건축기사 실기 · 2023년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

무수축 모르타르

[해설]

베이스플레이트 하부는 기초 콘크리트와 밀착시켜 하중을 균등하게 전달해야 하므로, 경화 시 수축이 없어 틈이 생기지 않는 무수축 모르타르(Non-Shrink Mortar)로 그라우팅한다.

① 150 ② 120

[해설]

콘크리트공사 표준시방서 기준 이어치기 허용시간 간격이다. 외기온이 높을수록 응결이 빨라 콜드조인트 발생 위험이 커지므로 허용시간을 더 짧게(120분) 둔다. 25℃ 이하는 150분, 초과는 120분으로 암기한다.

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.

· 단면적 $A = \dfrac{I}{r^2} = \dfrac{64{,}000}{\left(\dfrac{20}{\sqrt{3}}\right)^2} = 480\,\text{cm}^2$
· 높이 $h = \sqrt{\dfrac{12I}{A}} = \sqrt{\dfrac{12 \times 64{,}000}{480}} = 40\,\text{cm}$
· 폭 $b = \dfrac{A}{h} = \dfrac{480}{40} = 12\,\text{cm}$

[해설]

단면2차반경의 정의 $r=\sqrt{I/A}$에서 단면적 $A=I/r^2=480\,\text{cm}^2$를 먼저 구한다. 직사각형 단면의 $I=\dfrac{bh^3}{12}=\dfrac{Ah^2}{12}$ 관계를 이용해 $h=\sqrt{12I/A}=40\,\text{cm}$, $b=A/h=12\,\text{cm}$를 구한다.

드라이브 핀(Drive Pin)

[해설]

드라이브 핀은 화약(공포탄)의 폭발력을 이용한 타정총, 즉 드라이비트로 콘크리트·강재에 직접 박아 넣는 특수 못이다.

못이 잘 박히지 않는 경질 바탕에 앵커·설비 배관·마감재를 고정할 때 사용하며, 머리형(H형)과 나사형(T형)이 있다.

(1) 피치(Pitch)
(2) 게이지 라인(Gauge Line)
(3) 게이지(Gauge)

[해설]

피치는 응력 방향(볼트열 방향)의 볼트 중심 간격, 게이지 라인은 볼트 중심을 잇는 선, 게이지는 인접한 두 게이지 라인 사이의 거리를 말한다. 강구조 접합부 배치 도면에서 세 용어를 혼동하지 않도록 정의를 구분해 암기한다.

① 슬럼프(Slump)
② 슬럼프 플로(Slump Flow)
③ 공기량
④ 콘크리트 온도

[해설]

표준시방서의 레디믹스트 콘크리트 받아들이기 품질검사 항목은 굳지 않은 콘크리트의 상태, 슬럼프, 슬럼프 플로, 공기량, 온도, 단위용적질량, 염소이온량, 배합, 강도로 각각 별개 항목이다. 슬럼프는 일반 콘크리트의 반죽질기를, 슬럼프 플로는 고유동·고강도 콘크리트의 유동성을 확인하는 별도 항목이므로 함께 써도 된다. 문제에서 제외한 '굳지 않은 콘크리트의 상태검사'는 재료분리 저항성·워커빌리티를 육안으로 확인하는 항목이다.

[해설]

$N=(r+m+f)-2j$ 공식에 반력수 $r=3$, 부재수 $m=8$, 강절점수 $f=0$, 절점수 $j=5$를 대입하면 $N=1$로 1차 부정정이며 안정 구조가 된다.

반력수는 힌지(2)와 롤러(1)를 더한 값이고, 트러스 부재는 모두 2력 부재(핀절점)로 가정하므로 강절점수 $f$는 0으로 둔다.

산정된 $N$이 0보다 크면 부정정, 0이면 정정, 음수이면 불안정 구조로 판별하는 것이 채점 포인트이며, N=1은 힘의 평형 방정식만으로는 풀 수 없는 여분의 부재나 반력이 하나 있음을 의미한다.

고층 건물처럼 반복 작업이 많은 공사에서 각 작업조의 생산성을 직선의 기울기로 나타내어 반복 작업의 진행 상황을 도식화하는 관리 기법

[해설]

LOB 기법은 세로축에 층(반복단위), 가로축에 시간을 두고 각 작업의 진행을 사선으로 표시해, 여러 작업조가 각 층을 반복 진행할 때 작업 간 간섭이나 속도 차이를 한눈에 파악하도록 돕는다. 아파트·오피스 등 동일 평면이 반복되는 고층건물 공정관리에 주로 활용된다.

(1) 압밀 — 점성토 지반에 하중이 작용하여 흙 속의 간극수가 서서히 배출되면서 압축·침하되는 현상
(2) 다짐 — 사질토 지반에 외력(다짐 에너지)을 가해 흙 속의 공기를 배출시켜 밀도를 높이는 것

[해설]

압밀은 점성토에서 하중에 의해 간극수가 장기간에 걸쳐 배출되며 체적이 감소하는 시간 의존적 자연현상이다.

다짐은 사질토에 다짐기계로 인위적 에너지를 가해 간극 속 공기를 단시간에 배출시켜 밀실하게 만드는 시공 행위로, 침하가 즉시 완료된다.

암기 포인트 — 압밀: 점성토·간극수·장기·자연현상 / 다짐: 사질토·공기·즉시·시공행위.

· 예민비 = 자연시료 압축강도 ÷ 이긴시료 압축강도
$S_t = \dfrac{8}{5} = 1.6$

[해설]

예민비($S_t$)는 흙을 교란(이김)시켰을 때의 강도 저하 정도를 나타내는 지표로, 자연시료 압축강도를 이긴시료 압축강도로 나눈 값이다.

$S_t = 8 \div 5 = 1.6$

값이 클수록 교란에 의한 강도 저하가 커 시공 중 강도저하에 유의해야 할 예민한 점토임을 뜻한다.

[해설]

주공정선(A→C→F→H, 표준공기 19일) 상에서 비용구배가 가장 낮은 작업부터 순차 단축하되, 도중에 새로운 경로가 함께 주공정선이 되면 해당 작업들을 동시에 단축해 3일을 줄인 결과 총공사비가 313,000원이 된다.

단축 순서는 F(5,000원/일)→A(6,000원/일)이며, 그 다음 1일은 B·C·D를 지나는 세 경로가 동시에 주공정선이 되어 세 작업을 함께 1일씩 단축해야 하므로 비용구배 합 22,000원이 적용된다.

채점 포인트는 표준총공사비 280,000원에 추가비용 $5{,}000+6{,}000+22{,}000=33{,}000$원을 더한 총공사비 313,000원 계산과, 단축 대상이 바뀌는 시점을 정확히 짚는 것이다.

① 1.0

[해설]

하중조합에서 지진하중(E)은 산정 과정에 이미 설계 수준의 지진력이 반영되어 있어 별도 할증 없이 계수 1.0을 곱한다. 고정하중계수 1.2, 활하중계수 1.6과 달리 지진하중은 계수 1.0을 쓴다는 점($1.2D + 1.0E + 1.0L$ 형태)이 하중조합식의 암기 포인트다.

① 수평이동 방식(Sliding)
② 고정 방식(Locking)
③ 회전 방식(Rocking)

[해설]

커튼월은 구조체 층간변위와 온도에 의한 열팽창 변위를 흡수하도록 패널을 구조체에 고정하는데, 수평이동(Sliding)·고정(Locking)·회전(Rocking) 방식으로 변위를 흡수한다. 각 방식은 변위 흡수 메커니즘(미끄러짐/구속/회전)으로 구분해 암기한다.

(1) 보
① 부피 $= 0.3 \times 0.4 \times 1 \times 150 = 18$m³
② 중량 $= 18 \times 2{,}400 = 43{,}200$kg
(2) 기둥
① 부피 $= 0.45 \times 0.6 \times 4 \times 50 = 54$m³
② 중량 $= 54 \times 2{,}400 = 129{,}600$kg

[해설]

부재 1개의 체적(단면적×길이)에 개수를 곱해 총 부피를 구하고, 여기에 단위중량 2,400kg/m³을 곱해 중량으로 환산한다.

단면 치수를 mm에서 m로 환산하는 것만 유의하면 단순 곱셈이다. 보 18m³·43,200kg, 기둥 54m³·129,600kg.

에폭시(Epoxy) 수지

[해설]

에폭시 수지는 접착력과 내구성·내약품성·내수성이 우수하고 경화 후 수축이 거의 없어 접합부 틈이 작다.

이 때문에 파손된 석재의 접합·보수용 접착제로 널리 쓰인다.

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

[해설]

레미콘(KS F 4009) 호칭 규격은 「굵은골재 최대치수 - 호칭강도 - 슬럼프(또는 슬럼프플로)」 순으로 표기한다.

25-30-180은 굵은골재 최대치수 25mm, 호칭강도 30MPa, 슬럼프 180mm를 뜻한다. 표기 순서와 각 항목의 단위(mm-MPa-mm)를 묶어서 암기해두면 어떤 숫자가 와도 바로 해석된다.

(1) 주재료
① 규사(규산질 재료)
② 생석회(석회질 재료)
③ 발포제(알루미늄 분말)
(2) 기포 제조 방법 — 발포제인 알루미늄 분말을 혼입해 화학반응(수소가스 발생)으로 미세기포를 만든 뒤, 고온·고압 증기양생(오토클레이브)으로 경화시킨다.

[해설]

ALC는 규산질 재료인 규사와 석회질 재료인 생석회(시멘트 포함)를 물과 배합하고, 여기에 발포제인 알루미늄 분말을 넣어 만든다. 알루미늄 분말이 알칼리와 반응해 수소가스를 발생시키면서 내부에 미세한 독립기포가 형성된다.

기포가 형성된 슬러리를 고온·고압의 오토클레이브에서 증기양생해 경화시킨 것이 ALC이며, 단위중량이 작아 경량이고 단열·내화 성능이 우수하다.

· 전단면적 $A_g = t(b_1 + b_2 - t) = 7 \times (100 + 100 - 7) = 7 \times 193 = 1{,}351$ mm²
· 볼트구멍 지름 $d = 20 + 2 = 22$ mm, 구멍 수 $n = 2$
· $A_n = A_g - n\,d\,t = 1{,}351 - 2 \times 22 \times 7 = 1{,}043$ mm²

[해설]

등변 ㄱ형강은 두 변을 펴서 하나의 평판으로 환산해 계산하며, 모서리에서 두께 t가 중복되므로 전개폭은 $b_1+b_2-t=100+100-7=193$ mm, 전단면적은 $A_g=t(b_1+b_2-t)=1{,}351$ mm²이다. 볼트구멍 지름은 공칭지름에 여유 2mm를 더해 M20 → 22mm를 적용하고, 순단면적은 전단면적에서 구멍 결손면적(구멍 수 × 지름 × 두께)을 공제해 $A_n=1{,}351-2\times22\times7=1{,}043$ mm²로 구한다. 연단거리·볼트간격 50mm는 파단선 판정을 위한 치수로, 파단선상 구멍이 2개인 이 문제에서는 엇모배치 보정($s^2/4g$)이 필요 없어 계산에는 쓰이지 않는다.

설계와 시공을 병행해, 설계가 끝난 부분부터 단계적으로 착공함으로써 전체 공기를 단축하는 방식

[해설]

패스트 트랙 공법은 전체 설계 완료를 기다리지 않고 기초·구조 등 먼저 확정된 부분의 도서로 순차 착공해 설계와 시공을 오버랩시킴으로써 총 공사기간을 단축하는 공정관리 기법이다. 설계 변경 시 이미 시공된 부위와의 조정이 필요해 관리 부담이 커지는 단점이 있다.

(1) 정의 — 지반을 천공하여 흙 시료를 채취(Sampling)하고 지층 상태를 파악하는 조사 방법
(2) 종류 — ① 오거 보링(Auger) ② 수세식 보링(Wash) ③ 회전식 보링(Rotary)

[해설]

보링은 지반에 구멍을 뚫어 흙 시료를 채취하고 지층 구성을 파악하는 대표적 지반조사 방법이다. 굴진 방식에 따라 오거 보링(인력·소형 천공), 수세식 보링(물을 분사해 굴진), 회전식 보링(비트를 회전시켜 정밀 굴진)으로 나뉘며, 회전식이 가장 정밀도가 높다.

① 유입된 지하수를 강제 배수(Pumping)하여 수압을 낮춘다.
② 구조물의 자중을 증대시켜 부력에 저항한다.
③ 영구 앵커(Rock Anchor)로 지반에 정착시켜 인장으로 저항한다.
④ 마찰말뚝을 시공하여 마찰력으로 부력에 저항한다.

[해설]

지하수위가 높은 지반에서 지하구조물은 부력으로 뜨려는 힘을 받는데, 대책으로 ① 배수(Pumping)로 수압 자체를 낮추거나, ② 구조물 자중을 늘려 부력에 저항하거나, ③ 영구앵커(록앵커)로 지반에 정착시켜 인장으로 저항하거나, ④ 마찰말뚝의 주면마찰력으로 저항하는 방법이 있다.

[해설]

내부힌지(D)를 경계로 DC 구간을 먼저 독립적으로 풀어 힌지에 걸리는 반력을 구한 뒤, 이를 AD 구간에 하중으로 옮겨 A·B의 반력을 구하는 겔버보의 표준 풀이 순서를 따른다.

DC 구간은 D-C를 단순보로 보아 $V_C=V_D=\dfrac{30 \times 6}{2}=90$ kN이며, 이 중 힌지 D의 반력 90kN은 AD 구간에 하향 하중으로 전달된다.

$\sum M_B=0 \;:\; V_A \times 6 - 40 \times 3 + 90 \times 3 = 0 \Rightarrow V_A = -25$ kN
$\sum V=0 \;:\; V_B = 40 + 90 + 25 = 155$ kN
수평하중이 없어 $H_A=0$이며, $V_A$가 음수로 나온 것은 A점 반력이 아래 방향임을 뜻한다는 부호 해석이 채점 포인트다.

화재로 급격히 가열된 콘크리트 표면부가 내부 수증기압을 견디지 못하고 소리를 내며 폭발적으로 떨어져 나가는 현상

[해설]

고강도 콘크리트는 조직이 치밀해 내부 수증기가 빠져나갈 통로가 부족하므로, 화재 시 급격한 온도상승으로 내부 수증기압이 콘크리트의 인장강도를 초과하면 표면부가 폭발적으로 박리되는 폭렬현상이 발생한다. 이를 막기 위해 내화도료 도포, 폴리프로필렌(PP) 섬유 혼입 등의 대책을 사용한다.

① $16t_f + b_w$
② 양쪽 슬래브의 중심 간 거리
③ 보 경간의 $\dfrac{1}{4}$

[해설]

T형보 압축플랜지 유효폭은 ① 플랜지두께의 16배+복부폭, ② 양쪽 슬래브 중심 간 거리, ③ 보 경간의 1/4 중 최솟값으로 정한다. 콘크리트구조기준의 T형보 유효폭 규정으로, 세 값 중 작은 값을 취하는 이유는 플랜지의 실제 응력분포가 균일하지 않기 때문이다.

· 전단면적 $A = 390 \times 190 = 74{,}100\,\text{mm}^2$
① $f_1 = \dfrac{600{,}000}{74{,}100} = 8.097$
② $f_2 = \dfrac{500{,}000}{74{,}100} = 6.747$
③ $f_3 = \dfrac{550{,}000}{74{,}100} = 7.422$
· 평균 $f = \dfrac{8.097+6.747+7.422}{3} = 7.42\,\text{N/mm}^2 \ge 6\,\text{N/mm}^2$ → 합격

[해설]

각 블록의 압축강도는 파괴하중을 전단면적(390×190=74,100mm²)으로 나누어 구하며, 판정은 3개 시험체 평균값을 기준강도와 비교한다. 평균 7.42N/mm²로 기준 6N/mm² 이상을 만족하므로 합격이다.