건축기사 실기 · 2024년 1회차 기출문제 해설 페이지

BTL(Build-Transfer-Lease) 방식 — 민간이 사회기반시설을 준공(Build)한 뒤 소유권을 정부에 이전(Transfer)하고, 정부에 임대(Lease)하여 받는 임대료로 투자비를 회수하는 민간투자 사업 방식

[해설]

BTL은 학교·도서관·공공청사 등 수익자 부담 원칙을 적용하기 어려워 자체 수익 창출이 곤란한 시설에 주로 쓰인다. 준공과 동시에 소유권을 이전한다는 점은 BTO와 같지만, 투자비 회수 방법이 다르다. BTO는 민간이 시설을 직접 운영해 이용자 사용료로 회수하고, BTL은 정부가 지급하는 임대료로 회수한다.

(1) 시공이음 — 시공 계획상 콘크리트를 나누어 칠 때, 경화한 콘크리트에 새 콘크리트를 이어치도록 미리 계획한 이음
(2) 콜드조인트 — 휴식 등으로 먼저 친 콘크리트가 굳기 시작한 뒤 이어쳐, 일체화되지 못하고 생기는 시공 불량 이음

[해설]

시공이음은 콘크리트를 한 번에 타설하지 못해 시공계획 단계에서 미리 위치를 정해두고 끊어치는 이음으로, 구조적으로 전단력이 작은 위치에 계획한다. 콜드조인트는 계획에 없던 이음으로, 타설 지연·중단 등으로 먼저 친 콘크리트가 응결을 시작한 후 새 콘크리트를 이어쳐 일체화되지 못하는 시공 불량이며, 타설 간격 관리로 방지해야 한다.

① 건설공사 정보
② 품질방침 및 품질목표
③ 현장 조직관리
④ 문서관리

[해설]

품질관리계획서는 건설공사 품질관리업무지침에 따라 작성하며, 공사 개요·규모 등 건설공사 정보, 품질방침 및 품질목표, 현장의 품질관리 조직과 역할, 문서·기록의 관리 절차를 필수로 기입해야 한다.

· 좌굴길이계수 $K = 2$ (고정-자유 캔틸레버 기둥)
· 회전반경 $r = \sqrt{\dfrac{I}{A}} = \sqrt{\dfrac{600 \times 600^3 / 12}{600 \times 600}} = \dfrac{600}{\sqrt{12}} = 173.2$ mm
· 세장비 $\lambda = \dfrac{KL}{r} = \dfrac{2 \times 3{,}000}{173.2} = 34.64$

[해설]

세장비는 λ=KL/r로 구하며, 하단고정·상단자유(캔틸레버) 기둥의 좌굴길이계수는 K=2이다. 정사각형 단면의 최소회전반경은 r=h/√12로 바로 구할 수 있어 I, A를 따로 구하지 않아도 되며, 이 r에 유효좌굴길이 KL을 대입해 세장비를 얻는다.

① 300mm(30cm)
② 95%

[해설]

건축공사표준시방서상 일반 흙 되메우기는 한 켜(층) 300mm(약 30cm)마다 층다짐하고, 각 층의 다짐밀도가 95% 이상이 되도록 관리한다.

한 켜의 두께가 너무 두꺼우면 다짐 에너지가 하부까지 전달되지 않아 침하의 원인이 되므로, 얇게 나누어 층다짐하는 것이 핵심이다.

(1) 내진구조 — 구조체 자체를 튼튼하게 하여 지진력에 직접 저항하도록 한 구조
(2) 제진구조 — 감쇠장치로 지진 에너지를 흡수·상쇄해 구조물이 받는 지진력을 줄인 구조
(3) 면진구조 — 구조물과 지반 사이에 절연장치를 두어 지반진동이 구조물에 전달되는 양을 줄인 구조

[해설]

내진구조는 구조부재 자체의 강성과 강도를 높여 지진력에 직접 저항하는 가장 기본적인 방식이다. 제진구조는 댐퍼 등 감쇠장치를 설치해 지진 에너지를 흡수·소산시켜 구조물에 전달되는 지진력을 줄이는 방식이며, 면진구조는 구조물 하부에 적층고무받침 등 절연장치를 두어 지반의 진동이 상부구조로 전달되는 것 자체를 차단하는 방식이다.

① 알루미늄바 접합부 실런트 처리
② 스크류 고정부 실런트 처리
③ 벽 패널과 알루미늄바 틈새 실런트 처리
④ 윕홀(Weep Hole)로 침입수를 외부로 배출

[해설]

커튼월 알루미늄바의 누수는 대부분 부재 접합부와 관통부를 통해 발생하므로, 알루미늄바 접합부와 스크류 고정부, 벽 패널과 알루미늄바 사이 틈새에 실런트 처리를 철저히 하여 1차 방수를 확보한다. 아울러 침입한 소량의 물은 완전히 막기보다 윕홀(Weep Hole)로 외부에 신속히 배출시키는 것이 실효적인 대책이다.

· $M = P \cdot e = 1{,}000 \times 0.5 = 500$ kN·m
· 축력에 의한 응력 $\dfrac{P}{A} = \dfrac{1{,}000 \times 10^3}{2{,}500 \times 4{,}000} = 0.1$ N/mm²
· 휨에 의한 응력 $\dfrac{M}{Z} = \dfrac{(1{,}000 \times 10^3)(500)}{\dfrac{2{,}500 \times 4{,}000^2}{6}} = 0.075$ N/mm²
· $\sigma_{max} = -\dfrac{P}{A} - \dfrac{M}{Z} = -0.175$ MPa (압축)

[해설]

편심하중을 받는 기초 밑면 응력은 축력에 의한 등분포응력($P/A$)과 편심모멘트에 의한 휨응력($M/Z$)의 중첩으로 구하며, 편심 쪽에서 두 응력이 더해져 최대 압축응력이 된다.

단면계수는 편심이 작용하는 방향의 폭을 $h$로 두어 $Z = bh^2/6 = 2{,}500 \times 4{,}000^2/6$이다. 편심 e=0.5m가 핵심반경 h/6=0.667m보다 작아 저면 전체가 압축을 받는 경우이며, 최대 압축응력은 0.175MPa(=175kPa)이다.

태양열(일사)을 직접 받는 유리 중앙부는 온도가 상승·팽창하는 반면, 새시(프레임)에 물려 그늘진 주변부는 저온으로 남아 수축 상태를 유지하면서, 이 온도차로 생긴 인장응력이 가장자리에 집중되고, 그 응력이 유리의 인장강도를 초과하면 주변부(모서리)에서 균열이 시작되어 파손되는 현상

[해설]

유리 열파손은 일사를 직접 흡수하는 중앙부와 프레임에 가려 그늘진 가장자리 사이의 온도차에서 비롯된다. 중앙부는 팽창하려 하지만 가장자리는 새시에 구속되어 상대적으로 저온·수축 상태로 남으므로 가장자리에 인장응력이 집중되고, 그 응력이 유리의 인장강도를 초과하면 모서리에서부터 균열이 발생한다. 두꺼운 유리, 일사 흡수율이 큰 색유리, 프레임에 깊이 물린 유리, 차양·인접 구조물에 의한 부분 그늘, 유리면에 붙인 필름·페인트 등이 있으면 위험이 커진다.

① 거친갈기 → ② 물갈기 → ③ 본갈기 → ④ 정갈기

[해설]

경질석재 물갈기는 표면을 단계적으로 곱게 다듬는 순서로 진행한다. 거친갈기로 요철을 제거한 뒤 물을 부어가며 갈아내는 물갈기, 이어 표면을 더 매끄럽게 하는 본갈기를 거쳐, 마지막으로 광택을 내는 정갈기로 마무리한다.

(1) ③
(2) 기둥 중앙부(③ 구간)는 휨모멘트(휨응력)가 가장 작아 이음에 가장 유리하기 때문

[해설]

기둥 주철근의 겹침이음은 휨모멘트가 가장 작은 위치에서 하는 것이 원칙이다. 기둥은 보와 접합되는 상하 단부 부근에서 휨모멘트가 크고 중앙부로 갈수록 작아지므로, 층고 상하 단부 구간을 피한 기둥 중앙부(③ 구간)를 이음 위치로 선정한다.

주공정선은 A → D → F이며, 총 공사기간은 12일이다.

· 네트워크 구성: 개시 결합점에서 A(3)·B(4) 착수 → A 완료 후 C(4)·D(6)·E(5) 착수 → B·C 합류점에서 더미로 D 완료점에 연결 → F(3) 착수 후 종료
· 결합점 EST / LST: 개시점 0 / 0, A 완료점 3 / 3, B·C 합류점 7 / 9, D 완료(F 착수)점 9 / 9, 종료점 12 / 12
· 주공정선(굵은 선): A → D → F
※ △ = 결합점 EST(최조시각), □ = LST(최지시각)

[해설]

네트워크 공정표에서 결합점의 EST(최조시각)는 시작점부터 그 결합점까지 가능한 가장 빠른 도달 시각이고, LST(최지시각)는 전체 공기를 지키면서 늦출 수 있는 가장 늦은 시각이다. 각 경로의 소요일수를 비교하면 A→D→F 경로가 3+6+3=12일로 가장 길어 여유시간이 0인 주공정선이 되며, 전체 공사기간은 12일이다.

(1) 로이유리 — 유리 표면에 은(Ag) 등 저방사 금속막을 코팅해 방사율·열관류율은 낮추고 가시광선 투과율은 높인 유리
(2) 단열 간봉 — 복층유리에서 유리 사이 간격을 유지하는, 열전도율이 낮은 가장자리 간격재

[해설]

로이유리는 표면에 은(Ag) 등 금속 박막을 코팅해 장파장 적외선(열)을 반사시킴으로써 방사율과 열관류율은 낮추고 가시광선 투과율은 높게 유지한 유리다. 여름철 열유입 차단과 겨울철 열손실 방지에 함께 기여하며, 주로 복층유리에 적용한다.

단열 간봉은 복층유리의 유리판 사이 공기층 간격을 유지하는 가장자리 부재로, 열전도율이 낮은 재질을 사용해 알루미늄 간봉에서 생기던 창호 가장자리의 결로·열교와 열손실을 줄인다.

① 말뚝의 관입 심도
② 말뚝의 지지력
③ 말뚝을 박은 위치(위치 측량)
④ 최종 관입량 및 리바운드량

[해설]

타입공법으로 시공한 말뚝은 시공 직후 지지력 확보 여부를 확인하기 위해 관입 심도, 지지력(관입저항), 계획 위치와의 오차(위치 측량), 최종 관입량 및 리바운드량(항타 완료 시 매타당 관입량과 탄성복원량)을 검사한다.

$G_x = (50 \times 100)(50) - (35 \times 80)(50) = 110{,}000$ mm³

[해설]

속이 빈 단면의 단면1차모멘트는 전체(바깥) 단면의 1차모멘트에서 빈 부분(안쪽) 단면의 1차모멘트를 빼서 구한다. 각 사각형의 1차모멘트는 단면적에 그 도심에서 기준축(x축, 단면 하단)까지의 거리를 곱한 값이며, 바깥·안쪽 사각형 모두 도심이 하단에서 50mm 위치에 있으므로 같은 거리를 곱해 차감한다.

타설한 콘크리트 윗면에서 최대 측압이 생기는 지점까지의 깊이(높이)

[해설]

콘크리트 헤드는 거푸집 측압 산정의 기준이 되는 개념으로, 타설한 콘크리트 윗면에서부터 최대 측압이 발생하는 지점까지의 연직거리를 말한다.

타설 초기에는 콘크리트가 액체처럼 거동해 깊이에 비례하여 측압이 커지지만, 어느 깊이 아래에서는 응결이 진행되어 측압이 더 이상 증가하지 않는다. 그 경계가 되는 깊이가 콘크리트 헤드다.

타설 속도가 빠를수록, 슬럼프가 클수록, 1회 타설 높이가 클수록 콘크리트 헤드와 최대 측압이 함께 커지므로 거푸집 설계와 타설 속도·높이 관리의 지표가 된다.

(1) 적격낙찰제도(적격심사낙찰제) — 입찰가격과 함께 시공경험·기술능력·경영상태 등 계약수행능력을 종합 심사해 일정 기준 이상인 자를 낙찰자로 정하는 제도
(2) 종합심사낙찰제도 — 공사수행능력 점수와 입찰금액 점수에 사회적책임 점수를 합산해 최고점 입찰자를 낙찰자로 정하는 제도

[해설]

적격낙찰제도(적격심사낙찰제)는 예정가격 이하 최저가 입찰자부터 순차로 시공경험·기술능력·경영상태·입찰가격 등 계약수행능력을 종합 심사해, 일정 점수 이상이면 낙찰자로 선정하는 제도다.

종합심사낙찰제도는 가격 외에 공사수행능력과 사회적책임을 평가점수로 환산해 합산점수가 가장 높은 자를 낙찰자로 정하는 제도로, 저가 낙찰에 따른 부실시공을 막기 위해 주로 대형 공사에 적용한다.

① 현장까지의 운반·배출 시간
② 공장의 콘크리트 제조(생산) 능력
③ 확보 가능한 레미콘 운반차 대수

[해설]

레미콘은 비빔 후 타설까지의 시간이 품질(슬럼프 저하, 콜드조인트)에 직결되므로, 콘크리트 품질이 유지되는 범위 내에서 운반시간이 짧은 공장을 선정해야 한다.

또한 요구 물량을 감당할 수 있는 공장의 1일 제조능력과, 연속 타설이 끊기지 않도록 확보 가능한 운반차(레미콘 트럭) 대수를 함께 검토한다.

$M_{cr}=0.63\lambda\sqrt{f_{ck}}\cdot\dfrac{bh^2}{6}=0.63\times1\times\sqrt{30}\times\dfrac{300\times600^2}{6}$
$=62{,}111{,}738$ N·mm $\approx62.11$ kN·m

[해설]

휨균열모멘트(균열모멘트)는 콘크리트 인장연단이 파괴계수(휨인장강도) $f_r$에 도달할 때의 모멘트로, 보통중량콘크리트는 $f_r=0.63\lambda\sqrt{f_{ck}}$(MPa)이며 경량콘크리트 계수 $\lambda=1$을 적용한다.

여기에 단면계수 $bh^2/6$을 곱해 산정하는데, 이때 쓰는 춤은 부재의 전체 춤 $h=600$mm이지 유효춤 $d=550$mm가 아니라는 점에 유의한다. 이 값을 초과하는 휨모멘트가 작용하면 인장연단에 균열이 발생한다.

① 0.004
② 2

[해설]

콘크리트구조기준상 비긴장(프리스트레스를 가하지 않은) 휨부재는 공칭강도에서 충분한 연성거동을 확보하도록 순인장변형률의 최소 허용값을 규정한다. 철근 항복강도가 400MPa 이하이면 0.004 이상을, 400MPa을 초과하는 고강도철근을 쓰면 그 철근의 항복변형률(εy=fy/Es)의 2배 이상을 확보해야 한다.

(1) 정의 — 지하 주차장 등에서 거푸집 동바리 해체 후, 상부 하중과 차량 진동에 의한 균열을 막기 위해 설치하는 가설 지주
(2) 설치 위치 — ① 슬래브(바닥판) 중앙부 ② 보 중앙부

[해설]

잭 서포트는 슬래브·보의 거푸집 동바리를 조기 해체한 뒤에도 콘크리트가 설계강도에 도달하기 전까지 상부 적재하중과 차량 진동으로 인한 균열·처짐을 방지하기 위해 설치하는 가설 지주다. 처짐과 균열이 가장 크게 나타나는 부재 중앙부, 즉 슬래브 중앙부와 보 중앙부에 주로 설치한다.

① 축방향 주철근의 좌굴 방지
② 수평력(전단력)에 대한 전단 보강

[해설]

띠철근(Hoop)은 기둥의 주철근을 일정 간격으로 감싸 묶어, 압축력을 받는 주철근이 좌굴하지 않도록 구속하는 역할과, 지진 등 수평력에 의한 전단력에 저항하는 전단보강근 역할을 겸한다.

(1) 소요량(원판 $600 \times 500$) $= (0.6 \times 0.5 \times 0.004) \times 7{,}850 \times 30 = 282.6$ kg
(2) 스크랩량(잘라낸 삼각형) $= \left(\dfrac{1}{2} \times 0.25 \times 0.5 \times 0.004\right) \times 7{,}850 \times 30 = 58.88$ kg

[해설]

사다리꼴 강판은 가로 600mm×세로 500mm의 직사각형 원판에서 모서리 삼각형을 잘라내 만든다. 소요량은 잘라내기 전 원판 전체의 중량(부피×비중)이므로 $0.6 \times 0.5 \times 0.004$로 계산한다. 스크랩은 잘려 나가는 삼각형으로, 밑변이 윗변과 아랫변의 차 $600 - 350 = 250$mm, 높이가 500mm이므로 면적은 $\dfrac{1}{2} \times 0.25 \times 0.5$이다. 두께 4mm는 0.004m로, 비중 7.85는 7,850kg/m³로 환산해 30개분을 곱한다.

길이쌓기 켜와 마구리쌓기 켜를 번갈아 쌓고, 마구리 켜 모서리에 반절·이오토막을 써서 통줄눈이 생기지 않게 한 가장 견고한 쌓기법

[해설]

영식쌓기(영국식 쌓기)는 한 켜는 길이쌓기, 다음 켜는 마구리쌓기로 번갈아 쌓는 방식이다. 마구리 켜의 모서리에는 반절 또는 이오토막을 사용해 상하 켜의 세로줄눈이 일직선으로 겹치는 통줄눈을 방지하며, 이 때문에 벽돌쌓기 방식 중 강도와 결합력이 가장 우수한 방식으로 평가된다.

① 버팀대(스트러트)가 없어 굴착 공간을 넓게 활용할 수 있다.
② 작업 공간이 좁은 현장에도 적용할 수 있다.
③ 굴착부에 가설재가 없어 대형 장비의 반입·작업이 용이하다.
④ 인접 대지·지중 매설물과의 간섭 검토 및 앵커 정착 승낙이 필요하다.

[해설]

어스앵커 공법은 흙막이 벽체 배면 지반에 앵커체를 정착시켜 인장력으로 토압을 지지하는 방식이다. 버팀대(Strut)가 필요 없어 굴착 공간을 넓게 쓸 수 있고, 협소한 현장에도 적용이 쉬우며 대형 굴착 장비의 반입·반출이 자유롭다.

다만 앵커가 인접 대지나 지중 매설물 하부까지 뻗어 나가므로, 시공 전 인접 부지 소유자의 정착 승낙과 매설물 간섭 여부를 반드시 검토해야 한다.

(1) $C = \dfrac{160}{0.50} = 320$ kg/m³
(2) 잔골재량
· 시멘트 부피 $= \dfrac{320}{3.15 \times 1{,}000} = 0.102$ m³
· 물 부피 $= \dfrac{160}{1 \times 1{,}000} = 0.16$ m³
· 전체 골재 부피 $= 1 - (0.102 + 0.16 + 0.01) = 0.728$ m³
· 잔골재 부피 $= 0.728 \times 0.40 = 0.291$ m³
· 잔골재량 $= 0.291 \times 2.5 \times 1{,}000 = 727.5$ kg
(3) 굵은골재량 $= 0.728 \times 0.60 \times 2.6 \times 1{,}000 = 1{,}135.68$ kg

[해설]

단위시멘트량은 단위수량을 물시멘트비로 나누어 구한다(C=160÷0.5=320kg). 골재의 절대부피는 전체 1㎥에서 시멘트·물·공기가 차지하는 부피를 뺀 값(0.728㎥)이며, 이를 잔골재율 40%와 60%로 나누어 각 부피에 밀도를 곱하면 잔골재량과 굵은골재량이 산출된다. 재료 무게는 부피(㎥)에 밀도(g/cm³=t/㎥, 즉 ×1,000kg)를 곱해 구한다는 점이 핵심이다.