건축기사 실기 · 2017년 1회차 기출문제 해설 페이지

(1) BOT — 민간이 사회기반시설을 설계·시공한 뒤 일정 기간 직접 운영해 투자비를 회수하고, 그 후 시설·운영권을 공공에 무상 이전하는 방식
(2) 파트너링 — 발주자와 사업 관련자들이 상호 신뢰를 바탕으로 하나의 팀을 이뤄 공동 목표·상호 이익을 추구하며 사업을 협력·관리하는 방식
(3) ① BTO(Build-Transfer-Operate) ② BOO(Build-Own-Operate) ③ BTL(Build-Transfer-Lease)

[해설]

민간투자사업(SOC) 방식은 소유권 이전 시점과 투자비 회수 방법으로 구분한다. BOT는 준공 후 운영기간 동안 시설 소유권까지 민간이 보유하다가 운영 종료 시 이전하고, BTO는 준공과 동시에 소유권을 이전한 뒤 민간이 운영권만 갖는다. BOO는 소유권 이전 없이 민간이 계속 소유·운영하며, BTL은 준공 후 소유권을 이전하고 공공이 지급하는 임대료로 투자비를 회수한다. 파트너링은 별도의 법적 계약이 아니라 발주자·설계자·시공자 등 참여 주체가 신뢰를 바탕으로 한 팀처럼 협력해 분쟁을 예방하고 공사비·공기를 함께 관리하는 프로젝트 관리 기법이다.

결과(특성)에 어떤 원인(요인)이 어떻게 관계하는지 한눈에 알 수 있도록 물고기 뼈(생선뼈) 모양으로 나타낸 그림

[해설]

특성요인도(이시카와 다이어그램·피쉬본 다이어그램)는 품질관리 7가지 도구 중 하나로, 문제(특성)와 그 발생 원인(요인)을 큰 뼈·중뼈·작은 뼈 형태로 계통화해 시각적으로 정리한다.

원인을 4M(재료·설비·작업방법·작업자) 등으로 분류해 브레인스토밍으로 도출하면 근본 원인을 체계적으로 찾는 데 유리하다.

공사의 모든 작업 내용을 계층적으로 세분하여 나타낸 작업분류체계

[해설]

WBS는 전체 공사를 공종·공정 단위로 계층적으로 분해해 나타낸 작업분류체계로, 공정관리·원가관리·자원배분의 기본 단위가 된다. 최상위 프로젝트부터 세부 액티비티까지 트리 구조로 나누어 관리 범위를 명확히 하는 데 목적이 있다.

시멘트에 물을 부은 뒤 10~20분 만에 굳는 듯하다가 다시 묽어지고, 이후 정상적으로 경화하는 현상

[해설]

헛응결은 시멘트 가수 직후 일시적으로 뻣뻣해졌다가 다시 이겨 비비면(재혼합) 유동성이 회복되고 이후 정상 응결·경화하는 현상으로, 되돌릴 수 없는 급결(Flash Set)과 달리 물을 더 넣지 않고 계속 비비기만 해도 풀린다는 점이 특징이다. 주로 석고의 탈수(반수석고화)가 원인으로 알려져 있다.

(1) 시어 커넥터(Shear Connector, 전단연결재) — 대표적으로 스터드 볼트
(2) 강재 앵커(Steel Anchor)

[해설]

시어 커넥터(전단연결재)는 강재 보 상부 플랜지에 용접하고 콘크리트 슬래브 속에 매입해, 강재와 콘크리트가 따로 놀지 않고 하나의 합성보로 거동하도록 계면의 수평전단력을 전달하는 부재다. 대표적으로 스터드 볼트가 쓰인다.

현행 강구조 합성부재 설계기준에서는 콘크리트와 구조용 강재 사이에서 힘을 전달하는 이 부재를 강재앵커(Steel Anchor)로 부르며, 스터드앵커와 ㄷ형강앵커가 여기에 속한다.

길이쌓기 켜와 마구리쌓기 켜를 번갈아 쌓고, 마구리 켜 모서리에 반절·이오토막을 사용하여 통줄눈이 생기지 않게 하는 가장 튼튼한 쌓기법

[해설]

영식쌓기는 한 켜는 길이쌓기, 다음 켜는 마구리쌓기로 번갈아 쌓아 벽체 전체에 통줄눈이 생기지 않도록 한 쌓기법이다. 모서리·벽 끝에는 반절·이오토막을 사용해 마구리 켜의 줄눈을 맞추며, 통줄눈이 없어 구조적으로 가장 튼튼해 내력벽에 주로 쓰인다.

① 설계휨강도 증가
② 장기처짐 감소
③ 연성 증진

[해설]

압축철근은 압축응력의 일부를 분담해 콘크리트 압축측 부담을 줄이므로 인장철근을 더 배근할 수 있어 설계휨강도가 늘고, 압축측 콘크리트의 크리프·건조수축을 구속해 장기처짐을 억제한다. 또한 중립축 깊이가 줄어들어 (중립축이 압축연단 쪽으로 올라가) 인장철근의 변형률이 커지므로 인장철근이 먼저 항복하는 연성파괴가 유도된다.

① 단위수량 감소
② 재료분리 감소
③ 동결융해 저항성 증대
④ 워커빌리티 개선

[해설]

AE제가 만드는 미세 독립기포는 콘크리트 속에서 볼베어링처럼 작용해 유동성을 높이므로 워커빌리티가 개선되고 소요 단위수량이 줄며 재료분리·블리딩이 억제된다. 또한 기포가 동결 시 팽창압을 흡수해 동결융해 저항성을 높인다.

(1) 히빙 — ① 흙막이벽의 근입 깊이를 깊게 하여 지지력 확보 ② 굴착 저면 지반개량으로 전단강도 증대 ③ 배면 흙 제거로 흙의 중량차 감소
(2) 보일링 — ① 차수성이 높은 흙막이 시공으로 지하수 유입 차단 ② 흙막이벽 근입 깊이를 불투수층까지 증대 ③ 웰포인트·딥웰 등으로 지하수위 저하

[해설]

히빙은 연약 점성토 지반에서 배면 흙의 중량(활동모멘트)이 굴착 저면의 지지력(저항모멘트)을 초과해 저면이 부풀어 오르는 현상이다. 근입깊이를 늘려 저항모멘트를 키우거나, 저면 지반을 개량해 전단강도를 높이거나, 배면 흙을 덜어내 중량차를 줄여 막는다. 보일링은 사질토 지반에서 배면 지하수위와 굴착면의 수두차 때문에 굴착 바닥으로 모래가 물과 함께 솟구치는 현상으로, 차수벽 시공·근입장 확보·지하수위 저하가 대책이다. 지반 종류(점성토 vs 사질토)와 원인(중량차 vs 수두차)으로 구분해 암기한다.

① 단면증대공법
② 강판접착공법
③ 강재앵커(철물매입)공법

[해설]

단면증대공법은 기존 부재에 철근·콘크리트를 덧대 단면을 키워 내력을 보강하고, 강판접착공법은 에폭시 수지로 강판을 부재 표면에 부착해 강성과 강도를 보강한다. 강재앵커공법은 앵커철물을 매입해 보강재를 구조체에 정착시키는 방법이다.

(1) 정의 — 공사 중 건축물의 높이를 측정하는 기준으로 삼기 위해 설치하는 기준 원점
(2) 설치 시 주의사항
① 이동·침하·훼손 우려가 없는 견고한 곳에 설치한다.
② 지반면에서 0.5~1.0m 높이로, 공사에 지장 없는 위치에 설치한다.
③ 분실·훼손에 대비해 2개소 이상 설치하여 서로 대조할 수 있게 한다.

[해설]

기준점(BM)은 공사 기간 내내 높이 측량의 기준이 되므로, 인근의 부동 고정점(경계석·기존 구조물 등)을 이용해 침하·이동 우려가 없는 견고한 위치에 설치한다.

지반면에서 0.5~1.0m 정도 높이에 두어 시공에 방해되지 않게 하고, 훼손·분실에 대비해 보조 기준점을 포함해 2개소 이상 설치함으로써 상호 대조·검측이 가능하도록 한다.

① 1일 이상 보관하는 경우 방진덮개로 덮음
② 최고저장높이의 1/3 이상 방진벽과 1.25배 이상 방진망 설치
③ 물을 뿌리는 살수시설 설치

[해설]

대기환경보전법 시행규칙(비산먼지 발생사업 방지시설 설치기준)에 따라 분체상 물질을 1일 이상 야적할 때는 방진덮개로 덮어야 하고, 최고저장높이의 1/3 이상 되는 방진벽과 1.25배 이상 되는 방진망을 설치해야 한다. 비산 방지를 위한 살수시설도 함께 설치한다.

(1) 서모콘(Thermo-Con)
(2) 진공 콘크리트(Vacuum Concrete)
(3) 프리플레이스트 콘크리트(Preplaced·Prepacked Concrete)

[해설]

서모콘은 골재를 쓰지 않고 시멘트풀에 발포제로 기포를 만들어 경량화한 콘크리트다. 진공 콘크리트는 타설 직후 표면에 매트를 덮고 진공펌프로 잉여수·공기를 뽑아내 물시멘트비를 낮춰 조기에 강도를 발현시킨다. 프리플레이스트 콘크리트는 거푸집에 굵은골재를 먼저 채운 뒤 그 공극에 모르타르를 주입해 만들며 수중 콘크리트나 보수공사에 활용된다.

(1) ③ 유닛 월(Unit Wall)
(2) ① 스틱 월(Stick Wall)
(3) ② 윈도 월(Window Wall)

[해설]

유닛 월은 창호·유리·패널을 공장에서 하나의 유닛으로 완성해 현장에서는 걸어 달기만 하는 방식으로, 품질은 균일하나 초기 비용이 높고 현장 변경 대응력이 낮다.

스틱 월은 멀리언·트랜섬 등 부재를 현장에서 조립하는 방식으로 현장 적응력과 공기 조절은 유리하나 품질관리가 어렵다. 윈도 월은 창호 둘레만 패널로 구성해 재료를 절감하는 절충·경제형 방식이다.

② 언더컷, ⑤ 크랙, ⑧ 크레이터

[해설]

용접전류가 과대하면 모재가 과열되어 용융지가 커지고 급속히 응고하면서 모재가 파여 언더컷이 생기고, 열영향부의 급냉으로 크랙이 발생하기 쉬우며, 비드 끝단에 크레이터가 크게 남는다. 반대로 오버랩·용입부족은 전류 부족·속도 과다가 주원인이고, 블로홀·피트·피시아이·슬래그 감싸들기는 가스·불순물 혼입과 관련된 결함이다.

② → ① → ⑧ → ③ → ⑤ → ⑥ → ④ → ⑦

[해설]

잡석다짐과 밑창콘크리트로 바닥 기준면을 다진 뒤 바닥방수층을 시공하고 그 위에 바닥콘크리트를 타설한다. 이어 외벽콘크리트를 치고 외벽방수를 한 다음, 방수층을 보호하기 위해 보호누름 벽돌쌓기를 하고 마지막으로 되메우기한다.

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 2
② 4
③ 5
④ 3
⑤ 6
⑥ 8

[해설]

기초·보 옆·기둥·벽의 거푸집널은 연직하중을 지지하지 않는 측면 거푸집이므로 압축강도 시험 없이 재령(일수)만으로 해체할 수 있다. 존치기간은 평균기온이 낮을수록 길어지고, 초기강도 발현이 느린 시멘트일수록(조강 → 보통·고로슬래그 1종 → 고로슬래그 2종·포틀랜드포졸란 2종) 길어진다. 20℃ 이상은 2·4·5일, 20℃ 미만 10℃ 이상은 3·6·8일로 묶어 외운다.

(1) 맞댐용접 — 두 모재의 접합부를 일정한 모양으로 가공(개선)하고 그 속에 용착금속을 채워 넣어 잇는 용접
· 개략도 표기: 개선각, 개선깊이(= 홈깊이), Root 간격, 목두께, 여분(덧살), 뒷댐재, 모재
(2) 필릿용접 — 두 부재에 홈파기(가공)를 하지 않고 겹치거나 일정한 각도로 접합한 후 삼각형 모양으로 접합부를 채워 잇는 용접
· 개략도 표기: 다리길이 S, 유효 목두께 a, 여분

[해설]

맞댐용접(그루브용접)은 모재 끝단을 홈 형상으로 개선(가공)해 맞댄 뒤 그 홈에 용착금속을 채워 접합하는 방식으로, 완전용입 시 모재와 동등한 강도를 낸다. 필릿용접은 모재를 가공하지 않고 겹침이음이나 T이음 형태로 맞댄 뒤 삼각형 단면(다리길이 S)으로 모살을 채워 접합하는 방식으로 시공이 간편하지만 응력집중에는 상대적으로 취약하다.

$t_e = \dfrac{t_o + 4t_m + t_p}{6} = \dfrac{4 + 4 \times 7 + 8}{6} = 6.67$ 일

[해설]

PERT 3점 견적법의 기대시간은 베타분포를 가정해 $t_e=\dfrac{t_o+4t_m+t_p}{6}$으로 구한다. 대입하면 $(4+28+8)/6=40/6\approx6.67$일로 계산이 일치한다.

(1) 플랜지 $\lambda_f = \dfrac{200/2}{13} = 7.69$
(2) 웨브 $\lambda_w = \dfrac{400 - 2 \times 13 - 2 \times 16}{8} = 42.75$

[해설]

플랜지는 한쪽만 지지된 캔틸레버 판으로 보아 반폭을 두께로 나눈 $\lambda_f=(b/2)/t_f$로 산정한다. 웨브는 전체 춤에서 플랜지 두께와 필릿 반지름을 뺀 순웨브높이를 웨브 두께로 나눈 $\lambda_w=(H-2t_f-2r)/t_w$로 산정한다.

대입하면 $\lambda_f=100/13=7.69$, $\lambda_w=(400-26-32)/8=42.75$이다. 이 값은 부재 단면의 국부좌굴 등급(콤팩트·비콤팩트·세장)을 판정하는 기준이 된다.

$l_{db} = \dfrac{0.6\,d_b\,f_y}{\lambda\sqrt{f_{ck}}} = \dfrac{0.6 \times 22.2 \times 400}{1 \times \sqrt{30}} = 972.76$ mm

[해설]

콘크리트구조기준의 인장 이형철근 기본정착길이 공식 $l_{db}=\dfrac{0.6\,d_b\,f_y}{\lambda\sqrt{f_{ck}}}$에 값을 대입한다. $0.6\times22.2\times400=5328$, $\sqrt{30}\approx5.477$이므로 $5328/5.477\approx972.76$mm로 계산이 일치한다.

· 볼트 1개 단면적 $A_b = \dfrac{\pi \times 22^2}{4} = 380.13$mm²
· $\phi R_n = \phi\,F_{nv}\,A_b\,N_s \times n = 0.75 \times 450 \times 380.13 \times 1 \times 4 = 513{,}179$N $\approx 513.18$kN

[해설]

고장력볼트 지압접합에서 볼트의 설계전단강도는 $\phi R_n=\phi F_{nv}A_b N_s n$으로 구하며 전단파단에 대한 저항계수는 $\phi=0.75$이다. 볼트 1개 단면적은 공칭지름 기준 $A_b=\pi\times22^2/4\approx380.13$mm²이고, 여기에 공칭전단강도 450N/mm², 전단면수 1, 볼트개수 4를 곱하면 약 513.18kN으로 계산이 일치한다.

· $A_g = 2{,}000 \times 200 = 400{,}000$ mm²
· 세장비 항 $\dfrac{k\,l_c}{32h}=\dfrac{0.8\times3{,}200}{32\times200}=0.4$, $1-0.4^2=0.84$
· $\phi P_{nw}=0.55\times0.65\times24\times400{,}000\times0.84=2{,}882{,}880$ N $=2{,}882.88$ kN

[해설]

벽체 축강도 설계식(KDS 14 20)에 값을 대입한다. 먼저 총단면적 $A_g=2{,}000\times200=400{,}000$mm²를 구하고, 세장비 항 $k l_c/32h=0.8\times3{,}200/(32\times200)=0.4$이므로 대괄호 항은 $1-0.4^2=0.84$가 된다.

나머지 계수를 곱하면 $0.55\times0.65\times24\times400{,}000\times0.84=2{,}882{,}880$N, 즉 약 2,882.88kN이다. 세장비 항이 커질수록 좌굴에 의한 강도저감이 커지며, $\phi=0.65$는 압축지배단면의 강도감소계수, $k$는 벽체 상·하 구속조건에 따른 유효길이계수이다.

(1) 단위시멘트량 $C=\dfrac{160}{0.50}=320$ kg/m³
(2) 시멘트 체적 $=\dfrac{320}{3.15\times1{,}000}=0.102$ m³
(3) 물 체적 $=\dfrac{160}{1\times1{,}000}=0.16$ m³
(4) 전체 골재 체적 $=1-(0.102+0.16+0.01)=0.728$ m³
(5) 잔골재 체적 $=0.728\times0.4=0.291$ m³
(6) 잔골재량 $=0.291\times2.6\times1{,}000=756.6$ kg
(7) 굵은골재량 $=0.728\times0.6\times2.6\times1{,}000=1{,}135.68$ kg

[해설]

절대용적법으로 배합 재료량을 산출한다. 단위시멘트량은 단위수량을 물시멘트비로 나눈 값($160\div0.5=320$kg/m³)이고, 각 재료의 체적은 중량을 (비중×1,000)으로 나누어 구한다.

전체 골재 체적은 콘크리트 전체 체적 1m³에서 시멘트(0.102m³)·물(0.16m³)·공기(1%=0.01m³) 체적을 뺀 0.728m³이다. 여기에 잔골재율 0.4와 (1−잔골재율) 0.6을 각각 곱해 잔골재·굵은골재 체적을 구하고, 다시 (비중×1,000)을 곱하면 잔골재량 756.6kg, 굵은골재량 1,135.68kg이 된다.

주공정선은 A → D → H이며, 총 공사기간은 15일이다.

· 작업(작업일수): A 5, B 2, C 4, D 5, E 3, F 2, G 2, H 5, I 4
· 결합점 EST/LST: 0 → 0/0, 1 → 5/5, 3 → 5/5, 2 → 4/5, 4 → 10/10, 5 → 10/10, 6 → 10/10, 7 → 10/10, 8 → 15/15
· 굵은 선(주공정선) = A → D → H
※ △ = 결합점 EST(최조시각), □ = LST(최지시각)

[해설]

A·B·C는 선행작업이 없어 0일에 동시 시작하고, D·E·F는 셋이 모두 끝나야 시작할 수 있으므로 그 결합점의 EST는 A·B·C 중 가장 긴 A의 5일이 된다. 이후 D(5일)로 10일, H는 D·E·F가 모두 끝나야 하므로 10일에 시작해 5일 더해 15일에 끝난다. G(12일 완료)·I(14일 완료) 경로보다 H를 거치는 경로가 가장 길어 A-D-H가 주공정선(15일)이 되며 각 구간의 플로트는 0이다.