건축기사 실기 · 2024년 3회차 기출문제 정답·해설 페이지

면진구조

[해설]

면진구조는 기초와 상부구조 사이에 적층고무받침·미끄럼받침 같은 면진장치를 넣어 지반 진동을 걸러내는 구조다.

면진장치가 수평으로 크게 변형되면서 건물의 고유주기를 길게 만들어, 상부로 전달되는 지진 가속도를 줄인다.

혼동 주의: 부재 강도로 버티는 것은 내진구조, 댐퍼 같은 감쇠장치로 진동을 흡수하는 것은 제진구조다.

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 때 콘크리트 속 수분이 수증기로 팽창하고, 그 압력으로 표면이 터져 떨어지는 현상이다. 그래서 대책은 열이 들어오는 것을 막거나, 수분을 줄이거나, 수증기를 빼 주는 것이다.

• 내화피복 — 표면을 내화재로 덮어 콘크리트로 열이 들어오는 것을 늦춘다.
• 저흡수·고내화성 골재 — 골재가 머금은 수분이 적고 고온에서도 잘 깨지지 않아 수증기압 상승을 줄인다.
• 폴리프로필렌(PP) 섬유 혼입 — 약 160~170℃에서 섬유가 녹아 생긴 미세한 통로로 수증기가 빠져나가 내부 압력이 풀린다.

혼동 주의: 폭렬은 조직이 치밀한 고강도 콘크리트에서 특히 잘 일어나므로, 이 경우 PP 섬유 혼입이 대표 대책이다.

① 응답스펙트럼해석법
② 탄성시간이력해석법
③ 비탄성시간이력해석법

[해설]

건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00)은 등가정적해석 외의 동적해석법으로 응답스펙트럼해석과 시간이력해석을 둔다.

• 응답스펙트럼해석법 — 설계응답스펙트럼으로 진동모드별 최대응답을 구해 조합하는 방법.
• 탄성시간이력해석법 — 지진가속도 기록을 시간 순서대로 입력하되 부재가 탄성 범위에 머문다고 보고 계산하는 방법.
• 비탄성시간이력해석법 — 같은 지진파 입력에 부재의 항복·소성 거동까지 반영해 실제 손상 과정을 추적하는 방법.

혼동 주의: 등가정적해석법은 지진력을 정적 수평하중으로 바꿔 거는 방법이라 동적해석법에 들지 않는다.

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

[해설]

축하중을 받는 부재의 변형량은 후크의 법칙에서 나온 식으로 구한다. 단위는 N·mm로 통일한다(80 kN = 80×10³ N, 4 m = 4×10³ mm).

$\Delta L = \dfrac{PL}{EA}$
$= \dfrac{(80 \times 10^3)(4 \times 10^3)}{205{,}000 \times 1{,}000}$
$= \dfrac{3.2 \times 10^8}{2.05 \times 10^8}$
$\Delta L = 1.56$ mm

① 탄성파

[해설]

건축물 내진설계기준의 지반 분류에서 토층 평균전단파속도는 현장 탄성파시험 결과를 우선 적용한다.

탄성파시험은 지반에 파동을 보내 전단파가 전달되는 속도를 직접 재는 시험이다. 가장 불리한 시추공에서 수행하는 이유는 가장 연약한 지층을 기준으로 안전측 지반등급을 정하기 위해서다.

혼동 주의: 탄성파시험 결과가 없을 때에만 표준관입시험 N값 등 다른 시험으로 추정한 값을 쓴다.

① 붙임모르타르 접착강도 부족
② 오픈타임(Open Time) 불이행

[해설]

타일 박리는 붙임모르타르와 타일 사이의 부착력이 모자랄 때 생기며, 재료 강도와 시공 시간 관리가 핵심 원인이다.

• 접착강도 부족 — 붙임모르타르의 배합 불량·바탕 처리 미흡·양생 부족으로 부착 강도가 모자라 타일이 들뜬다.
• 오픈타임 불이행 — 오픈타임은 모르타르를 바른 뒤 타일을 붙일 수 있는 허용 시간이며, 이를 넘기면 표면이 굳어 타일이 제대로 붙지 않는다.

실무 의미: 붙임모르타르는 한 번에 넓게 바르지 말고, 오픈타임 안에 붙일 수 있는 면적만큼만 바른다.

① 히스토그램
② 파레토도
③ 특성요인도(어골도)
④ 체크시트

[해설]

QC 7가지 도구는 히스토그램·파레토도·특성요인도·체크시트·산점도·층별·관리도이며, 이 중 4가지를 쓰면 된다.

• 히스토그램 — 데이터를 구간별 막대로 나타내 분포 모양과 산포를 본다.
• 파레토도 — 불량 항목을 크기순 막대와 누적선으로 그려 중점 관리 대상을 고른다.
• 특성요인도(어골도) — 결과(특성)에 영향을 주는 원인을 물고기 뼈 모양으로 정리한다.
• 체크시트 — 불량·점검 항목을 쉽게 기록하고 집계하도록 만든 표다.

외우는 요령: 나머지 산점도(두 변수의 상관)·층별(데이터 분류)·관리도(공정 이상 감시)도 함께 외워 두면 몇 가지를 묻든 대응된다.

[해설]

강구조 연결 설계기준에 따라 마찰접합의 설계미끄럼강도는 $\phi R_n = \phi \cdot \mu \cdot h_f \cdot T_o \cdot N_s$로 볼트 1개분을 구한 뒤 볼트 수를 곱한다.

• $\phi = 1.0$ — 표준구멍일 때의 저항계수.
• $h_f = 1.0$ — 필러(끼움판)가 없을 때의 계수.
• $N_s = 1$ — 거셋 플레이트와 PL-12 두 장이 한 면에서만 미끄러지는 1면 마찰.
• $T_o = 165$ kN — M20(F10T)의 설계볼트장력.

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

혼동 주의: φ는 표준구멍과 하중방향에 수직인 단슬롯구멍이 1.0, 대형구멍과 하중방향에 평행한 단슬롯구멍이 0.85, 장슬롯구멍이 0.70이다.

판이 세 장인 2면 마찰(덧판 양면)이면 N_s = 2가 된다.

① 안전관리계획서
② 유해위험방지계획서

[해설]

같은 건설현장이라도 건설기술 진흥법과 산업안전보건법이 각각 다른 계획서를 요구한다.

• 안전관리계획서 — 건설기술 진흥법에 따라 공사 개요·안전관리 조직·공종별 안전대책을 담아 착공 전 발주청 또는 인허가기관에 제출한다.
• 유해위험방지계획서 — 산업안전보건법에 따라 근로자 재해 예방을 위한 공정별 유해·위험요인과 방지대책을 담아 한국산업안전보건공단에 제출한다.

외우는 요령: 건진법은 공사·시설물 안전(안전관리계획서), 산안법은 근로자 안전(유해위험방지계획서)이다.

① 도포법
② 주입법
③ 침지법

[해설]

목재 방부 처리는 방부제를 얼마나 깊이 스며들게 하느냐에 따라 표면 처리와 내부 침투 방식으로 나뉜다.

• 도포법 — 붓이나 스프레이로 방부제를 표면에 바르는 가장 간단한 방법이다.
• 주입법 — 상압 또는 가압으로 방부제를 목재 내부까지 스며들게 한다.
• 침지법 — 방부제 용액에 목재를 일정 시간 담가 흡수시킨다.

혼동 주의: 침투 깊이와 효과가 가장 큰 것은 가압주입법이다.

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

[해설]

CIP(Cast In Place Pile)는 현장에서 구멍을 뚫고 그 안에 말뚝을 직접 만드는 제자리콘크리트 말뚝으로, 주로 흙막이벽에 쓴다.

• 오거 천공 — 어스오거(나선형 굴착 드릴)로 지반에 원형 구멍을 판다.
• 철근망 삽입 — 구멍에 철근망(또는 H형강)을 넣어 흙막이 벽체의 휨 저항 부재로 삼는다.
• 자갈 충전 후 모르타르 주입 — 자갈을 먼저 채운 뒤 주입관으로 모르타르를 부어 자갈 사이를 메워 굳힌다.
• 주열식 연속벽 — 이런 말뚝을 기둥처럼 한 줄로 촘촘히 세워 벽체를 이룬다.

혼동 주의: 오거를 빼 올리면서 선단으로 모르타르를 주입하는 것은 PIP, 흙과 시멘트를 섞어 벽을 만드는 것은 SCW 공법이다.

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]

모두 대표적인 용접결함으로, 생긴 모양과 원인으로 구분해 외운다.

• 오버랩 — 용착금속이 모재에 녹아 붙지 못하고 표면 위에 겹쳐 덮인 결함으로, 전류가 낮거나 용접속도가 느릴 때 생긴다.
• 언더컷 — 모재 가장자리가 녹아 파였는데 용착금속이 채우지 못해 홈으로 남은 결함으로, 전류가 너무 높거나 속도가 빠를 때 생긴다.
• 슬래그 감싸들기 — 피복재가 녹아 생긴 슬래그가 빠져나오지 못하고 용착금속 안에 갇힌 결함이다.
• 블로홀 — 응고 중 가스가 빠져나가지 못해 용접부 안에 생긴 둥근 기공이다.

혼동 주의: 오버랩은 금속이 넘쳐 겹친 것이고 언더컷은 모재가 파인 것으로, 서로 반대 형태다.

(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 연약한 점성토에서 배면 흙의 무게가 굴착 바닥의 지지력을 넘어 바닥이 부풀어 오르는 현상이다. 보일링은 사질토에서 배면과 굴착면의 수위 차이로 물과 모래가 바닥으로 솟구치는 현상이다.

• 히빙 대책 — 근입 깊이를 늘려 저항을 키우고, 굴착 바닥 지반을 개량해 전단강도를 높이며, 배면 흙을 덜어 무게 차이를 줄인다.
• 보일링 대책 — 차수성 높은 흙막이로 물을 막고, 근입을 불투수층까지 넣어 물길을 끊으며, 웰포인트·딥웰로 지하수위를 낮춘다.

외우는 요령: 히빙은 점성토·흙 무게, 보일링은 사질토·수두차로 구분한다.

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

[해설]

KDS 41 17 00 건축물 내진설계기준의 기본 지진력저항시스템 표에서 여러 전단벽이 속한 항목은 내력벽시스템이다.

내력벽시스템은 전단벽이 수직하중과 수평 지진력을 함께 부담하는 구조 방식이다.

• 반응수정계수($R$) — 구조물의 연성·초과강도를 고려해 탄성 지진력을 설계지진력으로 줄여 주는 계수.
• 시스템초과강도계수($\Omega_0$) — 실제 강도가 설계강도보다 큰 정도로, 취성 부재를 설계할 때 지진력을 키우는 데 쓴다.
• 변위증폭계수($C_d$) — 탄성해석으로 얻은 변위를 비탄성 실제 변위로 환산하는 배수.

혼동 주의: 건물골조시스템은 수직하중을 골조가, 지진력을 전단벽·가새가 맡는다는 점에서 내력벽시스템과 다르다.

징두리벽(Wainscot)

[해설]

수장공사에서 벽 아래쪽을 바닥에서 1~1.5m 높이까지 널·판재로 따로 마감한 부분을 징두리벽(Wainscot)이라 한다.

손·발이나 가구가 닿아 더러워지고 상하기 쉬운 아래쪽만 튼튼한 재료로 보호하려는 것이다. 윗부분과 재료를 달리해 장식 효과도 낸다.

혼동 주의: 바닥과 벽이 만나는 곳에 대는 낮은 띠 부재는 걸레받이이고, 징두리벽은 그보다 훨씬 높이까지 벽면 자체를 마감한 것이다.

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

[해설]

백화는 벽체에 스민 물이 시멘트 속 수산화칼슘 등 가용성 성분을 녹여 표면으로 옮기고, 거기서 흰 결정으로 남는 현상이다. 따라서 대책은 모두 수분 침투 차단에 모인다.

• 흡수율이 작고 소성이 잘된 벽돌 — 벽돌 자체가 물을 덜 머금는다.
• 방수제 혼합 줄눈모르타르 — 빗물이 스미기 쉬운 줄눈을 막는다.
• 차양·물끊기 — 차양으로 비를 가리고, 처마·창대 밑 물끊기 홈으로 빗물이 벽면을 타고 흘러드는 것을 끊는다.

외우는 요령: 재료(벽돌)·줄눈(모르타르)·구조(차양·물끊기) 세 단계로 물을 막는다고 기억한다.

① 타설공법
② 뿜칠공법
③ 미장공법
④ 조적공법

[해설]

강구조 내화피복은 시공 방식에 따라 습식·건식·합성공법으로 나뉜다. 이 가운데 습식공법은 콘크리트·모르타르처럼 물을 섞은 재료로 강재를 감싸는 방식이다.

• 타설공법 — 강재 주위에 거푸집을 대고 콘크리트나 경량콘크리트를 부어 넣는다.
• 뿜칠공법 — 암면 등을 섞은 내화 모르타르를 강재 표면에 뿜어 붙인다.
• 미장공법 — 철망을 감은 뒤 내화 모르타르를 흙손으로 바른다.
• 조적공법 — 경량콘크리트블록·벽돌 등을 강재 둘레에 쌓는다.

혼동 주의: 성형판(규산칼슘판 등)을 붙이는 방식은 물을 쓰지 않으므로 건식공법에 속한다.

(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]

토량환산계수 L은 흐트러진 상태 부피 ÷ 자연상태 부피이며, 덤프트럭 운반은 흐트러진 토량 기준으로 계산한다.

덤프트럭 1대 운반토량 = 적재중량 ÷ 자연상태 단위중량 × L
$q = \dfrac{8}{1.8} \times 1.25 = 5.56$ m³

잔토(자연상태) = 터파기량 − 되메우기량
$12{,}000 - 5{,}000 = 7{,}000$ m³

필요 대수 = 잔토의 흐트러진 토량 ÷ 1대 운반토량
$N = \dfrac{7{,}000 \times 1.25}{5.556} = 1{,}575$ 대

① 간극수압계
② 지중침하계

[해설]

흙막이·굴착 공사의 계측관리에서 지반 속의 수압과 지층별 침하를 재는 기기들이다.

• 간극수압계(Piezometer) — 흙 입자 사이 물의 압력(간극수압)이 늘고 주는 것을 재어 지반 안정성과 흙막이 배면 수압 변화를 확인한다.
• 지중침하계 — 깊이별로 설치한 측점의 침하량·수직변위를 재어 각 지층의 거동을 파악한다.

혼동 주의: 지하수위 높이는 지하수위계로, 흙막이벽의 수평 변위는 지중경사계(Inclinometer)로 잰다.

① 슈미트해머법(반발경도법)
② 초음파속도법
③ 인발법

[해설]

경화콘크리트를 부수지 않고 강도를 추정하는 대표적인 비파괴시험이다.

• 슈미트해머법(반발경도법) — 표면을 해머로 쳐서 튀어나오는 반발경도로 강도를 추정한다.
• 초음파속도법 — 초음파가 콘크리트를 통과하는 전파속도가 빠를수록 치밀하고 강도가 높다고 본다.
• 인발법 — 미리 묻어 둔 인서트를 뽑아내는 인발력으로 강도를 추정하며, 표면 일부만 손상되는 국부파괴 시험이다.

혼동 주의: 코어채취법은 구조체에서 공시체를 잘라내는 파괴시험이라 비파괴시험에 넣지 않는다.

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 이음처럼 구속이 큰 용접부에서 생기는 층상 균열이다. 용접 수축 때문에 판 두께 방향(Z방향)으로 강한 인장력이 걸리면서 생긴다.

압연할 때 판 속에 얇게 펴진 개재물층이 약한 면이 되어, 균열이 표면과 평행하게 계단 모양으로 진전된다. 판 두께 방향 성능을 보증한 강재(Z방향 보증강)를 쓰고, 개선 형상이나 용접 순서를 바꿔 구속을 줄이면 막을 수 있다.

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]

보링(Boring)은 지반에 구멍을 뚫어 지층 구성을 확인하고 시료를 채취하는 지반조사 방법으로, 구멍을 뚫는 방식에 따라 나뉜다.

• 충격식 보링 — 충격날(비트)을 60~70cm 들어 올렸다 떨어뜨려 지반을 부수고, 부서진 토사를 퍼내 지층을 판단한다.
• 회전식 보링 — 날을 회전시켜 깎아 들어가 충격이 없으므로 토층 교란이 적고 좋은 시료를 얻는다.
• 수세식 보링 — 연질층에 외경 50~60mm 관을 박으며 물을 뿜어 흙과 물을 함께 배출하고, 깊이 30m 정도까지 적용한다.

외우는 요령: 날을 떨어뜨리면 충격식, 교란이 적으면 회전식, 물과 함께 배출하면 수세식이다.

① 고정매입공법
② 가동매입공법
③ 나중매입공법

[해설]

앵커볼트는 기초 콘크리트와 철골 기둥을 잇는 부재로, 매입 시점과 고정 방식에 따라 세 공법으로 나눈다.

• 고정매입공법 — 콘크리트 타설 전 볼트를 정위치에 완전히 고정해 묻는 방식으로, 정밀도가 높아 중요 구조물에 쓴다.
• 가동매입공법 — 볼트 상부 둘레에 슬리브 등으로 여유 공간을 두어 타설 후에도 위치를 조금 조정할 수 있게 한다.
• 나중매입공법 — 볼트 자리에 구멍을 남겨 두었다가 나중에 볼트를 넣고 모르타르로 채우는 방식으로, 경미한 구조물에 쓴다.

외우는 요령: 시공 정밀도는 고정매입 > 가동매입 > 나중매입 순이다.

(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 지름 300mm 이하의 소구경 말뚝이다. 천공한 구멍에 강봉·강관을 넣고 그라우트로 채우므로, 흙을 밀어내지 않는 비변위 말뚝에 해당한다.

• 소형 장비 — 장비가 작아 층고가 낮거나 좁은 현장, 기존 건물 내부에서도 시공할 수 있고 대부분의 토질에 적용된다.
• 저진동·저소음 — 항타가 없어 진동·소음이 작으므로 기존 말뚝공법을 쓰기 어려운 소규모·근접 현장에 알맞다.

실무 의미: 이런 장점 때문에 신설 기초보다 기존 구조물의 기초 보강·리모델링·증축에 주로 쓰인다.