건축기사 실기 · 2019년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

TS(Torque Shear) 볼트

[해설]

TS볼트는 마찰접합용 고장력볼트의 일종으로, 전용 조임기(전동렌치)로 조여 설정 토크에 도달하면 핀테일이 자동으로 파단된다.

별도의 토크 측정 없이 파단 여부를 육안으로 확인하는 것만으로 소요 볼트장력이 도입되었음을 알 수 있어, 조임 관리와 재현성이 우수하고 시공관리가 용이하다.

매입형 합성기둥(Encased Composite Column)

[해설]

매입형(피복형) 합성기둥, 이른바 SRC 기둥은 철골을 콘크리트에 매입하고 철근을 함께 배근해 강재와 콘크리트가 일체 거동하도록 한 구조다.

콘크리트가 철골의 국부좌굴을 구속하고 내화성을 높이며, 강재의 강성·시공성과 콘크리트의 강성·내화성을 동시에 활용해 초고층 건물 저층부의 대하중 구간에 주로 적용한다.

강관 내부에 콘크리트를 채우는 충전형(CFT) 합성기둥과 대비해 기억한다.

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.

조절줄눈(Control Joint)

[해설]

조절줄눈은 건조수축·온도변화로 인한 균열을 미리 정한 위치로 유도해 다른 부위의 무질서한 균열을 막는 줄눈이다.

균열 발생 자체를 없애는 것이 아니라 발생 위치를 제어하는 데 목적이 있으며, 슬래브·바닥판 등에 일정 간격으로 줄눈 커팅 등 단면 결손(홈)을 두어 취약부를 만든다.

① 기밀시험
② 수밀시험(정압·동압)
③ 구조시험
④ 층간변위시험 또는 영구변형시험

[해설]

실물모형시험은 커튼월을 실제 크기·동일 사양의 시험체로 제작해 설계풍압 등 실제 조건을 재현한 상태에서 성능을 사전 검증하는 시험이다.

기밀시험은 공기 누출량, 수밀시험은 정압·동압 조건의 누수 여부, 구조시험은 설계풍압에 대한 변형·파손 여부, 층간변위시험은 지진·풍하중에 의한 층간변위 추종성, 영구변형시험은 하중 제거 후 잔류변형을 확인한다. 4가지를 고를 때 기밀·수밀·구조는 고정이고 나머지 하나로 층간변위 또는 영구변형을 쓰면 된다.

(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) 밀 시트 — 공인 시험기관이 발행하는, 철강 제품 품질을 보증하는 제조업체의 품질보증서
(2) 뒷댐재 — 맞댐용접의 루트(Root) 하부에 대어 함께 용접되는 강판(용융금속 흘러내림 방지)

[해설]

밀시트는 강재 발주 시 화학성분·기계적 성질 등 제품 품질을 증명하는 제조사 성적서로, 강재 반입 검사의 기초 자료가 된다. 뒷댐재는 맞댐용접에서 루트 하부에 대어 용융금속의 유출을 막고 완전용입을 돕는 강판(백킹바)이다.

(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.

(1) 기초 — 건축물 최하부에서 상부 하중을 지반에 안전하게 전달하는 구조부
(2) 지정 — 기초를 지지하기 위해 그 아래에 시공하는 잡석다짐·버림콘크리트·말뚝 등의 다짐·보강부

[해설]

기초는 상부구조의 하중을 지반에 최종적으로 전달하는 구조부재 자체(독립기초·온통기초 등)를 말한다. 지정은 그 기초가 얹히는 지반을 정지·보강하기 위해 기초 아래에 두는 잡석다짐·버림콘크리트·말뚝 등의 하부 처리를 말한다.

지정은 '기초를 위한 기초'로, 지내력이 부족한 지반에서 특히 중요하다. 지반 보강이 지정, 하중을 전달하는 구조체가 기초라는 순서로 이해한다.

흙막이 배면 지반을 천공한 뒤 앵커체를 정착시키고, 그 인장력으로 흙막이벽과 주변 지반을 지지하는 공법

[해설]

어스앵커 공법은 흙막이벽 배면 지반을 천공해 앵커체(그라우트+인장재)를 지중에 정착시킨 뒤 긴장력을 도입해 흙막이벽을 지지하는 공법이다. 버팀보(스트럿)가 없어 굴착 공간을 넓게 확보할 수 있으나, 인접 대지에 앵커체가 들어가는 경우 경계 협의가 필요하다.

(1) 정의 — 로드(Rod) 선단에 설치한 저항체를 지반에 넣어 관입·회전·인발 시의 저항으로 토층의 성상을 탐사하는 원위치 시험
(2) 종류
① 표준관입시험(SPT)
② 콘관입시험(CPT)
③ 베인시험(Vane Test)

[해설]

사운딩은 로드 끝에 저항체(콘·베인 등)를 부착해 지반에 관입·회전·인발시키고, 그때 발생하는 저항으로 지반의 강도·상태를 간접 측정하는 원위치 시험이다.

표준관입시험(SPT)은 N값으로 사질지반의 상대밀도·지지력을, 베인시험은 연약 점성토의 비배수전단강도를, 콘관입시험(CPT)은 연속적인 관입저항으로 토층 변화를 파악한다는 점에서 구분된다.

① 인공건조보다 비교적 균일하게 건조된다.
② 건조에 따른 변형·갈라짐 등 결함이 적다.
③ 시설 투자비와 작업 비용이 적게 든다.

[해설]

천연건조는 별도 가열설비 없이 대기 중에 목재를 쌓아 서서히 건조시키는 방법으로, 급속 건조에 따른 표면-내부 함수율 차이가 작아 변형·갈라짐이 적고 설비투자비가 적게 든다. 다만 건조기간이 길고 기후 영향을 받는 것은 단점이다.

① 슬럼프(Slump) 시험
② 흐름(Flow) 시험
③ 비비(Vee-Bee) 시험

※ 그 밖에 다짐계수 시험, 리몰딩 시험, 낙하식 관입 시험(케리볼) 등

[해설]

반죽질기는 수량에 의한 유동성의 정도, 시공연도는 반죽질기를 바탕으로 한 작업 난이도를 뜻한다. 시공연도는 직접 수치화가 어려워 실무에서는 반죽질기 측정값으로 대신 평가하므로, 두 문제 모두 같은 시험을 답으로 쓴다.

슬럼프 시험은 슬럼프콘을 들어 올렸을 때 내려앉은 높이(mm)로 유동성을 평가하는 가장 일반적인 방법이고, 흐름 시험은 낙하 충격을 준 뒤 퍼진 지름으로 유동성이 큰 콘크리트를 평가하며, 비비 시험은 진동을 가해 원추형이 원판형으로 변형되는 데 걸린 시간(비비타임, 초)으로 슬럼프가 작은 된비빔 콘크리트의 반죽질기를 평가한다.

(1) 장점
① 제품이 규격화되어 시공이 간단하다.
② 바탕 균열에 대한 내구성·내후성이 좋다.
(2) 단점
① 다른 방수 공법보다 재료비가 비싸다.
② 접합부·복잡한 부위의 마감 처리가 어렵다.

[해설]

시트방수는 공장에서 규격화 생산된 시트를 현장에서 붙이는 공법으로 시공관리가 비교적 쉽고 품질이 균일하지만, 이음부(joint) 접착 불량이 누수의 주요 원인이 되고 요철이 많은 부위는 시공이 까다롭다.

(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 내화피복을 하여 열의 침입을 차단한다.
② 흡수율이 작고 내화성이 있는 골재를 사용한다.
③ 폴리프로필렌(PP) 섬유를 혼입해 내부 수증기압을 배출시킨다.

[해설]

폭렬은 화재로 콘크리트 내부 수분이 급격히 기화하면서 발생한 수증기압이 콘크리트의 인장강도를 초과해 표면이 박리·비산하는 현상이다. PP섬유는 고열에 녹으면서 내부에 미세한 통로를 만들어 수증기압을 배출시키는 원리로 폭렬을 억제한다.

① 단위시멘트량을 줄여 수화열을 낮춘다.
② 수화열이 낮은 플라이애시·중용열 시멘트를 사용한다.
③ 프리쿨링·파이프쿨링으로 콘크리트 온도를 제어한다.

[해설]

매스콘크리트는 부재 내부와 표면의 온도차, 또는 냉각 과정의 구속응력으로 균열이 발생한다. 단위시멘트량 저감과 저발열시멘트 사용은 발열량 자체를 줄이는 대책이고, 프리쿨링·파이프쿨링은 타설 전후 콘크리트 온도를 직접 낮추는 대책이다.

① 알루미늄 바 접합 부위를 실런트로 처리한다.
② 스크류 고정 부위를 실런트로 처리한다.
③ 벽 패널과 알루미늄 바의 틈새를 실런트로 처리한다.
④ 윕홀(Weep Hole)을 두어 내부로 침입한 물을 외부로 배출한다.

[해설]

커튼월 누수는 대부분 부재 접합부의 실링 불량이나 배수 경로 미확보에서 발생한다. 접합부·스크류공·패널 틈새 등 침입 경로는 실런트로 막고, 윕홀은 그럼에도 내부로 스며든 소량의 물을 외부로 배출시켜 2차 누수를 막는 개념이다.

① 2 ② 4 ③ 3 ④ 6

[해설]

압축강도시험을 하지 않을 때 기초·보·기둥·벽 측면 거푸집의 존치기간은 시멘트 종류와 평균기온에 따라 정해진다. 조강포틀랜드시멘트는 초기강도 발현이 빨라 보통포틀랜드시멘트보다 존치기간이 짧고, 기온이 낮을수록 강도 발현이 늦어 존치기간이 길어진다.

① 20 ② 18.5 ③ 21

[해설]

처짐을 별도로 계산하지 않아도 되는 보·슬래브 최소두께 기준이며, 분모가 클수록 얇아도 된다는 뜻이다. 같은 부재에서 단순지지 → 1단 연속 → 양단 연속으로 갈수록 분모가 커지고(1방향 슬래브 L/20 → L/24 → L/28), 캔틸레버는 분모가 가장 작아(슬래브 L/10) 가장 두껍다. 또 보·리브가 있는 1방향 슬래브(L/16 → L/18.5 → L/21)는 같은 지지조건의 1방향 슬래브보다 분모가 작다. $f_y$가 400MPa이 아니면 표의 값에 $(0.43+f_y/700)$을 곱해 보정한다.

[해설]

단면이 두 개의 대칭축을 갖거나 점대칭이면 전단중심이 도심과 일치하지만, 대칭축이 하나뿐인 개단면은 전단중심이 도심에서 벗어나 하중이 도심에 작용해도 비틀림이 발생한다.

I형강은 2축 대칭, Z형강은 점대칭이어서 전단중심이 도심과 일치하는 반면, ㄷ형강은 대칭축이 하나뿐이라 웨브 바깥쪽(플랜지가 열린 방향의 반대편)으로 전단중심이 밀려난다.

ㄴ형강과 T형강처럼 각 판요소의 중심선이 한 점에서 만나는 단면은 그 교점이 전단중심이 되는데, 이는 개단면의 전단흐름 합력 작용선이 모두 그 점을 지나기 때문이다.

$Q=\dfrac{3{,}600\times q\times k\times f\times E}{C_m}=\dfrac{3{,}600\times0.8\times0.8\times0.7\times0.83}{40}=33.47$ m³/h

[해설]

토공기계의 시간당 작업량은 $Q=\dfrac{3600\cdot q\cdot k\cdot f\cdot E}{C_m}$로 산정한다. q는 버킷용량, k는 버킷계수(굴착토가 버킷을 채우는 정도), f는 토량환산계수(자연상태 토량으로 환산), E는 작업효율, $C_m$은 1회 사이클타임이다.

· 기본 정착길이 $l_{db} = \dfrac{0.6\, d_b\, f_y}{\lambda \sqrt{f_{ck}}} = \dfrac{0.6 \times 25 \times 400}{1.0 \times \sqrt{25}} = 1{,}200$ mm
· 정착길이 $l_d = l_{db} \times 1.3 = 1{,}200 \times 1.3 = 1{,}560$ mm

[해설]

순간격·피복두께가 철근 지름 이상인 표준 조건을 만족하므로 기본식 $l_{db} = \dfrac{0.6\, d_b\, f_y}{\lambda \sqrt{f_{ck}}}$를 적용한다. 보통중량콘크리트이므로 경량콘크리트계수 $\lambda=1.0$, 도막되지 않은 철근이므로 도막계수도 1.0이다.

부모멘트를 받는 상부 단면의 철근은 정착길이 아래로 300mm를 초과하는 콘크리트를 치게 되어 부착 성능이 저하되므로 상부철근 보정계수 1.3을 곱한다(KDS 14 20 52). 따라서 $l_d = 1{,}200 \times 1.3 = 1{,}560$ mm이다.

· 띠철근 기둥이므로 $\phi=0.65$, 부재계수 0.80 적용
$\phi P_n = \phi \cdot 0.80\,[\,0.85 f_{ck}(A_g - A_{st}) + f_y A_{st}\,]$
$= 0.65 \times 0.80 \times [\,0.85 \times 24 \times (500^2 - 8\times387) + 400\times(8\times387)\,]$
$= 3{,}263{,}126$ N $\approx 3{,}263.13$ kN

[해설]

띠철근 압축부재의 공칭축강도에 강도감소계수와 편심 최소화를 위한 부재계수(띠철근 0.80, 나선철근 0.85)를 곱해 설계축하중을 구한다(콘크리트구조기준). 총 단면적에서 철근 단면적을 뺀 콘크리트 순단면과 철근 단면적이 각각 압축력을 분담한다고 보는 축하중 산정식이다.

(1) $\Sigma M_B = 0$: $V_A \cdot L - P \cdot \dfrac{3L}{4} = 0$ → $V_A = \dfrac{3P}{4}\ (\uparrow)$
(2) 힌지 왼쪽 부분 $\Sigma M_h = 0$: $V_A \cdot \dfrac{L}{2} - P \cdot \dfrac{L}{4} - H_A \cdot h = 0$
$\dfrac{3P}{4} \cdot \dfrac{L}{2} - P \cdot \dfrac{L}{4} = H_A \cdot h \;\Rightarrow\; \dfrac{PL}{8} = H_A \cdot h$
∴ $H_A = \dfrac{PL}{8h}\ (\rightarrow)$

[해설]

3활절 라멘은 지점 반력 3개(수직 2, 수평 1)에 힌지 조건 1개를 더해 총 4개 미지수를, 구조 전체 평형 3식과 힌지 위치 모멘트=0 조건 1식으로 푼다. 먼저 전체 구조의 B점 모멘트평형으로 $V_A$를 구하고, 힌지 왼쪽 부분만 떼어내 그 지점 모멘트가 0이라는 조건으로 $H_A$를 구한다.

[해설]

주공정선(C→D→H, 총 13일) 위 작업은 TF=0이고, 그 외 작업들은 여유시간만큼 지연이 가능하다.

전체여유 TF는 작업을 가장 늦게 마쳐도 전체 공기에 영향이 없는 한도이고, 자유여유 FF는 후속 결합점의 EST에 영향을 주지 않는 한도이며, DF=TF-FF로 구분된다.

채점 포인트는 F·G처럼 TF와 FF가 같은 작업은 DF=0이 되는 관계를 정확히 계산해 표에 반영하는 것이다.