[9급 국가직 건축구조] 18년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

사질토 지반에서는 기초 하부의 접지압(토압)이 기초 중앙부에서 크고 주변부에서 작게 분포하므로, 중앙부 토압이 주변부보다 작다는 설명은 옳지 않다.
모래 지반은 기초 가장자리의 흙이 측방으로 밀려나 구속이 약해지기 때문에 주변부 접지압이 줄고 중앙부에 집중된다. 반대로 점성토 지반의 강성기초에서는 주변부 접지압이 중앙부보다 크게 나타나므로, 두 지반의 분포 형태를 서로 바꾸어 기억하지 않도록 한다.
포화된 느슨한 모래가 진동·충격으로 간극수압이 급상승하여 전단저항을 잃는 현상은 액상화로, 옳은 설명이다.
온통기초는 넓은 면적의 응력을 단일 기초판으로 받아 지반 또는 지정에 전달하는 기초로, 옳은 설명이다.
연약 점성토에서 땅파기 외측 흙의 중량 때문에 굴착 저면이 부풀어 오르는 현상은 히빙으로, 옳은 설명이다.

구멍이나 홈의 면적을 제외한 단면적이 순단면적이므로, 그 면적을 포함한 단면적을 순단면적이라 한 설명은 옳지 않다.
볼트 구멍·홈 등을 공제하지 않은 원래의 단면적은 총단면적이고, 접합부 인장 검토 등에서는 결손부를 뺀 순단면적을 사용한다.
수심에 가까운 중앙부가 심재, 수피에 가까운 부분이 변재라는 설명은 옳다.
기계등급구조재는 기계적으로 강도·강성을 측정해 등급을 구분한 목재라는 설명은 옳다.
육안등급구조재는 육안으로 표면결점을 검사해 등급을 구분한 목재라는 설명은 옳다.

수중에서 타설하는 콘크리트의 최소피복두께는 100 mm이므로, 80 mm라고 한 설명은 옳지 않다.
프리스트레스하지 않는 현장치기콘크리트의 최소피복두께는 노출 조건이 가혹할수록 커진다. 수중 타설이 가장 두껍고, 그다음이 흙에 접하여 친 후 영구히 흙에 묻히는 경우이며, 옥외 공기나 흙에 직접 접하지 않는 실내 부재가 가장 얇다.
옥외 공기나 흙에 직접 접하지 않는 절판부재의 피복 20 mm는 옳다.
흙에 접하여 친 후 영구히 흙에 묻히는 콘크리트의 피복 75 mm는 옳다.
옥외 공기나 흙에 직접 접하지 않고 D35 이하 철근을 사용한 슬래브의 피복 20 mm는 옳다.

필릿용접의 유효길이는 총길이에서 필릿 사이즈의 2배를 공제한 값이므로, 4배를 공제한다는 설명은 옳지 않다.
필릿용접은 양 끝단에서 각각 필릿 사이즈만큼 유효하지 않은 구간이 생기므로 시점과 종점의 두 곳, 즉 사이즈의 2배를 빼서 유효길이를 구한다.
플러그 및 슬롯용접의 유효전단면적을 접합면 내 구멍 또는 슬롯의 공칭단면적으로 하는 것은 옳다.
그루브용접의 유효길이를 접합되는 부분의 폭으로 하는 것은 옳다.
그루브용접의 유효면적을 유효길이에 유효목두께를 곱한 값으로 하는 것은 옳다.

말뚝재하실험은 정재하실험뿐 아니라 동재하실험으로도 실시할 수 있으므로, 동재하실험을 사용해서는 안 된다는 설명은 옳지 않다.
동재하실험은 말뚝머리에 타격을 가하고 응력파를 계측하여 지지력을 추정하는 방법으로, 정재하실험을 보완하거나 대체하는 현장 재하실험의 한 방법으로 인정된다.
말뚝재하실험을 지지력 확인, 변위량 추정, 시공방법·장비의 적합성 확인 등을 위해 수행한다는 설명은 옳다.
말뚝재하실험에 압축재하, 인발재하, 횡방향재하실험이 있다는 설명은 옳다.
압축정재하실험 수량을 지반조건에 큰 변화가 없는 경우 구조물별로 1회 실시한다는 설명은 옳다.

최대 주응력은 $2+2\sqrt{2}\ \mathrm{MPa}$이다.
평면응력 상태의 주응력 공식
$\sigma_{1,2}=\dfrac{\sigma_x+\sigma_y}{2}\pm\sqrt{\left(\dfrac{\sigma_x-\sigma_y}{2}\right)^2+\tau^2}$
값을 대입하면
$\dfrac{4+0}{2}=2,\quad \left(\dfrac{4-0}{2}\right)^2+2^2=4+4=8$
$\sigma_1=2+\sqrt{8}=2+2\sqrt{2}\ \mathrm{MPa}$
따라서 평균응력 2 MPa에 모어원의 반지름 $2\sqrt{2}\ \mathrm{MPa}$를 더한 값이 최대 주응력이며, 최소 주응력은 $2-2\sqrt{2}\ \mathrm{MPa}$이다.

A지점의 수직반력은 10 kN, B지점의 수직반력은 5 kN이다.
A에서 3 m 구간에 0에서 10 kN/m까지 커지는 삼각형 분포하중이 작용하므로 합력은
$W=\dfrac{1}{2}\times 3\ \mathrm{m}\times 10\ \mathrm{kN/m}=15\ \mathrm{kN}$
작용점은 삼각형 도심, 즉 A에서 $\dfrac{2}{3}\times 3=2\ \mathrm{m}$ 지점이다.
A점에 대한 모멘트 평형(경간 6 m)
$R_B\times 6=15\times 2\quad\Rightarrow\quad R_B=5\ \mathrm{kN}$
수직력 평형
$R_A=15-5=10\ \mathrm{kN}$
하중의 도심이 A쪽에 치우쳐 있으므로 A지점 반력이 B지점 반력의 2배가 된다.

좌굴강성계수 $\mathrm{C}_{T}$는 압축재(트러스 압축현재 등)의 탄성계수 보정에 쓰이는 계수로, 기준 허용휨응력 $\mathrm{F}_{b}$에서 설계 허용휨응력 $F'_{b}$를 구할 때 적용하는 보정계수가 아니다.
휨에 적용되는 보정계수에는 습윤계수 $\mathrm{C}_{M}$, 온도계수 $\mathrm{C}_{t}$, 보안정계수 $\mathrm{C}_{L}$, 치수계수 $\mathrm{C}_{F}$, 형상계수 $\mathrm{C}_{f}$, 반복부재계수 $\mathrm{C}_{r}$ 등이 있다. 보정계수는 응력 종류별로 적용 대상이 정해져 있으므로 어떤 계수가 어느 허용응력에 걸리는지를 구분해야 한다.
습윤계수 $\mathrm{C}_{M}$은 사용 함수율에 따른 보정으로 휨응력에 적용된다.
온도계수 $\mathrm{C}_{t}$는 사용 온도에 따른 보정으로 휨응력에 적용된다.
형상계수 $\mathrm{C}_{f}$는 단면 형상(원형 단면 등)에 따른 보정으로 휨응력에 적용된다.

F10T 고장력볼트의 지압접합에서 나사부가 전단면에 포함되지 않을 때의 공칭전단강도 $\mathrm{F}_{nv}$는 500 MPa이다.
고장력볼트의 공칭전단강도는 나사부의 전단면 포함 여부에 따라 달라지며, 나사부가 전단면에 포함되면 유효단면이 줄어 더 낮은 값을 적용한다. F10T의 경우 나사부 불포함 시 500 MPa, 포함 시 그보다 작은 값을 쓴다.
볼트 등급(F8T, F10T, F13T)이 높아질수록 공칭전단강도도 커지므로, 등급과 나사부 조건을 함께 확인하여 표에서 값을 읽는다.

프리캐스트 및 프리스트레스트 콘크리트 구조물은 일체식 구조물에서 요구되는 안전성·사용성 조건을 갖추어야 내진구조로 다룰 수 있으므로, 그 조건을 갖추지 않더라도 내진구조로 다룰 수 있다는 설명은 옳지 않다.
내진설계에서 프리캐스트·프리스트레스트 구조는 접합부 등에서 일체식 구조와 동등한 강도·연성·에너지 소산 능력이 확인될 때에만 같은 내진 범주로 취급한다.
특수모멘트골조의 휨·축력 철근에 대해 실제 항복강도에 대한 실제 극한인장강도의 비를 1.25 이상으로 요구하는 것은 옳다.
특수모멘트골조 보강철근의 설계기준항복강도를 전단철근인 경우 500 MPa까지 허용하는 것은 옳다.
관련 구조전문가가 설계하고 실험으로 성능이 검증된 진동감쇠장치를 사용할 수 있다는 설명은 옳다.

이 트러스는 부재 9개, 절점 6개, 반력 3개로 $m+r=9+3=12=2j$를 만족하는 정정구조물이므로, 1차 부정정구조물이라는 설명은 옳지 않다.
A지점(핀)에 대한 반력은 B지점에 대한 모멘트 평형으로 구한다. 10 kN의 수평하중이 지점에서 4 m 높이에 작용하므로
$R_A\times 5=10\times 4\quad\Rightarrow\quad R_A=8\ \mathrm{kN}$
방향은 전도를 막는 쪽이므로 A지점 수직반력은 하향 8 kN, B지점 수직반력은 상향 8 kN이다.
트러스의 모든 절점이 활절점(핀절점)이라는 설명은 트러스의 기본 가정으로 옳다.
A지점의 수직반력이 하향 8 kN이라는 설명은 모멘트 평형 결과와 같으므로 옳다.
B지점은 롤러지지이므로 수평반력이 0이고, 수평하중 10 kN은 전부 A지점의 핀이 부담한다는 설명은 옳다.

기초판 위에 설치하여 부동침하를 방지하는 것은 지중보(기초보)의 역할이므로, 이를 테두리보의 역할이라 한 설명은 옳지 않다.
테두리보는 조적벽체의 상부(각 층 바닥·지붕 높이)에 연속으로 설치하는 철근콘크리트 보로, 벽체를 하나로 묶어 일체성과 강성을 높이고 상부 하중을 벽체에 고르게 분산시키며 수직 균열을 억제한다.
조적벽체에 작용하는 하중에 의한 수직 균열을 방지한다는 설명은 테두리보의 역할로 옳다.
조적벽체 상부의 하중을 균등하게 분산시킨다는 설명은 테두리보의 역할로 옳다.
조적벽체를 일체화하여 벽체의 강성을 증대시킨다는 설명은 테두리보의 역할로 옳다.

통줄눈은 수직 줄눈이 한 줄로 이어져 하중이 분산되지 못하므로, 통줄눈 벽체가 막힌줄눈 벽체보다 수직하중에 대한 균열 저항성이 크다는 설명은 옳지 않다.
막힌줄눈은 상하 켜의 세로 줄눈이 어긋나 하중이 벽체 전체로 퍼지고 균열이 줄눈을 따라 곧장 진행하지 못하므로, 구조 벽체에는 막힌줄눈을 원칙으로 한다.
기초의 부동침하가 조적 벽체 균열의 원인이 될 수 있다는 설명은 옳다.
보강조적이 보강근과 조적체가 결합하여 외력에 저항하는 조적시공 형태라는 설명은 옳다.
그라우트의 압축강도를 조적개체 압축강도의 1.3배 이상으로 한다는 설명은 옳다.

철근의 탄성계수는 설계기준항복강도와 관계없이 일정한 값으로 취하므로, 항복강도가 높아지면 탄성계수도 증가한다는 설명은 옳지 않다.
철근은 강종에 관계없이 응력–변형률 곡선의 초기 기울기가 거의 같아 탄성계수를 하나의 값으로 두고, 항복강도가 높아지면 항복변형률만 커진다.
콘크리트 압축응력 분포와 변형률의 관계를 직사각형, 사다리꼴, 포물선형 또는 실험 결과와 실질적으로 일치하는 어떤 형상으로도 가정할 수 있다는 설명은 옳다.
등가직사각형 응력블록계수 $\beta _{1}$의 범위를 0.65 이상 0.85 이하로 한 것은 당시 기준(콘크리트 극한변형률 0.003)에 따른 옳은 설명이다.
철근의 변형률이 $f_{y}$에 대응하는 변형률보다 크면 응력을 변형률에 관계없이 $f_{y}$로 하는 것은 옳다.

압연 H형강 휨재의 플랜지는 한쪽 가장자리만 웨브에 지지되는 비구속판요소이므로, 구속판요소에 해당하지 않는다.
국부좌굴 단면 분류에서 구속판요소는 하중 방향과 나란한 양쪽 가장자리가 모두 다른 판요소에 지지되는 판이고, 비구속판요소는 한쪽 가장자리만 지지되는 판이다. H형강·ㄷ형강의 플랜지, 앵글의 다리, T형강의 스템 등이 비구속판요소의 대표 예이다.
압축을 받는 원형강관은 구속판요소로 분류된다.
휨을 받는 원형강관은 구속판요소로 분류된다.
휨을 받는 ㄷ형강의 웨브는 양쪽이 플랜지에 지지되므로 구속판요소이다.

막구조 및 케이블구조의 허용응력설계 하중조합에 강우하중을 포함한 조합은 없으므로, 고정하중＋활하중＋강우하중＋초기장력은 옳지 않다.
막·케이블구조는 초기장력이 있어야 형태와 강성이 유지되므로 모든 하중조합에 초기장력을 더하고, 여기에 활하중과 적설하중·풍하중 등 주요 환경하중을 조합한다.
고정하중＋활하중＋초기장력은 기본 하중조합으로 옳다.
고정하중＋활하중＋풍하중＋초기장력은 옳은 하중조합이다.
고정하중＋활하중＋적설하중＋초기장력은 옳은 하중조합이다.

특수모멘트골조에서 휨모멘트와 축력을 받는 부재의 축방향철근비는 0.01 이상 0.06 이하이어야 하므로, 상한을 0.08로 한 설명은 옳지 않다.
지진 시 큰 비탄성 변형이 요구되는 특수모멘트골조 기둥은 철근 과밀로 인한 시공 불량과 취성 거동을 막기 위해 일반 압축재보다 철근비 상한을 낮게 제한한다.
단면 도심을 지나는 직선상에서 잰 최소단면치수를 300 mm 이상으로 하는 것은 옳다.
횡방향철근의 연결철근이나 겹침후프철근의 단면 내 중심간격을 350 mm 이내로 하는 것은 옳다.
최소단면치수의 직각방향 치수에 대한 길이비를 0.4 이상으로 하는 것은 옳다.

반응수정계수 R이 가장 작은 구조형식은 철근콘크리트 보통모멘트골조(모멘트–저항골조 시스템)이다.
반응수정계수는 구조시스템의 연성과 에너지 소산 능력이 클수록 크게 주어진다. 보통모멘트골조는 특별한 내진상세가 없는 골조이므로 보통전단벽을 쓰는 다른 시스템보다도 작은 값이 부여된다.
내력벽시스템의 철근콘크리트 보통전단벽은 전단벽이 지진력을 부담하므로 보통모멘트골조보다 R이 크다.
건물골조시스템의 철근콘크리트 보통전단벽은 중력골조와 전단벽이 역할을 나누어 내력벽시스템보다도 R이 크다.
철근콘크리트 보통 전단벽–골조 상호작용 시스템은 전단벽과 골조가 함께 저항하므로 보통모멘트골조보다 R이 크다.

최외단 인장철근의 순인장변형률이 인장지배 한계 이상이므로 이 보는 인장지배단면이고, 강도감소계수는 0.85이다.
변형률 분포의 비례관계로 순인장변형률을 구하면
$\varepsilon_t=0.003\times\dfrac{d-c}{c}=0.003\times\dfrac{600-200}{200}=0.006$
$f_{y}$＝400 MPa 철근의 항복변형률은 $\varepsilon_y=\dfrac{400}{200000}=0.002$이고, 인장지배단면의 한계 변형률 0.005를 $\varepsilon_t=0.006$이 넘으므로 휨에 대한 강도감소계수로 인장지배 값 0.85를 적용한다.
만약 순인장변형률이 0.002와 0.005 사이였다면 변화구간으로 0.65와 0.85 사이에서 보간하고, 0.002 이하이면 압축지배로 0.65(띠철근)를 적용한다.

대기 중 부식에 노출된 도장되지 않은 내후성강재의 조립인장재 긴결간격은 얇은 판두께의 14배 또는 180 mm 이하이므로, 24배 또는 280 mm 이하라고 한 설명은 옳지 않다.
연속 접촉된 조립인장재의 재축방향 긴결간격은 판 사이로 수분이 들어가 틈새부식이 생기는 것을 막기 위한 규정으로, 부식 우려가 있는 내후성강재는 도장된 부재보다 간격을 더 촘촘하게 제한한다.
도장된 부재 또는 부식 우려가 없어 도장되지 않은 부재의 긴결간격을 얇은 판두께의 24배 또는 300 mm 이하로 하는 것은 옳다.
띠판을 비충복면에 사용할 수 있고 띠판의 단속용접 또는 파스너의 재축방향 간격을 150 mm 이하로 하는 것은 옳다.
끼움판을 사용한 2개 이상의 형강 조립인장재에서 개재의 세장비가 가급적 300을 넘지 않도록 하는 것은 옳다.