 용접속도 과다가 주원인이다. 블로홀·피트·피시 아이는 가스·수소 혼입, 슬래그 감싸들기는 슬래그 제거 불량이 원인이다.

② → ① → ⑧ → ③ → ⑤ → ⑥ → ④ → ⑦

[해설]

지하실 바깥방수는 바닥에서 벽 순서로 구조체 바깥면에 방수층을 두르고, 흙을 되메우기 전에 방수층을 보호하는 흐름이다.

잡석다짐으로 지반을 다지고 밑창콘크리트로 평평한 바탕을 만든 뒤 바닥방수층을 깔고 바닥콘크리트를 친다. 이어 외벽콘크리트를 치고 그 바깥면에 외벽방수를 한다.

방수층이 흙에 긁히지 않도록 보호누름 벽돌쌓기를 한 다음 마지막으로 되메우기한다.

혼동 주의: 안방수는 구조체를 먼저 완성하고 안쪽에 방수하므로 바닥방수층이 바닥콘크리트 위에 온다.

① 300mm(30cm)
② 95%

[해설]

건축공사표준시방서상 일반 흙 되메우기는 한 켜(층) 300mm(약 30cm)마다 층다짐하고, 각 층의 다짐밀도가 95% 이상이 되도록 관리한다.

한 켜의 두께가 너무 두꺼우면 다짐 에너지가 하부까지 전달되지 않아 침하의 원인이 되므로, 얇게 나누어 층다짐하는 것이 핵심이다.

① 2
② 4
③ 5
④ 3
⑤ 6
⑥ 8

[해설]

거푸집 및 동바리 표준시방서에서 기초·보 옆·기둥·벽의 측면 거푸집널은 연직하중을 받지 않는다. 그래서 평균기온 10℃ 이상이면 압축강도 시험 없이 재령만으로 떼어 낼 수 있다.

• 20℃ 이상 — 조강 2일, 보통·고로슬래그 1종 4일, 고로슬래그 2종·포틀랜드포졸란 2종 5일.
• 20℃ 미만 10℃ 이상 — 조강 3일, 보통·고로슬래그 1종 6일, 고로슬래그 2종·포틀랜드포졸란 2종 8일.

기온이 낮을수록, 초기강도가 늦게 나는 시멘트일수록 기간이 길어진다. 숫자는 2·4·5 / 3·6·8로 묶어 외운다.

(1) 맞댐용접 — 두 모재의 접합부를 일정한 모양으로 가공(개선)하고 그 속에 용착금속을 채워 넣어 잇는 용접
· 개략도 표기: 개선각, 개선깊이(= 홈깊이), Root 간격, 목두께, 여분(덧살), 뒷댐재, 모재
(2) 필릿용접 — 두 부재에 홈파기(가공)를 하지 않고 겹치거나 일정한 각도로 접합한 후 삼각형 모양으로 접합부를 채워 잇는 용접
· 개략도 표기: 다리길이 S, 유효 목두께 a, 여분

[해설]

맞댐용접(그루브용접)은 모재 끝단을 홈 형상으로 개선(가공)해 맞댄 뒤 그 홈에 용착금속을 채워 접합하는 방식으로, 완전용입 시 모재와 동등한 강도를 낸다. 필릿용접은 모재를 가공하지 않고 겹침이음이나 T이음 형태로 맞댄 뒤 삼각형 단면(다리길이 S)으로 모살을 채워 접합하는 방식으로 시공이 간편하지만 응력집중에는 상대적으로 취약하다.

$t_e = \dfrac{t_o + 4t_m + t_p}{6} = \dfrac{4 + 4 \times 7 + 8}{6} = 6.67$ 일

[해설]

PERT 3점 견적법은 작업시간이 베타분포를 따른다고 보고, 일어날 가능성이 가장 높은 정상시간에 4배 가중치를 준 평균으로 기대시간을 구한다. 그림에서 낙관시간 t_o = 4, 정상시간 t_m = 7(곡선 정점), 비관시간 t_p = 8을 읽는다.

t_e = (t_o + 4t_m + t_p) / 6
= (4 + 4×7 + 8) / 6 = 40/6
≈ 6.67일

혼동 주의: 분산은 ((t_p − t_o)/6)²으로 구하며, 기대시간과는 다른 식이다.

(1) 플랜지 $\lambda_f = \dfrac{200/2}{13} = 7.69$
(2) 웨브 $\lambda_w = \dfrac{400 - 2 \times 13 - 2 \times 16}{8} = 42.75$

[해설]

판폭두께비는 판 요소의 폭을 두께로 나눈 값이다. 국부좌굴 등급(콤팩트·비콤팩트·세장)을 판정하는 기준이 된다.

플랜지는 웨브에 한쪽만 붙은 돌출판이라 반폭을 플랜지 두께로 나눈다.
$\lambda_f=(b/2)/t_f$
$=100/13$
$=7.69$

웨브는 춤에서 양쪽 플랜지 두께와 필릿 반지름을 뺀 순높이를 웨브 두께로 나눈다.
$\lambda_w=(H-2t_f-2r)/t_w$
$=(400-26-32)/8$
$=42.75$

$l_{db} = \dfrac{0.6\,d_b\,f_y}{\lambda\sqrt{f_{ck}}} = \dfrac{0.6 \times 22.2 \times 400}{1 \times \sqrt{30}} = 972.76$ mm

[해설]

콘크리트구조 정착 설계기준에서 인장 이형철근의 기본정착길이는 철근지름·항복강도에 비례하고 콘크리트 강도의 제곱근에 반비례한다.

$l_{db}=\dfrac{0.6\,d_b\,f_y}{\lambda\sqrt{f_{ck}}}$
$=\dfrac{0.6\times22.2\times400}{1\times\sqrt{30}}=\dfrac{5328}{5.477}$
$\approx$ 972.76mm

혼동 주의: 기본정착길이에 보정계수를 곱한 값이 설계 정착길이 $l_d$이며, $l_d$는 300mm 이상이어야 한다.

· 볼트 1개 단면적 $A_b = \dfrac{\pi \times 22^2}{4} = 380.13$mm²
· $\phi R_n = \phi\,F_{nv}\,A_b\,N_s \times n = 0.75 \times 450 \times 380.13 \times 1 \times 4 = 513{,}179$N $\approx 513.18$kN

[해설]

강구조 설계기준(하중저항계수설계법)에서 고장력볼트의 설계전단강도는 볼트 1개의 공칭전단강도에 저항계수·전단면 수·볼트 개수를 곱해 구한다. 전단파단에 대한 저항계수는 φ = 0.75이다.

볼트 단면적은 나사부가 아닌 공칭지름 22mm로 잡는다.
$A_b = \dfrac{\pi \times 22^2}{4} = 380.13$mm²

설계전단강도 식에 문제의 값을 대입한다.
$\phi R_n = \phi F_{nv} A_b N_s n$
$= 0.75 \times 450 \times 380.13 \times 1 \times 4 = 513{,}179$N ≈ 513.18kN

혼동 주의: 마찰접합의 설계미끄럼강도와는 다른 식이다. 전단면이 2면인 이음이면 N_s = 2를 넣는다.

· $A_g = 2{,}000 \times 200 = 400{,}000$ mm²
· 세장비 항 $\dfrac{k\,l_c}{32h}=\dfrac{0.8\times3{,}200}{32\times200}=0.4$, $1-0.4^2=0.84$
· $\phi P_{nw}=0.55\times0.65\times24\times400{,}000\times0.84=2{,}882{,}880$ N $=2{,}882.88$ kN

[해설]

콘크리트구조 설계기준(KDS 14 20)의 벽체 실용설계법 식에 총단면적과 세장비 항을 차례로 대입한다.

총단면적
$A_g=b_e\times h=2{,}000\times200$
$=400{,}000$ mm²

세장비 항
$\dfrac{k\,l_c}{32h}=\dfrac{0.8\times3{,}200}{32\times200}=0.4$
$1-0.4^2=0.84$

설계축하중
$\phi P_{nw}=0.55\times0.65\times24\times400{,}000\times0.84$
$=2{,}882{,}880$ N $=2{,}882.88$ kN

$k$는 벽 상·하단 구속조건에 따른 유효길이계수이고, $\phi=0.65$는 압축지배단면의 강도감소계수이다.

(1) 단위시멘트량 $C=\dfrac{160}{0.50}=320$ kg/m³
(2) 시멘트 체적 $=\dfrac{320}{3.15\times1{,}000}=0.102$ m³
(3) 물 체적 $=\dfrac{160}{1\times1{,}000}=0.16$ m³
(4) 전체 골재 체적 $=1-(0.102+0.16+0.01)=0.728$ m³
(5) 잔골재 체적 $=0.728\times0.4=0.291$ m³
(6) 잔골재량 $=0.291\times2.6\times1{,}000=756.6$ kg
(7) 굵은골재량 $=0.728\times0.6\times2.6\times1{,}000=1{,}135.68$ kg

[해설]

절대용적법은 콘크리트 1m³를 시멘트·물·공기·골재의 순수 체적 합으로 보고 재료량을 구한다.

단위시멘트량 = 단위수량 ÷ 물시멘트비
$C=160\div0.50=320$ kg/m³

각 재료의 체적 = 질량 ÷ (비중 × 1,000)
시멘트 $320\div(3.15\times1{,}000)=0.102$ m³
물 $160\div(1\times1{,}000)=0.16$ m³

전체 골재 체적 = 1 − (시멘트 + 물 + 공기)
$1-(0.102+0.16+0.01)=0.728$ m³

잔골재 체적 = 전체 골재 체적 × 잔골재율
$0.728\times0.4=0.291$ m³

잔골재량 $0.291\times2.6\times1{,}000=756.6$ kg
굵은골재량 $0.728\times0.6\times2.6\times1{,}000=1{,}135.68$ kg

혼동 주의: 공기량 1%는 체적 0.01m³로 빼야 한다. 굵은골재에는 (1 − 잔골재율) = 0.6을 곱한다.

주공정선은 A → D → H이며, 총 공사기간은 15일이다.

· 결합점 EST/LST: 0 → 0/0, 1 → 5/5, 3 → 5/5, 2 → 4/5, 4 → 10/10, 5 → 10/10, 6 → 10/10, 7 → 10/10, 8 → 15/15
· 굵은 선(주공정선) = A → D → H
※ △ = 결합점 EST(최조시각), □ = LST(최지시각)

[해설]

A·B·C는 선행작업이 없어 0일에 동시 시작하고, D·E·F는 셋이 모두 끝나야 시작할 수 있으므로 그 결합점의 EST는 A·B·C 중 가장 긴 A의 5일이 된다. 이후 D(5일)로 10일, H는 D·E·F가 모두 끝나야 하므로 10일에 시작해 5일 더해 15일에 끝난다. G(12일 완료)·I(14일 완료) 경로보다 H를 거치는 경로가 가장 길어 A-D-H가 주공정선(15일)이 되며 각 구간의 플로트는 0이다.