10년 2회차

전단철근으로 인정되는 형태는 주철근에 직각(90°)으로 설치되는 스터럽, 스터럽과 굽힘철근의 조합, 주인장철근에 45° 이상 경사지게 설치되는 스터럽, 30° 이상으로 구부린 굽힘철근 등이다.

주철근에 15° 이하의 작은 각도로 설치되는 스터럽은 이러한 규정에 해당하지 않아 전단철근으로 인정되지 않는다.

압축강도의 표준편차를 알고 있고 설계기준강도가 $f_{ck} \le 35\ \mathrm{MPa}$인 경우, 배합강도는 $f_{cr}=f_{ck}+1.34s$와 $f_{cr}=(f_{ck}-3.5)+2.33s$ 두 식으로 각각 계산한 값 중 큰 값을 사용한다.

두 식을 모두 만족해야 안전하므로, 더 큰 값을 배합강도로 채택하는 것이 원칙이다.

90° 표준갈고리에서 D16 이하 철근은 구부린 끝에서 철근지름의 6배 이상 연장해야 한다.

D19~D25 철근은 이보다 긴 12배 이상 연장이 필요하므로, 3배로 규정한 서술이나 D22를 6배로 규정한 서술은 옳지 않다.

도로 포장용 콘크리트의 품질을 관리할 때 기준이 되는 것은 인장강도가 아니라 휨강도(휨인장강도)이다.

재령 28일 압축강도를 설계기준강도로 삼는 것, 인장강도가 압축강도의 약 1/10~1/13, 휨강도가 압축강도의 약 1/5~1/8 수준이라는 서술은 모두 맞는 내용이다.

일반적으로 콘크리트용 잔골재의 조립률은 2.3~3.1 정도가 적당하며, 5.0 이상이 좋다는 서술은 옳지 않다.

조립률이 클수록 골재 입자가 굵다는 뜻이므로, 잔골재 조립률이 5.0 이상이면 지나치게 굵은 입도에 해당한다.

강도설계법에서 콘크리트의 전압축력은 $C = 0.85 f_{ck} \cdot a \cdot b$로 구한다.

수치를 대입하면 $C = 0.85 \times 25\ \mathrm{MPa} \times 100\ \mathrm{mm} \times 400\ \mathrm{mm}$이고,
계산하면 $C = 850{,}000\ \mathrm{N} = 850\ \mathrm{kN}$이다.

콘크리트는 압축강도에 비해 인장강도가 훨씬 작다는 특징이 있으며, 인장강도가 크다는 서술은 옳지 않다.

부재 크기를 자유롭게 만들 수 있고 압축강도·내구성이 크며 운반·시공이 쉬운 것은 콘크리트의 장점으로 맞는 설명이다.

강도설계법의 가정에서는 콘크리트의 인장강도를 무시하고 휨모멘트를 계산하며, 인장강도를 고려한다는 서술은 옳지 않다.

극한변형률 0.003, 철근과 콘크리트의 완전 부착, 평면 유지 가정 등 나머지 서술은 강도설계법의 기본 가정과 일치한다.

참고로 2021년 개정 설계기준(KDS 14 20 20)에서는 압축연단 콘크리트의 극한변형률을 0.0033(설계기준압축강도 40MPa 이하)으로 규정하지만, 본 문항은 출제 당시 기준(0.003)에 따라 정답을 유지한다.

원칙적으로 겹침이음을 하지 않는 철근은 D35를 초과하는 철근이다.

철근 지름이 커질수록 이음부에서 응력 전달이 불확실해지므로, 굵은 철근은 겹침이음 대신 용접이음이나 기계적이음을 사용한다.

수밀 콘크리트를 만들 때는 단위수량과 물-결합재비를 작게 하고 굵은골재량을 크게 하는 동시에, AE제를 사용하여 워커빌리티와 수밀성을 높이는 것이 일반적이다.

따라서 “AE제를 사용하지 않음을 원칙으로 한다”는 서술은 옳지 않다.

큰 응력을 받는 위치에 배치되는 구부린 철근은 응력 집중을 줄이기 위해 구부림 내면 반지름을 더 크게 하여야 하며, 더 작게 한다는 서술은 옳지 않다.

철근을 상온에서 구부리는 것과, 콘크리트에 묻힌 철근을 현장에서 임의로 구부리지 않는 것은 맞는 설명이다.

철근을 콘크리트로 덮는 주된 목적은 철근의 산화(부식) 방지, 부착응력 확보, 내화성 확보이며, 시공의 편의는 피복 두께를 두는 이유와는 거리가 멀다.

지름 6㎜ 이상, 나선간격 100㎜ 이하인 나선철근으로 둘러싸인 압축 이형철근은 기본정착길이를 25% 감소시킬 수 있다.

나선철근으로 횡구속되면 정착 성능이 좋아지므로 보정계수 0.75를 곱해 정착길이를 줄이는 것이다.

기둥은 축방향 압축력을 주로 받는 수직 부재 중에서 그 높이가 단면 최소 치수의 3배 이상인 부재를 말한다.

이 비율에 미치지 못하는 압축부재는 기둥이 아니라 받침대로 구분한다.

주철근을 2단 이상으로 배치할 때 철근의 연직 순간격은 25㎜ 이상으로 확보해야 한다.

또한 상단과 하단에 2단 이상으로 배치되는 경우, 위아래 철근은 같은 연직면 안에 오도록 배치한다.

강구조물은 차량 통행 시 진동이 그대로 전달되어 소음이 발생하는 단점이 있으며, 소음이 발생하지 않는다는 서술은 옳지 않다.

내구성이 우수하고 재료가 균질하며 다양한 형상으로 제작 가능하다는 나머지 서술은 강구조의 특징과 맞다.

인장철근비는 $\rho = \dfrac{A_s}{b \cdot d}$로 구한다.

수치를 대입하면 $\rho = \dfrac{5000\ \mathrm{mm^2}}{400\ \mathrm{mm} \times 500\ \mathrm{mm}} = 0.025$이다.

콘크리트 구조, 강 구조, 합성 구조로 나누는 분류는 구조물에 사용된 재료의 종류를 기준으로 한 사용재료에 따른 분류이다.

독립 확대기초가 받을 수 있는 하중은 허용 지지력에 기초 밑면적을 곱해 구한다.

$P = q_a \times A = 20\,\mathrm{kN/m^2} \times (2\,\mathrm{m} \times 3\,\mathrm{m})$

$P = 20 \times 6 = 120\,\mathrm{kN}$

따라서 이 기초가 받을 수 있는 하중의 크기는 120kN이다.

금문교는 1937년(20세기)에 준공된 현수교로, 당시 기술 수준의 강재와 케이블 공법을 적용한 대표적 사례이지 21세기 신소재·신장비 개발의 예로 보기는 어렵다.

가르교(퐁뒤가르)는 로마 시대에 세워진 아치 수도교로 고대 아치 구조의 발달을 보여주는 대표적 유적이고, 런던교와 청계천 수표교도 각 시대의 교량 발전상을 보여주는 예로 함께 다뤄진다.

따라서 시대와 사례가 어긋난 설명은 금문교를 21세기 사례로 든 부분이다.

압축부재의 나선철근비를 계산할 때 사용하는 나선철근의 설계기준 항복강도 $f_{yt}$는 기준상 700㎫를 초과할 수 없다.

이는 나선철근이 심부 콘크리트를 구속하는 역할을 하기 때문에 지나치게 높은 항복강도를 인정하지 않도록 상한을 둔 것이다.

주탑에서 비스듬히 뻗은 인장 케이블이 바닥판을 직접 지지하는 형식의 교량은 사장교이다.

• 라멘교는 기둥과 보가 강접합된 뼈대 구조로 케이블을 사용하지 않는다.
• 아치교는 아치 부재의 압축력으로 하중을 지지하는 방식이다.
• 현수교는 주탑 사이의 주케이블에 수직 행어를 매달아 바닥판을 지지하는 방식으로, 케이블이 주탑에 경사로 직접 연결되지 않는다.

제시된 재료 중 단위 질량이 가장 큰 것은 강재이다.

강재의 단위질량은 $7.85\,\mathrm{t/m^3}$ 안팎으로, 철근콘크리트($\approx 2.5\,\mathrm{t/m^3}$)나 콘크리트, 역청재보다 훨씬 무겁다.

기둥에서 종방향 철근의 위치를 확보하고 전단력에 저항하도록 일정 간격으로 배치하는 횡방향 보강철근은 띠철근이다.

• 복부철근은 보의 전단 보강에 쓰이는 철근으로 기둥의 횡철근과는 다르다.
• 이형철근·원형철근은 철근 표면 형상에 따른 분류로, 기둥의 횡방향 보강철근이라는 기능적 명칭이 아니다.

온도 변화와 그 영향은 하중 구분상 부하중에 속하며, 특수 하중의 범주에는 들지 않는다.

설하중, 충돌 하중, 제동 하중은 상시 작용하지 않고 필요에 따라 고려하는 특수 하중 계열로 분류된다.

배력철근을 주철근과 직교하게 배치하는 목적은 응력을 고르게 분산시키기 위한 것이지, 균열을 한곳에 집중시키기 위한 것이 아니다.

• 배력철근은 응력을 슬래브 전체에 고르게 분포시키는 역할을 한다.
• 주철근의 간격을 유지시켜 시공 중 철근 배치가 흐트러지지 않게 한다.
• 온도 변화나 건조수축에 의한 수축 균열을 억제하는 역할도 한다.

토목 구조물은 도로·교량·하천 등 공공의 이익을 목적으로 국가나 지방자치단체가 주로 주관하여 건설하는 것이 일반적이다.

따라서 개인이 주체가 되어 건설한다는 설명은 토목 구조물의 일반적 특징과 맞지 않는다.

부벽식 옹벽 중 앞부벽은 압축력을 받는 부재이므로 직사각형보로 설계한다.

반대로 뒷부벽은 인장력을 받는 부재로 보고 T형보로 설계하는 것이 일반적이다.

포스트텐션 방식의 정착 방법에는 쐐기 작용을 이용하는 방법, 너트를 사용하는 방법, 리벳 머리를 이용하는 방법 등이 있다.

소일 네일링은 사면이나 굴착면의 지반을 보강하는 공법으로, PS강재의 정착 방법과는 관계가 없다.

토목 구조물의 설계는 구조물 건설의 필요성 검토 → 구조물의 형식 검토 → 단면치수의 가정 → 구조 해석에 의한 단면계산 및 구조 세목 → 설계도 및 공사 시방서 작성 순으로 진행한다.

먼저 그 구조물이 왜 필요한지를 기능·교통량·경제성 면에서 검토한 뒤, 거더교·아치교처럼 구조 형식을 정한다. 형식이 정해져야 개략적인 단면치수를 가정할 수 있고, 가정한 단면에 하중을 재하해 구조 해석과 단면 계산을 수행한다.

계산으로 단면 크기와 철근 배치 등 구조 세목이 확정된 다음에야 설계도와 공사 시방서를 작성해 시공으로 넘긴다. 시방서 작성이 앞에 오거나 단면 계산이 단면 가정보다 먼저 오는 순서는 설계 절차로 성립하지 않는다.

CAD 작업은 도면의 수정·보완, 관리·보관, 분석·제작을 정확하고 편리하게 해 주는 것이 장점이다.

특히 축척 변경이나 도면 크기 설정도 수작업 제도보다 훨씬 쉽고 신속하게 처리할 수 있어, 변경이 어렵다는 설명은 CAD의 특징과 맞지 않는다.

하천 측량 결과로 작성하는 도면에는 평면도, 종단면도, 횡단면도 등이 포함된다.

구조도는 구조물의 부재 배치를 나타내는 도면으로, 하천 측량 제도의 범주에 포함되지 않는다.

하나의 시점에서 물체의 각 점을 방사선으로 이어 그리는 도법은 투시도법이다. 시점으로 모이는 방사선을 이용하므로 실제 눈으로 보는 것과 같은 원근감이 표현된다.

• 축측 투상도법(등각·부등각 투상법 포함)은 투상선이 서로 나란한 평행 투상으로, 방사선을 쓰는 투시도법과 원리가 다르다.
• 구조 투상도법은 일반적으로 쓰이는 투상법 명칭이 아니다.

콘크리트의 재료 단면은 굵은 골재(자갈) 알갱이와 잔골재를 뜻하는 작은 점을 불규칙하게 흩뿌려 나타낸 것이다.

콘크리트는 시멘트풀 속에 모래와 자갈이 섞여 굳은 재료이므로, 단면 표시도 크기가 제각각인 각진 알갱이와 미세한 점을 섞어 그려 다른 재료와 구별한다.

• 동심원 나이테 무늬는 목재(통나무) 단면의 표시이다.
• 일정한 간격의 평행 사선만 그은 것은 강(鋼) 계열 재료의 표시로, 골재 알갱이가 전혀 나타나지 않는다.

치수 기입에서 S는 구(球)를 뜻하는 보조기호이므로, SR40은 반지름 40㎜인 구를 의미한다.

참고로 R만 단독으로 쓰면 원의 반지름을 나타낸다.

괄호에는 처리가 들어간다.

컴퓨터의 자료 흐름은 데이터 → 입력 → 처리 → 출력 → 정보이다. 입력 장치로 들어온 자료를 중앙처리장치가 연산·제어하여 가공하는 단계가 처리이고, 그 결과가 출력 장치를 거쳐 사람이 쓸 수 있는 정보가 된다.

저장은 자료나 결과를 보관하는 보조 기능이고, 명령과 이동은 처리 과정 안에서 일어나는 세부 동작이어서 입력과 출력 사이를 잇는 대표 단계로 쓰지 않는다.

물체를 눈 → 투상면 → 물체의 순서로 놓고 투상하는 방법은 제3각법이다.

제1각법은 이와 반대로 눈과 투상면 사이에 물체를 놓는(눈→물체→투상면) 방식이다.

보통의 공장 리벳은 속이 빈 작은 원(○) 하나로 표시한다.

리벳 기호는 리벳 구멍의 위치와 지름을 원으로 나타내는 것이 기본이며, 아무 덧표시가 없는 원이 공장에서 미리 박는 둥근머리 리벳을 뜻한다.

원 안을 검게 칠하거나 점·×·이중 원 같은 부호를 덧붙인 기호는 현장 리벳이나 접시머리 리벳처럼 따로 구별해야 하는 리벳에 쓰는 것이므로 보통의 공장 리벳 표시와는 다르다.

이 그림은 삼각형에 내접하는 최대 정사각형을 작도하는 과정이다.

삼각형 ABC의 밑변 AB 위에 H·I를, 변 AC 위에 G를, 변 BC 위에 F를 잡아 굵은 선으로 사각형 GHIF를 완성해 놓았다. 한 변 HI가 밑변 AB 위에 놓이고 나머지 두 꼭짓점 G·F가 각각 변 AC·BC에 닿아 있으므로, 삼각형 안에 들어갈 수 있는 가장 큰 정사각형이 된다.

C에서 밑변에 내린 수선 CD와 C를 지나는 보조선 위의 점 E, 그리고 A와 E를 잇는 직선이 변 BC와 만나는 점으로 F를 정하는 것이 이 작도의 요령이다. 삼각형이 먼저 주어지고 그 안에 도형을 넣는 작도이므로 사각형에 외접하는 삼각형을 그리는 작업과는 방향이 반대이고, 구하는 도형도 직사각형이 아니라 정사각형이다.

투상법에는 정투상법, 사투상법, 등각 투상법(및 부등각 투상법, 투시도법 등)이 있다.

구조 투상법이라는 명칭은 일반적으로 쓰이는 투상법의 종류에 해당하지 않는다.

CAD 시스템의 입력 장치에는 태블릿, 키보드, 디지타이저 등이 있다.

플로터는 도면을 종이에 그려내는 출력 장치이므로 입력 장치로 분류되지 않는다.

물체의 보이지 않는 부분의 모양을 표시할 때 사용하는 선은 파선이다.

일점쇄선은 중심선·기준선 등에, 이점쇄선은 가상선에, 실선은 외형선·치수선 등에 주로 사용된다.

제도 통칙상 보이는 부분은 실선으로, 숨겨진 부분은 파선으로 표시하는 것이 원칙이다.

제시된 설명은 이를 반대로 서술하고 있어 옳지 않다.

구조물 전체의 개략적인 모양을 표시하는 도면은 일반도이다.

상세도나 배근도, 구조도는 각각 부분 확대나 철근 배치 등 더 구체적인 내용을 표시하는 도면이다.

도면을 철하기 위한 구멍을 뚫을 때 두는 여유의 최소 나비는 20㎜로 정해져 있다.

이는 도면을 철했을 때 도면 내용이 가려지거나 훼손되지 않도록 하기 위한 제도 규정이다.

치수 기호에서 지름을 나타내는 기호는 ø이다.

R은 반지름, t는 두께, C는 모따기를 나타내는 기호이다.

척도는 도면에 표시한 대상물의 크기와 실제 크기의 비로 나타내며, 종류에는 축척·현척·배척이 있고 현척은 실물과 같은 크기인 1:1을 뜻한다. 여기까지는 모두 옳은 설명이다.

다만 구조선도, 조립도, 배치도처럼 치수를 읽을 필요가 없는 도면은 척도를 표시하지 않아도 되므로, 이런 도면까지 반드시 척도를 표시하여야 한다는 설명은 옳지 않다.

도면에서 중심선을 나타내는 약자 기호는 C.L.(Center Line)이다.

이런 약자는 각 단어의 머리글자를 대문자로 쓰고 뒤에 마침표를 찍어 표기하므로, 소문자를 섞어 쓴 표기나 M으로 시작하는 표기는 중심선 기호가 아니다.

철근 물량은 상세도에서 철근 종류별로 산출하고, 배근도·상세도의 C.T.C(중심간격)와 철근 개수로 수량을 구한 뒤, 철근 지름별 총 길이에 단위중량을 곱해 총 중량을 계산한다.

다만 철근의 할증률은 표준품셈상 원형철근 5%, 이형철근 3% 수준으로 적용하므로, 원형철근에 15%를 가산한다는 설명은 옳지 않다.

파이프는 절단면에 바깥지름과 안지름을 나타내는 두 겹의 타원을 그려 속이 빈 관임을 드러낸 것이 옳다.

긴 부재를 중간에서 잘라 줄여 그릴 때는 부재의 종류에 따라 파단 모양을 달리한다. 관은 벽 두께가 보이도록 동심의 타원 두 개로 절단면을 그리고, 축을 나타내는 중심선을 함께 넣는다.

• 타원을 한 겹으로만 그린 것은 속이 찬 둥근 봉(환봉)의 절단면 표시이다.
• 지그재그로 꺾인 파단선은 각재·목재처럼 단면이 원형이 아닌 부재에 쓰는 표시이다.

제도 통칙에서 정하는 도면 용지의 세로와 가로의 비는 1 : √2이다.

이는 A0~A4 등 A계열 용지 규격에 공통으로 적용되는 비율로, 용지를 반으로 접어도 같은 비율이 유지되는 특징이 있다.

리벳 도시법에서 리벳 기호는 리벳선 위에 기입하는 것이 원칙이므로, 리벳선 옆에 기입한다는 설명은 옳지 않다.

• 공장 리벳은 기호를 생략할 수 있으나, 현장 리벳은 기호를 생략하지 않고 반드시 표시한다.
• 축이 투상면에 나란한 리벳은 그리지 않는 것을 원칙으로 한다.
• 한 도면에서 여러 종류의 리벳을 사용할 때에는 리벳마다 그 지름을 기입한다.

철근, PC강재 등 설계에 필요한 재료의 모양·치수·품질 등을 표시하여 현장에서 철근의 가공과 배치에 활용하는 도면은 구조도이다.

일반도는 구조물 전체의 개략적 형태를, 설계도는 계획·설계 단계의 내용을 나타내는 도면으로 구조도와는 목적이 다르다.

도면의 복사도에는 청사진, 백사진, 마이크로사진 등이 있다.

홍사진은 일반적으로 쓰이는 도면 복사 방식에 해당하지 않는다.

큰 도면을 접을 때는 A4 크기를 기준으로 접는다.

이는 보관과 열람의 편의를 위해 A4 크기의 표제란이 겉으로 보이도록 접는 방식이다.

두 번째 작업은 선분 AC를 임의의 같은 길이로 5등분하는 것이다.

길이를 재지 않고 선분을 등분하는 작도는 ① A에서 임의의 각도로 보조선 AC를 긋고 → ② 그 위에 임의의 같은 간격으로 다섯 개의 점을 찍어 AC를 5등분한 뒤 → ③ 마지막 등분점과 B를 잇고 → ④ 그 선에 평행한 선을 각 등분점에서 그어 AB와 만나게 하는 순서로 진행된다.

그림에서도 A에서 비스듬히 올라간 보조선 AC 위의 등분점에서 내려온 선들이 서로 나란하게 AB를 자르고 있다. 등분의 기준이 되는 것은 AB가 아니라 보조선 AC이므로, AB를 눈대중으로 다섯 개로 나누는 것은 이 작도의 절차가 아니다.

토목 제도에서 가는 일점쇄선을 사용하는 선은 중심선이다.

외형선은 굵은 실선, 치수선과 치수 보조선은 가는 실선을 사용한다.

치수 숫자는 수평 방향 치수선일 때는 치수선 위쪽에, 수직 방향 치수선일 때는 치수선 왼쪽에 기입하는 것이 원칙이다.

제시된 설명은 가로 치수를 치수선 아래쪽에, 세로 치수를 오른쪽에 쓴다고 하여 이 원칙과 어긋난다.

둥근 돌이 서로 맞물려 채워진 이 재료 단면 경계 표시는 호박돌을 나타낸다.

호박돌은 하천에서 모가 닳아 둥글둥글해진 자연석이므로, 단면에서도 크고 작은 원·타원 모양의 돌을 위쪽 경계선에 맞물리게 겹쳐 그리고 돌 사이의 빈틈은 짧은 선으로 채워 표시한다.

• 흙은 돌 모양 없이 가는 빗금이나 점으로 나타낸다.
• 잡석은 모가 진 부순 돌이어서 각진 다각형으로 그리므로 둥근 호박돌 표시와 구분된다.

철근 표기에서 개수@간격=전체길이 형식이 사용되며, 24@200=4800은 전체 길이 4800㎜ 구간을 200㎜ 간격으로 24등분하여 배치한다는 의미이다.

@ 앞의 숫자는 철근의 지름이 아니라 등분 개수이므로, 지름이나 반지름으로 읽는 설명은 옳지 않다.