[전산응용토목제도기능사 필기] 02년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

1방향슬래브에서 최대 휨모멘트가 발생하는 단면의 정철근 및 부철근 중심간격은 슬래브 두께의 2배 이하이면서 30cm 이하로 하여야 한다.
그 밖의 단면에서는 슬래브 두께의 3배 이하, 45cm 이하로 규정한다. 모두 철근이 지나치게 성기게 배치되어 균열 제어와 하중 전달이 나빠지는 것을 막기 위한 간격의 상한이다.

인장력을 받는 겹침이음에서 A급이음의 겹침이음길이는 기본정착길이($l_d$)와 같다(수정계수가 없는 경우).
$l_d = 50\mathrm{cm}$이므로 겹침이음길이는 $1.0 \times 50\mathrm{cm} = 50\mathrm{cm}$이다.
참고로 B급이음이었다면 $1.3\,l_d$를 적용하여 65cm가 된다.

정착길이는 콘크리트 설계기준강도의 제곱근에 반비례한다.
인장 이형철근의 기본정착길이는 $l_{db}=\dfrac{0.6\,d_b\,f_y}{\sqrt{f_{ck}}}$ 형태로 주어지며, 철근지름과 항복강도에는 비례하지만 분모의 $\sqrt{f_{ck}}$ 때문에 콘크리트 강도가 커질수록 정착길이는 짧아진다. 압축 이형철근의 기본정착길이도 분모에 $\sqrt{f_{ck}}$를 두는 같은 형태다.
따라서 정착길이와 반비례 관계에 있는 것은 철근의 단면적이나 지름이 아니라 콘크리트 설계기준강도의 평방근이다.

철근을 다발로 사용할 때 피복두께는 철근다발의 등가지름 이상이어야 한다.
다발철근은 여러 개의 철근을 하나의 큰 철근처럼 취급하므로, 피복두께를 정할 때도 개별 철근 지름이 아니라 다발 전체를 하나로 환산한 등가지름을 기준으로 삼는다.
이는 다발 내부까지 콘크리트 보호층이 충분히 확보되도록 하기 위한 규정이다.

보의 주철근 수평 순간격은 최소 2.5㎝(25㎜) 이상 확보해야 한다.
이 값은 철근의 공칭지름, 굵은골재 최대치수의 4/3배와 비교하여 그중 가장 큰 값을 적용하는 규정의 기본 하한선이다.
순간격을 충분히 두어야 콘크리트가 철근 사이로 원활히 채워져 부착이 확보된다.

주철근의 90° 표준갈고리는 구부린 끝에서 철근지름의 12배 이상 더 연장해야 한다.
이는 갈고리 끝부분에서 철근이 콘크리트에 충분히 정착되도록, 구부림 이후에도 일정 길이의 직선 구간을 확보하기 위한 규정이다.

접합부 모서리 부분의 바깥쪽에 연하는 철근은 구부림 내면 반지름을 철근지름의 최소 10배 이상으로 해야 한다.
모서리 바깥쪽으로 구부러지는 철근은 하중을 받을 때 구부림부 안쪽 콘크리트에 응력이 집중되어 쪼개짐이 생기기 쉽다. 그래서 일반 부위의 구부림보다 내면 반지름을 크게 잡아 완만하게 구부림으로써 콘크리트에 걸리는 지압응력을 낮춘다.

콘크리트 설계기준강도가 210kgf/cm² 미만이면 압축 이형철근의 겹침이음 길이를 규정 길이보다 1/3 증가시켜야 한다.
콘크리트 강도가 낮을수록 철근과 콘크리트 사이의 부착 성능이 떨어지므로, 같은 힘을 전달하기 위해서는 더 긴 겹침 구간이 필요하기 때문이다.

D22 이형철근으로 135° 표준갈고리를 만들 때에는, 구부린 끝에서 최소 $6d_b$ 이상 더 연장해야 한다.
135° 갈고리는 스터럽·띠철근에 쓰이는 형태로 구부림 각도가 커서 걸림 효과가 크기 때문에, D25 이하에서는 $6d_b$ 연장만으로 정착 성능을 인정한다. 같은 굵기의 철근이라도 90° 갈고리는 $12d_b$ 연장이 요구되는 것과 대비된다.

철근 단부를 콘크리트에 정착시키는 방법 중 약간 녹슨 철근을 사용하는 방법이 효율성이 가장 떨어진다.
묻힘길이를 늘리는 방법은 부착 면적을 직접 늘려 정착력을 확실하게 키운다.
갈고리를 만드는 방법은 철근 끝을 기계적으로 걸어 정착력을 크게 보강한다.
이형철근을 사용하는 방법은 표면 마디로 콘크리트와의 부착력 자체를 높인다.
철근 표면의 약간의 녹은 부착에 미치는 영향이 제한적이어서, 앞의 세 방법에 비해 정착 효율을 높이는 수단으로는 볼 수 없다.

흙에 접하거나 외기에 직접 노출되는 현장치기 콘크리트에서 D29 이상 철근의 최소 피복두께는 6㎝(60㎜)이다.
같은 조건에서 D25 이하 철근은 5㎝, D16 이하 철근은 4㎝로, 철근 지름이 굵을수록 부식이나 화재 등으로부터 보호하기 위해 더 두꺼운 피복이 요구된다.
다만 이 세 단계 구분은 출제 당시의 콘크리트구조 설계기준에 따른 것이며, 현행 기준에서는 같은 조건을 D19 이상 50㎜, D16 이하 40㎜로 정하고 있다.

강도설계법의 기본가정에서 콘크리트 압축연단이 파괴에 이를 때 이용 가능한 최대 변형률은 0.003으로 규정한다.
이 값은 실험적으로 확인된 콘크리트의 극한 압축변형률을 단순화한 설계값으로, 단면의 휨강도를 계산하는 등가응력블록 이론의 전제가 된다.

강도설계법의 기본가정 중 보의 극한 휨모멘트를 계산할 때 콘크리트의 압축강도를 무시한다는 설명이 옳지 않다.
휨 계산에서 무시하는 것은 콘크리트의 인장강도이며, 압축측 콘크리트가 부담하는 압축력은 등가직사각형 응력블록으로 치환해 오히려 명시적으로 반영한다.
휨을 받은 뒤에도 단면이 평면을 유지한다는 가정, 항복 이후 철근 응력을 변형률에 관계없이 항복강도로 보는 가정, 철근과 콘크리트 사이의 완전부착 가정은 모두 강도설계법의 정상적인 기본가정이다.

단철근 직사각형보의 최대철근비는 균형철근비의 75% 이하로 규정한다.
이는 철근이 항복하기 전에 콘크리트가 먼저 압축파괴되는 취성적인 파괴(과다철근보)를 방지하고, 철근이 먼저 항복하는 연성적인 파괴 형태를 유도하기 위한 안전 규정이다.
다만 $0.75\rho_b$ 형태의 이 제한은 출제 당시 강도설계법의 규정이며, 현행 콘크리트구조 기준에서는 휨부재의 최소허용변형률을 확보하는 방식으로 같은 목적(연성파괴 유도)을 달성하도록 바뀌었다.

구조계산에 적용되는 계수하중은 7.9tonf/m이다.
당시 강도설계법의 하중계수는 고정하중에 1.4, 활하중에 1.7을 곱해 더하는 방식이므로 다음과 같이 계산된다.
$U = 1.4 \times 2\,\mathrm{tonf/m} + 1.7 \times 3\,\mathrm{tonf/m} = 2.8 + 5.1 = 7.9\,\mathrm{tonf/m}$
경간 5m는 휨모멘트를 구할 때 쓰이는 값일 뿐, 계수하중 자체의 계산에는 관여하지 않는다.

철근과 콘크리트가 함께 구조재료로 쓰이는 이유 중 두 재료의 탄성계수가 거의 같다는 설명은 옳지 않다.
철근(강재)의 탄성계수는 콘크리트보다 훨씬 커서 두 재료의 탄성계수는 서로 크게 다르며, 이 비율(탄성계수비)은 철근콘크리트 해석에서 별도로 고려하는 값이다.
철근과 콘크리트의 부착력이 좋다는 점, 콘크리트의 알칼리 환경 덕분에 내부 철근이 잘 부식되지 않는다는 점, 두 재료의 선팽창계수가 거의 같아 온도변화에도 함께 거동한다는 점은 모두 RC가 널리 쓰이는 실제 이유다.

강재 구조물은 차량 통행 시 소음이 발생하기 쉽다는 특징이 있다.
강재는 재료의 균질성이 뛰어나고, 손상 시 보수·보강이 비교적 쉬우며, 공장에서 부재를 사전 제작해 현장에서 조립하는 방식에 유리하다는 장점이 있다. 나머지 설명은 모두 이 장점을 뒤집어 놓은 것이므로 강재의 특징과 맞지 않는다.

강재 보 위에 철근콘크리트 슬래브를 이어 쳐서 두 재료가 일체로 거동하도록 만든 구조는 합성 구조이다.
전단연결재로 강재 보와 콘크리트 슬래브를 결합해, 각 재료를 따로 쓸 때보다 큰 강성과 강도를 발휘하도록 한 방식이다.

강구조의 고장력볼트 이음에서 볼트 구멍은 볼트의 호칭지름에 3㎜를 더한 크기로 뚫는 것으로 본다.
구멍에 여유를 두는 것은 부재의 제작·조립 오차를 흡수하고 볼트를 무리 없이 끼워 넣기 위한 것이다. 다만 여유가 지나치면 접합부의 밀착과 힘 전달에 불리하므로 최소한의 값만 더한다.

사용 재료에 따른 교량 분류에 해당하지 않는 것은 거더교이다.
철근콘크리트교, 강교, 목교는 각각 콘크리트·강재·목재라는 사용 재료를 기준으로 구분한 명칭인 반면, 거더교는 상부구조의 형식에 따른 분류이므로 재료 분류 체계와는 기준이 다르다.

아치교에 대한 설명 중 우리나라 대표적인 아치교가 서해대교라는 설명은 옳지 않다.
서해대교는 주경간을 사재(케이블)로 지지하는 사장교이며, 아치가 주 구조부인 아치교가 아니다.
상부구조의 주체가 아치로 이루어져 있고, 계곡이나 긴 지간에 적합하며 미관이 아름답다는 나머지 설명은 아치교의 일반적 특징으로 타당하다.

1방향 슬래브에서 배력철근을 배치하는 이유로 슬래브 두께를 얇게 하기 위함이라는 설명은 옳지 않다.
배력철근은 응력을 고르게 분포시키고 주철근의 간격을 유지시키며, 건조수축이나 온도변화에 의한 균열을 억제하는 역할을 할 뿐 슬래브 두께 자체를 줄이는 목적의 철근은 아니다.

강구조에서 강재를 접합하는 방법으로 겹침 이음은 해당하지 않는다.
강재의 대표적인 이음 방법은 용접 이음, 고장력볼트 이음, 리벳 이음이며, 겹침 이음은 철근을 겹쳐 이어 힘을 전달하는 철근의 이음 방식을 가리키는 용어다.

1등교 설계에서 DB-24를 적용할 때 표준트럭하중의 총중량은 43.2tf이다.
DB하중의 표준트럭은 앞바퀴 1개에 $0.1W$, 뒷바퀴 1개에 $0.4W$가 걸리는 3축 6륜 배치이고, DB-24는 $W=24\,\mathrm{tf}$이므로
$(0.1+0.1+0.4+0.4+0.4+0.4)\times 24 = 1.8 \times 24 = 43.2\,\mathrm{tf}$
같은 방식으로 DB-18은 32.4tf, DB-13.5는 24.3tf가 되어 나머지 보기와 구분된다.

옹벽의 전도에 대한 안정 조건에서 저항모멘트는 회전(전도)모멘트의 최소 2배 이상이 되도록 요구한다.
즉 전도에 대한 안전율이 2.0 이상 확보되어야 하며, 이는 활동에 대한 안전율(1.5)보다 더 엄격하게 설정된 기준이다.

교량 설계에서 반드시 고려해야 하고 항상 장기적으로 작용하는 하중은 주하중이다.
고정하중, 활하중, 충격 등 교량이 공용되는 동안 상시 고려해야 하는 하중을 주하중으로 분류하는 반면, 부하중이나 특수하중·충돌하중은 특정 상황에서 일시적·부가적으로 작용하는 하중이다.

구조용 강재나 강관을 축방향으로 보강한 기둥은 합성 기둥이다.
철근콘크리트 기둥 내부에 형강이나 강관을 매입해 콘크리트와 강재가 함께 축력에 저항하도록 만든 형식으로, 띠철근 기둥·나선철근 기둥이 철근만으로 보강하는 것과 구분된다.

2개 이상의 기둥을 하나의 확대기초로 함께 받치도록 만든 기초는 연결확대기초이다.
독립확대기초가 기둥 하나마다 별도로 두는 방식인 것과 달리, 연결확대기초는 인접한 두 기둥의 하중을 하나의 기초판으로 묶어 지반에 전달한다.

설계하중에서 원심하중은 교면상 1.8m 높이에서 수평방향으로 작용하는 것으로 본다.
이는 차량이 곡선 구간을 통과할 때 발생하는 원심력의 작용점을 차량 무게중심 높이로 가정한 값이다.

토목구조물 설계 절차에서 가장 먼저 이루어져야 하는 것은 재료의 선정이다.
사용할 재료가 정해져야 그 재료의 강도와 허용응력을 기준으로 하중을 산정하고 단면의 응력을 검토할 수 있으므로, 재료 선정이 이후의 하중 결정·응력 계산·사용성 검토보다 앞서는 선행 단계가 된다.

도면 글자에 대한 설명 중 수직에서 35° 오른쪽으로 경사지게 쓴다는 설명이 옳지 않다.
제도통칙상 문자는 수직으로 쓰거나 수직에서 15° 오른쪽으로 경사지게 쓰는 것이 표준이다.
문장을 가로 왼쪽부터 쓰는 것, 글자 크기를 높이로 나타내는 것, 글자체는 고딕체·숫자는 아라비아 숫자를 쓰는 것은 모두 올바른 내용이다.

단면도에서 절단면을 나타내는 선은 해칭선이다.
해칭선은 절단된 면임을 드러내기 위해 가는 실선을 일정 간격으로 비스듬히 그어 넣는 선이며, 절단선은 어디를 잘랐는지 그 위치를 표시하는 별도의 선이다.

중앙처리장치와 주기억장치 사이에서 실행 속도를 높이기 위해 쓰이는, 접근속도가 빠른 기억장치는 캐시 메모리(Cache Memory)이다.
CPU와 주기억장치 간의 속도 차이를 줄이기 위해 자주 사용하는 데이터를 임시로 저장해두는 고속 버퍼 메모리 역할을 한다.

도면번호, 도면이름, 작성일, 제도자 이름 등을 기입하며 도면 아래쪽에 배치하는 부분은 표제란이다.
표제란은 도면의 관리 정보를 한곳에 모아두는 영역으로, 도면을 식별하고 관리하기 위한 필수 요소다.

윤곽선은 도면의 크기에 따라 0.5㎜ 이상 굵기의 실선으로 긋는다.
윤곽선은 도면의 유효 영역을 표시하고 인쇄·복사 시 테두리가 잘려나가지 않도록 보호하는 역할을 하므로, 도면에 그려지는 다른 선들보다 굵게 규정된다.

콘크리트 일반도에서 표준으로 쓰이지 않는 축척은 1/1200이다.
구조물 전체의 개략적인 모양을 보여주는 일반도에는 1/100에서 1/600 사이의 축척을 표준으로 사용하며, 1/1200처럼 이보다 더 축소된 축척은 일반도의 표준 축척에 포함되지 않는다.

도면 이름에 쓰이는 문자의 높이로 적당한 범위는 9~18㎜이다.
도면이름과 같이 눈에 잘 띄어야 하는 주요 표제 문자는 표준 문자 크기 계열 중 큰 쪽을 사용하며, 치수 숫자 등 작은 글자에 쓰이는 2.24~4.5㎜대와는 구분된다.

치수보조선은 치수선을 지나 2~3㎜ 정도 연장하여 긋는 것이 원칙이다.
이렇게 여유를 두어야 치수선의 끝점을 명확히 확인할 수 있어 치수를 읽기 쉬워진다.

지시선은 수평선에 대해 60° 각도를 이루는 직선으로 긋는 것이 제도 통칙의 기준이다.
부품 번호, 재료 표시, 주석 등을 이끌어낼 때 일정한 기울기로 통일감 있게 표시하기 위한 규정이다.

구조물 전체의 개략적인 형상만을 표시하여 전반적인 계획을 파악할 수 있게 한 도면을 일반도라 한다.
구조도는 각 부재의 배치와 배근 등 구조적인 상세를 표시한 도면이다.
상세도는 특정 부분을 확대하여 세부 치수와 형상을 나타낸 도면이다.
구조 일반도는 전체 형상과 함께 거푸집 제작이 가능하도록 치수까지 갖춘 도면이다.

평행한 치수선을 여러 개 그을 때에는 치수선 사이의 간격을 7~8㎜ 정도로 균일하게 유지하는 것이 원칙이다.
간격이 일정해야 여러 치수를 서로 비교하거나 읽기가 쉬워지므로 도면 전체에서 같은 간격으로 나란히 배치한다.

Windows처럼 아이콘, 창, 메뉴 등 그래픽 요소로 사용자가 컴퓨터와 대화하는 방식을 GUI(Graphic User Interface)라 한다.
OS는 컴퓨터 자원을 관리하는 운영체제 자체를 가리키는 용어이다.
OA는 사무 자동화(Office Automation)를 뜻하는 용어이다.
CAI는 컴퓨터를 이용한 교육(Computer Assisted Instruction)을 뜻하는 용어이다.

투시도법에서 V.P.는 소실점(소점)을 나타내는 기호이고 시점은 별도로 E.P.(Eye Point)로 표시하므로, V.P.와 시점을 연결한 것은 틀린 연결이다.
P.P.는 화면(Picture Plane)을 나타내는 기호로 올바르게 짝지어져 있다.
G.P.는 기면(Ground Plane)을 나타내는 기호로 올바르게 짝지어져 있다.
H.L.은 수평선(Horizon Line)을 나타내는 기호로 올바르게 짝지어져 있다.

제3각법은 눈과 물체 사이에 투상면(투상도)을 두는 배치이므로, 놓이는 순서는 눈 → 투상도 → 물체가 된다.
제1각법은 반대로 물체 뒤쪽에 투상면을 두어 눈 → 물체 → 투상면 순이 되므로, 투상면의 위치가 두 방법을 가르는 핵심이다.

구조물의 모양과 치수를 모두 표시하여 거푸집 제작이 가능하도록 작성한 도면을 구조 일반도라 한다.
일반도는 구조물 전체의 개략적인 형상만을 표시할 뿐 거푸집 제작에 필요한 세부 치수까지는 담지 않는다.
구조도는 철근 배근 등 구조적인 상세를 표시하는 도면이다.
상세도는 특정 부위를 확대하여 나타낸 도면이다.

도면 보관용으로 사용하는 마이크로 사진용 필름은 나비(폭)가 35㎜인 규격을 일반적으로 사용한다.
이 규격은 확대·축소가 용이하고 보관 공간을 적게 차지하여 도면 보존에 널리 쓰인다.

CAD 시스템에서 명령이나 도면 정보를 입력하는 장치가 아니라 완성된 도면을 종이에 출력하는 장치는 플로터이다.
마우스는 화면상의 위치를 지정하는 입력 장치이다.
키보드는 문자와 명령을 입력하는 입력 장치이다.
펜마우스는 태블릿 위에서 좌표를 지정하는 입력 장치이다.

컴퓨터에서 자료의 크기를 나타내는 단위는 bit < byte < word 순으로 커진다.
비트는 0과 1로 표현되는 최소 단위이고, 8비트가 모여 1바이트가 되며, 여러 바이트가 모여 컴퓨터가 한 번에 처리하는 단위인 워드를 이룬다.

제도 통칙에서 가상선은 2점쇄선(이점쇄선)으로 표시하도록 정하고 있다.
중심선은 가는 1점쇄선으로 표시한다.
기준선은 1점쇄선으로 표시한다.
피치선은 1점쇄선으로 표시한다.
가상선은 인접 부분을 참고로 나타내거나 가공 전후의 모양을 표시할 때 쓰이므로 다른 선들과 구분하기 위해 2점쇄선을 사용한다.

토목이나 건축 현장의 겨냥도, 구조물의 조감도처럼 물체를 입체적으로 실감나게 표현할 때는 투시도법을 사용한다.
축투상도법은 투상면에 대해 물체를 경사지게 놓고 평행 광선으로 투상하는 방법이다.
사투상도법은 정면을 실형으로 두고 폭이나 안길이를 일정 각도로 기울여 그리는 방법이다.
정투상도법은 물체를 각 면에서 평행하게 투상하여 정면도·평면도·측면도 등으로 나타내는 방법이다.

원도를 그릴 때는 도면의 구성 → 도면배치 → 선긋기 → 글자 및 기호쓰기 → 도면검토 순서로 작업하는 것이 원칙이다.
전체적인 구성과 배치를 먼저 정한 뒤 선을 긋고, 마지막에 문자와 기호를 기입하고 검토하여 오류를 줄인다.

강 구조물의 일반도에 사용하는 축척은 1, 2, 5 계열의 표준 축척(예: 1/100, 1/200, 1/500)을 따르는 것이 일반적이며, 1/300은 이 표준 축척 계열에 속하지 않는다.
따라서 1/100, 1/200, 1/500은 표준 축척으로 적당하지만 1/300은 적당하지 않은 값이다.