건축기사 실기 · 2019년 4회차

건축물의 기획·설계·시공부터 유지관리·운용, 해체·폐기에 이르기까지 전 생애에 걸쳐 투입되는 모든 비용의 합계

[해설]

LCC는 초기 공사비(기획·설계·시공비)뿐 아니라 준공 후 유지관리비·운용비·에너지비, 해체·폐기비까지 합산한 생애주기 총비용 개념이다. 초기투자비만 낮추면 유지관리 단계에서 비용이 커질 수 있으므로, 설계 단계부터 전 생애 비용을 기준으로 대안을 비교·평가하는 데 쓰인다.

공조·배관·전기·통신 등의 설비 배선을 수용하기 위해 바닥을 이중으로 띄워 만든 이중 바닥 구조

[해설]

액세스 플로어는 바닥 슬래브 위에 지지대(페디스털)를 세우고 바닥판을 올려 띄운 이중 바닥 구조다.

슬래브와 바닥판 사이의 빈 공간에 공조·배관·전기·통신 배선을 넣어 자유롭게 배치하고 바꿀 수 있다. 전산실이나 사무공간(OA 플로어)에 주로 쓴다.

백화(Efflorescence)

[해설]

벽체 표면에 생기는 흰 결정은 백화(Efflorescence)이다. 시멘트 속 수산화칼슘이 물에 녹아 표면으로 나온 뒤 공기 중 탄산가스와 반응해 탄산칼슘으로 굳은 것이다.

반응식:
Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

물이 벽체 속을 드나들어야 생기므로 방수·배수 불량이나 우수 침투가 주된 원인이다.

플라잉 폼(Flying Form) — 테이블 폼(Table Form)

[해설]

플라잉 폼(테이블 폼)은 거푸집널·장선·멍에·서포트를 하나의 대형 테이블 유닛으로 짠 바닥 슬래브용 시스템 거푸집이다.

타설 후 해체하지 않고 유닛째 타워크레인으로 들어 다음 층이나 구간으로 옮겨 반복 사용한다. 반복 층이 많은 아파트·오피스 공사에서 공기 단축과 노무 절감 효과가 크다.

혼동 주의: 벽체용 대형 거푸집은 갱 폼, 연속으로 밀어 올리는 거푸집은 슬라이딩 폼이다.

① 제품의 규격 및 치수
② 화학 성분
③ 기계적 성질(항복강도·인장강도·연신율)

[해설]

Mill Sheet(강재 시험성적서)는 제강사가 강재마다 발행하는 품질증명서로, 반입 강재가 설계 규격에 맞는지 검수하는 자료다.

• 제품의 규격 및 치수 — 강종·규격명과 두께·폭·길이 등 제품 치수.
• 화학 성분 — 탄소·망간·인·황 등의 함유율로, 용접성 판단 근거가 된다.
• 기계적 성질 — 항복강도·인장강도·연신율 등 인장시험 결과.

실무 의미: 성적서의 제품 번호와 실물 강재 표시를 대조해야 성적서가 그 강재의 것임을 확인할 수 있다.

(1) 스캘럽 — 용접선이 교차해 재용접부가 열영향으로 취약해지는 것을 막기 위해 모재에 부채꼴(원호)로 낸 모따기 노치
(2) 엔드탭 — 블로홀·크레이터 등 결함이 생기기 쉬운 용접 비드의 시작·끝부분을 모재 밖으로 빼내기 위해 접합재 양 끝에 덧대는 보조 강판(용접 후 제거)

[해설]

두 용어 모두 철골 용접에서 결함이 생기기 쉬운 부위를 처리하는 상세다.

• 스캘럽 — 웨브·플랜지 접합부처럼 용접선이 교차하는 곳에서 열영향부가 겹쳐 취약해지지 않도록 모재를 부채꼴로 따낸 홈이다.
• 엔드탭 — 아크가 불안정한 용접 시작·끝부분의 블로홀·크레이터를 모재 밖으로 빼내려고 양 끝에 덧대는 보조 강판으로, 용접 후 잘라낸다.

외우는 요령: 스캘럽은 따내는 홈, 엔드탭은 덧대는 판이다.

(1) 흡수량 — 표면건조 내부포화(표건) 상태의 골재가 내부 공극에 흡수한 물의 양
(2) 함수량 — 습윤 상태 골재의 내·외부에 함유된 전체 물의 양

[해설]

골재의 함수 상태는 절건 → 기건 → 표면건조 내부포화(표건) → 습윤 순으로 물이 많아진다. 두 용어 모두 절건 상태를 기준으로 물의 양을 잰다.

• 흡수량 — 표건 상태 골재가 내부 공극에 머금은 물의 양(표건 − 절건).
• 함수량 — 습윤 상태 골재가 표면수까지 포함해 지닌 전체 물의 양(습윤 − 절건).

혼동 주의: 함수량에서 흡수량을 뺀 값은 표면수량, 기건과 표건의 차는 유효흡수량이다.

(1) 코너 비드 — 미장 마감에서 기둥·벽의 모서리를 보호하며 마무리하는 보호용 철물
(2) 차폐용 콘크리트 — 중량골재를 사용해 방사선을 차폐할 목적으로 만든 콘크리트

[해설]

코너 비드는 미장 마감용 보호 철물이고, 차폐용 콘크리트는 방사선을 막기 위한 특수 콘크리트다.

• 코너 비드 — 기둥·벽 모서리에 붙여 미장면이 깨지지 않게 보호하고 모서리 각을 바르게 잡아 주는 철물이다.
• 차폐용 콘크리트 — 중정석·자철광처럼 비중이 큰 중량골재를 써서 밀도를 높여 방사선을 차단한다.

실무 의미: 차폐용 콘크리트는 병원 방사선실이나 원자력 시설에 쓰인다.

(1) 예민비 — 자연시료 점토의 강도를 이긴(교란) 점토의 강도로 나눈 값
(2) 지내력 시험 — 기초 지반에 직접 하중을 가해 지반의 지지력을 추정하는 시험

[해설]

두 용어는 점토의 성질과 기초 지반의 지지력을 판단하는 토질 조사 개념이다.

• 예민비 — 자연시료 강도 ÷ 이긴(교란) 시료 강도로, 클수록 흙을 휘저었을 때 강도가 크게 떨어진다.
• 지내력 시험 — 기초 바닥 지반에 재하판을 놓고 하중을 단계적으로 가해 침하량으로 지지력을 추정하는 현장시험(평판재하시험).

외우는 요령: 예민비는 분자에 자연시료, 분모에 이긴 시료를 둔다(자연 ÷ 이긴).

구조체가 붕괴에는 이르지 않으나 처짐·균열·진동 등으로 기능이 저하되어 외관·유지관리·내구성·사용성에 부적합하게 되는 한계상태

[해설]

한계상태설계법은 극한한계상태(붕괴·파괴 방지)와 사용성한계상태로 구분한다.

사용성한계상태는 구조물이 붕괴에 이르지는 않았지만 처짐·균열·진동 등으로 정상적인 사용에 지장을 주는 상태로, 외관·내구성·기능성 저하를 기준으로 판정한다.

출제 포인트 — 사용하중 조합(하중계수 1.0)으로 검토한다.

· 변장비 = 장변 경간 ÷ 단변 경간
(1) 1방향 슬래브 — 변장비 $\gt 2$
(2) 2방향 슬래브 — 변장비 $\le 2$

[해설]

슬래브는 변장비(장변 경간 ÷ 단변 경간)로 하중이 어느 방향으로 전달되는지를 구분한다.

• 1방향 슬래브 — 변장비 > 2이면 하중 대부분이 짧은 변 방향으로만 전달된다고 본다.
• 2방향 슬래브 — 변장비 ≤ 2이면 두 방향 모두 하중을 나눠 부담한다.

혼동 주의: 경계인 변장비 2는 2방향 슬래브에 포함된다.

(1) 목적 — 기존 기초를 보강하거나 새 기초를 설치하여 기존 및 인접 건축물을 보호
(2) ① 이중 널말뚝 공법 ② 현장타설 콘크리트말뚝 공법 ③ 약액주입 공법

[해설]

언더피닝은 인접 굴착이나 증축으로 기존 기초의 지지력이 부족해질 때 기초를 보강하거나 새 기초를 넣어 기존·인접 건물의 침하와 균열을 막는 공법이다.

• 이중 널말뚝 공법 — 흙막이 널말뚝 바깥에 널말뚝을 한 겹 더 박아 지하수 유출과 배면 지반의 이완을 막는다.
• 현장타설 콘크리트말뚝 공법 — 기존 기초 아래에 말뚝을 만들어 하중을 깊은 지지층으로 전달한다.
• 약액주입 공법 — 지반에 약액을 주입하고 굳혀 지지력을 높인다.

외우는 요령: 막고(이중 널말뚝), 받치고(콘크리트말뚝), 굳힌다(약액주입).

(1) CM for Fee — CM이 발주자의 대리인으로서 설계·시공 전반의 관리 용역만 수행하고, 공사도급 계약은 발주자와 시공사가 직접 체결하며 약정된 보수(Fee)만 받는 방식
(2) CM at Risk — CM이 원도급자로서 발주자와 직접 도급계약을 맺고 하도급업체를 관리하며, 공사의 원가·공정·품질을 책임지고 자신의 이윤을 추구하는 방식

[해설]

건설사업관리(CM) 계약은 CM이 시공 위험을 지는지에 따라 CM for Fee와 CM at Risk로 나뉜다.

• CM for Fee — CM은 발주자의 대리인으로서 관리 용역만 하고 약정된 보수(Fee)만 받으므로 공사비 초과 책임이 없다.
• CM at Risk — CM이 원도급자로서 발주자와 직접 도급계약을 맺어 원가·공정·품질 위험을 지고, 그 대가로 이윤을 얻는다.

외우는 요령: Fee는 수수료만 받는 대리인이고, Risk는 위험을 지는 시공자다. CM at Risk에는 최대공사비보증(GMP) 조건이 붙는 경우가 많다.

(1) 25 — 굵은 골재 최대치수 25mm
(2) 30 — 호칭강도 30MPa
(3) 180 — 슬럼프 180mm

[해설]

KS F 4009(레디믹스트 콘크리트)의 호칭은 「굵은 골재 최대치수 – 호칭강도 – 슬럼프」 순서로 적는다.

• 25 — 굵은 골재 최대치수 25mm이며, 섞인 자갈 중 가장 큰 입자의 크기 기준이다.
• 30 — 호칭강도 30MPa이며, 주문자가 보증받는 압축강도다.
• 180 — 슬럼프 180mm이며, 굳지 않은 콘크리트가 얼마나 묽은지(시공연도)를 나타낸다.

외우는 요령: 단위는 앞에서부터 mm – MPa – mm 순서다.

① 콘크리트에 매립되는 부분
② 조립에 의해 서로 밀착·맞닿는 접합면(면맞춤부)
③ 고력(고장력)볼트 마찰접합부의 마찰면
④ 현장 용접부 및 그 인접 양측 100mm 이내

[해설]

강구조공사 표준시방서는 도막이 성능이나 시공을 방해하는 부위에는 녹막이칠을 하지 않도록 정한다.

• 콘크리트 매립부 — 콘크리트의 알칼리성이 강재를 보호하고, 도막은 부착을 떨어뜨린다.
• 밀착 접합면(면맞춤부) — 도막 두께 때문에 정밀하게 맞대어 조립하기 어렵다.
• 고력볼트 마찰접합부 마찰면 — 도막이 미끄럼계수를 낮춰 접합내력이 떨어진다.
• 현장 용접부와 양측 100mm 이내 — 도막이 타면서 기공·블로홀 같은 용접 결함이 생기고 검사를 방해한다.

혼동 주의: 매립부 제외는 콘크리트에 묻히는 부분에만 해당한다. 콘크리트에 단순히 접하기만 하는 면은 해당하지 않는다.

① 연직배수 공법
② 고결 공법
③ 진동다짐 공법

[해설]

연약지반 개량은 배수·고결·다짐의 세 원리로 나뉘며, 모범답안은 원리마다 대표 공법을 하나씩 든 것이다.

• 연직배수 공법 — 샌드드레인·페이퍼드레인처럼 땅속에 배수재를 세워 배수거리를 줄이고 점토의 압밀을 앞당긴다.
• 고결 공법 — 생석회말뚝·약액주입·동결처럼 화학적·물리적으로 흙을 굳혀 강도를 높인다.
• 진동다짐 공법 — 바이브로플로테이션처럼 진동과 물로 느슨한 사질지반을 촘촘하게 다진다.

혼동 주의: 연직배수는 점토지반에, 진동다짐은 사질지반에 쓰는 공법이다.

① 도포법 — 충분히 건조시킨 목재의 표면·이음부·균열에 솔 등으로 방부제를 바르는 방법
② 주입법 — 압력용기에 목재를 넣고 고압으로 방부제를 침투시키는 방법
③ 침지법 — 방부제 용액에 목재를 몇 시간~며칠간 담가 스며들게 하는 방법

[해설]

목재 방부 처리는 방부제를 얼마나 깊이 침투시키느냐에 따라 방법이 나뉜다. 효과는 도포법 < 침지법 < 주입법 순으로 커진다.

• 도포법 — 건조한 목재 표면·이음부·균열에 솔로 바르는 방법으로, 간단하지만 침투가 얕다.
• 주입법 — 압력용기 속에서 고압으로 강제 침투시키는 방법으로, 가장 깊이 스며들어 내구성이 가장 좋다.
• 침지법 — 방부제 용액에 몇 시간~며칠 담가 두는 방법으로, 도포법보다 깊게 스며든다.

외우는 요령: 바르고(도포), 담그고(침지), 눌러 넣는다(주입). 뒤로 갈수록 침투가 깊다.

① 150
② 120

[해설]

콘크리트표준시방서(KCS 14 20 10)는 콜드조인트를 막기 위해 계속 타설할 때 이어치기 허용시간 간격을 외기온에 따라 나눠 정한다.

외기온 25℃ 이하는 150분(2.5시간), 25℃ 초과는 120분(2.0시간)이다. 기온이 높으면 응결이 빨라 아래층이 먼저 굳으므로 허용시간이 짧아진다.

혼동 주의: 비비기 시작부터 타설 종료까지의 시간(25℃ 초과 90분, 25℃ 이하 120분)은 별개 기준이다.

(1) ②
(2) ③
(3) ①
(4) ④

[해설]

지반조사 시험은 무엇을 알아내려는지에 따라 고른다. 점착력·지내력·시료채취·성분분석의 목적별로 맞는 시험을 짝지으면 된다.

• 진흙의 점착력 → 베인 시험: 로드 끝의 십자날개를 돌릴 때 걸리는 저항모멘트로 연약 점토의 점착력을 구한다.
• 지내력 → 표준관입시험(SPT): 해머로 샘플러를 박아 넣는 타격횟수 N값으로 지반의 지내력을 추정한다.
• 연약한 점토 채취 → 신월 샘플링: 얇은 관으로 흐트러지지 않은 시료를 채취한다.
• 염분 → 정량분석 시험: 흙·지하수에 든 염분 같은 화학성분의 양을 잰다.

혼동 주의: 베인 시험은 연약 점토에 쓰고, SPT는 주로 사질토에서 신뢰도가 높다.

[해설]

안방수는 구조체 안쪽에, 바깥방수는 흙에 닿는 구조체 바깥쪽에 방수층을 둔다. 그래서 모든 비교 항목에서 두 방식의 성격이 반대가 된다.

• 사용 환경 — 안방수는 수압이 작은 얕은 지하실에, 바깥방수는 수압이 큰 깊은 지하실에 쓴다.
• 바탕 만들기 — 안방수는 구조체 안쪽 면을 그대로 바탕으로 쓰지만, 바깥방수는 흙막이 쪽에 바탕을 따로 만들어야 한다.
• 공사 용이성 — 안방수는 실내에서 간단히 시공하고, 바깥방수는 굴착면의 좁은 공간에서 해야 해 상당히 어렵다.
• 본공사 추진 — 안방수는 구조체 완성 후 자유롭게 하고, 바깥방수는 되메우기 전에 끝내야 하므로 본공사보다 먼저 한다.
• 경제성 — 안방수는 비교적 싸고, 바깥방수는 비교적 비싸다.
• 보호누름 — 안방수는 수압에 방수층이 밀려나지 않도록 보호누름이 필요하고, 바깥방수는 흙과 구조체 사이에 눌려 있어 없어도 된다.

외우는 요령: 안방수는 "얕고·쉽고·싸지만 보호누름 필요", 바깥방수는 그 반대다.

A ④ 비례한계 / B ① 탄성한계 / C ③ 상위항복점 / D ② 하위항복점 / E ⑩ 네킹 / F ⑨ 파단
G ⑤ 탄성영역 / H ⑦ 소성영역 / I ⑥ 변형도경화영역 / J ⑧ 파괴영역

[해설]

철근(연강)의 응력-변형도 곡선은 탄성, 항복, 변형도경화, 네킹, 파단 순서로 진행한다.

• A 비례한계 — 응력과 변형도가 정비례(훅의 법칙)하는 직선 구간이 끝나는 점.
• B 탄성한계 — 하중을 빼면 원래 길이로 돌아오는 한계점.
• C 상위항복점 — 항복이 시작되면서 응력이 잠깐 최고로 오르는 점.
• D 하위항복점 — 항복 중 응력이 떨어져 거의 일정하게 유지되는 점.
• E 네킹 — 곡선 최고점을 지나 단면이 한 곳에서 잘록하게 줄어들기 시작하는 곳.
• F 파단 — 시편이 끊어지는 점.
• G 탄성영역 — 원점에서 탄성한계까지의 구간.
• H 소성영역 — 항복 후 응력은 그대로인데 변형만 늘어나는 구간.
• I 변형도경화영역 — 소성변형 뒤 응력이 다시 올라가는 구간.
• J 파괴영역 — 네킹부터 파단까지 응력이 떨어지는 구간.

혼동 주의 — 보기에 인장강도(극한강도)가 없으므로 곡선 최고점 E는 네킹 시작점으로 답한다.

흙막이벽 배면과 굴착면의 흙 중량 차이로 인해, 벽 하단을 돌아 배면 흙이 굴착 바닥으로 밀려 들어와 바닥이 부풀어 오르는 현상

[해설]

히빙은 연약 점토질 지반에서 굴착 배면 흙의 중량(상재하중 포함)이 굴착 바닥의 지지력(전단강도)을 초과할 때, 흙막이벽 하단을 돌아 흙이 활동면을 따라 굴착 바닥으로 밀려 올라오는 전단파괴 현상이다. 방지대책으로는 흙막이벽 근입깊이 증대, 굴착 저면 지반개량(고결·치환), 어스앵커·버팀보 보강, 배면 상재하중 제거 등이 있다.

· $V_s > \dfrac{1}{3}\lambda\sqrt{f_{ck}}\, b_w d$ 이면 최대 간격은 $d/4$ 이하, 300mm 이하로 제한.
① $d/4 = 550/4 = 137.5$ mm
② 300mm 이하
· 작은 값 지배 → $s_{max} = 137.5$ mm

[해설]

콘크리트구조 전단 및 비틀림 설계기준(KDS 14 20 22)에서 수직 스터럽 간격은 보통 d/2 이하, 600mm 이하이다. 다만 V_s가 (1/3)λ√f_ck b_wd를 넘으면 이 한도가 절반으로 줄어든다.

강화된 한도는 d/4 이하, 300mm 이하이며 둘 중 작은 값을 쓴다.
d/4 = 550/4 = 137.5mm
137.5mm < 300mm → s_max = 137.5mm

혼동 주의: V_s가 (2/3)λ√f_ck b_wd를 넘으면 간격을 좁혀서는 안 되고 단면을 키워야 한다.

· 반력: $R_A = -5$ kN(↓), $R_B = 15$ kN(↑)
· 전단력(SFD): A~B 구간 $-5$ kN 일정, B~자유단 구간 $+10$ kN 일정(자유단에서 0으로 복귀)
· 휨모멘트(BMD): A점 0 → B점까지 직선 감소해 $M_B = -10$ kN·m(최대) → 자유단에서 다시 0

[해설]

모멘트평형(A점 기준)으로 $R_B \times 2 = 10 \times 3$ → $R_B = 15$ kN, 연직평형으로 $R_A = 10 - 15 = -5$ kN(하향)이 된다. 전단력은 A에서 $R_A=-5$kN으로 시작해 B 직전까지 일정, B에서 $R_B$가 더해져 $-5+15=+10$kN으로 바뀌고 자유단 하중에서 다시 0으로 떨어진다. 휨모멘트는 전단력의 적분이므로 A~B 구간 기울기 -5로 감소해 $M_B=-5\times2=-10$kN·m, B~자유단 구간 기울기 +10으로 증가해 자유단에서 $-10+10\times1=0$으로 복귀한다.

① 기둥 $C_1$: $0.5 \times 0.5 \times 3.6 \times 10 = 9.0$ m³
② 보 $G_1$: $0.4 \times 0.48 \times (9-0.6) \times 2 = 3.226$ m³
③ 보 $G_2$: $0.4 \times 0.48 \times 5.45 \times 4 + 0.4 \times 0.48 \times 5.5 \times 4 = 8.409$ m³
④ 보 $G_3$: $0.4 \times 0.58 \times 8.4 \times 3 = 5.846$ m³
⑤ 보 $B_1$: $0.3 \times 0.48 \times 8.6 \times 4 = 4.953$ m³
⑥ 슬래브: $9.4 \times 24.4 \times 0.12 = 27.523$ m³
⑦ 합계: $9.0+3.226+8.409+5.846+4.953+27.523 = 58.96$ m³

[해설]

콘크리트 수량 산출은 기둥→보→슬래브 순서로 단면적 × 순길이 × 개수를 곱해 구하고, 겹치는 부분은 먼저 센 부재에 넣는다. 그래서 보 춤에서 슬래브 두께 120mm를 빼고 G₁·G₂·B₁은 480, G₃은 580으로 계산한다.

부분상세도를 보면 외곽 기둥은 축선에서 바깥쪽으로 200, 안쪽으로 300 나와 있고, 폭 400인 보는 축선을 중심으로 놓인다.

• 기둥 10개는 모두 층고 3.6m 전체를 물량에 넣는다.
• G₁·G₃의 순길이는 양 끝 기둥 안쪽면 사이 거리로, 9 − 0.3×2 = 8.4m이다.
• G₂는 외단 경간 6 − 0.3 − 0.25 = 5.45m와 내부 경간 6 − 0.25×2 = 5.5m를 각각 4개씩 잡는다.
• B₁은 기둥이 아니라 G₂ 안쪽면 사이에 걸리므로 9 − 0.2×2 = 8.6m이다.
• 슬래브는 보 바깥면까지 잡아 24.4 × 9.4m에 두께 0.12m를 곱한다.

합계 = 9.0 + 3.226 + 8.409 + 5.846 + 4.953 + 27.523
= 58.96m³

주공정선(CP)은 A → E이고 총 공사기간은 10일이다. (결합점 EST / LST — 개시점 0 / 0, 중간 결합점 5 / 5, 종료점 10 / 10, 주공정선은 굵은 선)

[해설]

A·B·C는 동시 착수하고 D는 A·B, E는 A·B·C, F는 A·C 완료 후 착수하는 구조다. 가장 긴 경로인 A(5일)→E(5일)=10일이 주공정선(CP)이 되어 TF=FF=DF=0이다. 나머지 작업은 CP보다 짧아 여유가 생기는데, C(2일)는 후속작업 착수시점(5일)까지 여유가 3일(TF=FF=3), B(3일)는 2일(TF=FF=2), F(4일)는 CP 종료(10일)까지 1일의 여유(TF=FF=1)를 갖는다. DF(간섭여유)는 모든 작업에서 0으로, 각 작업의 여유가 후속작업의 자유여유에 영향을 주지 않는다.