17년 2회차

바닥평면을 개별화된 격막으로 나누는 계획이 옳지 않다. 수평하중에 대해서는 바닥을 일체화된 격막구조로 만들어 각 수평저항요소가 함께 저항하도록 해야 한다.

격막(바닥구조)은 수평력을 모아 골조·벽체로 나눠 보내는 역할을 하므로, 바닥이 쪼개져 있으면 하중이 고르게 분배되지 않는다.

• 충분한 강성과 강도 확보 — 수평하중 설계의 기본 요건으로 옳다.
• 골조·벽체의 균등한 하중 분담 배치 — 비틀림과 특정 요소 집중을 막는 계획으로 옳다.
• 바닥구조와 구조 각부의 긴밀한 접합 — 격막을 통한 수평력 전달 경로를 확보하므로 옳다.

등가직사각형 응력블록 깊이 계산에는 주철근의 순간격이 쓰이지 않는다.

단근 직사각형보의 힘의 평형 $0.85 f_{ck}\, a\, b = A_s f_y$ 에서 $a=\dfrac{A_s f_y}{0.85 f_{ck} b}$ 이므로 철근량·항복강도·콘크리트 강도·보의 폭만 들어간다. 순간격은 철근 배치·부착·콘크리트 타설 관련 구조세칙 항목이다.

• 종방향 주철근의 설계기준항복강도 — 인장력 계산에 쓰이므로 고려한다.
• 보의 폭 — 압축면적 계산에 쓰이므로 고려한다.
• 콘크리트의 설계기준압축강도 — 압축력 계산에 쓰이므로 고려한다.

최대 지반반력은 지반의 허용지지력을 초과해서는 안 된다. 초과하도록 한다는 설명이 옳지 않다.

옹벽은 활동·전도·지지력 세 가지 안정 조건을 모두 만족해야 하며, 지지력 검토에서는 최대 지반반력이 허용지지력 이하여야 한다.

• 상재하중·뒤채움 흙의 중량·자중·토압에 견디도록 설계 — 옹벽 설계하중으로 옳다.
• 활동 저항력은 수평력의 1.5배 이상 — 활동 안정 조건으로 옳다.
• 전도 저항휨모멘트는 전도모멘트의 2.0배 이상 — 전도 안정 조건으로 옳다.

보의 폭을 120mm까지 허용하는 설명이 옳지 않다. 보강조적조 내진설계에서 보의 폭은 150mm보다 작아서는 안 되므로 120mm는 기준에 미달한다.

내진설계에서는 철근과 그라우트를 충분히 수용하고 횡안정성을 확보하도록 부재 치수 하한과 횡지지 간격 상한을 함께 규정한다.

• 보의 깊이 200mm 이상 — 기준의 보 깊이 규정으로 옳다.
• 피어의 횡지지 간격은 피어 폭의 30배 이하 — 옳다.
• 기둥의 횡지지 간격은 기둥 폭의 30배 이하 — 옳다.

에폭시 피복철근은 부착력이 감소하므로 부착력이 증가된다는 설명이 옳지 않다.

에폭시 피복은 철근 표면과 콘크리트 사이의 마찰·부착을 떨어뜨리므로, 기준은 도막 보정계수를 곱해 정착길이를 오히려 늘리도록 규정한다.

• 기본정착길이 식: 인장 이형철근의 기본정착길이는 $l_{db} = \dfrac{0.6 d_b f_y}{\lambda \sqrt{f_{ck}}}$ 로 구하므로 옳다.
• 정착길이 산정: 기본정착길이에 철근배치 위치·도막·경량콘크리트 등의 보정계수를 곱해 구하므로 옳다.
• 횡방향철근지수: 횡방향철근이 있더라도 설계를 간편하게 하기 위해 0으로 두는 것이 허용되므로 옳다.

용접철망의 최소 수직철근비를 0.0010으로 본 설명이 옳지 않다. 지름 16mm 이하 용접철망의 최소 수직철근비는 D16 이하 고강도 이형철근과 같은 0.0012이다.

벽체 최소철근비는 수직보다 수평철근 쪽을 더 크게 정하며, 철근 종류와 강도에 따라 값이 나뉜다.

• 수직·수평철근 간격은 벽두께의 3배 이하, 450mm 이하 — 옳다.
• 설계기준항복강도 400MPa 이상 D16 이하 이형철근의 최소 수직철근비 0.0012 — 옳다.
• 같은 철근의 최소 수평철근비 0.0020 — 옳다.

부재가 늘어나는 길이는 0.5 mm이다.

축하중에 의한 변형량 공식: $\delta=\dfrac{PL}{EA}$
값 대입: $\delta=\dfrac{10{,}000\,\mathrm{N}\times 2{,}000\,\mathrm{mm}}{200{,}000\,\mathrm{N/mm^2}\times 200\,\mathrm{mm^2}}$
결과: $\delta=\dfrac{2\times10^{7}}{4\times10^{7}}=0.5\,\mathrm{mm}$

하중은 N, 길이는 mm로 단위를 맞춰 대입하는 것이 핵심이다.

조적조가 인장응력을 전달한다고 가정하는 설명이 옳지 않다. 보강조적조 허용응력설계에서는 조적조의 인장강도를 무시하고 인장력은 철근이 부담한다고 본다.

철근콘크리트의 균열단면 해석과 같은 개념으로, 균열단면 기반 선형탄성 해석이 기본이다.

• 균열단면과 안전계수를 갖는 선형탄성응력법 — 허용응력설계의 기본으로 옳다.
• 줄눈보강근 외 철근은 모르타르나 그라우트에 묻힘 — 부착 확보 조건으로 옳다.
• 철근이 조적재료와 피복 부착되어 하나의 균일한 재료로 작용 — 일체 거동 가정으로 옳다.

겹침이음 구간의 철근비를 0.05 이상으로 한 설명이 옳지 않다. 축방향 주철근이 겹침이음되는 경우 철근비는 0.04를 초과하지 않도록 제한한다.

겹침이음부는 철근이 두 겹으로 겹쳐 과밀해지므로 상한을 두어 콘크리트 충전을 확보하는 취지이다.

• 축방향 주철근 단면적은 전체 단면적의 0.01배 이상, 0.08배 이하 — 옳다.
• 필요 단면보다 큰 압축부재는 감소된 유효단면적으로 최소철근량과 설계강도 결정 가능 — 옳다.
• 사각형·원형 띠철근으로 둘러싸인 경우 주철근 최소 4개 — 옳다.

부재력이 0이 아닌 것은 부재 ㉡이다.

하중이 없는 절점에서 두 부재가 일직선이고 나머지 부재가 하나뿐이면 그 부재력은 0이다(0부재 판별). 반면 왼쪽 상현 절점에는 2kN 하중이 작용하고, 일직선인 상현재 두 개를 제외하면 이 하중의 상현 직각 성분을 받을 부재가 사재 ㉡뿐이다.

상현 법선 방향 평형: 하중 성분 $2 \times 0.8 = 1.6\,\mathrm{kN}$, 사재 ㉡의 법선 성분 비율 $0.96$
→ $F = 1.6 / 0.96 \approx 1.67\,\mathrm{kN}$(압축)으로 0이 아니다.

• 부재 ㉠: 하현 중간 절점에서 하현재 두 개가 일직선이고 하중이 없으므로 수직재 ㉠은 0이다.
• 부재 ㉣: 같은 이유로 오른쪽 하현 중간 절점의 수직재 ㉣도 0이다.
• 부재 ㉢: 오른쪽 상현 절점은 하중이 없고 상현재 두 개가 일직선이며 수직재 ㉣이 0이므로, 남은 사재 ㉢도 0이다.

응력과 변형을 소성해석으로 산정한다는 설명이 옳지 않다. 목구조 구조해석은 탄성해석을 기본으로 한다.

목재는 취성적으로 파괴되는 경향이 있어 소성 재분배를 기대하기 어려우므로 선형탄성 가정으로 응력과 변형을 구한다.

• 접합부 성상에 따라 핀 또는 강접합으로 가정 — 옳다.
• 가정한 절점이 실상과 다르면 2차응력 영향 고려 — 옳다.
• 각 부재를 적절한 구조요소로 모델화 — 옳다.

옹벽의 전도는 지반의 안정성 사전 평가 항목이 아니다. 이는 옹벽 구조체 자체의 안정 검토(활동·전도·지지력) 항목이다.

지반의 안정성 사전 평가는 부지 지반 자체가 침하·붕괴·액상화될 가능성을 검토하는 것이다.

• 지반침하에 따른 영향 — 사전 평가 항목이다.
• 경사지 부지를 포함한 사면의 붕괴·변형 가능성 — 사전 평가 항목이다.
• 지진 시 액상화 발생 가능성 — 사전 평가 항목이다.

H형강은 춤(H)×플랜지 폭(B)×웨브 두께(t1)×플랜지 두께(t2) 순으로 표시하므로 H－400×200×8×13이 옳다.

그림에서 춤은 400mm, 플랜지 폭은 200mm, 웨브 두께는 8mm, 플랜지 두께는 13mm이다. 치수 순서는 바깥 치수(춤·폭)를 먼저, 두께는 웨브 → 플랜지 순으로 쓴다.

• H－400×200×13×8: 웨브 두께와 플랜지 두께의 순서가 바뀌었다.
• H－200×400×8×13: 춤과 플랜지 폭의 순서가 바뀌었다.
• H－200×400×13×8: 춤·폭과 두께의 순서가 모두 바뀌었다.

활하중을 예상되는 최소의 하중으로 본 설명이 옳지 않다. 활하중은 점유·사용으로 발생할 것으로 예상되는 최대의 하중이어야 한다.

설계하중은 안전 측으로 잡아야 하므로 사용 중 발생 가능한 큰 값을 기준으로 한다.

• 하중계수로 증가시킨 소요강도와 강도감소계수로 감소시킨 설계강도를 비교 — 한계상태설계법의 원리로 옳다.
• 기본지상적설하중은 재현기간 100년의 수직 최심적설깊이 기준 — 옳다.
• 풍하중은 설계풍압에 유효수압면적을 곱해 산정 — 옳다.

주근을 4개 이상으로 한다는 설명이 옳지 않다. 기성콘크리트말뚝의 주근은 6개 이상으로 한다.

말뚝은 운반·타격 시 휨과 충격을 받으므로 주근 개수·철근비·피복두께·중심간격을 구조세칙으로 정한다.

• 주근 단면적 합은 말뚝 실단면적의 0.8% 이상 — 옳다.
• 주근의 피복두께 30mm 이상 — 옳다.
• 중심간격은 말뚝머리지름의 2.5배 이상, 750mm 이상 — 옳다.

탄성좌굴응력은 $\dfrac{\pi^2 E}{12 (L/b)^2}$이다.

양단 고정이므로 유효좌굴길이계수는 $K = 0.5$, 유효좌굴길이는 $KL_0 = 0.5 \times 2L = L$이다. 좌굴은 단면2차반경이 작은 약축(b 방향)으로 일어나므로 $r = \dfrac{b}{\sqrt{12}}$를 쓴다.

$\sigma_{cr} = \dfrac{\pi^2 E}{(KL/r)^2} = \dfrac{\pi^2 E}{(\sqrt{12} L / b)^2} = \dfrac{\pi^2 E}{12 (L/b)^2}$

• $\dfrac{\pi^2 E}{12 (L/h)^2}$: 강축 치수 h를 써서 약축 좌굴을 반영하지 못했다.
• $\dfrac{\pi^2 E}{\sqrt{12}(L/b)}$: 세장비를 제곱하지 않아 오일러 식과 맞지 않는다.
• $\dfrac{\pi^2 E}{\sqrt{12}(L/h)}$: 세장비 제곱 누락과 강축 치수 사용이 겹친 식이다.

용도변경으로 더 높은 내진중요도 그룹에 속하게 되면 변경 후 그룹의 하중기준을 따라야 한다. 변경 이전 그룹을 따른다는 설명이 옳지 않다.

중요도가 높아졌다는 것은 요구 성능이 커졌다는 뜻이므로, 상향된 기준을 적용해야 안전성이 확보된다.

• 구조적으로 독립된 증축 구조물은 신축 구조물로 취급 — 옳다.
• 구조적으로 독립되지 않은 증축은 전체를 신축 구조물로 취급 — 옳다.
• 소요강도가 기존 부재 구조내력을 5% 이상 초과하면 구조보강 — 옳다.

미끄럼 한계상태의 마찰접합 설계강도 계산에는 피접합재의 두께가 들어가지 않는다.

미끄럼강도는 미끄럼계수 × 설계볼트장력 × 전단면 수에 필러 관련 계수와 구멍 종류별 강도감소계수를 곱해 구한다. 피접합재 두께는 지압강도 검토에 쓰이는 값이다.

• 볼트구멍의 종류 — 표준·대형·슬롯 구멍에 따라 강도감소계수가 달라지므로 고려한다.
• 설계볼트장력 — 마찰력의 크기를 정하므로 고려한다.
• 전단면의 수 — 마찰면 수만큼 강도가 배가되므로 고려한다.

하중 방향과 평행하게 한쪽 끝단만 직각 판요소에 연접된 평판요소는 구속판요소가 아니라 비구속판요소이다.

H형강 플랜지(돌출부)가 대표적인 비구속판요소이고, 웨브처럼 양쪽 끝단이 연접된 판요소가 구속판요소이다.

• 가새골조는 횡력에 저항하는 중심형·편심형 수직트러스 또는 동등 구성체 — 옳다.
• 비지지길이는 횡지지가새 사이 간격으로 가새부재 도심 간 거리로 측정 — 옳다.
• 스티프너는 하중 분배·전단력 전달·좌굴 방지를 위해 부착하는 구조요소 — 옳다.

휨모멘트가 0이 아닌 지점은 내부 지점 ㉡이다.

힌지 ㉢~지점 ㉣ 구간은 등분포하중 1kN/m를 받는 단순보로 보고, 힌지에 전달되는 힘을 구한다.
$R_{hinge} = \dfrac{1 \times 3}{2} = 1.5\,\mathrm{kN}$

이 힘이 지점 ㉡에서 3m 떨어진 내민 끝에 작용하므로
$M = 1.5 \times 3 = 4.5\,\mathrm{kN\cdot m}$(부모멘트)로 0이 아니다.

• 지점 ㉠: 보의 끝단 핀지점이므로 휨모멘트는 0이다.
• 힌지 ㉢: 힌지는 회전을 구속하지 않으므로 휨모멘트가 0이다.
• 지점 ㉣: 보의 끝단 롤러지점이므로 휨모멘트는 0이다.