22년 1회차

한 켜 안에서 길이와 마구리를 번갈아 놓는 방식은 불식(프랑스식) 쌓기이다.

매 켜마다 길이·마구리가 교대로 나오므로 외관은 좋으나 끝부분 처리에 이오토막·반절·칠오토막 같은 토막 벽돌이 많이 필요하고, 통줄눈이 생기기 쉬워 구조적으로는 영식보다 약하다.

• 영식 쌓기: 한 켜는 길이, 다음 켜는 마구리로 켜마다 교대로 쌓으며 모서리에 이오토막·반절을 쓴다.
• 미식 쌓기: 길이 쌓기를 여러 켜(보통 5켜) 한 뒤 마구리 쌓기 한 켜를 넣는다.
• 화란식 쌓기: 영식처럼 켜마다 길이·마구리를 교대로 쌓되 모서리에 칠오토막을 쓴다.

부재의 교차면 사이(모서리)에 용착금속을 덧붙여 삼각형 단면을 만드는 용접은 필릿용접이다.

T형·겹치기·모서리 이음처럼 두 면이 만나는 구석에 살을 붙이며, 목두께와 각장으로 크기를 나타낸다.

• 맞댐용접: 맞대는 부재 끝을 개선(그루브)해 그 홈을 용착금속으로 채워 일체화하는 용접이다.
• 슬롯용접: 한 부재에 뚫은 길쭉한 홈(슬롯) 안을 용접해 겹친 부재를 접합한다.
• 플러그용접: 한 부재에 뚫은 둥근 구멍 안을 용착금속으로 채워 겹친 부재를 접합한다.

직선부재를 강절(강접합)로 연결해 절점에서 휨모멘트까지 전달하는 구조는 라멘 구조이다.

기둥과 보가 강접합되어 절점의 각도가 변형 후에도 유지되므로 부재가 축력·전단력·휨모멘트를 함께 받는다.

• 트러스 구조: 직선부재를 핀(활절)으로 삼각형 단위로 연결해 부재가 주로 축력만 받는다.
• 입체트러스 구조: 트러스를 3차원으로 조합한 것으로 역시 절점이 핀 접합으로 가정된다.
• 케이블 구조: 휨강성이 거의 없는 케이블의 인장력으로 하중을 지지하는 구조이다.

O점에 대한 모멘트 합의 크기는 2 kN·m(시계방향)이다.

반시계방향을 (+)로 두고 각 힘 × O점까지의 수직거리를 더한다. O점 왼쪽 5 m의 상향 2 kN, 왼쪽 3 m의 하향 3 kN, 오른쪽 1 m의 상향 2 kN, 오른쪽 3 m의 하향 1 kN이다.

$\sum M_O = -(2)(5) + (3)(3) + (2)(1) - (1)(3)$
$= -10 + 9 + 2 - 3 = -2\ \mathrm{kN\cdot m}$
음수이므로 시계방향이며, 크기는 2 kN·m이다.

C점의 휨모멘트 크기는 24 kN·m이다.

A는 회전단, B는 이동단인 단순보(전체 7 m)에서 A로부터 4 m 지점 C에 14 kN이 작용한다. B점 모멘트 평형으로 A점 반력을 구한다.

$\sum M_B = 0:\ R_A \times 7 - 14 \times 3 = 0 \Rightarrow R_A = 6\ \mathrm{kN}$
$R_B = 14 - 6 = 8\ \mathrm{kN}$

$M_C = R_A \times 4 = 6 \times 4 = 24\ \mathrm{kN\cdot m}$
검산: $R_B \times 3 = 8 \times 3 = 24\ \mathrm{kN\cdot m}$로 양쪽 계산이 일치한다.

일정한 응력을 계속 가한 상태에서 탄성변형·건조수축을 제외한 변형이 시간에 따라 증가하는 현상은 크리프(Creep)이다.

크리프는 지속하중에 의한 변형이므로 철근콘크리트 부재의 장기처짐과 프리스트레스 손실의 원인이 된다.

• 레이턴스: 블리딩으로 떠오른 미세 물질이 콘크리트 표면에 얇게 쌓인 취약한 층이다.
• 블리딩: 타설 후 무거운 골재·시멘트가 가라앉으며 물이 위로 떠오르는 현상이다.
• 알칼리골재반응: 시멘트의 알칼리와 골재의 반응성 광물이 반응해 팽창·균열을 일으키는 현상이다.

벽 또는 일련의 기둥으로부터의 응력을 띠모양으로 지반에 전달하는 기초를 연속기초(줄기초)라고 한다는 설명이 옳다.

나머지 설명은 기초 명칭과 정의가 서로 뒤바뀌어 있다.

• 기둥 하나의 축력을 독립으로 전달하는 기초는 복합기초가 아니라 독립기초이다.
• 2개 이상의 기둥 응력을 하나의 기초판으로 전달하는 기초는 독립기초가 아니라 복합기초이다.
• 상부구조의 광범위한 면적 내 응력을 단일 기초판으로 전달하는 기초는 줄기초가 아니라 온통기초(전면기초)이다.

조립기둥·조립보·조립스트럿의 나란한 두 요소를 결집하는 판재는 거셋플레이트가 아니라 띠판이므로 거셋플레이트에 대한 설명이 옳지 않다.

거셋플레이트는 트러스 부재, 스트럿 또는 가새재를 보나 기둥에 연결하기 위한 판요소이다.

• 커버플레이트가 단면적·단면계수·단면2차모멘트를 늘리려고 플랜지에 덧대는 판이라는 설명은 옳다.
• 가새가 기둥과 기둥 사이 대각선 방향 사재로 수평력에 저항한다는 설명은 옳다.
• 스티프너가 하중 분배·전단력 전달·좌굴 방지를 위해 부착하는 ㄱ형강이나 판재라는 설명은 옳다.

제시된 용도 중 기본등분포활하중이 가장 작은 곳은 일반 사무실이다.

건축구조기준의 기본등분포활하중 표에서 사무실 용도는 다수 인원이 모이거나 서가 등 무거운 적재물이 놓이는 용도보다 작은 값으로 규정된다.

• 도서관 열람실: 열람 인원과 집기를 고려해 일반 사무실보다 큰 값이 규정된다.
• 학교 교실: 학생이 밀집해 일반 사무실보다 큰 값이 규정된다.
• 산책로 용도의 지붕: 사람이 통행·체류하는 지붕이므로 일반 사무실보다 큰 값이 규정된다.

인장을 받는 부재에 덧댐판을 대고 길이이음을 할 때 덧댐판의 면적은 요구되는 접합면적의 1.5배 이상이어야 한다는 설명이 옳다.

목구조 접합부 일반사항에서 이음은 길이를 늘이기 위한 길이방향 접합, 맞춤은 경사지거나 직각으로 만나는 부재를 가공해 끼워 맞추는 접합이다.

• 길이방향 접합을 맞춤, 경사·직각 접합을 이음이라 한 설명은 두 용어가 뒤바뀌어 옳지 않다.
• 맞춤 부위 보강에는 파스너뿐 아니라 접착제도 사용할 수 있으므로 접착제를 쓸 수 없다는 설명은 옳지 않다.
• 맞춤 부위의 목재에는 결점이 없어야 하므로 결점이 있어도 된다는 설명은 옳지 않다.

연약한 점성토 지반에서 흙막이벽 배면 흙의 중량과 지표면 하중 때문에 흙이 미끄러짐면을 따라 돌아들어 굴착 저면이 부풀어 오르는 현상은 융기 현상(히빙)이다.

그림처럼 배면 지반은 침하하고 굴착면 쪽은 솟아오르며, 흙막이벽의 근입깊이를 늘리거나 지반을 개량해 방지한다.

• 분사 현상(보일링): 사질토 지반에서 수위차로 생긴 상향 침투수압 때문에 굴착 저면의 모래가 물과 함께 끓어오르는 현상이다.
• 액상화 현상: 포화된 느슨한 모래가 지진 등 반복하중으로 간극수압이 올라 전단강도를 잃는 현상이다.
• 사운딩: 로드 선단의 관입·회전 저항으로 지반 성질을 조사하는 시험 방법이며 지반 변형 현상이 아니다.

띠철근의 수직간격은 축방향 철근지름의 16배 이하로 해야 한다는 설명이 옳다.

띠철근 간격은 축방향 철근지름의 16배, 띠철근이나 철선지름의 48배, 기둥단면 최소 치수 중 가장 작은 값 이하로 제한하는 상한 규정이다.

• 띠철근지름의 48배는 상한이므로 "48배 이상"은 옳지 않다.
• 기둥단면 최소 치수도 상한이므로 "최소 치수 이상"은 옳지 않다.
• 간격을 일정 길이 "이상"으로 띄우라는 규정은 없으며, 간격이 넓을수록 축방향 철근의 좌굴 구속이 약해진다.

T형 단면 하단에서 도심축까지의 거리는 $y = \dfrac{5}{2}h$이다.

단면을 위쪽 플랜지(폭 3h, 두께 h)와 아래쪽 웨브(폭 h, 높이 3h)로 나눈다. 두 부분의 면적은 모두 $3h^2$이고, 하단에서 각 도심까지의 거리는 플랜지 $3h + \dfrac{h}{2} = 3.5h$, 웨브 $1.5h$이다.

$y = \dfrac{\sum A_i y_i}{\sum A_i} = \dfrac{3h^2 \times 3.5h + 3h^2 \times 1.5h}{3h^2 + 3h^2} = \dfrac{15h^3}{6h^2} = 2.5h$
두 부분의 면적이 같으므로 도심은 두 도심(1.5h와 3.5h)의 정중앙에 온다.

최대 휨응력의 비는 $\sigma _{A}$ : $\sigma _{B}$ = 1 : 2이다.

최대 휨응력은 $\sigma = \dfrac{M}{Z}$이고 직사각형 단면계수는 $Z = \dfrac{bh^2}{6}$이다. 단면 A는 폭 a·높이 2a, 단면 B는 폭 2a·높이 a이다.

$Z_A = \dfrac{a(2a)^2}{6} = \dfrac{4a^3}{6},\quad Z_B = \dfrac{2a \cdot a^2}{6} = \dfrac{2a^3}{6}$
$\sigma_A : \sigma_B = \dfrac{1}{Z_A} : \dfrac{1}{Z_B} = \dfrac{6}{4a^3} : \dfrac{6}{2a^3} = 1 : 2$
같은 면적이라도 높이 방향으로 세운 단면 A의 단면계수가 2배라 응력이 절반이다.

구조용 강재의 탄성계수는 210,000 MPa이므로 탄성계수를 200,000 MPa로 제시한 것이 옳지 않다.

건축구조기준(강구조)의 강재 재료정수는 탄성계수 210,000 MPa, 전단탄성계수 81,000 MPa, 푸아송비 0.3, 선팽창계수 0.000012/℃이다.

• 전단탄성계수 81,000 MPa는 옳다.
• 푸아송비 0.3은 옳다.
• 선팽창계수 0.000012/℃는 옳다.

참고로 $G = \dfrac{E}{2(1+\nu)} = \dfrac{210000}{2.6} \approx 80800\ \mathrm{MPa}$로, 기준값 81,000 MPa와 탄성계수 210,000 MPa가 서로 맞물린다.

인장지배단면은 최외단 인장철근의 순인장변형률이 인장지배변형률 한계 이상인 단면이므로, "미만"이라고 한 설명이 옳지 않다.

순인장변형률이 압축지배변형률 한계와 인장지배변형률 한계 사이에 있으면 변화구간단면, 압축지배변형률 한계 이하이면 압축지배단면이다.

• 안전성능 요구조건을 더 이상 만족시킬 수 없는 상태를 극한한계상태라 한 설명은 옳다.
• 계수하중을 저항하는 데 필요한 강도를 소요강도라 한 설명은 옳다.
• 보나 지판 없이 기둥으로 하중을 전달하는 2방향 슬래브를 플랫 플레이트 슬래브라 한 설명은 옳다.

공칭강도는 구조역학원리나 실험결과로부터 유도된 공식과 규정된 재료강도·부재치수로 계산한 하중에 대한 저항능력이다.

공칭강도에 강도감소계수를 곱하면 설계강도가 되며, 이것이 계수하중에 의한 소요강도 이상이어야 한다.

• 사용하중에 하중계수를 곱한 값은 계수하중에 대한 설명이다.
• 발생한 변위나 회전에 대한 힘·모멘트의 비율은 강성에 대한 설명이다.
• 하중계수를 곱하지 않은 기준 규정 하중은 공칭하중에 대한 설명이다.

단부에 표준갈고리가 있는 인장 이형철근의 정착길이는 8$d_{b}$ 이상, 또한 150 mm 이상이어야 하므로 "4$d_{b}$ 이상, 100 mm 이상"이라는 설명이 옳지 않다.

정착길이 하한은 정착 형식별로 따로 정해지며, 갈고리 정착은 직선 정착보다 짧은 대신 별도의 최소 길이를 둔다.

• 정착길이를 위험단면에서 설계기준항복강도를 발휘하는 데 필요한 최소 묻힘길이라 한 정의는 옳다.
• 인장 이형철근의 정착길이를 항상 300 mm 이상으로 한 설명은 옳다.
• 압축 이형철근의 정착길이를 항상 200 mm 이상으로 한 설명은 옳다.

강도감소계수가 가장 작은 것은 인장재의 유효순단면 파단한계상태 $\phi _{t}$ = 0.75이다.

파단은 연성이 없는 취성적 한계상태이므로, 항복과 같은 연성적 한계상태보다 작은 강도감소계수를 적용해 여유를 크게 둔다.

• 총단면 항복한계상태의 $\phi _{t}$는 0.90이다.
• 압축재 설계압축강도의 $\phi _{c}$는 0.90이다.
• 휨부재 설계휨강도의 $\phi _{b}$는 0.90이다.

막재의 파단신율은 35% 이하여야 하므로 파단신율 37%인 막재는 기준에 적합하지 않다.

구조내력상 주요한 부분의 막재는 두께 0.5 mm 이상, 인장강도 폭 1 cm당 300 N 이상, 파단신율 35% 이하, 인장크리프 신장률 15% 이하(합성섬유 직포 막재는 25% 이하)를 만족해야 한다.

• 인장강도가 폭 1 cm당 320 N이면 300 N 이상을 만족한다.
• 두께 0.6 mm는 0.5 mm 이상을 만족한다.
• 인장크리프 신장률 14%는 15% 이하를 만족한다.