18년 1회차

조적식구조의 설계법에 소성응력설계는 포함되지 않는다.

건축구조기준은 조적조 설계법으로 허용응력설계·강도설계·경험적설계를 규정하며, 이 가운데 하나를 선택해 설계한다.

• 허용응력설계: 사용하중에서 응력이 허용응력 이하가 되도록 하는 조적조의 기본 설계법이다.
• 강도설계: 계수하중에 의한 소요강도가 설계강도 이하가 되도록 하는 방법으로 조적조에 허용된다.
• 경험적설계: 벽 두께·높이비 등 경험적 규정으로 설계하는 방법으로 조적조에 허용된다.

온도변화도 하중으로 작용하므로 외부온도변화가 하중이 아니라는 설명이 옳지 않다.

온도변화에 따른 팽창·수축이 구속되면 부재에 응력이 생기므로, 기준은 이를 온도하중으로 분류해 하중조합에 포함한다.

• 사용·점유에 의한 하중: 사람·가구·설비 등 사용과 점유로 생기는 하중은 활하중이다.
• 적설하중: 지붕 경사도가 클수록 눈이 미끄러지고, 바람 노출이 클수록 눈이 날려 쌓이는 양이 줄어 적설하중이 감소한다.
• 지진하중: 지진하중은 건축물의 유효중량에 비례하므로 중량이 클수록 커진다.

액상화는 경암지반이 아니라 느슨하고 포화된 사질토 지반에서 생기는 현상이므로 그 설명이 옳지 않다.

포화된 느슨한 모래가 지진 등 급속한 반복재하를 받으면 과잉간극수압이 상승해 유효응력이 사라지고 액체처럼 유동한다. 경암은 간극이 거의 없고 입자 결합이 강해 액상화 대상이 아니다.

• 기초형식 선정: 구조성능·시공성·경제성을 종합 검토해 합리적으로 정한다.
• 상부구조 고려: 기초는 상부구조의 규모·형상·구조·강성과 함께 계획한다.
• 주변 영향: 부지 주변은 물론 장래 인접 구조물과 그 시공에 의한 영향까지 고려하는 것이 바람직하다.

강구조 접합부는 회전강성에 따라 분류하며 보강접합이라는 형태는 없다.

기준은 접합부를 모멘트-회전 거동에 따라 완전강접합(FR)·부분강접합(PR)·단순접합으로 구분한다.

• 완전강접합: 접합부 회전이 거의 없이 모멘트를 전달하는 접합이다.
• 부분강접합: 모멘트를 전달하되 접합부 회전을 무시할 수 없을 만큼 생기는 접합이다.
• 단순접합: 모멘트를 거의 전달하지 않고 회전을 허용하는 접합이다.

실용설계법에서 지하실 외벽 및 기초벽체의 최소두께는 200 mm 이상이므로 150 mm라는 설명이 옳지 않다.

지하실 외벽·기초벽체는 토압과 지하수에 직접 저항하므로 일반 벽체의 최소두께(100 mm)보다 두껍게 요구한다.

• 강도감소계수: 실용설계법의 축강도 산정에는 $\phi = 0.65$를 쓴다.
• 벽체 두께: 받침점 간 거리 중 작은 값의 1/25 이상, 그리고 100 mm 이상이어야 한다.
• 유효길이계수: 상·하단이 횡구속되고 양단 모두 회전이 구속되지 않으면 $k = 1.0$이다.

D19 철근 스터럽의 90° 표준갈고리는 공칭지름의 12배 이상 연장해야 하므로 6배라는 설명이 옳지 않다.

스터럽·띠철근의 90° 갈고리 연장길이는 철근 크기에 따라 달라, D16 이하는 6배, D19~D25는 12배 이상이다.

• 주철근 표준갈고리 분류: 180° 표준갈고리와 90° 표준갈고리로 나뉜다.
• 주철근 90° 표준갈고리: 구부린 끝에서 공칭지름의 12배 이상 연장한다.
• 스터럽·띠철근 표준갈고리 분류: 90° 표준갈고리와 135° 표준갈고리로 나뉜다.

충전 콘크리트 굵은골재의 최대치수는 벽돌 공동부 최소 직경의 1/3보다 작은 비율 이하로 제한되므로 그 설명이 옳지 않다.

굵은골재가 크면 좁은 공동부를 메우지 못해 공극이 생기므로, 공동부 크기에 비해 충분히 작은 골재를 쓰도록 규정한다.

• 줄눈 모르타르 잔골재: 담당원 승인 없이 쓰려면 절건비중이 $2.4\,\mathrm{g/cm^3}$ 이상이어야 한다.
• 보강벽돌쌓기 철근 피복: 20 mm 이상으로 하되, 칸막이벽에 콩자갈 콘크리트·모르타르를 충전하면 10 mm 이상으로 한다.
• 공동부 1회 타설높이: 모르타르·콘크리트를 1.5 m 이하로 나누어 타설한다.

지점 A의 수직반력은 65kN(↑)이다. A는 수직반력만 생기는 이동지점, C는 핀지점이므로 C점에 대한 모멘트 평형($\sum M_C=0$) 한 식으로 바로 구한다.

등분포하중 합력은 $15\times 6=90\,\mathrm{kN}$, 작용선은 C에서 수평으로 $3\,\mathrm{m}$ 떨어져 있다. 수평하중 $30\,\mathrm{kN}$은 C에서 높이 $4\,\mathrm{m}$에 작용하고, A는 C에서 수평으로 $6\,\mathrm{m}$ 떨어져 있다.

반시계방향을 +로 두면
$\sum M_C = -V_A\times 6 + 90\times 3 + 30\times 4 = 0$
$6V_A = 270 + 120 = 390$
$V_A = 65\,\mathrm{kN}\ (\uparrow)$

• 70kN을 넣으면 $6\times 70=420\neq 390$이므로 모멘트 평형이 성립하지 않는다.
• 75kN은 수평하중의 모멘트 팔을 6m로 잘못 잡은 값($(270+180)/6$)이다.
• 80kN을 넣으면 $6\times 80=480\neq 390$이므로 평형이 성립하지 않는다.

막재의 인장크리프에 따른 신장률은 30%보다 작은 한도로 제한되므로 그 설명이 옳지 않다.

막구조는 장기 인장력을 받는 동안 막재가 늘어나면 장력이 풀려 형상이 변하므로, 크리프 신장률을 엄격히 제한한다.

• 두께: 0.5 mm 이상이어야 한다.
• 인장강도: 폭 1 cm당 300 N 이상이어야 한다.
• 파단신율: 35% 이하이어야 한다.

탄성시간이력해석의 설계값은 해석 결과에 중요도계수를 곱하고 반응수정계수로 나누어 구하므로 두 계수를 모두 곱한다는 설명이 옳지 않다.

탄성해석 결과는 비탄성 에너지소산을 반영하지 않은 값이므로 반응수정계수로 나누어 저감하고 중요도계수로 할증한다.
$F = F_e \times \dfrac{I_E}{R}$

• 비탄성시간이력해석: 부재의 비탄성 능력·특성은 중요도계수를 고려해 실험이나 충분한 해석결과에 부합하게 모델링한다.
• 지반 모델링: 기반암 상부 지반을 넓게 모델링해 먼 지반의 운동이 상호작용의 영향을 받지 않게 한다.
• 지반운동 수: 3개를 쓰면 최대응답, 7개 이상을 쓰면 평균응답으로 설계할 수 있다.

띠철근은 기둥의 휨내력을 증가시키는 철근이 아니다.

휨내력은 축방향 주철근과 콘크리트 단면이 담당하며, 띠철근은 주철근을 횡방향으로 묶어 구속하는 역할을 한다.

• 주철근 위치 고정: 시공 중 축방향 주철근이 정해진 위치에 있도록 잡아 준다.
• 좌굴 억제: 압축을 받는 주철근이 바깥으로 휘어 좌굴하는 것을 막는다.
• 연성 증가: 압축콘크리트 파괴 시 기둥의 벌어짐을 구속해 연성을 높인다.

그림의 기호는 그루브 용접이 아니라 모살용접(삼각형 기호)이며, 기호가 기선 한쪽에만 표시되어 한 면에만 용접한다. 따라서 그루브 용접을 부재 양면에 시행한다는 설명이 옳지 않다.

용접기호에서 삼각형 왼쪽 숫자는 용접사이즈, 오른쪽의 "길이–피치"는 단속용접의 용접길이와 중심 간격을 나타낸다. 그림의 표기는 사이즈 6, 길이–피치 50–150이다.

• 용접사이즈가 6mm라는 설명은 삼각형 왼쪽 숫자 6과 일치한다.
• 용접길이가 50mm라는 설명은 길이–피치 표기의 앞 숫자와 일치한다.
• 용접간격이 150mm라는 설명은 길이–피치 표기의 뒤 숫자(피치)와 일치한다.

인장력만으로 하중을 지지하는 구조 형식은 케이블 구조이다.

케이블은 휨·압축 강성이 거의 없어 순수 인장으로만 하중을 전달하며, 하중에 따라 형상이 변한다.

• 돔 구조: 곡면 쉘이 주로 압축력으로 하중을 전달한다.
• 볼트 구조: 아치를 길이 방향으로 연속시킨 곡면으로 압축력이 주가 된다.
• 아치 구조: 곡선 부재가 축방향 압축력으로 하중을 지점에 전달한다.

전단력과 비틀림모멘트에 대한 강도감소계수는 0.75이므로 0.70이라는 설명이 옳지 않다.

강도감소계수는 파괴 양상의 연성과 중요도에 따라 정하며, 전단·비틀림은 인장지배 단면보다 작고 나선철근 압축지배 단면보다 큰 값을 쓴다.

• 인장지배 단면: 연성 파괴가 보장되므로 0.85를 쓴다.
• 나선철근 압축지배 단면: 나선철근의 구속 효과를 반영해 0.70을 쓴다.
• 포스트텐션 정착구역: 0.85를 쓴다.

모멘트 재분배 시 경간 내 단면의 휨모멘트는 수정된(재분배 후) 부모멘트를 사용해 계산하므로 수정 전 값을 쓴다는 설명이 옳지 않다.

받침부 부모멘트를 조정하면 평형을 유지하기 위해 경간 내 정모멘트도 함께 바뀌므로, 재분배된 부모멘트로 다시 계산해야 정적 평형이 유지된다.

• 재분배 범위: 탄성이론으로 구한 받침부 부모멘트는 순인장변형률에 비례하는 비율로 20% 이내에서 증감시킬 수 있다.
• 근사해법 적용 조건: 2경간 이상, 인접 경간 차이가 짧은 경간의 20% 이하, 등분포하중, 활하중이 고정하중의 3배 이하, 단면 일정을 모두 만족해야 한다.
• 재분배 가능 조건: 휨모멘트를 감소시킬 단면의 순인장변형률 $\varepsilon_t$가 0.0075 이상일 때만 가능하다.

강축과 약축에 대해 동시에 휨을 받으면 두 축의 휨을 모두 상관관계식에 반영하므로 약축만 고려한다는 설명이 옳지 않다.

상관관계식은 압축강도비 $P_r/P_c$에 강축 휨강도비 $M_{rx}/M_{cx}$와 약축 휨강도비 $M_{ry}/M_{cy}$를 합산해 1.0 이하인지 검토한다.

• 압축강도비: 소요압축강도와 설계압축강도의 비는 상관관계식의 변수이며 그 크기에 따라 적용식이 달라진다.
• 공칭휨강도: 항복·횡비틀림좌굴·플랜지국부좌굴·웨브국부좌굴 한계상태 중 최솟값으로 정한다.
• 소요휨강도: 2차효과를 포함한 모멘트를 쓴다.

국부좌굴을 고려해야 하는 것은 충전형 합성부재이고 매입형은 콘크리트가 강재를 감싸 국부좌굴을 고려하지 않으므로, 그 설명은 거꾸로 되어 옳지 않다.

충전형은 강관이 외부에 노출되므로 판폭두께비에 따라 조밀·비조밀·세장으로 분류해 국부좌굴 영향을 반영한다.

• 공칭강도 산정: 소성응력분포법 또는 변형률적합법으로 결정한다.
• 충전형 단면 분류: 압축력을 받는 충전형 단면은 조밀·비조밀·세장으로 분류한다.
• 재료강도 상한: 합성기둥 강도 계산에 쓰는 구조용 강재·철근의 설계기준항복강도는 650 MPa를 초과할 수 없다.

목구조의 사용하중조합은 세 가지로 한정되지 않고 기준이 제시한 여러 하중조합 가운데 가장 불리한 것으로 결정하므로 그 설명이 옳지 않다.

고정·활·지붕활·적설·풍·지진하중의 조합은 하중 종류별로 여럿이며, 모든 조합을 검토해 최대 효과를 주는 것을 쓴다.

• 구조해석: 응력·변형은 탄성해석으로 산정하되, 접합부 등에서는 국부적 탄소성 변형을 고려할 수 있다.
• 기초: 침하·부상·전도·수평이동 없이 상부구조를 지반에 안전하게 지지하도록 설계한다.
• 바닥 격막: 수평력을 골조·벽체에 전달하도록 바닥평면을 일체화된 격막구조로 한다.

인장 부재를 덧댐판으로 길이이음할 때 덧댐판 면적은 요구 접합면적의 1.3배보다 큰 배수 이상이어야 하므로 그 설명이 옳지 않다.

덧댐판 이음은 인장력이 덧댐판을 거쳐 전달되므로, 결손과 응력 집중을 감안해 충분한 여유 면적을 확보하도록 규정한다.

• 접합제 사용: 맞춤 부위 보강을 위해 접합제를 쓸 수 있다.
• 2차응력: 구조물 변형으로 접합부에 2차응력이 생길 수 있으면 설계에 고려한다.
• 하중 작용선: 접합부의 중심이나 도심을 지나야 하며, 그렇지 않으면 편심 영향을 고려한다.

연속보의 모멘트재분배는 탄성해석 결과를 조정하는 방법이므로 소성해석에 의한다는 설명이 옳지 않다.

소성해석은 소성힌지 형성에 따른 내력 재분배를 이미 반영하므로 별도의 재분배가 필요 없고, 탄성해석 결과에 대해서만 제한된 범위의 재분배를 허용한다.

• 한계상태설계: 모든 하중조합에 대해 강도 및 사용성 한계상태를 초과하지 않는다는 원리에 근거한다.
• 해석법: 탄성해석·비탄성해석·소성해석에 의한 설계가 모두 허용된다.
• 강도한계상태: 설계강도가 소요강도와 같으면 구조물이 강도한계상태에 도달한 것이다.