건축기사 실기 · 2021년 4회차 기출문제 정답·해설 페이지

엔드 탭(End Tab)

[해설]

강구조 용접에서 비드 시작점·끝점의 결함을 모재 밖으로 빼내는 보조 강판이 엔드 탭(End Tab)이다.

아크가 불안정한 시작점과 끝점을 탭 위에 두어 블로홀·크레이터가 이음부에 남지 않게 한다. 용접이 끝나면 탭은 절단해 제거한다.

혼동 주의: 이음 뒷면에 대는 강판은 뒷댐재(Backing Strip)이고, 용접선이 교차하는 부분을 부채꼴로 따낸 것은 스캘럽이다.

지역제한경쟁입찰

[해설]

지역제한경쟁입찰은 국가계약법령상 제한경쟁입찰의 한 유형으로, 공사현장이 속한 광역시·도에 주된 영업소를 둔 업체로 입찰참가자격을 제한한다.

추정가격이 일정 금액 이하인 비교적 소규모 공사에 적용해 지역 중소건설업체를 보호하고 지역경제를 살리려는 제도다.

혼동 주의: 지명경쟁입찰은 발주자가 특정 업체를 지명하는 방식으로, 지역 요건으로 거르는 이 제도와 다르다.

면진구조

[해설]

기초와 상부구조 사이에 적층고무받침·미끄럼받침 같은 면진장치를 넣어 지반 진동을 차단하는 구조가 면진구조다.

건물의 고유주기를 길게 하고 감쇠를 더해 상부로 전달되는 지진 가속도를 크게 줄인다.

혼동 주의: 부재의 강도로 버티는 것은 내진구조, 댐퍼 같은 감쇠장치로 진동을 흡수·제어하는 것은 제진구조다.

인장지배단면

[해설]

콘크리트구조 설계기준은 최외단 인장철근의 순인장변형률 ε_t로 단면을 압축지배·변화구간·인장지배단면으로 나눈다.

f_ck ≤ 40MPa에서 압축연단이 0.0033에 도달할 때 ε_t가 0.005 이상이면 인장지배단면이다. 철근이 충분히 항복한 뒤 파괴되는 연성 거동이라 강도감소계수 φ = 0.85를 적용한다.

혼동 주의: 압축지배단면은 ε_t가 항복변형률 이하인 단면이며, 그 사이가 변화구간단면이다.

규산질계 도포방수

[해설]

콘크리트 표면에 바른 성분이 내부로 스며들어 결정체로 공극을 메우는 공법이 규산질계 도포방수다.

스며든 규산질 성분이 수분·미반응 칼슘 성분과 반응해 불용성 결정을 만든다. 그래서 별도의 방수막 없이 구체 자체가 방수층이 된다.

혼동 주의: 방수제를 배합할 때 콘크리트에 섞으면 구체(혼입)방수, 표면에 막을 덮으면 멤브레인 방수다.

(1) SM — 용접구조용 압연강재
(2) 355 — 항복강도 $F_y = 355$ MPa

[해설]

KS D 3515(용접구조용 압연강재)의 강종 표기로, 앞 글자는 강재 종류이고 뒤 숫자는 강도를 뜻한다.

• SM — 용접성이 좋도록 성분을 조절한 용접구조용 압연강재를 나타내는 기호다.
• 355 — 최소 항복강도 F_y = 355MPa를 뜻한다.

혼동 주의: 개정 전 표기 SM490의 490은 인장강도였으나, 현행 SM355의 숫자는 항복강도다.

① 타설공법
② 뿜칠공법
③ 미장공법
④ 조적공법

[해설]

강구조 내화피복은 습식·건식·합성 공법으로 나뉜다. 습식은 콘크리트·모르타르처럼 물을 쓰는 재료를 강재에 입히는 방식이다.

• 타설공법은 거푸집을 대고 콘크리트나 경량콘크리트를 부어 강재를 감싼다.
• 뿜칠공법은 암면·모르타르 같은 내화재를 강재 표면에 뿜어 붙인다.
• 미장공법은 철망을 감은 뒤 내화 모르타르를 발라 피복한다.
• 조적공법은 벽돌이나 경량콘크리트블록을 강재 둘레에 쌓는다.

혼동 주의: 규산칼슘판 같은 내화 성형판을 붙이는 방식은 건식공법이므로 습식에 들지 않는다.

① 도포법 ② 주입법 ③ 침지법

[해설]

목재 방부처리는 방부제를 목재에 어떻게 스며들게 하느냐에 따라 나뉜다.

• 도포법 — 붓·스프레이로 방부제를 표면에 바르는 간단한 방법.
• 주입법 — 압력(가압·감압)으로 방부제를 목재 내부 깊이 밀어 넣는 방법.
• 침지법 — 방부제 용액에 목재를 일정 시간 담가 두는 방법.

침투 깊이가 깊을수록 효과가 커서 주입법이 가장 효과적이다.

① 다른 방수공법에 비해 재료비가 비싸다.
② 접합부·모서리 등 복잡한 부위의 마감이 어렵다.
③ 시공에 정밀도가 요구되고, 손상 시 국부 보수가 어렵다.

[해설]

시트방수는 공장에서 만든 합성고분자·개량아스팔트 시트를 바탕에 붙이고 이음부를 접합하는 공법이다. 그래서 재료비와 이음부에서 단점이 생긴다.

• 재료비는 공장제품 시트를 쓰므로 도막방수나 아스팔트방수보다 비싸다.
• 복잡한 부위는 시트를 재단해 붙여야 하므로 모서리·배관 관통부 같은 곳의 마감이 어렵다.
• 이음부 접합이 불량하면 바로 누수로 이어지고, 손상 위치를 찾아 부분 보수하기도 어렵다.

이 밖에 온도에 민감하여 동절기·하절기 작업이 제한된다, 외상에 의한 파손 우려도 수험서 답안으로 널리 쓰이는 시트방수 단점이다.

외우는 요령: 균일한 두께·품질이라는 장점의 반대편에 비싼 재료와 이음부의 취약함이 있다.

① 방진덮개 ② 방진벽 ③ 세륜(洗輪)시설

[해설]

대기환경보전법상 비산먼지 발생사업장인 건설공사장은 먼지가 날리거나 현장 밖으로 퍼지지 않도록 억제시설을 설치해야 한다.

• 방진덮개 — 야적한 토사·자재를 덮어 바람에 먼지가 날리지 않게 한다.
• 방진벽 — 현장 경계에 세워 먼지가 인근으로 퍼지는 것을 막는다.
• 세륜시설 — 출입 차량의 바퀴를 씻어 토사가 도로로 묻어 나가지 않게 한다.

외우는 요령: '덮고(덮개) · 막고(벽) · 씻는다(세륜)'로 묶는다.

① 알칼리 함량 0.6% 이하의 저알칼리 시멘트를 사용한다.
② 알칼리골재반응에 무해한 골재를 사용한다.
③ 고로슬래그·플라이애시 등 양질의 혼화재를 사용한다.
④ 방수·방습 처리로 콘크리트에 수분이 침투하지 않게 한다.

[해설]

알칼리골재반응은 시멘트의 알칼리와 골재의 반응성 실리카가 만나 팽창성 겔을 만드는 현상이다. 알칼리·반응성 골재·수분 가운데 하나만 끊어도 막을 수 있다.

• 저알칼리 시멘트는 알칼리 함량을 0.6% 이하로 낮춰 알칼리 공급원을 줄인다.
• 무해 골재는 반응성 시험에서 무해로 판정된 골재를 써서 반응 상대를 없앤다.
• 고로슬래그·플라이애시 같은 혼화재는 알칼리를 희석·흡착해 반응을 억제한다.
• 방수·방습 처리는 수분 공급을 막아 겔이 물을 흡수해 팽창하지 못하게 한다.

외우는 요령: 알칼리·골재·수분이라는 세 요소를 끊는다고 묶어 외우면 대책 4가지가 바로 나온다.

(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, Bench Mark)은 공사 기간 내내 높이(레벨) 측량의 출발점이 되는 고정 원점이다. 건축물 각 부위의 높이는 이 점과 비교해 정한다.

• 견고한 곳에 설치 — 기준점이 움직이거나 가라앉으면 이후 모든 높이가 틀어지므로 이동·침하·훼손 우려가 없는 곳에 둔다.
• 설치 높이 — 지반면에서 0.5~1.0m 높이의 공사에 지장 없는 위치에 두어 시공 중 파손을 피한다.
• 복수 설치 — 분실·훼손에 대비해 2개소 이상 두고 서로 대조해 이상 여부를 확인한다.

실무에서는 인근 기존 구조물·경계석 같은 움직이지 않는 점을 이용하고, 설치 위치와 높이를 기록해 둔다.

(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]

BOT·BTO·BOO·BTL은 사회기반시설에 대한 민간투자법의 민간투자 방식이고, 파트너링은 발주 방식이 아니라 협력형 사업관리 기법이다.

• BOT — 민간이 짓고(Build) 운영기간 동안 소유·운영(Operate)해 투자비를 회수한 뒤 공공에 무상 이전(Transfer)한다.
• 파트너링 — 발주자·설계자·시공자 등이 신뢰를 바탕으로 한 팀처럼 공동 목표와 상호 이익을 추구해 분쟁을 줄인다.
• BTO — 준공과 동시에 소유권을 공공에 넘기고 민간은 운영권만 가져 사용료로 회수한다.
• BOO — 소유권 이전 없이 민간이 계속 소유·운영한다.
• BTL — 준공 후 소유권을 넘기고 공공이 지급하는 임대료로 투자비를 회수한다.

외우는 요령: 영문 약자의 순서가 곧 절차이므로 Transfer가 어디에 오는지(운영 전·후, 없음)로 구분한다.

강관 속에 콘크리트를 채워, 강관의 구속효과로 충전 콘크리트의 내력·변형능력을 높이고 충전 콘크리트가 강관의 국부좌굴을 억제하는 합성구조

[해설]

CFT(Concrete Filled steel Tube)는 강관 속에 콘크리트를 채운 합성구조로, 두 재료가 서로의 약점을 보완한다.

• 강관이 콘크리트를 도움 — 강관이 콘크리트를 바깥에서 감싸 조이는 구속효과로 충전 콘크리트의 내력과 변형능력(연성)이 커진다.
• 콘크리트가 강관을 도움 — 속을 채운 콘크리트가 얇은 강관벽이 안쪽으로 찌그러지는 국부좌굴을 억제한다.

강관이 거푸집 역할도 해서 별도 거푸집이 필요 없고, 초고층 건물 기둥에 많이 쓰인다.

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

[해설]

목재 접합은 부재가 만나는 방향으로 구분한다.

이음은 같은 방향의 부재를 길이 방향으로 이어 길게 늘리는 접합이다. 맞춤은 직각이나 경사로 만나는 두 부재를 서로 따내고 가공해 끼워 맞추는 접합이다.

외우는 요령: 이음은 "길게 잇기", 맞춤은 "각을 이뤄 짜맞추기"로 기억한다.

(1) 수세식 보링 — 연약한 토사에 수압으로 물을 뿜어 흙을 씻어내며 파고, 배출되는 흙탕물로 토질을 판별하는 방법
(2) 회전식 보링 — 비트(Bit)를 회전시켜 천공하므로 토층 흐트러짐이 적은 방법

[해설]

보링은 지반조사를 위해 땅속에 구멍을 뚫어 토층을 확인하고 시료를 얻는 방법이다.

• 수세식 보링 — 관 끝에서 물을 강하게 뿜어 흙을 씻어내며 파고, 올라오는 흙탕물로 토질을 판별하는 방식이라 연약한 토사에 알맞다.
• 회전식 보링 — 비트(굴착 날)를 회전시켜 깎아 들어가므로 토층이 덜 흐트러지고 연속 시료 채취가 가능해 정밀조사에 쓴다.

혼동 주의: 충격식(퍼커션) 보링은 비트를 들었다 떨어뜨려 경질층을 깨는 방식이라 토층이 많이 흐트러진다.

연약 점토 지반에서 흙막이벽 배면 흙의 중량이 굴착면 지반의 지지력보다 커, 배면 흙이 흙막이벽 밑을 돌아 굴착 바닥으로 밀려 올라오는 현상

[해설]

히빙은 연약 점토 지반에서 흙막이벽 배면 흙의 무게가 굴착 바닥 지반의 지지력을 넘어설 때 생기는 흙막이 붕괴 원인이다.

무거운 배면 흙이 흙막이벽 밑으로 돌아 들어가면서 굴착 바닥이 솟아오른다. 결과적으로 배면 지반은 침하하고 흙막이벽이 무너질 수 있다.

혼동 주의: 보일링은 사질토 지반에서 수위차로 인한 침투수압 때문에 굴착 바닥의 모래가 끓어오르듯 솟는 현상이라 발생 지반과 원인이 다르다.

(1) 시멘트 중의 수산화칼슘이 공기 중의 탄산가스와 반응하여 벽체 표면에 생기는 흰 결정
(2) ① 흡수율이 낮고 소성이 잘된 벽돌을 사용한다.
② 차양·물끊기를 설치해 빗물이 벽면에 닿지 않게 한다.
③ 벽면에 발수제를 도포하거나 줄눈을 밀실하게 시공한다.

[해설]

백화는 시멘트 속 수산화칼슘이 수분과 함께 벽 표면으로 나와 공기 중 탄산가스와 반응해 생긴 흰 결정(탄산칼슘)이다.
Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O

• 흡수율 낮은 벽돌 — 소성이 잘된 벽돌은 물을 덜 머금어 수산화칼슘을 녹여 낼 수분이 적다.
• 차양·물끊기 — 빗물이 벽면에 직접 닿거나 타고 흘러내리지 않게 막는다.
• 발수제·밀실한 줄눈 — 벽 표면과 줄눈으로 물이 스며드는 길을 차단한다.

외우는 요령: 원인이 수분 침투이므로 대책은 모두 '물을 덜 먹는 재료, 물을 막는 시공'으로 묶인다.

(1) 정의 — 로드(Rod) 선단에 설치한 저항체를 지반에 넣어 관입·회전·인발 시의 저항으로 토층의 성상을 탐사하는 원위치 시험
(2) 종류
① 표준관입시험(SPT)
② 콘관입시험(CPT)
③ 베인시험(Vane Test)

[해설]

사운딩은 로드 선단의 저항체를 지반에 관입·회전·인발시켜 그 저항으로 토층의 성상을 파악하는 원위치 시험이다.

• 표준관입시험(SPT) — 샘플러를 타격해 30cm 관입에 필요한 타격횟수(N값)로 주로 사질토의 상대밀도를 판단한다.
• 콘관입시험(CPT) — 원추형 콘을 밀어 넣어 연속적인 관입저항으로 토층 변화를 파악한다.
• 베인시험 — 십자형 날개(베인)를 회전시켜 연약 점토의 전단강도를 측정한다.

외우는 요령: 관입은 SPT·CPT, 회전은 베인시험으로 저항 방식과 짝지어 기억한다.

① 연속기초(줄기초)
② 190
③ 10m
④ 80m²

[해설]

조적조 기초·내력벽 수치는 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙의 조적식 구조 기준에서 나온다.

• 기초 — 벽 하중이 벽을 따라 이어져 내려오므로 벽 밑을 따라 연속되는 연속기초(줄기초)로 한다.
• 내력벽 두께 — 하중을 견디고 휨·좌굴을 막도록 최소 190mm 이상으로 한다.
• 내력벽 길이 — 직교하는 벽(대린벽) 중심 사이 거리로 재며 10m 이하로 한다.
• 바닥면적 — 내력벽으로 둘러싸인 부분이 80m² 이하가 되도록 벽을 배치한다.

외우는 요령: 190mm·10m·80m² 세 수치를 한 세트로 묶어 외운다.

[해설]

콘크리트구조 설계기준은 변장비(장변/단변)가 2를 넘으면 1방향 슬래브, 2 이하이면 2방향 슬래브로 구분한다.

• 큰보(Girder)는 기둥과 기둥을 직접 이어 작은보·슬래브의 하중을 기둥으로 모은다.
• 작은보(Beam)는 기둥에 닿지 않고 큰보에 걸쳐 슬래브 하중을 큰보로 넘긴다.
• 평면도에서 네 모서리 기둥을 잇는 4변 테두리보는 큰보이고, 큰보 중간에 걸린 가운데 세로보는 작은보다.

A부분의 단변은 작은보가 8,000 스팬을 이등분한 4,000이고, 장변은 8,500이다.
λ = 8,500 / 4,000 = 2.125 > 2 → 1방향 슬래브

혼동 주의: 작은보가 있으면 기둥 사이 전체 스팬(8,000)이 아니라 작은보로 나뉜 구간으로 변장비를 잡는다.

(1) 팽창도 $= \dfrac{255.78 - 254}{254} \times 100 = 0.70\%$
(2) $0.70\% \le 0.80\%$ 이므로 합격

[해설]

오토클레이브 팽창도는 시험 전후 길이 변화량을 시험 전 유효 표점길이로 나눈 백분율이다.

팽창도 = (시험 후 길이 − 시험 전 유효 표점길이) ÷ 시험 전 유효 표점길이 × 100
$= \dfrac{255.78 - 254}{254} \times 100 = 0.70\%$

KS 기준 0.80% 이하를 만족하므로($0.70\% \le 0.80\%$) 합격이다. 이 시험은 유리석회·산화마그네슘에 의한 이상팽창 여부로 시멘트의 안정성을 판정한다.

· 소요 콘크리트량 $= 0.15 \times 6 \times 100 = 90$ m³
· 레미콘 대수 $= \dfrac{90}{6} = 15$ 대
· 배차 간격 $= \dfrac{8 \times 60}{15} = 32$ 분

[해설]

레미콘 배차 간격은 하루 작업시간 ÷ 필요한 레미콘 대수로, 트럭이 균등한 간격으로 도착하도록 정한 시간이다.

소요 콘크리트량 = 두께 × 폭 × 길이
= 0.15 × 6 × 100 = 90m³

레미콘 대수 = 90 ÷ 6 = 15대
배차 간격 = (8 × 60) ÷ 15 = 32분

· 인장철근만 배근 → 압축철근비 $\rho' = 0$
· 장기처짐계수 $\lambda_\Delta = \dfrac{2.0}{1 + 50 \times 0} = 2.0$
· 총처짐량 = 순간처짐 + 순간처짐 $\times \lambda_\Delta = 5 + 5 \times 2.0 = 15$ mm

[해설]

RC 보의 총처짐은 순간처짐 + 장기처짐이며, 장기처짐은 순간처짐에 장기처짐계수 $\lambda_\Delta$를 곱해 구한다.

인장철근만 배근했으므로 압축철근비 $\rho' = 0$
$\lambda_\Delta = \dfrac{2.0}{1 + 50 \times 0} = 2.0$
총처짐량 $= 5 + 5 \times 2.0 = 15$ mm

5년 이상 지속하중의 시간경과계수는 2.0이다. 압축철근을 넣으면 $\rho'$가 커져 장기처짐이 줄어든다.

· $D^2 = b^2 + h^2 = b^2 + (2b)^2 = 5b^2$ 이므로 $b = \dfrac{D}{\sqrt{5}}$
· $Z = \dfrac{bh^2}{6} = \dfrac{4b^3}{6} = \dfrac{4}{6}\left(\dfrac{D}{\sqrt{5}}\right)^3 \approx 0.06D^3$

[해설]

원에 내접한 직사각형은 대각선이 원의 지름 D와 같다. 그래서 피타고라스 정리로 b를 D로 나타낸 뒤 Z = bh²/6에 대입한다.

$D^2 = b^2 + (2b)^2 = 5b^2$
$b = \dfrac{D}{\sqrt{5}}$

$Z = \dfrac{b(2b)^2}{6} = \dfrac{2}{3}b^3 = \dfrac{2}{3} \times \dfrac{D^3}{5\sqrt{5}}$
$Z \approx 0.06D^3$

혼동 주의: 단면2차모멘트는 $I = \dfrac{bh^3}{12}$이고, 단면계수는 이를 도심에서 끝단까지 거리 h/2로 나눈 값이다. 그래서 h의 지수가 2가 된다.

[해설]

최소비용 공기단축은 주공정선 위에서 비용구배가 가장 싼 작업부터 하루씩 줄이는 방법이다. 주공정선이 여러 개가 되면 그 경로들을 함께 줄인다.

표준 공정의 최장 경로는 C→H→I→K = 15+10+4+2 = 31일이다. 그다음 긴 경로는 A→E→H→I→K(27일)와 A→D→G→J→K·B→G→J→K(22일)이다.

• H를 3일(일당 8,500원) 줄인다: 주공정에서 가장 싼 작업이라 한도까지 줄이고 28일이 된다.
• C를 4일(일당 9,000원) 줄인다: 24일이 되면 A→E→H→I→K도 24일이 되어 주공정선이 된다.
• I를 2일(일당 9,500원) 줄인다: 두 주공정선에 공통인 작업이라 둘을 한 번에 줄여 22일이 된다.
• A+B+C를 1일(34,000원) 줄인다: 22일 경로 4개가 동시에 주공정이 되며, 이를 모두 끊는 가장 싼 조합이다.

추가비용 = 3×8,500 + 4×9,000 + 2×9,500 + 34,000 = 114,500원
총공사비 = 1,000,000 + 114,500 = 1,114,500원