13년 3회차

콘크리트는 압축강도에 비해 인장강도가 매우 작은 재료이므로, 인장강도에 비해 압축강도가 작다는 설명은 옳지 않다.

재료의 운반·시공이 비교적 쉽고 자체 무게가 무거우며 건조수축에 의한 균열이 발생하기 쉽다는 나머지 특징은 콘크리트의 일반적인 성질과 일치한다.

골재 표면에는 물기가 없고 골재알 속의 빈틈만 물로 가득 차 있는 상태를 표면건조 포화상태라 한다.

절대건조상태는 골재 내부에도 수분이 전혀 없는 상태이고, 공기 중 건조상태는 내부 빈틈이 일부만 물로 차 있는 상태이며, 습윤상태는 표면에도 물기가 있는 상태이므로 이 설명과 구분된다.

PSC(프리스트레스트 콘크리트)는 단면이 얇고 지간이 길어 진동에 불리한 구조적 특징을 가지므로, 변형이 작아 진동하지 않는다는 설명은 옳지 않다.

내화성에 불리하고 고강도의 콘크리트·강재를 사용하며 지간을 길게 할 수 있다는 나머지 특징은 PSC 부재의 일반적인 성질에 해당한다.

등가직사각형 응력블록의 깊이는 $a = \beta_1 c$로 구한다.

$f_{ck}=29\mathrm{MPa}$는 28MPa를 초과하므로 $\beta_1 = 0.85 - 0.007\times(f_{ck}-28) = 0.85-0.007 = 0.843$이다.

따라서 $a = 0.843\times100\mathrm{mm} = 84.3\mathrm{mm}$가 된다.

정착길이는 $l_d = (\text{보정계수})\times(\text{기본정착길이})$로 구한다.

$l_d = 0.8\times600\mathrm{mm} = 480\mathrm{mm}$이므로 이 철근의 정착길이는 480mm이다.

철근콘크리트 보에서 동일 평면에 있는 평행한 주철근의 수평 순간격은 25mm 이상이면서 동시에 철근의 공칭지름 이상을 확보하도록 규정하고 있다.

이는 콘크리트가 철근 사이를 충분히 채워 다짐될 수 있도록 하기 위한 최소 기준이다.

인장철근의 겹침이음 길이는 이음 등급에 관계없이 최소 300mm 이상 확보해야 한다.

콘크리트구조기준의 철근 이음 규정에서는 산정된 겹침이음 길이가 300mm보다 작게 나오더라도 항상 300mm 이상을 확보하도록 하한값을 두고 있다.

단철근보에서 콘크리트가 부담하는 전압축력은 $C = 0.85 f_{ck} a b$로 구한다.

$C = 0.85\times30\mathrm{MPa}\times100\mathrm{mm}\times400\mathrm{mm} = 1{,}020{,}000\mathrm{N} = 1{,}020\mathrm{kN}$이다.

철근비는 $\rho = \dfrac{A_s}{bd}$로 구한다.

$\rho = \dfrac{1520\mathrm{mm^2}}{300\mathrm{mm}\times450\mathrm{mm}} = \dfrac{1520}{135000} \approx 0.011$이다.

스터럽과 띠철근의 표준갈고리는 90° 표준갈고리와 135° 표준갈고리로 분류되므로, 90°와 180° 표준갈고리로 분류된다는 설명은 옳지 않다.

주철근의 표준갈고리가 180°와 90°로 분류되고, 180° 표준갈고리는 구부린 반원 끝에서 4db 이상 또한 60mm 이상, 90° 표준갈고리는 구부린 끝에서 12db 이상 더 연장한다는 나머지 설명은 규정에 부합한다.

시공이음은 될 수 있는 대로 전단력이 작은 위치에 설치해야 하므로, 전단력이 큰 위치에 설치한다는 설명은 옳지 않다.

설계에 정해진 이음의 위치와 구조를 지켜야 하고, 신축이음에는 이음재·지수판 등을 설치할 수 있으며 양쪽 부재가 구속되지 않도록 한다는 나머지 설명은 옳다.

현장치기 콘크리트 중 수중에 치는 콘크리트는 피복두께를 가장 크게(최소 100mm) 확보해야 한다.

물속에서 시공되는 특성상 콘크리트 품질 확보와 철근 보호에 불리하므로, 흙에 영구히 묻히는 경우(75mm)나 옥외 공기에 노출되는 경우보다 더 큰 피복두께가 요구된다.

한중콘크리트는 하루 평균기온이 4℃ 이하로 예상될 때, 서중콘크리트는 하루 평균기온이 25℃ 이상으로 예상될 때 그 시공 기준을 적용한다.

최소 철근간격의 제한은 콘크리트를 철근 사이로 충분히 채워 다지고, 철근 사이 공극이나 전단·수축 균열을 방지하기 위한 규정이므로, 철근의 부식 방지는 이 규정의 목적과 거리가 멀다.

철근 부식 방지는 철근간격이 아니라 피복두께 확보와 관련된 사항이다.

강도설계법에서는 콘크리트 압축연단의 극한 변형률을 0.003으로 가정하므로, 인장연단의 변형률을 0.03으로 가정한다는 설명은 옳지 않다.

변형률이 중립축으로부터의 거리에 비례하고, 항복강도 이하에서 철근의 응력이 탄성계수와 변형률의 곱으로 표현되며, 철근과 콘크리트의 부착이 완전하다고 보는 나머지 가정은 강도설계법의 기본 가정에 해당한다.

워싱턴형 공기량 측정기로 공기실에 일정 압력을 가한 뒤 콘크리트로 인해 압력이 낮아지는 정도로부터 공기량을 구하는 방법을 공기실 압력법이라 한다.

철근비가 커서 압축측 콘크리트의 파쇄로 보가 파괴될 경우, 사전 징조 없이 갑자기 파괴되는 이러한 파괴 형태를 취성파괴라 한다.

철근이 먼저 항복한 뒤 콘크리트가 파괴되는 경우에는 처짐이 커지는 징조를 보이며 서서히 파괴되는 연성파괴 양상을 나타낸다는 점과 대비된다.

분말도는 시멘트 입자가 얼마나 가늘게 분쇄되어 있는지(입자의 가는 정도)를 나타내는 지표이다.

분말도가 높으면 물과 닿는 표면적이 커져 수화작용이 빨라지므로 조기강도가 커지고, 풍화하기 쉬우며 건조수축도 커진다. 또한 분말도는 블레인 공기투과장치 등으로 측정하고 오토클레이브 시험은 시멘트의 안정성을 확인하는 시험이므로, 나머지 설명은 옳지 않다.

물-시멘트비가 크면 시멘트풀이 묽어지고 경화 후 공극이 많아져 압축강도가 작아진다.

같은 이유로 수밀성과 내구성도 떨어지며, 반죽이 묽어지므로 워커빌리티가 나빠진다고 볼 수도 없어(다만 재료분리가 일어나기 쉽다) 나머지 설명은 옳지 않다.

보의 주철근을 고정하면서 이에 직각 또는 경사지게 배치하여 전단력에 저항하도록 하는 보강철근을 스터럽이라 한다.

부철근은 정철근과 함께 휨모멘트에 저항하는 주철근의 일종이고, 배력철근은 슬래브에서 응력을 분산시키는 철근이므로 이 설명과는 구분된다.

전도식 옹벽이라는 명칭은 옹벽의 형식 분류에 쓰이지 않는다.

옹벽은 자중으로 토압에 저항하는 중력식 옹벽, 얇은 벽체와 저판으로 구성된 캔틸레버 옹벽, 배면에 부벽을 세운 뒷부벽식 옹벽 등으로 분류된다.

PSC 부재에서 긴장재를 수용할 구멍을 미리 콘크리트 속에 만들어 두기 위해 사용하는 관을 시스(sheath)라 한다.

덕트는 이렇게 형성된 긴장재 배치용 구멍(관로) 자체를 가리키는 용어이므로, 묻어 두는 관을 뜻하는 시스와는 구분된다.

하중 P가 위에서 작용하는 단순보의 지간 중앙 단면에서는 아래쪽이 인장을 받으므로, 단면의 가장 아래쪽인 C 위치가 철근을 배치할 자리다.

보가 아래로 처지면 윗면은 줄어들어 압축, 아랫면은 늘어나 인장이 생긴다. 콘크리트는 압축에는 강하지만 인장에는 약해 균열이 먼저 생기므로, 인장이 걸리는 하연에 철근을 넣어 인장력을 부담시킨다.

• 단면 윗부분의 B는 압축을 받는 자리여서 휨 주철근 위치로 맞지 않다.
• 좌우로 길게 뻗은 중심선(중립축) 위에 놓인 가운데 점 A와 그 좌·우의 D는 휨응력이 0인 높이여서 철근을 두어도 휨에 대한 효과가 없다.

기초가 받을 수 있는 하중은 $P = q_a \times A$로 구한다.

기초 면적은 $A = 2\mathrm{m}\times3\mathrm{m}=6\mathrm{m^2}$이므로, $P = 100\mathrm{kN/m^2}\times6\mathrm{m^2} = 600\mathrm{kN}$이 된다.

배력철근은 정철근·부철근과 같은 주철근이 아니라, 응력을 분산시키고 주철근의 위치를 고정하는 보조 철근이므로 힘을 받는 주철근이라는 설명은 옳지 않다.

배력철근이 응력을 고르게 분포시키고 주철근 간격을 유지시키며 건조수축·온도변화에 의한 균열을 감소시킨다는 나머지 설명은 옳다.

PS강재는 시간이 지나도 긴장력 손실이 적도록 릴렉세이션이 작아야 하므로, 릴렉세이션이 커야 한다는 설명은 옳지 않다.

인장강도가 크고 적당한 인성·연성을 가지며 응력 부식에 대한 저항성이 커야 한다는 나머지 성질은 PS강재에 요구되는 조건에 해당한다.

교량 위를 통행하는 차량처럼 위치와 크기가 시간에 따라 변하는 하중은 활하중(이동하중)이라 한다.

구조물 자체의 무게처럼 항상 일정하게 작용하는 하중은 고정하중(사하중)이고, 차량의 급제동·충돌 시 순간적으로 작용하는 하중은 충격하중, 적설에 의한 하중은 설하중으로 구분한다.

우물통 확대기초라는 형식은 존재하지 않으며, 우물통 기초는 확대기초와는 별도의 깊은기초(케이슨 기초) 형식이다.

확대기초는 기초판 형태에 따라 독립 확대기초, 경사 확대기초, 계단식 확대기초, 복합 확대기초 등으로 구분한다.

고대의 토목 구조물은 치산치수나 농경지 보호처럼 생존과 국가 기반시설 확보를 목적으로 만들어졌으며, 재료도 흙과 나무 위주였다.

국가산업 발전을 위한 대량 생산 방식으로 구조물을 만드는 것은 근대 산업사회 이후의 특징이므로 고대 토목 구조물의 특징과는 거리가 멀다.

주탑을 세우고 주탑에서 경사지게 뻗은 케이블로 주형(보강형)을 직접 지지하는 교량 형식은 사장교이며, 서해대교가 대표적인 예이다.

• 현수교는 양쪽 탑 사이에 늘어뜨린 주 케이블에서 수직으로 매단 행어로 주형을 지지하는 형식이다.
• 라멘교는 교각과 상부구조가 강접합되어 일체로 거동하는 형식이다.
• 연속교는 3경간 이상을 하나의 보로 연속시킨 형식으로 케이블 지지 방식이 아니다.

철근과 콘크리트는 부착력이 우수하고 열팽창계수가 거의 같아 온도 변화에 함께 거동하며, 콘크리트의 알칼리성 덕분에 내부 철근이 부식되지 않는 장점이 있다.

반면 철근의 탄성계수는 콘크리트보다 훨씬 커서 두 재료의 탄성계수는 크게 차이가 나므로, 탄성계수가 거의 같다는 설명은 옳지 않다.

아치교는 상부구조의 주체가 아치로 이루어진 교량으로 미관이 우수하고 계곡이나 지간이 긴 구간에도 적합하다.

거가대교는 침매터널과 사장교로 구성된 교량으로 아치교가 아니므로, 이를 국내 대표 아치교로 든 설명은 옳지 않다.

나선철근의 정착은 나선철근 끝에서 1.5회전을 더 연장하여 확보하여야 한다.

이는 나선철근이 심부 콘크리트를 구속하는 효과가 끝단에서 급격히 사라지지 않도록 여유를 두기 위한 규정이다.

용접이음은 리벳·볼트 이음과 달리 구멍을 뚫지 않으므로 인장측 단면 손실이 발생하지 않는다는 것이 큰 장점이며, 이 때문에 접합부의 강성도 크다.

다만 용접부 품질이 시공 상태에 크게 좌우되므로 철저한 검사가 필요하고, 볼트·리벳 이음보다 상대적으로 소음이 작다.

따라서 인장측에 단면 손실이 발생한다는 설명은 용접이음의 특징과 맞지 않는다.

강재는 균질성이 크고 강도가 커서 자중에 비해 큰 하중을 지지할 수 있으며 내구성도 우수하지만, 대기 중 수분·산소에 노출되면 쉽게 녹이 스는 등 내식성이 취약하다.

따라서 내식성이 우수하다는 설명은 강재의 장점으로 볼 수 없다.

투상선이 투상면에 대해 수직으로 투상되는 방법을 정투상법이라 하며, 물체의 형상을 정확하게 나타낼 수 있어 도면 작성에 가장 널리 쓰인다.

사투상법은 투상선이 투상면에 경사지게 입사하는 방법이고, 투시 투상도법·측축 투상도법은 원근감을 반영해 물체를 바라본 모습을 표현하는 방법으로 수직 투상과는 다르다.

A계열 제도용지는 A0(841×1189)를 기준으로 긴 변을 절반으로 접을 때마다 다음 호수가 되며, A2 용지의 규격은 420×594mm이다.

같은 방식으로 A1은 594×841mm, A3는 297×420mm, A4는 210×297mm이다.

강 구조물 전체의 계획이나 형식, 구조의 대략을 나타내는 도면을 일반도라 한다.

구조도는 각 부재의 형상과 치수를, 상세도는 부재 접합부 등 세부를, 재료도는 사용 재료의 종류·수량을 나타내는 도면으로 일반도와는 표시 목적이 다르다.

보기는 모두 부재를 중간에서 끊어 일부를 생략한 파단 표시이고, 서로 다른 것은 끊긴 자리에 드러난 부재의 형상이다. 가운데로 중심선이 지나가고 잘린 자리가 위아래 마주 보는 활 모양 곡선으로 그려진 것이 둥근 봉(환봉)을 끊어 나타낸 표시다.

파단 표시는 부재의 단면 모양에 따라 달라진다. 지름이 일정한 원형 단면 부재는 잘린 면이 타원으로 보이므로, 그 곡률을 살려 마주 보는 활 모양 곡선으로 끊고 축을 나타내는 중심선을 함께 긋는다.

나머지는 단면이 평평한 판재·각재에 쓰는 표시로, 자유롭게 그은 물결 모양 실선이나 지그재그 선으로 끊은 것이어서 둥근 부재의 형상을 드러내지 못한다.

CAD를 도입하면 설계·제도 작업의 정확도와 품질이 향상되고, 표현력이 증대되며 도면·부품의 표준화가 쉬워진다.

업무 처리 속도와 효율이 높아져 경영이 합리화·능률화되므로, 경영이 둔화된다는 설명은 CAD 이용 효과와 반대되는 내용이다.

도면에 쓰이는 선 가운데 물체의 보이는 부분의 겉모양을 나타내는 외형선이 굵은 실선으로 가장 굵게 그려진다.

중심선은 가는 일점쇄선, 해칭선은 가는 실선으로 긋고, 절단선은 가는 일점쇄선의 끝부분과 방향이 바뀌는 부분만 굵게 표시하므로 모두 외형선보다 가늘다.

도면에 표시한 대상물의 크기와 실제 물체 크기의 비율을 척도라 한다.

도면은 대상물을 표현한 결과물 자체를, 윤곽선은 도면 영역을 정하는 테두리 선을, 표제란은 도면 번호·척도·작성자 등을 기입하는 난을 의미하므로 척도와는 다른 개념이다.

굵은 경계선 아래에 길이가 제각각인 빗금을 짝지어 자유롭게 그은 이 표시는 지반면을 나타낸다.

재료 단면의 경계 표시는 경계선 아래에 붙이는 해칭 모양으로 그 경계가 무엇인지를 구분한다. 지반면은 자연 상태의 땅이므로 규칙적인 무늬 대신 길이와 간격이 일정하지 않은 빗금을 겹쳐 그려 흙을 나타낸다.

수면은 경계선 아래에 가는 수평선을 나란히 그어 물을 나타내므로 빗금 표시와 뚜렷이 구별된다.

정육면체의 한 면만을 중점적으로 정확하게 나타내고 나머지 면은 경사지게 표현하는 투상법이 사투상법이다.

정투상법(제1각법·제3각법 포함)은 여러 투상면에 각각 수직으로 투상하여 정면·평면·측면을 같은 비중으로 정확하게 나타내는 방법이고, 투시법은 원근감을 반영해 실제감 있게 표현하는 방법이므로 한 면만을 집중적으로 나타내는 목적과는 다르다.

전원이 끊어지면 저장된 내용이 사라지는 휘발성 기억장치로, 읽기와 쓰기가 모두 자유로운 장치는 RAM이다.

ROM은 읽기 전용으로 전원이 꺼져도 내용이 유지되며, 하드디스크·자기디스크는 비휘발성 보조기억장치이다.

도면에서 원이나 원호의 반지름을 표시할 때는 숫자 앞에 기호 R을 붙인다.

지름은 기호 Ø(파이)를 사용하며, D나 A는 반지름을 나타내는 규격 기호가 아니다.

동일한 간격으로 여러 번 배치할 때는 등분수@간격=전체길이 형식으로 표기하며, 5000mm를 200mm 간격으로 25등분하는 경우이므로 25@200=5000과 같이 나타낸다.

이때 앞의 수(25)는 간격의 개수를 의미하고, 뒤의 수(200)는 간격의 크기, 마지막 값(5000)은 전체 길이를 나타낸다.

치수선은 원칙적으로 도면에서 물체를 나타내는 외형선 바깥쪽에 긋는 것이 옳으며, 도면 내부에 그어 형상과 겹치게 하는 것은 바람직하지 않다.

• 치수는 별도의 지시가 없으면 마무리 치수(완성 치수)로 표시한다.
• 치수선은 치수를 표시할 방향과 평행하게 긋는다.
• 치수선 끝에는 화살표나 사선 같은 단말 기호를 분명히 표시한다.

도면을 철하기 위한 여유(철하는 쪽 윤곽 나비)는 최소 25mm로 하는 것이 제도 규칙이며, 30mm는 옳지 않다.

철하지 않는 경우 윤곽의 나비는 A0·A1에서 최소 20mm, A2·A3·A4에서 최소 10mm이며, 윤곽선은 0.5mm 이상 굵기의 실선으로 그린다.

국제 표준화 기구를 뜻하는 표준 규격 기호는 ISO이다.

JIS는 일본 공업 규격, DIN은 독일 표준 규격이며, NASA는 미국 항공우주국으로 표준 규격을 제정하는 기구가 아니다.

인출선은 부품이나 부위를 가리켜 치수, 가공법, 주의 사항 등을 기입할 때 사용한다.

도면 번호는 표제란에 기입하는 항목으로 인출선을 사용하여 표시하는 대상이 아니다.

선이나 원주를 같은 길이로 나눌 때 사용하는 제도 공구는 디바이더이다.

컴퍼스는 원이나 원호를 그릴 때, 운형자는 곡선을 그릴 때, 형판은 정형화된 도형을 옮겨 그릴 때 사용하는 공구로 등분할 용도와는 다르다.

바로 직전에 입력한 점을 기준으로 다음 점의 위치를 정하는 좌표계는 상대좌표계이다.

절대좌표계는 원점(0,0)을 기준으로, 사용자좌표계는 사용자가 임의로 설정한 기준점을 기준으로 좌표를 지정하는 방식이다.

가로 줄눈으로 여러 켜를 나누고 전체에 같은 방향의 45° 빗금을 촘촘히 그은 표시는 벽돌이다.

벽돌은 일정한 크기의 낱장을 층층이 쌓아 만드는 재료이므로, 단면 표시에도 쌓기 켜를 나타내는 가로선과 재료를 나타내는 빗금이 함께 들어간다.

• 콘크리트는 잔골재를 뜻하는 점과 굵은 골재를 뜻하는 폐곡선으로 나타내므로 켜를 가르는 가로선이 없다.
• 모르타르는 굵은 골재 없이 점만으로 나타낸다.

도로 설계 평면도는 관례적으로 도로의 기점을 도면의 왼쪽에 두고 진행 방향을 오른쪽으로 그려 나가는 방식으로 작성한다.

도면 작성에서 가는 선과 굵은 선의 굵기 비율은 1:2로 하는 것이 원칙이다.

예를 들어 굵은 선을 0.4mm로 사용하면 가는 선은 0.2mm 정도로 그어 두 선의 굵기 차이를 명확히 구분한다.

물체에서 눈에 보이지 않는 부분의 형상을 나타내는 선은 파선(숨은선)이다.

가는 실선은 치수선·지시선 등에, 굵은 실선은 외형선에, 일점쇄선은 중심선이나 기준선에 사용하므로 안 보이는 부분 표시와는 용도가 다르다.

기준이 되는 수평면에서 잰 높이(표고)를 수치로 적어 입체를 평면 위에 나타내는 방법이므로 표고 투상법이다.

그림은 위쪽의 지형 단면과 아래쪽 평면을 투영선으로 이어, 일정 높이마다 자른 자리를 평면에 폐곡선으로 옮겨 놓은 모습이다. 이렇게 얻어진 폐곡선이 등고선이며, 각 곡선에 높이 수치를 붙여 지형의 기복을 읽는다.

지형도나 토공 계획도처럼 높이 변화를 한 장의 평면으로 나타내야 하는 도면에 쓰이며, 물체를 여러 방향에서 본 모습으로 나타내는 정투상법이나 비스듬히 투상하는 사투상법과는 목적이 다르다.

단면 전체에 45°의 가는 실선을 같은 간격으로 그은 빗금만 들어간 표시가 강재를 나타낸다.

강재는 골재나 결이 없는 균질한 금속이므로, 단면 표시에도 점이나 윤곽선을 섞지 않고 등간격 빗금 하나로만 나타낸다.

• 중심에서 퍼지는 방사선과 동심원으로 나이테를 그린 것은 목재의 단면 표시다.
• 크고 작은 돌 조각의 윤곽을 채워 그린 것은 잡석·자갈을 나타낸다.

가운데가 높고 바깥쪽으로 내려가는 비탈면 표시이므로 성토면(흙쌓기 비탈면)이다.

평면도에서 비탈면은 비탈의 위쪽 경계선과 아래쪽 경계선 사이에 선을 그어 나타내는데, 짧은 선(또는 굵게 시작한 끝)이 비탈면의 높은 쪽에 오도록 그린다. 그림은 이 표시를 두 가지 방법 — 긴 선과 짧은 선을 번갈아 긋는 방법, 한쪽 끝을 굵게 시작해 가늘게 빼는 방법 — 으로 좌우 한 쌍씩 보여 준 것이다.

네 짝 모두 짧은 선(굵은 끝)이 서로 마주 보는 안쪽에 몰려 있다. 곧 가운데가 높고 좌우 바깥으로 흘러내리는 지형이므로 흙을 쌓아 올린 성토면이다. 절토면이라면 땅을 파낸 안쪽이 낮고 바깥의 원지반이 높으므로, 짧은 선이 바깥쪽에 놓여 정반대 모양이 된다.

수준면은 높이가 같은 수평면을 가리키는 말이고 물매는 경사의 정도를 뜻하는 말이어서, 둘 다 이런 절단면 표시의 이름으로 쓰이지 않는다.