건축기사 실기 · 2020년 5회차 기출문제 정답·해설 페이지

100mm 이상

[해설]

수중콘크리트는 물속에서 타설하는 특성상 재료분리·품질저하 위험이 커, 철근 피복두께를 일반 콘크리트보다 두껍게 100mm 이상으로 규정한다. 이는 시공 정밀도가 떨어지는 수중 여건에서 철근의 내구성과 부식 방지를 확보하기 위함이다.

전단중심(Shear Center)

[해설]

전단중심은 비대칭 단면(ㄷ형강, ㄱ형강 등) 부재에서 횡하중이 이 점을 통과해 작용할 때 단면에 비틀림 없이 순수한 휨변형만 일어나게 하는 하중 작용점이다. 도심과 일치하지 않는 경우가 많아, 도심에 하중이 작용하면 비틀림이 함께 발생할 수 있다는 점이 설계상 주의점이다.

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.

합성수지 플라스터 바름

[해설]

합성수지 플라스터 바름은 합성수지(특수 화학제)를 결합재로 한 레디믹스트 모르타르에 대리석 분말·세라믹 분말 등 무기질 골재를 혼합해 만든 마감재로, 물과 배합해 1~3mm의 얇은 두께로 바르는 박막 미장공법이다.

얇게 발라도 부착력과 표면 강도가 확보되고 균열이 적으며 색상·질감 표현이 자유로워 내부 벽체의 고급 마감재로 많이 쓰인다.

(1) 클램셸(Clam Shell)
(2) 드래그라인(Drag Line) 또는 백호(Back Hoe)

[해설]

클램셸은 조개모양 버킷을 상하로 개폐하며 굴착하는 기계로 좁은 곳의 수직 굴착, 사질지반, 지하연속벽·케이슨 기초 굴착에 적합하다. 드래그라인은 붐 끝에서 와이어로 버킷을 끌어당겨 굴착하는 기계로 기계 위치보다 낮고 넓은 범위의 굴착에 쓰이며, 백호(파워셔블의 역굴착형)도 지면보다 낮은 곳의 굴착에 적합하다.

시멘트 속의 수산화칼슘이 공기 중 탄산가스와 반응해 벽체 표면에 흰 결정체로 석출되는 현상

[해설]

백화는 시멘트 수화 과정에서 생성된 수산화칼슘이 빗물 등에 녹아 벽체 표면으로 이동한 뒤, 공기 중의 탄산가스(CO₂)와 반응해 탄산칼슘으로 재결정되면서 흰 가루 형태로 나타나는 현상이다. 줄눈 시공을 밀실하게 하고 발수제·방수처리를 하면 예방에 도움이 된다.

화재로 가열된 콘크리트 표면부가 소리를 내며 급격히 박리·파열되는 현상

[해설]

폭렬은 화재 등으로 콘크리트가 급격히 가열될 때 내부 자유수가 수증기로 팽창하면서 생긴 증기압이 콘크리트의 인장강도를 초과해 표면 콘크리트가 폭음과 함께 박리·비산하는 현상이다. 고강도 콘크리트는 조직이 치밀해 수증기 배출 통로가 적어 폭렬 위험이 크며, 폴리프로필렌(PP) 섬유 혼입이나 내화피복으로 방지한다.

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.

건조수축과 온도변화로 콘크리트에 생기는 균열을 억제하기 위해 배치하는 철근

[해설]

온도조절철근은 슬래브·벽체 등에서 주철근에 직교하는 방향으로 배치되는 배력철근의 일종으로, 콘크리트의 건조수축과 온도변화로 발생하는 균열을 잘게 분산시켜 폭을 억제하는 역할을 한다.

(1) 손질바름 — 콘크리트·블록 바탕에서 초벌 전에 마감두께를 고르게 하려고 모르타르 등으로 요철을 미리 조정하는 것
(2) 실러바름 — 바탕의 흡수 조정과 바름재의 접착력 증진을 위해 합성수지 에멀션 희석액 등을 바탕에 얇게 바르는 것

[해설]

손질바름은 초벌바름 전에 바탕면의 심한 요철을 모르타르 등으로 미리 조정해 마감두께를 균일하게 하는 작업이고, 실러바름은 바탕의 흡수를 조정하고 바름재와 바탕의 부착력을 높이기 위해 합성수지 에멀션 희석액 등을 얇게 도포하는 바탕처리 공정이다.

(1) 슬라이딩 폼 — 거푸집을 연속으로 상승·이동시키며 타설해 시공이음 없이 균일한 시공이 가능한 거푸집
(2) 터널 폼 — 벽판과 바닥판을 ㄱ자형 또는 ㄷ자형으로 일체화해 한 구획 전체를 한 번에 타설하는 거푸집

[해설]

슬라이딩 폼은 요크(Yoke)로 거푸집을 지지해 콘크리트 타설과 동시에 거푸집을 연속으로 상승시키는 공법으로, 시공이음 없이 사일로·코어 등 수직 구조물을 균일하게 시공할 수 있다. 터널 폼은 벽체와 슬래브 거푸집을 ㄱ자형(모노셸) 또는 ㄷ자형(트윈셸)으로 일체화해 한 구획의 벽과 바닥을 한 번에 타설하는 거푸집으로, 아파트 등 벽식구조에서 공기 단축에 유리하다.

(1) 로이유리 — 유리 표면에 은(Ag) 등 저방사 금속막을 코팅해 방사율·열관류율은 낮추고 가시광선 투과율은 높인 유리
(2) 단열 간봉 — 복층유리에서 유리 사이 간격을 유지하는, 열전도율이 낮은 가장자리 간격재

[해설]

로이유리는 표면에 은(Ag) 등 금속 박막을 코팅해 장파장 적외선(열)을 반사시킴으로써 방사율과 열관류율은 낮추고 가시광선 투과율은 높게 유지한 유리다. 여름철 열유입 차단과 겨울철 열손실 방지에 함께 기여하며, 주로 복층유리에 적용한다.

단열 간봉은 복층유리의 유리판 사이 공기층 간격을 유지하는 가장자리 부재로, 열전도율이 낮은 재질을 사용해 알루미늄 간봉에서 생기던 창호 가장자리의 결로·열교와 열손실을 줄인다.

(1) 정의 — 구조물 기초의 신설·보강, 리모델링 등에 쓰이는 직경 300mm 이하의 강재 보강 비변위 말뚝
(2) 장점
① 소형 장비로 시공해 협소하거나 접근이 어려운 현장과 대부분의 토질에 적용할 수 있다.
② 진동·소음이 작아 기존 말뚝공법 적용이 곤란한 소규모 현장에도 대응할 수 있다.

[해설]

마이크로파일은 소구경(직경 300mm 이하) 강관이나 강봉을 천공 구멍에 삽입한 뒤 그라우트를 주입해 만드는 비변위 말뚝으로, 기존 구조물의 기초 보강·증축·리모델링에 주로 쓰인다.

소형 장비로 시공할 수 있어 협소하거나 접근이 어려운 현장, 대부분의 토질에 적용 가능하고, 진동·소음이 작아 기존 말뚝공법이 곤란한 소규모·근접 시공 현장에 유리하다.

① 증기법
② 열기법
③ 훈연법
④ 진공법

[해설]

인공건조법은 증기·열풍 등 인위적 조건을 가해 자연건조보다 짧은 시간에 목재의 함수율을 낮추는 방법으로, 증기법(포화증기로 가열건조), 열기법(가열한 공기를 순환시켜 건조), 훈연법(연기를 이용해 그을려 건조), 진공법(감압 상태에서 수분 증발을 촉진) 등이 있다.

① 가스 절단
② 전단 절단
③ 톱 절단
④ 플라즈마 절단

[해설]

강재 절단은 산소-아세틸렌 등으로 절단하는 가스 절단, 전단기로 절단하는 전단 절단, 톱날로 절단하는 톱 절단, 플라즈마 아크열을 이용하는 플라즈마 절단 등이 있으며 강재 두께·정밀도 요구조건에 따라 방법을 선정한다.

① 용접공의 기량에 품질이 크게 좌우된다.
② 용접부 내부 결함의 검사가 어렵다.
③ 용접열에 의한 변형과 잔류응력이 발생한다.

[해설]

용접 접합은 용접공의 숙련도(기량)에 따라 품질 편차가 크고, 용접부 내부 결함(기공·슬래그 혼입·언더컷 등)은 육안 확인이 어려워 비파괴검사가 필요하며, 국부적으로 가해지는 용접열로 인해 변형과 잔류응력이 발생하는 단점이 있다.

① 건설폐기물 저감 및 재활용 계획
② 산업부산물 재활용 계획
③ 온실가스 배출 저감 계획
④ 천연자원 사용 저감 계획

[해설]

시공계획서의 환경·친환경 관리 서류는 시공 전 과정에서 발생하는 환경부하를 최소화하고 자원순환을 도모하는 계획으로 구성된다.

구체적으로 건설폐기물의 발생 저감 및 재활용 계획, 순환골재 등 산업부산물 재활용 계획, 온실가스 배출 저감 계획, 용수·에너지 등 천연자원 사용 저감 계획의 네 축을 포함해 수립한다.

(1) 기경성 — 진흙, 회반죽, 돌로마이트 플라스터
(2) 수경성 — 시멘트모르타르, 무수석고 플라스터, 석고 플라스터

[해설]

기경성 미장재료는 공기 중에서 수분이 증발하거나 이산화탄소와 반응(탄산화)하면서 굳는 재료로 진흙·회반죽·돌로마이트 플라스터가 해당한다. 수경성 미장재료는 물과의 수화반응으로 굳는 재료로 시멘트모르타르·석고 플라스터·무수석고(경석고) 플라스터가 해당하며, 물이 있어야 경화하므로 다습한 장소에서도 시공할 수 있다. 암기 요령은 '진회돌 = 기경성, 나머지 = 수경성'.

[해설]

두 트러스는 수직재와 사재의 구성은 같고 사재(경사재)가 기울어진 방향만 서로 반대여서, 그 방향으로 명칭을 구분한다.

하우(Howe) 트러스는 사재가 지점에서 중앙 쪽으로 갈수록 올라가 사재가 압축력, 수직재가 인장력을 받고, 프랫(Pratt) 트러스는 사재가 중앙 쪽으로 갈수록 내려가 사재가 인장력, 수직재가 압축력을 받는다.

채점 포인트는 그림에서 사재의 경사 방향만 보고 정확한 명칭을 판별하는 것이며, 두 트러스 이름을 서로 바꿔 쓰는 실수가 흔하다.

단위 통일: 단위용적질량 $1{,}800$ kg/m³ $= 1.8$ g/cm³
실적률 = (단위용적질량 ÷ 밀도) × 100
$= \dfrac{1.8}{2.65} \times 100 = 67.92$ %

[해설]

실적률은 골재의 단위용적 중 실제 골재알이 차지하는 부피의 비율로, 단위용적질량을 밀도로 나눈 값에 100을 곱해 구한다. 단위가 다르므로 1,800 kg/m³를 1.8 g/cm³로 환산한 뒤 2.65로 나누면 67.92%가 된다. 공극률은 100%에서 실적률을 뺀 값(32.08%)이며, 실적률이 클수록 골재 사이 빈틈이 적어 밀실한 콘크리트를 만들 수 있다.

(1) $E_c=8{,}500\sqrt[3]{f_{ck}+\Delta f}=8{,}500\sqrt[3]{24+4}=25{,}811$ MPa (단, $f_{ck}\le40$이므로 $\Delta f=4$)
(2) $n=\dfrac{E_s}{E_c}=\dfrac{200{,}000}{25{,}811}=7.75$

[해설]

콘크리트 탄성계수는 설계기준강도에 보정값 Δf(fck≤40MPa이면 4MPa)를 더한 값의 세제곱근에 8,500을 곱해 구한다(콘크리트구조기준). 탄성계수비 n은 철근의 탄성계수를 콘크리트 탄성계수로 나눈 값으로, 철근을 등가 콘크리트 단면으로 환산해 균열단면 해석 등에 사용한다.

$M_{cr}=0.63\lambda\sqrt{f_{ck}}\cdot\dfrac{bh^2}{6}=0.63\times1\times\sqrt{30}\times\dfrac{300\times600^2}{6}$
$=62{,}111{,}738$ N·mm $\approx62.11$ kN·m

[해설]

휨균열모멘트(균열모멘트)는 콘크리트 인장연단이 파괴계수(휨인장강도) $f_r$에 도달할 때의 모멘트로, 보통중량콘크리트는 $f_r=0.63\lambda\sqrt{f_{ck}}$(MPa)이며 경량콘크리트 계수 $\lambda=1$을 적용한다.

여기에 단면계수 $bh^2/6$을 곱해 산정하는데, 이때 쓰는 춤은 부재의 전체 춤 $h=600$mm이지 유효춤 $d=550$mm가 아니라는 점에 유의한다. 이 값을 초과하는 휨모멘트가 작용하면 인장연단에 균열이 발생한다.

다음 세 값 중 최솟값이 유효폭이다.
① $16t_f+b_w=16\times200+300=3{,}500$ mm
② 인접보 중심간 거리 $=\dfrac{300}{2}+3{,}000+\dfrac{300}{2}=3{,}300$ mm
③ 보 경간의 $\dfrac{1}{4}=6{,}000\times\dfrac{1}{4}=1{,}500$ mm ← 지배
∴ $b_e=1{,}500$ mm

[해설]

대칭 T형보의 유효폭은 ① 양쪽 플랜지 돌출폭을 고려한 $16t_f+b_w$, ② 인접보와의 순경간을 고려한 보 중심간 거리, ③ 보 경간의 1/4 중 최솟값으로 결정한다(콘크리트구조기준). 이 문제에서는 경간의 1/4인 1,500mm가 가장 작아 유효폭을 지배한다.

[해설]

콘크리트 측압은 아직 유동성을 가진 콘크리트의 높이에만 비례해 커지고, 응결이 시작된 부분에서는 더 이상 늘지 않는다. 두 그림의 분포가 달라지는 이유가 여기에 있다.

'2회로 나누어 타설하는 경우'는 1차분 높이 $H$만 채워진 상태이므로 그 $H$ 구간에 대해서만 위에서 아래로 커지는 삼각형 분포가 되고, 최대측압은 $H$의 하단(콘크리트 윗면에서 $H$ 깊이)에 나타난다.

'2차 타설 시의 측압'은 새로 부은 상부 $H$ 구간만 $0$에서 최대까지 삼각형으로 증가하고, 시공이음면 아래 1차분 구간은 이미 응결이 진행돼 최대측압 값이 그대로 유지되는 사각형(등분포)이 된다. 전체를 바닥까지 하나의 삼각형으로 그리면 오답이다.

[해설]

A·B·C가 모두 끝나야 D·E·F를 시작할 수 있으므로 여유 없이 이어지는 A→D→H 경로($5+5+5$)가 $15$일로 가장 길어 총 공사기간을 결정하는 주공정선이 된다.

결합점의 EST는 선행 작업들의 EST+공기 중 최댓값으로, LST는 후속 작업들의 LST−공기 중 최솟값으로 구하며, 이 전진·후진 계산을 마친 뒤 EST=LST인 결합점을 잇는 경로가 주공정선이다.

D·F를 모두 선행작업으로 갖는 I처럼 여러 경로가 합쳐지는 작업은 결합점 EST를 구할 때 합쳐지는 모든 선행경로 중 늦게 끝나는 값을 따라야 한다는 것이 채점 포인트다.

(1) 벽돌량
① 외벽 1.5B: $[\{(20+6.5)\times2\times3.6\}-\{(1.8\times1.2\times3)+(1.2\times1.2)+(2.2\times2.4)+(0.9\times2.4)\}]\times224=39{,}298.5$ 매
② 칸막이 1.0B: $\{(6.5-0.29)\times3.6-(0.9\times2.1)\}\times149=3{,}049.4$ 매
③ 소요 벽돌량: $(39{,}298.5+3{,}049.4)\times1.05=44{,}465.2\Rightarrow44{,}466$ 매
(2) 미장면적
① 외부: $[\{(20+0.29)+(6.5+0.29)\}\times2\times3.6]-\{(1.8\times1.2\times3)+(1.2\times1.2)+(2.2\times2.4)+(0.9\times2.4)\}=179.62$ m²
② 내부: $\{(14.76+6.21)\times2+(4.76+6.21)\times2\}\times3.6-\{(1.8\times1.2\times3)+(1.2\times1.2)+(2.2\times2.4)+(0.9\times2.4)+(0.9\times2.1\times2)\}=210.83$ m²
③ 합계: $179.62+210.83=390.44$ m²

[해설]

벽돌량은 벽면적(개구부 제외)에 벽두께별 단위면적당 소요매수를 곱한 뒤 할증률을 반영해 구한다. 표준형(190×90×57) 정미 소요매수는 1.0B=149매/m², 1.5B=224매/m², 2.0B=298매/m²이고 시멘트벽돌 할증은 5%다. 벽면적 산정 시 외벽은 중심선 길이(20+6.5)×2, 칸막이벽은 안목길이(6.5-0.29)를 쓴다. 미장면적은 외부는 외벽 바깥면 둘레{(20+0.29)+(6.5+0.29)}×2, 내부는 각 실 안목치수 둘레에 벽 높이를 곱한 뒤 개구부 면적을 뺀 값이며, 칸막이 문(③D)은 양면이 모두 미장면이므로 내부에서 2배로 공제한다.