건축기사 실기 · 2016년 4회차 기출문제 정답·해설 페이지

(1) 기준점 — 공사 중 높이(표고)의 기준으로 삼기 위해 이동이 없는 곳에 설치하는 고정 원점
(2) 방호선반 — 상부 작업 중 떨어지는 자재·공구의 낙하 피해를 막기 위해 비계·벽체 외부에 내밀어 설치하는 금속 판재

[해설]

기준점(BM, 벤치마크)은 시공 중 각 부위의 높이·수직을 측정하는 기준이 되는 고정점이다. 인근 기존 구조물이나 지반에 설치한 규준틀 등 침하·이동 우려가 없는 위치에 잡고, 훼손에 대비해 최소 2개소 이상 설치하며 공사 중 수시로 확인한다.

방호선반은 상부 작업에서 낙하하는 자재·공구로부터 하부 작업자와 보행자를 보호하기 위해 비계 외부에 내민 형태로 설치하는 가설 방호시설이다.

(1) 이음 — 부재를 길이 방향으로 이어 길게 연결하는 접합
(2) 맞춤 — 직각이나 경사로 만나는 두 부재를 서로 가공해 끼워 맞추는 접합

[해설]

이음은 같은 방향(길이 방향)의 부재를 이어 연장하는 접합으로 주로 인장·압축력을 전달한다.

맞춤은 방향이 다른 두 부재가 직각이나 경사로 만나는 부위를 가공해 짜맞추는 접합으로 전단력·모멘트를 전달한다. 부재의 방향성 차이로 구분해 암기한다.

· 섬유포화점 — 세포 사이의 자유수는 모두 증발하고 세포막의 결합수만 남은 상태로, 함수율 약 30% 지점
· 강도 변화 — 섬유포화점(30%) 이상에서는 강도가 거의 일정하나, 그 이하로 건조되면 함수율이 낮을수록 강도가 급격히 증가한다.

[해설]

목재가 건조되면 세포 사이의 자유수부터 빠져나가고, 자유수가 모두 없어지고 세포벽의 결합수만 남는 함수율 약 30% 지점을 섬유포화점이라 한다.

섬유포화점 이상에서는 자유수만 증감할 뿐 결합수에 변화가 없어 강도가 거의 일정하다. 그 이하로 건조가 진행되면 결합수가 감소하며 세포벽이 수축·치밀해져 함수율이 낮을수록 강도가 급격히 증가한다.

(1) 거셋 플레이트 — 트러스 부재·가새 등을 보나 기둥에 이어 붙이는 접합용 강판
(2) 데크 플레이트 — 얇은 강판을 절곡해 만든 것으로, 바닥 콘크리트 타설의 거푸집 겸 구조재로 쓰는 판
(3) 시어 커넥터 — 강재와 콘크리트를 일체로 거동시키도록 그 경계면의 전단력을 전달하는 스터드 등의 강재 연결재

[해설]

거셋 플레이트는 트러스의 부재나 가새를 보·기둥에 접합할 때 쓰는 접합용 강판이다. 데크 플레이트는 얇은 강판을 파형으로 절곡해 바닥 콘크리트 타설 시 거푸집과 구조재(합성슬래브의 인장재)를 겸하는 판이며, 시어 커넥터는 철골보와 콘크리트 슬래브를 합성 거동시키기 위해 경계면의 전단력을 전달하는 스터드 등의 강재 연결재다.

(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.

(1) 표면처리법 — 폭 0.2mm 이하의 미세한 균열 표면에 수지계·시멘트계 재료를 도포해 피막을 형성하여 보수하는 방법
(2) 주입공법 — 폭 0.2mm 이상의 균열에 주입 파이프를 10~30cm 간격으로 설치하고 저점도 에폭시 수지를 주입·충전하는 방법

[해설]

콘크리트 균열 보수는 균열 폭에 따라 공법이 달라진다. 0.2mm 이하의 미세균열은 구조적 영향이 적어 표면에 수지계·시멘트계 재료를 얇게 도포해 방수성과 중성화 저항을 확보하는 표면처리법으로 충분하다.

0.2mm 이상으로 진행된 균열은 내부까지 채워야 하므로, 주입 파이프를 10~30cm 간격으로 설치하고 저점도 에폭시 수지를 압입해 균열 내부를 충전하는 주입공법을 적용한다.

(1) 설계볼트장력은 설계미끄럼강도 산정의 기준값이며, 현장 시공의 표준볼트장력은 설계볼트장력에 10%를 할증한 값으로 한다.
(2) 볼트 구멍 중심에서 지름의 2배 이상 범위의 흑피를 숏블라스트·샌드블라스트로 벗겨 내고, 도료·기름·오물이 없도록 하며 들뜬 녹은 와이어 브러시로 제거한다.

[해설]

표준볼트장력을 설계볼트장력보다 10% 높게 잡는 것은 시공 중 도입장력의 감소(릴랙세이션·이완)를 고려해 설계 시 가정한 미끄럼강도를 실제로 확보하기 위해서다. 마찰면은 표준시방서가 요구하는 미끄럼계수 0.5 이상을 얻기 위해 볼트 구멍 중심에서 지름의 2배 이상 범위를 블라스트 처리해 흑피를 제거하고, 기름·도료 등 이물질과 들뜬 녹이 없는 상태로 유지해야 한다.

① 붙임모르타르의 접착강도 부족
② 오픈 타임(Open Time) 미준수
③ 바탕과 타일의 신축·변형률 차이
④ 붙임 후 양생·경화 불량

[해설]

붙임모르타르의 배합·접착강도가 부족하거나, 모르타르가 이미 표면 경화된 뒤(오픈타임 초과) 타일을 붙이면 부착력이 떨어진다. 바탕과 타일의 열팽창·건조수축 차이로 계면에 응력이 쌓이거나, 붙인 뒤 양생·경화가 불충분하면 부착강도가 발현되지 못해 탈락한다.

① 광명단(연단) 조합페인트
② 크롬산아연 방청페인트
③ 방청산화철 도료

[해설]

방청도료는 금속 표면에 도막을 형성해 수분·산소의 접촉을 차단, 부식을 억제하는 도료다. 광명단(연단) 조합페인트는 대표적인 1차 방청도료이며, 크롬산아연 방청페인트는 크롬산아연 방청안료를 쓴 도료, 방청산화철 도료는 산화철분을 안료로 써 방청 성능을 높인 도료다.

① 실모 ② 둥근모 ③ 민빗모

[해설]

모접기는 목재 모서리를 각지지 않게 가공하는 마감법이다. 실모는 모서리를 가늘게 선형으로 접는 방식, 둥근모는 모서리를 원호형으로 둥글게 깎는 방식, 민빗모는 모서리를 비스듬히 평평하게 깎는 방식으로, 파손 방지와 의장성 향상을 목적으로 한다.

① 컴프레솔 파일(Compressol Pile) ② 프랭키 파일(Franky Pile) ③ 페데스탈 파일(Pedestal Pile)

[해설]

제자리콘크리트말뚝(현장타설콘크리트말뚝)은 지반에 구멍을 뚫고 콘크리트를 타설해 말뚝을 형성하는 공법이다. 컴프레솔 파일은 끝이 뾰족한 추·둥근 추·평면 추의 세 가지 추를 차례로 낙하시켜 구멍을 뚫고 콘크리트를 다져 넣는 공법, 프랭키 파일은 외관 속에 콘크리트 마개를 넣고 추로 때려 관입시킨 뒤 소정 깊이에서 마개를 빼내고 콘크리트를 다지며 외관을 뽑아 올리는 공법, 페데스탈 파일은 내·외관 이중관을 사용해 내관으로 콘크리트를 다져 밑둥에 구근(페데스탈)을 형성하는 공법이다.

① 오거 보링(Auger Boring)
② 수세식 보링(Wash Boring)
③ 충격식 보링(Percussion Boring)
④ 회전식 보링(Rotary Boring)

[해설]

보링은 지중에 구멍을 뚫어 토질 상태와 지층 구성을 조사하는 방법으로, 굴착 방식에 따라 구분한다. 오거 보링은 오거(나사송곳)를 회전시켜 얕은 깊이의 시료를 채취하는 간이 방법이고, 수세식 보링은 물을 분사해 굴착토를 씻어 올리며 굴진하는 방법으로 연약지반에 적합하다.

충격식 보링은 로프에 매단 비트를 낙하·타격시켜 굴진하는 방법이며, 회전식 보링은 로터리 비트를 회전시켜 코어를 채취하는 방법으로 시료 교란이 적어 정밀도가 가장 높고 표준관입시험 등과 병행하는 대표적 방법이다. 3가지를 요구하면 이 중 임의의 3개를 쓰면 된다.

① 도포법
② 주입법
③ 침지법

[해설]

도포법은 방부제를 목재 표면에 바르는 방법, 주입법은 압력이나 상압으로 방부제를 목재 내부까지 침투시키는 방법, 침지법은 방부제 용액에 목재를 담가 흡수시키는 방법이다.

세 방법 중 침투 깊이가 가장 크고 효과가 좋은 것은 가압주입법이다.

① 워커빌리티(시공연도) 개선 ② 초기강도는 작으나 장기강도가 증진 ③ 수화열이 낮고 화학적 저항성이 크다.

[해설]

플라이애시(포졸란계 혼화재)를 클링커에 혼합한 혼합시멘트다. 구형 입자의 볼베어링 효과로 워커빌리티가 개선되고 단위수량이 줄며, 초기 수화반응이 느려 초기강도는 낮지만 포졸란반응으로 장기강도가 증진된다. 수화열이 낮아 매스콘크리트에 유리하고 황산염 등에 대한 화학적 저항성도 우수하다.

① 압축강도 저하 ② 내구성·수밀성 저하 ③ 재료분리·블리딩 증가

[해설]

타설 중 물을 추가하면 물시멘트비가 커져 압축강도가 저하되고, 공극이 늘어 내구성·수밀성이 떨어지며, 재료분리와 블리딩이 증가해 균열·레이턴스 발생이 커진다.

(1) 설치 위치 — 건물의 모서리(우각부)
(2) 기입 사항
① 벽돌 쌓기 단수와 줄눈 표시
② 창문틀의 위치와 치수
③ 앵커볼트·나무벽돌 등 매립철물의 위치
④ 인방보·테두리보의 설치 위치

[해설]

세로규준틀은 조적공사에서 벽돌 켜수·줄눈·개구부 위치 등을 표시해 쌓기의 수직 기준과 시공 정밀도를 확보하기 위한 규준으로, 시공 중 변형이 적은 건물 모서리(우각부)에 설치한다.

기입 사항은 쌓기 단수와 줄눈, 창문틀의 위치·치수, 앵커볼트·나무벽돌 등 매립철물의 위치, 인방보·테두리보의 설치 위치 등이다.

(1) ① 규산3석회 $C_3S$
② 규산2석회 $C_2S$
③ 알루민산3석회 $C_3A$
④ 알루민산철4석회 $C_4AF$
(2) 규산2석회 $C_2S$

[해설]

시멘트의 4대 주요 화합물은 규산3석회(C₃S), 규산2석회(C₂S), 알루민산3석회(C₃A), 알루민산철4석회(C₄AF)다. C₃S는 수화 속도가 빨라 초기강도를 주로 발현시키고, C₂S는 수화가 느린 대신 장기간에 걸쳐 강도를 발현해 28일 이후 장기강도에 크게 기여한다.

(1) 장점
① 방화·단열 성능이 우수하다.
② 시공이 간편해 공기 단축이 가능하다.
(2) 단점
① 습기에 약해 지하·덕트 주위에는 쓸 수 없다.
② 온도·습도 변화에 민감해 동절기 시공이 어렵다.

[해설]

석고보드는 소석고를 심재로 양면에 보드용 원지를 붙인 판상재로, 방화성·단열성이 우수하고 시공이 간편해 공기 단축에 유리하다. 반면 습기에 약해 흡습 시 강도가 저하되므로 지하실·화장실 등 다습 부위에는 부적합하고, 온습도 변화에 민감해 동절기 저온 시공 시 접착 불량 등의 문제가 생길 수 있다.

① 안정액(벤토나이트)
② 철근망
③ 콘크리트

[해설]

슬러리월(지중연속벽) 공법은 안정액(벤토나이트 이수)을 굴착홈에 채워 공벽 붕괴를 막으면서 트렌치를 굴착하고, 그 안에 철근망을 삽입한 뒤 트레미관으로 콘크리트를 타설(안정액을 밀어내며 치환)해 연속 벽체를 완성한다.

차수성·강성이 우수하고 소음·진동이 적어 도심지 근접 굴착이나, 지하연속벽을 본구조체로 활용하는 역타공법에 적합하다.

(1) 착수 전 — ③, ④, ⑤
(2) 작업 중 — ①, ②, ⑧
(3) 완료 후 — ⑥, ⑦

[해설]

용접부 검사는 시공 단계별로 나눈다. 착수 전에는 모재의 청소 상태, 홈의 각도·간격·치수, 부재의 밀착 상태를 확인한다.

작업 중에는 아크 전압·용접 속도 등 용접조건과 밑면 따내기(가우징) 상태를, 완료 후에는 비드 외관인 필릿 크기와 균열·언더컷 등 결함 유무를 검사한다.

시기별로 나눠 점검하는 이유는 결함을 조기에 발견해 재작업 비용을 줄이기 위함이다.

$\phi = 0.65 + (\varepsilon_t - 0.002) \times \dfrac{200}{3} = 0.65 + (0.004 - 0.002) \times \dfrac{200}{3} = 0.783$

[해설]

강도감소계수 φ는 순인장변형률 εt에 따라 압축지배단면(εt≤0.002)에서 0.65, 인장지배단면(εt≥0.005, 나선철근 이외)에서 0.85로 정해지고, 그 사이 전이구간은 선형보간한다. φ=0.65+(εt-0.002)×(200/3)에 εt=0.004를 대입하면 φ=0.65+0.002×66.67=0.783이다.

· 압축철근비 $\rho' = \dfrac{A_s'}{b\,d} = \dfrac{1{,}000}{400 \times 500} = 0.005$
· 장기처짐계수 $\lambda_\Delta = \dfrac{\xi}{1 + 50\rho'} = \dfrac{2.0}{1 + 50 \times 0.005} = 1.6$
· 총처짐 = 즉시처짐 + 즉시처짐 $\times \lambda_\Delta = 20 + 20 \times 1.6 = 52$ mm

[해설]

장기처짐은 크리프·건조수축으로 시간이 지나며 추가되는 처짐으로, 즉시처짐에 장기처짐계수 $\lambda_\Delta = \dfrac{\xi}{1+50\rho'}$를 곱해 산정한다. 압축철근비 $\rho'$가 클수록 $\lambda_\Delta$가 작아지는데, 이는 압축철근이 크리프에 의한 추가 압축변형을 구속하기 때문이다. 검산하면 $\rho' = 0.005$, $\lambda_\Delta = 1.6$, 총처짐 $= 20 \times (1 + 1.6) = 52$mm다. 시간경과계수는 3개월 1.0, 6개월 1.2, 1년 1.4, 5년 이상 2.0을 적용한다.

· 최대 전단력 $V_{max} = \dfrac{P}{2} = \dfrac{200}{2} = 100$ kN
· 최대 전단응력 $\tau_{max} = \dfrac{3}{2} \cdot \dfrac{V_{max}}{A} = \dfrac{3}{2} \times \dfrac{100 \times 10^3}{300 \times 500} = 1$ MPa

[해설]

중앙에 집중하중이 작용하는 단순보는 최대 전단력이 지점 반력과 같아 Vmax=P/2다. 직사각형 단면의 최대 전단응력은 평균전단응력(V/A)의 1.5배(τmax=1.5V/A)로 산정하는데, 이는 단면 내 전단응력이 포물선 분포를 이루어 중립축에서 최대가 되기 때문이다.

[해설]

라멘 구조에서 A지점의 반력은 전체 평형으로 수직반력을, 내부힌지에서의 모멘트 평형으로 수평반력을 각각 구한 뒤 두 성분을 합성해 얻는다.

먼저 $\sum M_B=0$에서 $V_A \times 4 - 6 \times 3 = 0 \Rightarrow V_A = 4.5$ kN(↑)을 구하고, 이어서 내부힌지 h를 기준으로 좌측 부분만 떼어 $V_A \times 2 - H_A \times 3 - 6 \times 1 = 0 \Rightarrow H_A = 1$ kN(→)을 얻는다.

채점 포인트는 힌지 좌측 자유물체도에서 각 힘의 팔길이를 정확히 잡는 것이며, 합력 $R_A=\sqrt{4.5^2+1^2}=4.61$ kN과 작용 방향(↗)까지 표기해야 완전한 답이 된다.

(1) 터파기량
$V = \dfrac{h}{6}\left[(2a+a')b + (2a'+a)b'\right] = \dfrac{10}{6}\left[(2 \times 60 + 40) \times 50 + (2 \times 40 + 60) \times 30\right] = 20{,}333.33$ m³
(2) 운반 대수 $= \dfrac{20{,}333.33 \times 1.3}{12} = 2{,}202.78 \Rightarrow 2{,}203$ 대
(3) 표고 $= \dfrac{20{,}333.33 \times 0.9}{5{,}000} = 3.66$ m

[해설]

사다리꼴(각뿔대) 형태 흙파기 물량은 각뿔대 공식 V=h/6[(2a+a')b+(2a'+a)b']으로 산정한다. 운반 대수는 굴착토량에 흐트러진상태 환산계수(L값)를 곱해 덤프트럭 1대 적재량으로 나누고, 성토 표고는 다짐상태 환산계수(C값)를 곱한 체적을 성토 면적으로 나눠 구한다.

[해설]

표준공기 $22$일에서 지정공기까지 $3$일을 줄여야 하는데, 각 작업의 비용구배(단위기간당 추가비용)가 낮은 작업부터 단축해야 총 추가비용을 최소화할 수 있어 이런 조합이 나온다.

비용구배는 $\dfrac{\text{특급공비}-\text{정상공비}}{\text{정상공기}-\text{특급공기}}$로 구하며, E는 $500$원/일로 가장 저렴해 먼저 단축되고, 이후에는 A→B→E→G→I와 A→D→H→I 두 경로가 동시에 주공정선이 되어 B와 D를 함께 줄여야 하므로 단가가 $4{,}000$원으로 오른다.

표준공사비는 각 작업 정상공비의 합인 $69{,}000$원이고, 여기에 단계별 추가비용 $500+4{,}000+4{,}000$원을 더해 총공사금액이 된다. 한 경로만 줄이고 다른 경로가 목표공기를 넘으면 안 되므로 병행 단축이 필요한 구간을 놓치지 않는 것이 채점 포인트다.