09년 1회차

이형철근 정착길이의 최솟값은 인장철근 300 mm 이상, 압축철근 200 mm 이상이다.

압축철근은 단부 지압의 도움을 받아 인장철근보다 정착에 유리하므로 최소 정착길이도 더 짧게 규정한다.

• 인장 200·압축 300 mm 조합은 두 값을 서로 바꾼 것이다.
• 인장 300·압축 400 mm 조합은 압축철근이 더 길어 원리와 반대다.
• 인장 400·압축 300 mm 조합은 두 최솟값이 모두 기준과 다르다.

목조 건축물의 내화설계에서 주요 구조부인 기둥은 1시간 내화성능을 가진 부재를 써야 하므로 옳은 설명이다.

기둥은 화재 시 건물 하중을 끝까지 지지해야 하는 주요 구조부이므로 내력벽·보와 함께 1시간 내화성능이 요구된다.

• 프리텐션과 포스트텐션은 PS 강재의 강도가 아니라 긴장 시점(콘크리트 타설 전·후)에 따라 나눈다.
• 철근콘크리트 기둥과 보가 강접합된 구조는 가구식이 아니라 일체식 구조다.
• 주요 구조부가 내화구조인 건축물의 방화구획은 연면적 2,000 $m^{2}$가 아니라 바닥면적 1,000 $m^{2}$ 이내마다 설치하는 것이 기본이다.

처짐을 계산하지 않는 1방향 슬래브의 최소 두께는 캔틸레버일 때 가장 크다.

최소 두께는 경간 l에 대해 단순지지 l/20, 1단 연속 l/24, 양단 연속 l/28, 캔틸레버 l/10으로 규정되어, 분모가 가장 작은 캔틸레버가 가장 두껍다.

• 단순지지: l/20으로 캔틸레버보다 얇다.
• 1단 연속: 연속단의 구속으로 l/24까지 줄어든다.
• 양단 연속: 양쪽이 구속되어 l/28로 가장 얇다.

목구조 설계에서는 구조 전체의 인성을 확보해야 하므로 옳은 설명이다.

목재는 크리프가 크고 접합부 거동이 복잡하므로, 설계 시 크리프·시공방법·편심 등의 영향을 고려하고 구조 전체가 급격히 파괴되지 않도록 인성을 확보한다.

• 크리프 변형이 크면 그 영향을 반드시 고려해야 한다.
• 시공방법과 구조물의 변형도 설계에서 고려해야 한다.
• 수직하중이 국부적으로 작용할 때 생기는 편심은 무시하지 않고 고려해야 한다.

부재력이 0인 부재는 5개다(DF, BG, GH, IJ, JL).

하중이 없는 절점에 세 부재가 모이고 그중 두 부재가 일직선이면, 나머지 한 부재의 부재력은 0이다.

• 절점 D: DE와 DA가 일직선이므로 DF = 0
• 절점 B: AB와 BC가 일직선이므로 BG = 0
• 절점 H: CH와 HJ가 일직선이므로 GH = 0
• 절점 I: GI와 IK가 일직선이므로 IJ = 0

절점 L은 롤러 반력이 수평 방향뿐이므로 수직 평형에서 JL = 0이다. 반면 절점 F의 AF는 하중 P를 받고, 절점 K의 부재들은 수평반력을 전달하므로 0이 아니다.

압축철근은 파괴모드를 인장파괴에서 압축파괴로 바꾸는 것이 아니라 오히려 연성적인 인장파괴를 유도하므로 옳지 않다.

압축철근이 압축력 일부를 분담하면 중립축이 올라가 인장철근 변형률이 커지고, 그 결과 보의 연성이 증가한다.

• 파괴 시 인장철근 변형률이 커져 연성이 증가한다.
• 압축부 콘크리트의 크리프를 억제해 장기처짐이 감소한다.
• 스터럽을 걸 수 있는 조립근 역할을 해 철근 배치가 쉬워진다.

옥외 공기나 흙에 직접 접하지 않는 슬래브·장선에서 D35 이하 철근은 최소 피복두께가 20 mm이므로, D35에 40 mm라는 설명은 옳지 않다.

이 부위에서 40 mm는 D35를 초과하는 철근에 적용하는 값이다.

• 흙에 접하거나 옥외에 노출되는 콘크리트의 D25 이하 철근은 50 mm다.
• 흙에 접해 친 뒤 영구히 흙에 묻히는 콘크리트는 75 mm다.
• 수중에서 타설하는 콘크리트는 100 mm다.

인방은 창·문 등 개구부 위에 수평으로 걸치는 벽체 부재이므로 지붕틀 부재가 아니다.

목조 지붕틀은 마룻대(종도리)·중도리·처마도리가 서까래를 받치고, 서까래 위에 지붕널과 지붕재를 덮어 구성한다.

• 마룻대: 지붕 꼭대기에 놓이는 도리다.
• 중도리: 마룻대와 처마도리 사이에서 서까래를 받친다.
• 서까래: 도리 위에 걸쳐 지붕면을 이룬다.

목재의 함수율은 기건재 15%, 섬유포화점 30%, 전건재 0% 정도다.

섬유포화점은 세포막이 결합수로 포화되고 자유수가 없는 상태로, 이보다 함수율이 낮아지면 수축과 강도 증가가 시작된다. 전건재는 수분을 모두 제거한 상태다.

• 기건재 0%·섬유포화점 15%·전건재 30% 조합은 세 값의 대응이 모두 어긋난다.
• 섬유포화점을 0%로 놓은 조합은 전건 상태와 혼동한 것이다.

플레이트 거더는 강판을 조립해 만든 휨부재(보)이므로, 보의 일종으로 볼 수 없다는 설명은 옳지 않다.

플레이트 거더는 압연형강으로 감당하기 어려운 큰 경간·하중에 쓰는 조립 보로, 플랜지가 휨모멘트를, 웨브가 전단력을 주로 부담한다.

• 웨브는 전단력을 지지하며 설계에서는 전단응력이 웨브에 고르게 분포한다고 본다.
• 얇은 웨브의 전단좌굴 때문에 전단강도는 웨브의 폭두께비에 좌우된다.
• 설계의 핵심은 웨브와 플랜지의 치수를 정하는 것이다.

푸아송 비는 1/10이다.

푸아송 비는 (가로 변형률)/(세로 변형률)이다. 그림에서 지름 D = 15 cm, 길이 L = 30 cm다.

세로 변형률 $\varepsilon = \dfrac{0.03}{30} = 1.0 \times 10^{-3}$
가로 변형률 $\varepsilon' = \dfrac{0.0015}{15} = 1.0 \times 10^{-4}$

$\nu = \dfrac{\varepsilon'}{\varepsilon} = \dfrac{1.0 \times 10^{-4}}{1.0 \times 10^{-3}} = \dfrac{1}{10}$
하중 P = 10 tf는 변형량이 주어졌으므로 계산에 필요하지 않다.

건물 높이 11 m, 벽 길이 8 m인 2층 조적조 내력벽 두께는 1층 29 cm, 2층 19 cm다.

당시 조적조 내력벽 두께 규정은 건축물 높이(5 m 미만, 5~11 m 미만, 11 m 이상)와 벽 길이(8 m 미만, 8 m 이상)로 구분하며, 높이 11 m 이상·벽 길이 8 m 이상인 경우 1층 29 cm, 2층 19 cm를 요구한다.

• 1층 19·2층 15 cm는 높이 5~11 m 미만, 벽 길이 8 m 미만에 해당한다.
• 1층 19·2층 19 cm는 높이 11 m 이상이라도 벽 길이 8 m 미만일 때 값이다.
• 1층 39·2층 29 cm는 규정보다 과다한 값이다.

두께 150 mm 철근콘크리트 슬래브의 고정하중은 360 kgf/$m^{2}$이다.

철근콘크리트의 단위중량 2,400 kgf/$m^{3}$에 두께를 곱한다.
$w = 2400\ \mathrm{kgf/m^3} \times 0.15\ \mathrm{m} = 360\ \mathrm{kgf/m^2}$

• 240 kgf/$m^{2}$는 두께 100 mm일 때의 값이다.
• 120·480 kgf/$m^{2}$는 각각 50 mm·200 mm 두께에 해당한다.

반력은 Ra = 0.5 tf, Rb = 2.5 tf, Ha = 0이다.

A는 힌지, B는 롤러이고, 3 tf가 A에서 수평거리 5 m, B는 A에서 5+1 = 6 m 위치다.

$\Sigma M_A = 0 : R_b \times 6 = 3 \times 5 \Rightarrow R_b = 2.5\ \mathrm{tf}$
$\Sigma F_y = 0 : R_a = 3 - 2.5 = 0.5\ \mathrm{tf}$

하중이 연직이고 롤러 B는 수평반력을 갖지 않으므로 $\Sigma F_x = 0$ 에서 Ha = 0이다.

압밀속도는 투수성이 큰 사질토가 빠르고 점토가 느리므로, 사질토가 느리고 점토가 빠르다는 설명은 옳지 않다.

압밀은 간극수가 빠져나가며 진행되므로 투수계수가 작은 점토는 장기간에 걸쳐 천천히 압밀된다.

• 내부마찰각은 모래가 크고 점토가 작다.
• 투수계수는 모래가 크고 점토가 작다.
• 압밀(압축)성은 모래가 작고 점토가 크다.

탄소량이 늘어도 강재의 탄성계수는 거의 변하지 않으므로, 탄성계수가 증가한다는 설명은 옳지 않다.

탄소량이 증가하면 항복강도·인장강도·경도는 커지지만 연성·인성·용접성은 떨어지며, 탄성계수는 강종과 무관하게 거의 일정하다.

• 항복강도는 탄소량 증가에 따라 커진다.
• 탄성한계도 항복강도와 함께 높아진다.
• 극한인장강도는 탄소량 증가에 따라 커진다.

모래 지반의 장기 허용응력도 10 tf/$m^{2}$는 옳은 값이다.

당시 지반의 장기 허용지내력은 암반이 가장 크고, 화성암 암반 > 수성암 암반 > 자갈 > 모래 순으로 작아지며 점토·모래가 10 tf/$m^{2}$로 가장 작다.

• 화성암의 암반: 400 tf/$m^{2}$로, 200 tf/$m^{2}$는 수성암의 값이다.
• 수성암의 암반: 200 tf/$m^{2}$로, 100 tf/$m^{2}$보다 크다.
• 자갈: 30 tf/$m^{2}$로, 20 tf/$m^{2}$는 자갈과 모래의 혼합물 값이다.

사춤용 모르타르는 석회를 섞은 1 : 1 : 3이 아니라 시멘트 : 모래 = 1 : 3 정도로 배합하므로 옳지 않다.

사춤 모르타르는 줄눈 속을 채워 벽체를 일체화하는 재료이므로 강도를 확보하도록 시멘트 모르타르로 배합한다.

• 모르타르의 물 양은 현장에서 적절한 시공연도를 얻도록 조절할 수 있다.
• 그라우트는 재료분리가 없을 정도의 유동성을 갖게 하고 압축강도는 조적개체 강도의 1.3배 이상으로 한다.
• 사춤용 그라우트는 시멘트 : 모래 : 자갈 = 1 : 2 : 3으로 배합한다.

유효용접면적은 3,920 $\mathrm{mm}^{2}$이다.

용접기호는 기준선 양쪽에 필릿 표시가 있는 양면 필릿용접으로, 사이즈 s = 10 mm, 용접길이 300 mm다.

유효목두께 $a = 0.7s = 0.7 \times 10 = 7\ \mathrm{mm}$
유효길이 $l_e = l - 2s = 300 - 2 \times 10 = 280\ \mathrm{mm}$

유효면적 $A_w = 2 \times a \times l_e = 2 \times 7 \times 280 = 3920\ \mathrm{mm^2}$
1,960 $\mathrm{mm}^{2}$는 한쪽 면만 계산한 값이다.

강도설계법에서 지진하중을 포함하는 하중조합의 지진하중계수는 1.0이므로 옳은 설명이다.

강도설계법은 하중에 하중계수를 곱해 소요강도를 구하고, 공칭강도에 강도감소계수를 곱한 설계강도가 이보다 크도록 설계한다. 지진하중은 이미 극한 수준으로 정해지므로 계수 1.0을 쓴다.

• 재료강도를 안전율로 나눈 허용응력으로 설계하는 것은 허용응력설계법이다.
• 강도감소계수는 휨·압축·전단 등 부재와 응력의 종류에 따라 다르다.
• 하중계수와 강도감소계수를 함께 적용하는 것이 강도설계법이다.