건축기사 실기 · 2021년 2회차

(1) 슬럼프 플로 — 슬럼프 시험 후 퍼진 콘크리트의 지름, 유동성(퍼짐성)을 나타내는 지표
(2) 조립률 — 골재 체가름 시험에서 10개 표준체의 누적잔류율 합을 100으로 나눈 값(골재 굵기 지표)

[해설]

두 용어는 각각 굳지 않은 콘크리트의 유동성과 골재의 입도를 수치로 나타내는 지표다.

• 슬럼프 플로 — 슬럼프콘을 들어 올린 뒤 콘크리트가 퍼진 지름으로, 고유동·고성능 콘크리트의 퍼짐성을 평가한다.
• 조립률 — 80·40·20·10·5·2.5·1.2·0.6·0.3·0.15mm 10개 표준체의 누적잔류율 합을 100으로 나눈 값으로, 클수록 골재가 굵다.

혼동 주의: 슬럼프는 내려앉은 높이, 슬럼프 플로는 퍼진 지름이다.

징두리벽(Wainscot)

[해설]

징두리벽(Wainscot)은 실내 벽의 아랫부분, 바닥에서 약 1~1.5m 높이까지를 널·판재로 따로 마감한 부분이다.

사람·가구가 자주 닿아 더러워지거나 상하기 쉬운 벽 하부를 보호하고 장식하는 역할을 한다.

혼동 주의: 바닥과 벽이 만나는 맨 아래 좁은 띠는 걸레받이로, 징두리벽보다 훨씬 낮다.

연약 점토 지반에 지름 40~60cm의 모래기둥을 일정 간격으로 박고, 상부에 성토 등으로 하중을 가해 점토 속의 물을 모래기둥으로 배수·압밀시켜 지반을 강화하는 공법

[해설]

샌드 드레인은 연약 점토지반의 배수거리를 짧게 해 압밀을 앞당기는 지반개량공법이다.

지름 40~60cm의 모래기둥을 일정 간격으로 박으면 점토 속 물이 가까운 모래기둥으로 빠져나간다. 여기에 성토 등으로 상부 하중을 더하면 배수·압밀침하가 빨라져 지반 강도가 커진다.

혼동 주의: 모래 대신 합성수지·판지 드레인재를 쓰면 페이퍼 드레인, 모래를 부직포 자루에 채워 넣으면 팩 드레인이다.

① 1층 바닥을 먼저 시공해 작업장·자재 적치 공간으로 활용할 수 있다.
② 지상과 지하를 동시에 시공하여 공기를 단축한다.
③ 지하 흙막이벽이 본구조체가 되어 강성이 크고 안전하다.
④ 소음·진동이 적고 날씨의 영향을 덜 받아 도심지 공사에 유리하다.

[해설]

역타설(Top-Down) 공법은 흙막이벽(지하연속벽)을 본구조체로 쓰고 1층 바닥을 먼저 친 뒤, 지하는 아래로 파 내려가며 지상은 위로 올리는 공법이다.

• 작업공간 확보 — 먼저 시공한 1층 바닥을 작업장·자재 적치장으로 쓸 수 있다.
• 공기 단축 — 지상과 지하를 동시에 시공한다.
• 안전성 — 흙막이벽이 본구조체가 되고 바닥 슬래브가 버팀대 역할을 해 강성이 크다.
• 도심지 유리 — 소음·진동이 적고 1층 바닥이 덮개가 되어 날씨 영향을 덜 받는다.

함께 기억: 단점은 지하 작업공간의 환기·조명 확보와 장비 반입이 어렵다는 점이다.

① 콘크리트 표면에 내화피복을 시공해 열의 침입을 막는다.
② 흡수율이 낮고 내화성이 큰 골재를 사용한다.
③ 폴리프로필렌 섬유 등 내폭렬용 섬유를 혼입한다.

[해설]

폭렬은 조직이 치밀한 고강도 콘크리트가 화재로 급가열될 때 내부 수증기압이 빠져나가지 못해 표면이 터져 나가는 현상이다.

• 내화피복 — 표면을 덮어 열이 콘크리트로 급히 전달되는 것을 막는다.
• 저흡수·내화성 골재 — 골재 속 수분이 적어 수증기 발생이 줄고 고열에도 잘 견딘다.
• 폴리프로필렌 섬유 혼입 — 가열 시 섬유가 녹아 생긴 미세 통로로 수증기가 빠져나간다.

외우는 요령: 열을 막고(피복), 수분을 줄이고(골재), 압력을 뺀다(섬유).

① 단위시멘트량을 줄여 수화열을 낮춘다.
② 수화열이 낮은 중용열·플라이애시 시멘트를 사용한다.
③ 프리쿨링(Pre-Cooling)·파이프쿨링(Pipe-Cooling) 등으로 콘크리트 온도를 제어한다.

[해설]

매스콘크리트 온도균열은 수화열 때문에 뜨거워진 콘크리트가 식을 때 생긴다. 이때 내부와 표면의 온도차, 그리고 수축을 붙잡는 구속 때문에 인장응력이 생긴다.

• 단위시멘트량 저감 — 수화열의 근원인 시멘트 양 자체를 줄인다.
• 저발열 시멘트 — 중용열·플라이애시 시멘트는 열을 적게, 천천히 내서 최고온도를 낮춘다.
• 프리쿨링은 물·골재 등 재료를 미리 식혀 타설온도를 낮추는 방법이고, 파이프쿨링은 콘크리트 속에 묻은 관에 냉각수를 흘려 내부 열을 빼내는 방법이다.

외우는 요령: 열을 덜 내게(시멘트량·시멘트 종류) 하는 방법과 온도를 직접 낮추는(냉각) 방법, 두 축으로 묶는다.

① 도포법 — 건조 목재 표면에 방부제(크레오소트 등)를 붓·롤러로 도포
② 주입법 — 압력용기에서 방부제를 목재에 가압 주입
③ 침지법 — 방부제 용액에 목재를 일정 시간 담가 침투

[해설]

목재 방부 처리는 방부제를 목재에 얼마나 깊이 스며들게 하느냐에 따라 방법이 나뉜다.

• 도포법 — 건조한 목재 표면에 크레오소트 같은 방부제를 붓이나 롤러로 바르는 방법으로, 간편하지만 침투가 얕다.
• 주입법 — 목재를 압력용기에 넣고 방부제를 가압해 주입하는 방법으로, 침투가 가장 깊어 효과가 크다.
• 침지법 — 방부제 용액에 목재를 일정 시간 담가 스며들게 하는 방법이다.

외우는 요령: 침투 깊이는 주입법 > 침지법 > 도포법 순이다. 표면을 태워 탄화층을 만드는 표면탄화법도 방부법에 속한다.

① 흡수율이 낮고 소성이 잘 된 양질의 벽돌을 사용한다.
② 줄눈 모르타르에 방수제를 혼합하고 밀실하게 채운다.
③ 벽체 표면에 발수제를 도포하여 빗물 침투를 막는다.
④ 차양·처마 등을 설치해 빗물이 벽면에 닿지 않게 한다.

[해설]

백화는 벽체에 스며든 물이 모르타르 속 가용성 염류(수산화칼슘 등)를 녹여 표면으로 옮기면서 생긴다. 이 염류가 공기 중 이산화탄소와 반응해 탄산칼슘 흰 결정으로 남으므로 대책은 모두 수분 침투 차단이다.

• 양질 벽돌 — 흡수율이 낮고 잘 구워진 벽돌은 물을 덜 빨아들인다.
• 줄눈 방수 — 물이 가장 잘 스며드는 줄눈을 방수제 섞은 모르타르로 빈틈없이 채운다.
• 발수제 도포 — 표면에 물을 튕겨내는 막을 만들어 빗물 흡수를 막는다.
• 차양·처마 — 빗물이 벽면에 직접 닿는 것 자체를 줄인다.

외우는 요령: 벽돌 → 줄눈 → 표면 → 처마 순으로, 벽의 안쪽에서 바깥쪽으로 물길을 막는다고 기억한다.

(1) 하중계 — 버팀대(Strut)의 양단부
(2) 토압계 — 흙막이벽 배면의 지중
(3) 변형률계 — 버팀대(Strut)의 중앙부
(4) 경사계 — 인접 구조물의 골조나 벽체

[해설]

흙막이 계측관리에서는 계측기마다 측정하려는 힘과 변형이 가장 잘 드러나는 곳에 설치한다.

• 하중계(Load Cell) — 버팀대(Strut) 양단부에 설치해 버팀대에 걸리는 축하중을 잰다.
• 토압계 — 흙막이벽 배면의 지중에 묻어 벽에 작용하는 토압을 잰다.
• 변형률계(Strain Gauge) — 버팀대 중앙부에 붙여 부재의 변형률(응력)을 잰다.
• 경사계(Tiltmeter) — 인접 구조물의 골조나 벽체에 설치해 기울어짐을 확인한다.

혼동 주의: 하중계는 버팀대 양단부, 변형률계는 버팀대 중앙부이다.

① 히스토그램
② 파레토도
③ 특성요인도(어골도)
④ 체크시트

[해설]

QC 7가지 도구는 히스토그램·파레토도·특성요인도·체크시트·산점도·층별·관리도이며, 이 중 4가지를 쓰면 된다.

• 히스토그램 — 데이터를 구간별 막대로 나타내 분포 모양과 산포를 본다.
• 파레토도 — 불량 항목을 큰 순서의 막대와 누적선으로 그려 중점 관리 대상을 고른다.
• 특성요인도 — 결과(특성)에 영향을 주는 원인을 생선뼈 모양으로 정리한 그림이라 어골도라고도 한다.
• 체크시트 — 점검 항목과 발생 횟수를 쉽게 기록·집계하도록 만든 표다.

혼동 주의: 연관도·친화도·계통도 같은 도구는 QC 7가지 도구가 아니라 신QC 7가지 도구에 속한다.

① 고정 매입공법
② 가동 매입공법
③ 나중 매입공법

[해설]

앵커볼트 매입공법은 볼트를 언제 묻는지, 그리고 위치를 조정할 여유를 두는지에 따라 나뉜다.

• 고정 매입공법 — 콘크리트 타설 전에 앵커볼트를 정위치에 고정해 그대로 묻는다.
• 가동 매입공법 — 볼트 상부에 여유 공간을 두어 타설 후에도 위치를 조금 조정할 수 있게 묻는다.
• 나중 매입공법 — 콘크리트 타설 후 구멍을 뚫거나 남겨 둔 구멍에 앵커볼트를 나중에 설치한다.

정밀도가 가장 높은 고정 매입공법은 주요 구조물에 주로 쓰고, 시공이 간편한 나중 매입공법은 경미한 구조물에 주로 쓴다.

① 동바리돌 → ② 동바리 → ③ 멍에 → ④ 장선 → ⑤ 마루널

[해설]

1층 마루틀은 지반에서 위로 쌓아 올리는 순서로 시공한다. 지반에 동바리돌을 놓고, 그 위에 짧은 기둥인 동바리를 세운 뒤 멍에를 건다.

멍에와 직각 방향으로 장선을 걸치고, 장선 위에 마루널을 깔아 마감한다. 하중은 마루널 → 장선 → 멍에 → 동바리 → 동바리돌 순으로 내려가므로 이를 거꾸로 하면 시공 순서가 된다.

혼동 주의: 2층 마루(홑마루·보마루·짠마루)에는 동바리와 동바리돌이 없다.

① 서중 ② 1.5 ③ 35

[해설]

콘크리트표준시방서(서중 콘크리트)에 따라 하루 평균기온이 25℃를 초과하면 서중콘크리트로 시공한다.

더운 날에는 슬럼프가 빨리 떨어지고 콜드조인트가 생기기 쉬워, 지연형 감수제를 써도 비빔 후 1.5시간 이내에 타설해야 한다. 타설할 때 콘크리트 온도는 35℃ 이하로 관리한다.

혼동 주의: 하루 평균기온 4℃ 이하는 한중콘크리트로, 서중(25℃ 초과)과 기준 온도를 구분해 외운다.

① 10
② 영식쌓기
③ 화란식쌓기
④ 1.2
⑤ 1.5
⑥ 3

[해설]

건축공사 표준시방서(조적공사)에 정한 벽돌쌓기 기본값을 묻는 문항이다.

• 줄눈 너비는 가로·세로 모두 10mm가 표준이다.
• 쌓기 방식은 통줄눈이 생기지 않아 튼튼한 영식쌓기나 모서리 처리가 쉬워 시공성이 좋은 화란식(네덜란드식)쌓기로 한다.
• 하루 쌓기 높이는 모르타르가 굳기 전에 아랫단이 눌려 변형되지 않도록 표준 1.2m, 최대 1.5m 이하로 제한한다.
• 블록벽과 직각으로 만나는 부분은 블록 3단마다 연결철물을 넣어 두 벽을 하나로 묶는다.

외우는 요령: 하루 쌓기 높이는 표준 1.2m·최대 1.5m를 한 쌍으로, 연결철물은 블록 3단마다로 기억한다.

① 1.8 ② 1,600

[해설]

건축공사 표준시방서(수장공사)에서 달대볼트는 반자틀받이를 매달아 천장 하중을 구조체에 전달하는 부재이다.

천장 깊이가 1.5m 이상으로 깊으면 달대볼트가 길어져 흔들리기 쉬우므로, 가로·세로 1.8m 정도 간격으로 흔들림 방지용 보강재를 설치한다. 콘크리트 부재에는 미리 매입한 인서트나 앵커볼트에 달대볼트를 반자틀받이에 대해 1,600mm 간격 이내로 설치해 내력을 확보한다.

혼동 주의: 달대볼트 기본 간격은 900mm, 주변부 단부 거리는 150mm 이내로 빈칸 수치와 구분한다.

[해설]

메탈 터치(Metal Touch)는 강구조 기둥 이음에서 상·하부 기둥 끝면을 금속끼리 직접 맞대는 이음 방식이다. 그림은 상부 기둥과 하부 기둥이 이음면에서 틈 없이 맞닿은 모습으로 그리고, 그 접촉면을 표시한다.

• 정밀 가공은 이음면을 평탄하고 직각으로 깎아 틈이 생기지 않게 하는 것이다.
• 밀착은 상·하부 기둥 단면을 서로 완전히 맞닿게 세우는 것이다.
• 응력 전달은 축방향 압축력의 약 50%를 접촉면이 하부 기둥으로 직접 넘기는 것이다.

실무 의미: 나머지 응력만 이음판·고력볼트·용접이 맡으므로 이음 부재를 줄일 수 있다.

[해설]

KS 용접기호에서 기준선 아래(화살표 쪽)에 놓인 V자 기호는 화살표가 가리키는 쪽에 하는 V형 그루브 용접이며, 기호 주위의 수치는 놓인 자리에 따라 뜻이 정해진다.

• 개선각 90° — V 기호 아래에 적힌 각도로, 홈 양쪽 경사면이 벌어진 각이다.
• 개선 깊이 11mm — 기호 왼쪽에 적는 치수로, 판을 깎아 낸 홈의 깊이다.
• 루트 간격 2mm — V 기호 안에 적는 치수로, 용입이 바닥까지 되도록 두 판 사이에 띄우는 틈이다.
• 모재 두께 12mm — 기호가 아니라 도면 속 판에 표시된 치수다.

혼동 주의: 개선 깊이 11mm는 판 두께 12mm보다 작고, 그 차이 1mm가 깎지 않고 남긴 루트면이다.

[해설]

오버랩과 언더컷은 모두 용접 비드 가장자리(지단부)에 생기는 형상 결함이지만 모양이 정반대다. 오버랩은 모재 위에 덮여 얹히고, 언더컷은 모재가 파인다.

• 오버랩은 용착금속이 모재와 녹아 붙지 않고 표면을 덮은 결함이므로, 비드 끝이 모재 위로 흘러넘친 모양으로 그린다.
• 언더컷은 비드 가장자리의 모재가 도랑처럼 파여 홈이 남은 결함이므로, 비드 옆 모재 표면이 오목하게 꺼진 모양으로 그린다.

원인도 반대로 외운다: 오버랩은 전류가 낮거나 운봉이 느릴 때 생기고, 언더컷은 전류가 과다하거나 운봉이 빠를 때 생긴다.

· 창고 면적 $A = 0.4 \times \dfrac{N}{n}$ (N: 포대수, n: 쌓기 단수)
$A = 0.4 \times \dfrac{500}{12} = 16.67$ m²

[해설]

시멘트 창고 소요면적은 A = 0.4 × N / n 식으로 구한다. 0.4는 1포당 필요한 바닥면적(m²) 계수, N은 포대수, n은 쌓기 단수(최대 13단)이며 이 문항은 12단이다.

$A = 0.4 \times \dfrac{N}{n}$
$A = 0.4 \times \dfrac{500}{12}$
$A = 16.67$ m²

혼동 주의: 포대수가 600포를 넘으면 N을 600포로(1,800포를 넘으면 전체의 1/3로) 잡는다. 500포는 그대로 대입한다.

· 비용경사 = (급속비용 − 정상비용) ÷ (정상공기 − 급속공기)
$A = \dfrac{9{,}000 - 6{,}000}{4 - 2} = 1{,}500$ 원/일
$B = \dfrac{16{,}000 - 14{,}000}{15 - 14} = 2{,}000$ 원/일
$C = \dfrac{8{,}000 - 5{,}000}{7 - 4} = 1{,}000$ 원/일
∴ C → A → B

[해설]

비용경사(Cost Slope)는 공기를 하루 단축할 때 늘어나는 비용으로, 값이 작을수록 싸게 공기를 줄일 수 있다.

비용경사 = (급속비용 − 정상비용) ÷ (정상공기 − 급속공기)
A = (9,000 − 6,000) ÷ (4 − 2) = 1,500원/일
B = (16,000 − 14,000) ÷ (15 − 14) = 2,000원/일
C = (8,000 − 5,000) ÷ (7 − 4) = 1,000원/일

따라서 작은 순서는 C → A → B이다. 공기단축 시에는 주공정선 위 작업 중 비용경사가 작은 것부터 줄인다.

· 압축철근비 $\rho' = \dfrac{A_s'}{b\,d} = \dfrac{1{,}000}{400 \times 500} = 0.005$
· 장기처짐계수 $\lambda_\Delta = \dfrac{\xi}{1 + 50\rho'} = \dfrac{2.0}{1 + 50 \times 0.005} = 1.6$
· 총처짐 = 즉시처짐 + 즉시처짐 $\times \lambda_\Delta = 20 + 20 \times 1.6 = 52$ mm

[해설]

총처짐은 즉시처짐 + 장기처짐이고, 장기처짐은 즉시처짐에 장기처짐계수 $\lambda_\Delta = \dfrac{\xi}{1+50\rho'}$를 곱해 구한다. 압축철근은 크리프 변형을 억제하므로 압축철근비 $\rho'$가 클수록 장기처짐이 줄어든다.

$\rho' = \dfrac{1{,}000}{400 \times 500} = 0.005$
$\lambda_\Delta = \dfrac{2.0}{1 + 50 \times 0.005} = 1.6$
$\delta_{total} = 20 + 20 \times 1.6 = 52$ mm

혼동 주의: 시간경과계수 ξ는 3개월 1.0, 6개월 1.2, 1년 1.4, 5년 이상 2.0이다.

· 1단 자유·타단 고정이므로 유효좌굴길이계수 $K = 2$, 약축 $I_y$ 적용
$P_{cr} = \dfrac{\pi^2 E I_y}{(KL)^2} = \dfrac{\pi^2 \times 210{,}000 \times 134 \times 10^4}{(2 \times 2{,}500)^2}$
$= 111{,}092$ N $\approx 111.09$ kN

[해설]

탄성좌굴하중은 오일러 공식으로 구하며, 1단 자유·타단 고정 기둥은 유효좌굴길이계수 K = 2를 쓴다.

기둥은 단면2차모멘트가 작은 약축으로 먼저 휘므로 I_x가 아닌 I_y = 134×10⁴ mm⁴를 대입한다.

P_cr = π²EI_y ÷ (KL)²
= π² × 210,000 × 134×10⁴ ÷ (2 × 2,500)²
= 111,092 N ≈ 111.09 kN

혼동 주의: K값은 양단 힌지 1.0, 양단 고정 0.5, 1단 고정·타단 힌지 0.7, 1단 자유·타단 고정 2.0이다.

현행 기준: 건축구조기준 KDS 41 20 00(건축물 콘크리트구조 설계기준, 국토교통부 고시 제2024-846호, 2024. 12. 24. 개정) 4.3.1(1)①은 KDS 14 20 50 4.4.2(3)②를 "띠철근의 수직간격은 축방향 철근지름의 16배 이하, 띠철근이나 철선지름의 48배 이하, 또한 기둥 단면의 최소 치수의 1/2 이하로 하여야 한다. 단, 200mm보다 좁을 필요는 없다"로 바꿨다. 이 기준으로는 min(352, 480, max(300/2=150, 200))=200mm가 된다. 아래 풀이는 출제 당시 기준(KDS 14 20 50: 기둥 단면 최소 치수 이하 → 300mm)이다.

· 축방향 주철근 지름의 16배: $22 \times 16 = 352$ mm
· 띠철근 지름의 48배: $10 \times 48 = 480$ mm
· 기둥 단면의 최소 치수: 300 mm
∴ 셋 중 최솟값 = 300 mm 지배

[해설]

콘크리트구조 철근상세 설계기준에 따르면 띠철근의 수직간격은 세 값 중 가장 작은 값 이하로 한다.

• 축방향 주철근 지름의 16배는 22 × 16 = 352 mm이다.
• 띠철근 지름의 48배는 10 × 48 = 480 mm이다.
• 기둥 단면의 최소 치수는 400 × 300 단면의 짧은 변인 300 mm이다.

세 값 중 최솟값인 300 mm가 최대 수직간격이 된다. 혼동 주의: 16배는 주철근, 48배는 띠철근 지름에 곱한다.

· 힘-변위 관계: $P = k \cdot \Delta L$
· 훅의 법칙 $\sigma = E\varepsilon$에서 $\dfrac{P}{A} = E \cdot \dfrac{\Delta L}{L}$, 즉 $\Delta L = \dfrac{PL}{EA}$
· $P = k \cdot \dfrac{PL}{EA}$에서 $k = \dfrac{EA}{L}$

[해설]

부재를 축방향 스프링으로 볼 때 스프링계수 k는 힘-변위 관계 P = kΔL과 훅의 법칙 σ = Eε를 연결해 구한다.

$\dfrac{P}{A} = E \cdot \dfrac{\Delta L}{L}$
$\Delta L = \dfrac{PL}{EA}$
$P = k \cdot \dfrac{PL}{EA}$
$k = \dfrac{EA}{L}$

k는 부재의 축강성이다. 단면적·탄성계수가 클수록, 길이가 짧을수록 커져 부재가 더 뻣뻣해진다.

[해설]

옥상 방수면적은 바닥면적에 파라펫 치켜올림을 더해 구한다. 올림 높이는 벽돌 400과 누름콘크리트 80을 합친 0.48 m이고, L자형이라도 바깥 둘레는 (10 + 8) × 2 = 36 m로 외접 사각형과 같다.

방수면적은 바닥과 치켜올림을 더한 값이다.
바닥 = 6 × 8 + 4 × 5 = 68 m²
치켜올림 = 36 × 0.48 = 17.28 m²
합계 = 68 + 17.28 = 85.28 m²

누름콘크리트량은 바닥면적에 두께 0.08 m를 곱한다.
68 × 0.08 = 5.44 m³

보호벽돌은 가로·세로에서 벽 두께 0.09 m를 빼서 중심선 둘레를 잡고, 높이 0.4 m와 0.5B 단위수량을 곱한다.
{(10 − 0.09) + (8 − 0.09)} × 2 = 35.64 m
35.64 × 0.4 × 75매/m² = 1,069.2 → 1,070매(올림)

[해설]

CPM 공정계산에서 결합점의 EST는 전진계산으로 구하며, 들어오는 경로 중 최댓값을 적는다. LST는 후진계산으로 구하며, 나가는 경로 중 최솟값을 적고, 가장 긴 경로 A→B→F→J→K(5+6+7+8+7)가 총 공사기간 33일의 주공정선이다.

• TF(전체여유)는 후속 결합점 LST − (작업 EST + 작업일수)이며, E는 18 − (11+3) = 4이다.
• FF(자유여유)는 후속 결합점 EST − (작업 EST + 작업일수)이며, E는 14 − 14 = 0이다.
• DF(간섭여유)는 TF − FF이며, 후속 작업의 여유를 잠식하는 몫이다(E는 4 − 0 = 4).

CP는 TF·FF·DF가 모두 0인 작업(A·B·F·J·K)에만 표시한다. 혼동 주의: D처럼 FF가 0이어도 TF가 1이면 주공정이 아니다.