06년 2회차

단철근 직사각형보의 등가직사각형 응력블록 깊이 $a=\beta_1 c$에서 계수 $\beta_1$은, 출제 당시의 강도설계법 기준에 따라 콘크리트 설계기준강도 $f_{ck}$가 28MPa 이하일 때 0.85를 적용한다.

문제의 $f_{ck}=28\mathrm{MPa}$는 그 상한값에 해당하므로 $\beta_1=0.85$가 된다. (28MPa를 초과하면 1MPa 증가마다 0.007씩 감소시키되 0.65 이상으로 한다.)

다만 현행 콘크리트구조 설계기준(KDS)에서는 등가응력블록 계수 체계가 개정되어 값이 달라졌으므로, 이 문항은 출제 당시 기준으로 푼다.

철근의 피복두께를 일정량 이상 확보하는 것은 철근의 부식(산화) 방지, 내화성능 확보, 철근과 콘크리트의 부착응력 확보를 위한 구조적·내구적 목적 때문이다.

구조물의 미관은 피복두께 규정의 목적과는 거리가 멀다.

시방배합을 현장배합으로 수정할 때는 골재의 함수상태와 입도(잔골재·굵은골재의 비율)를 반영해 단위수량, 단위 잔골재량, 단위 굵은골재량을 보정한다.

반면 단위 시멘트량은 배합강도를 좌우하는 값으로 현장배합으로 수정하는 과정에서 별도로 고칠 필요가 없다.

콘크리트 배합설계에서 골재의 함수 특성을 다룰 때는 골재 내부는 물로 포화되어 있으나 표면에는 여분의 물이 없는 표면건조포화상태(SSD)를 기준으로 한다.

이 상태를 기준으로 삼아야 배합수량 계산에서 골재가 물을 흡수하거나 내보내는 영향을 배제할 수 있다.

강도설계법에서 휨부재가 파괴될 때 압축측 콘크리트 표면의 극한 변형률은 $0.003$으로 가정한다.

이 값은 실험적으로 확인된 콘크리트의 압괴 시 변형률을 설계에 반영한 강도설계법의 기본 가정 중 하나이다.

180° 표준갈고리는 반원이 끝나는 지점에서 철근지름(db)의 4배 이상, 그리고 최소 6㎝ 이상 더 연장하도록 규정한다.

두 조건 중 더 큰 값을 만족하도록 갈고리 연장 길이를 확보해야 한다.

D16 이하의 철근을 스터럽이나 띠철근으로 사용할 때, 표준갈고리의 구부림 내면 반지름은 철근 공칭지름(db)의 2배 이상이어야 한다.

이는 철근이 급하게 구부러져 손상되지 않도록 정한 최소 곡률 기준이다.

철근콘크리트 휨부재의 강도설계법에서는 콘크리트의 인장강도는 무시하고, 철근이 인장력을 부담한다고 가정한다.

따라서 콘크리트의 압축강도를 무시한다는 설명은 실제 가정(압축강도는 반영하고 인장강도를 무시)과 반대이므로 틀린 내용이다.

변형률이 중립축으로부터의 거리에 비례한다는 것, 항복강도 이하에서 철근 응력을 변형률의 $E_s$배로 보는 것, 철근과 콘크리트의 부착이 완전하다고 보는 것은 모두 강도설계법의 타당한 기본 가정이다.

인장을 받는 이형철근의 정착길이는 철근의 항복강도에 비례하고, 콘크리트 설계기준강도의 제곱근에 반비례하는 관계를 가진다.

즉 콘크리트 강도가 클수록(제곱근 값이 커질수록) 필요한 정착길이는 짧아진다.

지름이 너무 큰 철근은 겹침이음으로 응력을 확실히 전달하기 어렵기 때문에, D35를 초과하는 철근은 겹침이음을 하지 않고 용접이음이나 기계적 이음을 사용하도록 규정한다.

보기 중 D16·D19·D25는 이 기준 이내이지만 D38은 D35를 초과하므로 겹침이음을 할 수 없다.

분말도는 시멘트 입자가 얼마나 가는지를 나타내는 지표로, 입자가 가늘수록(분말도가 높을수록) 물과 접촉하는 표면적이 커져 조기강도가 커진다.

다만 분말도가 높으면 수화열과 건조수축이 커져 오히려 균열과 풍화가 발생하기 쉬워지므로, 균열 및 풍화가 생기지 않는다는 설명은 틀린 내용이다.

전단철근으로 사용하는 수직 스터럽의 간격은 부재 조건에 따라 계산되는 값과 별개로, 어떤 경우에도 60㎝를 초과할 수 없다는 상한이 함께 적용된다.

이는 스터럽 간격이 지나치게 벌어져 전단보강 효과가 없어지는 것을 막기 위한 규정이다.

철근 이음은 원칙적으로 응력이 작은 곳에서, 그리고 이음 부위가 한 단면에 몰리지 않도록 서로 엇갈리게 배치하는 것이 좋다.

최대 인장응력이 작용하는 곳에서 이음을 하는 것이 좋다는 설명은 실제 원칙(응력이 작은 곳에서 이음)과 반대이므로 틀린 내용이다.

철근을 이어대지 않는 것이 원칙이라는 것과 겹침이음을 A급·B급으로 나눈다는 것은 옳은 설명이다.

연성파괴를 유도하기 위해 실제 사용철근비를 균형철근비의 75% 이하로 제한하는 것이 출제 당시 강도설계법의 원칙이다.

• 철근비가 균형철근비보다 작은 과소철근보는 철근이 먼저 항복하는 연성파괴가 일어나므로, 압축(콘크리트) 파괴가 일어난다는 설명은 틀렸다.
• 철근이 균형철근비보다 많은 과다철근보는 콘크리트가 먼저 파괴되는 취성파괴가 일어나므로, 연성파괴가 일어난다는 설명은 틀렸다.
• 사전에 붕괴 조짐을 볼 수 있는 파괴 형태는 연성파괴이지 취성파괴가 아니므로 이 설명도 틀렸다.

참고로 현행 설계기준에서는 이 75% 제한이 인장지배·최소허용변형률 규정으로 대체되었으나, 이 문항은 출제 당시 기준으로 푼다.

표준갈고리를 가지는 인장이형철근의 정착길이는 기본정착길이에 보정계수를 곱해 구한다.

$l_d = 57\mathrm{cm} \times 0.7 = 39.9\mathrm{cm} \approx 40\mathrm{cm}$

따라서 이 인장철근의 정착길이는 약 40㎝이다.

강구조는 부재를 공장에서 제작해 현장에서 조립하는 방식이 많아 콘크리트 구조에 비해 공사기간이 단축되는 것이 대표적인 특징이다.

• 강재는 공장 제작으로 규격화되어 오히려 품질관리가 용이하므로 품질관리가 어렵다는 설명은 틀렸다.
• 강재의 강도는 콘크리트보다 훨씬 크므로, 강도가 콘크리트에 비해 월등히 작다는 설명은 틀렸다.
• 강재는 강도가 커서 오히려 부재 단면을 작게 만들 수 있으므로 부재 치수를 작게 할 수 없다는 설명은 틀렸다.

강재로 만든 보 위에 철근콘크리트 슬래브를 올려 두 재료가 일체로 거동하도록 결합한 구조를 합성구조라 한다.

강재의 인장 저항력과 콘크리트의 압축 저항력을 함께 활용해 효율을 높이는 방식으로, 단순히 강구조나 콘크리트 구조만으로 분류되는 것과 구분된다.

일반적인 옹벽은 자중으로 토압에 저항하는 중력식 옹벽, 얇은 벽체와 저판으로 구성된 캔틸레버(역T형) 옹벽, 벽체를 부벽으로 보강한 뒷부벽식·앞부벽식 옹벽 등으로 분류된다.

반면 연결확대는 두 개 이상의 기둥을 하나의 기초판으로 받치는 기초(연결확대기초)의 형식 이름이므로, 옹벽의 종류에는 속하지 않는다.

토목구조물은 대규모 예산과 공사기간이 소요되고, 공공 목적으로 건설되어 사회적 감시와 비판을 받으며, 공용기간이 길어 장래 수요까지 고려해 설계해야 한다는 특징을 가진다.

반면 토목구조물은 대부분 현장 여건에 맞춘 단일 설계·단품 생산 방식으로 건설되므로, 다량으로 생산하는 것이 쉽다는 설명은 토목구조물의 특징과 거리가 멀다.

콘크리트의 요구조건은 소요의 강도·내구성·수밀성이며, 품질의 변동이 큰 것은 오히려 피해야 할 결함이다.

철근콘크리트에 사용하는 콘크리트는 소요강도, 내구성, 수밀성을 갖추어야 하고 시공성도 확보되어야 한다.

품질이 균질하지 않고 변동이 크면 구조물의 안전성과 내구성을 보장할 수 없으므로, 오히려 품질 변동을 최소화하는 것이 콘크리트의 요구조건에 해당한다.

프리스트레스트 콘크리트는 사용 전에 미리 압축응력을 도입해 인장측 균열 발생을 억제한 콘크리트다.

일반 철근콘크리트가 철근의 인장 저항에 의존하는 것과 달리, 프리스트레스트 콘크리트는 긴장재로 미리 압축력을 가해 인장응력을 상쇄시킨다.

• 강 구조물은 강재만으로 이루어진 구조를 말한다.
• 합성 구조물은 강재와 콘크리트처럼 서로 다른 재료를 일체화한 구조다.
• 철근 콘크리트는 철근의 인장 저항을 이용할 뿐 미리 압축을 도입하지 않는다.

자동차 등 활하중이 교량 위를 이동하며 발생시키는 동적 진동 하중을 충격하중이라 한다.

• 고정하중은 구조물 자체의 무게처럼 정적으로 작용하는 하중이다.
• 풍하중은 바람의 작용에 의한 하중이다.
• 충돌하중은 차량 등이 구조물에 직접 부딪히는 경우의 하중이다.

활하중의 이동에 따른 진동 효과는 이 세 하중과 구분되는 충격하중으로 별도 취급한다.

주탑에서 비스듬히 뻗은 케이블로 주형을 직접 지지하는 교량 형식을 사장교라 하며, 서해대교가 대표적인 예다.

• 현수교는 주탑 사이에 곡선으로 늘어진 주케이블에서 행어로 상부구조를 매다는 방식이다.
• 라멘교는 교각과 상부구조가 강결되어 뼈대처럼 거동하는 구조다.
• 연속교는 2경간 이상을 하나의 연속된 거더로 구성한 교량이다.

케이블이 경사로 배치되어 주형을 직접 지지하는 점이 사장교의 특징이다.

옹벽이 수평 방향으로 밀려나가려는 힘에 저항하는 안정을 활동에 대한 안정이라 한다.

옹벽의 안정 검토는 전도, 활동, 지지력(침하)의 세 가지에 대하여 이루어진다.

• 전도에 대한 안정은 옹벽이 앞으로 넘어지려는 회전 거동에 대한 저항이다.
• 침하에 대한 안정은 지반 지지력 부족으로 옹벽이 가라앉는 것에 대한 저항이다.
• 저판에 대한 안정은 이 세 가지 안정 검토 항목에 포함되지 않는 표현이다.

미끄러짐 자체를 막는 저항력은 나머지 항목과 구분되는 활동 안정으로 별도 검토한다.

교량 설계하중 중 주하중은 고정하중·활하중·충격하중처럼 설계에서 항상 장기적으로 고려해야 하는 하중을 말한다.

이와 달리 온도변화·풍하중 등 때에 따라 작용하는 하중은 부하중으로 구분되며, 설계에서 아예 배제해도 되는 하중은 존재하지 않는다.

표면에 마디와 리브를 두어 콘크리트와의 부착력을 높인 철근을 이형철근이라 하며, 철근콘크리트 구조물에 주로 쓰인다.

• 원형철근은 표면이 매끈하여 이형철근보다 부착력이 낮다.
• 민 철근은 표면에 마디가 없는 철근을 가리키는 말로, 원형철근과 같은 뜻이다.
• 압축철근은 배치 위치(압축측)를 가리키는 용어일 뿐 표면 형상과는 관계가 없다.

1방향 슬래브의 최대 휨모멘트가 일어나는 단면에서 정철근 및 부철근의 중심간격은 슬래브 두께의 2배 이하이면서 동시에 30cm 이하가 되어야 한다.

이 규정은 균열을 제어하고 하중을 고르게 분산시키기 위한 것으로, 두 조건을 모두 만족해야 한다.

축방향 압축력을 받는 부재로서 높이가 단면 최소치수의 3배 이상인 구조를 기둥이라 한다.

• 보는 주로 휨을 받는 수평 부재다.
• 옹벽은 토압을 지지하는 벽체 구조다.
• 슬래브는 판(면) 형태로 하중을 지지하는 부재다.

토목설계의 기본 고려사항은 경제성, 미관, 사용성과 내구성이며, 희소성은 이러한 설계 기본 개념에 해당하지 않는다.

희소성은 자원의 경제학적 개념으로, 구조물 자체의 설계 요건과는 거리가 멀다.

교량의 상부구조는 차량 하중을 직접 받는 바닥판·거더 등으로 구성된다.

• 교대는 교량 양 끝을 지지하는 하부구조다.
• 교각은 교량 중간을 지지하는 하부구조다.
• 기초는 상부하중을 지반에 전달하는 하부구조다.

따라서 상부구조에 속하는 것은 바닥판이다.

평면도에서 산악이나 구릉의 지형 기복을 나타내는 것은 등고선이다.

• 거리표는 노선상의 거리 위치를 표시하는 것이다.
• 축척은 실제 크기와 도면 크기의 비율을 나타낸다.
• 개다각형은 다각측량에서 사용하는 도형 형태를 의미한다.

최초로 작성된 원본 도면인 기본도(원도)는 복사도에 해당하지 않는다.

• 청사진은 원도를 감광지에 복사한 것이다.
• 백사진은 원도를 복사한 또 다른 방식의 복사도다.
• 마이크로 사진은 도면을 축소 촬영한 복사 형태다.

제도용지(A계열)는 세로와 가로의 비가 1 : √2가 되도록 규격화되어 있다.

이 비율 덕분에 큰 규격의 용지를 절반으로 접어도 가로세로 비가 그대로 유지된다.

제도용 문자의 크기는 문자의 높이를 기준으로 나타낸다.

이는 문자의 나비(폭)나 굵기가 아니라 세로 방향 치수로 문자 크기를 규정한다는 뜻이다.

CAD는 여러 사람이 동시에 도면 작업을 할 수 있고 표준화 작업도 쉬워지므로, 동시 작업이 불가능하고 표준화가 어렵다는 설명은 CAD 작업의 특징과 반대된다.

실제 CAD는 화면을 통한 대화방식 입출력, 수작업 대비 정확하고 빠른 도면 분석·수정, 설계시간 단축을 통한 생산성 향상이라는 특징을 갖는다.

옹벽 도면은 단면도를 중심에 놓고 관련 도면을 배치하며, 단면도 하부에는 저판 배근도를 그리는 것이 일반적이다.

옹벽은 벽체가 위에, 저판(기초 슬래브)이 아래에 놓이는 구조이므로 배근도도 실제 부재 위치에 대응하도록 배치한다. 즉 벽체 배근도는 단면도의 옆쪽에, 저판 배근도는 단면도의 아래쪽에 오게 된다.

• 일반도는 구조물의 전체 형상과 주요 치수를 나타내는 도면으로 단면도와 나란히 배치한다.
• 주철근 조립도는 철근의 조립 상태를 별도로 보여 주는 도면이다.

큰 도면을 접어서 보관할 때는 A4 크기가 되도록 접는 것을 기준으로 한다.

보관과 열람의 편의를 위해 도면의 크기와 관계없이 최종적으로 A4 규격으로 접는 것이 통례다.

KS A 5201 종이 재단 치수에서 A3 도면의 크기는 297×420mm이다.

A계열 도면은 A0(841×1189)에서 긴 변을 절반으로 접는 방식으로 A1(594×841), A2(420×594), A3(297×420), A4(210×297)로 이어진다.

치수·가공법·주의사항 등을 표기하기 위해 가로에 대하여 45°의 직선을 긋고 인출되는 쪽에 화살표를 붙여, 인출한 끝의 가로선 위에 문자나 숫자를 기입하는 선을 인출선이라 한다.

• 중심선은 도형의 중심 위치를 나타내는 선이다.
• 치수선은 치수의 크기를 표시하는 선이다.
• 치수보조선은 치수선을 이끌어내기 위해 형체에서 뻗어나오는 선이다.

단면의 해칭은 수평선·중심선·기준선에 대하여 45°로 기울여 같은 간격으로 긋는다.

같은 부재의 단면임을 나타내면서도 다른 도형선과 구분되도록 일정한 각도와 간격을 유지하는 것이 원칙이다.

강철(철재)의 단면 표시는 45도 방향의 평행한 사선으로 채운 해칭이 표준이다. 1번은 수평선(주철/주물), 2번은 점선(비금속), 4번은 격자무늬(구리/황동)로 각각 다른 재질을 나타내며, 3번의 45도 사선 해칭이 철재 강철을 명확히 나타낸다.

세로 치수는 치수선의 왼쪽에 써서 도면의 오른쪽에서 읽을 수 있도록 하는 것이 원칙이므로, 세로 치수를 치수선의 오른쪽에 쓴다는 설명은 틀린 내용이다.

가로 치수를 치수선 위쪽에 쓴다는 부분은 맞지만, 세로 치수의 위치 설명이 틀려 전체 문장이 옳지 않은 설명이 된다.

나머지 설명, 즉 선과 교차하는 곳에는 될 수 있는 대로 치수를 쓰지 않는 것, 협소한 구간이 연속될 때 치수선 위아래에 번갈아 기입하는 것, 경사를 백분율·천분율로 표시하고 하향 경사 쪽으로 방향을 표시하는 것은 모두 옳은 치수 기입 원칙이다.

암반면은 경계선 아래로 길이와 굽은 정도가 제각각인 불규칙한 곡선이 갈라지며 뻗어 내리는 모양으로 나타내므로, 나뭇가지가 갈라지듯 휘어진 선들이 늘어진 표시가 암반면이다.

암석의 파쇄면이 일정하지 않다는 성질을 그대로 본떠, 자를 대고 그은 듯한 규칙적인 직선이 아니라 손으로 그은 듯한 불규칙한 곡선으로 그리는 것이 특징이다.

• 경계선 아래에 V자 모양의 곧은 빗금이 규칙적으로 반복된 것은 지반면 표시이다.
• 길이가 서로 다른 평행한 수평선을 몇 줄 겹쳐 그은 것은 물이 있는 면, 곧 수준면 표시이다.
• 경계선 아래에서 두 직선이 X자로 교차하는 무늬가 반복된 것은 잡석 표시이다.

실제 크기와 도면에서의 크기의 비를 척도라 한다.

척도에는 실물보다 작게 그리는 축척, 실물과 같은 크기로 그리는 현척, 실물보다 크게 그리는 배척이 있다.

숨겨진 부분은 파선(숨은선)으로 표시해야 하므로, 1점쇄선으로 표시한다는 설명은 작도통칙에 어긋난다.

1점쇄선은 중심선이나 기준선 등을 나타낼 때 쓰는 선으로, 숨은선과는 용도가 다르다.

좌표 원점으로부터의 거리로 위치를 나타내는 방법을 절대좌표라 한다.

• 상대좌표는 직전에 지정한 점을 기준으로 위치를 나타낸다.
• 극좌표는 기준점으로부터의 거리와 각도로 위치를 나타낸다.

선은 굵기에 따라 가는선·굵은선·아주 굵은선으로 분류되며, 중심선은 굵기가 아니라 용도에 따른 구분이다.

CAD 시스템 구동에는 운영체제, CPU, RAM이 반드시 필요하지만, 사운드 카드는 필수 요소가 아니다.

사운드 카드는 CAD 도면 작업 자체의 입출력이나 연산과 직접 관련이 없는 부가 장치다.

V.P는 소점(Vanishing Point), 즉 투시선이 수렴하는 점을 뜻하므로 시점과 연결한 것은 틀렸다.

P.P(화면), G.P(기면), H.L(수평선)의 나머지 연결은 투시도 기호의 일반적인 정의와 일치한다.

도면명·도면번호·설계자·제도자·심사자·작성일 등을 기입하기 위해 도면 아래 끝에 마련하는 칸을 표제란이라 한다.

도면을 관리하고 이력을 확인할 수 있도록 하는 기본 정보가 이 칸에 모여 기록된다.

기울기 1 : 0.02는 수직거리 1에 대해 수평거리가 0.02임을 의미하므로, 수평거리는 수직거리에 이 비율을 곱해 구한다.

$4500 \times 0.02 = 90$

따라서 수평 거리는 90mm가 된다.

투시도는 소점의 개수에 따라 1소점·2소점·3소점 투시도로 구분되며, 4소점 투시도라는 종류는 존재하지 않는다.

소점의 수는 대상물과 화면이 이루는 각도 조건에 따라 정해지며, 실무에서 사용하는 투시도 종류는 이 세 가지로 한정된다.

리벳의 표시에서 축이 투상면에 나란한 리벳은 그리지 않는 것을 원칙으로 한다.

• 현장 리벳도 공장 리벳과 구분되는 기호로 표시하며 생략하지 않는다.
• 리벳의 위치를 나타내는 리벳선은 가는 파선이 아니라 가는 실선으로 그린다.
• 같은 도면에서 지름이 다른 리벳을 쓸 경우 리벳마다 그 지름을 기입해야 한다.

투상선이 투상면에 대하여 수직으로 나타나는 투영법을 정투상법이라 한다.

투상선이 경사지게 나타나는 사투상법과 구분되는 정투상법의 정의다.

플로터의 출력속도는 IPS(Inch Per Second) 단위로 나타낸다.

이는 플로터의 펜 또는 헤드가 1초 동안 이동하는 거리(인치)를 기준으로 한 속도 표시 방식이다.

트래버스 제도에서 삼각함수의 진수를 이용하는 방법에는 탄젠트법과 사인·코사인에 의한 방법, 현장법이 있다.

실측법은 삼각함수의 진수를 이용하지 않고 직접 측정한 값을 사용하는 방법이므로 이 부류에 속하지 않는다.

강 구조물이 길어도 단면을 절단하거나 생략해 표시하는 것이 원칙이므로, 그렇게 해서는 안 된다는 설명은 옳지 않다.

파단선 등을 이용해 길고 반복되는 부재의 일부를 생략하면 도면을 간략하면서도 명확하게 나타낼 수 있다.

절단선과 지시선의 방향을 맞추어 그리고, 평면도·측면도·단면도를 부재가 잘 드러나도록 독립적으로 배치하며, 가설을 고려해 제작 단위별로 상세도를 작성하는 것은 모두 올바른 원칙이다.