21년 1회차

고정하중은 구조물 자체의 무게와 생애주기 중 지속적으로 작용하는 수직하중을 말하므로, 이를 '수평하중'이라고 한 설명이 옳지 않다.

건축구조기준의 정의에서 고정하중은 구조체·마감·고정설비 등의 자중처럼 연직방향으로 상시 작용하는 하중이며, 수평하중은 풍하중·지진하중 등 별도의 하중으로 다룬다.

• 집중활하중의 작용점을 각 구조부재에 가장 큰 하중효과를 일으키는 위치에 두도록 한 설명은 기준 그대로의 옳은 내용이다.
• 풍하중을 각각의 설계풍압에 유효수압면적을 곱하여 산정한다는 설명은 옳다.
• 지진하중을 지진에 의한 지반운동으로 구조물에 작용하는 하중으로 정의한 설명은 옳다.

비드는 용접봉이 녹아 모재 위에 쌓인 용착금속의 띠, 즉 정상적인 용접부 자체를 가리키는 용어이므로 용접 결함의 유형이 아니다.

용접 후 검사에서 찾아내는 결함은 용착금속 내부나 경계부에 생긴 공극·파임·겹침 등으로, 용접부의 강도와 피로성능을 떨어뜨리는 것들이다.

• 블로 홀은 용착금속 내부에 가스가 갇혀 생긴 공동으로 대표적인 내부 결함이다.
• 언더컷은 용접선 가장자리의 모재가 패여 홈이 생긴 결함이다.
• 오버랩은 용착금속이 모재와 융합되지 못하고 겹쳐 올라앉은 결함이다.

겹침이음이 없는 철근콘크리트 기둥 축방향 주철근의 최대 철근비는 8%이다.

콘크리트구조기준은 압축부재의 축방향 주철근 단면적을 전체 단면적의 1% 이상 8% 이하로 제한한다. 다만 주철근이 겹침이음되는 경우에는 이음부에서 철근이 겹쳐 과밀해지므로 그 상한을 4%로 낮춘다.

따라서 1%는 최소 철근비, 4%는 겹침이음이 있을 때의 상한이며, 6%는 기준에 없는 값이다.

처짐을 계산하지 않아도 되는 1방향슬래브의 최소두께에서 단순지지는 l/20이므로, l/18로 쓴 것이 옳지 않다.

보통중량콘크리트와 설계기준항복강도 400MPa 철근을 쓰고 비구조요소를 지지하지 않는 1방향슬래브의 최소두께 표는 단순지지 l/20, 1단 연속 l/24, 양단 연속 l/28, 캔틸레버 l/10이다.

• 1단 연속 l/24는 표와 일치하는 옳은 값이다.
• 양단 연속 l/28은 표와 일치하는 옳은 값이다.
• 캔틸레버 l/10은 표와 일치하는 옳은 값이다.

하중응답이 양 단부 사이의 상대속도에 의해 결정되는 장치는 속도의존형 감쇠장치이므로, 이를 변위의존형 감쇠장치의 정의로 쓴 설명이 옳지 않다.

변위의존형 감쇠장치는 하중응답이 주로 장치 양 단부 사이의 상대변위에 의해 결정되는 장치(이력형·마찰형 등)이고, 속도의존형은 상대속도에 의해 결정되며 추가로 상대변위의 함수에 종속될 수도 있는 장치(점성형 등)다.

• 내진성능수준을 기능수행·즉시복구·장기복구/인명보호·붕괴방지로 구분한 설명은 기준의 용어 정의와 같다.
• 성능기반 내진설계를 사양기반설계에서 벗어나 목표 성능수준을 달성하는 다양한 설계기법을 허용하는 설계로 정의한 설명은 옳다.
• 응답스펙트럼을 단자유도 시스템의 최대응답을 고유주기 또는 고유진동수의 함수로 표현한 것으로 정의한 설명은 옳다.

조적조 벽체를 지지하는 기초판의 휨모멘트 위험단면은 벽체 중심과 단부 사이의 중간(1/2 지점)이므로, 1/4 지점이라고 한 설명이 옳지 않다.

기초판의 휨 위험단면은 지지하는 부재의 종류에 따라 정해지는데, 콘크리트 기둥·벽체는 그 전면, 조적조 벽체는 벽체 중심과 단부의 중간, 강재 밑판을 갖는 기둥은 기둥 전면과 밑판 단부의 중간으로 한다.

• 1방향 기초판 또는 2방향 정사각형 기초판에서 철근을 전체 폭에 걸쳐 균등 배치하도록 한 설명은 옳다.
• 말뚝기초 기초판의 휨모멘트·전단력 계산에서 말뚝 반력을 각 말뚝 중심에 집중된 것으로 가정할 수 있다는 설명은 옳다.
• 기초판 윗면부터 하부철근까지의 깊이를 직접기초 150mm 이상, 말뚝기초 300mm 이상으로 한 설명은 옳다.

조적조 보강근의 최소 휨직경은 직경 10mm에서 25mm까지는 보강근 직경의 6배, 직경 29mm부터 35mm까지는 8배이므로, 두 값을 서로 바꿔 쓴 설명이 옳지 않다.

굵은 철근일수록 구부릴 때 내측 콘크리트의 지압과 철근의 손상이 커지므로 굵은 직경에 더 큰 휨직경 배수를 요구하는 것이 기준의 취지다.

• 시멘트성분 재료나 첨가제에 에폭시수지와 그 부가물·페놀·석면섬유·내화점토를 포함할 수 없다는 설명은 조적 재료 규정과 같다.
• 모멘트저항벽체골조의 설계전단강도를 공칭강도에 강도감소계수 0.8을 곱해 산정한다는 설명은 옳다.
• 그라우트의 압축강도를 조적개체 강도의 1.3배 이상으로 한다는 설명은 옳다.

프리스트레스트 콘크리트 휨부재의 균열등급은 미리 압축을 가한 인장구역에서 사용하중에 의한 인장연단응력의 크기로 구분하므로, '계수하중'이라고 한 설명이 옳지 않다.

사용하중 아래 인장연단응력이 작은 쪽 한계 이하이면 비균열등급, 두 한계 사이이면 부분균열등급, 큰 쪽 한계를 넘으면 완전균열등급으로 나누며, 이 구분은 사용성(응력·처짐) 검토의 단면 가정을 결정한다.

• 프리스트레스 도입 시 응력계산에서 균열단면의 콘크리트는 인장에 저항하지 않는 것으로 가정한다는 설명은 옳다.
• 비균열등급과 부분균열등급 부재의 사용하중 응력을 비균열단면으로 계산한다는 설명은 옳다.
• 완전균열단면 부재의 사용하중 응력을 균열환산단면으로 계산한다는 설명은 옳다.

처짐에 손상되기 쉬운 비구조요소를 지지하지 않은 1방향 바닥구조의 허용처짐은 활하중에 의한 순간처짐이 부재길이의 1/360 이하이다.

최대 허용처짐 표는 부재의 종류와 비구조요소의 유무로 나뉜다. 비구조요소가 없는 평지붕은 활하중 순간처짐 l/180, 비구조요소가 없는 바닥은 l/360으로 제한한다.

• 1/180은 비구조요소를 지지하지 않는 평지붕구조에 적용되는 한계이므로 바닥구조에는 맞지 않다.
• 비구조요소 부착 후 발생하는 처짐 1/480은 처짐에 손상되기 쉬운 비구조요소를 지지하는 경우의 한계다.
• 비구조요소 부착 후 발생하는 처짐 1/240은 처짐에 손상되지 않는 비구조요소를 지지하는 경우의 한계다.

건축구조기준은 비구조요소의 내진설계를 구조체의 내진설계와 분리하여 수행할 수 있다고 규정하므로, '분리하여 수행할 수 없다'는 설명이 옳지 않다.

비구조요소는 구조체가 전달하는 층가속도와 상대변위에 대해 자체의 중량·고정 조건을 바탕으로 설계하면 되므로, 구조체 해석과 별도로 설계하는 것이 허용된다.

• 파라펫·건물외부의 치장 벽돌·외부치장마감석재를 내진설계 대상으로 한 설명은 옳다.
• 캔틸레버 형식 구조요소의 지점회전에 의한 수직방향 변위를 고려하도록 한 설명은 옳다.
• 설계하중에 의한 횡방향·면외방향 휨이나 변형이 비구조요소의 변형한계를 넘지 않아야 한다는 설명은 옳다.

구조용 합판의 품질기준에서 못접합부의 최대 못뽑기 강도는 60N보다 큰 값을 요구하므로, 60N 이상이라고 한 것이 옳지 않다.

목구조 기준의 구조용 합판 품질기준은 접착성·함수율·못접합부 전단강도·못접합부 못뽑기 강도의 네 항목으로 되어 있으며, 못뽑기 강도는 못이 합판에서 빠지는 데 저항하는 능력으로 기준값이 60N보다 높게 정해져 있다.

• 내수 인장 전단 접착력 0.7MPa 이상은 접착성 기준과 같다.
• 함수율 13% 이하는 기준과 같다.
• 못접합부 최대 전단내력의 40%에 해당하는 값이 700N 이상이어야 한다는 것은 전단강도 기준과 같다.

용접H형강 H－500×200×10×16 보 웨브의 판폭두께비는 46.8이다.

용접형강 웨브의 판폭두께비는 양 플랜지 안쪽 사이의 순높이 h를 웨브 두께 $t_{w}$로 나눈 값이며, 순높이는 전체 높이에서 양 플랜지 두께를 뺀 값이다.

$h = 500 - 2 \times 16 = 468\ \mathrm{mm}$
$\dfrac{h}{t_w} = \dfrac{468}{10} = 46.8$

기성콘크리트말뚝에 사용하는 콘크리트의 설계기준강도는 35MPa 이상이어야 하므로, 30MPa 이상이라고 한 설명이 옳지 않다.

건축구조기준의 말뚝재료 허용응력 규정은 기성콘크리트말뚝의 설계기준강도 하한을 35MPa로 두고, 허용압축응력은 설계기준강도의 최대 1/4, 허용지지력은 말뚝의 최소단면에 대해 구하도록 한다.

• 기성콘크리트말뚝의 허용압축응력을 설계기준강도의 최대 1/4로 한 설명은 옳다.
• 현장타설콘크리트말뚝의 최대 허용압축하중을 각 구성요소의 허용압축응력에 유효단면적을 곱한 값의 합으로 한 설명은 옳다.
• 강재말뚝의 허용압축력을 부식부분을 제외한 단면에 대해 항복응력과 국부좌굴응력을 고려해 정한다는 설명은 옳다.

실제 발생하는 화재를 대상으로 공학적 해석으로 부재 온도상승·내력·변형을 예측해 내화성능을 평가하는 방법은 성능적 내화설계이므로, 이를 사양적 내화설계라고 한 설명이 옳지 않다.

사양적 내화설계는 법규나 기준이 정한 내화시간·피복두께 등 사양을 그대로 따르는 설계이고, 성능적 내화설계는 설계화재를 바탕으로 구조적합시간이 요구내화시간 이상임을 공학적으로 확인하는 설계다.

• 내화강을 크롬·몰리브덴 등을 첨가해 600°C에서도 항복점이 상온의 2/3 이상 유지되는 강재로 정의한 설명은 옳다.
• 설계화재를 건축물에 실제로 발생하는 내화설계 대상 화재의 크기로 정의한 설명은 옳다.
• 구조적합시간을 화재발생으로부터 주요 구조부가 단속 및 연속적인 붕괴에 도달하는 시간으로 정의한 설명은 옳다.

두 보의 중앙 처짐이 같으려면 $\mathrm{P}_{2}$/$\mathrm{P}_{1}$ = 8이어야 한다.

중앙에 집중하중 P가 작용하는 단순지지보의 중앙 처짐은 경간의 세제곱에 비례한다.

$\delta = \dfrac{P L^3}{48 E I}$
$\dfrac{P_1 (10)^3}{48EI} = \dfrac{P_2 (5)^3}{48EI}$
$\dfrac{P_2}{P_1} = \dfrac{10^3}{5^3} = \dfrac{1000}{125} = 8$

경간이 절반이면 같은 처짐을 내는 데 2³ = 8배의 하중이 필요하며, 2나 4는 처짐이 경간의 1제곱 또는 2제곱에 비례한다고 잘못 본 값이다.

최대 휨모멘트는 전단력이 0이 되는 곳에서 생기며, 지점 A로부터 6 − 2√3 m 떨어진 점이다.

하중 합력은 삼각형 면적 $\dfrac{1}{2} w \times 6 = 3w$이고 A에서 2m 위치(삼각형 도심)에 작용하므로 A의 반력은 $R_A = 3w \times \dfrac{4}{6} = 2w$, B의 반력은 $R_B = w$이다.

A에서 x만큼 떨어진 단면의 하중 세기는 $w\left(1 - \dfrac{x}{6}\right)$이므로 전단력은
$V(x) = 2w - w x + \dfrac{w x^2}{12}$
$V = 0 \;\Rightarrow\; x^2 - 12x + 24 = 0 \;\Rightarrow\; x = 6 \pm 2\sqrt{3}$

경간 안(0~6m)에 있는 해는 x = 6 − 2√3 ≈ 2.54 m이며, 6 + 2√3은 보 밖의 값이고 2√3·3√2·6 − 3√2는 전단력이 0이 되는 조건을 만족하지 않는다.

강구조 중간모멘트골조의 접합부는 최소 0.02rad의 층간변위각을 발휘할 수 있어야 한다는 설명이 옳다.

내진설계기준은 모멘트골조의 등급에 따라 접합부의 변형능력을 다르게 요구하며, 특수모멘트골조는 0.04rad, 중간모멘트골조는 0.02rad의 층간변위각을 요구한다.

• 특수모멘트골조 접합부의 최소 층간변위각은 0.03rad이 아니라 0.04rad이다.
• 특수모멘트골조에서 0.04rad 층간변위 시 기둥외주면 계측휨강도는 보 공칭소성모멘트의 70%가 아니라 80% 이상을 유지해야 한다.
• 보통모멘트골조의 반응수정계수는 3이 아니라 3.5이다.

부재 AB에서 휨모멘트가 0이 되는 점은 지점 A로부터 3 m 떨어진 곳이다.

부재 CD에 작용하는 수평 등분포하중의 합력은 $3 \times 4 = 12\ \mathrm{kN}$이고, CD의 중앙, 즉 C에서 2 m 아래에 작용한다. C는 A 위 5 m이므로 합력의 작용 높이는 A 위 3 m이다.

AB를 A에서 높이 y인 곳에서 자르면 그 위쪽 자유물체에 작용하는 외력은 이 수평 합력 12 kN뿐이므로, 절단면의 휨모멘트는 수평력과 높이차의 곱이다.
$M(y) = 12 \times (3 - y)$
$M = 0 \;\Rightarrow\; y = 3\ \mathrm{m}$

A에서는 $12 \times 3 = 36\ \mathrm{kN \cdot m}$, B에서는 $12 \times (3-5) = -24\ \mathrm{kN \cdot m}$로 부호가 바뀌며, 그 사이의 3 m 지점이 변곡점이다.

면내방향 탄성좌굴하중은 4π²EI/$L^{2}$이다.

양단이 횡방향으로 지지된 기둥의 중앙에 횡방향지지를 추가하면 면내방향 좌굴은 길이 L/2인 두 구간에서 각각 양단 핀 조건으로 일어나므로 유효좌굴길이는 L/2가 된다.

$P_{cr} = \dfrac{\pi^2 E I}{(K L)^2} = \dfrac{\pi^2 E I}{(L/2)^2} = \dfrac{4\pi^2 E I}{L^2}$

π²EI/$L^{2}$은 중앙 횡지지가 없는 양단 핀 기둥의 값이다.

크리프 계산에 사용되는 콘크리트의 초기접선탄성계수는 할선탄성계수의 1.18배이므로, 0.9배라고 한 설명이 옳지 않다.

응력-변형률 곡선의 원점 접선기울기인 초기접선탄성계수는 곡선의 할선기울기보다 클 수밖에 없으므로, 할선탄성계수에 1보다 작은 계수를 곱한 값이 될 수 없다.

• 용접 이형철망을 제외한 전단철근의 설계기준항복강도를 500MPa 이하로 제한한 설명은 옳다.
• 부재축에 직각으로 배치된 전단철근의 간격을 600mm 이하로 제한한 설명은 옳다.
• 탄산화 침투깊이가 철근 깊이까지 도달한 상태를 탄산화 허용 성능저하 한계상태로 정한 설명은 옳다.