09년 2회차

1방향 슬래브의 부모멘트 철근은 중심 간격이 위험단면에서 슬래브 두께의 2배 이하이면서 동시에 300㎜ 이하가 되도록 배치해야 한다.

두 조건 중 더 작은 값을 적용해 철근 간격을 정하는 것이 원칙이다.

압축 이형철근의 겹침이음길이는 철근의 항복강도 $f_y$가 400MPa 이하인 경우 $l_s = 0.072 f_y d_b$ 로 산정한다.

$l_s = 0.072 \times 350 \times 25.4 = 640.1\mathrm{mm}$ 이므로, 계산된 겹침이음길이는 640㎜ 이상이 되어야 한다.

스터럽이나 띠철근의 135° 표준갈고리는 철근 지름의 크기와 관계없이 구부린 끝에서 $6d_b$ 이상 더 연장하는 것을 최소 기준으로 한다.

이는 90° 표준갈고리의 경우 D19~D25 철근에서 연장길이가 $12d_b$로 늘어나는 것과 달리, 135° 갈고리는 정착 성능이 우수해 상대적으로 짧은 $6d_b$ 연장으로도 규정을 만족하도록 한 것이다.

등가 직사각형 응력블록의 깊이 $a$와 중립축 깊이 $c$는 $a=\beta_1 c$의 관계를 가지며, $f_{ck} \le 28\mathrm{MPa}$인 경우 $\beta_1=0.85$를 적용한다.

$c=\dfrac{a}{\beta_1}=\dfrac{170}{0.85}=200\mathrm{mm}$ 이므로, 압축연단에서 중립축까지의 거리는 200㎜이다.

시멘트의 분말도는 입자가 얼마나 가늘게 분쇄되었는지를 나타내는 지표로, 분말도가 높을수록 수화 반응이 빨라져 조기강도가 커지고 풍화와 건조수축도 커진다.

다만 분말도는 비표면적 시험(브레인 공기 투과 장치 등)으로 측정하는 것이며, 오토크레이브 시험은 시멘트의 안정성(이상팽창 여부)을 확인하는 시험이어서 분말도 측정 방법이 아니다.

철근 구부리기는 책임기술자의 승인이 없는 한 상온에서 하는 것이 원칙이며, 가열 굽힘은 원칙적으로 허용되지 않는다.

• 콘크리트 속에 일부가 묻힌 철근은 현장에서 구부리지 않는 것이 원칙이다.
• 설계도면에 미리 표시되어 있다면 묻힌 철근이라도 구부릴 수 있다.

철근 지름(D35 이상)을 기준으로 가열 굽힘을 허용하는 규정은 없으므로, 이러한 조건을 붙인 설명은 옳지 않다.

동일 단면에서 철근을 2단 이상으로 배치할 때, 상하 철근의 연직 순간격은 25mm 이상으로 하여야 한다.

이는 콘크리트가 철근 사이로 충분히 채워지도록 하기 위한 최소 기준으로, 보의 폭이나 유효깊이 값과 관계없이 적용되는 고정 기준이다.

시방배합에서 사용하는 골재의 밀도는 표면건조포화상태(표건상태)를 기준으로 한다.

표건상태는 골재 내부 공극은 물로 채워져 있지만 표면에는 물기가 없는 상태로, 배합수량 계산의 기준이 된다.

철근비가 지나치게 커서 압축측 콘크리트가 먼저 파쇄되며 보가 파괴되는 경우, 철근 항복 같은 사전 징조 없이 갑자기 파괴가 일어나는데 이를 취성파괴라 한다.

반대로 철근이 먼저 항복한 뒤 콘크리트가 파괴되는 경우는 충분한 변형 징조를 보이며 파괴되므로 연성파괴로 구분한다.

다발철근의 정착길이는 낱개 철근 정착길이보다 늘려야 하며, 3개의 철근으로 구성된 다발철근은 정착길이를 20% 증가시켜야 한다.

4개의 철근으로 구성된 다발철근은 33%를 증가시키도록 정해져 있어, 다발을 구성하는 철근 수가 많을수록 증가율도 커진다.

응력이 비례한도를 넘어서더라도 하중을 제거했을 때 변형이 원래 상태로 거의 돌아오는 한계를 탄성한도라 한다.

비례한도는 응력과 변형률이 직선적으로 비례하는 한계이고, 탄성한도는 그보다 조금 더 높은 지점까지 탄성 거동이 유지되는 한계라는 점에서 구분된다.

콘크리트의 동해(凍害)를 방지하려면 AE 콘크리트로 시공하여 미세한 공기 기포가 동결 팽창압을 흡수하도록 하는 것이 효과적이다.

• 밀도가 작은 경량골재는 동해 저항성과 직접 관련이 없다.
• 물-시멘트비를 크게 하면 공극이 늘어 오히려 동해에 취약해진다.
• 흡수율이 큰 골재는 내부에 흡수된 수분이 얼면서 동해를 촉진한다.

콘크리트는 일반적으로 내구성이 우수한 재료이므로, 내구성이 작다는 설명은 옳지 않다.

• 콘크리트 자체는 자중이 무겁다는 것은 맞는 특징이다.
• 압축강도에 비해 인장강도가 작다는 것도 콘크리트의 일반적 특징이다.
• 건조수축에 의한 균열이 생기기 쉽다는 것도 맞는 설명이다.

압축부재의 횡철근 중 나선철근의 순간격은 25mm 이상, 75mm 이하의 범위로 배치하여야 한다.

이 범위는 심부 콘크리트의 구속 효과와 시공성을 함께 확보하기 위한 기준이다.

1방향 슬래브는 최소 두께를 100mm 이상으로 확보해야 한다.

이보다 얇으면 처짐과 균열 제어가 어려워지기 때문에 콘크리트구조기준에서 하한 두께로 규정하고 있다.

도로교설계기준에서 원심하중은 차량이 곡선구간을 주행할 때 발생하는 하중으로, 교면 위 1,800mm 높이에서 수평방향으로 작용하는 것으로 본다.

이 높이는 실제 차량 무게중심 위치를 고려하여 설계기준에서 정한 값이다.

토목 구조물 설계는 일반적으로 하중의 결정 → 응력(구조해석)의 결정 → 재료의 선정 및 단면 설계 순서로 진행되고, 그 결과가 처짐·균열 등 사용 조건을 만족하는지 확인하는 사용성의 검토가 가장 나중에 이루어진다.

사용성 검토는 구조적으로 안전하게 설계된 부재가 실제 사용 환경에서도 문제가 없는지 마지막으로 확인하는 단계이기 때문이다.

일반 강재는 녹이 슬기 쉬운 단점이 있는데, 이를 개선한 것이 내후성 열간 압연 강재이다.

내후성강은 표면에 치밀하고 안정된 녹층을 형성시켜 그 이상의 부식 진행을 억제하도록 성분을 조정한 강재이다.

아치교 중에서 3활절 아치교는 힌지가 3개 있어 정정(statically determinate) 구조로 분류된다.

힌지가 없는 아치교나 2활절 아치교(2활절 스팬드럴 브레이스트 아치교 포함)는 부정정 차수가 남아 있어 정정 구조가 아니다.

교량의 하부구조는 상부구조를 지지하고 그 하중을 지반에 전달하는 부분으로 교각, 교대, 기초 등이 이에 속한다.

바닥판은 차량이 직접 올라서는 부분으로 거더와 함께 상부구조에 해당하므로 하부구조로 볼 수 없다.

1방향 슬래브의 배력철근은 주철근 간격을 유지시키고, 온도 변화에 의한 수축을 줄이며, 응력을 고르게 분포시키기 위해 배치한다.

따라서 배력철근이 콘크리트의 건조수축을 증가시킨다는 설명은 배치 목적과 반대되므로 옳지 않다.

기둥에서 종방향 철근의 위치를 확보하고 전단력에 저항하도록 일정한 간격으로 배치하는 횡방향 보강철근을 띠철근이라 한다.

띠철근은 주철근(종방향 철근)을 둘러싸며 좌굴을 억제하고 전단보강 역할도 함께 수행한다.

단순보에서 최대 전단응력은 지지점(단부) 부근에서 발생하며, 지간 중앙부는 전단력이 가장 작고 대신 휨모멘트가 최대가 되는 위치이다.

• 전단철근에는 스터럽과 절곡철근이 있다는 설명은 맞다.
• 전단균열이 45° 경사 방향으로 발생한다는 설명도 맞다.
• 휨모멘트를 먼저 검토한 뒤 전단을 검토한다는 순서도 일반적인 설계 절차와 맞다.

연결확대기초는 2개 이상의 기둥에서 전달되는 하중을 하나의 확대기초판으로 함께 지지하도록 만든 기초이다.

• 독립확대기초는 기둥 1개마다 하나의 기초로 지지한다.
• 벽확대기초는 벽체 하중을 지지한다.
• 전면기초는 건물 전체 기둥을 하나의 기초판으로 지지한다.

PS강재는 긴장 후 시간이 지나도 인장응력이 잘 줄어들지 않도록 릴랙세이션이 작아야 한다.

릴랙세이션이 크면 프리스트레스 손실이 커지므로, 릴랙세이션이 커야 한다는 설명은 PS강재에 요구되는 성질과 반대된다.

강도설계법의 강도감소계수(φ)는 재료·시공상의 불확실성을 고려하여 부재의 공칭강도에 1보다 작은 값을 곱해 설계강도를 산정하는 계수이다.

즉 실제 저항할 수 있다고 계산된 공칭강도를 그대로 쓰지 않고, 여유를 두어 줄인 값을 설계에 사용하는 것이다.

교량 자체 구조체의 무게와 교량에 고정적으로 부설된 시설물의 무게를 합쳐 고정하중이라 한다.

차량 등 움직이는 하중인 활하중이나 충격하중과 달리, 고정하중은 시간이 지나도 크기가 변하지 않는 하중이다.

강재로 만든 보 위에 철근콘크리트를 이어 쳐서 두 재료가 일체로 거동하도록 만든 구조를 합성 구조라 한다.

강재는 인장에, 콘크리트는 압축에 강한 특성을 서로 보완해 하나의 단면처럼 작용하게 하는 것이 핵심이다.

강 구조나 철근콘크리트 구조는 각 재료가 단독으로 쓰이는 경우를 가리키므로 이 설명과는 맞지 않는다.

철근콘크리트로 만들어지고 3~7.5m 정도 높이에서 가장 널리 쓰이는 옹벽은 캔틸레버 옹벽이며, 단면 형상이 알파벳 T를 뒤집은 모양이라 역T형 옹벽이라고도 부른다.

저판과 전면벽이 각각 캔틸레버처럼 거동해 토압을 지지하는 방식이다.

• 중력식 옹벽은 무근 콘크리트의 자중만으로 저항하는 형식이다.
• 부벽식 옹벽(앞부벽식·뒷부벽식)은 높이가 더 큰 경우에 부벽을 덧붙인 형식이다.

교량 등 구조물의 구조 계산에 필요한 골조 형상을 선으로 단순화해 나타낸 도면을 구조선도라 한다.

부재의 실제 외형이 아니라 하중 전달 경로와 부재 축을 선으로 표시해 해석의 기초 자료로 쓴다.

일반도나 상세도는 구조물의 실제 외형과 세부를 나타내는 도면이라는 점에서 구조 계산용 선도와는 목적이 다르다.

CAD 시스템을 도입하면 도면의 표준화, 설계 자료의 재사용, 작업 효율 향상 등의 효과를 얻지만 제품 원가의 증대는 그 효과에 해당하지 않는다.

오히려 설계 기간 단축과 오류 감소로 원가 절감에 기여하는 것이 CAD 도입의 일반적인 효과다.

• 도면의 표준화는 CAD로 표준 도면과 심벌을 재사용하면서 얻어지는 효과다.
• 작업의 효율화와 설계 신용도 상승도 대표적인 CAD 도입 효과로 꼽힌다.

CAD 시스템의 입력 장치는 도형이나 명령을 컴퓨터에 전달하는 장치이며, 플로터는 완성된 도면을 종이에 그려주는 출력 장치다.

키보드, 디지타이저, 태블릿은 모두 좌표나 명령을 입력하는 데 쓰이는 입력 장치다.

부재의 치수와 소재 치수, 제작·조립 과정을 표시하여 실질적인 설계도나 제작도 역할을 하는 도면을 구조도라 한다.

구조물 전체의 형식과 규모를 개략적으로 보여주는 일반도와 달리, 구조도는 실제 제작·시공의 기준이 되는 세부 정보를 담는다.

구조도의 특정 부분만 더 큰 축척으로 확대해 그린 도면은 별도로 상세도라 부른다.

도면의 오른쪽 아래 끝에 도면명, 도면 번호, 축척, 도면 작성일 등을 기입하는 난을 표제란이라 한다.

표제란은 도면을 관리하고 식별하기 위한 기본 정보를 한곳에 모아두는 자리다.

숨은선은 물체의 보이지 않는 부분을 나타내는 선으로 KS 제도에서 가는 파선으로 그린다.

따라서 가는 실선의 용도로는 옳지 않다.

• 치수선과 인출선은 가는 실선으로 그려 치수와 지시 내용을 나타낸다.
• 해칭선도 단면을 표시하기 위해 가는 실선을 사용한다.

KS 제도 규칙상 대칭인 도형은 중심선을 기준으로 한쪽에는 외형을, 반대쪽에는 내부 구조를 보여주는 단면도를 그려 함께 나타낼 수 있다.

이렇게 하면 외형과 내부 단면을 한 도면 안에서 동시에 확인할 수 있어 도면 수를 줄일 수 있다.

척도는 도면에서의 길이 : 실제 길이의 비로 나타내며, 이 값이 작을수록 실물보다 작게 그려진다.

1:2, 1:5는 실물을 축소해 그리는 축척이고, 2:1, 5:1은 실물보다 크게 그리는 배척이다.

네 가지 중 비율이 가장 작은 1:5로 그릴 때 도면상의 크기가 가장 작아진다.

구조도에 그려진 여러 부재 가운데 일부분만 뽑아 더 큰 축척으로 자세히 표시한 도면을 상세도라 한다.

구조도만으로는 표현하기 어려운 접합부나 배근 등의 세부 사항을 명확히 보여주기 위해 사용한다.

CAD로 도면을 그릴 때 형상을 구성하는 기본 요소는 점, 선, 면(원·호 등 포함)이며 이를 조합해 도형을 작도한다.

질량은 물체의 물리적 성질일 뿐 도면을 그리는 기하학적 구성 요소가 아니므로 기본요소에 해당하지 않는다.

KS(한국산업표준)의 부문별 분류기호에서 KS F는 토건(토목·건축) 분야를 나타낸다.

기본 분야는 KS A, 기계 분야는 KS B, 요업 분야는 KS L 등으로 각 부문마다 별도의 기호가 지정되어 있다.

치수 보조 기호에서 t는 판이나 부재의 두께를 나타내는 기호이며, 파이프의 지름과는 관련이 없다.

따라서 이 설명은 옳지 않다.

• Ø는 원의 지름 치수 앞에 붙이는 기호다.
• R은 반지름, SR은 구의 반지름 치수 앞에 붙이는 기호다.

도형의 중심축을 나타내는 중심선은 KS 제도에서 가는 1점 쇄선으로 그리는 것이 원칙이다.

도면이 복잡해 혼동될 우려가 있을 때는 가는 실선으로 대신하기도 하지만, 기본적인 표시 방법은 1점 쇄선이다.

콘크리트 구조물의 부재별 철근 기호에서 벽체는 영문 W(Wall)를 원으로 감싼 기호로 표시한다.

같은 방식으로 기둥은 C, 보는 G(또는 B), 슬래브는 S 기호를 사용해 부재 종류를 구분한다.

투상도를 배치할 때는 물체의 모양과 특징을 가장 잘 나타내는 면을 정면도로 선정하는 것이 원칙이다.

정면도를 기준으로 평면도, 측면도 등 다른 투상도의 위치와 방향이 결정되기 때문이다.

협소한 구간의 치수가 연속될 때는 오히려 치수선의 위쪽과 아래쪽에 번갈아 기입하는 것이 허용되므로, 이를 금지한다는 설명은 옳지 않다.

좁은 간격에 치수를 한쪽으로만 몰아 쓰면 서로 겹쳐 읽기 어려워지기 때문에 번갈아 배치하는 방법을 쓴다.

• 치수를 치수선에 평행하게 적는 것은 기본 원칙이다.
• 치수선이 수직일 때 치수를 왼쪽에 쓰는 것도 KS 제도 관례다.
• 공간이 좁을 때 인출선을 이용해 치수를 표시하는 것도 허용된다.

도로 경사를 백분율(%)로 표시할 때는 수평거리 100m에 대한 수직거리를 뜻한다.

따라서 경사 4%는 수평으로 100m 나아갈 때 높이가 4m 변하는 경사를 의미한다.

강구조물 도면에서 부재를 절단해 단면을 보여줘야 할 때는 절단선과 지시선을 반드시 표시해야 하며, 보기 편하다는 이유로 생략해서는 안 된다.

따라서 절단선과 지시선을 생략한다는 설명은 옳지 않다.

• 강구조물은 규모가 크므로 몇 개의 단면으로 나누어 표현하는 것이 일반적이다.
• 평면도·측면도·단면도는 부재가 잘 보이도록 독립적으로 그릴 수 있다.
• 제작이나 가설 단위별로 상세도를 작성하는 것도 강구조물 도면의 일반적인 배치 방식이다.

구조물 설계제도는 구조물의 전체 형상을 먼저 확정한 뒤 철근 배치의 세부로 좁혀 가는 순서로 작도한다. 따라서 단면도 → 각부 배근도 → 일반도 → 주철근 조립도 → 철근 상세도의 순서가 알맞다.

먼저 단면도로 부재의 형상과 치수를 정하고, 각 부분의 배근 상태를 표시한 다음 전체를 정리한 일반도와 주철근 조립도를 그리며, 개별 철근의 가공 치수를 담는 철근 상세도를 마지막에 작성한다.

각부 배근도부터 시작하거나 철근 상세도를 앞쪽에 두는 순서는 형상이 정해지기도 전에 세부를 그리는 셈이므로 작도 순서로 맞지 않는다.

도로 설계 제도의 평면도에서 산악이나 구릉 같은 지형의 높낮이를 나타낼 때는 등고선을 사용한다.

같은 높이를 가진 지점을 연결한 곡선으로, 선의 간격을 통해 경사의 완급도 함께 파악할 수 있다.

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.

투시도에서 기면에 평행한 방향으로 무한히 멀리 있는 물체의 모서리들은 수평선 위의 한 점으로 모여 보이는데, 이 점을 소점이라 한다.

소점은 평행한 선들이 원근감에 의해 하나로 수렴하는 위치를 뜻한다.

건설재료 중 정사각형 단면의 각강은 □A-L 형식으로 치수를 표시한다.

여기서 □는 각강의 단면 형상을, A는 한 변의 길이를, L은 부재의 길이를 나타낸다.

원형 단면의 환강은 별도로 지름 기호 Ø를 사용해 표시한다.