건축기사 실기 · 2021년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

(1) 슬럼프 플로 — 슬럼프 시험 후 퍼진 콘크리트의 지름, 유동성(퍼짐성)을 나타내는 지표
(2) 조립률 — 골재 체가름 시험에서 10개 표준체의 누적잔류율 합을 100으로 나눈 값(골재 굵기 지표)

[해설]

슬럼프 플로는 슬럼프 시험에서 콘크리트가 자중으로 퍼진 후의 지름을 측정한 값으로, 유동성이 큰 고성능 콘크리트의 워커빌리티를 평가하는 데 쓰인다. 조립률(FM)은 골재의 입도를 수치로 나타낸 지표로, 10개 표준체(80, 40, 20, 10mm 및 5, 2.5, 1.2, 0.6, 0.3, 0.15mm)의 누적잔류율 합을 100으로 나눈 값이며, 값이 클수록 골재 입자가 굵음을 의미한다.

징두리벽(Wainscot)

[해설]

징두리벽은 벽 하부 1~1.5m 정도까지 판재·타일 등으로 마감해 오염·손상을 방지하고 장식 효과를 주는 수장 부위이다. 영어로 웨인스코트(Wainscot)라 하며, 주택 거실이나 복도 등에서 흔히 사용된다.

연약 점토 지반에 지름 40~60cm의 모래기둥을 일정 간격으로 박고, 상부에 성토 등으로 하중을 가해 점토 속의 물을 모래기둥으로 배수·압밀시켜 지반을 강화하는 공법

[해설]

샌드 드레인은 연약 점토지반 개량공법 중 하나로, 배수거리를 단축시켜 압밀침하를 촉진하는 원리이다. 유사 공법으로 모래 대신 합성수지·판지 재질의 드레인재를 삽입하는 페이퍼 드레인(Paper Drain), 모래를 부직포 자루에 채워 관입해 모래기둥의 절단을 막는 팩 드레인(Pack Drain)이 있다.

① 1층 바닥을 먼저 시공해 작업장·자재 적치 공간으로 활용할 수 있다.
② 지상과 지하를 동시에 시공하여 공기를 단축한다.
③ 지하 흙막이벽이 본구조체가 되어 강성이 크고 안전하다.
④ 소음·진동이 적고 날씨의 영향을 덜 받아 도심지 공사에 유리하다.

[해설]

탑다운(역타설) 공법은 지하 흙막이벽을 본구조체로 이용하면서 지상과 지하 공사를 동시에 진행하는 공법이다. 공기단축·소음저감 효과가 커 대지가 협소한 도심지 현장에서 널리 쓰이지만, 지하 작업공간의 환기·조명 확보와 장비 반입에 제약이 있다는 단점도 함께 기억해두면 좋다.

① 콘크리트 표면에 내화피복을 시공해 열의 침입을 막는다.
② 흡수율이 낮고 내화성이 큰 골재를 사용한다.
③ 폴리프로필렌 섬유 등 내폭렬용 섬유를 혼입한다.

[해설]

폭렬은 고강도 콘크리트가 화재 시 급격한 고열로 내부 수증기압이 상승해 표면이 박리·비산하는 현상이다. 내화피복, 저흡수율 골재 사용, 폴리프로필렌 섬유 혼입(가열 시 섬유가 녹아 수증기 배출 통로를 형성) 등이 대표적 방지대책이며, 조직이 치밀한 고강도 콘크리트일수록 폭렬 위험이 크다는 점도 함께 알아두면 좋다.

① 단위시멘트량을 줄여 수화열을 낮춘다.
② 수화열이 낮은 중용열·플라이애시 시멘트를 사용한다.
③ 프리쿨링(Pre-Cooling)·파이프쿨링(Pipe-Cooling) 등으로 콘크리트 온도를 제어한다.

[해설]

매스콘크리트는 부재 두께가 커 수화열 축적으로 내부와 표면의 온도차가 발생하고, 이로 인한 온도응력이 인장강도를 초과하면 균열이 생긴다. 단위시멘트량 저감, 저발열 시멘트 사용 외에도 파이프쿨링은 관 내부에 냉각수를 순환시켜 콘크리트 내부 온도를 직접 낮추는 방법이다.

① 도포법 — 건조 목재 표면에 방부제(크레오소트 등)를 붓·롤러로 도포
② 주입법 — 압력용기에서 방부제를 목재에 가압 주입
③ 침지법 — 방부제 용액에 목재를 일정 시간 담가 침투

[해설]

목재 방부법은 도포법·주입법·침지법·표면탄화법 등으로 나뉜다. 이 중 압력용기를 이용한 주입법(가압주입법)이 방부제 침투 깊이가 가장 깊어 내구성이 우수하며, 도포법은 시공이 간편하지만 침투 깊이가 얕아 효과가 제한적이다.

① 흡수율이 낮고 소성이 잘 된 양질의 벽돌을 사용한다.
② 줄눈 모르타르에 방수제를 혼합하고 밀실하게 채운다.
③ 벽체 표면에 발수제를 도포하여 빗물 침투를 막는다.
④ 차양·처마 등을 설치해 빗물이 벽면에 닿지 않게 한다.

[해설]

백화는 벽체에 침투한 물에 녹아 나온 가용성 염류(주로 시멘트의 수산화칼슘)가 표면으로 이동해, 공기 중 이산화탄소와 반응한 탄산칼슘 등이 흰 결정으로 석출되는 현상이다. 원인이 되는 수분 침투를 차단하는 것이 핵심이므로, 저흡수율 재료 사용과 방수·발수 처리, 빗물 차단 시설이 대책의 큰 축이다.

(1) 하중계 — 버팀대(Strut)의 양단부
(2) 토압계 — 흙막이벽 배면의 지중
(3) 변형률계 — 버팀대(Strut)의 중앙부
(4) 경사계 — 인접 구조물의 골조나 벽체

[해설]

흙막이 계측관리에서 하중계(Load Cell)는 버팀대 양단부에 설치해 축하중을 측정하고, 변형률계(Strain Gauge)는 버팀대 중앙부에 부착해 휨변형을 측정한다. 토압계는 흙막이벽 배면 지중에 설치해 작용 토압을 측정하며, 경사계(Tiltmeter)는 인접 구조물의 기울어짐 여부를 확인하기 위해 골조나 벽체에 설치한다.

① 히스토그램
② 파레토도
③ 특성요인도(어골도)
④ 체크시트

[해설]

QC 7가지 도구는 히스토그램·파레토도·특성요인도(어골도)·체크시트·산점도·층별·관리도이다.

히스토그램은 데이터의 분포, 파레토도는 문제 항목의 우선순위, 특성요인도는 원인과 결과의 관계, 체크시트는 점검·기록에 사용한다. 3가지를 요구하면 이 중 임의의 3개를 쓰면 된다.

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 동바리돌 → ② 동바리 → ③ 멍에 → ④ 장선 → ⑤ 마루널

[해설]

1층 마루틀은 지반에서 위로 쌓아 올리는 순서로 시공한다. 지반에 동바리돌(지정)을 놓고 그 위에 동바리(짧은 기둥)를 세운 뒤, 동바리 위에 멍에를 걸고 멍에와 직각 방향으로 장선을 걸친 다음, 장선 위에 마루널을 깔아 마감한다.

하중은 반대로 마루널 → 장선 → 멍에 → 동바리 → 동바리돌(지반) 순으로 전달되므로, 하중 전달 경로를 거꾸로 뒤집으면 그대로 시공 순서가 된다. 2층 마루(홑마루·보마루·짠마루)에는 동바리·동바리돌이 없다는 점과 구분해 암기한다.

① 서중 ② 1.5 ③ 35

[해설]

서중콘크리트는 콘크리트표준시방서에 따라 하루 평균기온이 25℃를 초과할 것이 예상될 때 적용하며, 비빔 후 타설까지 시간은 지연형 감수제 등을 사용해도 1.5시간을 넘지 않아야 한다. 타설 시 콘크리트 온도는 35℃ 이하로 관리해 슬럼프 저하와 급격한 수분 증발, 콜드 조인트 발생을 방지한다.

① 10
② 영식쌓기
③ 화란식쌓기
④ 1.2
⑤ 1.5
⑥ 3

[해설]

표준시방서 기준 벽돌쌓기 줄눈 너비는 10mm를 표준으로 하며, 별도 지정이 없으면 통줄눈이 생기지 않아 튼튼한 영식쌓기 또는 시공성이 좋은 화란식(네덜란드식)쌓기를 적용한다.

하루 쌓기 높이는 모르타르 경화와 벽체 안정성을 고려해 표준 1.2m, 최대 1.5m를 넘지 않도록 규정한다. 벽돌벽이 블록벽과 직각으로 만나는 부위는 블록 3단마다 연결철물로 보강해 쌓는다.

① 1.8 ② 1,600

[해설]

반자틀 수장공사에서 달대볼트는 반자틀받이를 매다는 부재로, 천장 깊이가 1.5m 이상으로 깊을 때는 가로·세로 1.8m 간격으로 흔들림 방지용 보강재를 추가로 설치해 처짐과 흔들림을 억제한다. 콘크리트 부재에 인서트·앵커볼트로 고정할 때는 1,600mm 간격 이내로 배치해 충분한 지지력을 확보한다.

[해설]

메탈터치는 기둥 이음부 단면을 정밀 가공해 상·하부 기둥을 직접 밀착시켜, 압축력의 상당 부분을 볼트나 용접이 아닌 접촉면 자체로 전달하는 이음 방식이기 때문에 이렇게 설명한다.

일반 이음은 스플라이스 플레이트와 고력볼트·용접만으로 힘을 전달하지만, 메탈터치는 접촉면 가공 정밀도가 기준을 충족하면 축방향 압축력의 약 $50$%를 접촉면에서 하부 기둥으로 직접 전달할 수 있어 이음판은 나머지 응력만 부담하면 된다.

채점 포인트는 "정밀 가공", "밀착", "압축력 직접 전달(약 50%)" 세 요소를 모두 답안에 담고, 그림에 상·하부 기둥과 그 사이 접촉면을 표시했는지이다.

[해설]

용접기호에서 그루브(홈) 형상과 개선각, 루트간격, 개선깊이는 각각 다른 위치에 표기되는 별도 정보이므로, 12·11·2·90°라는 네 수치가 모재 두께·개선 깊이·루트 간격·개선각으로 나뉘어 배정된다.

V형 그루브는 화살표 쪽 모재를 $V$자로 깎아 용접하는 개선(groove) 형상을 뜻하며, 개선각이 클수록 용착금속량이 늘고 루트간격은 용입이 바닥까지 충분히 되도록 확보하는 최소 틈이다.

채점 포인트는 네 수치를 각각 어떤 요소(모재 두께·개선각·개선깊이·루트간격)에 대응시켰는지 빠짐없이 밝히는 것이며, 그루브 형상 명칭(V형)을 함께 쓰지 않으면 감점된다.

[해설]

오버랩은 용착금속이 모재에 융합되지 않고 표면 위로 겹쳐 얹힌 결함이고, 언더컷은 반대로 모재 지단부가 파여 홈이 생기는 결함이라 두 도해의 형태가 서로 다르게 그려진다.

오버랩은 용접전류가 낮거나 운봉속도가 느려 용융금속이 충분히 녹아들지 못할 때, 언더컷은 반대로 전류가 과다하거나 운봉속도가 빨라 모재가 지나치게 녹아내릴 때 주로 발생한다.

채점 포인트는 결함이 생기는 위치와 형태 — 오버랩은 비드 가장자리가 모재 위로 겹쳐 얹힌 모습, 언더컷은 비드 가장자리 모재 표면이 패인 모습 — 을 구분해 도시하는 것이다.

· 창고 면적 $A = 0.4 \times \dfrac{N}{n}$ (N: 포대수, n: 쌓기 단수)
$A = 0.4 \times \dfrac{500}{12} = 16.67$ m²

[해설]

시멘트 창고 소요 면적은 $A = 0.4 \times N/n$으로 산정한다. 계수 0.4는 시멘트 1포를 1단으로 쌓을 때의 소요 바닥면적(적재+통로 여유 포함)에 해당하는 경험값이다.

500포를 12단으로 쌓으면 $A = 0.4 \times 500/12 = 16.67$m²이며, 실무에서는 이 값에 여유를 두어 계획한다. 쌓기 단수가 주어지지 않으면 13단을 최대로 본다.

· 비용경사 = (급속비용 − 정상비용) ÷ (정상공기 − 급속공기)
$A = \dfrac{9{,}000 - 6{,}000}{4 - 2} = 1{,}500$ 원/일
$B = \dfrac{16{,}000 - 14{,}000}{15 - 14} = 2{,}000$ 원/일
$C = \dfrac{8{,}000 - 5{,}000}{7 - 4} = 1{,}000$ 원/일
∴ C → A → B

[해설]

비용경사(Cost Slope)는 공기를 하루 단축하는 데 추가로 드는 비용으로, (급속비용−정상비용)/(정상공기−급속공기)로 구한다. 값이 작을수록 공기단축 비용이 저렴하므로 비용경사가 작은 작업부터 우선 단축하는 것이 경제적이다. 계산 결과 C(1,000원/일) < A(1,500원/일) < B(2,000원/일) 순이므로 C→A→B 순으로 단축한다.

· 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.

· 1단 자유·타단 고정이므로 유효좌굴길이계수 $K = 2$, 약축 $I_y$ 적용
$P_{cr} = \dfrac{\pi^2 E I_y}{(KL)^2} = \dfrac{\pi^2 \times 210{,}000 \times 134 \times 10^4}{(2 \times 2{,}500)^2}$
$= 111{,}092$ N $\approx 111.09$ kN

[해설]

탄성좌굴하중(오일러 좌굴하중)은 $P_{cr} = \dfrac{\pi^2 EI}{(KL)^2}$로 구하며, 별도 구속조건이 없으면 두 축 중 단면2차모멘트가 작은 약축(여기서는 $I_y$)에 대해 먼저 좌굴이 발생하므로 이를 적용한다. 1단 자유·타단 고정 기둥의 유효좌굴길이계수는 $K=2$이며, 유효좌굴길이가 길어질수록 좌굴하중은 작아진다.

· 축방향 주철근 지름의 16배: $22 \times 16 = 352$ mm
· 띠철근 지름의 48배: $10 \times 48 = 480$ mm
· 기둥 단면의 최소 치수: 300 mm
∴ 셋 중 최솟값 = 300 mm 지배

[해설]

띠철근(대근)의 최대 수직간격은 콘크리트구조기준에 따라 축방향철근 지름의 16배, 띠철근 지름의 48배, 기둥 단면 최소 치수 중 가장 작은 값 이하로 정한다. 이 문제에서는 셋 중 기둥 단면 최소 치수 300mm가 가장 작아 이 값이 지배한다.

· 힘-변위 관계: $P = k \cdot \Delta L$
· 훅의 법칙 $\sigma = E\varepsilon$에서 $\dfrac{P}{A} = E \cdot \dfrac{\Delta L}{L}$, 즉 $\Delta L = \dfrac{PL}{EA}$
· $P = k \cdot \dfrac{PL}{EA}$에서 $k = \dfrac{EA}{L}$

[해설]

부재를 축방향 스프링으로 치환할 때 강성(스프링계수) $k$는 훅의 법칙 $\sigma=E\varepsilon$으로부터 변위 $\Delta L = \dfrac{PL}{EA}$를 구하고, 힘-변위 관계 $P=k\Delta L$에 대입해 $k=\dfrac{EA}{L}$를 얻는다. 이는 단면적이 클수록, 길이가 짧을수록 부재가 뻣뻣해짐(강성이 커짐)을 의미한다.

[해설]

옥상 방수면적은 지붕 바닥면적에 파라펫 치켜올림 부분(둘레×올림높이)을 더해 구하므로 바닥 $68$m²에 $17.28$m²를 합산해 $85.28$m²가 된다. 요철(凹)이 있어도 바깥 둘레는 $(10+8)\times 2=36$m로 외접 사각형과 같다.

치켜올림 높이는 단면도의 벽돌 $400$mm와 누름콘크리트 $80$mm를 합한 $0.48$m를 적용하고, 누름콘크리트량은 바닥면적에 두께 $0.08$m를 곱해 구한다.

보호벽돌 정미량은 벽 두께 $0.09$m를 공제한 중심선 둘레에 조적 높이 $0.4$m와 $0.5$B 벽돌의 단위수량 75매/m²를 곱해 산출하며, 계산값은 올림 처리해 정수 매수로 맞추는 것이 채점 포인트다.

[해설]

표에서 $TF=FF=DF=0$인 작업만 이어 놓으면 주공정선(CP)이 되므로, A→B→F→J→K 경로가 총 공사기간 $33$일을 결정한다.

TF(전체여유)는 다음 결합점 LST−해당 작업 EST−공기, FF(자유여유)는 다음 결합점 EST−해당 작업 EST−공기, DF(간섭여유)는 TF−FF로 계산한다.

채점 시에는 각 결합점의 EST·LST를 전진·후진 계산으로 먼저 정확히 구한 뒤 세 여유시간을 도출하는 순서가 맞는지, CP 표시가 세 값 모두 0인 작업에만 붙었는지가 핵심이다.