[전산응용토목제도기능사 필기] 07년 2회차 기출문제 정답·해설 페이지

흙에 접하거나 옥외의 공기에 직접 노출되는 현장치기 콘크리트에서 D29 이상의 주철근은 최소 피복두께를 60㎜로 확보해야 한다.
같은 조건에서 D25 이하 철근은 50㎜, D16 이하 철근이나 지름 16㎜ 이하 철선은 40㎜로 피복두께가 더 작게 규정되었다.
※ 이 세 단계 구분은 출제 당시 기준에 따른 것으로, 이후 콘크리트구조기준 개정으로 해당 항목이 D19 이상 50㎜, D16 이하(및 지름 16㎜ 이하 철선) 40㎜로 통합되었다.

철근이 먼저 항복하여 변형이 서서히 커지다가 파괴에 이르는, 붕괴 전 징조를 충분히 보이는 파괴 형태를 연성파괴라 한다.
반대로 콘크리트가 철근 항복보다 먼저 압축파괴되는 경우는 취성파괴로, 사전 징조 없이 갑작스럽게 발생한다.

시멘트 분말도는 시멘트 입자가 얼마나 가는지를 나타내며, 분말도가 높을수록 수화작용이 빨라져 조기강도가 커지고 동시에 풍화되기 쉽고 건조수축도 커지는 특성을 갖는다.
분말도는 보통 블레인 비표면적 시험이나 체가름 시험으로 측정하며, 오토클레이브 팽창도 시험은 시멘트의 안정성(팽창성)을 확인하는 시험이지 분말도를 구하는 방법이 아니다.

강도설계법의 기본 가정에서는 휨모멘트 계산 시 콘크리트의 인장강도를 무시하는 것이지, 압축강도를 무시하는 것이 아니다.
따라서 콘크리트의 압축강도는 무시한다는 설명은 기본 가정과 어긋난다.
평면유지 가정, 항복강도 이상에서 철근 응력을 항복강도로 일정하게 보는 가정, 철근과 콘크리트의 완전부착 가정은 모두 강도설계법의 기본 가정으로 옳다.

사용량이 많아 그 부피가 콘크리트 배합 계산에 영향을 주는 재료는 혼화재로 분류되며, 플라이애쉬가 대표적인 혼화재이다.
AE제·감수제·유동화제는 소량 사용으로 콘크리트 성질을 개선하는 혼화제로, 사용량이 적어 배합 계산에 부피로 반영하지 않는다.

강도설계법에서 단철근 직사각형보의 최대 허용 철근비는 균형철근비의 0.75배로 제한한다.
$\rho_{max}=0.75\times\rho_b=0.75\times0.002=0.0015$
따라서 균형철근비가 0.002일 때 허용되는 최대 철근비는 0.0015가 된다.
※ 현행 콘크리트구조기준은 이 제한을 철근비 대신 순인장변형률(최소허용변형률)로 규정하지만, 출제 당시 기준은 균형철근비의 0.75배였다.

90° 표준갈고리는 구부러진 끝에서 철근 지름의 12배 이상을 더 연장하도록 규정되어 있다.
이는 철근이 정착력을 충분히 발휘하도록 하기 위한 최소 연장 길이이다.

1방향 슬래브의 두께는 처짐이나 강도 확보를 위해 최소 100㎜(10㎝) 이상으로 규정된다.
이보다 얇으면 처짐 제어나 철근 피복 확보가 어려워지므로 구조기준에서 하한선을 두고 있다.

중용열·조강·저열 포틀랜드 시멘트는 모두 클링커에 석고만을 섞어 만드는 포틀랜드 시멘트 계열이다.
반면 포틀랜드 포졸란 시멘트는 포틀랜드 시멘트에 포졸란 재료를 혼합한 혼합시멘트로 분류되어 포틀랜드 시멘트와 구분된다.

시멘트의 응결 시간을 늦추기 위해 사용하는 혼화제는 지연제이다.
급결제는 반대로 응결을 빠르게 하며, 발포제·감수제는 응결 속도 조절이 아닌 다른 목적(기포 형성, 단위수량 감소)으로 사용된다.

연속되는 휨부재에서 정철근(정모멘트 철근)은 그 1/4 이상을 부재의 같은 면을 따라 받침부까지 연장하여 정착해야 한다.
참고로 단순 지지된 부재의 경우에는 정철근의 1/3 이상을 받침부까지 연장하도록 하여, 연속부재보다 더 큰 비율을 요구한다.

이형철근의 정착길이는 기본 정착길이에 여러 보정계수를 곱하여 구하며, 대표적으로 철근 배치 위치에 따른 α, 에폭시 도막 여부에 따른 β, 경량콘크리트 사용 여부에 따른 λ 등이 사용된다.
"철근 근입계수"라는 명칭의 θ 계수는 정착길이 보정계수에 포함되지 않는다.

철근콘크리트 보에서 주철근을 이어야 할 경우, 이음 부위는 구조적으로 취약해지기 쉬우므로 인장력이 가장 작은 곳에서 잇는 것이 가장 적절하다.
보의 중앙부나 인장력이 큰 구간, 임의의 위치에서 이으면 이음부에서 응력 집중이나 부착 파괴가 발생할 위험이 커지므로 피해야 한다.

강도설계법의 기본 가정에서 보가 파괴에 이를 때 콘크리트 압축연단의 최대 변형률은 0.003으로 가정한다.
이 값은 철근의 항복 여부와 무관하게 콘크리트 압괴 시점을 정의하는 데 사용되는 설계상의 기준 변형률이다.

PS 강재는 인장강도가 커야 프리스트레스 손실을 줄이고 긴장력을 효율적으로 도입할 수 있다.
릴랙세이션(시간 경과에 따른 응력 감소)이 작아야 하고, 시공 중 취급에 대비해 적당한 연성과 인성도 필요하며, 부식 환경에서의 파단을 막기 위해 응력 부식에 대한 저항성도 커야 한다.
따라서 인장강도가 작아야 한다는 설명은 PS 강재에 요구되는 성질과 반대이므로 옳지 않다.

일반적인 철근콘크리트 기둥은 철근 배치 방식에 따라 구분한다.
띠철근 기둥, 나선 철근 기둥, 강재와 콘크리트를 함께 사용하는 합성 기둥이 대표적인 분류이다.
"강도 기둥"은 이러한 분류 체계에 없는 명칭이므로 기둥의 종류로 볼 수 없다.

기초는 지지 방식에 따라 얕은기초와 깊은기초로 나뉜다.
말뚝 기초, 케이슨 기초, 강관 널말뚝을 이용한 기초는 하중을 깊은 지층까지 전달하는 깊은기초에 해당한다.
반면 전면 기초(매트기초)는 구조물 바닥 전체로 하중을 분산시키는 얕은기초이므로 깊은기초에 속하지 않는다.

교량은 통로(바닥판)가 주형에 대해 어느 높이에 있는가에 따라 상로교·중로교·하로교로 분류한다.
주형 위에 통로가 있으면 상로교, 주형 아래에 있으면 하로교이다.
주형 중간 높이에 통로가 있으면 중로교이다.
과선교는 도로나 철도 위를 넘어가는 교량을 가리키는 용도별 명칭으로, 통로 위치에 따른 분류가 아니다.

철근콘크리트가 널리 쓰이는 것은 철근과 콘크리트의 부착력이 크고, 두 재료의 열팽창 계수가 거의 같으며, 압축과 인장에서 서로의 약점을 보완하기 때문이다.
오히려 콘크리트는 철근을 감싸 알칼리 환경을 만들어 부식을 막아주는 역할을 한다.
따라서 콘크리트 속의 철근이 부식이 빨리 된다는 설명은 실제와 반대이므로 철근콘크리트 사용 이유가 될 수 없다.

강재 보 위에 철근콘크리트 슬래브를 타설해 전단연결재 등으로 일체화시켜 두 재료가 함께 하중에 저항하도록 만든 구조를 합성구조라 한다.
강재는 인장에, 콘크리트는 압축에 유리한 특성을 살려 단면 효율을 높인 것이 특징이다.

차량이 곡선구간을 주행할 때 발생하는 원심하중은 교면(노면) 위 일정 높이에서 수평 방향으로 작용하는 것으로 가정하여 설계한다.
도로교 설계기준에서는 이 작용 높이를 교면 상 1.8m로 규정한다.

강재는 균질하고 가공·보강이 쉬운 재료지만, 콘크리트교에 비해 부재가 얇고 가벼워 차량 통행 시 진동과 함께 소음이 발생하기 쉬운 단점이 있다.
반대로 강 구조물은 공장에서 사전 제작해 현장에서 조립하는 방식이 유리해 제작·시공 효율은 오히려 높은 편이고, 재료가 균질하며 부재의 개수·보강도 비교적 쉽다.
따라서 강재의 단점으로는 차량 통행에 따른 소음 발생 문제가 옳은 설명이다.

무근 콘크리트로 만들어 구조체 자체의 무게(자중)로 토압에 저항하는 옹벽을 중력식 옹벽이라 한다.
L형이나 캔틸레버 옹벽, 뒷부벽식 옹벽은 철근으로 보강해 얇은 벽체로 토압을 지지하는 형식으로 중력식과 구조 원리가 다르다.

표준트럭하중은 교량이 지지해야 하는 설계하중 등급을 나타내며, DB-24는 1등교, DB-18은 2등교, DB-13.5는 3등교에 적용된다.
따라서 DB-18 하중으로 설계되는 교량은 2등교이다.

교량은 크게 상부구조와 하부구조로 나뉜다.
바닥판, 바닥틀, 주트러스는 차량 하중을 직접 받아 전달하는 상부구조에 속한다.
교대는 상부구조를 지지하며 토압을 받는 구조물로, 교각과 함께 하부구조에 해당한다.

옹벽은 전도, 활동, 지지력에 대해 각각 안전율을 검토한다.
이 중 전도에 대한 안전율은 최소 $2.0$ 이상을 확보하도록 규정한다.
참고로 활동에 대한 안전율은 $1.5$ 이상, 지지력에 대한 안전율은 $3.0$ 이상을 기준으로 한다.

콘크리트의 설계기준강도 $f_{ck}$는 표준 양생을 실시한 공시체를 재령 28일에 압축시험하여 얻은 강도를 기준으로 한다.

토목구조물은 규모가 크고 대부분 공공의 목적으로 건설되며, 한 번 완성되면 수명이 긴 것이 특징이다.
또한 놓이는 현장 조건이 저마다 달라 주문 생산(단일 제작)되는 것이 일반적이며, 공산품처럼 동일한 것을 찍어내는 다량생산 방식과는 거리가 멀다.
따라서 다량생산이라는 설명은 토목구조물의 특징으로 옳지 않다.

도면에서 쓰는 척도는 실제 크기와 도면 크기의 비율에 따라 배척(확대), 현척(실제 크기), 축척(축소)으로 구분한다.
"외척"은 이러한 척도 분류 체계에 속하지 않는 용어이다.

CAD의 좌표계 중 절대좌표계는 도면 원점(0,0)을 기준으로 좌표를 입력하는 방식이다.
반면 상대좌표계는 원점이 아니라 가장 최근에 입력한 점을 새 기준으로 삼아 다음 좌표를 입력하는 방식이다.

도면을 철하여 보관할 때는 내용을 가리지 않으면서 넘겨보기 편하도록 왼쪽을 철하는 것을 원칙으로 한다.

도로 곡선부 설계에서 T.L(Tangent Length)은 곡선시점에서 교점까지의 접선 길이를 나타내는 기호이다.
I.P는 두 접선이 만나는 교점을 뜻한다.
I는 두 접선이 이루는 각, 즉 교각을 뜻한다.
B.C는 곡선이 시작되는 곡선시점을 뜻한다.
이 중 접선 길이를 뜻하는 것이 T.L이다.

토목 구조물의 도면은 부재의 형상과 치수를 먼저 확정해야 이후 배근·상세를 정할 수 있으므로, 단면도를 가장 먼저 작성한다.
단면이 정해진 뒤 이를 바탕으로 일반도, 주철근 조립도, 각부 배근도 순으로 구체화해 나간다.

도면 번호·도면 명·작성일·제도자 이름 등 도면 관리에 필요한 정보를 모아 기입하는 칸을 표제란이라 한다.
표제란은 보통 도면의 우측 하단에 배치한다.

키보드, 디지타이저, 태블릿은 사용자가 도형이나 명령을 입력하는 입력장치이다.
반면 플로터는 작성된 도면을 종이에 그려 내보내는 출력장치로, 나머지 셋과 성격이 다르다.

물체를 눈으로 보는 것과 같은 원근감으로 표현하는 방법을 투시도법이라 하며, 현장의 겨냥도나 구조물의 조감도처럼 입체감과 사실감이 중요한 그림에 주로 쓰인다.
축투상도법·사투상도법·정투상도법은 원근감을 주지 않고 일정한 비율로 물체를 나타내는 방법으로 목적이 다르다.

콘크리트 단면은 3번 그림처럼 자갈 모양의 작은 원·타원과 점을 섞어서 나타낸다. 점만 찍은 1번은 모래(또는 모르타르) 표시이고, 빗금 계열인 2번·4번은 다른 재료(목재·강재 등)의 단면 표시다.

구조도만으로는 표현하기 어려운 부분의 형상, 치수, 철근 종류 등을 확대하여 자세히 나타낸 도면을 상세도라 한다.

도면을 철하지 않을 경우 도면 윤곽선의 여백은 도면 크기에 따라 최소값이 정해져 있다.
A3 도면의 경우 그 최소 여백은 10㎜로 하는 것이 원칙이다.

도면에서 도형의 중심을 나타낼 때는 가는 일점쇄선을 사용한다.
실선은 외형선이나 치수선 등에, 파선은 숨은선에, 이점쇄선은 가상선에 주로 사용되어 중심선과 용도가 다르다.

척도는 도면에서의 길이와 실제 길이의 비로 나타내며, 1:N 형태에서 뒤의 숫자 N이 클수록 축소 비율이 커져 물체가 도면에 더 작게 그려진다.
1:1은 실물과 같은 크기(현척)이고, 5:1은 오히려 실물보다 크게 그리는 배척이다.
제시된 척도 중 1:50이 실제 크기를 가장 크게 축소하므로 같은 물체를 그릴 때 도면상 크기가 가장 작아진다.

도면에서 문자의 크기는 문자의 높이를 기준으로 나타낸다.
즉 문자 크기로 적는 수치는 글자의 높이를 뜻하며, 문자의 굵기나 서체·모양은 크기와는 별개로 정하는 사항이다.

CAD 시스템은 도면의 분석·수정·삽입·제작을 정확하고 빠르게 처리할 수 있고, 여러 사람이 방대한 도면 작업을 하더라도 표준화를 이루기 쉽다.
2차원은 물론 3차원 설계도면과 움직이는 도면까지 표현할 수 있으며, 작성된 도면 정보를 데이터베이스로 구축해 재사용·검색할 수 있다는 것이 CAD의 큰 장점이다.
따라서 데이터베이스 구축이 불가능하다는 설명은 CAD 시스템의 실제 특징과 반대이므로 옳지 않다.

양쪽 비탈면의 경사가 1:2와 1:2.5로 다르므로 각각의 수평거리를 구해 더한다. 높이 3m에 대해 좌측 비탈면 수평거리는 $2 \times 3 = 6\,m$, 우측 비탈면 수평거리는 $2.5 \times 3 = 7.5\,m$이다. 따라서 $H = 10 + 6 + 7.5 = 23.5\,m$가 된다.

CAD로 도형을 작성할 때 가장 기본이 되는 요소는 점, 선, 면이며, 이들을 조합해 더 복잡한 형상을 만든다.
부피는 이러한 기본요소들이 결합되어 만들어지는 3차원 결과물의 성질이지, 작도의 기본요소 자체는 아니다.

제도 통칙에서는 도형을 간단히 표시하고 중복을 피하며, 대칭 구조는 중심선 한쪽에 외형도, 반대쪽에 단면도를 그려 나타낼 수 있다.
또한 경사면을 가진 구조물은 그 부분만 별도의 보조도로 나타낼 수 있다.
다만 보이는 부분은 실선으로, 숨겨진 부분은 파선으로 표시하는 것이 원칙이므로, 이를 반대로 서술한 설명은 옳지 않다.

도면에 사용하는 선 중 물체의 겉모양을 나타내는 외형선은 굵은 실선으로 그려 가장 굵게 표현한다.
가상선·절단선·해칭선은 모두 외형선보다 가는 선으로 구분해 사용한다.

제도에서 한글·숫자·영자의 선 굵기는 문자 높이의 $\dfrac{1}{9}$ 정도로 하는 것이 적당하다.

치수는 마무리 치수로 표시하고 중복 기입을 피하며, 치수의 단위는 밀리미터(㎜)를 원칙으로 한다.
다만 이 경우 단위 기호(㎜)는 생략하는 것이 원칙이며, ㎜ 이외의 단위를 쓸 때만 별도로 단위를 표기한다.
따라서 치수의 단위를 항상 기입한다는 설명은 치수 표시 원칙과 맞지 않는다.

도면을 접어서 보관·운반할 때는 A4 크기가 되도록 접는 것을 기준으로 한다.

콘크리트 구조물 제도에서 부재별 철근 기호는 부재 명칭의 영문 머리글자를 원으로 감싸 나타낸다.
벽체(Wall)의 철근은 Ⓦ로 표시하며, 슬래브(Slab)는 Ⓢ, 기둥(Column)은 Ⓒ로 구분해 표기한다.