9급 지방직 토목설계 기출문제 전 회차를 한 권으로 — PDF 전자책(문제집·정답해설집)

15년 1회차

총 20문항 · 객관식 · A4 약 1장

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9급 지방직 토목설계 기출문제모두CBT · moducbt.com

15년 1회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

유효깊이 d＝480mm, 압축연단에서 중립축까지의 거리 c＝160mm인 단철근 철근콘크리트 직사각형보의 휨파괴 시 인장철근 변형률은? (단, 인장철근은 1단 배근되어 있고, 파괴 시 압축연단 콘크리트의 변형률은 0.003이다)

10.003

20.004

30.005

40.006

정답 및 해설

휨파괴 시 인장철근 변형률은 0.006이다.

변형률이 중립축으로부터의 거리에 비례한다는 변형률 적합조건을 쓴다.
$\varepsilon_t=\varepsilon_{cu}\dfrac{d-c}{c}$

값 대입: $\varepsilon_t=0.003\times\dfrac{480-160}{160}=0.003\times2=0.006$

문제 2

고장력 볼트이음에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1고장력 볼트는 너트회전법, 직접인장측정법, 토크관리법 등을 사용하여 규정된 설계볼트장력 이상으로 조여야 한다.

2고장력 볼트로 연결된 인장부재의 순단면적은 볼트의 단면적을 포함한 전체 단면적으로 한다.

3볼트의 최소 및 최대 중심간격, 연단거리 등은 리벳의 경우와 같다.

4마찰접합은 고장력 볼트의 강력한 조임력으로 부재간에 발생하는 마찰력에 의해 응력을 전달하는 접합형식이다.

정답 및 해설

고장력 볼트로 연결된 인장부재의 순단면적을 볼트 단면적을 포함한 전체 단면적으로 한다는 설명이 옳지 않다.

인장부재의 순단면적은 총단면적에서 볼트 구멍에 의한 단면 손실을 공제해 구한다. 볼트가 구멍을 채우고 있어도 볼트 단면은 부재 단면으로 인정하지 않는다.

너트회전법·직접인장측정법·토크관리법 등으로 설계볼트장력 이상 조인다는 설명은 옳다.
볼트의 최소·최대 중심간격과 연단거리를 리벳과 같이 다룬다는 설명은 옳다.
마찰접합이 강한 조임력으로 생긴 부재 간 마찰력으로 응력을 전달한다는 설명은 옳다.

문제 3

단철근 철근콘크리트 직사각형보의 폭 b＝400mm, 유효깊이 d＝600mm이며, 전단철근 단면적 A_v＝200mm²이고, 전단철근 간격 s＝300mm일 때, 보의 계수전단력 V_u[kN]는? (단,

\lambda\sqrt{f_{ck}}

＝5MPa, f_yt=400MPa, 는 경량콘크리트 계수, f_ck는 콘크리트의 설계기준압축강도, f_yt는 횡방향철근의 설계기준항복강도이다.)

1270

2360

3420

4540

정답 및 해설

계수전단력은 설계전단강도 $\phi V_n$ 까지 허용되므로 270 kN이다.

콘크리트 부담: $V_c=\dfrac{1}{6}\lambda\sqrt{f_{ck}}\,b_wd=\dfrac{1}{6}\times5\times400\times600=200{,}000\,\mathrm{N}=200\,\mathrm{kN}$

전단철근 부담: $V_s=\dfrac{A_vf_{yt}d}{s}=\dfrac{200\times400\times600}{300}=160{,}000\,\mathrm{N}=160\,\mathrm{kN}$

전단 강도감소계수 0.75 적용: $V_u=\phi(V_c+V_s)=0.75\times(200+160)=270\,\mathrm{kN}$

360 kN은 공칭전단강도 $V_n$ 로, 강도감소계수를 빠뜨린 값이다.

문제 4

도로교설계기준(한계상태설계법, 2012)의 기반이 된 한계상태설계법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1부분안전계수를 사용하여 하중 및 각 재료에 대한 특성이 고려된 설계법이다.

2설계이론에서 재료는 선형탄성 구간에 있는 것으로 가정한다.

3하중과 재료의 불확실성을 고려한 설계법으로 구조 신뢰성 이론에 기반하고 있다.

4안정성과 사용성을 극한한계상태와 사용한계상태를 이용하여 확보한다.

정답 및 해설

한계상태설계법에서 재료를 선형탄성 구간에 있다고 가정한다는 설명이 옳지 않다.

재료를 선형탄성으로 보고 허용응력과 비교하는 것은 허용응력설계법의 가정이다. 한계상태설계법은 파괴 등 한계상태에 이르는 비선형(소성) 거동까지 고려해 강도를 평가한다.

하중과 재료 특성에 부분안전계수를 적용한다는 설명은 옳다.
하중·재료의 불확실성을 고려하는 구조 신뢰성 이론에 기반한다는 설명은 옳다.
극한한계상태와 사용한계상태로 안전성과 사용성을 확보한다는 설명은 옳다.

문제 5

축력, 휨모멘트, 전단력의 작용에 의해 부재 단면에 발생하는 응력에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1인장력이 단면의 도심에 작용할 때, 하중작용점에서 충분히 멀리 떨어진 단면의 인장응력은 단면 내에 균등하게 분포된다.

2휨모멘트가 작용할 때, 단면의 상하단 위치에서 최대압축 또는 최대인장 응력이 발생한다.

3휨모멘트에 의한 휨응력은 단면의 단면2차모멘트가 클수록 작아진다.

4전단력이 작용할 때, 직사각형 단면의 전단응력은 단면 내에 균등하게 분포된다.

정답 및 해설

직사각형 단면의 전단응력이 단면 내에 균등하게 분포한다는 설명이 옳지 않다.

직사각형 단면의 전단응력은 상하단에서 0이고 중립축에서 최대인 포물선 분포를 이루며, 최대값은 평균 전단응력의 1.5배이다.
$\tau_{max}=\dfrac{3}{2}\dfrac{V}{A}$

도심에 작용하는 인장력은 작용점에서 충분히 떨어진 단면에서 균등한 인장응력을 만든다(생브낭 원리).
휨응력은 중립축에서의 거리에 비례하므로 상하단에서 최대압축·최대인장이 생긴다.
휨응력은 $\sigma=\dfrac{My}{I}$ 이므로 단면2차모멘트가 클수록 작아진다.

문제 6

그림과 같이 설계 축력이 200kN인 고장력 볼트(F10T-M22 볼트) 5개를 이용하여 마찰이음 연결부를 설계할 때, 연결부의 공칭마찰강도[kN]는? (단, 도로교설계기준(한계상태설계법, 2012)에 따라 볼트의 공칭마찰강도는 R_n=K_hK_sN_sP_t로 계산하고, K_h는 구멍크기계수, K_s는 표면상태계수, N_s는 볼트 1개당 미끄러짐면의 수, P_t는 볼트의 설계 축력을 나타내며, K_h=0.4, K_s=0.6이다.)

1360

2480

3600

4720

정답 및 해설

볼트마다 미끄러짐면이 2개인 2면 마찰이음이므로 연결부 공칭마찰강도는 480 kN이다.

단면 A-A에서 모재 위아래에 이음판이 덧대어져 있어 볼트 1개당 미끄러짐면의 수 $N_s=2$ 이고, 평면도의 볼트는 5개이다.

볼트 1개: $R_n=K_hK_sN_sP_t=0.4\times0.6\times2\times200=96\,\mathrm{kN}$
볼트 5개: $5\times96=480\,\mathrm{kN}$

문제 7

양단이 고정되어 있는 길이 5m의 H형강(300×300×10×15)을 사용한 기둥의 오일러 좌굴하중[kN]은? (단, π²＝10으로 가정하고, H형강의 강축 및 약축의 단면2차모멘트 I_xx＝2×10⁸mm⁴, I_yy＝5×10⁷mm⁴, 탄성계수 E＝2.0×10⁵MPa이다)

116,000

218,000

320,000

422,000

정답 및 해설

오일러 좌굴하중은 16,000 kN이며, 좌굴은 단면2차모멘트가 작은 약축에 대해 일어난다.

양단 고정이므로 유효길이계수 $K=0.5$ , 유효좌굴길이는
$KL=0.5\times5000=2500\ \mathrm{mm}$

공식: $P_{cr}=\dfrac{\pi^2EI_{yy}}{(KL)^2}$
대입: $P_{cr}=\dfrac{10\times(2.0\times10^5)\times(5\times10^7)}{2500^2}=\dfrac{10^{14}}{6.25\times10^6}=1.6\times10^7\ \mathrm{N}$
결과: $P_{cr}=16000\ \mathrm{kN}$

문제 8

그림과 같이 지간 L＝8m인 프리스트레스트 콘크리트 단순보의 지간 중앙에 집중하중 Q＝240kN이 작용하고 있다. 꺽인 직선 긴장재는 지간 중앙에 편심 e＝0.3m로 설치되었다. 하중평형법에 의해 집중하중 Q와 등가상향력의 크기가 같아지도록 하는 프리스트레스의 크기 P[kN]는? (단, sinθ=2e/L으로 가정하고, 프리스트레스의 손실은 무시하며, 집중하중은 자중을 포함하고 있다.)

1800

21,000

31,300

41,600

정답 및 해설

지간 중앙에서 꺾인 긴장재의 등가상향력 $2P\sin\theta$ 를 Q와 같게 하는 프리스트레스는 1,600 kN이다.

긴장재가 중앙에서 꺾이면 양쪽 긴장재의 연직성분 $P\sin\theta$ 가 합쳐져 상향 집중력이 생긴다.

등가상향력: $U=2P\sin\theta=2P\times\dfrac{2e}{L}=\dfrac{4Pe}{L}$
평형 조건 $U=Q$ : $P=\dfrac{QL}{4e}=\dfrac{240\times8}{4\times0.3}=1{,}600\,\mathrm{kN}$

문제 9

다음의 철근콘크리트 확대기초에서 유효깊이 d＝550mm, 지압력 q_u＝0.3MPa일 때, 1방향 전단에 대한 위험단면에 작용하는 전단력[kN]은?

1420

2520

3620

4720

정답 및 해설

1방향 전단의 위험단면은 기둥 전면에서 유효깊이 d만큼 떨어진 곳이며, 그 바깥 지압력의 합은 720 kN이다.

기둥 전면에서 기초판 끝까지: $\dfrac{3000-300}{2}=1350\,\mathrm{mm}$
위험단면 바깥 길이: $1350-550=800\,\mathrm{mm}$

전단력: $V_u=q_u\times B\times800=0.3\times3000\times800=720{,}000\,\mathrm{N}=720\,\mathrm{kN}$

문제 10

도로교설계기준(한계상태설계법, 2012)에 따른 신축이음 설계에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1신축이음의 설계 연직하중은 표준트럭의 후륜하중으로 한다.

2신축이음의 설계 수평하중은 설계 연직하중의 20%로 하고 신축이음에서의 바퀴 접촉과 분포를 고려한다.

3강교량인 경우 노면 틈새 간격은 계수하중을 고려한 극한 이동 상태에서 25mm 이상이어야 한다.

4각종 이동량 및 시공 여유량 등을 모두 고려하여 차량 진행방향으로 산정한 신축이음 노면 최대 틈새 간격(W, mm)은 틈새가 하나(for single gap)인 경우 W ≤ 120mm를 만족하여야 한다.

정답 및 해설

틈새가 하나인 신축이음의 노면 최대 틈새 간격을 120mm 이하로 한다는 설명이 옳지 않다.

단일 틈새의 노면 최대 틈새 간격은 차량 주행성과 바퀴 끼임을 고려해 120mm보다 작은 값으로 제한된다.

신축이음의 설계 연직하중을 표준트럭의 후륜하중으로 한다는 설명은 옳다.
설계 수평하중을 설계 연직하중의 20%로 하고 바퀴 접촉·분포를 고려한다는 설명은 옳다.
강교량에서 계수하중 극한 이동 상태의 노면 틈새를 25mm 이상 확보한다는 설명은 옳다.

문제 11

프리스트레스트 콘크리트 부재에서 프리스트레스의 감소 원인 중 프리스트레스 도입 후에 발생하는 시간적 손실의 원인에 해당하는 것은?

1콘크리트의 크리프

2정착장치의 활동

3콘크리트의 탄성수축

4긴장재와 덕트의 마찰

정답 및 해설

프리스트레스 도입 후 시간이 지나며 생기는 손실은 콘크리트의 크리프이다.

시간적 손실에는 콘크리트의 크리프·건조수축과 긴장재의 릴랙세이션이 있고, 나머지는 도입 시 즉시 생기는 즉시손실이다.

정착장치의 활동은 긴장재를 정착할 때 생기는 즉시손실이다.
콘크리트의 탄성수축은 프리스트레스 도입 순간에 생기는 즉시손실이다.
긴장재와 덕트의 마찰은 긴장 작업 중에 생기는 즉시손실이다.

문제 12

단철근 철근콘크리트 직사각형보의 폭 b＝400mm, 유효깊이 d＝450mm이며, 인장철근 단면적 A_s＝1,700mm², 콘크리트 설계기준압축강도 f_ck＝20MPa, 철근의 설계기준항복강도 f_y＝400MPa일 때, 공칭휨강도 M_n[kNㆍm]은? (단, 인장철근은 1단 배근되어 있다)

1192

2232

3272

4312

정답 및 해설

공칭휨강도는 272 kN·m이다.

등가직사각형 응력블록 깊이:
$a=\dfrac{A_sf_y}{0.85f_{ck}b}=\dfrac{1700\times400}{0.85\times20\times400}=\dfrac{680000}{6800}=100\ \mathrm{mm}$

공칭휨강도:
$M_n=A_sf_y\left(d-\dfrac{a}{2}\right)=680000\times(450-50)=2.72\times10^8\ \mathrm{N\cdot mm}$
단위 환산: $M_n=272\ \mathrm{kN\cdot m}$

문제 13

콘크리트 기초판에 수직력 P와 모멘트 M이 동시에 작용하고 있다. A지점에 압축응력이 발생하기 위한 최소 수직력 P[kN]는?

120

230

340

450

정답 및 해설

A점에 인장이 생기지 않으려면 $\dfrac{P}{A}\ge\dfrac{M}{Z}$ 이어야 하므로 최소 수직력은 50 kN이다.

시계방향 모멘트는 반대쪽 끝을 누르고 A점 쪽에 인장을 일으킨다. 기초판은 6 m×3 m(모멘트 방향 길이 6 m)이다.

단면적 $A=6\times3=18\,\mathrm{m^2}$ , 단면계수 $Z=\dfrac{3\times6^2}{6}=18\,\mathrm{m^3}$
A점 응력 $\sigma_A=\dfrac{P}{18}-\dfrac{50}{18}\ge0$ 에서 $P\ge50\,\mathrm{kN}$

곧 편심 $e=M/P$ 가 핵 거리 $L/6=1\,\mathrm{m}$ 이내일 때 저면 전체가 압축을 받는다.

문제 14

콘크리트구조기준(2012)에 따라 철근콘크리트 휨부재의 모멘트 강도를 계산하기 위하여 사용하는 등가직사각형 응력블록에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, a는 등가직사각형 응력블록의 깊이, b는 단면의 폭, f_ck는 콘크리트의 설계기준압축강도이다)

1콘크리트의 실제 압축응력분포의 면적과 등가직사각형 응력블록의 면적은 같다.

2등가직사각형 응력블록의 도심과 실제 압축응력분포의 도심은 일치하지 않는다.

3등가직사각형 응력블록에 의한 콘크리트가 받는 압축응력의 합력은 0.85f_ckab 계산한다.

4등가직사각형 응력블록을 정의하는 주요 변수 값은 콘크리트 압축강도에 따라 달라진다.

정답 및 해설

등가직사각형 응력블록의 도심과 실제 압축응력분포의 도심이 일치하지 않는다는 설명이 옳지 않다.

등가직사각형 응력블록은 실제 압축응력분포와 합력의 크기(면적)와 작용 위치(도심)가 같도록 정한 것이다. 그래야 휨모멘트 강도가 같게 계산된다.

실제 압축응력분포의 면적과 응력블록의 면적이 같다는 설명은 옳다.
콘크리트 압축합력을 $0.85f_{ck}ab$ 로 계산한다는 설명은 옳다.
응력블록 깊이계수 등 주요 변수가 콘크리트 압축강도에 따라 달라진다는 설명은 옳다.

문제 15

2방향 콘크리트 슬래브의 중앙에 집중하중 175kN이 작용할 때 장경간이 부담하는 하중[kN]은? (단, 장경간은 3m, 단경간은 2m이다)

140

250

360

470

정답 및 해설

장경간이 부담하는 하중은 40 kN이다.

중앙 집중하중은 두 방향 보의 중앙 처짐이 같다는 조건으로 분배되며, 처짐이 $PL^3$ 에 비례하므로
$P_L=\dfrac{S^3}{L^3+S^3}P$

대입: $P_L=\dfrac{2^3}{3^3+2^3}\times175=\dfrac{8}{35}\times175=40\ \mathrm{kN}$
나머지 135 kN은 강성이 큰 단경간이 부담한다.

문제 16

프리스트레스트 콘크리트의 성질에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1포스트텐션 방식에서 긴장재의 인장력은 긴장재 끝에서 멀어질수록 감소한다.

2프리텐션 방식은 덕트를 통하여 배치한 긴장재를 콘크리트가 굳은 다음에 긴장시켜 프리스트레스를 주는 방식이다.

3프리텐션 방식에서 프리스트레스를 도입하기 위하여 긴장재의 고정을 풀어주면 압축응력이 작용하여 콘크리트 부재는 단축되며, 긴장재의 인장응력은 감소한다.

4긴장재와 덕트가 완전히 직선인 것으로 가정할 경우, 긴장재의 파상마찰로 인한 손실은 일어나지 않는다.

정답 및 해설

덕트에 배치한 긴장재를 콘크리트가 굳은 뒤 긴장하는 것은 포스트텐션 방식이므로, 이를 프리텐션 방식이라 한 설명이 옳지 않다.

프리텐션 방식은 긴장재를 먼저 긴장해 둔 상태에서 콘크리트를 타설하고, 경화 후 긴장재를 풀어 부착력으로 프리스트레스를 준다.

포스트텐션에서 마찰 때문에 긴장재 인장력이 긴장 끝에서 멀어질수록 감소한다는 설명은 옳다.
프리텐션에서 긴장재를 풀면 콘크리트가 탄성수축해 긴장재 인장응력이 감소한다는 설명은 옳다.
긴장재와 덕트가 완전히 직선이라 가정하면 파상마찰 손실이 없다는 설명은 옳다.

문제 17

철근 콘크리트의 전단설계에 관한 설명으로 옳은 것은? (단, s는 전단철근의 간격, A_v는 전단철근의 단면적, f_yt는 횡방향 철근의 설계기준항복강도, d는 유효깊이, α는 경사스터럽과 부재축 사이의 각도를 나타낸다)

1계수전단력 V_u가 콘크리트가 부담하는 전단력 øV_c보다 크지 않은 구간에서는 이론상 전단철근이 필요 없으므로, 실제 설계에서도 전단철근을 배근하지 않는다.

2교대 벽체 및 날개벽, 옹벽의 벽체, 암거 등과 같이 휨이 주거동인 판부재에서는 최소 전단철근을 배근하지 않아도 된다.

3경사스터럽을 전단철근으로 사용하는 경우에 스터럽이 부담하는 전단강도

이다.

4수직스터럽의 간격은 0.5d 이하, 800mm 이하로 하여야 한다.

정답 및 해설

교대 벽체·날개벽, 옹벽의 벽체, 암거처럼 휨이 주거동인 판부재는 최소 전단철근 배치 예외 대상이므로 옳은 설명이다.

최소 전단철근은 $V_u$ 가 $\dfrac{1}{2}\phi V_c$ 를 넘는 구간에 배치하되, 슬래브·기초판·장선구조와 휨이 주거동인 판부재 등은 제외한다.

$V_u\le\phi V_c$ 인 구간이라도 $V_u$ 가 $\dfrac{1}{2}\phi V_c$ 를 넘으면 최소 전단철근을 배치해야 하므로, 배근하지 않는다는 설명은 틀렸다.
경사스터럽의 전단강도는 $V_s=\dfrac{A_vf_{yt}(\sin\alpha+\cos\alpha)d}{s}$ 이므로, $\sin\alpha$ 만 곱한 식은 틀렸다.
철근콘크리트 부재의 수직스터럽 간격은 0.5d 이하이면서 600 mm 이하여야 하므로 800 mm는 틀렸다.

문제 18

콘크리트구조기준(2012)에 따른 처짐을 계산하지 않는 경우의 철근콘크리트 1방향 슬래브의 최소 두께로 옳지 않은 것은? (단, 슬래브는 큰 처짐에 의해 손상되기 쉬운 칸막이벽이나 기타 구조물을 지지 또는 부착하지 않은 부재이고, 부재의 길이는 ℓ이다.)

11단 연속 1방향 슬래브 : ℓ/24

2양단 연속 1방향 슬래브 : ℓ/28

3단순지지 1방향 슬래브 : ℓ/16

4캔틸레버 1방향 슬래브 : ℓ/10

정답 및 해설

단순지지 1방향 슬래브의 최소 두께를 ℓ/16으로 한 것이 옳지 않다.

단순지지 1방향 슬래브의 최소 두께는 ℓ/20이며, ℓ/16은 단순지지 보의 값이다.

1단 연속 1방향 슬래브의 ℓ/24는 옳다.
양단 연속 1방향 슬래브의 ℓ/28은 옳다.
캔틸레버 1방향 슬래브의 ℓ/10은 옳다.

문제 19

콘크리트구조기준(2012)에 따른 확대머리 이형철근의 인장에 대한 정착길이 계산식을 적용하기 위한 조건으로 옳지 않은 것은?

1철근의 설계기준항복강도는 400MPa 이하이어야 한다.

2콘크리트의 설계기준압축강도는 40MPa 이하이어야 한다.

3철근의 지름은 40mm 이하이어야 한다.

4확대머리의 순지압면적은 철근 1개 단면적의 4배 이상이어야 한다.

정답 및 해설

확대머리 이형철근 정착길이 식의 적용 조건으로 철근 지름을 40mm 이하로 한 것이 옳지 않다.

콘크리트구조기준(2012)은 확대머리 이형철근의 정착길이 식을 D35 이하 철근에만 적용하도록 제한한다.

철근의 설계기준항복강도 400MPa 이하 조건은 옳다.
콘크리트 설계기준압축강도 40MPa 이하 조건은 옳다.
확대머리의 순지압면적이 철근 1개 단면적의 4배 이상이어야 한다는 조건은 옳다.

문제 20

다음 그림과 같은 박스형 단면을 갖는 철근콘크리트보의 공칭휨강도 M_n[kNㆍm]은? (단, f_ck＝20MPa, f_y＝400MPa, f_ck는 콘크리트의 설계기준압축강도, f_y는 철근의 설계기준항복강도이다.)

1523.75

2633.75

3743.75

4853.75

정답 및 해설

압축블록 깊이가 상부 플랜지 두께 200 mm 안에 들어가므로 폭 800 mm의 직사각형 단면으로 계산하며 743.75 kN·m이다.

등가 압축블록 깊이: $a=\dfrac{A_sf_y}{0.85f_{ck}b}=\dfrac{4250\times400}{0.85\times20\times800}=125\,\mathrm{mm}$ 로 200 mm 이하이다.

공칭휨강도: $M_n=A_sf_y\left(d-\dfrac{a}{2}\right)=4250\times400\times(500-62.5)=743.75\times10^{6}\,\mathrm{N\cdot mm}=743.75\,\mathrm{kN\cdot m}$

9급 지방직 토목설계 기출문제모두CBT · moducbt.com

15년 1회차

총 20문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

10.003

20.004

30.005

40.006

정답 및 해설

휨파괴 시 인장철근 변형률은 0.006이다.

변형률이 중립축으로부터의 거리에 비례한다는 변형률 적합조건을 쓴다.
$\varepsilon_t=\varepsilon_{cu}\dfrac{d-c}{c}$

값 대입: $\varepsilon_t=0.003\times\dfrac{480-160}{160}=0.003\times2=0.006$

문제 2

고장력 볼트이음에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1고장력 볼트는 너트회전법, 직접인장측정법, 토크관리법 등을 사용하여 규정된 설계볼트장력 이상으로 조여야 한다.

2고장력 볼트로 연결된 인장부재의 순단면적은 볼트의 단면적을 포함한 전체 단면적으로 한다.

3볼트의 최소 및 최대 중심간격, 연단거리 등은 리벳의 경우와 같다.

4마찰접합은 고장력 볼트의 강력한 조임력으로 부재간에 발생하는 마찰력에 의해 응력을 전달하는 접합형식이다.

정답 및 해설

고장력 볼트로 연결된 인장부재의 순단면적을 볼트 단면적을 포함한 전체 단면적으로 한다는 설명이 옳지 않다.

너트회전법·직접인장측정법·토크관리법 등으로 설계볼트장력 이상 조인다는 설명은 옳다.
볼트의 최소·최대 중심간격과 연단거리를 리벳과 같이 다룬다는 설명은 옳다.
마찰접합이 강한 조임력으로 생긴 부재 간 마찰력으로 응력을 전달한다는 설명은 옳다.

문제 3

\lambda\sqrt{f_{ck}}

＝5MPa, f_yt=400MPa, 는 경량콘크리트 계수, f_ck는 콘크리트의 설계기준압축강도, f_yt는 횡방향철근의 설계기준항복강도이다.)

1270

2360

3420

4540

정답 및 해설

계수전단력은 설계전단강도 $\phi V_n$ 까지 허용되므로 270 kN이다.

콘크리트 부담: $V_c=\dfrac{1}{6}\lambda\sqrt{f_{ck}}\,b_wd=\dfrac{1}{6}\times5\times400\times600=200{,}000\,\mathrm{N}=200\,\mathrm{kN}$

전단철근 부담: $V_s=\dfrac{A_vf_{yt}d}{s}=\dfrac{200\times400\times600}{300}=160{,}000\,\mathrm{N}=160\,\mathrm{kN}$

전단 강도감소계수 0.75 적용: $V_u=\phi(V_c+V_s)=0.75\times(200+160)=270\,\mathrm{kN}$

360 kN은 공칭전단강도 $V_n$ 로, 강도감소계수를 빠뜨린 값이다.

문제 4

도로교설계기준(한계상태설계법, 2012)의 기반이 된 한계상태설계법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

1부분안전계수를 사용하여 하중 및 각 재료에 대한 특성이 고려된 설계법이다.

2설계이론에서 재료는 선형탄성 구간에 있는 것으로 가정한다.

3하중과 재료의 불확실성을 고려한 설계법으로 구조 신뢰성 이론에 기반하고 있다.

4안정성과 사용성을 극한한계상태와 사용한계상태를 이용하여 확보한다.

정답 및 해설

한계상태설계법에서 재료를 선형탄성 구간에 있다고 가정한다는 설명이 옳지 않다.

하중과 재료 특성에 부분안전계수를 적용한다는 설명은 옳다.
하중·재료의 불확실성을 고려하는 구조 신뢰성 이론에 기반한다는 설명은 옳다.
극한한계상태와 사용한계상태로 안전성과 사용성을 확보한다는 설명은 옳다.

문제 5

축력, 휨모멘트, 전단력의 작용에 의해 부재 단면에 발생하는 응력에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1인장력이 단면의 도심에 작용할 때, 하중작용점에서 충분히 멀리 떨어진 단면의 인장응력은 단면 내에 균등하게 분포된다.

2휨모멘트가 작용할 때, 단면의 상하단 위치에서 최대압축 또는 최대인장 응력이 발생한다.

3휨모멘트에 의한 휨응력은 단면의 단면2차모멘트가 클수록 작아진다.

4전단력이 작용할 때, 직사각형 단면의 전단응력은 단면 내에 균등하게 분포된다.

정답 및 해설

직사각형 단면의 전단응력이 단면 내에 균등하게 분포한다는 설명이 옳지 않다.

도심에 작용하는 인장력은 작용점에서 충분히 떨어진 단면에서 균등한 인장응력을 만든다(생브낭 원리).
휨응력은 중립축에서의 거리에 비례하므로 상하단에서 최대압축·최대인장이 생긴다.
휨응력은 $\sigma=\dfrac{My}{I}$ 이므로 단면2차모멘트가 클수록 작아진다.

문제 6

1360

2480

3600

4720

정답 및 해설

볼트마다 미끄러짐면이 2개인 2면 마찰이음이므로 연결부 공칭마찰강도는 480 kN이다.

단면 A-A에서 모재 위아래에 이음판이 덧대어져 있어 볼트 1개당 미끄러짐면의 수 $N_s=2$ 이고, 평면도의 볼트는 5개이다.

볼트 1개: $R_n=K_hK_sN_sP_t=0.4\times0.6\times2\times200=96\,\mathrm{kN}$
볼트 5개: $5\times96=480\,\mathrm{kN}$

문제 7

116,000

218,000

320,000

422,000

정답 및 해설

오일러 좌굴하중은 16,000 kN이며, 좌굴은 단면2차모멘트가 작은 약축에 대해 일어난다.

양단 고정이므로 유효길이계수 $K=0.5$ , 유효좌굴길이는
$KL=0.5\times5000=2500\ \mathrm{mm}$

문제 8

1800

21,000

31,300

41,600

정답 및 해설

지간 중앙에서 꺾인 긴장재의 등가상향력 $2P\sin\theta$ 를 Q와 같게 하는 프리스트레스는 1,600 kN이다.

긴장재가 중앙에서 꺾이면 양쪽 긴장재의 연직성분 $P\sin\theta$ 가 합쳐져 상향 집중력이 생긴다.

등가상향력: $U=2P\sin\theta=2P\times\dfrac{2e}{L}=\dfrac{4Pe}{L}$
평형 조건 $U=Q$ : $P=\dfrac{QL}{4e}=\dfrac{240\times8}{4\times0.3}=1{,}600\,\mathrm{kN}$

문제 9

다음의 철근콘크리트 확대기초에서 유효깊이 d＝550mm, 지압력 q_u＝0.3MPa일 때, 1방향 전단에 대한 위험단면에 작용하는 전단력[kN]은?

1420

2520

3620

4720

정답 및 해설

1방향 전단의 위험단면은 기둥 전면에서 유효깊이 d만큼 떨어진 곳이며, 그 바깥 지압력의 합은 720 kN이다.

기둥 전면에서 기초판 끝까지: $\dfrac{3000-300}{2}=1350\,\mathrm{mm}$
위험단면 바깥 길이: $1350-550=800\,\mathrm{mm}$

전단력: $V_u=q_u\times B\times800=0.3\times3000\times800=720{,}000\,\mathrm{N}=720\,\mathrm{kN}$

문제 10

도로교설계기준(한계상태설계법, 2012)에 따른 신축이음 설계에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1신축이음의 설계 연직하중은 표준트럭의 후륜하중으로 한다.

2신축이음의 설계 수평하중은 설계 연직하중의 20%로 하고 신축이음에서의 바퀴 접촉과 분포를 고려한다.

3강교량인 경우 노면 틈새 간격은 계수하중을 고려한 극한 이동 상태에서 25mm 이상이어야 한다.

정답 및 해설

틈새가 하나인 신축이음의 노면 최대 틈새 간격을 120mm 이하로 한다는 설명이 옳지 않다.

단일 틈새의 노면 최대 틈새 간격은 차량 주행성과 바퀴 끼임을 고려해 120mm보다 작은 값으로 제한된다.

신축이음의 설계 연직하중을 표준트럭의 후륜하중으로 한다는 설명은 옳다.
설계 수평하중을 설계 연직하중의 20%로 하고 바퀴 접촉·분포를 고려한다는 설명은 옳다.
강교량에서 계수하중 극한 이동 상태의 노면 틈새를 25mm 이상 확보한다는 설명은 옳다.

문제 11

프리스트레스트 콘크리트 부재에서 프리스트레스의 감소 원인 중 프리스트레스 도입 후에 발생하는 시간적 손실의 원인에 해당하는 것은?

1콘크리트의 크리프

2정착장치의 활동

3콘크리트의 탄성수축

4긴장재와 덕트의 마찰

정답 및 해설

프리스트레스 도입 후 시간이 지나며 생기는 손실은 콘크리트의 크리프이다.

시간적 손실에는 콘크리트의 크리프·건조수축과 긴장재의 릴랙세이션이 있고, 나머지는 도입 시 즉시 생기는 즉시손실이다.

정착장치의 활동은 긴장재를 정착할 때 생기는 즉시손실이다.
콘크리트의 탄성수축은 프리스트레스 도입 순간에 생기는 즉시손실이다.
긴장재와 덕트의 마찰은 긴장 작업 중에 생기는 즉시손실이다.

문제 12

1192

2232

3272

4312

정답 및 해설

공칭휨강도는 272 kN·m이다.

등가직사각형 응력블록 깊이:
$a=\dfrac{A_sf_y}{0.85f_{ck}b}=\dfrac{1700\times400}{0.85\times20\times400}=\dfrac{680000}{6800}=100\ \mathrm{mm}$

공칭휨강도:
$M_n=A_sf_y\left(d-\dfrac{a}{2}\right)=680000\times(450-50)=2.72\times10^8\ \mathrm{N\cdot mm}$
단위 환산: $M_n=272\ \mathrm{kN\cdot m}$

문제 13

콘크리트 기초판에 수직력 P와 모멘트 M이 동시에 작용하고 있다. A지점에 압축응력이 발생하기 위한 최소 수직력 P[kN]는?

120

230

340

450

정답 및 해설

A점에 인장이 생기지 않으려면 $\dfrac{P}{A}\ge\dfrac{M}{Z}$ 이어야 하므로 최소 수직력은 50 kN이다.

시계방향 모멘트는 반대쪽 끝을 누르고 A점 쪽에 인장을 일으킨다. 기초판은 6 m×3 m(모멘트 방향 길이 6 m)이다.

단면적 $A=6\times3=18\,\mathrm{m^2}$ , 단면계수 $Z=\dfrac{3\times6^2}{6}=18\,\mathrm{m^3}$
A점 응력 $\sigma_A=\dfrac{P}{18}-\dfrac{50}{18}\ge0$ 에서 $P\ge50\,\mathrm{kN}$

곧 편심 $e=M/P$ 가 핵 거리 $L/6=1\,\mathrm{m}$ 이내일 때 저면 전체가 압축을 받는다.

문제 14

1콘크리트의 실제 압축응력분포의 면적과 등가직사각형 응력블록의 면적은 같다.

2등가직사각형 응력블록의 도심과 실제 압축응력분포의 도심은 일치하지 않는다.

3등가직사각형 응력블록에 의한 콘크리트가 받는 압축응력의 합력은 0.85f_ckab 계산한다.

4등가직사각형 응력블록을 정의하는 주요 변수 값은 콘크리트 압축강도에 따라 달라진다.

정답 및 해설

등가직사각형 응력블록의 도심과 실제 압축응력분포의 도심이 일치하지 않는다는 설명이 옳지 않다.

실제 압축응력분포의 면적과 응력블록의 면적이 같다는 설명은 옳다.
콘크리트 압축합력을 $0.85f_{ck}ab$ 로 계산한다는 설명은 옳다.
응력블록 깊이계수 등 주요 변수가 콘크리트 압축강도에 따라 달라진다는 설명은 옳다.

문제 15

2방향 콘크리트 슬래브의 중앙에 집중하중 175kN이 작용할 때 장경간이 부담하는 하중[kN]은? (단, 장경간은 3m, 단경간은 2m이다)

140

250

360

470

정답 및 해설

장경간이 부담하는 하중은 40 kN이다.

중앙 집중하중은 두 방향 보의 중앙 처짐이 같다는 조건으로 분배되며, 처짐이 $PL^3$ 에 비례하므로
$P_L=\dfrac{S^3}{L^3+S^3}P$

대입: $P_L=\dfrac{2^3}{3^3+2^3}\times175=\dfrac{8}{35}\times175=40\ \mathrm{kN}$
나머지 135 kN은 강성이 큰 단경간이 부담한다.

문제 16

프리스트레스트 콘크리트의 성질에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

1포스트텐션 방식에서 긴장재의 인장력은 긴장재 끝에서 멀어질수록 감소한다.

2프리텐션 방식은 덕트를 통하여 배치한 긴장재를 콘크리트가 굳은 다음에 긴장시켜 프리스트레스를 주는 방식이다.

4긴장재와 덕트가 완전히 직선인 것으로 가정할 경우, 긴장재의 파상마찰로 인한 손실은 일어나지 않는다.

정답 및 해설

덕트에 배치한 긴장재를 콘크리트가 굳은 뒤 긴장하는 것은 포스트텐션 방식이므로, 이를 프리텐션 방식이라 한 설명이 옳지 않다.

프리텐션 방식은 긴장재를 먼저 긴장해 둔 상태에서 콘크리트를 타설하고, 경화 후 긴장재를 풀어 부착력으로 프리스트레스를 준다.

포스트텐션에서 마찰 때문에 긴장재 인장력이 긴장 끝에서 멀어질수록 감소한다는 설명은 옳다.
프리텐션에서 긴장재를 풀면 콘크리트가 탄성수축해 긴장재 인장응력이 감소한다는 설명은 옳다.
긴장재와 덕트가 완전히 직선이라 가정하면 파상마찰 손실이 없다는 설명은 옳다.

문제 17

2교대 벽체 및 날개벽, 옹벽의 벽체, 암거 등과 같이 휨이 주거동인 판부재에서는 최소 전단철근을 배근하지 않아도 된다.

3경사스터럽을 전단철근으로 사용하는 경우에 스터럽이 부담하는 전단강도

이다.

4수직스터럽의 간격은 0.5d 이하, 800mm 이하로 하여야 한다.

정답 및 해설

교대 벽체·날개벽, 옹벽의 벽체, 암거처럼 휨이 주거동인 판부재는 최소 전단철근 배치 예외 대상이므로 옳은 설명이다.

최소 전단철근은 $V_u$ 가 $\dfrac{1}{2}\phi V_c$ 를 넘는 구간에 배치하되, 슬래브·기초판·장선구조와 휨이 주거동인 판부재 등은 제외한다.

$V_u\le\phi V_c$ 인 구간이라도 $V_u$ 가 $\dfrac{1}{2}\phi V_c$ 를 넘으면 최소 전단철근을 배치해야 하므로, 배근하지 않는다는 설명은 틀렸다.
경사스터럽의 전단강도는 $V_s=\dfrac{A_vf_{yt}(\sin\alpha+\cos\alpha)d}{s}$ 이므로, $\sin\alpha$ 만 곱한 식은 틀렸다.
철근콘크리트 부재의 수직스터럽 간격은 0.5d 이하이면서 600 mm 이하여야 하므로 800 mm는 틀렸다.

문제 18

11단 연속 1방향 슬래브 : ℓ/24

2양단 연속 1방향 슬래브 : ℓ/28

3단순지지 1방향 슬래브 : ℓ/16

4캔틸레버 1방향 슬래브 : ℓ/10

정답 및 해설

단순지지 1방향 슬래브의 최소 두께를 ℓ/16으로 한 것이 옳지 않다.

단순지지 1방향 슬래브의 최소 두께는 ℓ/20이며, ℓ/16은 단순지지 보의 값이다.

1단 연속 1방향 슬래브의 ℓ/24는 옳다.
양단 연속 1방향 슬래브의 ℓ/28은 옳다.
캔틸레버 1방향 슬래브의 ℓ/10은 옳다.

문제 19

콘크리트구조기준(2012)에 따른 확대머리 이형철근의 인장에 대한 정착길이 계산식을 적용하기 위한 조건으로 옳지 않은 것은?

1철근의 설계기준항복강도는 400MPa 이하이어야 한다.

2콘크리트의 설계기준압축강도는 40MPa 이하이어야 한다.

3철근의 지름은 40mm 이하이어야 한다.

4확대머리의 순지압면적은 철근 1개 단면적의 4배 이상이어야 한다.

정답 및 해설

확대머리 이형철근 정착길이 식의 적용 조건으로 철근 지름을 40mm 이하로 한 것이 옳지 않다.

콘크리트구조기준(2012)은 확대머리 이형철근의 정착길이 식을 D35 이하 철근에만 적용하도록 제한한다.

철근의 설계기준항복강도 400MPa 이하 조건은 옳다.
콘크리트 설계기준압축강도 40MPa 이하 조건은 옳다.
확대머리의 순지압면적이 철근 1개 단면적의 4배 이상이어야 한다는 조건은 옳다.

문제 20

1523.75

2633.75

3743.75

4853.75

정답 및 해설

압축블록 깊이가 상부 플랜지 두께 200 mm 안에 들어가므로 폭 800 mm의 직사각형 단면으로 계산하며 743.75 kN·m이다.

등가 압축블록 깊이: $a=\dfrac{A_sf_y}{0.85f_{ck}b}=\dfrac{4250\times400}{0.85\times20\times800}=125\,\mathrm{mm}$ 로 200 mm 이하이다.

공칭휨강도: $M_n=A_sf_y\left(d-\dfrac{a}{2}\right)=4250\times400\times(500-62.5)=743.75\times10^{6}\,\mathrm{N\cdot mm}=743.75\,\mathrm{kN\cdot m}$