24년 1회차

비틀림응력은 부재 축을 중심으로 회전시키려는 돌림힘(비틀림 모멘트)이 작용해 부재가 꼬일 때 단면에 생기는 응력이다.

응력의 종류는 작용하는 힘의 형태로 구분한다. 축방향으로 당기면 인장응력, 축에 직각으로 자르려는 힘이면 전단응력, 휨모멘트가 걸리면 휨응력이 생긴다.

• 부재를 직각으로 절단하려는 힘에서 생기는 것은 인장응력이 아니라 전단응력이다.
• 중심축에 압축력이 작용하면 휨응력이 아니라 압축응력이 생긴다.
• 중심축에 인장력이 작용하면 전단응력이 아니라 인장응력이 생긴다.

파괴되기까지 높은 응력에 견디며 큰 변형을 보이는 성질은 탄성이 아니라 인성이다.

탄성은 외력을 받아 변형했다가 외력을 제거하면 원래 상태로 되돌아오는 성질이다.

• 두들기면 얇게 펴지는 성질을 전성이라 하는 것은 옳다.
• 작은 변형에도 쉽게 파괴되는 성질을 취성이라 하는 것은 옳다.
• 외력을 제거해도 원래 상태로 돌아오지 않는 성질을 소성이라 하는 것은 옳다.

조립 구조는 공장 제작 부재를 현장에서 접합하므로 일체식 구조가 아니며, 접합부 강성 확보에 불리하다.

접합부가 많아 일체성이 떨어지는 것이 조립식(프리캐스트) 구조의 대표적인 단점이고, 접합부 강성은 일체식 구조의 장점이다.

• 공장 생산이므로 대량생산이 가능하다.
• 공장의 관리된 환경에서 만들어 균일한 품질 확보에 유리하다.
• 공장 제작과 현장 조립을 병행할 수 있어 공기 절감이 가능하다.

점토 제품 중 소성온도가 가장 높아 강도·경도가 가장 크고 흡수율이 가장 낮은 것은 자기이다.

소성온도는 토기 < 도기 < 석기 < 자기 순으로 높아지며, 온도가 높을수록 조직이 치밀해져 흡수율은 낮아지고 강도는 커진다.

• 토기는 소성온도가 가장 낮아 흡수율이 가장 크고 강도가 약하다.
• 도기는 다공질로 흡수율이 비교적 크다.
• 석기는 흡수율이 작고 단단하지만 자기보다는 소성온도가 낮다.

H형강은 H-높이(H)×너비(B)×웨브 두께(t(w))×플랜지 두께(t(f)) 순서로 표시하므로 H-344×348×10×16이 옳다.

그림에서 단면 전체 높이는 344 mm, 플랜지 너비는 348 mm이고, 가운데 세로판인 웨브 두께가 10 mm, 위·아래 가로판인 플랜지 두께가 16 mm이다.

• H-344×348×16×10: 웨브와 플랜지 두께의 순서가 바뀌었다.
• H-348×344×10×16: 높이와 너비의 순서가 바뀌었다.
• H-348×344×16×10: 높이·너비와 두께 순서가 모두 바뀌었다.

구조도면에서 G(Girder)는 큰 보, B(Beam)는 작은 보를 뜻하므로 두 기호를 반대로 설명한 것이 옳지 않다.

큰 보는 기둥과 기둥을 잇는 보이고, 작은 보는 큰 보 사이에 걸쳐 슬래브 하중을 큰 보로 전달하는 보이다.

• THK(Thickness)는 두께를 의미한다.
• E.J.(Expansion Joint)는 신축줄눈(신축이음)을 의미한다.
• D13@100은 D13 이형철근을 100 mm 간격으로 배근한다는 뜻이다.

베이스 플레이트는 기둥 하부를 기초에 고정하는 주각부 부재로, 플레이트보의 구성 요소가 아니다.

플레이트보는 강판을 조립해 만든 I형 단면의 보로, 휨에 저항하는 플랜지와 전단에 저항하는 웨브, 그리고 웨브의 좌굴을 막는 스티프너로 구성된다.

• 스티프너는 웨브의 국부좌굴을 방지하는 보강재이다.
• 플랜지 플레이트는 휨모멘트에 의한 인장·압축력을 부담한다.
• 웨브 플레이트는 주로 전단력을 부담한다.

벽체 개구부 주변에는 D10이 아니라 D16 이상의 철근을 2개 이상 추가로 배근해야 한다.

개구부 모서리는 응력이 집중되어 균열이 생기기 쉬우므로 일반 벽체 철근보다 굵은 보강철근을 배치한다.

• 지상층 내력벽의 두께가 250 mm 이상이면 벽 양면에 복배근한다.
• 내력벽에는 수평방향과 수직방향 철근을 모두 배근한다.
• 수직 철근 간격은 벽 두께의 3배 이하이면서 450 mm 이하로 한다.

보와 기둥으로 이루어진 골조식(라멘) 구조는 보 춤만큼 층고가 커지지만 층간 소음·진동 저감에 유리하다.

슬래브의 진동이 보와 기둥을 거쳐 전달되므로 벽을 타고 바로 전해지는 벽식보다 바닥충격음 전달이 줄어든다.

• 무량판 구조는 보가 없어 층고 절감에 유리한 형식이다.
• 벽식 구조는 보가 없어 층고에 유리하지만 진동이 벽체로 직접 전달되어 층간 소음에 불리하다.
• 막 구조는 막재를 장력으로 지지하는 대공간 구조로 철근콘크리트 구조형식이 아니다.

SD600S 같은 S등급(특수내진용) 철근은 인장강도가 항복강도의 1.25배 이상이어야 하므로 1.15배라는 설명은 옳지 않다.

S등급은 내진 성능을 위해 항복 후에도 충분한 강도 여유(인장강도/항복강도 비)를 갖도록 규정한 철근이다.

• D16 철근의 공칭둘레는 약 50 mm이다.
• 현장에서는 통상 8 m 길이의 정척 철근이 많이 쓰인다.
• SD400의 숫자 400은 최저 항복강도 400 MPa을 뜻한다.

A점에 대한 모멘트의 절댓값은 60 kN·m이다.

10 kN의 경사력은 수평 6 m, 수직 8 m의 기울기(3:4:5)이므로 수평분력 6 kN, 연직분력 8 kN으로 분해한다. 작용점이 A와 같은 수평선 위에 있어 수평분력은 A에 모멘트를 만들지 않는다.

10 kN의 연직분력: $8\times 10=80\ \mathrm{kN\cdot m}$ (시계 방향)
5 kN: $5\times 4=20\ \mathrm{kN\cdot m}$ (반시계 방향)

두 모멘트의 방향이 반대이므로 $\left|-80+20\right|=60\ \mathrm{kN\cdot m}$이다. 방향을 무시하고 더하면 100, 10 kN만 계산하면 80이 된다.

케이블을 주 구조재로 하여 구조물을 지점이나 기둥(주탑)에 매다는 형식은 현수구조이다.

케이블은 인장력만으로 하중을 지지하므로 자중이 가벼워 대공간 지붕이나 장경간 교량에 효율적이다.

• 경량철골구조는 얇은 형강을 쓴 소규모 골조 구조이다.
• 강관구조는 원형·각형 강관을 기둥·보 부재로 쓰는 구조이다.
• 입체트러스구조는 짧은 선형 부재를 삼각형으로 입체 조립한 구조로 케이블에 매다는 방식이 아니다.

힘의 평행사변형을 이루는 삼각형에 사인법칙을 적용하면 $P_y=P\dfrac{\sin\beta}{\sin\alpha}$이다.

원점, $P_x$ 끝점, $P$ 끝점으로 된 삼각형에서 $P_y$와 평행한 변의 맞은편 각은 $\beta$, $P$의 맞은편 각은 $180^{\circ}-\alpha$이다.

$\dfrac{P_y}{\sin\beta}=\dfrac{P}{\sin(180^{\circ}-\alpha)}=\dfrac{P}{\sin\alpha}$
$P_y=P\dfrac{\sin\beta}{\sin\alpha}$

• $P\dfrac{\sin\alpha}{\sin\beta}$: 분자와 분모의 각이 뒤바뀐 식이다.
• 코사인으로 된 두 식: 두 축이 직교하지 않으므로 코사인 투영으로는 분력을 구할 수 없다.

직교하는 두 부재를 서로 따내어 턱을 걸쳐 맞추는 방법은 걸침턱맞춤이다.

그림처럼 위·아래 부재 모두 맞닿는 부분을 깎아 턱을 만들고, 그 턱을 서로 걸쳐 직각으로 짜 맞춘다. 주로 지붕보와 도리, 층보와 장선처럼 직교 부재를 걸칠 때 쓴다.

• 통맞춤: 한 부재의 단면 전체를 다른 부재에 통째로 끼워 넣는 맞춤이다.
• 안장맞춤: 한 부재 끝을 두 갈래로 내어 다른 부재에 안장처럼 걸터앉히는 맞춤으로, 평보와 ㅅ자보의 맞춤에 쓴다.
• 숭어턱맞춤: 두 부재를 서로 따내어 턱을 걸쳐 직교시키는 맞춤이 아니다.

이형벽돌은 아치, 창문 주위, 모서리 등 특수한 부분에 쓰기 위해 보통 벽돌과 다른 모양으로 만든 벽돌이라는 설명이 옳다.

벽돌 쌓기에서 하중을 고르게 분산시키는 것은 막힌줄눈이고, 하중이 한 줄로 집중되는 것은 통줄눈이다.

• 표준형 벽돌의 치수는 길이 190 mm, 너비 90 mm, 두께 57 mm이므로 제시된 치수는 표준형이 아니다.
• 하중이 집중되어 균열이 생기기 쉽고 보강철근을 넣는 경우가 많은 것은 막힌줄눈이 아니라 통줄눈이다.
• 중공벽돌(속이 빈 벽돌)과 다공벽돌(톱밥 등을 섞어 소성한 벽돌)은 보통 점토벽돌이 아니라 이형벽돌과 함께 특수벽돌로 분류한다.

용접 비드 끝단의 모재가 녹아 파이고 홈으로 남은 결함은 언더컷이다.

그림의 결함부는 용착금속과 모재 표면이 만나는 용접 끝단(토우)에 오목하게 패인 부분이다. 전류가 과대하거나 운봉 속도가 빠를 때 생기며, 응력집중의 원인이 된다.

• 블로홀: 용착금속 내부에 가스가 갇혀 생긴 기공이다.
• 슬래그 함입: 용착금속 내부에 슬래그가 섞여 남은 결함이다.
• 비드 균열: 비드 자체에 생긴 갈라짐으로, 표면이 패인 홈과는 다르다.

잔골재(모래)의 점토덩어리 함유량은 1.0 % 이하로 제한하므로 2.5 % 이하라는 설명이 가장 옳지 않다.

점토분은 시멘트 풀과 골재의 부착을 방해하고 단위수량을 늘려 강도와 내구성을 떨어뜨리므로 엄격하게 제한한다.

• 골재는 크고 작은 알이 적당히 섞이도록 입도가 적절해야 한다.
• 굵은골재(자갈)의 흡수율은 일반적으로 3.0 % 이하를 표준으로 한다.
• 골재는 물리적·화학적으로 안정하여 시멘트와 해로운 반응을 일으키지 않아야 한다.

기둥에 짧은 보 토막을 공장에서 미리 용접하고 현장에서 보를 맞대어 덧판과 고력볼트로 잇는 방식은 브래킷 접합이다.

강성이 중요한 용접은 품질 관리가 쉬운 공장에서, 현장은 고력볼트 이음만 하므로 시공 정확성과 신뢰도가 높다.

• 엔드 플레이트 접합은 보 끝에 용접한 단부판을 기둥에 고력볼트로 붙이는 방식이다.
• 스플릿 티 접합은 T형 강재를 기둥에 볼트로 붙이고 보 플랜지를 연결하는 방식이다.
• 용접 접합은 현장에서 보를 기둥에 직접 용접하는 방식으로 고력볼트 덧판 이음을 쓰지 않는다.

용융슬래그 속에 용접봉을 연속 공급하고 슬래그의 전기저항 발열로 녹여 매우 두꺼운 판을 용접하는 방법은 일렉트로슬래그 용접이다.

아크가 아닌 저항열을 이용해 두꺼운 판을 한 번에 수직으로 용접할 수 있어 기둥 다이어프램 등 후판 용접에 쓰인다.

• 피복 아크 용접은 피복제를 바른 용접봉과 모재 사이의 아크열로 용접하는 수동 용접이다.
• 가스 실드 아크 용접은 이산화탄소 등 보호가스로 아크를 감싸며 용접한다.
• 서브 머지드 아크 용접은 입상 용제 속에 묻힌 아크로 용접하는 자동 용접이다.

콘크리트는 타설 후 28일이 지나면 안전율까지 고려한 강도에 도달하므로, 이 시점의 압축강도를 강도성능 판정 기준으로 쓴다.

설계기준압축강도는 재령 28일 강도를 기준으로 하며, 현장에서 채취한 공시체를 표준양생해 시험한다.

• 재령 35일은 압축강도 판정의 기준 재령이 아니다.
• 압축강도 시험은 균열이 아니라 강도를 확인하는 시험이다.
• 압축강도는 사용기간이 아니라 강도성능을 판정하는 기준이다.