20년 1회차

건식 공법으로 기둥과 보를 조립해 뼈대를 만드는 구조는 목구조이다.

목구조는 가구식 구조로 수직·수평 하중을 기둥과 보가 받고, 부재를 맞춤·이음과 철물로 접합하므로 물을 쓰지 않는 건식 구조에 해당한다.

• 벽돌 구조: 모르타르로 쌓는 습식의 조적식 구조이다.
• 철근콘크리트 구조: 콘크리트를 부어 만드는 습식의 일체식 구조이다.
• 철골 철근콘크리트 구조: 철골 주위에 콘크리트를 타설하므로 역시 습식 공정이 따른다.

석고플라스터는 물과 반응해 굳는 수경성 미장 재료이므로 기경성 재료가 아니다.

미장 재료는 공기 중에서 굳는 기경성(진흙·소석회·돌로마이트플라스터 등)과 물과의 수화로 굳는 수경성(시멘트 모르타르·석고플라스터 등)으로 나뉜다.

• 점토(진흙): 공기 중에서 건조·경화하는 기경성 재료로 분류된다.
• 소석회: 공기 중 탄산가스와 반응해 탄산칼슘으로 굳는 대표적 기경성 재료이다.
• 돌로마이트플라스터: 소석회처럼 탄산가스와 작용해 굳는 기경성 재료이다.

벽돌 구조는 수평 하중(지진·바람)에 약하다는 것이 대표적 단점이므로 옳지 않은 설명이다.

조적 단위를 모르타르로 쌓아 일체성이 낮고 인장·휨에 약해 횡력을 받으면 균열·붕괴가 생기기 쉽다.

• 구조 및 시공법이 간단하다: 벽돌을 쌓는 단순한 공법으로 옳은 설명이다.
• 공사비가 비교적 적게 든다: 재료 조달이 쉬워 경제적이라는 장점이다.
• 벽체가 두꺼워 실내 면적이 감소한다: 벽체가 하중을 받아야 하므로 두꺼워지는 단점이다.

띠철근 간격은 세 값 중 최솟값 이하로 해야 하므로 최댓값으로 한다는 설명이 옳지 않다.

띠철근 수직 간격은 축방향 철근 지름의 16배, 띠철근 지름의 48배, 기둥 단면의 최소 치수 중 가장 작은 값 이하로 정해 주근의 좌굴을 막는다.

• 띠철근·나선철근의 역할: 주근의 좌굴을 방지하고 심부 콘크리트를 구속하는 옳은 설명이다.
• 사각형 단면 띠철근 기둥: 축방향 주근을 최소 4개 이상 배근한다.
• 원형 단면 나선철근 기둥: 축방향 주근을 최소 6개 이상 배근한다.

B 지점의 수직 반력은 20 kN이다. 사다리꼴 분포하중을 등분포하중 + 삼각형 분포하중으로 나누어 각각의 반력을 더한다.

등분포분(2 kN/m): $W_1 = 2 \times 10 = 20\ \mathrm{kN}$, 보 중앙에 작용하므로 $R_{B1} = \dfrac{20}{2} = 10\ \mathrm{kN}$
삼각형분(0→3 kN/m): $W_2 = \dfrac{1}{2} \times 3 \times 10 = 15\ \mathrm{kN}$, A에서 $\dfrac{2}{3} \times 10\ \mathrm{m}$ 위치에 작용

A점 모멘트 평형: $R_B \times 10 = 20 \times 5 + 15 \times \dfrac{20}{3} = 100 + 100 = 200\ \mathrm{kN \cdot m}$
$R_B = 20\ \mathrm{kN}$ (A 지점 반력은 전하중 35 kN에서 빼서 15 kN)

• 10 kN은 삼각형 분포하중을 빼고 등분포분만 반영한 값이다.
• 15 kN은 하중이 작은 쪽인 A 지점의 반력이다.
• 25 kN은 하중이 B 쪽으로 치우친 정도를 과대평가한 값으로 평형식을 만족하지 않는다.

양단 고정 보는 단부에서 상부, 중앙부에서 하부에 인장이 생기므로 주근을 그 위치에 배근한다는 설명이 옳다.

등분포하중을 받는 고정단에는 부모멘트가, 중앙에는 정모멘트가 생겨 인장 측이 바뀌므로 주근도 인장 측을 따라 배치한다.

• 독립기초판 하부 철근: 기초판은 지반 반력으로 위로 휘어 하부에 인장이 생기므로 인장 철근이다.
• 기둥 주근: 압축력과 휨모멘트에 저항하며 단면 외주부에 배근한다(전단은 띠철근이 담당).
• 슬래브 주근: 1방향 슬래브는 단변 방향으로 주근을 배근하므로 장변 방향이라는 설명이 틀렸다.

SMA355 B P TMC 의 P는 도장 처리 후 사용하는 내후성 등급을 뜻하므로 옳은 설명이다.

SMA는 용접구조용 내후성 열간 압연 강재로, 355는 항복강도 등급, B는 충격 흡수 에너지 등급, P는 도장 사용(W는 무도장·녹안정화 처리), TMC는 열가공 제어 제조를 나타낸다.

• 건축구조용 열간 압연 형강: SHN 계열 강재의 설명이며 SMA는 내후성 강재이다.
• 상온 급냉(담금질) 가공: TMC는 압연 과정의 온도를 제어하는 열가공 제어 공정으로 담금질과 다르다.
• 충격 흡수 에너지 규정 없음: 별도 규정이 없는 것은 A 등급이며 B 등급은 충격 흡수 에너지가 규정된다.

인성은 파괴될 때까지 큰 에너지를 흡수하는 질긴 성질이며, 두들기면 얇게 펴지는 성질은 전성이므로 옳지 않다.

인성이 큰 재료는 큰 외력을 받아도 쉽게 파괴되지 않고 충격에 강하다.

• 소성: 외력을 제거해도 원래 상태로 돌아오지 않는 성질로 옳다.
• 연성: 인장력을 받아 파괴되기까지 크게 늘어나는 성질로 옳다.
• 취성: 작은 변형에도 쉽게 파괴되는 성질로 옳다.

프리스트레스트 콘크리트는 콘크리트에 압축응력을 미리 도입해 외력으로 생길 인장응력을 상쇄하는 구조이므로, 응력을 반대로 적은 설명이 옳지 않다.

콘크리트는 인장에 약하므로 긴장재로 미리 압축을 걸어 균열을 억제하는 것이 원리이다.

• 라멘 구조: 기둥과 보를 강접합해 일체로 저항하는 구조로 옳다.
• 플랫 슬래브: 보 없이 바닥판을 두껍게 해 기둥에 직접 지지시키는 구조로 옳다.
• 2방향 슬래브: 네 변이 지지되고 변장비(장변/단변)가 2 이하인 슬래브로 옳다.

H형강은 플랜지 두께가 일정한 평행 플랜지를 가지므로, 두께가 차츰 줄어드는 변단면이라는 설명이 옳지 않다.

플랜지 안쪽이 경사져 두께가 변하는 것은 I형강의 특징이고, H형강은 플랜지 폭이 넓고 두께가 일정해 기둥·보에 널리 쓰인다.

• ㄷ형강: 한 축에 대칭이고 안쪽 면이 경사진 플랜지를 가진 형강이다.
• T형강: 플랜지 하나와 웨브 하나로 이루어진 형강이다.
• ㄱ형강: 서로 직교하는 두 변으로 이루어진 형강이다.

바닥은 하중을 받아 보·벽으로 전달하는 구조재이다.

건축물 구성 요소는 하중을 지지·전달하는 구조재(기초·기둥·보·벽·바닥·지붕)와 마감·기능을 담당하는 비구조재로 나뉜다.

• 창호: 개구부에 설치하는 비구조재이다.
• 천장: 실내 상부를 마감하는 비구조재이다.
• 수장: 내부를 꾸미는 마감 공사로 비구조재이다.

안장맞춤은 한 부재 끝을 두 갈래로 따내고, 상대 부재를 말 안장처럼 경사지게 깎아 서로 걸쳐 끼우는 맞춤이다.

주로 평보와 ㅅ자보처럼 비스듬히 만나는 부재의 접합에 쓰이며, 경사면이 맞물려 미끄러짐을 막는다.

• 기둥에 뚫은 구멍에 다른 부재의 끝을 그대로 끼워 넣는 형태는 장부를 끼우는 맞춤 계열이다.
• 두 부재를 계단 모양의 턱으로 따내 위아래로 겹쳐 걸치는 형태는 턱을 걸치는 맞춤으로, 경사진 안장면이 없다.
• 세운 부재의 머리를 두 갈래로 따서 목을 줄인 수평 부재를 직각으로 끼우는 형태는 끼움면이 수직·수평뿐이라 안장 모양의 경사면이 없다.

소성가공(제어압연)과 열처리를 결합해 만든 고강도 후판 강재는 TMCP강이다.

TMCP(열가공 제어 공정)강은 압연 온도와 냉각을 제어해 결정립을 미세화하므로 탄소당량을 낮게 유지하면서 강도를 높여 용접성과 내진성이 우수하다.

• 탄소강: 탄소 함유량으로 성질을 조절하는 일반 강재이다.
• 합금강: 크롬·니켈 등 합금 원소를 첨가해 성질을 개선한 강재이다.
• 열처리강: 담금질·뜨임 등 열처리만으로 성질을 조절한 강재로, 압연 가공과의 결합 공정은 아니다.

막구조는 지붕 형태를 자유롭게 표현할 수 있고 시공이 비교적 간편하므로 옳지 않은 설명이다.

막구조는 얇은 막재에 장력을 주어 형태를 만드는 구조로, 투광성·경량성이 우수해 대공간 지붕에 쓰인다.

• 아치구조: 상부 하중을 주로 압축력으로 하부에 전달한다.
• 쉘구조: 휘어진 얇은 판의 곡면을 이용해 큰 공간의 지붕을 덮는다.
• 트러스구조: 부재를 삼각형으로 짜서 장스팬 교량·지붕에 사용한다.

핀주각은 기둥 하부의 회전이 가능하도록 핀으로 접합한 주각이므로 회전이 불가능하다는 설명이 옳지 않다.

핀주각은 모멘트를 기초로 전달하지 않아 기초를 작게 할 수 있는 대신, 회전까지 구속하는 고정주각보다 골조의 기둥 휨모멘트가 커져 기둥 단면은 오히려 커진다.

• 노출주각: 베이스플레이트·리브 등이 콘크리트에 묻히지 않고 노출된 형식이다.
• 매립주각: 기둥 하부 주위를 보강철근과 콘크리트로 매립한 형식이다.
• 고정주각: 수직·수평 이동과 함께 모멘트에 의한 회전도 구속한 형식이다.

스티프너는 웨브의 좌굴을 막는 보강재이므로, 플랜지의 휨 저항 부족을 스티프너로 보강한다는 설명이 옳지 않다.

보의 플랜지에서 휨모멘트 저항이 부족하면 커버플레이트를 덧대어 단면을 키운다.

• 보-기둥 접합: 구속 정도에 따라 강접합·반강접합·핀접합으로 구분한다.
• 전단연결재: 철골보와 슬래브의 미끄러짐을 막아 합성 작용을 하게 한다.
• 단일형강·조립형강 기둥: 형강 하나로 쓴 것과 여러 부재를 결합한 것을 구분한 옳은 설명이다.

워커빌리티는 반죽 질기에 따른 운반·타설·다짐·마무리 작업의 난이 정도와 재료 분리 저항 정도를 말하므로 옳은 설명이다.

나머지는 용어와 정의가 서로 뒤바뀌어 있다.

• 반죽 질기(consistency): 수량에 따라 되고 진 정도, 즉 변형·유동에 대한 저항성이다.
• 성형성(plasticity): 거푸집에 쉽게 다져 넣고, 거푸집 제거 후 천천히 변형되어도 허물어지거나 분리되지 않는 정도이다.
• 마감성(finishability): 굵은 골재 최대치수·잔골재율·입도·반죽 질기 등에 따른 마무리하기 쉬운 정도이다.

변형도(변형률)는 길이 변화량을 원래 길이로 나눈 값이므로 단위가 없는 무차원량이다.

변형도 $\varepsilon = \dfrac{\Delta L}{L}$ 로 길이 단위가 서로 약분되어 cm·mm 같은 단위로 표시하지 않는다.

• 휨모멘트: 힘×거리이므로 $\mathrm{kN\cdot m}$, $\mathrm{N\cdot mm}$ 로 표시한다.
• 응력: 단위 면적당 힘이므로 $\mathrm{N/mm^2}$, $\mathrm{N/m^2}$ 로 표시한다.
• 전단: 크기가 같고 방향이 반대인 두 힘이 물체를 자르려는 상태로 옳다.

언더컷은 용접 전류가 너무 크거나 용접 속도가 너무 빠를 때 생기므로, 전류가 적고 속도가 느릴 때 생긴다는 설명이 옳지 않다.

언더컷은 모재가 녹아 용접 끝부분에 홈이 파이는 결함으로, 과대 전류·빠른 운봉·부적절한 용접봉 각도가 원인이다.

• 좌굴 고려: 단면에 비해 길이가 긴 H형강 기둥은 좌굴을 검토해야 한다.
• H형강 표기: H－춤×폭×웨브 두께×플랜지 두께 순으로 표시한다.
• 고력볼트 마찰접합: 강한 조임력으로 생긴 접합면 마찰력으로 힘을 전달한다.

사인장 균열은 전단력에 의한 균열이므로, 단부로 갈수록 전단보강철근(늑근) 간격을 좁게 배근해 대응한다.

보의 단부는 전단력이 커서 휨과 전단이 합쳐진 사인장 응력으로 경사 균열이 생기며, 늑근·굽힘철근이 이 균열을 가로질러 저항한다.

• 피복두께 증가: 피복 부족 균열은 철근을 따라 생기며 경사 균열의 대책이 아니다.
• 하부 인장철근 보강: 중앙부 휨 균열의 대책으로 사인장 균열과 원인이 다르다.
• 상부 압축철근 추가: 압축 측 보강이나 장기처짐 감소용으로 전단 저항과 무관하다.