12년 2회차

강도설계법의 균형변형률 조건에서는 콘크리트 압축연단 극한변형률 $\varepsilon_{cu}=0.003$과 철근 항복변형률 $\varepsilon_y=f_y/E_s$의 비로 중립축 깊이를 구한다.

$c = \dfrac{0.003}{0.003+f_y/E_s}\, d = \dfrac{600}{600+f_y}\,d$

$c=\dfrac{600}{600+300}\times600\,\mathrm{mm}=400\,\mathrm{mm}$

철근콘크리트 강도설계에서 이형철근의 탄성계수는 재질과 무관하게 $E_s=200{,}000\,\mathrm{MPa}$로 규정하여 사용한다.

KS 기준상 D29~D35 철근의 180° 표준갈고리 구부림 최소 내면 반지름은 철근 공칭지름의 4배($4d_b$)이다.

참고로 D10~D25는 3배, D38 이상은 5배가 적용된다.

시방배합을 현장배합으로 고칠 때는 골재의 표면수량과 입도(5㎜ 체 잔류율)를 반드시 반영해야 하므로, 이를 제외한다는 설명은 옳지 않다.

시방배합에서 골재를 표면건조포화상태 기준으로 하고 5㎜ 체로 굵은골재·잔골재를 구분하는 것, 현장배합 전환 시 혼화제 희석수량을 고려하는 것은 모두 맞는 설명이다.

AE제로 연행된 공기는 콘크리트 내부에 미세한 독립 기포를 형성해 동결융해 저항성을 증대시키는 효과가 있다.

• AE공기는 콘크리트의 유동성(워커빌리티)을 오히려 높이므로 저하시킨다는 설명은 틀리다.
• 콘크리트 온도가 낮을수록 AE공기는 잘 소실되지 않으므로 틀리다.
• 기포 직경이 클수록 안정성이 낮아 오히려 잘 소실되므로 틀리다.

D35를 초과하는 철근을 이음할 때는 겹침이음을 할 수 없고 용접이음이나 기계적 이음을 사용해야 하며, 이음부는 철근 설계기준항복강도의 125% 이상을 발휘할 수 있어야 한다.

• 겹침이음은 굵은 철근에서 응력 전달이 불확실해 허용되지 않으므로 틀리다.
• 표준갈고리로 이음을 대신한다는 설명은 규정된 이음 방법이 아니므로 틀리다.
• 용접이음은 오히려 D35 초과 철근에서 사용 가능한 이음 방법이므로 "해서는 안 된다"는 설명은 틀리다.

경량골재 콘크리트는 골재 자체의 밀도가 낮아 보통 콘크리트보다 자중이 작다는 것이 가장 큰 특징이므로, 자중이 크다는 설명은 옳지 않다.

다공질 구조로 인해 열전도율이 작아 내화성은 크고, 탄성계수는 작다는 설명은 모두 맞는 내용이다.

콘크리트 표면에서 가장 가까운 철근 표면까지의 최단 거리를 피복두께라고 하며, 철근의 부식 방지와 내화성 확보를 위한 최소 기준이 규정되어 있다.

하루 평균기온이 25°C를 초과할 것으로 예상될 때는 콘크리트의 슬럼프 저하와 급격한 수화열 발생 등을 고려하여 서중 콘크리트로 시공한다.

2단 이상으로 배치하는 철근은 상하 철근을 동일 연직면 내에 배치하고, 이때 상하 철근의 순간격은 25㎜ 이상으로 확보해야 한다.

굳지 않은 콘크리트의 반죽 질기(컨시스턴시)를 측정하는 시험은 비비(Vee-Bee) 시험이며, 특히 슬럼프가 작은 된반죽 콘크리트에 사용한다.

빈칸에 들어갈 값과 용어는 각각 0.003과 균형변형률이다.

강도설계법에서는 압축을 받는 콘크리트가 파괴에 이르는 순간의 변형률, 즉 극한변형률을 0.003으로 규정한다. 인장 철근이 항복하는 순간과 콘크리트가 이 극한변형률에 도달하는 순간이 동시에 일어나는 단면을 균형변형률상태라 한다.

0.002는 콘크리트 응력-변형률 곡선에서 최대 응력에 이를 때의 변형률이어서 극한변형률과 구분되며, '최대변형률'은 이 정의에 쓰이는 용어가 아니다. 실제 설계에서는 급작스러운 취성 파괴를 피하려고 철근량을 균형 상태보다 적게 두어 철근이 먼저 항복하도록 한다.

지간 $l$인 단순보에 등분포하중 $\omega$가 작용할 때 최대 휨모멘트는 보의 중앙에서 발생하며 $M_{max}=\dfrac{\omega l^2}{8}$로 구해진다.

콘크리트의 크리프는 주위 온도가 높을수록 오히려 증가하므로, 온도가 높을수록 크리프가 감소한다는 설명은 옳지 않다.

물-시멘트비와 단위 시멘트량이 작을수록, 주위 습도가 높을수록 크리프가 감소한다는 설명은 모두 맞는 내용이다.

표준갈고리를 갖는 이형 인장철근의 정착길이는 기본 정착길이에 보정계수를 곱해 구한다.

$L_d = 300\,\mathrm{mm}\times0.8=240\,\mathrm{mm}$

균형철근비는 콘크리트가 압축파괴에 이르는 순간 인장철근도 동시에 항복하는 철근비로, 다음 식으로 구한다.

$\rho_b = \eta \cdot 0.85 \beta_1 \cdot \dfrac{f_{ck}}{f_y} \cdot \dfrac{\varepsilon_{cu}}{\varepsilon_{cu} + \varepsilon_y}$

설계기준강도가 28MPa이므로 $\eta = 1.00$, $\beta_1 = 0.80$, $\varepsilon_{cu} = 0.0033$이고, 철근의 항복변형률은 $\varepsilon_y = \dfrac{f_y}{E_s} = \dfrac{420}{200000} = 0.0021$이다.

$\rho_b = 1.00 \times 0.85 \times 0.80 \times \dfrac{28}{420} \times \dfrac{0.0033}{0.0033 + 0.0021} \approx 0.0277$

균형철근비는 콘크리트와 철근의 강도만으로 정해지므로, 주어진 단면의 폭과 유효깊이는 계산에 직접 쓰이지 않는 조건이다.

압축부재의 띠철근 수직간격은 축방향 철근 지름의 16배 이하, 띠철근 지름의 48배 이하, 기둥 단면 최소 치수 이하 중 가장 작은 값으로 정해야 한다.

띠철근 지름의 32배나 기둥 단면 최소 치수의 1/2 이하와 같은 기준은 실제 규정과 다르므로 옳지 않다.

블리딩은 굳지 않은 콘크리트에서 물이 위로 떠오르는 현상으로, 단위 수량을 크게 하면 오히려 블리딩이 증가하므로 이는 블리딩을 줄이는 방법이 아니다.

분말도가 높은 시멘트, AE제, 감수제의 사용은 모두 단위수량을 줄이거나 물의 이동을 억제해 블리딩을 줄이는 데 효과적인 방법이다.

압축 이형철근의 정착길이 $L_d$는 기본정착길이에 적용 가능한 보정계수를 모두 곱해 구하되, 그 값이 아무리 작아도 200㎜ 이상이어야 한다는 하한 규정이 있다.

휨을 받는 단면에서 응력은 중립축에서 0이며 중립축으로부터의 거리에 비례하여 커지므로, 중립축에서 최대이고 거리에 반비례한다는 설명은 옳지 않다.

압축응력을 압축측 콘크리트가 부담하는 것, 평면 유지 가정, 변형률이 중립축으로부터 거리에 비례한다는 설명은 모두 맞는 내용이다.

도로교 설계 하중 중 부하중에는 풍하중, 온도 변화의 영향 등이 포함된다.

고정하중과 활하중, 충격하중은 주하중에 해당한다.

강 구조는 콘크리트보다 재료 강도가 커서 동일한 하중을 지지하는 데 필요한 부재 단면을 작게 만들 수 있어, 지간이 긴 교량을 건설하는 데 유리하다.

프리스트레스트 콘크리트 단면 해석에서는 콘크리트와 강재 사이에 완전한 부착이 이루어진다고 가정하므로, PS강재·철근이 위치한 콘크리트의 변형률은 서로 같다고 본다. 따라서 변형률이 다르다는 설명은 가정 사항이 아니다.

전단면 유효 작용, 탄성재료 가정, 변형률이 중립축 거리에 비례한다는 설명은 모두 실제 가정 사항에 해당한다.

1방향 슬래브의 배력철근은 주철근 간격을 유지하고, 온도·건조수축에 의한 균열을 넓게 분산시키며 하중을 고르게 분포시키기 위해 배치한다.

따라서 균열을 특정 위치로 집중시키는 것은 배력철근의 목적이 아니다.

독립확대기초가 받을 수 있는 하중은 기초 바닥면적에 허용지지력을 곱해 구한다.

$P = 2\,\mathrm{m}\times3\,\mathrm{m}\times20\,\mathrm{kN/m^2}=120\,\mathrm{kN}$

강교는 부재 간 연결부나 바닥판 구조 특성상 차량 통행 시 소음과 진동이 크다는 것이 대표적인 단점이므로, 소음이 거의 없다는 설명은 옳지 않다.

균질성을 갖고, 개수·보강이 쉬우며, 시공이 간편해 공사 기간을 단축할 수 있다는 설명은 모두 강재의 실제 특징에 해당한다.

보기 중 서해대교는 2000년에 준공된 교량으로, 그보다 앞서 건설된 한강대교·양화대교·남해대교에 비해 가장 최근에 건설되었다.

곡선 기둥은 철근콘크리트 기둥의 표준적인 형식 분류에 포함되지 않는다.

철근콘크리트 기둥은 주철근을 구속하는 방식에 따라 띠철근 기둥과 나선 철근 기둥으로 나뉘며, 콘크리트와 강재를 함께 사용하는 합성 기둥도 별도 형식으로 구분된다.

이 세 가지는 실제 설계기준에서 다루는 기둥 형식이지만, 곡선 기둥은 이러한 분류 체계에 해당하지 않는다.

ILM(incremental launching method)은 교대 후방 작업장에서 상부구조를 세그먼트 단위로 제작한 뒤 교축 방향으로 연속적으로 밀어내어 가설하는 공법이다.

PSM은 프리캐스트 세그먼트를 크레인이나 가설장비로 하나씩 인양·거치하는 방식이고, MSS는 이동식 지보 트러스로 경간별 현장 타설을 하는 방식이다.

FSM은 교량 하부에 동바리를 전면적으로 설치하는 전체 지보공법으로, 밀어내기 방식과는 다르다.

프리스트레스 손실 중 마찰에 의한 손실은 긴장재를 도입(긴장)하는 시점에 시스관과 강재 사이의 접촉으로 즉시 발생하는 손실이다.

반면 콘크리트의 크리프, 건조수축, PS 강재의 릴랙세이션은 긴장 이후 시간이 지나면서 서서히 나타나는 시간적(장기) 손실 원인이다.

강재에 허용응력 이하의 작은 하중이라도 반복적·지속적으로 작용하면 미세균열이 누적되어 결국 파단에 이르는 현상을 피로파괴라 한다.

취성파괴는 소성변형 없이 갑작스럽게 파괴되는 현상, 연성파괴는 큰 소성변형을 동반한 파괴, 극한파괴는 부재가 극한하중에 도달해 일어나는 파괴를 가리키므로 반복하중에 의한 파괴와는 성격이 다르다.

경사 확대기초는 하나의 기둥이 전달하는 하중을 그 기둥 아래 놓인 하나의 확대기초가 단독으로 지지하는 독립확대기초의 한 종류로, 기초판 윗면을 경사지게 만들어 재료를 절약한 형태이다.

• 벽 확대기초는 기둥이 아니라 연속된 벽체의 하중을 받는 기초이다.
• 연결확대기초는 2개 이상의 기둥 하중을 하나의 기초판으로 함께 지지한다.
• 전면기초는 건물 전체 기둥을 하나의 넓은 기초판으로 지지한다.

철근과 콘크리트의 부착 작용은 시멘트풀과 철근 표면의 정착(교착) 작용, 콘크리트와 철근 표면의 마찰 작용, 이형철근 표면의 마디(요철)에 의한 기계적 작용 세 가지로 설명된다.

원형철근은 표면에 마디나 리브 같은 요철이 없으므로 기계적 맞물림 작용을 기대할 수 없어, 이는 부착의 3대 원리에 포함되지 않는다.

토목 구조물은 각 현장의 조건에 맞춰 하나씩 설계·시공되는 일품생산 성격을 가지므로 다량 생산을 전제로 하지 않는다.

대부분 자연환경 속에 놓이고 공공의 목적으로 건설되며 건설에 많은 비용과 시간이 소요된다는 점은 토목 구조물의 공통된 특징에 해당한다.

슬래브는 두께에 비해 폭이 넓은 판 모양의 구조부재로, 지지 조건과 하중을 전달하는 주철근의 배치 방향에 따라 1방향 슬래브와 2방향 슬래브 두 가지로 구분된다.

도면에서 문자의 크기는 문자의 높이를 기준으로 나타낸다.

즉 문자 크기로 적는 수치는 글자의 높이를 뜻하며, 문자의 굵기나 서체·모양은 크기와는 별개로 정하는 사항이다.

템플릿 파일(DWT)은 테두리선, 표제란, 도면층, 치수 스타일 등 도면의 기본 설정값을 미리 저장해 두고 반복적으로 불러 쓰는 파일이다.

• CAD 도면 파일의 표준 확장자는 DWG이며, DXF는 서로 다른 CAD 프로그램 간 도면을 교환하기 위한 확장자이다.
• 문자(텍스트) 파일은 TXT 형식을 가리키며, HWP는 한글 워드프로세서 전용 문서 형식이다.
• 그림 파일은 DWG가 아니라 BMP·JPG 등의 형식을 쓴다.

상세도는 구조도만으로는 표시하기 어려운 특정 부분의 형상, 치수, 접합부 기구 등을 확대하여 자세히 나타낸 도면이다.

지표선 아래를 가는 빗금 무리로 채운 것이 지반면(흙) 표시다.

흙은 경계선 아래에 빗금과 V자 모양 사선을 반복해 채워 나타내며, 알갱이나 별도의 기호를 넣지 않는다.

• 작은 점을 빽빽하게 찍은 것: 모래면
• 사선이 서로 X자로 교차하는 무늬: 암반면
• 선 위의 역삼각형(▽)과 그 아래 짧은 선들: 수면(수위)

제1각법은 물체를 투상면 앞쪽에 두고 보므로 투상 순서가 눈 → 물체 → 투상면이 된다.

이와 달리 제3각법은 투상면이 눈과 물체 사이에 위치해 눈 → 투상면 → 물체의 순서로 투상한다.

디지타이저(digitizer)는 좌표가 그려진 판 위에 도면을 올려놓고 커서로 점의 위치를 지정하면 그 좌표 정보를 컴퓨터에 직접 입력하는 장치이다.

테두리 안을 고운 점만 고르게 찍어 채운 것이 모르타르의 단면 표시다.

모르타르는 시멘트와 잔골재(모래)만으로 만든 재료여서, 굵은 골재를 뜻하는 무늬 없이 모래알을 나타내는 잔점만으로 채워 그린다.

• 잔점 사이에 모난 골재 조각이 섞여 그려진 것: 굵은 골재가 들어간 콘크리트
• 같은 간격의 45° 평행 빗금만 채운 것, 마름모꼴 격자로 채운 것: 모래를 뜻하는 점이 전혀 없어 모르타르가 아니다

철근 선의 이음 자리에 직사각형 이음쇠(커플러·슬리브)를 겹쳐 그린 것이 기계적 이음 표시다.

기계적 이음은 철근 끝을 나사식 커플러나 슬리브로 물려 잇는 방식이므로, 도면에서도 이음 위치에 사각형 부재를 그려 넣어 나타낸다.

• 선 가운데에 굵은 점을 찍은 것: 용접 이음
• 두 철근이 나란히 겹쳐 지나가는 것: 겹침 이음이며, 겹친 끝에 갈고리가 달린 것은 갈고리를 둔 겹침 이음

그림에서 세로 치수가 H(형강 높이), 가로 치수가 B(플랜지 폭), 웨브에 표시된 것이 두께 t이고 길이가 L이므로 I H×B×t-L로 적는 것이 옳다.

형강의 치수 표기는 단면 모양 기호 → 높이 → 폭 → 두께 순으로 단면 치수를 곱셈 기호로 잇고, 길이는 하이픈(-) 뒤에 따로 붙여 단면 치수와 구분한다.

• 높이 자리에 폭 B나 길이 L을 먼저 쓴 표기는 단면 치수의 순서를 지키지 못한 것이다.
• 길이 L을 하이픈 없이 단면 치수 사이에 끼워 넣으면 어느 값이 길이인지 구분되지 않는다.

도형의 중심선이나 위치 결정의 근거가 되는 기준선을 나타낼 때는 1점 쇄선을 사용한다.

KS는 한국산업표준(옛 한국산업규격, Korean Industrial Standards)의 약칭이다.

NF는 프랑스, DIN은 독일의 국가규격이며 ISO는 국제표준화기구가 제정한 국제규격이다.

제도 규칙에 따르면 한글, 숫자, 로마자를 포함한 문자의 선 굵기는 문자 크기(호칭 높이)의 1/9 정도로 하는 것이 바람직하다.

굵은 경계선 아래로 아주 작은 점 모양의 입자가 고르게 흩뿌려진 표시는 모래(사질토)의 단면 경계 표시다.

재료 단면의 경계 표시는 입자의 크기와 윤곽으로 구분한다. 그림처럼 낱알의 윤곽선 없이 점으로만 찍혀 있고 크기가 매우 잘면 모래로 읽는다.

• 지반면(흙)은 경계선 아래에 짧은 빗금을 규칙적으로 그어 나타낸다.
• 호박돌은 둥근 윤곽의 큰 돌이 서로 맞물린 모양으로 그린다.
• 잡석은 모나고 각진 조각들이 불규칙하게 물린 모양이라 점 무늬와 확연히 다르다.

상세도는 정투상법에 따른 기본 투상면(정면도·평면도·측면도·배면도·저면도)에 포함되지 않으며, 별도로 필요한 부분만 확대하여 작성하는 도면이다.

측면도, 저면도, 정면도는 모두 정투상도를 구성하는 기본 투상면에 해당한다.

제도용지의 크기는 한 단계 올라갈 때마다 넓이가 2배가 되도록 규격화되어 있으므로, A4 크기의 2배가 되는 용지는 A3이다.

도로 종단면도에는 노선을 따라 측점별 지반고와 계획고, 그 사이의 추가거리, 구배 등이 기재된다.

도로의 폭은 종방향 단면이 아니라 횡단면도나 평면도에 표시되는 사항이므로 종단면도의 기재 사항에 해당하지 않는다.

물체의 모양과 특징을 가장 잘 나타내는 면을 정면도로 선정하는 것이 원칙이며, 다른 투상도는 이 정면도를 기준으로 배치된다.

CAD 명령어는 아이콘 클릭, 명령 창에 직접 입력, 풀다운 메뉴에서 선택하는 방법으로 실행하는 것이 일반적인 방식이다.

도면 내용을 찾는 검색창에 명령어를 입력하는 방식은 CAD 명령어 실행 방법에 해당하지 않는다.

KS 토목제도 통칙에서 척도의 비가 1:1보다 작다는 것은 실제 크기보다 축소하여 표현하는 척도를 의미한다. 이를 축척(縮尺)이라 한다. 현척은 1:1의 원래 크기, 배척은 1:1보다 큰 확대 척도, 소척은 축척과 유사하지만 표준 용어는 축척이다.

파단부에 중심선을 넣지 않고 위아래로 이어지는 매끄러운 S자 곡선으로 절단면을 나타낸 것이 각봉의 관용 표시다.

절단면의 관용 표시는 잘린 자리의 모양만 보고 단면의 형상을 알 수 있게 하려는 약속이다. 원형 단면은 곡면이 드러나도록 원호로, 각형 단면은 부드러운 파단 곡선으로 그린다.

• 길이 방향으로 중심선이 지나가고 파단면이 타원 조각(원호)으로 그려진 것은 둥근 봉·관처럼 원형 단면을 나타낸 표시다.
• 톱니처럼 뾰족하게 꺾인 지그재그 파단선은 목재의 파단을 나타내는 표시다.

각 모서리가 직각으로 만나는 물체(정육면체 등)를 세 축으로 하여 투상도를 그릴 때, 입체의 모양을 하나의 도면으로 나타낼 수 있는 투상법은 축측 투상법입니다. 축측 투상법은 정면도, 평면도, 측면도 등 여러 개의 정투상도 대신 세 개의 축을 기준으로 한 번에 입체적 형상을 표현하는 방식이며, 정투상법은 여러 장의 도면이 필요하고, 사투상법은 평행선이 보존되지 않으며, 표고 투상법은 지형도 표현에 사용됩니다.

도면에서 치수를 기입할 공간이 좁을 때는 인출선을 사용하여 치수를 표시할 수 있다.

• 치수 단위는 원칙적으로 밀리미터(㎜)를 사용하고 이 경우 단위 기호를 생략하며, cm를 기준으로 하지 않는다.
• 치수선이 세로일 때 치수는 치수선의 왼쪽에 쓰는 것이 원칙이다.
• 치수는 선이 교차하는 위치가 아니라 치수선의 중앙 위쪽에 기입한다.

설명하는 선은 지시선(인출선)이고 지시선은 가는 실선이므로, 같은 가는 실선인 해칭선과 치수선이 짝이 된다.

선의 종류는 굵기와 모양으로 갈린다. 가는 실선은 치수선·치수보조선·지시선·해칭선처럼 형상 자체가 아니라 치수와 지시를 돕는 선에 쓴다.

• 외형선은 대상물의 보이는 부분을 나타내는 굵은 실선이라 굵기가 다르다.
• 숨은선과 파선은 선이 끊어진 파선 계열이어서 실선인 지시선과 모양이 다르다.

철근 사이의 간격 400㎜는 @400 C.T.C(center to center)로 표기하여 철근 중심 간 간격이 400㎜임을 나타낸다.

• D400은 철근의 공칭지름을 나타내는 표기이다.
• Ø400은 원형 단면의 지름을 나타내는 표기이다.
• 5@80=400은 400㎜ 구간을 80㎜씩 5등분한다는 분할 표시로, 두 철근 사이의 단일 간격 표기와는 성격이 다르다.

치수선의 단말기호(화살표)를 치수 보조선 안쪽에 그릴 공간이 없을 때는 생략하는 것이 아니라, 화살표를 바깥쪽으로 그리거나 점으로 대신하는 등 별도의 방법으로 표시한다.

치수는 마무리 치수로 표시하는 것이 원칙이고, 치수선은 표시할 치수의 방향과 평행하게 도면 외부에 긋는다는 나머지 설명은 옳다.