19년 1회차

철근과 콘크리트의 탄성계수는 크게 다르다는 점에서 이 설명이 옳지 않다.

철근의 탄성계수는 콘크리트보다 몇 배 크며(그래서 탄성계수비 n을 쓴다), 두 재료가 일체로 거동하는 근거는 탄성계수가 아니라 열팽창계수가 거의 같다는 점과 이형철근의 부착력이다.

• 콘크리트의 알칼리성은 철근 표면에 보호막을 만들어 부식을 막는다 — 옳다.
• 콘크리트는 압축에, 철근은 인장에 강해 서로의 약점을 보완한다 — 옳다.
• 질량이 크고 강성이 높아 철골구조보다 진동·소음이 작다 — 옳다.

보와 기둥 없이 벽체와 슬래브를 일체로 만든 구조는 벽식구조이다.

벽식구조는 내력벽이 수직하중과 수평하중을 함께 부담하므로 보·기둥이 돌출되지 않아 공동주택에 많이 쓰인다.

• 라멘구조는 보와 기둥을 강접합한 골조가 하중을 지지한다.
• 플랫슬래브구조는 보 없이 슬래브를 기둥이 직접 받치는 구조로, 기둥이 있다.
• 셸구조는 얇은 곡면판으로 하중을 면내력으로 전달하는 구조이다.

최소 정착길이는 인장 이형철근 300 mm, 압축 이형철근 200 mm, 표준갈고리 150 mm 이상이다.

압축철근은 단부 지압의 도움을 받으므로 인장철근보다 짧고, 표준갈고리는 갈고리의 기계적 정착이 더해지므로 가장 짧은 값까지 허용된다(갈고리는 $8d_b$ 이상이라는 조건도 함께 만족해야 한다).

• 갈고리 정착을 100 mm로 둔 조합은 최소값보다 짧다.
• 인장과 압축의 값을 서로 바꾼 조합은 인장 정착이 압축보다 길다는 원리에 어긋난다.
• 인장 정착을 가장 짧게 둔 조합도 같은 이유로 틀리다.

보크사이트와 석회석을 원료로 하는 초조경성 시멘트는 알루미나시멘트이다.

알루미나시멘트는 하루 만에 보통 시멘트의 장기강도에 가까운 강도를 내고 내화성·내화학성이 좋아 긴급공사나 해수 공사에 쓰인다.

• 팽창시멘트는 경화 중 팽창하여 건조수축 균열을 줄이는 시멘트이다.
• 실리카시멘트는 포틀랜드시멘트에 실리카질 혼화재를 섞은 혼합시멘트이다.
• 중용열포틀랜드시멘트는 수화열을 낮춰 댐 같은 매스콘크리트에 쓰며, 조기강도는 오히려 낮다.

A부재(하현재)에는 4 kN의 인장력이 작용한다.

하중이 대칭(합계 $2+4=6\,\mathrm{kN}$)이므로 지점 반력은 각각 3 kN이다. 왼쪽 지점 절점에서 경사재의 기울기는 수평 4 m·수직 3 m(빗변 5 m)이다.

$\Sigma F_y=0:\ F_{\mathrm{diag}}\times\dfrac{3}{5}=3\ \Rightarrow\ F_{\mathrm{diag}}=5\,\mathrm{kN}$ (압축)
$\Sigma F_x=0:\ F_A=5\times\dfrac{4}{5}=4\,\mathrm{kN}$ (인장)

• 2 kN(인장): 상현 절점 하중 2 kN을 그대로 옮긴 값으로, 평형식 결과가 아니다.
• 3 kN(압축): 지점 반력의 크기이며, 하현재는 압축이 아니라 인장재이다.
• 5 kN(압축): 경사재(상현재)의 축력으로, A부재의 값이 아니다.

너비가 좁고 하중이 작은 개구부에 반드시 철근콘크리트 인방보를 써야 한다는 설명이 옳지 않다.

좁은 개구부는 벽돌 아치나 석재·목재 인방으로도 충분하며, 철근콘크리트 인방보는 개구부가 넓거나 하중이 클 때 필요하다.

• 인방보는 개구부 위 하중을 받기 위해 문틀 위에 걸쳐 대는 보이다 — 옳다.
• 테두리보는 벽체를 보강하기 위해 지붕·처마·층도리 부분에 설치한다 — 옳다.
• 테두리보는 상부 집중하중을 벽에 고르게 분산시켜 수직 균열을 막는다 — 옳다.

스티프너는 웨브의 좌굴과 전단에 대비한 보강재이며, 크리프 변형을 막는 용도는 아니다.

크리프는 일정한 하중 아래 시간이 지나며 변형이 늘어나는 현상으로 주로 콘크리트에서 문제가 되고, 상온의 강재 보 웨브를 스티프너로 막는 대상이 아니다.

• 중간 스티프너는 웨브의 전단 저항을 보강한다 — 옳다.
• 얇은 웨브의 국부좌굴을 막는 데 도움을 준다 — 옳다.
• 결국 보의 웨브 부분을 보강하는 부재이다 — 옳다.

모살용접의 유효목두께는 모살사이즈의 0.7배이므로 7 mm이다.

$a = 0.7s$
$a = 0.7 \times 10 = 7\,\mathrm{mm}$

• 5 mm는 사이즈의 절반으로 잘못 계산한 값이다.
• 6 mm는 0.7s 관계보다 작게 잡은 값이다.
• 8 mm는 0.7s 관계보다 크게 잡은 값이다.

케이블은 하중에 따라 모양이 바뀌는 구조이므로 모양이 일정하다는 설명이 옳지 않다.

케이블은 휨 강성이 없어 작용하는 하중 분포에 맞는 형태(현수선·포물선 등)로 늘어지며, 하중이 바뀌면 처짐 형상도 달라진다.

• 케이블은 인장력만으로 하중을 지지 구조체에 전달한다 — 옳다.
• 압축만 받는 아치를 뒤집은 형태로, 아치와 반대 개념이다 — 옳다.
• 케이블 장력의 수평 성분이 지지 기둥 머리를 당겨 기둥에 휨모멘트를 일으킨다 — 옳다.

아치의 추력은 압축선을 따라 지지점에 전달되는 힘이라는 설명이 옳다.

아치는 하중을 축방향 압축으로 흘려보내며, 지지점에는 아치를 바깥으로 벌리려는 수평 방향의 추력이 생긴다.

• 추력은 아치 높이(rise)가 높을수록 작아지므로 높이에 비례하지 않고 반비례한다.
• 지지점이 벌어지려는 방향은 수직이 아니라 수평이다.
• 추력은 버트레스·지반 등으로 직접 지지하거나 타이바로 잡아 줄 수 있으므로 직접지지가 불가능하다는 말은 틀리다.

풍하중은 건물 측면에 수평으로 작용하므로 수직하중이 아니다.

수평하중에는 풍하중·지진하중·토압 등이 있고, 수직하중은 중력 방향으로 작용하는 고정·적재·적설하중이다.

• 적설하중은 지붕에 쌓인 눈의 무게로 수직하중이다.
• 적재하중은 사람·가구 등 사용에 따른 무게로 수직하중이다.
• 고정하중은 구조체 자체의 무게로 수직하중이다.

폭 b, 높이 2b인 직사각형 단면의 도심축 단면2차모멘트는 $\dfrac{2b^4}{3}$이다.

직사각형의 도심축에 대한 단면2차모멘트는 $I=\dfrac{bh^3}{12}$이며, X－X축이 높이 방향의 중앙을 지나므로 높이 $h=2b$를 대입한다.

$I_X=\dfrac{b\times(2b)^3}{12}=\dfrac{8b^4}{12}=\dfrac{2b^4}{3}$

• $\dfrac{b^4}{12}$: 높이를 b로 본 정사각형 단면의 값이다.
• $\dfrac{b^4}{6}$: 폭과 높이를 바꾸어 $\dfrac{2b\times b^3}{12}$로 계산한 값으로, X－X축에 대한 값이 아니다.
• $\dfrac{b^4}{3}$: 밑변 축에 대한 정사각형 단면의 값으로, 이 단면의 도심축 값이 아니다.

C점의 휨모멘트 크기는 PL이다.

경간 3L의 단순보에 집중하중 P가 3등분점 C, D에 대칭으로 작용하므로 지점 반력은 각각 P이다.

$M_C=R_A\times L=P\times L=PL$
C와 D 사이는 전단력이 0이므로 CD 구간 전체에서 PL로 일정하다.

• $\dfrac{PL}{2}$: 반력을 하중의 절반으로 잘못 본 값이다.
• $\dfrac{PL}{4}$: 경간 중앙에 집중하중 하나가 작용할 때의 공식 형태로, 이 하중 조건과 다르다.
• $\dfrac{PL}{8}$: 등분포하중 공식의 계수로, 집중하중 문제에 해당하지 않는다.

커튼월은 하중을 지지하지 않는 비내력벽이므로 내력벽이라는 설명이 옳지 않다.

커튼월은 자중과 풍하중만 골조에 전달하는 외피이며, 수직하중은 기둥·보 같은 구조체가 부담한다.

• 바닥은 사람·물건의 하중을 직접 받아 보·벽 등으로 전달한다 — 옳다.
• 지정은 기초를 받치도록 지반을 보강하는 부분(말뚝·잡석 등)이다 — 옳다.
• 보는 바닥이나 지붕의 하중을 받아 기둥으로 전달한다 — 옳다.

부재의 단면적은 $50\,\mathrm{mm^2}$이다.

축하중에 의한 변형량 공식 $\Delta L=\dfrac{PL}{EA}$에서 단면적에 대해 정리한다.

$A=\dfrac{PL}{E\,\Delta L}=\dfrac{10000\,\mathrm{N}\times 2000\,\mathrm{mm}}{2\times10^5\,\mathrm{MPa}\times 2\,\mathrm{mm}}$
$=\dfrac{2\times10^7}{4\times10^5}=50\,\mathrm{mm^2}$

• $100\,\mathrm{mm^2}$: 분모의 늘음량 2 mm를 빠뜨렸을 때 나오는 값이다.
• $150\,\mathrm{mm^2}$: 공식으로 도출되지 않는 값이다.
• $200\,\mathrm{mm^2}$: 정답의 4배로, 단위를 N·mm로 맞춰 대입하면 나오지 않는 값이다.

웨브플레이트는 보(판보)의 웨브를 이루는 판으로, 주각의 구성 요소가 아니다.

철골 주각은 기둥 하중을 기초로 전달하는 부분으로, 베이스플레이트·윙플레이트·사이드앵글과 클립앵글·앵커볼트 등으로 구성된다.

• 윙플레이트는 기둥 하단 양옆에 붙여 하중을 베이스플레이트로 넓게 전달한다.
• 사이드앵글은 윙플레이트와 베이스플레이트를 접합하는 앵글이다.
• 베이스플레이트는 주각 맨 아래에서 기초 콘크리트에 하중을 분산시키는 판이다.

일렬로 있는 기둥을 기초판과 기초보로 연결한 것은 연속기초(줄기초)이므로 온통기초의 설명으로 옳지 않다.

온통기초(매트기초)는 건물 하부 전체를 하나의 기초판으로 만들어 모든 기둥과 벽을 받치는 기초로, 지반이 약할 때 쓴다.

• 기초는 과도한 침하·부등침하·회전이 없어야 한다 — 옳다.
• 부등침하는 강성이 작은 벽돌구조에 균열을 일으킨다 — 옳다.
• 복합기초는 하나의 기초판으로 두 개 이상의 기둥을 지지한다 — 옳다.

허니콤보는 H형강 웨브를 지그재그로 잘라 엇갈려 용접해 웨브에 육각형 구멍이 생기게 만든 보라는 설명이 옳다.

춤이 커져 휨강성이 증가하고 구멍으로 배관을 통과시킬 수 있다.

• 커버플레이트 총단면적은 이보다 작은 비율로 제한되므로 80 % 이하라는 설명은 틀리다.
• 휨모멘트는 플랜지가, 전단력은 웨브가 주로 부담하므로 역할이 서로 바뀌었다.
• 트러스보는 부재를 사각형이 아니라 변형되지 않는 삼각형으로 짜야 안정하다.

2방향 슬래브는 변장비가 2 이하이면서 네 변이 지지된 슬래브이므로 두 변 지지라는 설명이 옳지 않다.

마주 보는 두 변만 지지되면 하중이 한 방향으로만 흐르므로 1방향 슬래브로 거동한다.

• 주열대는 기둥 중심선 양쪽으로 단변 길이의 1/4씩 잡은 띠 부분이다 — 옳다.
• 장선을 직교시켜 작은 격자로 만든 2방향 슬래브를 와플슬래브라 한다 — 옳다.
• 1방향 슬래브는 하중이 단변 방향으로 흐르므로 주철근을 단변 방향으로 배근한다 — 옳다.

목재 접합 단면은 외력 방향에 직각이 되도록 해야 하므로 평행하게 한다는 설명이 옳지 않다.

접합면이 힘의 방향과 평행하면 면을 따라 미끄러지며 벌어지기 쉬워, 응력을 면으로 받아 전달하도록 직각으로 둔다.

• 목재 접합에는 이음·맞춤·쪽매 등이 있다 — 옳다.
• 이음과 맞춤은 약점이 되므로 응력이 작은 곳에 둔다 — 옳다.
• 두 부재를 길이 방향으로 이어 한 부재로 만드는 것이 이음이다 — 옳다.