TS(Torque Shear) 볼트

[해설]

TS볼트는 마찰접합용 고장력볼트의 일종으로, 전용 조임기(전동렌치)로 조여 설정 토크에 도달하면 핀테일이 자동으로 파단된다.

별도의 토크 측정 없이 파단 여부를 육안으로 확인하는 것만으로 소요 볼트장력이 도입되었음을 알 수 있어, 조임 관리와 재현성이 우수하고 시공관리가 용이하다.

① 화학 성분
② 기계적 성질(항복강도·인장강도·연신율)
③ 치수·형상 및 중량

[해설]

밀시트는 제강사가 발행하는 강재 품질증명서로, 화학성분 분석값, 인장시험 결과(항복강도·인장강도·연신율), 치수·형상·중량 등을 통해 해당 강재가 KS 규격에 적합한지 확인하는 근거 자료로 활용된다.

콘크리트 타설 직후 표면의 수분 증발 속도가 블리딩 속도보다 빨라, 굳지 않은 상태에서 표면이 급격히 건조·수축하며 발생하는 균열

[해설]

콘크리트 표면의 수분 증발 속도가 블리딩(내부 물이 표면으로 올라오는 현상)의 공급 속도를 초과하면 표면이 급속히 마르며 인장응력이 발생해 얕고 불규칙한 균열이 생긴다. 고온·건조·강풍 조건에서 발생하기 쉬우며, 타설 직후 살수·비닐덮개 등 초기 양생으로 표면 수분 증발을 억제해 방지한다.

(1) 예민비 = 자연 시료의 강도 ÷ 이긴 시료의 강도
(2) 함수율 변화 없이 흙을 이겼을 때 강도가 저하되는 정도로, 값이 클수록 이김에 의한 강도 저하가 큰 흙이다.

[해설]

점성토는 구조가 교란(이김)되면 입자 배열이 흐트러져 강도가 저하되는데, 이 저하 정도를 나타낸 지표가 예민비다. 예민비가 큰 흙일수록 시공 중 진동·타격 등에 의한 강도 저하가 크므로 시공관리에 유의해야 한다.

(1) 흡수량 — 표면건조 내부포화(표건) 상태의 골재가 내부 공극에 흡수한 물의 양
(2) 함수량 — 습윤 상태 골재의 내·외부에 함유된 전체 물의 양

[해설]

골재의 함수 상태는 절건 → 기건 → 표면건조 내부포화(표건) → 습윤 순으로 물이 많아진다.

흡수량은 표건 상태 골재가 내부 공극에 머금은 물의 양(표건-절건)이고, 함수량은 습윤 상태 골재가 표면 부착수까지 포함해 지니는 전체 물의 양(습윤-절건)이다. 함수량에서 흡수량을 뺀 값이 표면수량이다.

(1) 복층유리 — 두 장의 판유리 사이에 건조 공기층을 두고 테두리를 밀봉한 유리로, 단열·결로 방지·차음 성능이 우수하다.
(2) 강화유리 — 판유리를 연화점까지 가열한 뒤 급랭하여 표면에 압축응력층을 형성한 유리로, 일반 판유리의 3~5배 강도를 가지며 파손 시 잘게 부서진다.
(3) 배강도유리 — 판유리를 연화점까지 가열한 뒤 서냉하여 표면에 압축응력층(24MPa 이상)을 형성한 유리로, 일반 판유리의 약 2배 강도를 가진다.

[해설]

복층유리(페어글라스)는 밀폐된 건조공기층의 낮은 열전도율로 단열·결로 방지·차음 성능을 높인 유리다. 강화유리와 배강도유리는 모두 연화점 부근까지 가열해 표면에 압축응력층을 만든 열처리 유리이지만, 급랭하면 강도 3~5배의 강화유리가 되어 파손 시 잘게 부서지고, 서냉하면 강도 약 2배의 배강도유리가 되어 파손 시 대형 파편이 생긴다. 냉각 방식(급랭/서냉) − 강도 배수 − 파손 형태를 세트로 묶어 구분하는 것이 출제 포인트다.

(1) 슬라이딩 폼 — 거푸집을 수직으로 연속 이동시키며 콘크리트를 타설하여 시공이음 없이 균일하게 시공하는 거푸집(사일로·굴뚝 등)
(2) 와플 폼 — 무량판 구조의 2방향 장선(격자) 바닥판을 만들기 위한 상자 모양의 기성재 거푸집

[해설]

슬라이딩 폼은 거푸집을 상부로 연속 이동시키며 콘크리트를 타설하는 공법으로, 사일로·굴뚝 등 단면이 일정한 수직구조물에 적용해 시공이음 없이 균일한 표면을 얻는다. 와플 폼은 무량판(플랫슬래브) 구조에서 2방향 리브(장선) 바닥판을 형성하기 위한 상자형 기성 거푸집이다.

(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]

스캘럽은 웨브와 플랜지의 용접선이 만나는 지점처럼 용접선끼리 교차하는 부위에서 열영향부가 중첩되어 취약해지고 응력이 집중되는 것을 피하기 위해, 한쪽 부재를 미리 부채꼴로 따내 만든 홈이다.

엔드탭은 아크가 불안정한 용접 시작·종료부에 생기기 쉬운 블로홀·크레이터·언더컷 등의 결함을 본 용접부 밖으로 유도하기 위해 모재 양 끝단에 덧대는 보조 강판으로, 용접이 끝나면 잘라내는 것이 원칙이다.

(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(BM)은 공사 기간 내내 높이 측량의 기준이 되므로, 인근의 부동 고정점(경계석·기존 구조물 등)을 이용해 침하·이동 우려가 없는 견고한 위치에 설치한다.

지반면에서 0.5~1.0m 정도 높이에 두어 시공에 방해되지 않게 하고, 훼손·분실에 대비해 보조 기준점을 포함해 2개소 이상 설치함으로써 상호 대조·검측이 가능하도록 한다.

(1) 원인 — 용착금속이 급랭하거나 운봉 속도가 부적절하여 슬래그가 용착금속 내에 갇히는 것
(2) 방지 대책
① 용접 전류를 일정하게 유지하고 운봉 속도를 적절히 한다.
② 각 용접층마다 와이어 브러시로 슬래그를 충분히 제거한 뒤 다음 층을 용접한다.

[해설]

슬래그 감싸들기는 다층 용접 시 전층 슬래그를 충분히 제거하지 않거나 운봉·전류가 부적절해 급랭된 용착금속 내부에 슬래그가 갇히는 결함이다. 각 층 용접 후 와이어브러시 등으로 슬래그를 완전히 제거하고 적정 전류·운봉 속도를 유지해 방지한다.

① 시설 투자비와 작업 비용이 적게 든다.
② 인공건조에 비해 균일하게 건조된다.
③ 급격한 건조가 없어 할렬·변형 등 건조 결함이 적다.

[해설]

천연건조는 별도 가열 설비 없이 대기 중에 목재를 적재해 건조하는 방법으로, 인공건조 대비 초기 투자비·운영비가 적고 건조 속도가 완만해 내외부 함수율 차에 의한 할렬·변형 등 건조결함이 적으며 비교적 균일하게 건조된다. 다만 건조 기간이 길고 기후 영향을 받는 단점이 있다.

① 투수시험(투수계수 저하 확인)
② 강도시험(일축압축강도·표준관입시험)
③ 육안 확인(굴착 후 색소 판별)

[해설]

약액주입 효과 판정은 지반의 차수성·강도 개선 정도를 확인하는 것이 목적이다. 투수시험으로 주입 전후 투수계수 저하를 확인하고, 표준관입시험·일축압축시험 등으로 강도 증가를 확인하며, 굴착 후 색소를 넣은 주입재의 침투 범위를 육안으로 확인하는 방법을 병행한다.

① 기온이 5℃ 이하이면 작업을 중단한다.
② 바탕 콘크리트는 최소 21일 이상 양생하여 완전히 건조시킨 뒤 시공한다.

[해설]

침투식 액상 바닥강화재는 규산질계 성분이 콘크리트 표면 공극에 침투해 콘크리트 중의 수산화칼슘과 반응, 표면 조직을 치밀화해 내마모성을 높이는 재료다. 저온에서는 반응이 저하되므로 5℃ 이하에서는 시공을 중단하고, 바탕 콘크리트는 충분히 양생·건조된 상태에서 시공해야 침투·반응이 원활하다.

① 콘크리트가 철근 사이로 잘 흐르도록 유동성을 확보한다.
② 굵은 골재의 재료분리를 방지한다.
③ 철근과 콘크리트의 부착력을 확보하여 소요강도를 얻는다.

[해설]

철근 간격을 일정하게 유지하지 않으면 굵은 골재가 철근 사이를 통과하지 못해 재료분리와 공극(곰보)이 발생하고 콘크리트의 충전성이 저하되며, 철근 표면과 콘크리트의 부착면적이 균일하게 확보되지 않아 소요 부착강도를 얻기 어렵다.

① 1층 바닥 슬래브를 먼저 시공하여 작업장·자재 적치 공간으로 활용할 수 있다.
② 지상과 지하를 동시에 시공하여 공기를 단축할 수 있다.
③ 1층 슬래브가 지붕 역할을 하여 날씨에 관계없이 공사할 수 있다.

[해설]

역타설공법은 지하 각 층 슬래브를 지상에서 지하로 순차 타설하며 이를 흙막이 지지 구조와 작업장으로 활용하는 공법이다. 지상·지하 동시 작업이 가능해 공기가 단축되고, 완성된 슬래브가 상부 작업장·자재 야적 공간이 되며 우천 시에도 지하 작업이 가능하다는 장점이 있다.

(1) 설치 위치 — 건물의 모서리(우각부)
(2) 기입 사항
① 벽돌 쌓기 단수와 줄눈 표시
② 창문틀의 위치와 치수
③ 앵커볼트·나무벽돌 등 매립철물의 위치
④ 인방보·테두리보의 설치 위치

[해설]

세로규준틀은 조적공사에서 벽돌 켜수·줄눈·개구부 위치 등을 표시해 쌓기의 수직 기준과 시공 정밀도를 확보하기 위한 규준으로, 시공 중 변형이 적은 건물 모서리(우각부)에 설치한다.

기입 사항은 쌓기 단수와 줄눈, 창문틀의 위치·치수, 앵커볼트·나무벽돌 등 매립철물의 위치, 인방보·테두리보의 설치 위치 등이다.

① 0.01
② 0.08
③ 0.04

[해설]

콘크리트구조기준(KDS 14 20)에서 압축부재의 축방향 주철근비는 시공성과 철근 혼잡 방지를 위해 0.01(1%) 이상 0.08(8%) 이하로 제한하며, 겹침이음 구간에서는 과도한 철근 혼잡을 막기 위해 철근비가 0.04(4%)를 넘지 않도록 규정한다.

① 간극비 $e = \dfrac{V_v}{V_s}$
② 함수비 $w = \dfrac{W_w}{W_s} \times 100\,(\%)$
③ 포화도 $S = \dfrac{V_w}{V_v} \times 100\,(\%)$

[해설]

흙의 3상(고체·물·공기)에서 간극비는 흙입자 체적에 대한 간극(공기+물) 체적의 비, 함수비는 흙입자 중량에 대한 물 중량의 비(%), 포화도는 간극 체적 중 물이 차지하는 비율(%)로 정의된다. 포화도 100%는 간극이 물로 완전히 채워진 상태를 뜻한다.

[해설]

고장력볼트 너트회전법은 밀착조임 후 너트가 $120^{\circ}\pm 30^{\circ}$ 범위 내로 회전했는지로 합격을 판정하므로, 이 범위를 벗어난 (2)·(3)은 불합격이 된다.

회전각이 기준보다 크면(과다) 볼트에 과도한 축력이 걸려 파단·항복 위험이 생기고, 회전각이 기준보다 작으면(부족) 설계 축력에 못 미쳐 접합부에 미끄러짐이 발생할 수 있어 두 경우 모두 재시공 대상이다.

채점 포인트는 판정 근거로 $120^{\circ}\pm 30^{\circ}$라는 허용범위를 명시하고, 불합격 사유를 "회전 과다"·"회전 부족"으로 구분해 쓰는 것이다.

① 20
② 18.5
③ 21

[해설]

콘크리트구조기준(KDS 14 20 30)의 처짐 계산을 생략할 수 있는 최소두께표(보통중량콘크리트, f_y=400MPa 기준) 값이다. 단순지지 1방향 슬래브는 L/20, 1단연속보는 L/18.5이며, 리브(장선)가 있는 1방향 슬래브는 하중조건이 보에 가까워 보의 최소두께 비율을 준용하므로 양단연속 조건에서 L/21이 적용된다.

$\phi F_y A_g = 0.90 \times 355 \times 5{,}624 = 1{,}796{,}868$ N $\approx 1{,}796.87$ kN

[해설]

인장재의 설계인장강도는 총단면 항복한계상태($\phi F_y A_g$, $\phi=0.90$)와 유효단면 파단한계상태($\phi F_u A_e$, $\phi=0.75$) 중 작은 값으로 정하는데, 이 문제는 전단면 항복만 요구하므로 $\phi F_y A_g$를 계산한다.

SM355는 항복강도 $F_y=355$MPa이므로 $0.90 \times 355 \times 5{,}624 = 1{,}796{,}868$N, 즉 약 1,796.87kN이다.

· 기본 정착길이 $l_{db} = \dfrac{0.6\, d_b\, f_y}{\lambda \sqrt{f_{ck}}} = \dfrac{0.6 \times 25 \times 400}{1.0 \times \sqrt{25}} = 1{,}200$ mm
· 정착길이 $l_d = l_{db} \times 1.3 = 1{,}200 \times 1.3 = 1{,}560$ mm

[해설]

순간격·피복두께가 철근 지름 이상인 표준 조건을 만족하므로 기본식 $l_{db} = \dfrac{0.6\, d_b\, f_y}{\lambda \sqrt{f_{ck}}}$를 적용한다. 보통중량콘크리트이므로 경량콘크리트계수 $\lambda=1.0$, 도막되지 않은 철근이므로 도막계수도 1.0이다.

부모멘트를 받는 상부 단면의 철근은 정착길이 아래로 300mm를 초과하는 콘크리트를 치게 되어 부착 성능이 저하되므로 상부철근 보정계수 1.3을 곱한다(KDS 14 20 52). 따라서 $l_d = 1{,}200 \times 1.3 = 1{,}560$ mm이다.

· 다짐 상태 환산 $= 30 \times \dfrac{C}{L} = 30 \times \dfrac{0.9}{1.2} = 22.5$ m³
· 터돋우기 소요(다짐) 토량 $= 30 \times 0.6 = 18$ m³
· 남는 다짐 토량 $= 22.5 - 18 = 4.5$ m³
· 남는 흐트러진 토량 $= 4.5 \times \dfrac{L}{C} = 4.5 \times \dfrac{1.2}{0.9} = 6$ m³

[해설]

흐트러진 토량에 $C/L$을 곱하면 다짐 토량, 다짐 토량에 $L/C$를 곱하면 흐트러진 토량이 된다.

반입 흐트러진 흙 30m³ → 다짐 22.5m³, 터돋우기 소요 다짐 토량은 면적×두께 = 30×0.6 = 18m³, 남는 다짐 토량 4.5m³를 흐트러진 상태로 환산하면 6m³다. 검산 결과 일치한다.

· 연직력 평형 $\sum V = 0$: $-5 - F_C \sin 30^{\circ} = 0$ → $F_C = -10$ kN(압축)
· 수평력 평형 $\sum H = 0$: $F_T + F_C \cos 30^{\circ} = 0$
  $F_T = -F_C \cos 30^{\circ} = +8.66$ kN(인장)

[해설]

절점법(Method of Joints)은 한 절점에 작용하는 모든 힘의 연직·수평 평형조건으로 미지 부재력을 구하는 방법이다. 연직평형식에서 C부재력을 먼저 구하고(음수이므로 압축), 이를 수평평형식에 대입해 T부재력을 구하면 양수(인장)로 나온다. 검산 결과 T=+8.66kN으로 일치한다.

각 기둥은 수평력 P를 강비에 비례하여 $\dfrac{P}{2}$씩 분담하며, 기둥 하부(고정단)에서 최대 휨모멘트 $\dfrac{Ph}{2}$가 발생한다. 보($K = 0$)에는 휨모멘트가 생기지 않는다.
· BMD 개형: 좌측 기둥 $-\dfrac{Ph}{2}$, 우측 기둥 $+\dfrac{Ph}{2}$ — 기둥 상단 0에서 하단 고정단까지 직선 변화, 보 구간은 0

[해설]

보의 강비 K=0은 보의 휨강성을 무시한다는 뜻으로, 이 경우 수평하중 P는 강비가 동일한(K=1) 좌우 기둥에 균등 분배되어 각각 P/2씩 부담한다. 기둥은 상단 자유, 하단 고정으로 거동하므로 최대 휨모멘트는 고정단(하단)에서 Ph/2로 발생하고 상단은 0이며, 좌우 기둥의 모멘트 방향(부호)은 서로 반대다.

주공정선(CP)은 B→D→G→K→N→Q이며, 총 공사기간은 41일이다.(D는 더미이며 소요일수 0)

작업명/EST/EFT/LST/LFT/TF/FF/DF/CP:
A 0/5/9/14/9/0/9/
B 0/16/0/16/0/0/0/※
C 5/7/14/16/9/9/0/
D 16/16/16/16/0/0/0/※
E 5/15/16/26/11/0/11/
F 16/22/21/27/5/0/5/
G 16/26/16/26/0/0/0/※
H 15/23/26/34/11/6/5/
I 22/24/29/31/7/0/7/
J 22/28/27/33/5/5/0/
K 26/33/26/33/0/0/0/※
L 26/29/31/34/5/0/5/
M 24/26/31/33/7/7/0/
N 33/38/33/38/0/0/0/※
P 29/33/34/38/5/5/0/
Q 38/41/38/41/0/0/0/※

[해설]

화살표형(ADM) 네트워크 공정표에서 EST는 선행작업 완료시각의 최댓값, LST는 후속작업 개시시각의 최솟값으로 구하며, TF=LST-EFT(또는 LFT-EFT), FF=후속작업 EST-EFT, DF=TF-FF이다. TF=0인 작업을 연결하면 주공정선(CP)이 되며, 본 문제는 B→D→G→K→N→Q가 주공정선으로 총공사기간 41일이다.