[9급 국가직 건축구조] 23년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

옳지 않은 것은 중간모멘트골조의 설명이다. 지진력의 25% 이상을 부담하는 연성모멘트골조가 전단벽이나 가새골조와 조합된 구조방식은 이중골조방식의 정의이다.
중간모멘트골조는 연성 확보를 위한 상세 요구가 보통모멘트골조보다 엄격하고 특수모멘트골조보다는 완화된, 연성 수준이 중간인 모멘트골조를 말한다.
감쇠를 점성·소성·마찰로 동적 에너지가 소산되어 진동이 줄어드는 현상으로 본 설명은 옳다.
최대지반가속도를 특정 위치 지반이 수평 2방향 또는 수직방향으로 움직인 가속도 절댓값의 최댓값으로 본 설명은 옳다.
내진성능수준을 기능수행·즉시복구·장기복구/인명보호·붕괴방지수준으로 구분한 설명은 옳다.

강도감소계수가 가장 작은 것은 무근콘크리트의 휨모멘트·압축력·전단력·지압력이다.
무근콘크리트는 철근에 의한 연성이 없어 파괴가 취성적이므로 가장 낮은 강도감소계수 0.55를 적용한다.
인장지배단면은 연성이 가장 확보된 단면이어서 0.85로 가장 큰 편이다.
포스트텐션 정착구역도 0.85를 적용한다.
스트럿-타이모델의 스트럿·절점부·지압부는 0.75로 무근콘크리트보다 크다.

인장이형철근 정착길이의 보정계수가 아닌 것은 마찰계수이다.
기본정착길이에 곱하는 보정계수는 철근 위치의 영향을 반영하는 철근배치 위치계수, 에폭시 도막의 부착력 저하를 반영하는 도막계수, 경량콘크리트의 낮은 쪼갬인장강도를 반영하는 경량콘크리트계수 등이다.
도막계수는 에폭시 도막철근의 부착 저하를 고려하는 보정계수이다.
경량콘크리트계수는 경량콘크리트 사용 시 정착길이를 늘리는 보정계수이다.
철근배치 위치계수는 철근 아래 굳지 않은 콘크리트가 두꺼운 상부철근의 부착 저하를 고려하는 보정계수이다.

세 압축재의 탄성좌굴하중의 비는 1:4:16이다. 길이·재질·단면이 같으므로 좌굴하중은 유효좌굴길이계수 K의 제곱에 반비례한다.
$P_{cr} = \dfrac{\pi^2 EI}{(KL)^2} \propto \dfrac{1}{K^2}$
(a) 하단 고정·상단 자유: $K = 2$, (b) 양단 핀: $K = 1$, (c) 양단 고정: $K = 0.5$
$\dfrac{1}{2^2} : \dfrac{1}{1^2} : \dfrac{1}{0.5^2} = 0.25 : 1 : 4 = 1 : 4 : 16$이므로 양단 고정인 (c)가 가장 크다.
4:2:1과 16:4:1은 구속이 가장 약한 캔틸레버형 (a)를 가장 크게 본 것이어서 순서가 거꾸로이다.
1:2:4는 K의 제곱이 아니라 K에 반비례한다고 본 값이다.

옳은 하중조합은 1.2D＋1.6L＋0.5S이다. 활하중이 지배하는 기본 조합으로, 지붕활하중·적설하중·강우하중 중 하나를 0.5배로 더한다.
나머지 조합은 계수나 하중 구성이 기준과 다르다. 특히 지진하중 조합에서 적설하중 계수는 0.2이다.
1.4D 조합은 고정하중만으로 구성되며 풍하중을 더하지 않는다.
1.2D＋1.0E＋1.0L 조합에 더하는 적설하중은 0.5S가 아니라 0.2S이다.
0.9D 조합은 고정하중이 유리하게 작용하는 경우를 검토하는 것이므로 활하중·적설하중을 더하지 않는다.

옳지 않은 것은 주축이 서로 직교하지 않고 45°를 이룬다는 설명이다. 주축은 항상 서로 직교(90°)하는 한 쌍의 축이다.
그림의 x축·y축은 도심을 지나는 직사각형의 대칭축이므로 단면상승모멘트가 0이 되고, 따라서 이 두 축 자체가 주축이다.
y축이 도심을 지나므로 y축에 대한 단면1차모멘트가 0이라는 설명은 옳다.
x축·y축 중 하나라도 대칭축이면 단면상승모멘트가 0이라는 설명은 옳다.
주축은 단면상승모멘트가 0이 되는 축이라는 설명은 옳다.

옳은 것은 $\mathrm{P}_{2}$만 작용할 때 높이 h가 2배가 되면 축방향 변위가 1/2배가 된다는 설명이다.
축방향 변위는 $\delta = \dfrac{P_2 L}{EA}$, $A = bh$이므로 b나 h가 2배면 A가 2배가 되어 변위는 1/2배가 된다. 자유단 연직하중에 의한 최대 처짐은 $\delta = \dfrac{P_1 L^3}{3EI}$, $I = \dfrac{bh^3}{12}$로 I에 반비례한다.
$\mathrm{P}_{1}$만 작용할 때 b가 2배면 I가 2배이므로 최대 처짐은 2배가 아니라 1/2배가 된다.
$\mathrm{P}_{1}$만 작용할 때 h가 2배면 I가 8배이므로 최대 처짐은 1/4배가 아니라 1/8배가 된다.
$\mathrm{P}_{2}$만 작용할 때 b가 2배면 A가 2배이므로 축방향 변위는 1/4배가 아니라 1/2배가 된다.

두 처짐의 비 $\delta_b / \delta_c$는 2/5이다. 하중점 b 바깥의 bc 구간은 휨모멘트가 없어 직선으로 기울어지므로, c점 처짐은 b점 처짐에 b점 처짐각 × 3L을 더한 값이다.
$\delta_b = \dfrac{P(3L)^3}{3EI} = \dfrac{9PL^3}{EI}$, $\theta_b = \dfrac{P(3L)^2}{2EI} = \dfrac{4.5PL^2}{EI}$
$\delta_c = \delta_b + \theta_b \times 3L = \dfrac{9PL^3}{EI} + \dfrac{13.5PL^3}{EI} = \dfrac{22.5PL^3}{EI}$
$\dfrac{\delta_b}{\delta_c} = \dfrac{9}{22.5} = \dfrac{2}{5}$로 c점 처짐이 b점의 2.5배이다.
1/2은 c점 처짐을 단순히 b점 처짐의 2배로 본 값이다.
2/3과 3/7은 처짐각에 의한 직선 증가분을 잘못 반영한 값이다.

옳지 않은 것은 허리벽이 모멘트골조로부터 이격된 경우에 기둥길이 감소효과를 반영한다는 설명이다.
허리벽에 의해 기둥의 유효길이가 짧아지는(단주화) 효과는 허리벽이 골조와 이격되지 않고 밀착된 경우에 생기므로, 그때 구조해석과 설계에 반영해야 한다.
채움벽이 골조로부터 이격되지 않아 구조요소 역할을 하면 그 영향을 해석에서 고려해야 한다는 설명은 옳다.
모멘트골조 내부에 밀착된 채움벽의 강성 및 강도 기여도를 고려해야 한다는 설명은 옳다.
밀착된 채움벽의 대각방향 압축대 강도를 골조 강성을 고려한 유효폭으로 산정한다는 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 바닥격막구조가 콘크리트구조 및 조적조로 유발되는 지진하중을 지지하도록 설계한다는 설명이다. 목구조 격막은 이러한 지진하중을 지지하지 않도록 설계해야 한다.
콘크리트·조적 벽체는 중량이 커서 큰 지진하중을 유발하므로, 강성과 강도가 작은 목질 격막에 그 하중을 부담시키지 않는다.
모든 격막구조의 가장자리에 인장·압축 하중을 전달하는 경계부재를 설치한다는 설명은 옳다.
개구부 주변 경계부재를 전단응력이 분산되도록 설계한다는 설명은 옳다.
격막의 덮개용 목질판상재를 경계부재의 이음에 사용하지 않는다는 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 웰포인트 공법을 연약 점토질지반의 치환공법으로 본 설명이다. 웰포인트 공법은 주로 사질지반에 쓰는 배수(탈수)공법이다.
웰포인트를 지중에 박아 진공 펌프로 지하수를 강제 배수해 지하수위를 낮추는 공법이며, 투수성이 낮은 점토지반에는 효과가 작다.
지반개량의 목적을 지지력 증대와 부등침하 방지 등으로 본 설명은 옳다.
주입공법을 시멘트·약액을 주입해 고결시키는 공법으로 본 설명은 옳다.
바이브로 플로테이션 공법을 사질지반의 다짐공법으로 본 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 내진등급에 내진Ⅲ등급을 포함한 설명이다. 내진등급은 내진특등급, 내진Ⅰ등급, 내진Ⅱ등급의 세 가지로 구분한다.
건물의 중요도에 따라 내진등급을 정하고, 등급별로 내진설계 중요도계수를 적용한다.
건물 중요도를 고려해 내진등급과 중요도계수를 결정한다는 설명은 옳다.
평면비정형성 유형을 비틀림비정형·요철형평면·격막의 불연속·면외 어긋남·비평행시스템으로 든 설명은 옳다.
수직비정형성 유형을 강성비정형-연층·중량비정형·기하학적 비정형·횡력저항 수직요소의 비정형·강도의 불연속-약층으로 든 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 케이블구조가 주로 휨응력과 전단응력을 받는다는 설명이다. 케이블은 휨강성이 거의 없어 인장력으로만 하중에 저항한다.
케이블구조는 주로 인장응력을 받을 목적으로 케이블 부재로 시공되는 구조이며, 형상이 장력분포에 따라 결정된다.
케이블 형상이 장력분포와 깊은 관계가 있어 초기형상해석을 수행한다는 설명은 옳다.
막구조를 막응력으로 외력에 저항하고 휨·비틀림 저항이 작거나 없는 구조로 본 설명은 옳다.
공기막구조를 내외부 압력차로 막면에 강성을 주어 형태를 안정시키는 구조로 본 설명은 옳다.

옳지 않은 것은 수축·온도철근 간격의 제한값이다. 1방향 슬래브 수축·온도철근의 간격은 슬래브 두께의 5배 이하, 또한 450 mm 이하로 해야 한다.
제시된 두께의 6배·500 mm는 기준보다 완화된 값이므로, 균열 제어를 위한 최대 간격 규정에 맞지 않는다.
휨철근이 1방향으로만 배치되면 그 직각방향으로 수축·온도철근을 배치한다는 설명은 옳다.
수축·온도철근비를 콘크리트 전체 단면적에 대한 철근 단면적의 비로 한다는 설명은 옳다.
수축·온도철근이 설계기준항복강도를 발휘할 수 있도록 정착되어야 한다는 설명은 옳다.

유효폭 내에 배근할 단변방향 철근량은 12,000 $\mathrm{mm}^{2}$이다. 단변방향 철근은 장변 길이 중 단변 길이와 같은 중앙 유효폭(4 m)에 비율만큼 집중 배치한다.
장변/단변 비: $\beta = \dfrac{6}{4} = 1.5$
유효폭 내 철근량: $A_{s,eff} = \dfrac{2}{\beta + 1} A_s = \dfrac{2}{1.5 + 1} \times 15{,}000 = 12{,}000\ \mathrm{mm^2}$
나머지 3,000 $\mathrm{mm}^{2}$는 유효폭 바깥 양측에 균등하게 배치한다.
10,000은 전체 철근량을 길이 비(4/6)로 단순 배분한 값이다.
12,500과 13,500은 전체 철근량의 각각 약 83%·90%를 유효폭에 넣은 값으로, 배분식 $\dfrac{2}{\beta+1} = 0.8$과 맞지 않는다.

바른 연결은 (가) 재료파괴, (나) 재료파괴, (다) 좌굴파괴이다. 하중-모멘트 경로가 P-M 상관도에 도달하면 재료파괴, 도달하기 전에 하중이 떨어지면 좌굴(불안정)파괴이다.
(가)는 단주로 2차모멘트가 거의 없어 경로가 직선으로 상관도에 닿고, (나)는 세장비가 커져 P-Δ 효과로 경로가 휘지만 여전히 상관도에 닿아 재료파괴이다. (다)는 매우 세장한 기둥으로 상관도에 닿기 전 최대하중에 이른 뒤 감소하는 좌굴파괴이다.
(가) 재료파괴, (나)·(다) 좌굴파괴로 본 조합은 (나)의 경로가 상관도 위에서 끝나는 재료파괴라는 점과 맞지 않는다.
(가) 좌굴파괴, (나)·(다) 재료파괴로 본 조합은 단주 (가)와 세장한 (다)의 파괴양상을 서로 뒤바꾼 것이다.
(가)·(나) 좌굴파괴, (다) 재료파괴로 본 조합은 세장비가 클수록 좌굴파괴가 된다는 경향과 정반대이다.

옳지 않은 것은 필릿용접 최소길이에 관한 설명이다. 강도를 기반으로 설계하는 필릿용접의 최소길이는 공칭용접치수의 4배 이상이어야 한다.
그보다 짧은 용접은 응력 집중과 시공 결함의 영향이 커 신뢰할 수 없으므로, 4배 미만이면 유효치수를 유효길이의 1/4로 간주한다.
필릿용접의 유효면적을 유효길이와 유효목두께의 곱으로 본 설명은 옳다.
필릿용접의 유효길이를 총길이에서 용접치수의 2배를 뺀 값으로 본 설명은 옳다.
플러그·슬롯용접의 유효길이를 목두께 중심을 잇는 용접중심선의 길이로 본 설명은 옳다.

바른 연결은 (가) 연신율, (나) 단면수축률, (다) 취성파괴이다. 강재는 저온이 되면 연성이 급격히 떨어지는 저온취성을 보인다.
연신율과 단면수축률은 강재가 파단 전까지 얼마나 늘어나고 잘록해지는지를 나타내는 연성 지표이며, 이것이 감소하면 소성변형 없이 갑자기 끊어지는 취성파괴가 일어나기 쉽다.
인장강도·전단강성·취성파괴 조합은 틀리다. 저온에서 인장강도는 오히려 증가하는 경향이 있고, 전단강성도 급감하는 성질이 아니다.
인장강도·단면수축률·연성파괴 조합은 틀리다. 연성이 줄어들면 연성파괴가 아니라 취성파괴가 일어난다.
연신율·전단강성·연성파괴 조합은 틀리다. 전단강성은 연성 지표가 아니며, 결과도 취성파괴이다.

옳은 것은 블록전단파단에 대한 설명이다. 접합부에서 한 방향으로는 인장파단, 다른 방향으로는 전단항복 또는 전단파단이 함께 발생하는 한계상태이다.
나머지 용어는 다른 개념의 정의가 섞여 있다. 특히 볼트 인장력이 지렛대 거동으로 증폭되는 작용은 지레작용(프라잉 작용)이다.
하중방향과 평행하게 양면이 직각방향 판요소에 연속된 압축 평판요소는 자유돌출판이 아니라 구속판요소이다(자유돌출판은 한쪽 끝단만 연접된다).
용접선 단부에 붙여 시작부·종단부 결함을 막는 보조판은 스캘럽이 아니라 엔드탭이다.
인장역작용은 플레이트거더 웨브가 전단좌굴 후 대각 인장장으로 하중을 지지하는 작용이며, 볼트 인장력 증폭은 지레작용이다.

옳지 않은 것은 지반에 접한 바닥구조의 하중 설명이다. 지하외벽에서 전달되는 하중은 면내하중, 지반의 상향 수압·토압은 면외하중으로 고려해야 한다.
지하외벽이 받은 횡토압·횡수압은 바닥판 평면 안에서 압축력으로 전달되고, 상향 수압·토압은 바닥판에 수직으로 작용하므로 제시된 설명은 두 하중의 성격이 뒤바뀌었다.
지하외벽구조에 지상층 횡력과 직접 작용하는 토압·수압을 함께 고려한다는 설명은 옳다.
영구벽체로 쓰는 지하연속벽의 수직 시공 이음부가 소요전단강도·소요전단강성을 만족해야 한다는 설명은 옳다.
1층을 포함한 지하층 바닥구조에 연직하중과 함께 횡력·횡토압·횡수압에 의한 면내압축력을 고려한다는 설명은 옳다.