건축기사 실기 · 2016년 2회차

면진구조

[해설]

면진구조는 기초와 상부구조 사이에 적층고무받침·미끄럼받침 같은 면진장치를 넣어 지반 진동을 걸러 내는 구조다.

면진장치가 건물의 고유주기를 길게 늘려 지진 가속도가 상부로 덜 전달되므로 건물의 흔들림이 줄어든다.

혼동 주의: 내진구조는 부재 강도로 버티는 방식이고, 제진구조는 댐퍼 등으로 진동 에너지를 흡수하는 방식이다.

지연줄눈(Delay Joint)

[해설]

답은 지연줄눈(Delay Joint)이다. 건조수축은 타설 초기에 가장 크게 일어나므로, 일부 구간을 비워 두면 그동안 양쪽 콘크리트가 자유롭게 수축할 수 있다.

초기 수축이 어느 정도 끝난 뒤 남겨 둔 구간을 나중에 타설해 연결한다. 그래서 긴 구조물에 신축줄눈을 두지 않고도 수축균열을 줄일 수 있다.

혼동 주의: 시공줄눈은 타설을 중단해 생기는 이음이고, 조절줄눈은 균열이 생길 위치를 미리 유도하는 줄눈이다. 신축줄눈(Expansion Joint)은 온도 변화에 따른 팽창·수축을 흡수하려고 구조물을 완전히 분리하는 줄눈이다.

(1) 슬라이딩 폼 — 거푸집을 연속으로 상승시키며 이어치기 없이 균일하게 콘크리트를 타설하는 수직 이동 거푸집. 사일로·굴뚝 등에 사용
(2) 터널 폼 — 한 구획의 벽체와 바닥판을 ㄱ자형 또는 ㄷ자형으로 일체화한 거푸집. 동일 평면이 반복되는 아파트 등에 사용

[해설]

두 거푸집 모두 반복·연속 시공으로 공기 단축을 노리는 시스템 거푸집이다.

• 슬라이딩 폼 — 유압잭으로 거푸집을 조금씩 끌어올리며 쉬지 않고 타설하므로 이어치기(콜드조인트)가 생기지 않아 사일로·굴뚝처럼 단면이 일정한 높은 구조물에 쓴다.
• 터널 폼 — 벽체와 바닥판을 ㄱ자형·ㄷ자형으로 한 몸으로 만든 거푸집이라 한 번에 타설할 수 있어 같은 평면이 반복되는 아파트에 쓴다.

외우는 요령: 슬라이딩 폼은 ‘수직으로 미끄러져 오르는 폼’이고, 터널 폼은 ‘벽과 슬래브가 일체인 폼’이다.

(1) 스캘럽 — 용접선이 교차해 재용접부가 열영향으로 취약해지는 것을 막기 위해 모재에 부채꼴(원호)로 낸 모따기 노치
(2) 엔드탭 — 블로홀·크레이터 등 결함이 생기기 쉬운 용접 비드의 시작·끝부분을 모재 밖으로 빼내기 위해 접합재 양 끝에 덧대는 보조 강판(용접 후 제거)

[해설]

두 용어 모두 강구조 용접부 결함을 막기 위한 상세다.

• 스캘럽 — 웨브와 플랜지처럼 용접선이 교차하는 곳에서 열영향부가 겹쳐 취약해지지 않도록, 한 부재를 부채꼴로 따낸 홈이다.
• 엔드탭 — 아크가 불안정한 용접 시작·끝부분의 블로홀·크레이터를 모재 밖으로 빼내려고 양 끝에 덧대는 보조 강판으로, 용접 후 잘라낸다.

혼동 주의: 뒷댐재(Backing Strip)는 맞대기용접 루트 뒷면에 대어 용락을 막는 판이다. 이음 끝에 붙이는 엔드탭과는 위치와 목적이 다르다.

(1) A — 아스팔트 방수층(Asphalt)
(2) M — 개량 아스팔트 시트 방수층(Modified asphalt)
(3) S — 합성고분자계 시트 방수층(Sheet)
(4) L — 도막 방수층(Liquid)

[해설]

건축공사표준시방서(방수공사)는 방수층 종류를 영문 머리글자로 표기하고, 그 뒤에 공법을 나타내는 기호를 덧붙인다.

• A — Asphalt, 아스팔트 펠트·루핑을 녹인 아스팔트로 여러 겹 붙이는 방수층이다.
• M — Modified asphalt, 개량 아스팔트 시트를 토치 등으로 붙이는 방수층이다.
• S — Sheet, 합성고무·합성수지 계열의 합성고분자 시트 방수층이다.
• L — Liquid, 액체 재료를 발라 막을 만드는 도막 방수층이다.

외우는 요령: 첫 글자는 재료의 영문 머리글자이므로 S는 합성고분자 시트, L은 액체를 바르는 도막으로 짝지어 외운다.

(1) ⑦
(2) ⑤
(3) ④

[해설]

EVMS(통합공정관리)는 계획(BCWS)·기성(BCWP)·실투입(ACWP)을 비교해 공정과 원가 성과를 함께 측정한다.

• CA(Control Account) — 공정과 공사비를 통합해 성과를 측정·분석하는 기본 관리단위다.
• CV(Cost Variance) — 기성고(BCWP)에서 실투입비(ACWP)를 뺀 원가차이로, 음수면 원가 초과다.
• ACWP — 성과측정시점까지 실제로 투입된 누적 금액이다.

혼동 주의: BCWP에서 투입 예정 공사비(BCWS)를 빼면 일정차이(SV)이고, 추정 준공일까지의 실투입비 추정치는 EAC다. 모든 작업을 가계도처럼 계층 분류한 것은 WBS다.

① 1층 슬래브를 먼저 시공해 작업 공간·자재 적치장으로 활용할 수 있다.
② 지상과 지하를 동시에 시공해 공기를 단축할 수 있다.
③ 날씨에 관계없이 공사를 진행할 수 있다.
④ 주변 지반과 인접 건물에 미치는 영향이 적다.

[해설]

역타설공법(Top-Down)은 지하 외벽과 기둥을 먼저 세운 뒤 1층 슬래브부터 아래로 굴착·시공하면서 지상층을 함께 올리는 공법이다.

• 작업 공간 확보 — 먼저 시공한 1층 슬래브를 작업장·자재 적치장으로 쓸 수 있어 좁은 도심 현장에 유리하다.
• 공기 단축 — 지상과 지하를 동시에 시공한다.
• 전천후 시공 — 1층 슬래브가 지붕 역할을 하므로 그 아래 지하 작업은 비·눈의 영향을 덜 받는다.
• 주변 영향 감소 — 완성된 지하층 슬래브가 흙막이 버팀대 역할을 해 지반 변위와 인접 건물 침하가 적다.

혼동 주의: 단점을 묻기도 하는데, 지하 작업 공간이 좁아 환기·조명 설비가 필요하고 공사비가 높다는 점이다.

① 치환 공법 ② 고결 공법 (설명) 치환 공법 — 연약층의 흙을 양질의 흙으로 바꾸어 지반의 지지력을 확보하는 방법

[해설]

연약점성토는 함수비가 높고 압축성이 커 지지력이 부족하므로, 흙을 바꾸거나 굳혀서 개량한다.

• 치환 공법 — 연약층을 굴착하거나 밀어내고 양질의 흙(사질토 등)으로 바꿔 지지력을 확보한다.
• 고결 공법 — 시멘트·생석회 등을 섞거나 주입해(또는 동결시켜) 흙 자체를 굳혀 강도를 높인다.

혼동 주의: 점성토에는 샌드드레인·페이퍼드레인·프리로딩 같은 탈수 공법도 쓴다. 바이브로플로테이션 같은 다짐 공법은 사질토용이다.

① 타설 공법
② 뿜칠 공법
③ 미장 공법
④ 조적 공법

[해설]

강재는 고온에서 강도가 급격히 떨어지므로 내화피복으로 감싸며, 습식은 물을 쓰는 재료로 현장에서 시공하는 방식이다.

• 타설 공법 — 거푸집을 대고 콘크리트·경량콘크리트를 부어 감싼다.
• 뿜칠 공법 — 암면 등 내화 뿜칠재를 부재 표면에 뿜어 붙인다.
• 미장 공법 — 철망을 두르고 그 위에 내화 모르타르를 바른다.
• 조적 공법 — 경량콘크리트블록·벽돌 등을 쌓아 감싼다.

혼동 주의: 내화 성형판을 붙이는 성형판 붙임 공법은 건식 공법이다.

① 용제(솔벤트)에 의한 방법 ② 산 처리법 ③ 인산피막법(파커라이징)

[해설]

금속재 바탕처리는 도장 전에 기름·녹·산화막을 없애고 도막 부착력을 높이는 공정이며, 약품을 쓰는 것이 화학적 방법이다.

• 용제(솔벤트)에 의한 방법 — 유기용제로 표면의 기름·유지분을 녹여 닦아낸다.
• 산 처리법 — 산 용액에 담가 녹과 산화막을 제거한다.
• 인산피막법(파커라이징) — 인산염 피막을 입혀 방청성과 도막 부착력을 높인다.

혼동 주의: 샌드블라스트·와이어브러시·그라인더 연마는 물리적(기계적) 방법이라 화학적 방법에 쓰면 안 된다.

① 내단열 ② 중단열 ③ 외단열

[해설]

벽체 단열공법은 단열재를 구조체의 어느 쪽에 두느냐에 따라 나눈다.

• 내단열 — 구조체의 실내 쪽에 단열재를 댄다.
• 중단열 — 벽체 사이의 중공층에 단열재를 넣는다.
• 외단열 — 구조체 바깥쪽을 단열재로 감싼다.

실무 의미: 외단열은 열교가 적어 결로 방지에 가장 유리하고, 내단열은 시공이 쉽지만 열교와 내부결로에 약하다.

① 기밀시험
② 수밀시험(정압·동압)
③ 구조시험
④ 층간변위시험 또는 영구변형시험

[해설]

실물모형시험(Mock-Up Test)은 실제와 같은 크기·사양의 커튼월 시험체에 설계풍압 등 실제 조건을 재현해 시공 전에 성능을 검증하는 시험이다.

• 기밀시험 — 압력차를 걸었을 때 공기가 얼마나 새는지 측정한다.
• 수밀시험 — 정압(일정 압력)과 동압(맥동 압력) 조건에서 물을 뿌려 누수 여부를 확인한다.
• 구조시험 — 설계풍압을 가해 부재 변형과 파손 여부를 본다.
• 층간변위시험 — 지진·바람으로 층이 어긋날 때 커튼월이 따라 움직이는지(추종성) 확인하며, 영구변형시험은 하중 제거 후 남는 변형을 확인한다.

외우는 요령: 기밀·수밀·구조는 고정이고, 네 번째로 층간변위와 영구변형 중 하나를 쓴다.

① 시공 연도(워커빌리티) 향상
② 단위수량 감소
③ 블리딩·재료분리 감소
④ 건조수축과 탄성계수 감소

[해설]

폴리머시멘트콘크리트는 시멘트에 합성수지(폴리머) 분산제를 섞어 결합력을 보강한 콘크리트다.

• 워커빌리티 향상 — 폴리머의 분산·윤활 효과로 잘 비벼지고 거푸집에 잘 채워진다.
• 단위수량 감소 — 같은 반죽질기를 더 적은 물로 얻는다.
• 블리딩·재료분리 감소 — 폴리머가 물과 골재를 붙잡아 준다.
• 건조수축·탄성계수 감소 — 수축이 적고 변형 능력이 커져 균열 저항성이 좋아진다.

혼동 주의: 탄성계수는 ‘증가’가 아니라 ‘감소’로 써야 한다(더 잘 휘어져 균열에 강해진다는 뜻이다).

① $\dfrac{4}{3}$
② 25
③ 1

[해설]

KDS 14 20 50의 철근 간격 규정은 굵은골재가 철근 사이를 통과해 콘크리트가 빈틈없이 채워지도록 하려는 것이다.

• 굵은골재 최대치수의 4/3배 이상 — 골재가 철근 사이에 걸리지 않게 한다.
• 25mm 이상 — 골재가 작아도 확보해야 할 최소 절대값이다.
• 이형철근 공칭지름의 1배 이상 — 굵은 철근일수록 부착에 필요한 콘크리트를 확보한다.

세 값 중 가장 큰 값 이상으로 간격을 둔다. 혼동 주의: 기둥 축방향 철근은 40mm 이상, 공칭지름의 1.5배 이상이다.

① 5
② 60

[해설]

콘크리트표준시방서(한중콘크리트)는 초기 동해를 막는 기준을 압축강도와 물시멘트비로 정한다.

초기양생 기간 안에 압축강도 5MPa 이상을 얻으면 한 번 얼어도 조직이 파괴되지 않는다. 물시멘트비는 60% 이하로 낮춰 얼 수 있는 여분의 물을 줄인다.

혼동 주의: 한중콘크리트는 일평균기온이 4℃ 이하로 예상될 때 적용하며, 타설할 때 콘크리트 온도는 5~20℃ 범위로 한다.

(1) ④ 산화크롬
(2) ⑤ 산화제2철
(3) ③ 크롬산바륨
(4) ⑥ 이산화망간

[해설]

콘크리트 착색제로는 시멘트의 강알칼리와 햇빛에도 색이 바래지 않는 무기 안료(금속 산화물)를 쓴다.

• 초록색 — 산화크롬(Cr₂O₃).
• 빨강색 — 산화제2철(Fe₂O₃, 벵갈라).
• 노랑색 — 크롬산바륨.
• 갈색 — 이산화망간.

혼동 주의: 보기에서 남는 카본블랙은 검정색, 군청은 파랑색 착색제다.

③ → ④ → ① → ②
(바탕처리 → 눈먹임 → 색올림 → 왁스 문지름)

[해설]

목재면 바니시칠은 바탕을 고르고, 흡수를 막고, 색을 낸 뒤, 광택을 내는 순서로 진행한다.

• 바탕처리 — 연마지로 표면을 매끈하게 다듬고 먼지·기름·송진을 제거한다.
• 눈먹임 — 목재 표면의 도관(잔구멍)을 메워 칠이 고르게 먹고 흡수되지 않게 한다.
• 색올림 — 착색제로 원하는 색조를 입힌다.
• 왁스 문지름 — 마지막에 왁스를 문질러 광택을 내고 표면을 보호한다.

외우는 요령: 바탕 → 눈 → 색 → 광택 순서로, 흡수를 막는 눈먹임이 색올림보다 먼저다.

⑥ → ④ → ⑤ → ③ → ② → ①

[해설]

히스토그램은 QC 7가지 도구 중 하나로, 데이터를 구간별 도수로 정리한 뒤 막대그래프로 그려 분포를 본다.

• 데이터 수집 — 측정값을 먼저 모은다.
• 범위 결정 — 최솟값과 최댓값의 차이로 전체 범위를 정한다.
• 구간 폭 결정 — 범위를 구간 수로 나눠 폭을 정한다.
• 도수분포도 작성 — 각 구간에 드는 데이터 개수를 센다.
• 히스토그램 작성 — 도수를 막대 높이로 그린다.
• 규격값 대조 — 규격 상·하한과 비교해 공정이 안정 상태인지 판정한다.

외우는 요령: 수집 → 범위 → 폭 → 도수표 → 그림 → 규격 검토 순서이며, 도수분포(표)가 히스토그램(그림)보다 먼저다.

[해설]

규준틀은 터파기 전에 건물의 기준선과 높이를 현장에 표시해 두는 가설물이다. 세우는 위치에 따라 귀규준틀과 평규준틀로 나눠 센다.

• 귀규준틀은 두 방향 기준선이 직각으로 만나는 건물 바깥 모서리에 ㄱ자로 세우며, 이 평면의 바깥 모서리가 6곳이라 6개소다.
• 평규준틀은 한 방향 기준선만 잡는 각 변의 직선부에 일자로 세우며, 좌·우 긴 변에 2곳씩, 아래 변에 2곳이 들어가 6개소다.

혼동 주의: 요철부의 안쪽으로 꺾인 모서리는 바깥 모서리로 세지 않는다. 규준틀은 굴착선에서 충분히 떨어뜨려 터파기 중에 움직이지 않게 설치한다.

절점의 연직방향 평형
$\Sigma V = 0$
$-1 + F_T \sin 30^\circ = 0$
$F_T = \dfrac{1}{\sin 30^\circ} = +2$ kN (인장)

[해설]

절점법으로 하중이 걸린 절점의 힘 평형을 세운다. 수평부재에는 연직분력이 없으므로 1kN 하중은 T부재의 연직분력만으로 받쳐야 한다.

T를 인장(절점에서 멀어지는 방향, 좌상향)으로 가정하고 연직 평형식을 쓴다.
$\Sigma V = 0:\ -1 + F_T \sin 30^\circ = 0$
$F_T = \dfrac{1}{0.5} = +2$ kN

결과가 양(+)이므로 가정대로 인장 2kN이다. 혼동 주의: 수평부재는 ΣH = 0에서 F_Tcos30° ≈ 1.73kN을 받는 압축(−)재다.

(1) $\sigma_c = \dfrac{P}{A} = \dfrac{1{,}000 \times 10^3}{100 \times 100} = 100$ MPa
(2) $\varepsilon = \dfrac{\Delta L}{L} = \dfrac{10}{1{,}000} = 0.01$
(3) $E = \dfrac{\sigma}{\varepsilon} = \dfrac{100}{0.01} = 10{,}000$ MPa

[해설]

축하중을 받는 기둥은 훅의 법칙(σ=Eε)으로 응력, 변형률, 탄성계수를 차례로 구한다. 줄어든 길이는 ΔL=1,000−990=10 mm다.

압축응력은 하중을 단면적으로 나눈 값이다.
σ = P/A = 1,000×10³ N ÷ (100×100 mm²)
= 100 MPa

길이방향 변형률은 변형량을 원래 길이로 나눈 값이라 단위가 없다.
ε = ΔL/L = 10 ÷ 1,000
= 0.01

탄성계수는 응력을 변형률로 나눈 값이다.
E = σ/ε = 100 ÷ 0.01
= 10,000 MPa

· 대당 시간당 작업량 $Q = \dfrac{60 \times 0.6 \times 0.7 \times 0.9}{15} = 1.512$ m³/hr
· 작업 완료 시간 $= \dfrac{2{,}000}{1.512 \times 2} = 661.38$ hr

[해설]

불도저 시간당 작업량은 Q = 60·q·f·E / Cm으로 구한다(q: 삽날 용량, f: 토량환산계수, E: 작업효율, Cm: 사이클 시간[분]).

대당 시간당 작업량
Q = 60 × 0.6 × 0.7 × 0.9 ÷ 15 = 1.512 m³/hr

작업 완료 시간 = 전체 토량 ÷ (대수 × Q)
= 2,000 ÷ (1.512 × 2) = 661.38 hr

혼동 주의: Cm이 분 단위라서 60을 곱해 시간당으로 환산하며, 2대이므로 작업량을 2배로 한다.

· 분당 토출량 $Q = \dfrac{\pi \times 0.18^2}{4} \times 1 \times 24 \times 0.9 = 0.5497$ m³/분
· 작업 시간 $= \dfrac{7}{0.5497} = 12.74$ 분

[해설]

피스톤식 콘크리트 펌프의 토출량 = 실린더 단면적 × 스트로크 길이 × 분당 스트로크수 × 효율이다. 작업 시간은 타설량을 이 토출량으로 나눠 구한다.

Q = (π × 0.18² / 4) × 1 × 24 × 0.9
= 0.02545 × 1 × 24 × 0.9 ≒ 0.5497 m³/분
작업 시간 = 7 / 0.5497 = 12.74분

혼동 주의: 안지름 18cm는 반드시 0.18m로 바꿔 넣어야 m³ 단위가 맞는다.

· 목재 전체 부피 $= \dfrac{30{,}000}{300} = 100$ m³
· 목재 전체 중량 $= 100 \times 0.8 = 80$ t
· 트럭 1대 적재량: 부피 기준 $9.5 \times 0.8 = 7.6$ t $> 6$ t 이므로 중량 6t로 제한
· 트럭 대수 $= \dfrac{80}{6} = 13.33 \rightarrow 14$ 대

[해설]

트럭 대수는 부피 기준 적재량과 중량 기준 적재량 중 작은 값으로 정한다.

목재 전체 부피 = 30,000 ÷ 300 = 100 m³
목재 전체 중량 = 100 × 0.8 = 80 t

부피 가득 실을 때 중량 = 9.5 × 0.8 = 7.6 t > 6 t
→ 적재 중량 한도인 6 t가 1대 적재량을 결정한다.

트럭 대수 = 80 ÷ 6 = 13.33
→ 대수는 올림하여 14대

(1) $M_{max} = \dfrac{wL^2}{8} = \dfrac{5 \times 12^2}{8} = 90$ kN·m
(2) $M_{cr} = 0.63\,\lambda \sqrt{f_{ck}} \cdot \dfrac{bh^2}{6} = 0.63 \times 1.0 \times \sqrt{24} \times \dfrac{200 \times 600^2}{6} = 37.04$ kN·m
· $M_{max}(90) > M_{cr}(37.04)$ 이므로 균열이 발생한다.

[해설]

등분포하중을 받는 단순보의 최대 휨모멘트는 $M_{max} = wL^2/8$로 구한다(5×12²/8 = 90kN·m).

균열모멘트는 콘크리트구조기준의 파괴계수 $0.63\lambda\sqrt{f_{ck}}$에 단면계수 $bh^2/6$을 곱해 산정한다. 보통중량콘크리트이므로 $\lambda = 1.0$이며, 0.63×√24×(200×600²/6) = 37.04kN·m다(유효깊이가 아니라 전체 높이 h를 쓰는 점에 유의).

사용하중에 의한 $M_{max}$가 $M_{cr}$보다 크므로 이미 균열이 발생한 상태로 판정한다.

· 등분포하중 $w = 1.0 w_D + 1.0 w_L = 10 + 18 = 28$ kN/m $= 28$ N/mm
· 최대 처짐 $\delta_{max} = \dfrac{5}{384} \cdot \dfrac{wL^4}{EI} = \dfrac{5}{384} \cdot \dfrac{28 \times (7 \times 10^3)^4}{210{,}000 \times 4{,}780 \times 10^4} = 87.21$ mm

[해설]

등분포하중을 받는 단순보의 최대처짐은 $\delta=\dfrac{5wL^4}{384EI}$로 구한다. 사용하중은 고정하중과 활하중의 합 $10+18=28$kN/m(=28N/mm)이고, 주어진 단면2차모멘트 $I=4{,}780$cm⁴ $=4{,}780\times10^4$mm⁴, 경간 $L=7{,}000$mm를 대입하면 87.21mm가 된다.
※ 시험지에 주어진 I=4,780cm⁴ 를 그대로 적용한 값이다(규격표의 H-500×200×10×16 I_x=47,800cm⁴ 와 다르지만 시험 제시값 기준으로 채점됨).

(1) 표준 네트워크 공정표 — 주공정선 A → D → G, 표준공기 20일
· 결합점 EST/LST: 0 → 0/0, 1 → 5/5, 2 → 12/13, 3 → 11/13, 4 → 13/13, 5 → 16/20, 6 → 20/20
※ △ = 결합점 EST(최조시각), □ = LST(최지시각), 굵은 선 = 주공정선
(2) 표준공기 총공사비 = 170,000 + 300,000 + 320,000 + 200,000 + 110,000 + 120,000 + 150,000 = 1,370,000원
(3) 공기단축은 주공정선 상에서 비용경사가 작은 작업부터 1일씩 단축한다.
· 19일 — 단축 대상 D, 추가 비용 30,000원
· 18일 — 단축 대상 G, 추가 비용 35,000원
· 17일 — 단축 대상 B + G, 추가 비용 65,000원
· 16일 — 단축 대상 A + B, 추가 비용 70,000원
· 4일 단축 총공사비 = 1,370,000 + (30,000 + 35,000 + 65,000 + 70,000) = 1,570,000원

[해설]

네트워크공정표(CPM)에서 주공정선(Critical Path)은 가장 긴 경로로 전체 공기를 결정하며, 각 경로의 소요일수를 비교해 최댓값(20일, A-D-G)이 표준공기가 된다. 공기단축은 비용구배(={급속비용−표준비용}/{표준공기−급속공기})가 가장 작은 주공정선상 작업부터 순차로 단축하되, 단축 과정에서 다른 경로가 동시에 최장 경로(주공정선)가 되면 그 경로들을 함께 단축해야 실제로 총공기가 줄어든다는 점이 핵심이다.