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[건축기사 필기] 신출대비 3과목 건축구조 (30)
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문제 1

신출예상 · 한계상태설계법

강구조·콘크리트구조 설계에 사용하는 한계상태설계법(LSD)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

극한한계상태(강도)와 사용한계상태(처짐·균열·진동)를 구분하여 검토한다.

2

하중계수와 저항(강도)감소계수를 사용하여 안전성을 확보한다.

3

하중조합에 따라 소요강도를 산정하고 설계강도와 비교한다.

4

한계상태설계법은 허용응력만으로 검토하며 하중계수를 사용하지 않는다.

정답 및 해설

한계상태설계법은 하중계수(하중 증대)와 강도감소계수(저항 저감)를 적용하는 확률론적 설계법이다. 허용응력설계법(ASD)이 하중계수 없이 허용응력으로 검토하는 방식이다.

문제 2

신출예상 · 강도감소계수

콘크리트구조 설계에서 강도감소계수(φ)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

재료·시공의 불확실성과 부재의 중요도를 반영한다.

2

인장지배단면(휨)의 강도감소계수가 압축지배단면보다 크다.

3

전단·비틀림의 강도감소계수는 휨보다 작게 적용한다.

4

강도감소계수는 항상 1.0보다 큰 값을 사용한다.

정답 및 해설

강도감소계수 φ는 1.0 이하의 값(예: 인장지배 0.85, 전단 0.75 등)으로 공칭강도를 저감하여 안전여유를 둔다.

문제 3

신출예상 · 내진설계(성능기반)

건축물 내진설계에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

설계지진력은 지반조건·건물 중량·응답수정계수 등을 고려하여 산정한다.

2

연성(변형능력)이 큰 구조는 지진에너지를 흡수하는 데 유리하다.

3

비구조요소(설비·외장)의 내진성능도 확보하여야 한다.

4

내진설계는 지진력을 전혀 받지 않도록 건물을 완전히 강체로 만드는 것이다.

정답 및 해설

내진설계는 지진에너지를 연성거동으로 흡수·소산시켜 붕괴를 방지하는 개념으로, 완전 강체화가 아니라 적절한 강성·연성·에너지소산 능력을 확보한다.

문제 4

신출예상 · 면진·제진

지진에 대한 응답제어 기술에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

면진(base isolation)은 건물과 지반 사이에 절연장치를 두어 지진력 전달을 줄인다.

2

제진(damping)은 감쇠장치로 지진에너지를 흡수하여 응답을 저감한다.

3

면진은 구조물의 고유주기를 길게 하여 공진을 회피하는 효과가 있다.

4

면진장치는 건물 최상층에 설치하여 지반과 강하게 결합시키는 장치이다.

정답 및 해설

면진장치(적층고무받침 등)는 기초와 상부구조 사이에 설치하여 지반 진동의 전달을 차단·저감한다. 최상층 강결합은 면진 원리에 반한다.

문제 5

신출예상 · 풍하중

건축구조물의 풍하중에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

설계풍압은 기본풍속·지형·건물 높이·형상 등에 따라 달라진다.

2

고층·경량 구조물은 풍하중이 지배적인 경우가 많다.

3

풍진동(vortex shedding 등)에 대한 사용성(거주성) 검토가 필요할 수 있다.

4

풍하중은 건물 높이와 무관하게 항상 일정하다.

정답 및 해설

풍압은 높이가 높을수록 커지고(속도압 증가), 지형·노풍도(exposure)·형상계수의 영향을 받는다. 높이와 무관하게 일정하지 않다.

문제 6

신출예상 · 단면계수·휨응력

폭 b=200mm, 높이 h=300mm인 직사각형 단면의 단면계수(Z)는?

1

3.0×10⁶ mm³

2

9.0×10⁶ mm³

3

6.0×10⁶ mm³

4

1.8×10⁶ mm³

정답 및 해설

직사각형 단면계수 Z = bh²/6 = 200×300²/6 = 200×90,000/6 = 18,000,000/6 = 3.0×10⁶ mm³. 휨응력 σ = M/Z로 활용된다.

문제 7

신출예상 · 단면2차모멘트

폭 b=100mm, 높이 h=200mm인 직사각형 단면의 도심축에 대한 단면2차모멘트(I)는?

1

약 6.67×10⁷ mm⁴

2

약 3.33×10⁷ mm⁴

3

약 1.33×10⁸ mm⁴

4

약 2.00×10⁷ mm⁴

정답 및 해설

직사각형 I = bh³/12 = 100×200³/12 = 100×8,000,000/12 = 800,000,000/12 ≒ 6.67×10⁷ mm⁴.

문제 8

신출예상 · 좌굴(세장비)

압축재의 좌굴(buckling)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

오일러 좌굴하중은 세장비가 클수록 작아진다.

2

좌굴하중은 부재의 단면2차모멘트에 비례한다.

3

양단 지지조건에 따라 유효좌굴길이가 달라진다.

4

세장비가 클수록 좌굴하중이 커져 더 안전하다.

정답 및 해설

세장비(λ)가 클수록(가늘고 길수록) 좌굴하중은 작아져 좌굴에 취약하다. 오일러하중 Pcr = π²EI/(KL)²로 세장비의 제곱에 반비례한다.

문제 9

신출예상 · 정정·부정정

구조물의 정정·부정정에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

정정구조물은 힘의 평형조건만으로 반력·부재력을 구할 수 있다.

2

부정정구조물은 평형조건 외에 변형(적합)조건이 추가로 필요하다.

3

부정정차수가 높을수록 여분의 구속(잉여력)이 많다.

4

단순보는 대표적인 부정정구조물이다.

정답 및 해설

단순보(한쪽 힌지·한쪽 롤러)는 반력 3개로 평형조건(3개)만으로 풀리는 정정구조물이다. 연속보·라멘 등이 부정정이다.

문제 10

신출예상 · 전단력·휨모멘트

보의 전단력도(SFD)와 휨모멘트도(BMD)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

전단력이 0이 되는 점에서 휨모멘트가 극값(최대·최소)을 가진다.

2

등분포하중을 받는 단순보의 BMD는 포물선 형태이다.

3

집중하중 작용점에서 SFD는 불연속(계단형)으로 변한다.

4

휨모멘트는 전단력을 미분한 값과 같다.

정답 및 해설

전단력 V = dM/dx로, 휨모멘트를 미분한 것이 전단력이다(반대로 M은 V의 적분). 보기 4는 미분·적분 관계가 뒤바뀌었다.

문제 11

신출예상 · 철근콘크리트 보(균형철근비)

철근콘크리트 휨부재의 철근비에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

균형철근비는 콘크리트 압축파괴와 철근 항복이 동시에 일어나는 철근비이다.

2

과소철근보(저보강)는 철근이 먼저 항복하여 연성파괴를 유도한다.

3

과다철근보(과보강)는 콘크리트가 먼저 압축파괴되어 취성파괴가 우려된다.

4

설계에서는 취성파괴 유도를 위해 과다철근보로 설계하는 것이 바람직하다.

정답 및 해설

설계는 사전 징후가 있는 연성파괴를 유도하기 위해 최대철근비를 제한하여 과소철근(인장지배)으로 설계한다. 취성파괴는 위험하여 피한다.

문제 12

신출예상 · 기둥(장주·단주)

철근콘크리트 기둥에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

띠철근·나선철근은 주근의 좌굴을 방지하고 심부 콘크리트를 구속한다.

2

나선기둥은 띠기둥보다 연성과 심부 구속효과가 우수하다.

3

장주는 세장비가 커서 좌굴(2차 모멘트)의 영향을 고려해야 한다.

4

단주와 장주는 세장비와 무관하게 동일하게 설계한다.

정답 및 해설

장주는 세장비가 커서 좌굴·2차 효과(P-Δ)를 반영해야 하므로 단주와 설계 방법이 다르다.

문제 13

신출예상 · 슬래브(1방향·2방향)

철근콘크리트 슬래브에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

장변/단변 비가 2를 초과하면 1방향 슬래브로 거동한다.

2

2방향 슬래브는 두 방향으로 하중을 전달한다.

3

플랫플레이트는 보 없이 슬래브가 기둥에 직접 지지되는 형식이다.

4

장변/단변 비가 1에 가까울수록 1방향 슬래브로 설계한다.

정답 및 해설

장변/단변 비가 1에 가까우면(≤2) 두 방향 전달이 뚜렷한 2방향 슬래브로, 2를 초과하면 1방향 슬래브로 거동한다.

문제 14

신출예상 · 응력-변형률

강재의 응력-변형률 관계에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

비례한도까지는 응력과 변형률이 선형(후크의 법칙)이다.

2

항복점 이후 소성변형이 진행되며 연성거동을 보인다.

3

탄성계수(E)는 응력-변형률 곡선의 초기 기울기이다.

4

강재는 항복점이 없는 취성재료로 소성변형이 전혀 없다.

정답 및 해설

일반 구조용 강재는 명확한 항복점과 큰 소성변형(연성)을 갖는 연성재료이다. 취성재료가 아니다.

문제 15

신출예상 · 온도·건조수축 응력

콘크리트 구조의 균열 제어에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

건조수축·온도변화에 의한 균열을 줄이기 위해 수축·온도철근을 배치한다.

2

신축이음(EXP.J)·조절줄눈으로 변형을 흡수·유도한다.

3

배합·양생 관리로 초기 균열을 억제한다.

4

건조수축 균열은 철근을 배근하지 않을수록 감소한다.

정답 및 해설

수축·온도철근을 적절히 배근하면 균열 폭을 분산·제어할 수 있다. 무근으로 두면 큰 폭의 균열이 집중 발생한다.

문제 16

신출예상 · 트러스

트러스(truss) 구조에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

부재는 주로 축력(인장·압축)만 받는 것으로 이상화한다.

2

절점은 핀(회전) 접합으로 가정한다.

3

영부재(zero member)는 특정 조건에서 부재력이 0인 부재이다.

4

트러스 부재는 주로 휨모멘트를 전달하도록 설계한다.

정답 및 해설

트러스는 절점하중·핀접합 가정 하에 부재가 축력만 받도록 이상화한 구조이다. 휨모멘트 전달은 라멘(뼈대)구조의 특성이다.

문제 17

신출예상 · 내진(비틀림·편심)

건축물의 내진 계획에서 평면·입면 형상에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

질량중심과 강성중심의 편심이 크면 비틀림 거동이 커진다.

2

평면·입면이 단순·규칙적일수록 지진에 유리하다.

3

연약층(soft story)·급격한 강성 변화는 피한다.

4

강성중심과 질량중심의 편심이 클수록 지진에 유리하다.

정답 및 해설

편심이 크면 지진 시 비틀림 응답이 커져 불리하다. 두 중심을 가깝게 하여 비틀림을 줄이는 것이 유리하다.

문제 18

신출예상 · 프리캐스트(PC) 구조

프리캐스트 콘크리트(PC) 구조에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

공장 제작으로 품질 균일화·공기 단축에 유리하다.

2

부재 접합부의 일체성 확보(접합 상세)가 중요하다.

3

운반·양중 계획과 부재 크기·중량 제약을 고려한다.

4

PC 구조는 접합부 없이 하나의 부재로만 구성된다.

정답 및 해설

PC 구조는 여러 공장제작 부재를 현장에서 접합하여 구성하므로 접합부의 일체성·연속성 확보가 구조 성능의 핵심이다.

문제 19

신출예상 · 철근 정착·이음

철근의 정착 및 이음에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

정착길이는 철근이 콘크리트에서 뽑히지 않도록 필요한 묻힘길이이다.

2

인장이형철근의 정착길이는 철근지름·강도·콘크리트강도 등에 좌우된다.

3

겹침이음·기계적이음·용접이음 등의 방법이 있다.

4

응력이 큰 위치에 이음을 집중시키는 것이 바람직하다.

정답 및 해설

이음은 응력이 작은 위치에 분산 배치하는 것이 원칙이다. 최대 응력부에 이음을 집중하면 취약부가 된다.

문제 20

신출예상 · 하중의 종류

건축구조 설계의 하중에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

고정하중(사하중)은 구조체·마감 등 영구적으로 작용하는 하중이다.

2

활하중(적재하중)은 사람·가구 등 사용에 따른 변동하중이다.

3

적설·풍하중·지진하중 등은 환경(횡)하중에 해당한다.

4

활하중은 위치·크기가 항상 일정하여 고정하중과 동일하게 취급한다.

정답 및 해설

활하중은 사용 상황에 따라 위치·크기가 변하는 변동하중으로, 영구·불변인 고정하중과 구분하여 하중조합에서 다르게 취급한다.

문제 21

신출예상 · 내화·구조안전

구조부재의 내화 및 화재안전에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

강재는 고온에서 강도·강성이 급격히 저하되므로 내화피복이 필요하다.

2

콘크리트는 강재보다 내화성이 우수한 편이나 고강도는 폭렬에 유의한다.

3

내화구조는 화재 시 일정 시간 구조내력을 유지하도록 요구된다.

4

강구조는 내화피복 없이도 화재에 무한히 견딘다.

정답 및 해설

무피복 강재는 약 500~600℃ 부근에서 항복강도가 크게 저하되어 붕괴 위험이 커진다. 따라서 내화피복(뿜칠·보드·도료)이 필요하다.

문제 22

신출예상 · 조적·전단벽

조적조 및 전단벽에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

조적조는 압축에는 비교적 강하나 인장·전단·휨에는 약하다.

2

보강조적은 철근·모르타르로 인장·전단 저항을 보강한 것이다.

3

전단벽은 지진·풍하중 등 횡력에 저항하는 벽체이다.

4

조적조는 인장·휨에 매우 강하여 지진에 가장 유리한 구조이다.

정답 및 해설

무보강 조적조는 인장·휨·전단에 약해 지진에 취약하다. 내진성을 높이려면 보강조적이나 전단벽·골조와 병용해야 한다.

문제 23

신출예상 · 용접부 품질(구조)

강구조 용접 이음의 품질관리에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

완전용입 그루브용접은 모재와 동등한 강도를 확보하도록 한다.

2

엔드탭·스캘럽 등으로 용접 시·종단부 결함을 관리한다.

3

용접부는 비파괴검사(UT·RT)로 내부 건전성을 확인한다.

4

용접 이음은 품질검사 없이도 항상 모재보다 강도가 크다.

정답 및 해설

용접부는 결함(언더컷·블로홀·크랙 등)에 따라 강도가 저하될 수 있어 절차·검사 관리가 필수이다. 무검사로 항상 모재 이상 강도를 보장할 수 없다.

문제 24

신출예상 · 모듈러 구조(DfMA)

모듈러(modular) 구조 및 DfMA(제조·조립을 고려한 설계)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

공장 제작 유닛을 현장에서 조립하며 접합부 일체성이 중요하다.

2

운반·양중을 고려한 유닛 크기·중량 계획이 필요하다.

3

반복 유닛의 표준화로 품질·공기를 개선한다.

4

모듈러 구조는 유닛 간 접합 없이 하나의 부재로만 성립한다.

정답 및 해설

모듈러 구조는 다수 유닛을 접합하여 전체 구조를 이루므로 유닛 간 접합부의 강성·연속성 확보가 구조 성능의 핵심이다.

문제 25

신출예상 · 매스팀버(CLT)

매스팀버(mass timber)·CLT 구조에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

CLT는 판재를 직교 적층 접착하여 면内 강성을 확보한 공학목재이다.

2

중·고층 목조건축의 벽·바닥판 구조재로 활용된다.

3

탄소저장 효과 등 친환경성이 주목받는다.

4

CLT는 판재를 같은 방향으로만 적층하여 한 방향 강성만 갖는다.

정답 및 해설

CLT는 인접 층의 섬유방향을 직교로 적층하여 양방향 강성·치수안정성을 확보하는 것이 특징이다. 한 방향 적층은 글루램(집성재)에 가깝다.

문제 26

신출예상 · 언더피닝(기초보강)

기존 건축물의 기초를 보강·이설하는 언더피닝(underpinning) 공법에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

인접 굴착·침하 등으로 위험한 기존 기초를 보강하기 위해 시행한다.

2

마이크로파일·약액주입·받침대 등으로 하중을 새 지지층에 전달한다.

3

시공 중 기존 구조물의 침하·균열을 계측하며 관리한다.

4

언더피닝은 신축 건물의 최상층을 증축하는 공법이다.

정답 및 해설

언더피닝은 기존 건축물의 기초를 아래에서 보강·대체하여 침하·인접공사 위험에 대응하는 기초보강 공법으로, 상부 증축과 무관하다.

문제 27

신출예상 · 장기처짐(크리프)

철근콘크리트 부재의 장기처짐에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

지속하중에 의한 크리프·건조수축으로 시간이 지나며 처짐이 증가한다.

2

압축철근을 배근하면 장기처짐을 감소시킬 수 있다.

3

장기처짐은 즉시처짐에 장기추가처짐계수를 곱해 추정한다.

4

장기처짐은 하중 재하 직후에 모두 발생하고 이후에는 변하지 않는다.

정답 및 해설

장기처짐은 크리프·건조수축으로 수개월~수년에 걸쳐 서서히 증가한다. 재하 직후 발생하는 것은 즉시(탄성)처짐이다.

문제 28

신출예상 · 탑다운(역타)공법

도심 대심도 굴착의 탑다운(top-down) 공법에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

지하 구조체를 위에서 아래로 시공하며 굴착을 병행한다.

2

지상·지하 동시 시공으로 공기 단축이 가능하다.

3

1층 바닥을 선시공하여 흙막이 버팀 역할과 작업공간을 확보한다.

4

탑다운 공법은 지하를 모두 굴착한 뒤 아래에서 위로만 시공한다.

정답 및 해설

탑다운은 위층부터 아래로(top-down) 구조체를 만들며 굴착하는 공법으로, 완전 굴착 후 상향 시공하는 재래식(bottom-up)과 반대이다.

문제 29

신출예상 · 케이블·텐세그리티

인장을 주로 활용하는 구조에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

현수·사장구조는 케이블의 인장력으로 하중을 지지한다.

2

텐세그리티는 연속 인장재와 불연속 압축재의 균형으로 형상을 유지한다.

3

케이블 구조는 경량 대공간에 유리하다.

4

케이블(인장재)은 압축·휨에 강해 기둥·보로 직접 사용된다.

정답 및 해설

케이블은 인장에만 저항하고 압축·휨에는 저항하지 못한다. 따라서 기둥·보(압축·휨재)로 직접 쓸 수 없고 인장부재로 사용한다.

문제 30

신출예상 · 제진(BRB·감쇠장치)

구조물의 지진 응답을 줄이는 제진(damping) 장치에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

점탄성·유체·금속항복형 감쇠기 등으로 지진에너지를 흡수한다.

2

좌굴방지가새(BRB)는 압축 시 좌굴 없이 항복하여 에너지를 소산한다.

3

동조질량감쇠기(TMD)는 풍·지진에 의한 진동을 저감한다.

4

제진장치는 지진에너지를 전혀 흡수하지 못하고 구조물에 전달만 한다.

정답 및 해설

제진장치는 지진에너지를 감쇠기의 소성·점성 등으로 흡수·소산하여 구조물의 응답(변형·가속도)을 저감한다.

문제 1

신출예상 · 한계상태설계법

강구조·콘크리트구조 설계에 사용하는 한계상태설계법(LSD)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

극한한계상태(강도)와 사용한계상태(처짐·균열·진동)를 구분하여 검토한다.

2

하중계수와 저항(강도)감소계수를 사용하여 안전성을 확보한다.

3

하중조합에 따라 소요강도를 산정하고 설계강도와 비교한다.

4

한계상태설계법은 허용응력만으로 검토하며 하중계수를 사용하지 않는다.

정답 및 해설

한계상태설계법은 하중계수(하중 증대)와 강도감소계수(저항 저감)를 적용하는 확률론적 설계법이다. 허용응력설계법(ASD)이 하중계수 없이 허용응력으로 검토하는 방식이다.

문제 2

신출예상 · 강도감소계수

콘크리트구조 설계에서 강도감소계수(φ)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

재료·시공의 불확실성과 부재의 중요도를 반영한다.

2

인장지배단면(휨)의 강도감소계수가 압축지배단면보다 크다.

3

전단·비틀림의 강도감소계수는 휨보다 작게 적용한다.

4

강도감소계수는 항상 1.0보다 큰 값을 사용한다.

정답 및 해설

강도감소계수 φ는 1.0 이하의 값(예: 인장지배 0.85, 전단 0.75 등)으로 공칭강도를 저감하여 안전여유를 둔다.

문제 3

신출예상 · 내진설계(성능기반)

건축물 내진설계에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

설계지진력은 지반조건·건물 중량·응답수정계수 등을 고려하여 산정한다.

2

연성(변형능력)이 큰 구조는 지진에너지를 흡수하는 데 유리하다.

3

비구조요소(설비·외장)의 내진성능도 확보하여야 한다.

4

내진설계는 지진력을 전혀 받지 않도록 건물을 완전히 강체로 만드는 것이다.

정답 및 해설

내진설계는 지진에너지를 연성거동으로 흡수·소산시켜 붕괴를 방지하는 개념으로, 완전 강체화가 아니라 적절한 강성·연성·에너지소산 능력을 확보한다.

문제 4

신출예상 · 면진·제진

지진에 대한 응답제어 기술에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

면진(base isolation)은 건물과 지반 사이에 절연장치를 두어 지진력 전달을 줄인다.

2

제진(damping)은 감쇠장치로 지진에너지를 흡수하여 응답을 저감한다.

3

면진은 구조물의 고유주기를 길게 하여 공진을 회피하는 효과가 있다.

4

면진장치는 건물 최상층에 설치하여 지반과 강하게 결합시키는 장치이다.

정답 및 해설

면진장치(적층고무받침 등)는 기초와 상부구조 사이에 설치하여 지반 진동의 전달을 차단·저감한다. 최상층 강결합은 면진 원리에 반한다.

문제 5

신출예상 · 풍하중

건축구조물의 풍하중에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

설계풍압은 기본풍속·지형·건물 높이·형상 등에 따라 달라진다.

2

고층·경량 구조물은 풍하중이 지배적인 경우가 많다.

3

풍진동(vortex shedding 등)에 대한 사용성(거주성) 검토가 필요할 수 있다.

4

풍하중은 건물 높이와 무관하게 항상 일정하다.

정답 및 해설

풍압은 높이가 높을수록 커지고(속도압 증가), 지형·노풍도(exposure)·형상계수의 영향을 받는다. 높이와 무관하게 일정하지 않다.

문제 6

신출예상 · 단면계수·휨응력

폭 b=200mm, 높이 h=300mm인 직사각형 단면의 단면계수(Z)는?

1

3.0×10⁶ mm³

2

9.0×10⁶ mm³

3

6.0×10⁶ mm³

4

1.8×10⁶ mm³

정답 및 해설

직사각형 단면계수 Z = bh²/6 = 200×300²/6 = 200×90,000/6 = 18,000,000/6 = 3.0×10⁶ mm³. 휨응력 σ = M/Z로 활용된다.

문제 7

신출예상 · 단면2차모멘트

폭 b=100mm, 높이 h=200mm인 직사각형 단면의 도심축에 대한 단면2차모멘트(I)는?

1

약 6.67×10⁷ mm⁴

2

약 3.33×10⁷ mm⁴

3

약 1.33×10⁸ mm⁴

4

약 2.00×10⁷ mm⁴

정답 및 해설

직사각형 I = bh³/12 = 100×200³/12 = 100×8,000,000/12 = 800,000,000/12 ≒ 6.67×10⁷ mm⁴.

문제 8

신출예상 · 좌굴(세장비)

압축재의 좌굴(buckling)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

오일러 좌굴하중은 세장비가 클수록 작아진다.

2

좌굴하중은 부재의 단면2차모멘트에 비례한다.

3

양단 지지조건에 따라 유효좌굴길이가 달라진다.

4

세장비가 클수록 좌굴하중이 커져 더 안전하다.

정답 및 해설

세장비(λ)가 클수록(가늘고 길수록) 좌굴하중은 작아져 좌굴에 취약하다. 오일러하중 Pcr = π²EI/(KL)²로 세장비의 제곱에 반비례한다.

문제 9

신출예상 · 정정·부정정

구조물의 정정·부정정에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

정정구조물은 힘의 평형조건만으로 반력·부재력을 구할 수 있다.

2

부정정구조물은 평형조건 외에 변형(적합)조건이 추가로 필요하다.

3

부정정차수가 높을수록 여분의 구속(잉여력)이 많다.

4

단순보는 대표적인 부정정구조물이다.

정답 및 해설

단순보(한쪽 힌지·한쪽 롤러)는 반력 3개로 평형조건(3개)만으로 풀리는 정정구조물이다. 연속보·라멘 등이 부정정이다.

문제 10

신출예상 · 전단력·휨모멘트

보의 전단력도(SFD)와 휨모멘트도(BMD)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

전단력이 0이 되는 점에서 휨모멘트가 극값(최대·최소)을 가진다.

2

등분포하중을 받는 단순보의 BMD는 포물선 형태이다.

3

집중하중 작용점에서 SFD는 불연속(계단형)으로 변한다.

4

휨모멘트는 전단력을 미분한 값과 같다.

정답 및 해설

전단력 V = dM/dx로, 휨모멘트를 미분한 것이 전단력이다(반대로 M은 V의 적분). 보기 4는 미분·적분 관계가 뒤바뀌었다.

문제 11

신출예상 · 철근콘크리트 보(균형철근비)

철근콘크리트 휨부재의 철근비에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

균형철근비는 콘크리트 압축파괴와 철근 항복이 동시에 일어나는 철근비이다.

2

과소철근보(저보강)는 철근이 먼저 항복하여 연성파괴를 유도한다.

3

과다철근보(과보강)는 콘크리트가 먼저 압축파괴되어 취성파괴가 우려된다.

4

설계에서는 취성파괴 유도를 위해 과다철근보로 설계하는 것이 바람직하다.

정답 및 해설

설계는 사전 징후가 있는 연성파괴를 유도하기 위해 최대철근비를 제한하여 과소철근(인장지배)으로 설계한다. 취성파괴는 위험하여 피한다.

문제 12

신출예상 · 기둥(장주·단주)

철근콘크리트 기둥에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

띠철근·나선철근은 주근의 좌굴을 방지하고 심부 콘크리트를 구속한다.

2

나선기둥은 띠기둥보다 연성과 심부 구속효과가 우수하다.

3

장주는 세장비가 커서 좌굴(2차 모멘트)의 영향을 고려해야 한다.

4

단주와 장주는 세장비와 무관하게 동일하게 설계한다.

정답 및 해설

장주는 세장비가 커서 좌굴·2차 효과(P-Δ)를 반영해야 하므로 단주와 설계 방법이 다르다.

문제 13

신출예상 · 슬래브(1방향·2방향)

철근콘크리트 슬래브에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

장변/단변 비가 2를 초과하면 1방향 슬래브로 거동한다.

2

2방향 슬래브는 두 방향으로 하중을 전달한다.

3

플랫플레이트는 보 없이 슬래브가 기둥에 직접 지지되는 형식이다.

4

장변/단변 비가 1에 가까울수록 1방향 슬래브로 설계한다.

정답 및 해설

장변/단변 비가 1에 가까우면(≤2) 두 방향 전달이 뚜렷한 2방향 슬래브로, 2를 초과하면 1방향 슬래브로 거동한다.

문제 14

신출예상 · 응력-변형률

강재의 응력-변형률 관계에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

비례한도까지는 응력과 변형률이 선형(후크의 법칙)이다.

2

항복점 이후 소성변형이 진행되며 연성거동을 보인다.

3

탄성계수(E)는 응력-변형률 곡선의 초기 기울기이다.

4

강재는 항복점이 없는 취성재료로 소성변형이 전혀 없다.

정답 및 해설

일반 구조용 강재는 명확한 항복점과 큰 소성변형(연성)을 갖는 연성재료이다. 취성재료가 아니다.

문제 15

신출예상 · 온도·건조수축 응력

콘크리트 구조의 균열 제어에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

건조수축·온도변화에 의한 균열을 줄이기 위해 수축·온도철근을 배치한다.

2

신축이음(EXP.J)·조절줄눈으로 변형을 흡수·유도한다.

3

배합·양생 관리로 초기 균열을 억제한다.

4

건조수축 균열은 철근을 배근하지 않을수록 감소한다.

정답 및 해설

수축·온도철근을 적절히 배근하면 균열 폭을 분산·제어할 수 있다. 무근으로 두면 큰 폭의 균열이 집중 발생한다.

문제 16

신출예상 · 트러스

트러스(truss) 구조에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

부재는 주로 축력(인장·압축)만 받는 것으로 이상화한다.

2

절점은 핀(회전) 접합으로 가정한다.

3

영부재(zero member)는 특정 조건에서 부재력이 0인 부재이다.

4

트러스 부재는 주로 휨모멘트를 전달하도록 설계한다.

정답 및 해설

트러스는 절점하중·핀접합 가정 하에 부재가 축력만 받도록 이상화한 구조이다. 휨모멘트 전달은 라멘(뼈대)구조의 특성이다.

문제 17

신출예상 · 내진(비틀림·편심)

건축물의 내진 계획에서 평면·입면 형상에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

질량중심과 강성중심의 편심이 크면 비틀림 거동이 커진다.

2

평면·입면이 단순·규칙적일수록 지진에 유리하다.

3

연약층(soft story)·급격한 강성 변화는 피한다.

4

강성중심과 질량중심의 편심이 클수록 지진에 유리하다.

정답 및 해설

편심이 크면 지진 시 비틀림 응답이 커져 불리하다. 두 중심을 가깝게 하여 비틀림을 줄이는 것이 유리하다.

문제 18

신출예상 · 프리캐스트(PC) 구조

프리캐스트 콘크리트(PC) 구조에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

공장 제작으로 품질 균일화·공기 단축에 유리하다.

2

부재 접합부의 일체성 확보(접합 상세)가 중요하다.

3

운반·양중 계획과 부재 크기·중량 제약을 고려한다.

4

PC 구조는 접합부 없이 하나의 부재로만 구성된다.

정답 및 해설

PC 구조는 여러 공장제작 부재를 현장에서 접합하여 구성하므로 접합부의 일체성·연속성 확보가 구조 성능의 핵심이다.

문제 19

신출예상 · 철근 정착·이음

철근의 정착 및 이음에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

정착길이는 철근이 콘크리트에서 뽑히지 않도록 필요한 묻힘길이이다.

2

인장이형철근의 정착길이는 철근지름·강도·콘크리트강도 등에 좌우된다.

3

겹침이음·기계적이음·용접이음 등의 방법이 있다.

4

응력이 큰 위치에 이음을 집중시키는 것이 바람직하다.

정답 및 해설

이음은 응력이 작은 위치에 분산 배치하는 것이 원칙이다. 최대 응력부에 이음을 집중하면 취약부가 된다.

문제 20

신출예상 · 하중의 종류

건축구조 설계의 하중에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

고정하중(사하중)은 구조체·마감 등 영구적으로 작용하는 하중이다.

2

활하중(적재하중)은 사람·가구 등 사용에 따른 변동하중이다.

3

적설·풍하중·지진하중 등은 환경(횡)하중에 해당한다.

4

활하중은 위치·크기가 항상 일정하여 고정하중과 동일하게 취급한다.

정답 및 해설

활하중은 사용 상황에 따라 위치·크기가 변하는 변동하중으로, 영구·불변인 고정하중과 구분하여 하중조합에서 다르게 취급한다.

문제 21

신출예상 · 내화·구조안전

구조부재의 내화 및 화재안전에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

강재는 고온에서 강도·강성이 급격히 저하되므로 내화피복이 필요하다.

2

콘크리트는 강재보다 내화성이 우수한 편이나 고강도는 폭렬에 유의한다.

3

내화구조는 화재 시 일정 시간 구조내력을 유지하도록 요구된다.

4

강구조는 내화피복 없이도 화재에 무한히 견딘다.

정답 및 해설

무피복 강재는 약 500~600℃ 부근에서 항복강도가 크게 저하되어 붕괴 위험이 커진다. 따라서 내화피복(뿜칠·보드·도료)이 필요하다.

문제 22

신출예상 · 조적·전단벽

조적조 및 전단벽에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

조적조는 압축에는 비교적 강하나 인장·전단·휨에는 약하다.

2

보강조적은 철근·모르타르로 인장·전단 저항을 보강한 것이다.

3

전단벽은 지진·풍하중 등 횡력에 저항하는 벽체이다.

4

조적조는 인장·휨에 매우 강하여 지진에 가장 유리한 구조이다.

정답 및 해설

무보강 조적조는 인장·휨·전단에 약해 지진에 취약하다. 내진성을 높이려면 보강조적이나 전단벽·골조와 병용해야 한다.

문제 23

신출예상 · 용접부 품질(구조)

강구조 용접 이음의 품질관리에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

완전용입 그루브용접은 모재와 동등한 강도를 확보하도록 한다.

2

엔드탭·스캘럽 등으로 용접 시·종단부 결함을 관리한다.

3

용접부는 비파괴검사(UT·RT)로 내부 건전성을 확인한다.

4

용접 이음은 품질검사 없이도 항상 모재보다 강도가 크다.

정답 및 해설

용접부는 결함(언더컷·블로홀·크랙 등)에 따라 강도가 저하될 수 있어 절차·검사 관리가 필수이다. 무검사로 항상 모재 이상 강도를 보장할 수 없다.

문제 24

신출예상 · 모듈러 구조(DfMA)

모듈러(modular) 구조 및 DfMA(제조·조립을 고려한 설계)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

공장 제작 유닛을 현장에서 조립하며 접합부 일체성이 중요하다.

2

운반·양중을 고려한 유닛 크기·중량 계획이 필요하다.

3

반복 유닛의 표준화로 품질·공기를 개선한다.

4

모듈러 구조는 유닛 간 접합 없이 하나의 부재로만 성립한다.

정답 및 해설

모듈러 구조는 다수 유닛을 접합하여 전체 구조를 이루므로 유닛 간 접합부의 강성·연속성 확보가 구조 성능의 핵심이다.

문제 25

신출예상 · 매스팀버(CLT)

매스팀버(mass timber)·CLT 구조에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

CLT는 판재를 직교 적층 접착하여 면内 강성을 확보한 공학목재이다.

2

중·고층 목조건축의 벽·바닥판 구조재로 활용된다.

3

탄소저장 효과 등 친환경성이 주목받는다.

4

CLT는 판재를 같은 방향으로만 적층하여 한 방향 강성만 갖는다.

정답 및 해설

CLT는 인접 층의 섬유방향을 직교로 적층하여 양방향 강성·치수안정성을 확보하는 것이 특징이다. 한 방향 적층은 글루램(집성재)에 가깝다.

문제 26

신출예상 · 언더피닝(기초보강)

기존 건축물의 기초를 보강·이설하는 언더피닝(underpinning) 공법에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

인접 굴착·침하 등으로 위험한 기존 기초를 보강하기 위해 시행한다.

2

마이크로파일·약액주입·받침대 등으로 하중을 새 지지층에 전달한다.

3

시공 중 기존 구조물의 침하·균열을 계측하며 관리한다.

4

언더피닝은 신축 건물의 최상층을 증축하는 공법이다.

정답 및 해설

언더피닝은 기존 건축물의 기초를 아래에서 보강·대체하여 침하·인접공사 위험에 대응하는 기초보강 공법으로, 상부 증축과 무관하다.

문제 27

신출예상 · 장기처짐(크리프)

철근콘크리트 부재의 장기처짐에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

지속하중에 의한 크리프·건조수축으로 시간이 지나며 처짐이 증가한다.

2

압축철근을 배근하면 장기처짐을 감소시킬 수 있다.

3

장기처짐은 즉시처짐에 장기추가처짐계수를 곱해 추정한다.

4

장기처짐은 하중 재하 직후에 모두 발생하고 이후에는 변하지 않는다.

정답 및 해설

장기처짐은 크리프·건조수축으로 수개월~수년에 걸쳐 서서히 증가한다. 재하 직후 발생하는 것은 즉시(탄성)처짐이다.

문제 28

신출예상 · 탑다운(역타)공법

도심 대심도 굴착의 탑다운(top-down) 공법에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

지하 구조체를 위에서 아래로 시공하며 굴착을 병행한다.

2

지상·지하 동시 시공으로 공기 단축이 가능하다.

3

1층 바닥을 선시공하여 흙막이 버팀 역할과 작업공간을 확보한다.

4

탑다운 공법은 지하를 모두 굴착한 뒤 아래에서 위로만 시공한다.

정답 및 해설

탑다운은 위층부터 아래로(top-down) 구조체를 만들며 굴착하는 공법으로, 완전 굴착 후 상향 시공하는 재래식(bottom-up)과 반대이다.

문제 29

신출예상 · 케이블·텐세그리티

인장을 주로 활용하는 구조에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

현수·사장구조는 케이블의 인장력으로 하중을 지지한다.

2

텐세그리티는 연속 인장재와 불연속 압축재의 균형으로 형상을 유지한다.

3

케이블 구조는 경량 대공간에 유리하다.

4

케이블(인장재)은 압축·휨에 강해 기둥·보로 직접 사용된다.

정답 및 해설

케이블은 인장에만 저항하고 압축·휨에는 저항하지 못한다. 따라서 기둥·보(압축·휨재)로 직접 쓸 수 없고 인장부재로 사용한다.

문제 30

신출예상 · 제진(BRB·감쇠장치)

구조물의 지진 응답을 줄이는 제진(damping) 장치에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1

점탄성·유체·금속항복형 감쇠기 등으로 지진에너지를 흡수한다.

2

좌굴방지가새(BRB)는 압축 시 좌굴 없이 항복하여 에너지를 소산한다.

3

동조질량감쇠기(TMD)는 풍·지진에 의한 진동을 저감한다.

4

제진장치는 지진에너지를 전혀 흡수하지 못하고 구조물에 전달만 한다.

정답 및 해설

제진장치는 지진에너지를 감쇠기의 소성·점성 등으로 흡수·소산하여 구조물의 응답(변형·가속도)을 저감한다.