24년 1회차

고정하중과 지진하중만으로 이루어진 하중조합은 $0.9D+1.0E$이므로, 고정하중의 하중계수는 0.9이다.

이 조합은 고정하중이 전도·인발에 저항하는 쪽으로 작용할 때를 검토하기 위한 것이라, 고정하중을 일부러 작게 잡는다.

• 1.2는 활하중·적설하중을 함께 넣는 지진 조합 $1.2D+1.0E+1.0L+0.2S$의 고정하중 계수이다.
• 1.4는 고정하중만 작용하는 조합 $1.4D$의 계수이다.
• 1.0은 지진하중에 붙는 계수이며, 이 조합에서 고정하중에 붙는 값이 아니다.

수직하중과 횡력을 보와 기둥으로 이루어진 라멘골조가 함께 저항하는 방식은 모멘트골조방식이다.

보-기둥 접합부가 강접합되어 휨모멘트를 전달하므로, 별도의 내력벽·가새 없이 골조 자체가 횡력에 저항한다.

• 건물골조방식은 수직하중은 골조가, 횡력은 전단벽이나 가새골조가 저항하는 방식이다.
• 내력벽방식은 수직하중과 횡력을 모두 내력벽이 부담하는 방식이다.
• 이중골조방식은 횡력을 전단벽(가새골조)과 연성 모멘트골조가 함께 분담하는 방식이다.

현행 콘크리트구조 설계기준(KDS 14 20)에서 $f_{ck}\le 40\,\mathrm{MPa}$이면 극한변형률은 0.0033이다.

$f_{ck}$가 40 MPa를 넘으면 $\epsilon_{cu}=0.0033-\dfrac{f_{ck}-40}{100000}$로 줄어든다.
$f_{ck}=40\,\mathrm{MPa}$를 대입하면 $\epsilon_{cu}=0.0033-0=0.0033$이다.

• 0.0030은 개정 이전 기준(KBC2016 계열)에서 쓰던 값으로, 현행 기준과 섞어 쓰면 안 된다.
• 0.0031·0.0032는 40 MPa를 초과하는 고강도 콘크리트에서 감소식으로 얻어지는 값이다.

그라우트나 모르타르를 포함한 조적 개체로 조적조의 성질(압축강도 등)을 규정하기 위한 시험체는 프리즘이다.

단위 조적개체를 모르타르로 쌓아 만든 작은 기둥 모양 시험체로, 실제 조적조의 압축강도를 확인하는 데 쓴다.

• 면살은 속빈 조적개체의 바깥 측면 벽체 부분을 말한다.
• 겹은 벽 두께 방향으로 단위 조적개체 하나의 두께로 이루어진 연속된 벽체 층을 가리킨다.
• 대린벽은 서로 직각으로 교차하는 벽을 말한다.

용접철망이 전단철근이 되려면 부재축에 직각으로 배치되어야 하므로, 부재축에 평행하게 배치한 용접철망은 전단철근이 아니다.

전단철근은 사인장 균열을 가로질러야 효과가 있으므로, 부재축과 교차하는 방향으로 배치된 철근만 인정된다.

• 나선철근, 원형 띠철근, 후프철근은 전단철근으로 쓸 수 있다.
• 주인장철근과 45° 이상의 각도로 설치된 스터럽은 전단철근이다.
• 주인장철근과 30° 이상의 각도로 구부린 굽힘철근도 전단철근으로 쓸 수 있다.

B 지점의 수직반력은 16 kN이다. 사다리꼴 분포하중을 등분포하중과 삼각형 분포하중으로 나누어 A점에 대한 모멘트 평형을 세우면 된다.

등분포 부분(4 kN/m): $P_1=4\times6=24\,\mathrm{kN}$, A에서 3 m 위치
삼각형 부분(A에서 4 kN/m → B에서 0): $P_2=\dfrac{1}{2}\times4\times6=12\,\mathrm{kN}$, 큰 쪽(A)에서 경간의 1/3인 2 m 위치

$\sum M_A=0:\ R_B\times6=24\times3+12\times2=96$
$R_B=16\,\mathrm{kN}\ (\uparrow)$

• 10 kN은 불가능하다. 등분포 부분만으로도 B 반력이 $24\times3\div6=12\,\mathrm{kN}$이므로 이보다 작아질 수 없다.
• 20 kN은 A 지점의 반력(36−16)이며, 삼각형 하중의 도심을 B 쪽에 두었을 때도 이 값이 나온다.
• 22 kN은 하중이 작은 B 쪽 반력이 전체 하중 36 kN의 절반(18 kN)을 넘을 수 없으므로 성립하지 않는다.

고장력볼트의 접합 방법은 마찰·인장·지압 접합의 세 가지이며, 휨접합은 볼트 접합 방법의 분류가 아니다.

휨접합(모멘트접합)은 보-기둥 접합부가 휨모멘트를 전달하는지에 따른 접합부 거동의 분류이다.

• 마찰접합은 볼트 조임력으로 생긴 부재 사이의 마찰력으로 힘을 전달한다.
• 인장접합은 볼트 축방향 인장력으로 힘을 전달한다.
• 지압접합은 볼트 축부의 전단과 구멍 벽의 지압으로 힘을 전달한다.

특수모멘트골조 휨부재의 첫 번째 후프철근은 지지부재 면부터 50 mm 이내에 두어야 하므로, 100 mm 이내라는 설명이 옳지 않다.

접합부 근처 소성힌지 구간에서 주철근 좌굴과 콘크리트 박리를 막기 위해 후프철근을 지지면에 바짝 붙여 배치한다.

• 접합면의 정모멘트 강도를 부모멘트 강도의 1/2 이상으로 하는 것은 옳은 규정이다.
• 부재 어느 위치에서나 정·부모멘트 강도를 양단 접합면 최대 휨강도의 1/4 이상으로 하는 것도 옳다.
• 보의 상부와 하부에 각각 연속된 철근 2개 이상을 배치하는 것도 옳은 규정이다.

SN275는 판두께 40 mm 이하에서 항복강도가 275 MPa로 유지되므로, 판두께 30 mm인 SN275의 항복강도를 265 MPa로 본 것이 옳지 않다.

SS275는 판두께 16 mm 이하에서 275 MPa, 16 mm 초과 40 mm 이하에서 265 MPa로 낮아지지만, 건축구조용 SN 강재는 이 구간에서도 공칭 항복강도를 유지한다.

• 판두께 15 mm인 SS275의 항복강도 275 MPa는 옳다.
• 판두께 30 mm인 SS275의 항복강도 265 MPa는 옳다.
• 판두께 15 mm인 SN275의 항복강도 275 MPa는 옳다.

보통 정도의 습도에 노출되어 탄산화 위험이 비교적 높은 경우는 노출범주 EC3이며, 최소 설계기준압축강도는 27 MPa이다.

탄산화 노출범주는 습윤 상태에 따라 EC1~EC4로 나뉘고, 탄산화가 진행되기 쉬운 환경일수록 요구 강도가 높아진다.

• 24 MPa는 습윤하고 드물게 건조되는 환경(EC2)의 최소 강도이다.
• 30 MPa는 건조와 습윤이 반복되는 환경(EC4)의 최소 강도이다.
• 35 MPa는 탄산화 범주의 요구 강도가 아니다.

등분포하중을 받는 캔틸레버보의 최대 처짐은 자유단에서 생기며 $\dfrac{\omega\ell^4}{8EI}$이다.

고정단에서 거리 x인 곳의 처짐곡선은 $y=\dfrac{\omega x^2}{24EI}\left(x^2-4\ell x+6\ell^2\right)$이고, $x=\ell$을 대입하면 $y_{max}=\dfrac{\omega\ell^4}{24EI}\times3=\dfrac{\omega\ell^4}{8EI}$가 된다.

• $\dfrac{\omega\ell^4}{3EI}$는 캔틸레버 자유단에 집중하중 P가 작용할 때의 처짐 $\dfrac{P\ell^3}{3EI}$의 형태를 잘못 옮긴 것이다.
• $\dfrac{\omega\ell^4}{48EI}$는 단순보 중앙 집중하중의 처짐 $\dfrac{P\ell^3}{48EI}$의 형태를 잘못 옮긴 것이다.
• $\dfrac{5\omega\ell^4}{384EI}$는 등분포하중을 받는 단순보의 중앙 최대 처짐이다.

도리 위에 건너질러 지붕 하중을 받아 도리로 전달하는 부재는 서까래이다.

지붕면은 개판 → 서까래 → 도리 → 보 순서로 하중이 전달된다.

• 대들보는 기둥과 기둥 사이에 걸쳐 지붕틀 하중을 받는 주된 보이다.
• 종보는 대들보 위에 동자기둥을 세워 올린 짧은 보이다.
• 개판은 서까래 위를 덮는 널판으로, 지붕 하중을 서까래에 넘겨준다.

이 구조물은 7차 부정정 구조물이다. 판별식 $N=r+m+S-2K$(r 반력 수, m 부재 수, S 강절점 수, K 절점 수)로 구한다.

반력: 좌측 힌지 지점 2개 + 우측 고정 지점 3개 → $r=5$
부재: 기둥 4개(층마다 좌우), 보 2개, 양단 핀으로 연결된 가새 2개 → $m=8$
절점: 지점 2개 + 중간층 좌우 2개 + 지붕층 좌우 2개 → $K=6$

강절점: 중간층 좌우 절점은 기둥 2개와 보가 강접되어 각 2, 지붕층 모서리 절점은 기둥과 보가 강접되어 각 1이고, 가새가 핀으로 붙는 곳과 힌지 지점은 0 → $S=6$
$N=5+8+6-2\times6=7$

• 불안정은 판별값이 음수이거나 부재 배치상 기구가 형성될 때인데, 이 구조물은 닫힌 강절 골조에 가새까지 더해져 안정하다.
• 6차 부정정은 가새 하나를 빠뜨리는 등 부재 수를 하나 적게 센 값이다.
• 8차 부정정은 좌측 지점을 고정으로 보는 등 반력 수를 하나 많게 센 값이다.

두 개 이상의 기둥 하중을 하나의 기초판으로 지반에 전달하는 기초는 복합기초이다.

기둥 간격이 좁거나 대지 경계 때문에 독립기초를 따로 둘 수 없을 때 기초판을 하나로 묶어 하중을 분산시킨다.

• 줄기초와 연속기초는 같은 말로, 벽이나 일렬의 기둥 하부를 따라 띠 모양으로 길게 이어진 기초이다.
• 연성기초는 기초의 강성에 따른 구분으로, 몇 개의 기둥을 받는지와는 관계가 없다.

용접 H형강 H-300×300×10×15의 폭두께비는 플랜지 10, 웨브 27이다.

플랜지는 웨브 중심에서 한쪽으로 돌출된 자유단 폭 $b=B/2$를 쓴다.
$\dfrac{b}{t_f}=\dfrac{300/2}{15}=\dfrac{150}{15}=10$

용접 H형강의 웨브는 플랜지 사이 순높이 $h=H-2t_f$를 쓴다.
$h=300-2\times 15=270\,\mathrm{mm}$
$\dfrac{h}{t_w}=\dfrac{270}{10}=27$

• 플랜지에 전체 폭 300 mm를 쓰면 20이 나오지만, 플랜지는 양쪽으로 돌출된 판이므로 절반 폭을 써야 한다.
• 웨브에 전체 춤 300 mm를 쓰면 30이 나오지만, 플랜지 두께를 뺀 순높이를 써야 한다.

M20 고장력볼트의 구멍 직경은 표준구멍 22 mm, 과대구멍 24 mm이다.

강구조 연결 설계기준의 볼트구멍 치수표에서 M20은 표준구멍 22 mm, 과대구멍 24 mm로 정해져 있다.
$20+2=22\,\mathrm{mm}$, $20+4=24\,\mathrm{mm}$

• 20, 22 조합은 볼트 직경 자체를 표준구멍으로 본 것으로, 구멍 여유가 없다.
• 21, 23 조합은 구멍 여유를 1 mm만 둔 것으로 기준값이 아니다.
• 23, 25 조합은 구멍 여유를 과대하게 잡은 것으로 기준값이 아니다.

리브가 있는 1방향 슬래브가 캔틸레버인 경우 최소 두께는 $\ell/8$이므로, $\ell/10$은 옳지 않다.

$\ell/10$은 속찬 1방향 슬래브의 캔틸레버 최소 두께로, 리브가 있는 슬래브(보와 같은 행)와 혼동하기 쉽다.

• 단순 지지인 경우 $\ell/16$은 리브가 있는 1방향 슬래브의 값으로 옳다.
• 1단 연속인 경우 $\ell/18.5$는 옳다.
• 양단 연속인 경우 $\ell/21$은 옳다.

C점 휨모멘트의 절댓값은 8 kN·m이다. 모멘트하중만 작용하므로 두 지점 반력은 크기가 같고 방향이 반대인 우력이 된다.

$\sum M_A=0:\ 20=R_B\times10$
$R_B=2\,\mathrm{kN}\ (\uparrow),\ R_A=2\,\mathrm{kN}\ (\downarrow)$

C점 오른쪽(길이 4 m)에서 B 반력만 고려하면
$M_C=R_B\times4=2\times4=8\,\mathrm{kN\cdot m}$

• 6 kN·m는 C점까지 거리를 잘못 대입하는 등 계산 과정의 착오로 나오는 값이다.
• 10 kN·m는 외력 모멘트 20 kN·m를 단순히 절반으로 나눈 값이다.
• 12 kN·m는 C점 왼쪽에서 $R_A\times6$만 계산하고 A점의 모멘트하중 20 kN·m를 빠뜨린 값이다($20-12=8$).

옹벽은 활동(미끄러짐)에 대한 안전율이 1.5 이상이 되도록 설계해야 한다.

활동에 대한 저항력이 수평력의 1.5배 이상이어야 하며, 전도에 대해서는 저항모멘트가 전도모멘트의 2.0배 이상이어야 한다.

• 1.2는 옹벽 활동 안전율로 규정된 값이 아니다.
• 1.3은 옹벽 활동 안전율로 규정된 값이 아니다.
• 1.4는 옹벽 활동 안전율로 규정된 값이 아니다.

SN355의 355 MPa는 항복강도이며, 인장강도는 490 MPa이므로 인장강도를 355 MPa로 본 설명이 옳지 않다.

강재 기호 뒤의 숫자는 현행 기준에서 최소 항복강도를 뜻한다.

• SHN275는 건축구조용 열간압연 H형강으로 옳다.
• 구조용 강재의 전단탄성계수 81,000 MPa는 옳다.
• 고장력볼트를 강도에 따라 F8T, F10T, F13T로 구분하는 것은 옳다.