25년 1회차

건축 구조재료가 아닌 것은 타일이다.

구조재료는 건물의 뼈대가 되어 하중을 지지·전달하는 재료이고, 타일은 벽·바닥 표면을 마무리하는 마감재료이다.

• 목재: 기둥·보 등 목구조의 뼈대를 이루는 구조재료이다.
• 철재: 철골구조의 기둥·보와 철근으로 쓰이는 구조재료이다.
• 콘크리트: 철근콘크리트구조의 주된 구조재료이다.

표기 앞의 D는 이형철근(Deformed bar)을 뜻하므로 원형철근이라는 설명이 옳지 않다.

원형철근은 표면이 매끈한 철근이고, 이형철근은 표면에 마디와 리브가 있어 콘크리트와의 부착력이 크다.

• D 뒤의 10은 철근의 호칭으로, 공칭지름 10 mm 급 철근을 뜻한다.
• 괄호 안의 H는 수평(Horizontal) 방향 배근을 뜻한다.
• @300은 철근의 중심 간격을 300 mm로 배근한다는 뜻이다.

(가)는 복근보, (나)는 전단보강근이다.

인장측과 압축측 모두에 주근을 배근한 보가 복근보이며, 전단력에 의한 경사 균열을 억제하려고 배근하는 철근이 전단보강근(늑근, 스터럽)이다.

• 단근보: 인장측에만 주근을 배근한 보이므로 (가)에 맞지 않는다.
• 띠철근: 기둥의 주근을 둘러 감아 좌굴을 막는 횡보강근이므로 (나)에 맞지 않는다.

그림은 두 목재를 길이 방향으로 잇는 접합으로, 한쪽 끝의 화살촉 모양 장부를 다른 쪽 홈에 끼워 넣는 메뚜기장이음이다.

장부 머리가 넓고 목이 좁아 끼운 뒤에는 잡아당겨도 빠지지 않으므로, 인장력이 걸리는 토대·도리 등의 이음에 쓰인다.

• 빗쪽매: 널(판재)의 옆면을 빗깎아 폭 방향으로 붙여 대는 쪽매로, 부재를 길이 방향으로 잇는 방식이 아니다.
• 사개연귀: 두 부재를 모서리에서 직각으로 짜 맞추는 맞춤으로, 일직선으로 잇는 그림과 다르다.
• 안장맞춤: 한 부재를 안장 모양으로 따내 다른 부재 위에 걸쳐 앉히는 맞춤으로, 서로 교차하는 부재에 쓰인다.

기초를 보강하거나 지반의 내력을 보강하는 것은 지정이다.

지정은 기초판 아래에 말뚝·잡석·자갈 등을 설치해 기초를 안전하게 지지하도록 하는 부분이다.

• 토대: 목구조에서 기초 위에 놓여 기둥을 받는 수평재이다.
• 인방보: 창·문 등 개구부 위에 걸쳐 상부 하중을 받는 보이다.
• 흙막이벽: 터파기 때 주변 흙이 무너지지 않도록 토압을 지지하는 벽이다.

힘을 화살표로 나타낼 때 힘의 크기는 선분의 굵기가 아니라 선분의 길이로 나타내므로 이 설명이 옳지 않다.

화살표의 방향은 힘의 방향, 시작점은 작용점, 길이는 크기를 나타낸다.

• 힘의 3요소는 크기, 방향, 작용점으로 옳다.
• 여러 힘을 하나의 합력으로 바꾸어 크기와 방향을 구하는 것을 힘의 합성이라 하므로 옳다.
• 힘은 물체의 형상이나 운동 상태를 변화시키는 원인이 되는 작용이므로 옳다.

목구조의 장점은 열전도율이 작다는 것이다.

목재는 열을 잘 전달하지 않아 단열성이 좋고, 가볍고 가공이 쉽다는 장점이 있다.

• 내화성: 목재는 불에 타기 쉬워 내화성이 약한 것이 단점이다.
• 함수율: 목재는 함수율 변화에 따라 수축·팽창하여 변형이 크다.
• 부패·충해: 습기와 해충에 약해 부패·충해가 발생하기 쉽다.

설명에 해당하는 시멘트는 중용열포틀랜드시멘트이다.

수화열이 낮고 건조수축이 작으며 장기 강도가 좋아 댐 등 매스 콘크리트에 사용된다.

• 보통포틀랜드시멘트: 일반 구조물에 가장 널리 쓰이는 표준 시멘트이다.
• 조강포틀랜드시멘트: 초기 강도 발현이 빠르나 수화열이 커서 매스 콘크리트에 부적합하다.
• 내황산염포틀랜드시멘트: 황산염에 대한 저항성이 커서 해수·온천 지역 구조물에 쓰인다.

벽돌쌓기에서 세로줄눈은 통줄눈이 아니라 막힌줄눈이 되도록 쌓으므로 이 설명이 옳지 않다.

통줄눈은 하중이 한 줄눈에 집중되어 균열이 생기기 쉽고, 막힌줄눈은 하중을 아래로 고르게 분산시킨다.

• 하루 쌓기 높이는 최대 1.5 m 이하로 제한해 모르타르가 충분히 굳도록 한다.
• 네덜란드식 쌓기는 길이쌓기 켜의 모서리에 칠오토막을 사용한다.
• 영국식 쌓기는 길이쌓기와 마구리쌓기를 한 켜씩 번갈아 쌓는 방식으로, 가장 튼튼한 쌓기법이다.

(가) 가구식은 철골구조, (나) 일체식은 철근콘크리트구조, (다) 조적식은 벽돌구조이다.

가구식은 부재를 조립해 뼈대를 만들고, 일체식은 콘크리트를 부어 전체를 하나로 만들며, 조적식은 개별 재료를 접착제로 쌓아 만든다.

• 목구조-벽돌구조-돌구조: 벽돌구조는 조적식이므로 (나) 일체식에 맞지 않는다.
• 블록구조-철골철근콘크리트구조-벽돌구조: 블록구조는 조적식이므로 (가) 가구식에 맞지 않는다.
• 철골구조-철골철근콘크리트구조-목구조: 목구조는 가구식이므로 (다) 조적식에 맞지 않는다.

철근콘크리트 구조의 성립 요인은 콘크리트와 철근 사이의 부착력이 크다는 것이다.

부착력이 커서 두 재료가 일체로 거동하며, 이 밖에 두 재료의 열팽창계수가 거의 같고 콘크리트가 알칼리성이라 철근을 보호한다는 점이 성립 요인이다.

• 탄성계수: 철근의 탄성계수가 콘크리트보다 훨씬 커서 비슷하지 않다.
• 콘크리트의 성질: 콘크리트는 알칼리성이어서 철근의 부식을 막는다.
• 역할 분담: 콘크리트가 압축력을, 철근이 인장력을 부담한다.

좌굴은 단주가 아니라 가늘고 긴 장주에서 발생하기 쉬우므로 이 설명이 옳지 않다.

세장비가 클수록 압축력을 받을 때 옆으로 휘는 좌굴이 일어나기 쉽고, 단주는 주로 압축 파괴로 거동한다.

• 기둥은 주로 축방향 압축력을 받는 부재이다.
• 기둥은 슬래브·보에서 전달된 하중을 아래층 기둥이나 기초로 전달하는 수직부재이다.
• 횡보강근 형태에 따라 띠철근 기둥과 나선철근 기둥으로 구분한다.

굳지 않은 콘크리트에서 수분이 윗면으로 떠오르는 현상은 블리딩이다.

비중이 큰 골재·시멘트는 가라앉고 물이 위로 상승하는 재료 분리 현상으로, 블리딩이 심하면 표면에 레이턴스가 생긴다.

• 크리프: 일정한 하중이 지속될 때 시간에 따라 변형이 증가하는 현상이다.
• 수화반응: 시멘트가 물과 화학반응하여 굳으면서 열을 내는 현상이다.
• 레이턴스: 블리딩에 따라 콘크리트 표면에 떠올라 쌓인 미세한 물질의 층이다.

설명에 해당하는 구성요소는 천장이다.

천장은 위층 바닥 밑이나 지붕 밑을 간격을 두고 막은 면으로, 보온·방음·흡음과 설비 공간 확보에 쓰인다.

• 기초: 건물의 하중을 지반에 전달하는 최하부 구조이다.
• 수장: 건물 내부의 벽·바닥 등을 꾸미는 마감 공사이다.
• 창호: 채광·환기·출입을 위해 설치하는 창과 문이다.

경사하중의 연직 성분만 수직 반력에 영향을 주므로, B지점의 수직 반력은 4 kN이다.

하중의 연직 성분: $P_v = 20\sin 30^\circ = 10\,\mathrm{kN}$
A점에 대한 모멘트 평형: $R_B \times 5 = 10 \times 2$
$R_B = \dfrac{20}{5} = 4\,\mathrm{kN}$

수평 성분 $20\cos 30^\circ$는 롤러인 B지점이 아니라 힌지인 A지점이 수평 반력으로 받는다.

• 하중 위치를 B점 기준 거리 3 m로 대입하면 $10\times 3/5 = 6\,\mathrm{kN}$으로, 이는 A지점의 수직 반력이다.
• 경사하중 20 kN 전체를 연직으로 보면 $20\times 2/5 = 8\,\mathrm{kN}$으로 과대 계산된다.

노출형 주각에 쓰이지 않는 요소는 래티스이다.

래티스는 조립기둥·조립보에서 두 주재를 사선으로 연결하는 띠재로, 주각부 부재가 아니다. 그림의 주각은 기둥 하단을 판에 용접하고 리브로 보강한 뒤 볼트로 기초에 고정한 형식이다.

• 앵커볼트: 베이스 플레이트를 기초 콘크리트에 정착시켜 인발력·전단력을 전달한다.
• 사이드 리브: 기둥과 베이스 플레이트 사이에 세워 판의 휨을 줄이고 응력을 넓게 분산시킨다.
• 베이스 플레이트: 기둥 하단에 붙어 기둥의 축력을 기초면에 넓게 전달하는 판이다.

그림은 허니콤 보이다.

H형강 웨브를 지그재그로 절단한 뒤 어긋나게 맞대어 용접하면 웨브에 육각형 구멍이 생기고 보의 춤이 커져, 같은 강재량으로 휨 저항이 커진다. 구멍으로 설비 배관을 통과시킬 수도 있다.

• 판 보: 강판을 용접·조립해 만든 I형 단면 보로, 웨브에 육각형 구멍이 없다.
• 래티스 보: 상·하 현재를 평강 등의 래티스로 사선 연결한 보이다.
• 트러스 보: 현재와 수직재·사재를 삼각형 트러스로 짜 만든 보이다.

항복 후 응력이 일정한 소성 구간이 끝나고 응력이 다시 증가하기 시작하는 $e$점이 변형경화 시작점이다.

곡선은 탄성 구간 → 항복 구간($F_y$ 수평부) → 변형경화 구간 → 최대응력 이후 넥킹 구간 순으로 진행하며, $e$점은 수평부가 끝나고 상승 곡선이 시작되는 지점이다.

• $a$점: 응력과 변형도가 직선 비례하는 한계인 비례한도이다.
• $b$점: 하중을 제거하면 원상태로 돌아가는 한계인 탄성한도이다.
• $f$점: 응력이 최대가 되는 인장강도 $F_u$ 점이며, 파괴는 곡선 끝의 $g$점에서 일어난다.

(가)는 응력 방향으로 볼트 중심을 이은 선으로, 게이지 라인을 나타낸다.

응력 방향의 볼트 중심 간 거리를 피치, 이웃한 게이지 라인 사이 거리를 게이지라 한다. 그림은 볼트가 행·열로 나란히 놓인 정렬배치이다.

• 엇모배치: 볼트가 이웃 줄과 서로 어긋나게 놓이는 방식으로, 행·열이 나란한 그림과 다르다.
• (나): 응력 방향과 직각으로 잰 게이지 라인 사이 거리이므로 피치가 아니라 게이지이다.
• (다): 응력 방향으로 잰 볼트 중심 간 거리이므로 게이지가 아니라 피치이다.

기호 왼쪽 숫자 6은 모살 사이즈로, 용접 치수는 6 mm이다.

삼각형 기호는 모살용접을 뜻하고, 기호 오른쪽의 60-150은 단속 용접의 용접 길이-피치를 순서대로 표시한 것이다.

• 피치: 60-150에서 뒤의 값이므로 150 mm이다.
• 용접 종류: 삼각형 기호는 맞댐용접이 아니라 모살용접을 나타내므로 맞댐 용접이라는 설명은 틀렸다.
• 용접 길이: 60-150에서 앞의 값이므로 60 mm이다.