건축기사 실기 · 2023년 4회차 기출문제 정답·해설 페이지

공동도급으로 공사를 수주한 뒤, 실제로는 한 회사가 전체를 시공하고 나머지 회사는 서류상으로만 참여하는 방식

[해설]

페이퍼 조인트는 공동도급(Joint Venture) 계약상으로는 여러 회사가 공동 참여하지만, 실제 시공은 특정 한 회사가 전담하고 나머지는 서류(지분·명의)로만 이름을 올리는 형태다. 실질적 시공 책임과 계약상 책임의 주체가 어긋나 부실시공·하자 책임 소재 문제가 발생할 수 있어 발주자 관리가 필요한 대상이다.

(1) 접합유리 — 두 장 이상의 판유리 사이에 합성수지 필름(PVB 등)을 끼워 붙인 유리(합판유리)
(2) 저방사유리 — 유리 표면에 열적외선을 반사하는 은(Ag) 계열 금속막을 코팅해 방사율·열관류율은 낮추고 가시광선 투과율은 높게 유지한 유리

[해설]

접합유리는 두 장 이상의 판유리 사이에 접착성 필름(PVB 등)을 삽입해 접합한 유리로, 파손 시에도 파편이 필름에 붙어 있어 비산이 적어 안전유리로 쓰인다.

저방사유리(Low-E, 로이유리)는 유리 표면의 금속 은막이 장파장 적외선을 반사해 방사율과 열관류율을 낮추면서 가시광선 투과율은 높게 유지한 유리로, 단열·차열 성능을 높인다. 코팅면 위치에 따라 하계·동계 차폐 성능이 달라진다.

③ → ④ → ① → ②
(바탕처리 → 눈먹임 → 색올림 → 왁스 문지름)

[해설]

목재면 바니시칠은 먼저 바탕처리로 표면을 정리한 뒤, 눈먹임으로 목재 도관을 메워 흡수를 조정한다.

이어 색올림으로 원하는 색상을 내고, 마지막에 왁스 문지름으로 광택을 내어 마무리한다.

(1) $\Sigma H = 0$ → $H_A = 0$
(2) $\Sigma V = 0$ → $V_A - 30 = 0$, $V_A = +30$ kN (↑)
(3) $\Sigma M_A = 0$ → $M_A + 30 \times 4 - 120 = 0$, $M_A = 0$

[해설]

구조물이 고정단 A를 갖는 정정 구조일 때 A점 반력은 힘의 평형조건 $\Sigma H=0$, $\Sigma V=0$, $\Sigma M_A=0$을 순서대로 적용해 구한다. 수평하중이 없어 $H_A=0$이고, 연직하중 30kN에 의해 $V_A=30$kN(↑)이며, 30kN의 모멘트(30×4=120kN·m)가 외력 모멘트 120kN·m와 상쇄되어 $M_A=0$이 된다.

스캘럽(Scallop)

[해설]

스캘럽은 용접선이 서로 교차하는 부위에서 먼저 용접한 부분이 나중 용접의 열영향을 다시 받아 취약해지는 것을 막기 위해, 교차 지점의 모재를 부채꼴 모양으로 모따기해 두 용접선이 겹치지 않도록 하는 것이다. 철골 용접 접합부 상세도에서 흔히 다루는 용어다.

(1) 정의 — 콘크리트(모르타르)를 압축공기로 노즐에서 시공면에 뿜어 붙여 시공하는 공법
(2) 장점
① 거푸집 등 가설공사가 불필요해 시공성이 좋다.
② 시공면의 강도·수밀성·내구성을 높인다.
(3) 단점
① 분진 발생과 재료 손실(리바운드)이 많다.
② 표면이 거칠고 균열이 생기기 쉽다.

[해설]

숏크리트는 압축공기를 이용해 노즐에서 콘크리트(또는 모르타르)를 시공면에 뿜어 붙이는 뿜어붙이기 공법으로, 거푸집 설치가 어려운 터널·경사면 등에 쓰인다.

거푸집이 필요 없어 임의 형상에 시공성이 좋고 시공속도가 빨라 즉시 지보 효과를 얻을 수 있으며, 시공면의 강도·수밀성·내구성도 높인다. 반면 분사 과정에서 재료가 튕겨 나가는 리바운드 손실과 분진이 많고, 표면이 거칠어 균열이 생기기 쉽다.

① 4,000
② 1,000~2,000
③ 300
④ 200
⑤ 100

[해설]

지반의 장기 허용지내력도는 지반 종류에 따라 경암반 4,000kN/m², 연암반 1,000~2,000kN/m², 자갈 300kN/m², 자갈과 모래의 혼합물 200kN/m², 모래 100kN/m²이다. 암반이 가장 크고, 흙 지반에서는 입자가 굵은 자갈에서 자갈·모래 혼합물, 모래로 갈수록 작아진다는 순서로 외운다. 단기 허용지내력도는 이 값의 1.5배로 본다.

· 유효깊이 $d = 550 - 50 = 500$ mm
(1) $a = \dfrac{A_s f_y}{0.85 f_{ck} b} = \dfrac{1{,}500 \times 400}{0.85 \times 28 \times 300} = 84.03$ mm
(2) $\phi M_n = \phi A_s f_y \left(d - \dfrac{a}{2}\right) = 0.85 \times 1{,}500 \times 400 \times \left(500 - \dfrac{84.03}{2}\right) = 233.57$ kN·m
(3) $M_u = \dfrac{P_u L}{4} + \dfrac{w_u L^2}{8} = \dfrac{P_u \times 6}{4} + \dfrac{5 \times 6^2}{8} = 1.5P_u + 22.5$
(4) $M_u \le \phi M_n$ 에서 $1.5P_u + 22.5 \le 233.57$, $P_u \le 140.72$ kN

[해설]

등가응력블록 깊이 $a=\dfrac{A_sf_y}{0.85f_{ck}b}$로 구한 뒤, 설계휨강도 $\phi M_n=\phi A_sf_y(d-a/2)$를 산정한다. 이어 하중조합에 의한 계수모멘트 $M_u=\dfrac{P_uL}{4}+\dfrac{w_uL^2}{8}$가 설계휨강도를 넘지 않는 조건($M_u \le \phi M_n$)에서 $P_u$의 최댓값을 역산한다.

하중의 증가 없이도 시간이 지남에 따라 변형이 계속 증가하는 굳은 콘크리트의 소성변형 현상

[해설]

크리프는 하중의 크기 변화 없이도 지속하중이 재하된 상태에서 시간이 지남에 따라 콘크리트의 변형(변위)이 계속 증가하는 소성변형 현상이다. 물시멘트비가 클수록, 재하 시기가 이를수록, 부재 단면이 작을수록 크리프가 커지며, 건조수축과 함께 장기처짐의 주요 원인이다.

① 굴착 벽면의 붕괴 방지(측압 유지)
② 지하수 유입 차단(차수, 불투수막 형성)
③ 굴착 토사의 분리·부유·배출

[해설]

안정액(벤토나이트 이수·슬러리)은 지하연속벽 굴착 시 굴착 홈 벽면에 불투수성 필터막(니벽, mud cake)을 형성한다.

이 막과 액의 측압으로 벽면 붕괴를 막고, 지하수 유입을 차단(차수)하며, 굴착으로 생긴 토사를 분리·부유시켜 배출하기 쉽게 한다.

· 창고 면적 $A = 0.4 \times \dfrac{N}{n}$ (N: 포대수, n: 쌓기 단수)
$A = 0.4 \times \dfrac{500}{12} = 16.67$ m²

[해설]

시멘트 창고 소요 면적은 $A = 0.4 \times N/n$으로 산정한다. 계수 0.4는 시멘트 1포를 1단으로 쌓을 때의 소요 바닥면적(적재+통로 여유 포함)에 해당하는 경험값이다.

500포를 12단으로 쌓으면 $A = 0.4 \times 500/12 = 16.67$m²이며, 실무에서는 이 값에 여유를 두어 계획한다. 쌓기 단수가 주어지지 않으면 13단을 최대로 본다.

(1) 표준 네트워크 공정표 — 주공정선 A → D → G, 표준공기 20일
· 구성: 개시 결합점에서 A(5)·B(18)·C(16) 착수 → A 완료 후 D(8)·E(7)·F(6) → D·E·F 합류 후 G(7) → 종료
· 결합점 EST / LST: 개시점 0 / 0, A 완료점 5 / 5, F 완료점 11 / 13, E 완료점 12 / 13, D 완료(G 착수)점 13 / 13, C 완료점 16 / 20, 종료점 20 / 20
※ △ = 결합점 EST(최조시각), □ = LST(최지시각), 굵은 선 = 주공정선

(2) 표준 총공사비
$= 170{,}000 + 300{,}000 + 320{,}000 + 200{,}000 + 110{,}000 + 120{,}000 + 150{,}000 = 1{,}370{,}000$ 원

(3) 공기 4일 단축(20일 → 16일) 시 추가비용
· 19일: 단축 대상 D — 추가비용 30,000 원
· 18일: 단축 대상 G — 추가비용 35,000 원
· 17일: 단축 대상 B+G — 추가비용 65,000 원
· 16일: 단축 대상 A+B — 추가비용 70,000 원
· 추가비용 합계 $= 30{,}000 + 35{,}000 + 65{,}000 + 70{,}000 = 200{,}000$ 원
· 총공사비 $= 1{,}370{,}000 + 200{,}000 = 1{,}570{,}000$ 원

[해설]

모든 활동(A~G)을 정상 공기로 시공할 때 총공사비는 각 활동 정상공비의 합이며, 최장경로(A→D→G, 20일)가 주공정선이 된다. 공기를 단축할 때는 비용구배(추가공비÷단축가능일수)가 작은 활동부터, 여러 경로가 동시에 주공정선이 되면 각 경로에 공통되는 활동이나 서로 다른 경로의 활동을 함께 단축해 가장 저렴한 조합을 선택한다. 4일 단축(20일→16일) 시 추가비용 20만원을 더해 총공사비는 157만원이 된다.

(1) 솟음 — 보·트러스 등에서 처짐을 예상해 부재를 위로 미리 구부려 올리는 것 또는 그 크기
(2) 토핑 콘크리트 — 바닥판 높이 조절이나 하중 분산을 위해 프리캐스트·프리스트레스 바닥판 위에 덧치는 현장타설 콘크리트

[해설]

솟음은 보나 트러스가 자중·활하중으로 처질 것을 미리 예상해 제작·시공 단계에서 부재를 위로 볼록하게 들어 올려 두는 것 또는 그 크기를 말한다. 토핑 콘크리트는 프리캐스트·프리스트레스 바닥판을 설치한 뒤 그 위에 현장에서 타설하는 콘크리트로, 바닥 수평 조정과 일체화·하중 분산 역할을 한다.

(1) 파레토도 — 불량·결함을 크기 순으로 나열해 나타낸 그림
(2) 특성요인도 — 결과(특성)에 어떤 원인이 관계하는지 계통적으로 나타낸 그림
(3) 층별 — 데이터를 특징에 따라 몇 개의 부분 집단으로 나누는 것
(4) 산점도 — 대응하는 두 짝의 데이터를 하나의 점으로 찍어 나타낸 그림

[해설]

파레토도는 불량·결함 항목을 발생 빈도(또는 손실금액) 크기 순으로 나열해 중점 관리 대상을 찾는 그림이고, 특성요인도는 결과(특성)에 영향을 주는 원인들을 뼈대(생선뼈) 형태로 계통화한 그림이다. 층별은 데이터를 발생 조건 등 특징에 따라 몇 개의 부분집단으로 나누어 분석하는 것이며, 산점도는 대응하는 두 변수의 데이터를 좌표 위 점으로 찍어 상관관계를 파악하는 그림이다.

· 플랜지 10×2, 웨브 4×10, 도심축은 하단에서 7cm(플랜지 중심까지 4cm, 웨브 중심까지 2cm)
$I_x = \left[\dfrac{10 \times 2^3}{12} + (10 \times 2) \times 4^2\right] + \left[\dfrac{4 \times 10^3}{12} + (4 \times 10) \times 2^2\right] = 820$ cm⁴

[해설]

T형 단면은 상부 플랜지(10×2cm)와 하부 웨브(4×10cm)로 이루어지며, 전체 단면적에 대한 도심은 하단에서 7cm 지점에 있다. 각 부분의 자체 단면2차모멘트에 평행축 정리(도심까지 거리의 제곱×면적)를 더해 합산하면 $I_x=820$cm⁴이 된다.

실비비율 보수가산식

[해설]

실비비율 보수가산식(Cost Plus Fixed Percentage)은 실비정산 보수가산식 계약의 한 유형으로, 공사에 든 실제 비용을 확인·정산한 뒤 그 실비에 미리 정한 비율(퍼센트)을 곱한 금액을 시공자 보수로 지급한다. 실비가 늘어나면 보수도 함께 늘어나므로 시공자의 원가 절감 유인이 약하다는 특징이 있다.

(1) 떠붙임 공법
(2) 압착붙임 공법
(3) 신축줄눈(Expansion Joint)

[해설]

떠붙임 공법은 타일 뒷면에 붙임모르타르를 얹어 바탕면에 눌러 붙이는 가장 오래된 방식이고, 압착붙임 공법은 평탄한 바탕 모르타르 위에 붙임모르타르를 바른 뒤 타일을 두드려 눌러 붙이는 방식이다. 신축줄눈은 온도변화·부등침하·진동 등에 의한 균열을 흡수하도록 미리 계획해 두는 줄눈이다.

① 4℃
② 60
③ AE제(또는 AE감수제)

[해설]

한중 콘크리트는 타설 후 초기 동해 위험이 있는 저온기(일평균기온 4℃ 이하)에 시공하는 콘크리트로, 초기 동결을 막기 위해 물시멘트비를 60% 이하로 제한하고 AE제·AE감수제를 사용해 공기연행에 의한 내동해성을 확보한다.

① 계수하중 $P_u = 1.2P_D + 1.6P_L = 1.2 \times 20 + 1.6 \times 30 = 72$ kN ($1.4P_D = 28$ kN보다 크므로 지배)
② 목두께 $a = 0.7S = 0.7 \times 5 = 3.5$ mm, 단위길이당 용접면적 $A_w = a \times 1 = 3.5$ mm²
③ 단위길이당 설계강도 $\phi R_n = \phi(0.6F_{uw})A_w = 0.75 \times (0.6 \times 420) \times 3.5 = 661.5$ N/mm
④ $L_e = \dfrac{P_u}{\phi R_n} = \dfrac{72 \times 10^3}{661.5} = 108.84$ mm

[해설]

하중조합(1.2D + 1.6L과 1.4D 중 큰 값)으로 계수하중을 정한다. 여기서는 72kN이 28kN보다 크므로 1.2D + 1.6L이 지배한다.

필릿용접의 목두께는 $a = 0.7S$이며, 단위길이(1mm)당 용접 유효면적은 목두께와 같은 3.5mm²다. 용접부 설계강도는 $\phi(0.6F_{uw})$에 목두께를 곱한 값($\phi = 0.75$)으로 단위길이당 661.5N/mm가 된다.

소요 유효길이는 계수하중을 단위길이당 설계강도로 나눈 값이므로 $72{,}000 / 661.5 = 108.84$mm다. 모재 인장강도 $F_u = 490$MPa는 용접재 강도 검토용 참고값으로, 용접부 강도 산정에는 $F_{uw}$를 쓴다.

드레인 보드(Drain Board)

[해설]

드레인 보드는 지하 옹벽이나 지하외벽 배면에 부착하는 판 형태의 배수재로, 쇄석을 이용한 재래식 배수층을 대체하는 영구 배수공법 자재다. 보드 내부의 요철·홈을 따라 침투수를 모아 하부 배수관이나 양수관으로 흘려보내 수압을 저감시킨다.

(1) 명칭 — 선행 냉각(Pre-Cooling, 프리쿨링)
(2) 목적 — 타설 온도를 낮춰 시멘트 수화열에 의한 온도균열을 억제
(3) 사용 재료
① 얼음
② 액체질소

[해설]

매스콘크리트는 부재 두께가 커서 시멘트 수화열에 의한 내부-표면 온도차로 온도균열이 발생하기 쉽다.

선행 냉각(Pre-Cooling)은 타설 전에 골재·배합수 등 재료 자체를 미리 냉각해 콘크리트의 타설 온도를 낮추는 방법으로, 얼음이나 액체질소를 배합수·골재 냉각에 사용하는 것이 대표적이다. 타설 후 관을 묻어 냉각수를 순환시키는 파이프쿨링(관로냉각)과 함께 대표적인 온도균열 저감 대책이다.

[해설]

귀규준틀은 건물 외곽의 모서리(귀퉁이)마다, 평규준틀은 각 변의 직선 구간마다 설치하므로, 평면의 모서리 개수와 변의 개수를 세면 설치 개소가 정해진다.

귀규준틀은 두 벽면이 만나는 귀(모서리)에서 기준선의 수평·수직을 함께 잡아주는 역할을 하고, 평규준틀은 모서리 사이 평탄한 벽선 구간에서 중간 기준을 잡아준다.

채점 포인트는 평면도의 꺾이는 지점(볼록·오목 모서리를 모두 포함)을 빠짐없이 세어 귀규준틀 개소를 정하고, 그 사이 직선 구간 수만큼 평규준틀을 배치했는지 확인하는 것이다.

[해설]

콘크리트량은 각 부재를 중복 없이 순치수로 나누어 체적을 구하고, 거푸집량은 콘크리트에 접하는 노출면만 합산하는 물량산출 원칙에 따라 콘크리트 55.43 m³, 거푸집 447.68 m²가 산출된다.

기둥은 층고에서 슬래브 두께를 뺀 순높이(1층 $3.30-0.13=3.17$m, 2층 2.87m)를 단면적에 곱하고, 보는 슬래브 두께를 뺀 순춤 0.47m에 기둥 사이 순길이($G_1$ 5.7m·$G_2$ 4.7m)를 곱하며, 슬래브는 외곽 전체 면적 $12.3 \times 10.3$에 두께 0.13m를 곱한다.

거푸집은 기둥 둘레 $(0.3+0.3) \times 2$×순높이, 보는 양 측면 $0.47 \times$ 순길이 $\times 2$, 슬래브는 하부면 $12.3 \times 10.3$에 테두리 옆면 $(12.3+10.3) \times 2 \times 0.13$을 더해 2개 층을 계상하며, 슬래브와 맞닿아 이미 산입된 보 윗면처럼 중복되는 면은 계산에서 제외하는 것이 채점 포인트다.

(1) 물시멘트비 — 굳지 않은 모르타르·콘크리트의 시멘트 페이스트에서 시멘트 질량에 대한 물 질량의 백분율
(2) 물결합재비 — 시멘트 페이스트에서 결합재(시멘트+혼화재) 질량에 대한 물 질량의 백분율

[해설]

물시멘트비(W/C)는 굳지 않은 콘크리트의 시멘트 페이스트에서 시멘트 질량에 대한 물 질량의 백분율이고, 물결합재비(W/B)는 시멘트에 혼화재(플라이애시, 고로슬래그 미분말 등)를 더한 결합재 전체 질량에 대한 물 질량의 백분율이다. 혼화재를 사용하는 배합에서는 물시멘트비 대신 물결합재비를 기준으로 관리한다.

① 갱 폼(Gang Form)
② 클라이밍 폼(Climbing Form)
③ 슬라이딩 폼(Sliding Form)

[해설]

갱 폼은 대형 벽체용 거푸집을 미리 조립·제작해 반복 사용하는 시스템 거푸집이고, 클라이밍 폼은 콘크리트 타설 후 자체적으로 상승시키며 벽체를 연속 시공하는 거푸집이다. 슬라이딩 폼은 거푸집을 연속적으로 서서히 끌어올리며 시공이음 없이 벽체를 시공하는 공법으로, 사일로·굴뚝 등 수밀성이 요구되는 구조물에 특히 유리하다. 세 가지 모두 벽체 전용 시스템 거푸집으로 전용(轉用) 횟수가 많아 공기 단축에 유리하다.

· 양단 고정 → 유효길이계수 $K = 0.5$
· 최소 회전반경 $r_{min} = \sqrt{\dfrac{I_{min}}{A}} = \sqrt{\dfrac{\pi D^4/64}{\pi D^2/4}} = \dfrac{D}{4}$
· $\lambda = \dfrac{KL}{r_{min}} = \dfrac{2L}{D} = \dfrac{2 \times (3 \times 10^3)}{100} = 60$

[해설]

세장비 $\lambda = KL/r_{min}$에서, 양단 고정 기둥의 유효길이계수는 $K=0.5$이다. 원형 단면의 최소 회전반경은 $r_{min}=D/4$이므로, $\lambda = \dfrac{0.5 \times 3{,}000}{100/4} = 60$으로 검산된다.