08년 1회차

보 없이 기둥이 지판(드롭 패널)을 통해 슬래브를 직접 지지하는 구조는 플랫슬래브 구조다.

보가 없어 층고를 낮추고 내부공간을 넓게 쓸 수 있으며, 기둥 주위의 뚫림전단에 대비해 지판이나 주두를 둔다.

• 합성슬래브: 데크플레이트 등 강재와 콘크리트가 일체로 작용하는 슬래브다.
• 프리캐스트 슬래브: 공장에서 미리 제작한 부재를 현장에서 조립하는 슬래브다.
• 중공슬래브: 슬래브 내부에 빈 공간을 두어 자중을 줄인 슬래브다.

쪽매는 널판재를 옆으로 나란히 붙여 넓게 만드는 접합이므로, 철물로 이음매를 보강하는 방법이라는 설명은 옳지 않다.

꺾쇠·듀벨·ㄱ자쇠 등으로 접합부를 보강하는 것은 보강철물을 이용한 접합에 해당한다.

• 이음: 두 목재를 길이 방향으로 잇는 접합이다.
• 장부맞춤: 한쪽에 구멍(장부구멍), 다른 쪽에 돌출부(장부)를 만들어 끼우는 접합이다.
• 맞춤: 두 목재를 직각 또는 경사지게 짜 맞추는 접합이다.

반구형 돔에 연직하중이 작용하면 하부링은 바깥으로 벌어지려는 힘을 받아 인장력이 생기므로, 압축력이라는 설명은 옳지 않다.

돔의 자오선 방향 압축력이 하부에서 바깥쪽 수평성분을 만들고, 이를 붙잡는 하부링은 인장링으로 작동한다.

• 케이블이 자중만 받으면 처짐 형상은 현수선이 된다.
• 이중 공기막 구조는 두 겹의 막 사이 공기압으로 형태와 강성을 유지한다.
• 케이블은 인장력에만 저항하고 압축·휨에는 저항하지 못한다.

콘크리트 구속효과는 원형 충전강관이 각형보다 크므로, 각형이 더 크다는 설명은 옳지 않다.

원형 강관은 둘레 전체에서 고르게 횡구속(후프 응력)을 가하지만, 각형 강관은 평판 부분이 바깥으로 휘기 쉬워 구속이 모서리에 집중된다.

• 충전 콘크리트가 강관 안쪽을 받쳐 강관의 국부좌굴을 늦춘다.
• 강관과 콘크리트가 함께 저항해 같은 내력에서 철근콘크리트 기둥보다 단면을 줄일 수 있다.
• 강관의 구속으로 콘크리트 연성이 커져 철근콘크리트 기둥보다 인성이 크다.

두겁돌은 담장·난간·파라펫 꼭대기에 덮는 돌이므로 개구부 쌓기와 가장 관련이 없다.

개구부 주위에는 위쪽의 인방돌, 창 아래의 창대돌, 문 아래의 문지방돌처럼 개구부를 둘러싸는 돌이 쓰인다.

• 인방돌: 개구부 위에 걸쳐 위쪽 벽의 하중을 받는다.
• 문지방돌: 출입구 바닥에 놓는다.
• 창대돌: 창 밑에 놓아 빗물을 흘려보낸다.

제시된 전단벽 중 반응수정계수가 가장 작은 것은 무보강 조적 전단벽이다.

반응수정계수는 구조시스템의 연성과 에너지 소산 능력이 클수록 크게 주어지는데, 철근 보강이 없는 조적벽은 취성적으로 파괴되어 가장 작은 값을 받는다.

• 철근콘크리트 전단벽: 철근에 의해 연성이 확보되어 무보강 조적보다 크다.
• 철근보강 조적 전단벽: 보강근 덕분에 무보강 조적보다 크다.
• 철골 강판 전단벽: 강판의 항복·인장장 작용으로 연성이 커서 큰 값을 받는다.

단면극2차모멘트는 25 $\mathrm{cm}^{4}$이다.

극2차모멘트는 두 직교축에 대한 단면2차모멘트의 합이다.
$I_p = I_x + I_y = \dfrac{bh^3}{12} + \dfrac{hb^3}{12} = \dfrac{bh(b^2+h^2)}{12}$

값을 대입하면
$I_p = \dfrac{3 \times 4 \times (3^2+4^2)}{12} = \dfrac{12 \times 25}{12} = 25\ \mathrm{cm^4}$

각각 $I_x = 16\ \mathrm{cm^4}$, $I_y = 9\ \mathrm{cm^4}$이므로 그 합이 답이 된다.

B점의 수직반력은 5.4 kN이다.

A점에 대한 모멘트 평형 $\Sigma M_A = 0$ 을 세운다. 하중 4 kN은 A에서 3 m, 6 kN은 A에서 3+4=7 m 위치이고 경간은 10 m다.

$R_B \times 10 = 4 \times 3 + 6 \times 7 = 12 + 42 = 54$
$R_B = 5.4\ \mathrm{kN}$

검산하면 $R_A = 10 - 5.4 = 4.6\ \mathrm{kN}$ 이므로, 4.6 kN은 A점 반력과 혼동한 값이다.

일단 고정·타단 자유인 기둥의 탄성좌굴하중은 $P_{cr} = \dfrac{\pi^2 EI}{4L^2}$ 이다.

오일러 좌굴하중은 $P_{cr} = \dfrac{\pi^2 EI}{(KL)^2}$ 이고, 고정-자유 기둥의 유효좌굴길이계수 K = 2 이다.
$(KL)^2 = (2L)^2 = 4L^2$

• 분모가 $L^2$ 인 식은 양단 힌지(K = 1)의 좌굴하중이다.
• 분모가 $0.49L^2$ 인 식은 일단 고정·타단 힌지(K = 0.7)의 좌굴하중이다.
• 분모가 $0.25L^2$ 인 식은 양단 고정(K = 0.5)의 좌굴하중이다.

압축측 연단에서 중립축까지의 거리는 약 138.4 mm이다.

먼저 힘의 평형 $0.85 f_{ck} a b = A_s f_y$ 에서 등가응력블록 깊이를 구한다.
$a = \dfrac{A_s f_y}{0.85 f_{ck} b} = \dfrac{2100 \times 300}{0.85 \times 21 \times 300} = \dfrac{630000}{5355} \approx 117.6\ \mathrm{mm}$

$f_{ck} = 21\ \mathrm{MPa}$ 이면 $\beta_1 = 0.85$ 이므로
$c = \dfrac{a}{\beta_1} = \dfrac{117.6}{0.85} \approx 138.4\ \mathrm{mm}$

• 117.6 mm는 등가응력블록 깊이 a로, 중립축 깊이와 혼동한 값이다.
• 나머지 값은 평형식과 β₁ 관계에서 나오지 않는다.

기성콘크리트 말뚝의 중심간격은 75 cm 이상으로 한다.

기성콘크리트 말뚝의 중심간격은 말뚝머리 지름의 2.5배 이상 또한 750 mm 이상이다.
$2.5 \times 30 = 75\ \mathrm{cm}$ 이고 750 mm 와 같으므로 75 cm 이상이 된다.

• 60 cm·65 cm·70 cm는 모두 2.5배 기준과 최소 750 mm 기준에 못 미친다.
• 간격이 좁으면 말뚝 박기 때 지반 교란과 무리말뚝 효과로 지지력이 떨어진다.

제시된 조적식 구조 중 지진에 가장 강한 것은 보강 블록조다.

보강 블록조는 블록 공동부에 철근을 넣고 콘크리트·모르타르로 채워 벽체가 휨과 전단에 일체로 저항하므로, 무보강 조적보다 내진성이 크다.

• 내화 벽돌조: 내화성은 좋지만 보강근이 없는 조적이라 횡력에 약하다.
• 화강암 석조: 자중이 크고 줄눈 부착이 약해 지진에 가장 불리한 편이다.
• 시멘트 벽돌조: 무보강 조적으로 인장·전단 저항이 작다.

속이 빈 콘크리트 구조체를 지상에서 만들고 그 속에서 바닥 흙을 파내어 가라앉히는 공법은 케이슨공법이다.

케이슨은 자중과 굴착으로 구조체를 침하시켜 그대로 기초로 쓰며, 사람이 압축공기 작업실에 들어가 굴착하는 방식이 뉴매틱 케이슨이다.

• 어스드릴공법: 회전 버킷으로 굴착한 뒤 현장타설 말뚝을 만드는 공법이다.
• 베노토공법: 케이싱을 요동·압입하며 해머그래브로 굴착하는 현장타설 말뚝 공법이다.
• 이코스공법: 안정액을 이용해 주열식 지중연속벽을 만드는 공법이다.

통나무나 각재를 가로로 쌓아 井자 모양으로 짜 외벽을 구성하는 구조는 귀틀집구조다.

귀틀집은 모서리에서 부재 끝을 서로 엇물려 쌓아 올리며, 벽체 자체가 하중을 지지하는 조적식 목구조에 가깝다.

• 건식구조: 물을 쓰지 않는 조립식 공법을 통칭한다.
• 목골구조: 목재 뼈대를 세우고 그 사이를 다른 재료로 채우는 구조다.
• 집성재구조: 얇은 판재를 접착해 만든 집성재로 골조를 구성한다.

목구조 접합에서 주로 전단력에 저항하기 위해 쓰는 보강철물은 듀벨(뒤벨)이다.

듀벨은 두 목재 접합면 사이에 끼워 넣어 접합면의 미끄러짐(전단)을 막고, 볼트는 이를 조여 고정하는 역할을 한다.

• 볼트: 주로 인장력을 받아 목재를 조여 붙인다.
• 띠쇠: 부재가 벌어지지 않도록 묶어 인장력에 저항한다.
• 꺾쇠: 두 부재를 걸쳐 박아 이탈을 막는 보조 철물이다.

H형강은 H－형강의 높이 × 플랜지의 폭 × 웨브의 두께 × 플랜지의 두께 순서로 표시한다.

예를 들어 H－400×200×8×13 이면 춤 400 mm, 플랜지 폭 200 mm, 웨브 두께 8 mm, 플랜지 두께 13 mm다.

• A를 플랜지 폭, B를 형강 높이로 놓은 조합은 높이와 폭의 순서가 뒤바뀌었다.
• $t_{1}$을 플랜지 두께, $t_{2}$를 웨브 두께로 놓은 조합은 두 두께의 순서가 뒤바뀌었다.

기둥에서 주근의 좌굴을 막고 수평력에 대한 전단력을 부담하는 철근은 띠철근이다.

띠철근은 주근을 일정 간격으로 감싸 주근 위치를 고정하고 좌굴을 막으며, 내부 콘크리트를 구속하고 전단에 저항한다.

• 휨철근: 보·슬래브에서 휨모멘트에 의한 인장력을 받는 주근이다.
• 늑근: 보에서 전단력에 저항하는 철근이다.
• 배력근: 슬래브에서 하중을 분산시키고 주근 간격을 유지하는 철근이다.

압축 판요소를 콤팩트·비콤팩트 요소로 구분하는 기준은 판폭두께비다.

판폭두께비가 한계값 이하이면 국부좌굴 전에 소성변형 능력을 충분히 발휘할 수 있어 콤팩트 요소로 분류한다.

• 압축력의 크기: 작용 하중의 크기는 판요소 분류 기준이 아니다.
• 단면 형상: 형상에 따라 한계값 식이 달라질 뿐 분류 기준 자체는 판폭두께비다.
• 구멍의 존재 여부: 순단면적 산정에 영향을 줄 뿐 판요소 분류와는 무관하다.

보통 볼트 접합의 볼트구멍 지름은 볼트 지름 + 0.5 mm 정도로 한다.

보통 볼트는 볼트 몸체가 구멍 벽에 닿아 지압과 전단으로 힘을 전달하므로, 구멍과 볼트 사이의 틈을 최소로 해야 접합부 미끄러짐이 작다.

• 볼트 지름 + 2.0 mm는 마찰로 힘을 전달하는 고력볼트의 표준구멍 크기에 해당한다.
• 볼트 지름 + 1.0~1.5 mm는 보통 볼트 구멍으로는 틈이 커서 적절하지 않다.

화란식쌓기와 영식쌓기의 모서리 처리 방법을 서로 바꾸어 설명했으므로 옳지 않다.

영식쌓기는 마구리쌓기 켜의 모서리에 반절이나 이오토막을 쓰고, 화란식쌓기는 길이쌓기 켜의 끝·모서리에 칠오토막을 써서 통줄눈을 막는다.

• 내쌓기는 2켜씩 1/4B, 1켜씩 1/8B 정도 내밀고 2B를 한도로 한다.
• 공간쌓기는 외벽을 이중으로 쌓아 단열·방습 성능을 높인다.
• 하루쌓기 높이는 1.2 m(18켜 정도)를 표준, 최고 1.5 m(22켜) 이내로 하고 끝은 층단들여쌓기로 한다.