20년 1회차

피복두께는 콘크리트 표면에서 가장 가까운 철근의 바깥 표면까지의 거리이므로, 철근 중심까지로 정의한 설명이 옳지 않다.

철근 중심까지 재면 철근 반지름만큼 피복이 과대평가되어 내구성·내화성 확보 기준으로 쓸 수 없다.

• 옥외 공기나 흙에 접하지 않는 프리캐스트콘크리트 기둥의 띠철근 최소피복두께 10mm는 기준과 일치한다.
• 피복은 화재 시 철근 온도 상승을 늦추고 공기·수분에 의한 부식을 막는 역할을 한다.
• 프리스트레스하지 않는 수중타설 현장치기콘크리트의 최소피복두께는 100mm로 규정되어 있다.

버펫팅(buffeting)은 바람의 난류에 의해 구조물이 불규칙하게 진동하는 풍하중 현상으로, 흙막이벽 안전과는 관련이 없다.

나머지는 모두 굴착 저면의 지반·지하수 거동으로 흙막이벽 붕괴를 일으키는 현상이다.

• 히빙: 연약 점토 지반에서 배면 흙의 중량으로 굴착 저면이 부풀어 오르는 현상이다.
• 보일링: 사질 지반에서 수위차에 의한 상향 침투압으로 저면 모래가 끓어오르듯 솟는 현상이다.
• 파이핑: 침투수가 흙 입자를 쓸어내며 물길(파이프)을 형성해 지반이 침식되는 현상이다.

개구부 상부에 걸쳐 위 하중을 좌우 벽체로 전달하는 부재는 인방보이다.

인방보는 창·문 위에 수평으로 걸쳐 개구부 위 벽체 하중을 받아 양쪽 벽으로 넘겨 준다.

• 창대: 창 하부에 대어 빗물을 처리하는 부재로 상부 하중을 지지하지 않는다.
• 코벨: 벽면에서 내쌓기로 돌출시켜 위 부재를 받치는 내민 부분이다.
• 테두리보: 벽체 상단을 일체로 묶어 벽을 보강하고 집중하중을 분산시키는 보이다.

층별 유효질량 차이가 크면 질량 비정형이 되어 내진에 불리하므로, 차이가 클수록 유리하다는 설명이 옳지 않다.

질량이 급변하는 층에서는 지진력과 변형이 집중되므로 층별 질량·강성은 균등하게 분포시키는 것이 원칙이다.

• 대칭적 구조형태는 질량중심과 강성중심의 편심을 줄여 비틀림을 억제한다.
• 강기둥-약보 설계는 소성힌지를 보에 먼저 유도해 층붕괴를 막는다.
• 지진력은 질량에 비례하므로 무게를 줄이고, 연성 재료로 에너지를 흡수하는 것이 유리하다.

SM275C는 SM275A보다 샤르피 충격흡수에너지 요구 등급이 높아 인성 품질이 우수하다는 설명이 옳다.

용접구조용 압연강재는 A, B, C 순으로 충격시험 요구가 강화되며, A는 충격흡수에너지 규정이 없다.

• 탈산을 충분히 한 킬드강이 림드강보다 균질성이 우수하다.
• SS275의 275는 항복강도(MPa) 하한을 뜻하며 인장강도는 그보다 크다.
• 탄소량이 증가하면 강도는 증가하고 연성과 용접성은 저하된다.

블록전단파단 설계강도는 전단면의 전단저항과 인장면의 인장저항의 합으로 산정하므로, 압축저항이라 한 설명이 옳지 않다.

블록전단은 볼트 구멍 열을 따라 전단면이 미끄러지고 그 끝의 인장면이 끊어지며 블록째 떨어져 나가는 파괴이다.

• 횡좌굴모멘트수정계수 $C_b$는 비지지 구간 내 모멘트 분포 형태의 영향을 반영한다.
• 압축재의 휨좌굴강도는 세장비에 따라 탄성좌굴과 비탄성좌굴 영역으로 나누어 산정한다.
• 용접부 설계강도는 모재와 용접재의 강도 중 작은 값으로 결정한다.

이중골조방식에서 지진력의 25% 이상을 부담하는 것은 연성모멘트골조(특수 또는 중간모멘트골조)이므로, 보통모멘트골조라 한 설명이 옳지 않다.

이중골조는 전단벽이나 가새골조가 주로 지진력을 받되, 연성 있는 모멘트골조가 25% 이상을 별도로 부담할 수 있어야 한다.

• 층지진하중은 밑면전단력을 높이 방향으로 각 층에 분배한 수평하중이다.
• 밑면전단력은 구조물 밑면에 작용하는 설계용 총 수평 전단력이다.
• 등가정적해석법의 지진응답계수는 단주기와 주기 1초의 설계스펙트럼가속도를 사용해 산정한다.

기초판 밑면적과 말뚝 개수·배열은 하중계수를 곱하지 않은 사용하중(하중계수 1.0)과 허용지지력으로 정하므로, 계수하중을 적용한다는 설명이 옳지 않다.

계수하중은 밑면적이 정해진 뒤 기초판의 휨·전단 단면 설계에 사용한다.

• 말뚝 반력은 각 말뚝 중심에 집중된다고 보고 기초판의 휨모멘트·전단력을 계산할 수 있다.
• 소요 밑면적은 하중을 허용지내력으로 나눈 값이므로 허용지내력에 반비례한다.
• 독립기초판의 전단은 1방향(보 작용)과 2방향(뚫림) 전단을 모두 검토한다.

옳지 않은 것은 휨 균열이 고정단의 보 하부에서 주로 발생한다는 설명이다.

캔틸레버 보에 등분포하중이 작용하면 전 길이에 부(−)의 휨모멘트가 생겨 보 상부가 인장, 하부가 압축이 된다. 휨모멘트는 고정단에서 최대이므로 휨 균열은 고정단 위치의 보 상부에서 주로 발생한다.

• 전단력은 자유단에서 0이고 고정단으로 갈수록 커져 고정단에서 최대이므로, 전단응력도 고정단에서 더 크게 생긴다는 설명은 옳다.
• 처짐은 단면2차모멘트 $I = \dfrac{bh^{3}}{12}$ 에 반비례하고 I는 깊이의 세제곱에 비례하므로, 폭보다 깊이를 키우는 것이 처짐 감소에 유리하다는 설명은 옳다.
• 인장 측이 상부이므로 휨에 저항하는 주인장철근을 보 상부에 배근해야 한다는 설명은 옳다.

두 보의 자유단 처짐비는 1:1.5이다.

집중하중을 받는 캔틸레버의 자유단 처짐은 다음과 같다.
$\Delta_A = \dfrac{PL^{3}}{3EI}$

자유단에 집중모멘트를 받는 캔틸레버의 자유단 처짐에 $M = PL$ 을 대입한다.
$\Delta_B = \dfrac{ML^{2}}{2EI} = \dfrac{PL^{3}}{2EI}$

따라서 $\Delta_A : \Delta_B = \dfrac{1}{3} : \dfrac{1}{2} = 1 : 1.5$ 로, 모멘트 하중 쪽 처짐이 1.5배 크다.

• 1:1은 두 처짐 공식의 분모(3EI, 2EI)를 같다고 본 경우의 값이다.
• 1:2와 1:0.5는 모멘트 하중의 처짐 공식 분모를 잘못 잡거나 비를 뒤집은 값으로, 계산과 맞지 않는다.

풍하중과 고정하중이 반대로 작용하는 조합은 0.9D＋1.3W이므로, 풍하중 계수를 1.2로 쓴 조합이 옳지 않다.

건축구조기준의 강도설계용 하중조합에서 풍하중을 주하중으로 하는 조합의 풍하중계수는 1.3이며, 고정하중이 유리하게 작용하는 경우 고정하중계수를 0.9로 낮춘다.

• 1.4(D＋F)는 고정하중과 유체압이 지배하는 기본 조합이다.
• 1.2D＋1.0E＋1.0L＋0.2S는 지진하중을 주하중으로 하는 조합이다.
• 0.9D＋1.0E는 지진하중이 고정하중을 상쇄하는 방향으로 작용할 때의 조합이다.

단면계수는 단면2차모멘트를 도심에서 연단까지 거리로 나눈 값이므로 단위가 길이의 3제곱이며, 4제곱 단위라 한 설명이 옳지 않다.

단면계수 $Z=\dfrac{I}{y}$ 이므로 단위는 $\mathrm{cm^3}$, $\mathrm{mm^3}$ 이다.

• 최대 휨응력이 $\sigma=\dfrac{M}{Z}$ 이므로 단면계수가 클수록 휨에 대한 저항이 크다.
• 같은 단면적이면 재료를 도심에서 멀리 배치한 중공 강관의 단면계수가 더 크다.
• 최대 휨응력 산정에 직접 사용되는 단면 성질이다.

공기막 구조는 내외부 압력 차로 막면에 장력(강성)을 주어 형태를 유지하는 구조라는 설명이 옳다.

막재는 두께가 얇아 휨과 압축에는 저항하지 못하고 인장으로만 하중을 전달한다.

• 막재는 인장에는 저항하지만 휨에 대한 저항성은 거의 없다.
• 막구조는 공장 제작 후 설치하는 건식 구조로 습식 구조보다 공기가 짧다.
• 스페이스 프레임 등 골조를 먼저 세우고 막재로 지붕을 마감하는 방식은 골조막 구조이다.

D16 주철근의 90° 표준갈고리 구부림 내면 반지름은 $3d_b$ 이상이어야 하므로, $2d_b$ 이상이라 한 설명이 옳지 않다.

주철근은 D10~D25 범위에서 최소 내면 반지름 $3d_b$를 적용하며, 스터럽·띠철근은 D16 이하일 때 $2d_b$까지 허용한다.

• 주철근 180° 표준갈고리는 구부린 반원 끝에서 $4d_b$ 이상(또한 60mm 이상) 더 연장한다.
• D16 이하 스터럽·띠철근의 90° 표준갈고리는 구부린 끝에서 $6d_b$ 이상 더 연장한다.
• D16 이하 스터럽의 구부림 내면 반지름은 $2d_b$ 이상이다.

지붕귀에서 동자기둥이나 대공을 세우기 위해 지붕보에서 도리 방향으로 짧게 댄 보는 우미량이다.

우미량은 지붕보가 걸리지 않는 지붕귀 부분에서 상부 부재를 받칠 자리를 만들어 준다.

• 서까래: 도리 위에 경사 방향으로 걸쳐 지붕널을 받는 부재이다.
• 중도리: 처마도리와 마룻대 사이에 걸쳐 서까래를 받는 부재이다.
• 추녀: 지붕귀 모서리에 45° 방향으로 걸치는 굵은 부재이다.

탄성이론의 즉시침하량은 하중·기초 치수·지반의 탄성 성질로 결정되며, 기초의 재료강도는 산정 요소가 아니다.

즉시침하량은 $S_i=qB\dfrac{1-\nu^2}{E_s}I_s$ 형태로, 형상계수 $I_s$는 장변과 단변의 비에 따라 달라진다.

• 기초의 장변길이는 형상계수(장단변비)를 통해 침하량에 반영된다.
• 지반의 탄성계수는 분모에 들어가 침하량을 직접 좌우한다.
• 지반의 포아송비는 $1-\nu^2$ 항으로 반영된다.

내화성능은 화재 시 안전(내화설계)에 관한 항목으로, 사용성 설계와 가장 연관성이 적다.

강구조의 사용성 설계는 평상시 기능·외관·쾌적성을 해치는 변형·진동·이동을 다룬다.

• 바람에 의한 수평진동은 거주자 불쾌감을 유발하므로 사용성 검토 대상이다.
• 접합부 미끄럼은 사용하중 상태의 변형을 키우므로 사용성 항목에 포함된다.
• 온도 변화에 따른 팽창과 수축은 마감재 손상 등을 일으켜 사용성 항목에 포함된다.

인장철근이 2단으로 같은 양만큼 배근되면 유효깊이는 두 단 철근의 도심까지의 거리이며, 그 값은 612.5mm이다.

1단 철근 중심 깊이 = 전체깊이 − 피복 − 스터럽 직경 − 철근 반지름
$d_1=700-40-10-12.5=637.5\ \mathrm{mm}$

상하 철근 순간격은 25mm 이상이고 철근 직경도 25mm이므로 두 단의 중심 간 거리는 25＋25=50mm이다.
$d_2=637.5-50=587.5\ \mathrm{mm}$

두 단의 철근량이 같으므로 도심은 중간에 위치한다.
$d=\dfrac{637.5+587.5}{2}=612.5\ \mathrm{mm}$

최대 정휨모멘트는 왼쪽 지점에서 $x = \dfrac{3}{8}L$ 인 위치에서 발생한다.

오른쪽 지점(경간 L 끝)에 대한 모멘트 평형으로 왼쪽 지점 반력을 구한다. 내민 부분 하중이 반대 방향 모멘트를 만든다.
$R_A L = \dfrac{\omega L^{2}}{2} - \dfrac{\omega L}{2} \cdot \dfrac{L}{4} = \dfrac{3\omega L^{2}}{8}$
$R_A = \dfrac{3\omega L}{8}$

최대 정휨모멘트는 전단력이 0인 점에서 생긴다.
$V(x) = \dfrac{3\omega L}{8} - \omega x = 0 \quad \Rightarrow \quad x = \dfrac{3}{8}L$

• $\dfrac{1}{2}L$ 은 내민 부분이 없는 단순보의 최대 모멘트 위치로, 내민 하중이 왼쪽 반력을 줄이는 효과를 빠뜨린 값이다.
• $\dfrac{1}{4}L$ 과 $\dfrac{1}{3}L$ 은 반력 계산 결과와 맞지 않아 전단력이 0이 되는 위치가 아니다.

매입형 합성기둥의 설계전단강도는 강재단면과 콘크리트의 전단강도를 단순 합산하지 않으므로, 둘의 합으로 산정한다는 설명이 옳지 않다.

매입형은 강재단면만, 철근콘크리트(콘크리트+횡방향철근)만, 또는 강재단면에 횡방향철근의 기여분을 더한 값 중 하나로 산정한다.

• 매입형 합성기둥의 강재코어 단면적은 총단면적의 1% 이상이어야 한다.
• 강재코어를 감싼 콘크리트는 연속된 길이방향철근과 띠철근 또는 나선철근으로 보강해야 한다.
• 충전형 합성기둥의 설계전단강도는 강재단면만으로 산정할 수 있다.