19년 1회차

허용응력설계법은 탄성해석으로 구한 부재단면의 응력이 허용응력을 초과하지 않도록 설계하는 방법이므로, 허용응력을 초과하도록 설계한다고 서술한 설명이 옳지 않다.

허용응력은 재료의 기준강도를 안전율로 나눈 값이며, 사용하중 상태에서 산정한 응력이 이 값 이하가 되도록 하는 것이 허용응력설계법의 핵심이다.

• 강도설계법: 재료의 비탄성거동을 고려한 공칭강도에 강도감소계수를 곱한 설계강도가 계수하중에 의한 소요강도 이상이 되도록 설계한다는 서술은 옳다.
• 성능설계법: 기준이 정한 목표성능을 만족하면서 건축주가 선택한 성능지표를 만족하도록 설계한다는 서술은 옳다.
• 한계상태설계법: 한계상태를 명확히 정의하고 확률통계적 계수(하중계수·저항계수)로 한계상태에 도달하지 않도록 하는 설계법이라는 서술은 옳다.

현장재하실험의 총 실험하중은 이미 작용하고 있는 고정하중을 포함하여 설계(계수)하중의 85% 이상이어야 하므로, 설계하중의 75% 이상이라고 한 설명이 옳지 않다.

실험하중 수준은 강도가 의심되는 부재가 설계 상태에 가까운 응력을 받도록 정한 것으로, 하중은 4회 이상 균등하게 나누어 단계적으로 재하하면서 처짐을 측정한다.

• 재하할 부재 수와 하중배치를 위험단면에서 최대응력과 처짐이 발생하도록 결정한다는 설명은 옳다.
• 실험하중을 4회 이상 균등하게 나누어 증가시킨다는 설명은 옳다.
• 최대처짐·잔류처짐이 허용기준을 만족하지 않으면 재하실험을 반복할 수 있다는 설명은 옳다.

콘크리트 강도시험용 시료는 각 등급의 콘크리트에 대해 120 $m^{3}$당 1회 이상 채취하여야 하므로, 150 $m^{3}$당 1회 이상이라고 한 기준이 옳지 않다.

시료 채취 기준은 하루 1회 이상, 120 $m^{3}$당 1회 이상, 슬래브·벽체 표면적 500 $m^{2}$마다 1회 이상, 배합 변경 시마다 1회 이상이며, 이 가운데 가장 많은 횟수가 적용된다.

• 하루에 1회 이상 채취한다는 기준은 옳다.
• 슬래브나 벽체의 표면적 500 $m^{2}$마다 1회 이상 채취한다는 기준은 옳다.
• 배합이 변경될 때마다 1회 이상 채취한다는 기준은 옳다.

구조설계에 규정된 허용응력의 1/2을 적용한 경우에는 시공 중 시험을 생략할 수 있으므로, 반드시 시행해야 한다고 한 설명이 옳지 않다.

조적조 기준압축강도 확인은 시공 전 시험, 시공 중 시험, 기시공 조적조의 프리즘시험으로 나뉘며, 허용응력을 저감 없이 모두 적용한 경우에만 시공 중 프리즘시험이 요구된다.

• 시공 전에 5개의 프리즘을 제작하여 시험한다는 설명은 옳다.
• 허용응력을 모두 적용한 경우 벽면적 500 $m^{2}$당 3개의 프리즘을 제작·시험한다는 설명은 옳다.
• 기시공된 조적조는 벽면적 500 $m^{2}$마다 품질을 확인하지 않은 부분에서 재령 28일이 지난 3개의 프리즘을 채취한다는 설명은 옳다.

구조용바닥판재로 구성되어 면내전단력에 저항하는 부분은 격막의 웨브재이며, 플랜지재는 격막 가장자리에서 휨에 의한 인장·압축력에 저항하므로 플랜지재가 면내전단력을 부담한다고 한 설명이 옳지 않다.

바닥격막은 수평하중에 대해 깊은 보처럼 거동하여 바닥판(웨브)이 전단력을, 테두리보·경계부재(플랜지)가 휨에 의한 축력을 부담한다.

• 바닥구조가 수직하중에 대해 충분한 강도와 강성을 가져야 한다는 설명은 옳다.
• 바닥구조가 전달되는 수평하중을 골조와 벽체에 안전하게 전달할 강도와 강성을 지녀야 한다는 설명은 옳다.
• 바닥격막구조의 구조형식에 수평격막구조, 수평트러스 등이 있다는 설명은 옳다.

D35 이상의 축방향 철근은 D13 이상의 띠철근으로 둘러싸야 하고 띠철근 대신 동등한 단면적의 이형철선이나 용접철망을 사용할 수 있으므로, D10 이상이라 하고 용접철망을 쓸 수 없다고 한 설명이 옳지 않다.

띠철근 지름은 D32 이하의 축방향 철근에 D10 이상, D35 이상의 축방향 철근과 다발철근에 D13 이상이며, 수직간격은 축방향 철근지름의 16배, 띠철근 지름의 48배, 기둥단면 최소치수 가운데 가장 작은 값 이하로 한다.

• 모든 모서리 축방향철근을 135° 이하로 구부린 띠철근의 모서리로 횡지지한다는 설명은 옳다.
• 띠철근 수직간격을 축방향 철근지름의 16배, 띠철근 지름의 48배, 기둥단면 최소치수 이하로 한다는 설명은 옳다.
• 기초판·슬래브 윗면에 연결되는 기둥의 첫 번째 띠철근 간격을 다른 띠철근 간격의 1/2 이하로 한다는 설명은 옳다.

SS275 강재의 인장강도 $\mathrm{F}_{u}$는 410 MPa이므로, 인장강도를 410 MPa라고 한 설명이 옳다.

SS275는 판두께에 따라 항복강도가 달라져 두께 16 mm 이하에서 275 MPa, 16 mm 초과 40 mm 이하에서 265 MPa이다. H-400×200×8×13은 플랜지 두께 13 mm, 웨브 두께 8 mm로 모두 16 mm 이하이므로 항복강도는 275 MPa이다.

• 항복강도 265 MPa: 판두께가 16 mm를 초과하는 경우의 값이므로 이 단면에는 맞지 않는다.
• 탄성계수 205,000 MPa: 강구조 설계기준의 강재 탄성계수는 210,000 MPa이다.
• 전단탄성계수 79,000 MPa: 같은 기준의 전단탄성계수는 81,000 MPa이다.

마찰접합에서 하중이 접합부의 단부를 향할 때는 적절한 설계지압강도를 갖도록 검토하여야 한다는 설명이 옳다.

마찰접합은 볼트 조임력에 의한 마찰로 하중을 전달하지만, 하중이 단부를 향하면 미끄럼 후 단부의 지압·파열에 대한 안전도 확보해야 하므로 지압강도 검토가 요구된다.

• 구멍중심 간 거리: 공칭직경의 2.5배 이상으로 하여야 하므로 2.0배 이상이라는 설명은 옳지 않다.
• 전인장조임: 토크관리법·너트회전법·직접인장측정법 등으로 규정된 장력을 도입하는 조임이며, 임팩트렌치로 수 회 또는 일반렌치로 최대한 조이는 것은 밀착조임이므로 옳지 않다.
• 볼트와 용접의 병용: 볼트와 용접을 병용하면 용접이 전체하중을 부담하는 것이 원칙이므로, 고장력볼트에 전체하중을 부담시킨다는 설명은 옳지 않다.

온도변화에 의한 축방향 변형률은 ϵ = α(ΔT)이며, 부재 길이 L과는 무관하다.

열팽창계수 α는 단위 온도변화당 변형률로 정의되므로 온도가 ΔT만큼 변하면 변형률은 $\epsilon = \alpha \Delta T$가 되고, 길이 L이 곱해지는 것은 변형률이 아니라 신축량 $\delta = \epsilon L = \alpha \Delta T L$이다.

• √L이 곱해진 식: 변형률은 무차원인데 길이의 제곱근 차원이 들어가 성립하지 않는다.
• L이 곱해진 식: 변형률이 아니라 부재 전체의 신축량에 해당한다.
• $\mathrm{L}^{2}$이 곱해진 식: 길이의 제곱 차원이 들어가 변형률이 될 수 없다.

자유단 C점의 처짐은 5P$\mathrm{L}^{3}$/12EI이다.

하중 P가 B점에 작용하므로 BC 구간에는 휨모멘트가 없고, AB 구간(휨강성 2EI)만 길이 L의 캔틸레버로 휘어진다. B점의 처짐과 처짐각은
$\delta_B = \dfrac{PL^3}{3(2EI)} = \dfrac{PL^3}{6EI}$, $\theta_B = \dfrac{PL^2}{2(2EI)} = \dfrac{PL^2}{4EI}$

BC 구간은 휨 없이 직선인 채로 회전만 하므로 C점의 처짐은 B점 처짐에 처짐각에 의한 추가 변위 $\theta_B L$을 더한 값이다.
$\delta_C = \delta_B + \theta_B L = \dfrac{PL^3}{6EI} + \dfrac{PL^3}{4EI} = \dfrac{2PL^3 + 3PL^3}{12EI} = \dfrac{5PL^3}{12EI}$

P$\mathrm{L}^{3}$/3EI는 AB 구간의 휨강성을 EI로 보고 B점 처짐만 구한 값이며, BC 구간의 강체회전에 의한 변위를 빠뜨리면 답이 달라진다.

항복점 이상의 응력에서 소성변형을 일으키며 파괴되지 않고 변형을 계속하는 성질은 연성이다.

연성은 재료가 파괴 전에 큰 소성변형을 수용하는 능력으로, 구조용 강재처럼 항복 후 긴 소성구간을 갖는 재료의 특성이며 내진설계에서 에너지 소산 능력의 근거가 된다.

• 취성: 소성변형이 거의 없이 갑작스럽게 파괴되는 성질로 연성과 반대되는 개념이다.
• 탄성: 하중을 제거하면 원래 형상으로 복원되는 성질로 항복점 이전의 거동이다.
• 강성: 변형에 저항하는 정도(하중-변형 관계의 기울기)로 변형 능력과는 다른 개념이다.

등가정적해석법의 밑면전단력은 중요도계수에 비례하므로, 건축물 중요도계수가 클수록 밑면전단력이 감소한다는 설명이 옳지 않다.

밑면전단력은 $V = C_s W$이고 지진응답계수는 $C_s = \dfrac{S_{D1}}{\left(\dfrac{R}{I_E}\right) T}$의 형태(단주기 영역에서는 $\dfrac{S_{DS}}{R/I_E}$)이므로, 중요도계수 $\mathrm{I}_{E}$가 커질수록 밑면전단력은 증가한다.

• 반응수정계수 R이 클수록 $\mathrm{C}_{s}$가 작아져 밑면전단력이 감소한다는 설명은 옳다.
• 고유주기 T가 클수록 $\mathrm{C}_{s}$가 작아져 밑면전단력이 감소한다는 설명은 옳다.
• 유효건물중량 W가 작을수록 밑면전단력이 감소한다는 설명은 옳다.

상부구조와 하부구조 사이에 설치하여 수평으로 유연하고 수직으로 강하며 설계지진 시 큰 횡변위를 허용하는 구조요소는 면진장치이다.

면진장치(적층고무받침, 마찰진자받침 등)는 구조물의 고유주기를 길게 하여 지진 입력을 줄이고 변위를 면진층에 집중시키므로, 수직하중은 지지하면서 수평 강성은 작게 만든다.

• 능동질량감쇠기: 센서와 구동장치로 질량을 능동 제어하여 진동을 줄이는 제진장치로, 상부·하부구조 사이에 두는 지지요소가 아니다.
• 동조질량감쇠기: 구조물 고유주기에 동조시킨 부가질량으로 응답을 줄이는 수동 제진장치로, 횡변위를 허용하는 지지요소가 아니다.
• 점탄성감쇠기: 점탄성 재료의 전단변형으로 에너지를 흡수하는 제진장치로, 수직하중을 지지하는 요소가 아니다.

경사스터럽과 굽힘철근은 부재 중간 높이에서 반력점 방향으로 주인장철근까지 연장된 45°선과 한 번 이상 교차되도록 배치하여야 하므로, 30°선이라고 한 설명이 옳지 않다.

이 규정은 약 45°로 가정하는 경사균열이 전단철근과 반드시 만나도록 하기 위한 것으로, 전단철근 간격 제한의 근거이기도 하다.

• 용접이형철망 전단철근의 설계기준항복강도를 600 MPa 이하로 제한한다는 설명은 옳다.
• 전단철근에 의한 전단강도가 콘크리트 전단강도의 2배 이하인 경우 수직 전단철근 간격을 d/2 이하 및 600 mm 이하로 한다는 설명은 옳다.
• 종방향 철근을 구부려 전단철근으로 쓸 때 경사길이의 중앙 3/4만 유효하다는 설명은 옳다.

저부 단면을 확대한 현장타설콘크리트말뚝의 측면경사가 수직면과 이루는 각은 30° 이하로 하고 전단력에 대해 검토하여야 하므로, 30°를 초과할 경우 검토하여 사용한다는 설명이 옳지 않다.

기준은 확대부 경사각 자체를 30° 이하로 제한하며, 이를 초과하는 경사를 검토를 조건으로 허용하는 단서는 두지 않는다.

• 선단부를 지지층에 확실히 도달시켜야 한다는 설명은 옳다.
• 주근을 4개 이상 또한 설계단면적의 0.25% 이상으로 하고 띠철근 또는 나선철근으로 보강한다는 설명은 옳다.
• 중심간격을 말뚝머리 지름의 2.0배 이상 또한 지름에 1,000 mm를 더한 값 이상으로 한다는 설명은 옳다.

블록전단강도는 볼트 접합부 등에서 인장파단과 전단항복(또는 전단파단)이 조합되어 재료의 일부가 떨어져 나가는 접합부의 한계상태이므로, 플랜지에 수직인 집중하중에 대해 플랜지·웨브를 검토하는 항목이 아니다.

집중하중을 받는 H형강 플랜지·웨브의 검토 항목은 플랜지국부휨, 웨브국부항복, 웨브크리플링, 웨브횡좌굴(한쪽 플랜지에 압축 집중하중), 웨브압축좌굴(양쪽 플랜지에 집중하중), 웨브패널존 전단이며, 강도가 부족하면 스티프너나 덧판으로 보강한다.

• 웨브크리플링강도: 집중하중 아래 웨브의 국부적 찌그러짐에 대한 한계상태로 검토 항목이다.
• 웨브횡좌굴강도: 한쪽 플랜지에 압축 집중하중이 작용하고 플랜지의 상대 횡변위가 구속되지 않을 때 검토하는 항목이다.
• 플랜지국부휨강도: 인장 집중하중에 의해 플랜지가 국부적으로 휘는 한계상태로 검토 항목이다.

지지층에 근입된 말뚝 주위 지반이 침하하면 말뚝 주면에 하향 마찰력이 작용하며 이를 부마찰력이라 하므로, 이 설명이 옳다.

부마찰력은 말뚝에 추가 하중으로 작용하여 유효 지지력을 감소시키며, 연약지반 위 성토나 지하수위 저하로 지반이 압밀침하할 때 문제가 된다.

• 2개의 기둥 응력을 하나의 기초판으로 전달하는 기초는 연속기초가 아니라 복합기초이다.
• 지반이 구조물을 지지할 수 있는 최대저항력은 허용지지력이 아니라 극한지지력이며, 허용지지력은 이를 안전율로 나눈 값이다.
• 기초판 또는 말뚝 선단과 지반 사이에 작용하는 압력은 지내력이 아니라 접지압이다.

정착길이 산정용 c값은 37.5 mm이다.

c는 철근 중심에서 콘크리트 표면까지의 최단거리와 정착되는 철근의 중심 간격의 1/2 가운데 작은 값이다. 피복 쪽은 피복두께 40 mm에 스터럽 지름 10 mm와 주철근 반지름 12.5 mm를 더하여
$c_1 = 40 + 10 + 12.5 = 62.5\ \mathrm{mm}$(측면과 하면 동일)

6가닥이 최대 등간격으로 배치되므로 양 끝 철근의 중심은 각각 측면에서 62.5 mm에 있고 그 사이에 5개의 간격이 있다.
$s = \dfrac{500 - 2 \times 62.5}{5} = \dfrac{375}{5} = 75\ \mathrm{mm}$, $\dfrac{s}{2} = 37.5\ \mathrm{mm}$

따라서 $c = \min(62.5,\ 37.5) = 37.5\ \mathrm{mm}$이며, 피복두께보다 철근 간격이 지배한다.

용접철망은 냉간신선 공정으로 가공되어 연신율이 감소하므로, 큰 연성이 요구되는 부위에 사용할 때 주의가 필요하다는 설명이 옳다.

냉간가공은 항복강도를 높이는 대신 뚜렷한 항복점과 연신율을 잃게 하므로, 용접철망과 철선은 소성힌지처럼 큰 변형이 요구되는 부위에서 사용을 제한한다.

• 정착길이 내에 교차철선이 없는 인장 용접이형철망의 철망계수는 1.5가 아니라 1.0이다.
• 겹침이음길이 사이에 교차철선이 없는 인장 용접이형철망의 겹침이음은 이형철선의 겹침이음 규정을 그대로 따르므로 1.3배로 하는 것이 아니다.
• 뚜렷한 항복점이 없는 경우의 항복강도는 인장변형률 0.002가 아니라 0.0035에 대응하는 응력으로 한다.

절댓값 비는 |$\mathrm{M}_{A}$|:|$\mathrm{M}_{C}$|:|$\mathrm{M}_{B}$| = 1.4:1.0:1.4이다.

양단고정보의 고정단모멘트는 등분포하중 w에 대해 w$\mathrm{L}^{2}$/12, 중앙 집중하중 P에 대해 PL/8이고, 중앙부 모멘트는 각각 w$\mathrm{L}^{2}$/24, PL/8이다. P = wL/2를 대입하면 PL/8 = w$\mathrm{L}^{2}$/16이다.

고정단: $|M_A| = |M_B| = \dfrac{wL^2}{12} + \dfrac{wL^2}{16} = \dfrac{4wL^2 + 3wL^2}{48} = \dfrac{7wL^2}{48}$
중앙부: $|M_C| = \dfrac{wL^2}{24} + \dfrac{wL^2}{16} = \dfrac{2wL^2 + 3wL^2}{48} = \dfrac{5wL^2}{48}$

따라서 $|M_A| : |M_C| : |M_B| = 7 : 5 : 7 = 1.4 : 1.0 : 1.4$이며, 하중이 대칭이므로 양 고정단의 모멘트가 같다.