건축기사 실기 · 2024년 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

면진구조

[해설]

면진구조는 기초와 상부구조 사이에 적층고무받침(LRB)·미끄럼받침 등 면진장치를 두어 지진의 수평 지반운동이 상부로 직접 전달되지 않게 하는 구조다. 건물의 고유주기를 늘리고 감쇠를 키워 가속도 응답을 크게 줄인다. 부재의 강도·연성으로 지진력에 저항하는 내진구조, 감쇠장치로 진동을 제어하는 제진구조와 구분되는 개념이다.

① 내화피복으로 콘크리트 표면의 열 침입을 차단한다.
② 흡수율이 작고 내화성이 큰 골재를 사용한다.
③ 폴리프로필렌 섬유를 혼입해 고온에서 녹으며 수증기 배출 통로를 형성한다.

[해설]

폭렬은 화재 시 콘크리트 내부 수증기압이 급격히 상승해 표면이 박리·박락하는 현상이다. 내화피복, 저흡수율 골재, 폴리프로필렌 섬유 혼입(용융되며 수증기 배출 통로 확보) 외에도 물-시멘트비 저감, 비내력 마감재 사용 등이 대책으로 쓰인다.

① 응답스펙트럼해석법
② 탄성시간이력해석법
③ 비탄성시간이력해석법

[해설]

응답스펙트럼해석법은 설계응답스펙트럼을 이용해 각 모드의 최대응답을 조합하는 방법이며, 시간이력해석법은 지진파를 시간 함수로 직접 입력해 구조물 거동을 해석하는 방법으로, 부재 거동을 탄성으로 가정하는지 비탄성(소성)까지 고려하는지로 구분한다.

$\Delta L = \dfrac{PL}{EA} = \dfrac{(80 \times 10^3)(4 \times 10^3)}{205{,}000 \times 1{,}000} = 1.56$ mm

[해설]

축방향 변형량은 $\Delta L = \dfrac{PL}{EA}$로 구한다. 단위를 N·mm로 통일해 대입하면 $\Delta L = \dfrac{80{,}000 \times 4{,}000}{205{,}000 \times 1{,}000} = 1.56$ mm이다.

① 탄성파

[해설]

내진설계 시 지반의 평균전단파속도는 원칙적으로 현장 탄성파(전단파속도) 시험 결과를 우선 적용하며, 이 시험은 대상 부지의 지층 조건을 대표할 수 있도록 가장 불리한(연약한) 시추공에서 수행하는 것을 원칙으로 한다. 탄성파시험 결과가 없을 때에 한해 표준관입시험(N값) 등으로부터 상관식으로 환산한 값을 사용한다.

① 붙임모르타르 접착강도 부족
② 오픈타임(Open Time) 불이행

[해설]

붙임모르타르의 배합불량·양생 부족으로 접착강도가 낮으면 박리가 발생하며, 모르타르를 바른 뒤 규정 오픈타임을 넘겨 타일을 붙이면 표면이 경화되어 부착력이 저하된다.

① 히스토그램
② 파레토도
③ 특성요인도(어골도)
④ 체크시트

[해설]

QC 7가지 도구는 히스토그램·파레토도·특성요인도(어골도)·체크시트·산점도·층별·관리도이다.

히스토그램은 데이터의 분포, 파레토도는 문제 항목의 우선순위, 특성요인도는 원인과 결과의 관계, 체크시트는 점검·기록에 사용한다. 3가지를 요구하면 이 중 임의의 3개를 쓰면 된다.

[해설]

고장력볼트의 설계미끄럼강도는 마찰이음 강도식 $\phi R_n = \phi \cdot \mu \cdot h_f \cdot T_o \cdot N_s$에 필러 없음($h_f=1.0$)과 표준구멍($\phi=1.0$) 조건을 대입해 볼트 1개당 강도를 구한 뒤 개수를 곱하면 된다.

볼트 1개: $\phi R_n = 1.0 \times 0.5 \times 1.0 \times 165 \times 1 = 82.5$ kN
볼트 4개: $82.5 \times 4 = 330$ kN

채점 포인트는 미끄럼계수와 설계볼트장력을 정확히 대입하는 것이며, 필러가 있으면 $h_f$가 1.0보다 작아지므로 조건을 놓치지 않아야 한다.

① 안전관리계획서
② 유해위험방지계획서

[해설]

안전관리계획서는 건설기술 진흥법에 따라 일정 규모 이상 건설공사에서 공사 개요, 안전관리 조직, 위험공종별 안전대책 등을 담아 발주청·인허가기관에 제출하는 서류이고, 유해위험방지계획서는 산업안전보건법에 따라 일정 규모 이상 공사에서 근로자 안전을 위한 작업공정별 유해·위험요인 및 방지대책을 담아 고용노동부(안전보건공단)에 제출하는 서류다. 근거 법령과 제출·심사 기관이 서로 다르다는 점이 구분 포인트다.

① 도포법
② 주입법
③ 침지법

[해설]

도포법은 방부제를 목재 표면에 바르는 방법, 주입법은 압력이나 상압으로 방부제를 목재 내부까지 침투시키는 방법, 침지법은 방부제 용액에 목재를 담가 흡수시키는 방법이다.

세 방법 중 침투 깊이가 가장 크고 효과가 좋은 것은 가압주입법이다.

오거로 지반을 천공한 뒤 철근망을 넣고 자갈을 채운 다음 모르타르를 주입해 주열식 연속벽을 만드는 제자리콘크리트 말뚝 공법

[해설]

CIP 공법은 어스오거로 지반을 굴착한 후 철근망(또는 H형강)을 삽입하고 자갈을 채운 다음, 자갈 사이로 모르타르(그라우트)를 주입·경화시켜 말뚝을 형성하는 공법이다. 말뚝을 서로 겹치거나 접하게 배열해 주열식 흙막이 겸 차수벽으로 활용한다.

주공정선은 B → D이며 총공사기간은 9일이다.

· 네트워크 구성: 개시 결합점에서 A(2)·B(5)·C(3) 동시 착수 → B 완료점에서 D 착수점·E 착수점으로 각각 더미 연결 → D(4)·E(3)가 종료 결합점으로 합류
· 결합점 EST / LST: 개시점 0 / 0, D 착수점 5 / 5, B 완료점 5 / 5, E 착수점 5 / 6, 종료점 9 / 9
· 주공정선(굵은 선): B → D
※ △ = 결합점 EST(최조시각), □ = LST(최지시각)

각 작업의 여유시간
A: TF 3 · FF 3 · DF 0
B: TF 0 · FF 0 · DF 0 (주공정)
C: TF 3 · FF 2 · DF 1
D: TF 0 · FF 0 · DF 0 (주공정)
E: TF 1 · FF 1 · DF 0

[해설]

각 작업의 EST·EFT를 전진계산하면 A(0→2), B(0→5), C(0→3), D는 A·B 중 늦은 5에서 시작해 5→9, E는 B·C 중 늦은 5에서 시작해 5→8이 되어 총공사기간은 9일이다. 후진계산으로 LST·LFT를 구하면 D·B의 여유가 0으로 나와 B→D가 주공정선이 된다. TF=LST-EST, FF=다음 작업 EST−해당 작업 EFT(최소값), DF=TF−FF로 계산한다.

(1) 오버랩(Over Lap)
(2) 언더컷(Under Cut)
(3) 슬래그 감싸들기(Slag Inclusion)
(4) 블로홀(Blow Hole)

[해설]

용접결함은 발생 형태로 구분해 암기한다. 오버랩은 용착금속이 모재와 융합되지 않고 표면을 덮어 겹쳐 붙은 결함이고, 언더컷은 과대전류·용접속도 과다로 모재가 파여 홈이 남은 결함이다.

슬래그 감싸들기는 피복재 잔재인 슬래그(회분)가 용착금속 내부에 혼입된 것, 블로홀은 용융금속이 응고할 때 가스가 빠져나가지 못해 생긴 기공이다. 네 결함 모두 용접부 강도를 저하시키는 대표 결함이다.

(1) 히빙 — ① 흙막이벽의 근입 깊이를 깊게 하여 지지력 확보 ② 굴착 저면 지반개량으로 전단강도 증대 ③ 배면 흙 제거로 흙의 중량차 감소
(2) 보일링 — ① 차수성이 높은 흙막이 시공으로 지하수 유입 차단 ② 흙막이벽 근입 깊이를 불투수층까지 증대 ③ 웰포인트·딥웰 등으로 지하수위 저하

[해설]

히빙은 연약 점성토 지반에서 배면 흙의 중량(활동모멘트)이 굴착 저면의 지지력(저항모멘트)을 초과해 저면이 부풀어 오르는 현상이다. 근입깊이를 늘려 저항모멘트를 키우거나, 저면 지반을 개량해 전단강도를 높이거나, 배면 흙을 덜어내 중량차를 줄여 막는다. 보일링은 사질토 지반에서 배면 지하수위와 굴착면의 수두차 때문에 굴착 바닥으로 모래가 물과 함께 솟구치는 현상으로, 차수벽 시공·근입장 확보·지하수위 저하가 대책이다. 지반 종류(점성토 vs 사질토)와 원인(중량차 vs 수두차)으로 구분해 암기한다.

① 내력벽
② 반응수정계수($R$)
③ 시스템초과강도계수($\Omega_0$)
④ 변위증폭계수($C_d$)

[해설]

KDS 41 17 00 내진설계기준의 기본지진력저항시스템 표는 내력벽시스템·건물골조시스템·모멘트골조시스템·이중골조시스템 등으로 구분되며, 전단벽이 수평력과 수직하중을 모두 부담하는 시스템이 내력벽시스템이다. 표의 설계계수는 반응수정계수($R$, 탄성설계지진력을 저감하는 계수), 시스템초과강도계수($\Omega_0$, 부재 설계용 증폭계수), 변위증폭계수($C_d$, 탄성변위를 비탄성 실제변위로 환산하는 계수)이다.

징두리벽(Wainscot)

[해설]

징두리벽(Wainscot)은 벽 하부, 바닥에서 1~1.5m 정도 높이까지 널(목재 패널) 등으로 별도 마감해 오염·손상을 방지하고 장식효과를 주는 벽 마감이다. 사람 손이 닿거나 가구가 부딪히기 쉬운 하부만 내구성이 강한 재료로 보호한다는 점이 핵심이다.

① 흡수율이 작고 소성이 잘된 벽돌을 사용한다.
② 줄눈모르타르에 방수제를 혼합한다.
③ 차양·물끊기를 설치해 빗물이 벽체에 스미지 않게 한다.

[해설]

백화는 벽체 내 수분이 시멘트 중 수산화칼슘을 용해·이동시켜 표면에서 탄산칼슘으로 결정화되는 현상이다. 원인이 되는 수분 침투를 차단하는 것이 핵심 대책이며, 저흡수율 벽돌, 방수제 혼합 모르타르, 차양·물끊기 설치가 대표적이다.

① 타설공법
② 뿜칠공법
③ 미장공법
④ 조적공법

[해설]

강구조 내화피복은 습식(타설·뿜칠·미장·조적), 건식(성형판 부착), 합성·복합공법으로 나뉜다.

습식공법은 물을 사용하는 내화피복재(콘크리트·모르타르 등)를 강재 표면에 시공하는 방식으로, 타설은 거푸집을 대고 콘크리트를 붓는 방식, 뿜칠은 습식 모르타르를 분사하는 방식, 미장은 모르타르를 바르는 방식, 조적은 경량콘크리트블록 등을 쌓는 방식이다. 부착력은 우수하나 별도의 양생기간이 필요하다.

(1) $\dfrac{8}{1.8} \times 1.25 = 5.56$ m³
(2) 잔토(자연상태) $= 12{,}000 - 5{,}000 = 7{,}000$ m³
$\dfrac{7{,}000 \times 1.25}{5.556} = 1{,}575$ 대

[해설]

덤프트럭 1대 적재량은 적재중량을 자연상태 단위중량으로 나눠 자연상태 부피로 환산한 뒤 토량환산계수 L을 곱해 운반(흐트러진)토량으로 바꾼다. 잔토량은 되메우기분을 제외한 자연상태 토량에 L을 곱해 흐트러진 부피로 환산한 뒤, 트럭 1대 운반토량으로 나눠 소요 대수를 구한다.

① 간극수압계
② 지중침하계

[해설]

간극수압계(Piezometer)는 지반 내 간극수압의 증감을 측정해 흙막이 배면의 수압 변화와 지반 안정성을 파악하는 계측기이며, 지중침하계는 각 심도별 지층의 침하량·수직변위를 측정해 굴착·성토에 따른 지반 거동을 계측하는 기기다. 둘 다 흙막이·굴착 공사의 계측관리 항목에 포함된다.

① 슈미트해머법(반발경도법)
② 초음파속도법
③ 인발법

[해설]

슈미트해머법은 콘크리트 표면 반발경도로, 초음파속도법은 초음파 전파속도로 강도를 추정한다. 인발법은 매입된 인서트를 뽑아내는 힘으로 강도를 추정하는 국부파괴 병행 시험이다.

용접 수축으로 판 두께 방향(Z방향)에 강한 인장 구속력이 작용하는 이음부에서, 강재 내부의 개재물층을 따라 강재 표면과 평행하게 계단 모양으로 진전되는 층상 박리 균열

[해설]

라멜라 테어링은 두꺼운 강판의 T형·십자형 이음 등에서 용접 수축응력이 판 두께 방향(Z방향)으로 집중될 때, 압연 과정에서 생긴 강재 내부의 개재물층을 따라 표면과 평행하게 계단형으로 갈라지는 층상 균열이다.

판 두께 방향 인성이 낮은 강재나 구속이 큰 이음 상세에서 발생하기 쉬우므로, 판 두께 방향 인장특성이 보증된 강재(Z방향 성능 보증강) 사용, 개선 형상 변경·용접 순서 조정으로 구속 완화, 저수소계 용접봉 사용과 예열로 방지한다.

반력 $R_A = -5$ kN(하향), $R_B = 15$ kN(상향)
전단력: A~B 구간 $-5$ kN, B~자유단 구간 $+10$ kN
최대 휨모멘트: 지점 B에서 $M_B = -10$ kN·m(상부인장)

· SFD: A~B 구간은 기준선 아래 −5 kN 로 일정, B에서 반력만큼 뛰어 B~자유단 구간은 기준선 위 +10 kN 로 일정
· BMD: A에서 0 → B에서 −10 kN·m(기준선 아래, 최대 부모멘트) → 자유단에서 0, 두 구간 모두 직선

[해설]

B점 모멘트평형($\sum M_B=0$)으로 $R_A \times 2 = -10 \times 1$에서 $R_A=-5$ kN, 연직력 평형으로 $R_B=10-R_A=15$ kN을 얻는다. A~B 구간 전단력은 $R_A=-5$ kN로 일정하고, B를 지나며 $R_B$가 더해져 B~자유단 구간은 $+10$ kN이 된다. 휨모멘트는 A에서 0으로 시작해 B에서 $R_A \times 2=-10$ kN·m(부모멘트, 상연 인장)이 되고 자유단에서 다시 0으로 돌아온다.

① 충격식 보링
② 회전식 보링
③ 수세식 보링

[해설]

충격식 보링은 충격날(빗트)을 60~70cm 낙하시켜 지반을 파쇄하고 파쇄된 토사를 베일러로 퍼올려 지층을 판별하는 방법으로 자갈층·암반 확인에 적합하다. 회전식 보링은 충격 없이 날을 회전·압입해 천공하므로 시료의 교란이 적어 정밀한 토질 시험용 시료 채취에 유리하다. 수세식 보링은 외경 50~60mm 관을 압입·회전시키며 물을 분사해 흙과 물을 함께 배출하는 방식으로, 깊이 30m 정도의 연질층에 주로 적용한다.

① 고정매입공법
② 가동매입공법
③ 나중매입공법

[해설]

고정매입공법은 앵커볼트를 콘크리트 타설 전에 정확한 위치로 고정해 매입하는 방식으로 정밀도가 높다. 가동매입공법은 볼트 상부를 이동 가능하게 두어 시공 오차를 조정한다. 나중매입공법은 콘크리트 타설 후 구멍을 뚫어 볼트를 나중에 설치하는 방식이다.

(1) 정의 — 구조물 기초의 신설·보강, 리모델링 등에 쓰이는 직경 300mm 이하의 강재 보강 비변위 말뚝
(2) 장점
① 소형 장비로 시공해 협소하거나 접근이 어려운 현장과 대부분의 토질에 적용할 수 있다.
② 진동·소음이 작아 기존 말뚝공법 적용이 곤란한 소규모 현장에도 대응할 수 있다.

[해설]

마이크로파일은 소구경(직경 300mm 이하) 강관이나 강봉을 천공 구멍에 삽입한 뒤 그라우트를 주입해 만드는 비변위 말뚝으로, 기존 구조물의 기초 보강·증축·리모델링에 주로 쓰인다.

소형 장비로 시공할 수 있어 협소하거나 접근이 어려운 현장, 대부분의 토질에 적용 가능하고, 진동·소음이 작아 기존 말뚝공법이 곤란한 소규모·근접 시공 현장에 유리하다.