23년 1회차

하중이 일정해도 시간이 지나며 변형이 계속 커지는 현상은 크리프다.

콘크리트는 지속 압축하중을 받으면 탄성변형 뒤에도 변형이 서서히 증가하며, 이는 부재의 장기처짐을 키우는 원인이 된다.

• 탄성: 하중을 제거하면 변형이 원래대로 돌아가는 성질로, 시간에 따른 변형 증가와는 무관하다.
• 취성: 큰 변형 없이 갑자기 파괴되는 성질이다.
• 내구성: 기상작용·화학적 침식 등에 오랜 기간 견디는 성능이다.

원형철근의 부착강도가 이형철근보다 크다는 설명이 옳지 않다. 표면 돌기가 있는 이형철근의 부착강도가 더 크다.

이형철근은 마디와 리브가 콘크리트에 맞물려 기계적 저항이 더해지므로, 매끈한 원형철근보다 콘크리트와의 부착력이 훨씬 크다.

• 원형철근은 표면이 매끈하고, 이형철근은 마디와 리브 같은 돌기가 있다.
• 원형철근의 지름은 ∅ 기호로 표시한다.
• 이형철근의 지름은 D 기호로 표시한다.

수장이 구조재의 강도를 증대시킨다는 설명이 옳지 않다. 수장은 구조체에 붙이는 마감·장식으로 강도와는 관계가 없다.

수장은 내외부 벽·천장·바닥의 마감처럼 미관과 보호를 위한 것이며, 하중을 지지하는 것은 구조재의 역할이다.

• 벽은 공간을 나누는 수직 부재로, 내력벽이 아닌 칸막이벽처럼 하중을 지지하지 않는 경우도 있다.
• 바닥은 공간을 나누는 수평 부재로, 받은 하중을 보·기둥·벽으로 전달한다.
• 기초는 건물 하중을 지반에 전달하며, 지반이 약하면 말뚝 지정 등으로 보강한다.

가로재가 수평으로 만나는 모서리를 삼각형으로 보강하는 부재는 귀잡이보다.

토대·보·도리가 직각으로 만나는 귀(모서리)에 빗대어 대는 수평 부재로, 수평면의 변형을 막아 골조를 안정시킨다.

• 인방: 기둥과 기둥 사이에 가로질러 창문·출입구의 위아래를 받는 가로재다.
• 버팀대: 기둥과 가로재가 만나는 수직면의 모서리를 빗대어 보강하는 부재로, 수평면 보강재가 아니다.
• 깔도리: 기둥 머리를 연결하고 그 위에 지붕틀을 받는 가로재다.

물을 쓰지 않는 건식 구조는 가구식 구조다.

가구식 구조는 목재·강재 같은 가늘고 긴 부재를 짜 맞추거나 볼트·용접으로 조립하므로 현장에서 물을 쓰지 않는다.

• 일체식 구조: 철근콘크리트처럼 콘크리트를 부어 일체로 만드는 습식 구조다.
• 벽돌 구조: 모르타르로 벽돌을 쌓는 조적식 습식 구조다.
• 블록 구조: 모르타르로 블록을 쌓는 조적식 습식 구조다.

상·하층 창문 위치를 엇갈려 배치한다는 설명이 옳지 않다. 개구부는 상하층이 수직선상에 오도록 배치해야 한다.

창문이 엇갈리면 위층 하중이 개구부 위 벽체에 편심·집중되어 균열이 생기기 쉽다.

• 기초의 강성을 높이고 압축강도가 큰 벽돌을 쓰면 균열 방지에 유리하다.
• 자중을 줄이고 하중을 고르게 분산시키면 국부 응력 집중을 막는다.
• 지반의 부등침하를 막는 것은 벽돌벽 균열 방지의 기본 대책이다.

B점에 대한 모멘트 평형으로 구하면 지점 A의 수직반력은 2.5 kN이다.

등분포하중 1 kN/m는 A에서 4 m~8 m 구간(길이 4 m)에 작용하므로 합력 $4\,\mathrm{kN}$이 A에서 6 m, 즉 B에서 6 m 위치에 작용한다. 집중하중 3 kN은 B에서 2 m 위치이다.

$\Sigma M_B=0:\ R_A\times 12=4\times 6+3\times 2=30$
$R_A=\dfrac{30}{12}=2.5\,\mathrm{kN}$

• 4.5 kN: 지점 B의 수직반력이다($R_B=7-2.5=4.5\,\mathrm{kN}$). 두 지점을 바꿔 구한 값이다.
• 1.5 kN: B점 모멘트 평형식 $R_A\times 12=30$을 만족하지 않는다.
• 3.5 kN: 마찬가지로 평형식을 만족하지 않으며, 수직 평형 $R_A+R_B=7\,\mathrm{kN}$에서 B점 반력이 3.5 kN이 되어 하중 배치와 맞지 않는다.

평행축 정리를 적용하면 x축에 대한 단면2차모멘트는 13,440 $mm^{4}$이다.

임의 축에 대한 단면2차모멘트는 도심축에 대한 값에 면적×거리²을 더한다. 단면은 폭 10 mm, 높이 12 mm이고 도심에서 x축까지 10 mm이다.

$I_x=\dfrac{bh^3}{12}+A\,y_0^2$
$=\dfrac{10\times 12^3}{12}+(10\times 12)\times 10^2$
$=1440+12000=13440\,\mathrm{mm^4}$

• 1,440: 도심축에 대한 단면2차모멘트만 구하고 평행이동 항을 빠뜨린 값이다.
• 2,880: 도심축 값을 두 배로 잘못 계산한 값으로, 평행이동 항이 없다.
• 14,880: 도심축 값을 두 번 더한 값으로, 평행축 정리를 잘못 적용했다.

결로·차음·바닥진동에 유리하다는 설명이 옳지 않다. 스틸하우스는 이 항목들에 불리한 구조다.

얇은 강재 골조는 열을 잘 전달해 결로가 생기기 쉽고, 가벼워서 소리와 진동이 잘 전달된다.

• 조적조·목구조보다 자연재해에 강하고 썩거나 벌레 먹지 않아 내구성이 좋다.
• 철거 시 강재를 재활용할 수 있다.
• 규격화된 부재를 조립하므로 시공이 쉽고 간편하다.

무량판 구조는 슬래브와 기둥 접합부 보강을 위해 주두 위에 지판(drop panel)을 두기도 한다.

보 없이 슬래브가 기둥에 직접 얹히므로 기둥 주변에 뚫림전단이 집중되어 지판이나 주두로 보강한다.

• 보가 없어 슬래브가 하중을 모두 받으므로 골조 구조보다 슬래브가 두꺼워진다.
• 수직하중은 슬래브로 직접 받을 수 있으나, 보가 없어 수평하중에 대한 저항이 약하다.
• 천장이 평탄해 거푸집 설치·해체가 골조 구조보다 쉽다.

좌굴에 특히 강하다는 설명이 옳지 않다. 철골은 단면이 가늘고 얇아 좌굴에 취약하다.

강재는 강도가 높아 작은 단면으로 설계되므로 세장비가 커지고, 압축재와 얇은 판요소에서 국부좌굴·전체좌굴이 문제가 된다.

• 단위중량당 강도가 높아 단면 효율이 좋고 고층·장스팬 건물에 적합하다.
• 반복하중이 누적되면 피로로 강도가 떨어질 수 있다.
• 고온에서 강도가 급격히 떨어지므로 내화피복 등 화재 대책이 필요하다.

(가)는 전단연결재, (나)는 스티프너, (다)는 커버플레이트다.

전단연결재(스터드 등)는 철골보와 슬래브의 미끄러짐을 막아 합성작용을 만들고, 스티프너는 웨브의 국부좌굴을 막으며, 커버플레이트는 플랜지에 덧대어 휨 성능을 높인다.

• 데크플레이트: 슬래브 거푸집 겸 바닥재로 쓰는 골 모양 강판으로, 미끄러짐 방지 보강재가 아니다.
• 끼움판: 접합부에서 두께 차이를 메우는 판으로, 웨브 국부좌굴 보강재가 아니다.
• 거싯플레이트: 트러스 등의 부재를 한 점에 모아 접합하는 판으로, 플랜지 휨 보강재가 아니다.

인성은 재료가 변형에너지를 흡수하는 능력으로, 응력-변형도 곡선 아래 면적으로 나타낸다.

인성이 크면 파괴되기 전까지 많은 에너지를 흡수하므로 충격하중에 잘 견딘다.

• 하중을 제거하면 원래대로 돌아가는 성질은 탄성이다.
• 항복 후 파괴까지 소성변형할 수 있는 능력은 연성이다.
• 큰 변형 없이 갑자기 파괴되는 것은 취성 파괴로, 인성과 반대되는 성질이다.

보크사이트와 석회석을 원료로 하는 초조강성 시멘트는 알루미나 시멘트다.

단기간에 높은 강도를 내고 수화열이 커서 동절기 공사나 긴급 공사에 적합하다.

• 실리카 시멘트: 포졸란을 섞은 혼합 시멘트로 수밀성·화학 저항성이 좋지만 초기강도는 낮다.
• 플라이애시 시멘트: 워커빌리티가 좋고 수화열이 낮아 장기강도에 유리하며 조강성이 아니다.
• 고로 시멘트: 고로 슬래그를 섞어 수화열이 낮고 해수 저항성이 좋지만 초기강도는 낮다.

휨인장력에 저항하는 것은 띠철근의 역할이 아니다. 휨인장력은 주근이 부담한다.

띠철근은 주근을 둘러 감는 횡방향 철근으로, 주근을 붙잡고 콘크리트를 구속하는 역할을 한다.

• 주근을 정해진 위치에 고정해 시공 중 흐트러지지 않게 한다.
• 압축을 받는 주근이 옆으로 휘어 나가는 좌굴을 막는다.
• 심부 콘크리트를 감싸 구속해 압축 성능과 연성을 높인다.

블리딩을 촉진해야 한다는 조건이 옳지 않다. 혼화재료는 블리딩을 줄여야 한다.

블리딩은 물이 위로 떠올라 재료가 분리되는 현상으로, 상부 강도 저하와 철근 부착력 저하를 일으킨다.

• 골재와 해로운 반응을 일으키지 않아야 한다.
• 굳은 콘크리트의 강도·수축·내구성을 해치지 않아야 한다.
• 굳지 않은 콘크리트의 점성 저하와 재료 분리가 지나치지 않아야 한다.

측면에 보를 둘 수 없을 때 쓰는 계단은 경사 슬래브식 계단이다.

계단 전체를 하나의 경사진 슬래브로 만들어 양 끝이나 3변을 지지하며, 규모가 작은 계단에 쓰인다.

• 중앙(중간)보식 계단: 계단 중앙 아래에 보를 두고 디딤판을 양쪽으로 내미는 형식이다.
• 측보식 계단: 계단 양 측면에 보를 두고 그 사이에 디딤판을 거는 형식으로, 측면 보가 필요하다.
• 내민보식 계단: 벽이나 기둥에서 디딤판을 캔틸레버로 내미는 형식이다.

그림의 기호는 뒷댐재를 댄 V형 맞대기(홈) 용접이므로, 병렬단속 모살용접이라는 설명이 옳지 않다.

용접기호에서 기호 왼쪽 수치는 개선 깊이, 기호 안·아래 수치는 루트 간격과 개선각도를 나타내며, M은 이면에 뒷댐재(받침판)를 사용함을 뜻한다. 모살용접은 직각삼각형 기호를 쓰고 단속용접이면 용접길이와 피치를 함께 적는데, 그림에는 이런 표시가 없다.

• 개선각도 45°: 기호에 표기된 45°가 홈의 개선각도이므로 옳다.
• 루트간격 4.8 mm: 기호 아래 4.8이 판 사이 루트 간격이므로 옳다.
• 개선 깊이 12 mm: 기호 왼쪽 12가 개선 깊이이며 판 두께 12 mm 전체를 개선한 완전용입 형태이므로 옳다.

반구형 돔에 인장력이 발생하지 않는다는 설명이 옳지 않다. 반구형 돔의 하부에는 원주 방향 인장력이 생긴다.

돔 윗부분은 압축을 받지만 아래로 갈수록 경선 방향으로 벌어지려 하므로, 하부에 인장링 등을 두어 보강한다.

• 돔은 곡면 형태로 하중에 저항하는 형태 저항구조로, 넓은 공간의 지붕에 쓰인다.
• 경선을 따라 벌어지는 것을 막기 위해 하부 보강이 필요하다.
• 최근에는 철골·목재 등으로 다양한 형태의 돔을 만든다.

훅의 법칙이 성립하는 구간은 원점에서 비례한도까지이다.

훅의 법칙은 응력이 변형도에 정비례한다는 법칙($\sigma=E\varepsilon$)으로, 응력-변형도 곡선이 직선인 구간에서만 성립한다. 비례한도를 넘으면 곡선이 휘어 비례 관계가 깨진다.

• 비례한도~상위 항복점: 곡선이 직선을 벗어나 응력과 변형도가 비례하지 않는다.
• 상위 항복점~하위 항복점: 항복이 시작되어 응력이 떨어지며 변형이 진행되는 구간이다.
• 하위 항복점~인장강도: 항복 후 변형경화로 응력이 다시 증가하는 소성 구간이다.