[9급 국가직 건축구조] 21년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

고정하중은 구조물 자체의 무게와 생애주기 중 지속적으로 작용하는 수직하중을 말하므로, 이를 '수평하중'이라고 한 설명이 옳지 않다.
건축구조기준의 정의에서 고정하중은 구조체·마감·고정설비 등의 자중처럼 연직방향으로 상시 작용하는 하중이며, 수평하중은 풍하중·지진하중 등 별도의 하중으로 다룬다.
집중활하중의 작용점을 각 구조부재에 가장 큰 하중효과를 일으키는 위치에 두도록 한 설명은 기준 그대로의 옳은 내용이다.
풍하중을 각각의 설계풍압에 유효수압면적을 곱하여 산정한다는 설명은 옳다.
지진하중을 지진에 의한 지반운동으로 구조물에 작용하는 하중으로 정의한 설명은 옳다.

비드는 용접봉이 녹아 모재 위에 쌓인 용착금속의 띠, 즉 정상적인 용접부 자체를 가리키는 용어이므로 용접 결함의 유형이 아니다.
용접 후 검사에서 찾아내는 결함은 용착금속 내부나 경계부에 생긴 공극·파임·겹침 등으로, 용접부의 강도와 피로성능을 떨어뜨리는 것들이다.
블로 홀은 용착금속 내부에 가스가 갇혀 생긴 공동으로 대표적인 내부 결함이다.
언더컷은 용접선 가장자리의 모재가 패여 홈이 생긴 결함이다.
오버랩은 용착금속이 모재와 융합되지 못하고 겹쳐 올라앉은 결함이다.

겹침이음이 없는 철근콘크리트 기둥 축방향 주철근의 최대 철근비는 8%이다.
콘크리트구조기준은 압축부재의 축방향 주철근 단면적을 전체 단면적의 1% 이상 8% 이하로 제한한다. 다만 주철근이 겹침이음되는 경우에는 이음부에서 철근이 겹쳐 과밀해지므로 그 상한을 4%로 낮춘다.
따라서 1%는 최소 철근비, 4%는 겹침이음이 있을 때의 상한이며, 6%는 기준에 없는 값이다.

처짐을 계산하지 않아도 되는 1방향슬래브의 최소두께에서 단순지지는 l/20이므로, l/18로 쓴 것이 옳지 않다.
보통중량콘크리트와 설계기준항복강도 400MPa 철근을 쓰고 비구조요소를 지지하지 않는 1방향슬래브의 최소두께 표는 단순지지 l/20, 1단 연속 l/24, 양단 연속 l/28, 캔틸레버 l/10이다.
1단 연속 l/24는 표와 일치하는 옳은 값이다.
양단 연속 l/28은 표와 일치하는 옳은 값이다.
캔틸레버 l/10은 표와 일치하는 옳은 값이다.

하중응답이 양 단부 사이의 상대속도에 의해 결정되는 장치는 속도의존형 감쇠장치이므로, 이를 변위의존형 감쇠장치의 정의로 쓴 설명이 옳지 않다.
변위의존형 감쇠장치는 하중응답이 주로 장치 양 단부 사이의 상대변위에 의해 결정되는 장치(이력형·마찰형 등)이고, 속도의존형은 상대속도에 의해 결정되며 추가로 상대변위의 함수에 종속될 수도 있는 장치(점성형 등)다.
내진성능수준을 기능수행·즉시복구·장기복구/인명보호·붕괴방지로 구분한 설명은 기준의 용어 정의와 같다.
성능기반 내진설계를 사양기반설계에서 벗어나 목표 성능수준을 달성하는 다양한 설계기법을 허용하는 설계로 정의한 설명은 옳다.
응답스펙트럼을 단자유도 시스템의 최대응답을 고유주기 또는 고유진동수의 함수로 표현한 것으로 정의한 설명은 옳다.

조적조 벽체를 지지하는 기초판의 휨모멘트 위험단면은 벽체 중심과 단부 사이의 중간(1/2 지점)이므로, 1/4 지점이라고 한 설명이 옳지 않다.
기초판의 휨 위험단면은 지지하는 부재의 종류에 따라 정해지는데, 콘크리트 기둥·벽체는 그 전면, 조적조 벽체는 벽체 중심과 단부의 중간, 강재 밑판을 갖는 기둥은 기둥 전면과 밑판 단부의 중간으로 한다.
1방향 기초판 또는 2방향 정사각형 기초판에서 철근을 전체 폭에 걸쳐 균등 배치하도록 한 설명은 옳다.
말뚝기초 기초판의 휨모멘트·전단력 계산에서 말뚝 반력을 각 말뚝 중심에 집중된 것으로 가정할 수 있다는 설명은 옳다.
기초판 윗면부터 하부철근까지의 깊이를 직접기초 150mm 이상, 말뚝기초 300mm 이상으로 한 설명은 옳다.

조적조 보강근의 최소 휨직경은 직경 10mm에서 25mm까지는 보강근 직경의 6배, 직경 29mm부터 35mm까지는 8배이므로, 두 값을 서로 바꿔 쓴 설명이 옳지 않다.
굵은 철근일수록 구부릴 때 내측 콘크리트의 지압과 철근의 손상이 커지므로 굵은 직경에 더 큰 휨직경 배수를 요구하는 것이 기준의 취지다.
시멘트성분 재료나 첨가제에 에폭시수지와 그 부가물·페놀·석면섬유·내화점토를 포함할 수 없다는 설명은 조적 재료 규정과 같다.
모멘트저항벽체골조의 설계전단강도를 공칭강도에 강도감소계수 0.8을 곱해 산정한다는 설명은 옳다.
그라우트의 압축강도를 조적개체 강도의 1.3배 이상으로 한다는 설명은 옳다.

프리스트레스트 콘크리트 휨부재의 균열등급은 미리 압축을 가한 인장구역에서 사용하중에 의한 인장연단응력의 크기로 구분하므로, '계수하중'이라고 한 설명이 옳지 않다.
사용하중 아래 인장연단응력이 작은 쪽 한계 이하이면 비균열등급, 두 한계 사이이면 부분균열등급, 큰 쪽 한계를 넘으면 완전균열등급으로 나누며, 이 구분은 사용성(응력·처짐) 검토의 단면 가정을 결정한다.
프리스트레스 도입 시 응력계산에서 균열단면의 콘크리트는 인장에 저항하지 않는 것으로 가정한다는 설명은 옳다.
비균열등급과 부분균열등급 부재의 사용하중 응력을 비균열단면으로 계산한다는 설명은 옳다.
완전균열단면 부재의 사용하중 응력을 균열환산단면으로 계산한다는 설명은 옳다.

처짐에 손상되기 쉬운 비구조요소를 지지하지 않은 1방향 바닥구조의 허용처짐은 활하중에 의한 순간처짐이 부재길이의 1/360 이하이다.
최대 허용처짐 표는 부재의 종류와 비구조요소의 유무로 나뉜다. 비구조요소가 없는 평지붕은 활하중 순간처짐 l/180, 비구조요소가 없는 바닥은 l/360으로 제한한다.
1/180은 비구조요소를 지지하지 않는 평지붕구조에 적용되는 한계이므로 바닥구조에는 맞지 않다.
비구조요소 부착 후 발생하는 처짐 1/480은 처짐에 손상되기 쉬운 비구조요소를 지지하는 경우의 한계다.
비구조요소 부착 후 발생하는 처짐 1/240은 처짐에 손상되지 않는 비구조요소를 지지하는 경우의 한계다.

건축구조기준은 비구조요소의 내진설계를 구조체의 내진설계와 분리하여 수행할 수 있다고 규정하므로, '분리하여 수행할 수 없다'는 설명이 옳지 않다.
비구조요소는 구조체가 전달하는 층가속도와 상대변위에 대해 자체의 중량·고정 조건을 바탕으로 설계하면 되므로, 구조체 해석과 별도로 설계하는 것이 허용된다.
파라펫·건물외부의 치장 벽돌·외부치장마감석재를 내진설계 대상으로 한 설명은 옳다.
캔틸레버 형식 구조요소의 지점회전에 의한 수직방향 변위를 고려하도록 한 설명은 옳다.
설계하중에 의한 횡방향·면외방향 휨이나 변형이 비구조요소의 변형한계를 넘지 않아야 한다는 설명은 옳다.

구조용 합판의 품질기준에서 못접합부의 최대 못뽑기 강도는 60N보다 큰 값을 요구하므로, 60N 이상이라고 한 것이 옳지 않다.
목구조 기준의 구조용 합판 품질기준은 접착성·함수율·못접합부 전단강도·못접합부 못뽑기 강도의 네 항목으로 되어 있으며, 못뽑기 강도는 못이 합판에서 빠지는 데 저항하는 능력으로 기준값이 60N보다 높게 정해져 있다.
내수 인장 전단 접착력 0.7MPa 이상은 접착성 기준과 같다.
함수율 13% 이하는 기준과 같다.
못접합부 최대 전단내력의 40%에 해당하는 값이 700N 이상이어야 한다는 것은 전단강도 기준과 같다.

용접H형강 H－500×200×10×16 보 웨브의 판폭두께비는 46.8이다.
용접형강 웨브의 판폭두께비는 양 플랜지 안쪽 사이의 순높이 h를 웨브 두께 $t_{w}$로 나눈 값이며, 순높이는 전체 높이에서 양 플랜지 두께를 뺀 값이다.
$h = 500 - 2 \times 16 = 468\ \mathrm{mm}$
$\dfrac{h}{t_w} = \dfrac{468}{10} = 46.8$

기성콘크리트말뚝에 사용하는 콘크리트의 설계기준강도는 35MPa 이상이어야 하므로, 30MPa 이상이라고 한 설명이 옳지 않다.
건축구조기준의 말뚝재료 허용응력 규정은 기성콘크리트말뚝의 설계기준강도 하한을 35MPa로 두고, 허용압축응력은 설계기준강도의 최대 1/4, 허용지지력은 말뚝의 최소단면에 대해 구하도록 한다.
기성콘크리트말뚝의 허용압축응력을 설계기준강도의 최대 1/4로 한 설명은 옳다.
현장타설콘크리트말뚝의 최대 허용압축하중을 각 구성요소의 허용압축응력에 유효단면적을 곱한 값의 합으로 한 설명은 옳다.
강재말뚝의 허용압축력을 부식부분을 제외한 단면에 대해 항복응력과 국부좌굴응력을 고려해 정한다는 설명은 옳다.

실제 발생하는 화재를 대상으로 공학적 해석으로 부재 온도상승·내력·변형을 예측해 내화성능을 평가하는 방법은 성능적 내화설계이므로, 이를 사양적 내화설계라고 한 설명이 옳지 않다.
사양적 내화설계는 법규나 기준이 정한 내화시간·피복두께 등 사양을 그대로 따르는 설계이고, 성능적 내화설계는 설계화재를 바탕으로 구조적합시간이 요구내화시간 이상임을 공학적으로 확인하는 설계다.
내화강을 크롬·몰리브덴 등을 첨가해 600°C에서도 항복점이 상온의 2/3 이상 유지되는 강재로 정의한 설명은 옳다.
설계화재를 건축물에 실제로 발생하는 내화설계 대상 화재의 크기로 정의한 설명은 옳다.
구조적합시간을 화재발생으로부터 주요 구조부가 단속 및 연속적인 붕괴에 도달하는 시간으로 정의한 설명은 옳다.

두 보의 중앙 처짐이 같으려면 $\mathrm{P}_{2}$/$\mathrm{P}_{1}$ = 8이어야 한다.
중앙에 집중하중 P가 작용하는 단순지지보의 중앙 처짐은 경간의 세제곱에 비례한다.
$\delta = \dfrac{P L^3}{48 E I}$
$\dfrac{P_1 (10)^3}{48EI} = \dfrac{P_2 (5)^3}{48EI}$
$\dfrac{P_2}{P_1} = \dfrac{10^3}{5^3} = \dfrac{1000}{125} = 8$
경간이 절반이면 같은 처짐을 내는 데 2³ = 8배의 하중이 필요하며, 2나 4는 처짐이 경간의 1제곱 또는 2제곱에 비례한다고 잘못 본 값이다.

최대 휨모멘트는 전단력이 0이 되는 곳에서 생기며, 지점 A로부터 6 − 2√3 m 떨어진 점이다.
하중 합력은 삼각형 면적 $\dfrac{1}{2} w \times 6 = 3w$이고 A에서 2m 위치(삼각형 도심)에 작용하므로 A의 반력은 $R_A = 3w \times \dfrac{4}{6} = 2w$, B의 반력은 $R_B = w$이다.
A에서 x만큼 떨어진 단면의 하중 세기는 $w\left(1 - \dfrac{x}{6}\right)$이므로 전단력은
$V(x) = 2w - w x + \dfrac{w x^2}{12}$
$V = 0 \;\Rightarrow\; x^2 - 12x + 24 = 0 \;\Rightarrow\; x = 6 \pm 2\sqrt{3}$
경간 안(0~6m)에 있는 해는 x = 6 − 2√3 ≈ 2.54 m이며, 6 + 2√3은 보 밖의 값이고 2√3·3√2·6 − 3√2는 전단력이 0이 되는 조건을 만족하지 않는다.

강구조 중간모멘트골조의 접합부는 최소 0.02rad의 층간변위각을 발휘할 수 있어야 한다는 설명이 옳다.
내진설계기준은 모멘트골조의 등급에 따라 접합부의 변형능력을 다르게 요구하며, 특수모멘트골조는 0.04rad, 중간모멘트골조는 0.02rad의 층간변위각을 요구한다.
특수모멘트골조 접합부의 최소 층간변위각은 0.03rad이 아니라 0.04rad이다.
특수모멘트골조에서 0.04rad 층간변위 시 기둥외주면 계측휨강도는 보 공칭소성모멘트의 70%가 아니라 80% 이상을 유지해야 한다.
보통모멘트골조의 반응수정계수는 3이 아니라 3.5이다.

부재 AB에서 휨모멘트가 0이 되는 점은 지점 A로부터 3 m 떨어진 곳이다.
부재 CD에 작용하는 수평 등분포하중의 합력은 $3 \times 4 = 12\ \mathrm{kN}$이고, CD의 중앙, 즉 C에서 2 m 아래에 작용한다. C는 A 위 5 m이므로 합력의 작용 높이는 A 위 3 m이다.
AB를 A에서 높이 y인 곳에서 자르면 그 위쪽 자유물체에 작용하는 외력은 이 수평 합력 12 kN뿐이므로, 절단면의 휨모멘트는 수평력과 높이차의 곱이다.
$M(y) = 12 \times (3 - y)$
$M = 0 \;\Rightarrow\; y = 3\ \mathrm{m}$
A에서는 $12 \times 3 = 36\ \mathrm{kN \cdot m}$, B에서는 $12 \times (3-5) = -24\ \mathrm{kN \cdot m}$로 부호가 바뀌며, 그 사이의 3 m 지점이 변곡점이다.

면내방향 탄성좌굴하중은 4π²EI/$L^{2}$이다.
양단이 횡방향으로 지지된 기둥의 중앙에 횡방향지지를 추가하면 면내방향 좌굴은 길이 L/2인 두 구간에서 각각 양단 핀 조건으로 일어나므로 유효좌굴길이는 L/2가 된다.
$P_{cr} = \dfrac{\pi^2 E I}{(K L)^2} = \dfrac{\pi^2 E I}{(L/2)^2} = \dfrac{4\pi^2 E I}{L^2}$
π²EI/$L^{2}$은 중앙 횡지지가 없는 양단 핀 기둥의 값이다.

크리프 계산에 사용되는 콘크리트의 초기접선탄성계수는 할선탄성계수의 1.18배이므로, 0.9배라고 한 설명이 옳지 않다.
응력-변형률 곡선의 원점 접선기울기인 초기접선탄성계수는 곡선의 할선기울기보다 클 수밖에 없으므로, 할선탄성계수에 1보다 작은 계수를 곱한 값이 될 수 없다.
용접 이형철망을 제외한 전단철근의 설계기준항복강도를 500MPa 이하로 제한한 설명은 옳다.
부재축에 직각으로 배치된 전단철근의 간격을 600mm 이하로 제한한 설명은 옳다.
탄산화 침투깊이가 철근 깊이까지 도달한 상태를 탄산화 허용 성능저하 한계상태로 정한 설명은 옳다.