건축기사 실기 · 2017년 2회차 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) 프리텐션 — PS강재를 먼저 긴장한 상태에서 콘크리트를 타설·경화시킨 뒤 긴장을 풀어, 강재와 콘크리트의 부착력으로 프리스트레스를 도입하는 방식
(2) 포스트텐션 — 시스(Sheath)를 배치해 콘크리트를 타설·경화시킨 뒤 그 속에 PS강재를 삽입·긴장·정착하고 그라우팅하여 프리스트레스를 도입하는 방식

[해설]

두 공법의 차이는 긴장 시점이다. 프리텐션은 콘크리트 타설 전에 강재를 긴장해 두었다가 경화 후 긴장을 풀어 부착력으로 응력을 전달하므로 공장 제작 PC부재에 주로 쓰인다.

포스트텐션은 콘크리트 경화 후 매입된 시스 안에 강재를 넣어 긴장·정착하고 정착구로 힘을 전달하므로, 교량 거더 같은 현장타설 대형 부재나 장스팬 구조에 적합하다. 두 방식 모두 사용하중 아래에서 콘크리트에 미리 압축력을 도입해 인장균열을 억제하는 것이 목적이다.

(1) 장점
① 우량 시공업체를 선정할 수 있다.
② 입찰 수속이 간단하다.
③ 공사 기밀 유지에 유리하다.
(2) 단점
① 공사비가 상승할 우려가 있다.
② 부적격 업체가 선정될 위험이 있다.
③ 공사금액 결정이 불명확하여 공정성 시비가 생길 수 있다.

[해설]

특명입찰은 발주자가 신뢰하는 특정 업체와 경쟁 없이 계약하는 방식으로, 시공 신뢰성과 기밀 유지에는 유리하지만 경쟁이 없어 공사비·공정성 측면의 단점이 상존한다는 점이 채점 포인트다.

(1) 트렌치 컷 — 구조물 측벽·주열선 부분을 먼저 굴착해 그 부분의 기초·지하구조체를 축조한 뒤, 이를 지점으로 남은 중앙부를 굴착해 완성하는 공법
(2) 아일랜드 컷 — 중앙부를 먼저 굴착해 기초·지하구조체를 축조한 뒤, 이를 지점으로 경사 버팀대를 걸어 주변부 흙을 굴착해 완성하는 공법

[해설]

두 공법은 굴착 순서가 정반대다. 트렌치 컷은 주변부(측벽·주열선)를 먼저 파고 외곽 구조체를 선시공한 뒤 그것을 흙막이 지점으로 삼아 중앙부를 굴착한다.

아일랜드 컷은 중앙부를 먼저 파고 구조체를 선시공한 뒤, 그 구조체를 지점으로 경사 버팀대(Strut)를 설치해 주변부를 굴착한다. 부지가 넓고 굴착이 얕을 때 유리하다.

'섬처럼 가운데를 먼저(아일랜드), 도랑처럼 둘레를 먼저(트렌치)'로 외우면 헷갈리지 않는다.

지하 굴착에 앞서 지상 1층 바닥 슬래브를 먼저 타설하여, 이를 작업장·자재 적치장으로 활용할 수 있기 때문이다.

[해설]

탑다운 공법은 지하연속벽(슬러리월)과 기초 기둥을 먼저 시공한 뒤 지상 1층 바닥판을 가장 먼저 타설하고, 그 아래로 굴착을 진행하면서 지상 골조공사를 동시에 수행하는 공법이다.

먼저 타설된 1층 슬래브가 작업 플랫폼이 되어 자재 적치와 장비 이동 공간을 확보해 주므로, 부지가 협소한 도심지 현장에서도 넓은 작업공간 확보와 공기 단축이 가능하다.

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 토공사 기간에 따른 장비의 유형과 대수
② 흙의 종류에 따른 장비 기종 선정
③ 굴착 깊이·규모에 따른 장비 용량

[해설]

장비 선정은 공사 규모(공기·물량)와 토질 조건, 작업 조건(굴착 깊이·반입 여건)을 종합적으로 고려해 기종과 대수를 정하는 것이 원칙이다.

① 지반 반력이 균등하도록 온통기초(매트기초)로 한다.
② 서로 다른 종류의 기초를 한 건물에 혼용하지 않는다.
③ 인접한 기초를 서로 연결한다.
④ 언더피닝(Underpinning) 공법으로 지지력을 보강한다.

[해설]

부동침하 대책은 크게 지반 대책과 기초구조 대책으로 나뉘며, 이 문항은 기초구조 측면만 묻는다. 기초 형식을 통일하고 반력을 균등화하거나 기초를 상호 연결·보강하는 것이 핵심이다.

층간 벽(스팬드럴)과 수평 창을 띠 모양으로 조합하여 수평선을 강조하는 커튼월 외관 구성 방식

[해설]

커튼월의 외관 구성 방식은 크게 샛기둥(Mullion) 방식(수직선 강조), 스팬드럴 방식(수평선 강조), 격자(Grid) 방식(수직·수평 동등 강조)으로 나뉜다.

(1) 복층유리 — 두 장의 판유리 사이에 건조 공기층을 두고 테두리를 밀봉한 유리로, 단열·결로 방지·차음 성능이 우수하다.
(2) 강화유리 — 판유리를 연화점까지 가열한 뒤 급랭하여 표면에 압축응력층을 형성한 유리로, 일반 판유리의 3~5배 강도를 가지며 파손 시 잘게 부서진다.
(3) 배강도유리 — 판유리를 연화점까지 가열한 뒤 서냉하여 표면에 압축응력층(24MPa 이상)을 형성한 유리로, 일반 판유리의 약 2배 강도를 가진다.

[해설]

복층유리(페어글라스)는 밀폐된 건조공기층의 낮은 열전도율로 단열·결로 방지·차음 성능을 높인 유리다. 강화유리와 배강도유리는 모두 연화점 부근까지 가열해 표면에 압축응력층을 만든 열처리 유리이지만, 급랭하면 강도 3~5배의 강화유리가 되어 파손 시 잘게 부서지고, 서냉하면 강도 약 2배의 배강도유리가 되어 파손 시 대형 파편이 생긴다. 냉각 방식(급랭/서냉) − 강도 배수 − 파손 형태를 세트로 묶어 구분하는 것이 출제 포인트다.

(1) 인트랩트 에어 — 콘크리트에 자연적으로 생기는 1~2% 정도의 부정형 기포
(2) 인트레인드 에어 — AE제로 인위적으로 생성한 지름 0.025~0.25mm 정도의 미세하고 균일한 기포

[해설]

인트랩트 에어는 반죽 과정에서 우연히 갇히는 기포이고, 인트레인드 에어는 AE제(공기연행제)로 의도적으로 도입하는 미세 독립기포로 워커빌리티와 내동해성을 높이는 데 쓰인다.

① 고정 매입공법
② 가동 매입공법
③ 나중 매입공법

[해설]

고정 매입공법은 콘크리트 타설 전에 앵커볼트를 정확한 위치에 고정해 그대로 묻는 방식이다.

가동 매입공법은 볼트 상부에 강판·형틀 등으로 여유를 두어 타설 후에도 위치를 조정할 수 있게 하는 방식이며, 나중 매입공법은 콘크리트 타설 후 구멍을 뚫어 앵커볼트를 나중에 시공하는 방식(케미컬 앵커 등)이다.

① 보통포틀랜드시멘트
② 중용열포틀랜드시멘트
③ 조강포틀랜드시멘트
④ 저열포틀랜드시멘트
⑤ 내황산염포틀랜드시멘트

[해설]

KS L 5201은 포틀랜드시멘트를 1종(보통)~5종(내황산염)까지 5종으로 구분하며, 각각 수화열·초기강도·내화학성 등 특성에 따라 용도가 다르다.

타설공법 — 콘크리트, 경량콘크리트
조적공법 — 석재(돌), 벽돌
미장공법 — 철망 펄라이트 모르타르, 철망 모르타르

[해설]

강구조 내화피복은 습식·건식·합성·복합공법으로 나뉘며, 타설·조적·미장 공법은 습식공법에 속한다.

타설공법은 부재 둘레에 콘크리트·경량콘크리트를 타설하고, 조적공법은 석재·벽돌·콘크리트블록 등을 쌓아 피복하며, 미장공법은 철망을 심재로 모르타르를 발라 마감한다. 이 밖에 뿜칠공법, 성형판 붙임공법, 멤브레인공법 등이 있다.

① 붙임 모르타르의 접착강도 부족
② 오픈타임(Open Time) 불이행
③ 바탕면 처리 불량(레이턴스·먼지 잔존)

[해설]

타일 박리는 대부분 붙임 모르타르의 접착 성능 저하에서 비롯된다. 배합 불량, 정해진 오픈타임을 넘겨 시공(표면 경화 후 압착), 바탕면의 레이턴스·먼지 제거 미흡이 대표 원인이다.

① 프라이머 칠
② 시트 붙이기
③ 보호층 설치

[해설]

시트방수는 [바탕처리 → 프라이머 칠(바탕과의 접착력 증대) → 접착제 칠 → 시트 붙이기 → 보호층 설치] 순으로 진행하는 것이 일반적인 시공 순서다.

⑦ 입찰공고 → ② 현장설명 → ⑤ 견적 → ⑥ 입찰등록 → ① 입찰 → ③ 낙찰 → ④ 계약

[해설]

공개경쟁입찰은 [입찰공고(모집) → 현장설명 → 견적(적산) → 입찰등록(참가자격 확인) → 입찰 → 낙찰(사정) → 계약]의 순서로 진행된다.

(1) 워싱턴 미터 — 굳지 않은 콘크리트의 공기량 측정
(2) 어스 프레셔 미터 — 토압 측정
(3) 피에조 미터 — 간극수압 측정
(4) 디스펜서 — AE제의 계량

[해설]

네 계측기는 각각 측정 대상이 다르다: 콘크리트 공기량(워싱턴 미터), 흙막이 배면 토압(어스 프레셔 미터), 지반 내 간극수압(피에조 미터), 혼화제 정량 주입(디스펜서).

① 축부
② 나사부
③ 직경(머리 지름)
④ 평와셔
⑤ 핀테일

[해설]

T.S. 볼트(토크시어형 고장력볼트)는 조임 시 규정 토크에 도달하면 핀테일이 파단되어 축력을 관리하는 구조이며, 축부-나사부-머리-와셔-핀테일 순서로 부위 명칭을 암기한다.

· 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.

$f_{ck} \le 40$ MPa 이므로 $\Delta f = 4$ MPa
$E_c = 8{,}500 \sqrt[3]{f_{ck} + \Delta f} = 8{,}500 \sqrt[3]{30 + 4} = 27{,}536.7$ MPa

[해설]

콘크리트구조기준의 탄성계수식은 f_ck가 40MPa 이하이면 Δf=4MPa, 60MPa 이상이면 Δf=6MPa(그 사이는 직선보간)을 적용해 f_ck+Δf의 세제곱근에 8,500을 곱해 구한다.

(1) 흡수율 $= \dfrac{3.95 - 3.60}{3.60} \times 100 = 9.72$ %
(2) 표건밀도 $= \dfrac{3.95}{3.95 - 2.45} \times 1 = 2.63$ g/cm³
(3) 절건밀도 $= \dfrac{3.60}{3.95 - 2.45} \times 1 = 2.40$ g/cm³
(4) 겉보기(진)밀도 $= \dfrac{3.60}{3.60 - 2.45} \times 1 = 3.13$ g/cm³

[해설]

표건질량 − 절건질량이 골재가 흡수한 물의 양이고, 흡수율은 이를 절건질량으로 나눈 값이다(0.35/3.60×100 = 9.72%).

(표건질량 − 수중질량)은 개방공극까지 포함한 겉부피이므로 표건밀도·절건밀도는 모두 이 부피로 나누고, 분자만 표건질량과 절건질량으로 달라진다(2.63, 2.40 g/cm³).

겉보기(진)밀도는 물이 침투하는 공극을 제외한 실적부피 (절건질량 − 수중질량)으로 나누므로 값이 가장 크다(3.13 g/cm³). 분모가 무엇인지만 구분하면 네 값이 한 번에 정리된다.

단면적이 같으므로 $\dfrac{\pi D^2}{4} = a^2$에서 $D = \sqrt{\dfrac{4a^2}{\pi}} = 1.128a$
$Z_A = \dfrac{\pi D^3}{32} = \dfrac{\pi (1.128a)^3}{32} = 0.141a^3$, $Z_B = \dfrac{a^3}{6} = 0.167a^3$
$Z_A : Z_B = 1 : 1.182$

[해설]

단면적을 먼저 같다고 놓아 D를 a로 표현한 뒤, 각 단면의 단면계수 공식(원형 πD³/32, 정사각형 a³/6)에 대입해 비교한다. 같은 단면적이면 정사각형 단면계수가 원형보다 커서(재료를 모서리에 더 많이 배치하는 효과) Z_A:Z_B는 1보다 큰 비로 나온다.

위험단면은 기둥면에서 $d/2 = 35$ cm 떨어진 위치이므로 한 변 길이 $= 35 + 60 + 35 = 130$ cm
위험단면 둘레길이 $b_o = 130 \times 4 = 520$ cm
저항면적 $A = b_o \cdot d = 520 \times 70 = 36{,}400$ cm²

[해설]

2방향 전단 위험단면은 일반 설계기준대로 기둥면에서 d/2 떨어진 위치로 잡는다(문제에 0.75d 등 별도 조건이 주어진 경우에만 그 조건을 따른다). 저항면적은 위험단면 둘레길이(b_o)에 유효깊이(d)를 곱한 값이다.

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.

(1) 표준 네트워크 — 총공기 31일, 주공정선 $C \to H \to I \to K$
· 결합점 EST/LST — 0/0, 5/9, 8/17, 15/15, 17/26, 25/25, 29/29, 31/31
(2) 10일 단축 시 총공기 21일 (A·B 각 1일, C 5일, H 3일, I 2일 단축)
· 단축 후 결합점 EST/LST — 0/0, 4/4, 7/7, 10/10, 16/16, 17/17, 19/19, 21/21
(3) 단축 추가비용 $= 8{,}500 \times 3(H) + 9{,}000 \times 4(C) + 9{,}500 \times 2(I) + 34{,}000(A{+}B{+}C \text{ 동시단축}) = 114{,}500$원
총공사비 $= 1{,}000{,}000 + 114{,}500 = 1{,}114{,}500$원

[해설]

표준 CPM으로 계산하면 주공정선은 C→H→I→K, 총공기 31일이다. 공기단축은 주공정선상에서 비용구배가 낮은 작업부터 한다(H 8,500 → C 9,000). 단축이 진행되어 A→E→H→I→K 경로도 같은 길이가 되면 두 경로에 공통인 I를 줄여 한 번에 두 경로를 단축하고(9,500), 마지막 1일은 남은 세 경로(C…, A…, B…)를 모두 줄여야 하므로 C·A·B를 동시에 단축한다(9,000+10,000+15,000=34,000원). 각 단계 추가비용을 누적한 값이 총추가비용이다.