건축기사 실기 · 2022년 1회차

(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 참가자 범위, 즉 경쟁을 얼마나 열어 두느냐로 구분한다.

• 공개경쟁입찰 — 참가 자격을 공고해 유자격자 누구나 참여하므로 경쟁성·공정성이 가장 높다.
• 지명경쟁입찰 — 시공능력·신용이 검증된 3~7개 업체만 지명해 부적격자를 걸러 내면서 경쟁도 유지한다.
• 특명입찰(수의계약) — 가장 적합한 1개 업체를 골라 경쟁 없이 협의로 계약하므로 신속하지만 공사비가 높아질 수 있다.

외우는 요령: 경쟁 범위가 전체 → 일부 → 1곳 순으로 좁아진다.

하중의 증가 없이도 시간이 지남에 따라 변형이 계속 증가하는 굳은 콘크리트의 소성변형 현상

[해설]

크리프는 굳은 콘크리트에 일정한 하중이 계속 작용할 때, 하중을 더 늘리지 않아도 시간이 지나면서 변형이 계속 커지는 현상이다.

하중을 제거해도 일부가 원래대로 돌아오지 않는 소성변형이며, 처짐 증가와 프리스트레스 손실의 원인이 된다.

혼동 주의: 건조수축은 하중과 관계없이 수분이 빠져나가며 생기는 변형이라 크리프와 구별한다.

인장강도에 대한 항복강도의 비(항복강도 ÷ 인장강도)로, 강재가 항복 이후 파단에 이르기까지의 소성 여유를 나타내는 기계적 성질 지표

[해설]

항복비 = 항복강도 ÷ 인장강도. 값이 낮을수록 항복 이후 파단까지 소성변형 구간(연성 여유)이 크다는 뜻으로, 항복비가 낮은 철근일수록 지진 등 큰 변형에 대한 에너지 흡수 능력(연성)이 우수하다. 내진철근은 항복비 상한을 규정해 관리한다.

건축물의 기획·설계·시공부터 유지관리·운용, 해체·폐기에 이르기까지 전 생애에 걸쳐 투입되는 모든 비용의 합계

[해설]

LCC(생애주기비용)는 건축물의 기획·설계·시공부터 유지관리·운용, 해체·폐기까지 전 생애에 들어가는 모든 비용을 합한 것이다.

초기 공사비만 낮추면 유지관리비·에너지비가 커질 수 있다. 그래서 설계 단계부터 전 생애 총비용으로 대안을 비교하는 데 쓴다.

프로젝트의 전체 작업을 관리 가능한 단위로 계층적으로 분해·분류한 작업분류체계

[해설]

WBS는 프로젝트 전체 범위를 공정·공종별로 계층적으로 분해한 작업분류체계로, 공사비 산정·공정관리·책임 소재 배분의 기초 자료로 활용된다. 최하위 단위(워크패키지)는 원가·일정 관리가 가능한 수준까지 세분한다.

구조체가 붕괴에는 이르지 않으나 처짐·균열·진동 등으로 기능이 저하되어 외관·유지관리·내구성·사용성에 부적합하게 되는 한계상태

[해설]

한계상태설계법은 구조물이 요구 성능을 잃는 경계를 극한한계상태와 사용성한계상태로 나눈다.

사용성한계상태는 붕괴까지는 아니지만 처짐·균열·진동이 커져 외관·유지관리·내구성·사용성에 부적합해진 상태다. 하중계수 1.0을 적용한 사용하중 조합으로 검토한다.

혼동 주의: 붕괴·전도·파괴처럼 안전성이 무너지는 한계는 극한한계상태다.

(1) 공칭강도 — 강도감소계수를 적용하지 않은, 구조부재·단면의 저항 능력
(2) 설계강도 — 공칭강도에 강도감소계수($\phi$)를 곱한 강도

[해설]

콘크리트구조 강도설계법에서는 부재의 강도를 공칭강도와 설계강도로 구분한다.

• 공칭강도 — 재료강도와 단면 치수로 이론식에 따라 계산한 저항 능력이며, 강도감소계수를 곱하기 전의 값이다.
• 설계강도 — 공칭강도에 강도감소계수 $\phi$(1보다 작음)를 곱해 재료·시공 오차만큼 낮춘 값이다.

부재는 설계강도 ≥ 소요강도가 되도록 설계한다. 혼동 주의: 하중 쪽에 곱하는 것은 하중계수이고, 강도 쪽에 곱하는 것은 강도감소계수다.

(1) V — 가치(Value)
(2) F — 기능(Function)
(3) C — 비용(Cost)

[해설]

가치공학(VE)은 기능을 비용으로 나눈 값인 가치를 높이는 원가관리 기법이다.
V = F / C

• V — 가치(Value)로, 들인 비용에 비해 얻는 기능의 크기다.
• F — 기능(Function)으로, 사용자가 요구하는 성능·역할이다.
• C — 비용(Cost)으로, 그 기능을 얻는 데 드는 총비용(생애주기비용)이다.

가치를 높이려면 기능을 올리거나 비용을 낮춰야 한다. 실무에서는 기능은 유지하고 비용을 줄이는 방식을 가장 많이 쓴다.

(1) 솟음(Camber)
(2) 동바리(Support, Timbering)

[해설]

두 용어는 보의 처짐 대비와 거푸집 지지에 관한 가설·구조 용어다.

• 솟음(캠버) — 하중을 받아 처질 것을 미리 예상해 보·트러스를 위로 올려 시공하는 것으로, 사용 중에 처져도 수평에 가깝게 유지된다.
• 동바리 — 콘크리트가 필요한 강도를 낼 때까지 거푸집·슬래브의 하중을 아래에서 받치는 임시 기둥이다.

동바리는 콘크리트 압축강도가 충분히 확보된 것을 확인한 뒤에 해체한다.

① 콘크리트에 매립되는 부분
② 조립에 의해 서로 밀착·맞닿는 접합면(면맞춤부)
③ 고력(고장력)볼트 마찰접합부의 마찰면
④ 현장 용접부 및 그 인접 양측 100mm 이내

[해설]

건축공사 표준시방서 강구조공사에서는 도막이 불필요하거나 오히려 성능을 해치는 부위를 녹막이칠에서 뺀다.

• 콘크리트 매립부 — 알칼리성 콘크리트가 강재를 감싸 녹을 막고, 도막은 부착력만 떨어뜨린다.
• 밀착 접합면(면맞춤부) — 도막이 끼면 정밀하게 밀착·조립되지 않는다.
• 고력볼트 마찰접합부의 마찰면 — 도막이 미끄럼계수를 낮춰 접합내력이 줄어든다.
• 현장 용접부와 양측 100mm 이내 — 도료가 타면서 기공·블로홀 같은 용접결함이 생긴다.

외우는 요령: 묻히는 곳·맞닿는 곳·마찰면·용접할 곳은 칠하지 않는다.

① 갱폼(Gang Form)
② 클라이밍폼(Climbing Form)
③ 슬라이딩폼(Sliding Form)

[해설]

작업발판 일체형 거푸집은 거푸집에 작업발판·안전난간을 붙여 한 몸으로 만든 것으로, 따로 비계를 세우지 않고 고층 벽체·코어를 시공한다.

• 갱폼 — 대형 벽체 거푸집을 한 판으로 짜서 크레인으로 인양하며 층마다 다시 쓴다.
• 클라이밍폼 — 거푸집과 발판이 일체인 장치가 이미 타설한 벽체에 의지해 층 단위로 올라간다.
• 슬라이딩폼 — 콘크리트를 타설하면서 거푸집을 연속으로 끌어올려 이음 없이 시공한다.

산업안전보건기준에 관한 규칙은 갱폼·슬립폼·클라이밍폼·터널 라이닝폼을 예로 든다. 슬라이딩폼은 슬립폼과 같은 연속 상승 방식이다.

①, ④, ⑤

[해설]

레미콘이 현장에 도착하면 굳지 않은 콘크리트의 상태와 강도를 시공자가 직접 확인한다.

• 슬럼프 시험 — 반죽질기(워커빌리티)가 지정값의 허용범위 안에 드는지 본다.
• 공기량 시험 — 내동해성과 워커빌리티를 좌우하는 연행공기량을 확인한다.
• 압축강도용 공시체 제작 — 재령 28일 강도로 품질을 판정하려고 현장에서 시료를 채취한다.

물의 염소이온량·골재의 반응성·시멘트의 알칼리량은 재료 승인·배합 단계에서 관리하는 항목이다. 그래서 타설 현장에서 실시하는 시험이 아니다.

① 40
② 2

[해설]

건축물의 구조기준 등에 관한 규칙에 따라 보강콘크리트블록조의 세로철근은 이음 없이 배근하고 양 끝을 기초와 테두리보에 정착한다.

• 정착길이 40D 이상 — 철근지름의 40배만큼 묻어야 부착력으로 인장력을 전달할 수 있다.
• 피복두께 2cm 이상 — 철근이 녹스는 것을 막고 콘크리트(모르타르)와의 부착을 확보하기 위한 최소 두께다.

D는 철근의 공칭지름을 뜻하므로 D13(공칭지름 12.7mm)이면 40 × 12.7 ≈ 508mm 이상 정착한다.

① 200
② 블록 메시
③ 컨트롤 조인트

[해설]

건축공사 표준시방서 조적공사의 인방보 규정으로, 개구부 위 하중을 양옆 벽체로 넘기면서 균열을 막는 내용이다.

• 걸침길이 200mm 이상 — 인방보 양 끝이 벽체 블록에 충분히 얹혀야 지지력이 확보된다.
• 블록 메시 — 줄눈에 묻는 철망형 보강재로, 인방보와 주변 벽을 이어 균열을 억제한다.
• 컨트롤 조인트 — 균열이 생길 자리를 미리 끊어 두는 조절줄눈으로, 건조수축·온도변형을 흡수한다.

혼동 주의: 컨트롤 조인트는 균열을 유도하는 줄눈이고, 구조체를 완전히 분리하는 익스팬션 조인트(신축줄눈)와는 다르다.

[해설]

수평버팀대식 흙막이는 벽이 받은 배면 토압을 버팀대와 근입부 흙이 나눠 받치는, 힘의 평형 구조다.

• 버팀대의 반력 — 굴착 쪽 위에서 벽을 받쳐 미는 힘으로, 벽이 안쪽으로 넘어오지 못하게 막는다.
• 주동토압 — 배면 흙이 벽을 굴착 쪽으로 미는 힘으로, 벽이 흙에서 멀어지는 방향으로 움직일 때 생긴다.
• 수동토압 — 굴착 바닥 아래 근입부의 흙이 밀려오는 벽에 맞서 저항하는 힘이다.

혼동 주의: 정지토압은 벽이 전혀 움직이지 않을 때의 토압이라 이 그림의 힘에 해당하지 않고, 지하수압도 이 그림에 표시된 힘이 아니다.

[해설]

강구조 보-기둥 강접합에서 휨모멘트는 상·하부 플랜지 플레이트가 전달하고, 전단력은 웨브 쪽 전단 플레이트가 전달한다.

• 스티프너 — 보 플랜지 높이에 맞춰 기둥 안에 넣는 보강판으로, 플랜지에서 오는 집중력 때문에 기둥 웨브·플랜지가 국부좌굴하거나 변형되는 것을 막는다.
• 전단 플레이트 — 기둥면에 용접하고 보 웨브에 볼트로 체결하여 보의 전단력을 기둥으로 넘긴다.
• 하부 플랜지 플레이트 — 상부 플랜지 플레이트와 짝을 이루어 휨모멘트를 인장·압축의 짝힘으로 전달한다.
• 전단 플레이트의 용접 — 전단력만 부담하므로 판의 모서리를 기둥면에 삼각 단면으로 덧붙이는 필릿용접으로 한다.

혼동 주의: 큰 인장력을 받는 보 플랜지를 기둥에 직접 용접할 때는 완전용입 맞대기용접이 원칙이다.

① WD
② WW
③ SD
④ SW
⑤ AD
⑥ AW

[해설]

창호 기호는 재료기호 + 구별기호 순서로 두 글자를 붙여 만든다.

• 목제 — W(목재)+D(문)=WD, W(목재)+W(창)=WW.
• 철제 — S(강철)+D=SD, S(강철)+W=SW.
• 알루미늄제 — A(알루미늄)+D=AD, A(알루미늄)+W=AW.

혼동 주의: 앞 글자는 재료, 뒤 글자는 문·창 구별이므로 WW의 앞 W는 목재, 뒤 W는 창이다. 강철은 S, 스테인리스는 SS로 서로 다르다.

[해설]

유효좌굴길이는 $l_k = Kl$이다. 재질·단면적·길이가 같으면 지지조건으로 정해지는 좌굴계수 K의 크기 순서가 곧 유효좌굴길이의 순서다.

• B는 하단이 힌지이고 상단은 회전만 막힌 채 옆으로 움직이는 이동단이라 $K=2.0$으로 가장 길다.
• A는 하단이 고정이고 상단이 이동단(회전구속)이라 $K=1.0$이다.
• D는 상단이 고정이고 하단이 힌지이며 횡변위가 없어 $K=0.7$이다.
• C는 양단이 고정이라 $K=0.5$로 가장 짧다.

혼동 주의: 상단이 옆으로 밀리는 이동단(횡변위 허용)이면 K가 커진다. 그래서 A는 1단고정·타단자유의 2.0이 아니라 1.0이고, B는 양단힌지의 1.0이 아니라 2.0이다.

A ④ 비례한계
B ① 탄성한계
C ③ 상위항복점
D ② 하위항복점
E ⑩ 네킹
F ⑨ 파단
G ⑤ 탄성영역
H ⑦ 소성영역
I ⑥ 변형도경화영역
J ⑧ 파괴영역

[해설]

철근(연강)의 응력-변형도 곡선은 원점에서 비례한계 → 탄성한계 → 상위항복점 → 하위항복점 → 최대응력 → 파단 순으로 진행한다.

• 비례한계(A) — 응력과 변형도가 직선으로 비례하는(훅의 법칙) 마지막 점.
• 탄성한계(B) — 하중을 없애면 원래 길이로 돌아오는 마지막 점.
• 상위항복점(C) — 응력이 더 늘지 않아도 변형이 갑자기 커지기 시작하는 최고점.
• 하위항복점(D) — 상위항복점 직후 조금 떨어져 거의 일정하게 유지되는 응력.
• 네킹(E) — 최대응력(인장강도)을 지나 단면 한 곳이 잘록하게 줄어드는 현상.
• 파단(F) — 재료가 끊어지는 점.

구간은 탄성영역(G) → 소성영역(H, 응력이 일정한 항복 수평구간) → 변형도경화영역(I, 응력이 다시 오르는 구간) → 파괴영역(J, 네킹부터 파단까지) 순이다.

$f_{sp} = \dfrac{2P}{\pi D L} = \dfrac{2 \times (100 \times 10^3)}{\pi \times 300 \times 500} = 0.42$ MPa

[해설]

쪼갬인장강도는 원주 공시체를 옆으로 눕히고 지름 방향으로 눌러 쪼개는 간접 인장시험으로 구한다.

f_sp = 2P / (πDL)
= 2 × 100,000 / (π × 300 × 500)
= 200,000 / 471,239 ≒ 0.42 MPa

하중은 N(100kN = 100,000N), 치수는 mm로 맞춰야 결과가 MPa(N/mm²)로 나온다.

흡수율 = (표건 질량 − 절건 질량) ÷ 절건 질량 × 100
$= \dfrac{2{,}000 - 1{,}992}{1{,}992} \times 100 = 0.40$ %
(수중 질량 1,300g은 비중 산정용으로 흡수율 계산에는 쓰이지 않는다)

[해설]

골재의 흡수율은 표건 상태일 때 골재 내부 빈틈에 들어 있는 물의 양을 절건 질량에 대한 백분율로 나타낸 값이다.

흡수율 = (표건 질량 − 절건 질량) ÷ 절건 질량 × 100
= (2,000 − 1,992) ÷ 1,992 × 100
= 0.40%

혼동 주의: 수중 질량 1,300g은 밀도(비중) 계산에 쓰는 값이라 흡수율에는 넣지 않는다. 분모도 표건 질량이 아니라 절건 질량이다.

1.5B 정미량 224매/m², 붉은벽돌 할증률 3%
소요량 $=20\times224\times1.03=4{,}614.4\rightarrow4{,}615$ 매

[해설]

벽돌 소요량은 벽면적에 단위면적당 정미량과 (1 + 할증률)을 곱해 구한다.

표준형 벽돌을 1.5B로 쌓을 때 정미량은 224매/m²이고, 붉은벽돌 할증률은 3%다.

소요량 = 20 × 224 × 1.03
= 4,614.4 → 4,615매

벽돌은 낱장 단위이므로 소수점 이하는 올림한다. 혼동 주의: 시멘트벽돌의 할증률은 5%다.

(1) 기둥 — $(0.4 \times 4 \times 3) \times 4 = 19.2$ m²
(2) 벽체 — $(7.2 \times 3 \times 2) \times 2 + (4.2 \times 3 \times 2) \times 2 = 136.8$ m²

[해설]

기둥과 벽을 별도 타설하므로 기둥은 네 면 전체에 거푸집을 댄다. 벽은 기둥 사이 순길이의 양면에 거푸집을 댄다.

기둥 1개 = 둘레 × 높이 = 0.4 × 4 × 3 = 4.8 m²
기둥 4개 = 4.8 × 4 = 19.2 m²

벽 순길이 = 8 − 0.4 × 2 = 7.2 m, 5 − 0.4 × 2 = 4.2 m
장변 벽 = 7.2 × 3 × 2면 × 2개 = 86.4 m²
단변 벽 = 4.2 × 3 × 2면 × 2개 = 50.4 m²
합계 = 86.4 + 50.4 = 136.8 m²

혼동 주의: 벽 길이에서 모서리 기둥 폭(0.4 m × 2)을 빼지 않으면 기둥과 겹친 면적을 두 번 계산하게 된다.

$\phi P_n = 0.65 \times 0.80 \times [\,0.85 f_{ck}(A_g - A_{st}) + f_y A_{st}\,]$
$= 0.65 \times 0.80 \times [\,0.85 \times 27 \times (300 \times 400 - 3{,}096) + 400 \times 3{,}096\,]$
$= 2{,}039{,}100$ N $= 2{,}039.1$ kN

[해설]

콘크리트구조 설계기준(KDS 14 20 20)에 따라 띠철근 기둥의 최대 설계축강도는 공칭축강도에 강도감소계수 φ = 0.65와 우발편심 저감계수 0.80을 곱해 구한다.

A_g − A_st = 300 × 400 − 3,096 = 116,904 mm²
P_n = 0.85 × 27 × 116,904 + 400 × 3,096 = 3,921,346.8 N
φP_n = 0.65 × 0.80 × 3,921,346.8 ≈ 2,039,100 N = 2,039.1 kN

혼동 주의: 나선철근 기둥은 φ = 0.70, 저감계수 0.85를 쓴다.

· 실하중에 의한 휨모멘트 $M_x = M - \dfrac{M}{L}x$
· A점 단위모멘트에 의한 휨모멘트 $m_x = 1 - \dfrac{1}{L}x$
$\theta_A = \displaystyle\int_0^L \dfrac{M_x\, m_x}{EI}\,dx = \dfrac{1}{EI}\int_0^L \left(M - \dfrac{M}{L}x\right)\!\left(1 - \dfrac{1}{L}x\right)dx = \dfrac{ML}{3EI}$

[해설]

단위하중법(가상일법)은 처짐각을 구할 A점에 단위모멘트를 가해 가상 모멘트를 만든다. 그다음 실하중 모멘트와 가상 모멘트를 곱해 EI로 나누고 부재 전 구간에 대해 적분한다.

A점에 걸린 모멘트는 B점으로 갈수록 직선으로 줄어 0이 되므로, 두 모멘트는 모양이 같다.
$M_x = M\left(1-\dfrac{x}{L}\right),\quad m_x = 1-\dfrac{x}{L}$

$\theta_A = \dfrac{M}{EI}\displaystyle\int_0^L \left(1-\dfrac{x}{L}\right)^2 dx = \dfrac{M}{EI}\cdot\dfrac{L}{3}$
$\theta_A = \dfrac{ML}{3EI}$

혼동 주의: 반대편 B점의 처짐각은 $\dfrac{ML}{6EI}$로, 모멘트가 걸린 쪽의 절반이다.

주공정선은 C → D → H이며 총 공사기간은 13일이다.
※ △ = 결합점 EST(최조시각), □ = LST(최지시각), 굵은 선 = 주공정선 — 공정표·여유시간은 아래 도해와 표 참조

[해설]

네트워크 공정표는 각 작업의 선행관계에 따라 결합점을 연결해 작성하며, 전진계산으로 ES·EF(최조 시작·종료), 후진계산으로 LS·LF(최지 시작·종료)를 구한다. 여유시간이 0인 작업(C-D-H)이 전체 공사기간을 결정하는 주공정선이며, 총 공사기간은 13일이다. TF(총여유)는 LS−ES, FF(자유여유)는 다음 작업의 ES에서 자신의 EF를 뺀 값, DF(종속여유)는 TF−FF로 구하며, 주공정 작업은 TF·FF·DF가 모두 0이다.