건축기사 실기 · 2020년 3회차 기출문제 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.

에폭시(Epoxy) 수지 접착제

[해설]

에폭시 수지 접착제는 접착력과 내구성이 우수해 파손된 석재의 접합·보수에 널리 쓰인다. 경화 후 내수성·내약품성이 우수하지만 자외선에 장기간 노출되면 변색될 수 있어 줄눈·마감 부위 색상관리에 유의한다.

(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.

(1) 메탈 라스 — 얇은 철판에 자름금(마름모꼴 절개선)을 내고 잡아당겨 그물처럼 늘린 것
(2) 펀칭 메탈 — 얇은 철판에 여러 모양의 구멍을 뚫어 도려낸 것

[해설]

메탈 라스는 얇은 강판에 절개선을 넣고 늘려 그물망 모양으로 만든 것으로, 모르타르 부착력을 확보하는 미장 바탕용으로 쓴다.

펀칭 메탈은 강판을 펀칭 가공해 무늬 구멍을 낸 것으로 환기구·장식·차양 등에 쓴다. '늘려서 그물 = 라스, 뚫어서 구멍 = 펀칭'으로 구분한다.

(1) LCC — 건축물의 기획·설계·시공·유지관리·해체·폐기까지 전 생애주기 총비용
(2) VE — 요구 성능·품질을 확보하면서 최소비용으로 최대가치를 얻는 조직적·체계적 원가절감 기법

[해설]

LCC는 건축물 생애주기 전체(기획~폐기)에 드는 초기투자비·유지관리비·해체비 등을 합산한 총비용 개념으로, 설계 대안 비교와 경제성 평가에 쓰인다. VE는 F(기능)/C(비용) 비를 높여 원가를 절감하는 조직적 기법으로, 기능분석→아이디어 발상→평가→제안의 절차를 거치며 VE 검토 시 LCC를 비교지표로 함께 활용한다.

건성유/수지(천연·합성수지)/희석제(용제)

[해설]

유성 바니시는 건성유에 천연·합성수지를 용해하고 희석제(휘발성 용제)로 점도를 조절한 도료로, 건성유의 산화중합 작용으로 도막이 형성된다. 목재 마감재로 널리 쓰이며 내후성은 유성 페인트보다 낮다.

강판접착 공법/단면증대 공법/탄소섬유시트(FRP) 보강 공법

[해설]

강판접착 공법은 에폭시로 강판을 부착해 보강하고, 단면증대 공법은 기존 단면에 철근·콘크리트를 덧붙여 내력을 키운다. 탄소섬유시트(FRP) 공법은 경량·고강도 시트를 표면에 부착해 인장·휨 성능을 보강하며 자중 증가가 적어 널리 쓰인다.

(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) 페이퍼 드레인 — 모래 대신 합성수지로 만든 카드보드(페이퍼)를 지반에 삽입해 물을 배출시키는 탈수 공법
(2) 생석회 말뚝 — 지반에 생석회 말뚝을 박아 흡수·발열·팽창으로 흙을 고결시켜 연약지반을 강화하는 공법

[해설]

페이퍼 드레인은 모래말뚝(샌드드레인) 대신 합성수지제 카드보드를 지중에 박아 간극수 배수거리를 줄이는 연직배수 공법으로, 시공속도가 빠르고 배수 단면이 균일하다. 생석회 말뚝(케미코 파일)은 생석회(CaO)가 지중 수분을 흡수해 소석회로 변하며 발열·팽창하는 반응을 이용해 주변 지반을 압밀·고결시킨다.

(1) 정의 — 물을 사용하는 재료로 강재 주위를 감싸 피복하여, 화재 시 강재의 온도 상승과 강도 저하로 건물이 붕괴되지 않도록 하는 공법
(2) 종류와 사용재료
① 타설공법 — 콘크리트, 경량콘크리트
② 조적공법 — 콘크리트블록, 벽돌, 돌
③ 미장공법 — 시멘트모르타르, 플라스터

[해설]

습식공법은 물을 매개로 한 재료(콘크리트·모르타르·조적재 등)로 강재를 감싸 화재 시 강재의 온도 상승을 지연시키는 내화피복 방식이다.

시공 방법에 따라 거푸집을 세워 콘크리트류를 붓는 타설공법, 벽돌·블록·돌을 쌓는 조적공법, 모르타르·플라스터를 바르는 미장공법으로 나뉜다. 성형판을 붙이는 건식공법에 비해 내화성능과 차음성은 좋으나 습식 시공에 따른 양생기간이 필요하다.

고정관념 배제한 자유로운 발상/기능 중심 사고/사용자(발주자) 중심 사고/조직적·체계적 활동

[해설]

VE는 제품·공정의 기능을 정의·분석하고 그 기능을 최소 비용으로 달성할 대안을 찾는 기법으로, 특정 개인의 경험이 아닌 다분야 팀의 조직적 활동으로 수행된다는 점이 핵심이다.

(1) 주재료
① 규사(규산질 재료)
② 생석회(석회질 재료)
③ 발포제(알루미늄 분말)
(2) 기포 제조 방법 — 발포제인 알루미늄 분말을 혼입해 화학반응(수소가스 발생)으로 미세기포를 만든 뒤, 고온·고압 증기양생(오토클레이브)으로 경화시킨다.

[해설]

ALC는 규산질 재료인 규사와 석회질 재료인 생석회(시멘트 포함)를 물과 배합하고, 여기에 발포제인 알루미늄 분말을 넣어 만든다. 알루미늄 분말이 알칼리와 반응해 수소가스를 발생시키면서 내부에 미세한 독립기포가 형성된다.

기포가 형성된 슬러리를 고온·고압의 오토클레이브에서 증기양생해 경화시킨 것이 ALC이며, 단위중량이 작아 경량이고 단열·내화 성능이 우수하다.

흡수율 낮고 소성 잘 된 벽돌 사용/차양·물끊기로 빗물 침투 차단/벽면 발수제 도포

[해설]

백화는 벽돌·모르타르 중 수산화칼슘이 빗물에 녹아 표면으로 이동해 공기 중 탄산가스와 반응, 탄산칼슘 백색 결정으로 석출되는 현상이다. 빗물 침투를 막고 흡수율 낮은 재료를 쓰는 것이 근본 대책이며, 발수제 도포로 표면 방수성을 높여 예방한다.

① 현장까지의 운반·배출 시간
② 공장의 콘크리트 제조(생산) 능력
③ 확보 가능한 레미콘 운반차 대수

[해설]

레미콘은 비빔 후 타설까지의 시간이 품질(슬럼프 저하, 콜드조인트)에 직결되므로, 콘크리트 품질이 유지되는 범위 내에서 운반시간이 짧은 공장을 선정해야 한다.

또한 요구 물량을 감당할 수 있는 공장의 1일 제조능력과, 연속 타설이 끊기지 않도록 확보 가능한 운반차(레미콘 트럭) 대수를 함께 검토한다.

② → ⑤ → ④ → ① → ③
(고름모르타르 → 시트방수 → 보호모르타르 → 무근콘크리트 → 목재 데크)

[해설]

보호층을 두는(비노출) 옥상 시트방수는 바탕 콘크리트 슬래브의 요철을 고름모르타르로 정리하는 것에서 시작한다. 바탕이 고르지 않으면 시트가 들뜨거나 찢어지기 때문이다.

그 위에 시트방수층을 붙이고, 후속 공정에서 방수층이 손상되지 않도록 보호모르타르를 덧바른다. 방수층 위에 반드시 보호층이 오는 것이 이 순서의 핵심이다.

이후 구배와 마감 바탕을 잡는 무근콘크리트를 타설하고, 최상단에 목재 데크 등 마감재를 시공한다.

공장용접 — 지시선 기준선에 용접기호만 표기(현장용접 깃발 없음)
현장용접 — 동일 용접기호에 지시선 꺾임부의 현장용접 깃발(旗) 기호 추가, 웨브는 고력볼트 접합

[해설]

용접기호에서 현장용접(Field Weld)은 지시선이 꺾이는 부분에 깃발(플래그) 기호를 붙여 공장용접과 구분한다. 실무에서는 휨응력을 부담하는 상·하 플랜지를 용접하고, 전단을 부담하는 웨브는 고력볼트 마찰접합으로 처리하는 혼용접합이 일반적이다.

$A = \dfrac{1{,}000}{224} = 4.46$ m²

[해설]

1.5B 벽 1m²당 소요 벽돌매수 224매를 기준으로 보유 매수를 나눠 시공 가능 면적을 구한다. 1,000 ÷ 224 ≈ 4.46m².

공극률 = $100 - \left(\dfrac{1.6}{2.65} \times 100\right) = 39.62$ %

[해설]

공극률(%) = 100 − (단위용적질량 ÷ 밀도 × 100)으로 구한다. 밀도 2.65 g/cm³(=2,650 kg/m³) 대비 단위용적질량 1,600 kg/m³의 비를 100에서 빼면 공극률 약 39.62%가 된다.

(1) 단면적 $A = \dfrac{\pi \times 14^2}{4} = 153.94$ mm²
평균하중 $= \dfrac{37.20 + 40.57 + 38.15}{3} = 38.64$ kN
평균 인장강도 $f_t = \dfrac{38.64 \times 10^3}{153.94} = 251.01$ MPa
(2) $251.01 \ge 240$ MPa 이므로 합격

[해설]

지름 14mm 원형 단면의 면적은 $\pi \times 14^2 / 4 = 153.94$mm²이고, 3회 파괴하중의 평균은 (37.20+40.57+38.15)/3 = 38.64kN이다.

평균 인장강도는 평균하중을 단면적으로 나눈 38.64×10³/153.94 = 251.01MPa이며, 규정값 240MPa 이상이므로 합격으로 판정한다. 표점거리 50mm는 신장률(연신율) 산정용 값으로 인장강도 계산에는 쓰이지 않는다.

· 수축·온도철근비 $\rho = 0.0020$ ($f_y \le 400$)
· $A_s = \rho \, b \, h = 0.0020 \times 1{,}000 \times 250 = 500$ mm²
· $n = \dfrac{A_s}{a_1} = \dfrac{500}{127} = 3.94 \rightarrow 4$ 개

[해설]

콘크리트구조기준상 fy≤400MPa인 이형철근의 수축·온도철근비는 0.0020이다. 단위폭(1,000mm)×슬래브 두께(250mm)에 이 비율을 곱해 필요 철근량을 구하고, D13 1개 단면적(127mm²)으로 나눈 값을 올림하여 배근 개수를 정한다.

(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.

· 절점 연직 방향 평형
$\Sigma V = 0 : \; -1 + F_T \sin 30^\circ = 0$
$\therefore F_T = +2$ kN (인장)

[해설]

절점의 연직방향 힘의 평형조건(ΣV=0)에서 하중 1kN을 T부재의 연직분력(F_T sin30°)이 지지한다고 놓고 풀면 F_T=1/sin30°=2kN(인장)이 된다.

$I_x = \dfrac{600 \times 200^3}{12} + (600 \times 200) \times 200^2 = 5.2 \times 10^9$ mm⁴

[해설]

평행축 정리(단면2차모멘트 이동)를 적용한다. 도심에서 X-X축까지 거리는 춤의 절반 100mm에 100mm를 더한 200mm이므로, 도심축 자체 단면2차모멘트 bh³/12(=600×200³/12=4×10⁸)에 A·d²(=600×200×200²=4.8×10⁹)를 더해 5.2×10⁹mm⁴가 된다.

· $f_{ck} \le 40$ → $\varepsilon_{cu} = 0.0033$
· $\varepsilon_t = \dfrac{d_t - c}{c}\,\varepsilon_{cu} = \dfrac{550 - 250}{250} \times 0.0033 = 0.00396$
· $0.002 < \varepsilon_t < 0.005$ 이므로 변화구간 단면
· $\phi = 0.65 + (\varepsilon_t - 0.002) \times \dfrac{200}{3} = 0.65 + (0.00396 - 0.002) \times \dfrac{200}{3} = 0.78$

[해설]

극한변형률 0.0033을 기준으로 인장연단 순인장변형률 εt를 비례식으로 구한 뒤, εt가 0.002~0.005 사이(변화구간 단면)이면 φ=0.65+(εt−0.002)×(200/3) 식으로 보간해 강도감소계수를 산정한다. εt≥0.005이면 인장지배단면으로 φ=0.85를 적용한다.

· 보 정미길이 = 9.0 − 0.7 = 8.3 m, 헌치 사이 평부 = 8.3 − 2×1.0 = 6.3 m
(1) 콘크리트량
① 보 부분 $0.5 \times 0.8 \times 8.3 = 3.32$ m³
② 헌치 부분 $\left(\dfrac{1}{2} \times 0.5 \times 0.3 \times 1\right) \times 2 = 0.15$ m³
③ 합계 $3.32 + 0.15 = 3.47$ m³
(2) 거푸집 면적
① 보 옆 $0.68 \times 8.3 \times 2 = 11.288$ m²
② 헌치 옆 $\left(\dfrac{1}{2} \times 0.3 \times 1\right) \times 2 \times 2 = 0.6$ m²
③ 보 밑 $6.3 \times 0.5 + \sqrt{1^2 + 0.3^2} \times 0.5 \times 2 = 4.194$ m²
④ 합계 $11.288 + 0.6 + 4.194 = 16.08$ m²

[해설]

보 길이는 스팬에서 기둥 폭을 뺀 정미길이(8.3m)를 쓰고, 콘크리트량은 등단면(500×800) 구간과 헌치(보춤이 800→1,100mm로 커지는 삼각형 증가분) 구간을 나누어 합산한다. 거푸집 옆면은 슬래브와 겹치는 부분(위 120mm)을 제외한 순 옆면 높이(0.8−0.12=0.68m)로 산정하고, 밑면은 등단면 구간 폭×길이에 헌치 하부 경사면 길이(√(1²+0.3²))만큼을 더해 구한다.

· A(0→5), B(5→9), C(0→2), D(0→4), E(4→7, C·D 완료 후 시작)
· 결합점 EST/LST — 개시 0/0, A 종료 5/5, C·D 종료 4/6, 종료 9/9
· 주공정선(CP): A → B
· 총 공사기간: 9일 (D→E 경로는 여유 2일)

[해설]

선행작업이 없는 A·C·D는 0일에 시작한다. B는 A 종료(5일) 후 시작해 9일에 끝나고, E는 C(2일)·D(4일) 중 늦게 끝나는 D 기준 4일에 시작해 7일에 끝난다. 경로 길이는 A→B 9일, D→E 7일, C→E 5일이므로 가장 긴 A→B가 주공정선(총 공사기간 9일)이며, D→E는 2일·C→E는 4일의 여유(플로트)를 갖는다.