[9급 국가직 건축구조] 15년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

경질점토 지반에 적용하는 측압계수 범위는 0.2~0.5다.
점토지반의 측압계수는 연질일수록 크고 경질일수록 작으며, 기준은 연질 점토에 0.5~0.8, 경질 점토에 0.2~0.5를 규정한다.
0.5~0.8: 연질 점토 지반의 측압계수다.
0.3~0.7: 지하수위가 얕은 모래지반의 측압계수다.
0.2~0.6: 기준에 규정된 범위가 아니다.

하중기간계수 $\mathrm{C}_{D}$가 1.25인 하중은 시공하중이다.
목재는 하중을 받는 기간이 짧을수록 더 큰 응력에 견디므로, 지속기간에 따라 $\mathrm{C}_{D}$를 정하며 약 7일 정도 작용하는 시공하중에 1.25를 적용한다.
풍하중: 지속기간이 매우 짧아 시공하중보다 큰 1.6을 적용한다.
적설하중: 지속기간이 수개월 정도라 1.15를 적용한다.
충격하중: 순간적으로 작용해 가장 큰 2.0을 적용한다.

경간 중앙의 휨모멘트는 $\dfrac{\omega \ell^2}{8}$, 전단력은 0이다.
반력 $R_A = R_B = \dfrac{\omega \ell}{2}$
중앙 전단력 $V = \dfrac{\omega \ell}{2} - \omega \cdot \dfrac{\ell}{2} = 0$
중앙 휨모멘트 $M = \dfrac{\omega \ell}{2} \cdot \dfrac{\ell}{2} - \omega \cdot \dfrac{\ell}{2} \cdot \dfrac{\ell}{4} = \dfrac{\omega \ell^2}{8}$
$\dfrac{\omega \ell}{2}$ 는 지점의 전단력이다.
$\dfrac{\omega \ell^2}{12}$ 는 양단 고정보의 단부 휨모멘트다.

보강조적조 모멘트저항벽체골조에서 피어의 깊이에 대한 높이의 비는 5를 넘을 수 없으므로, 3이라는 설명은 옳지 않다.
피어는 골조의 기둥 역할을 하므로 지나치게 세장하거나 깊지 않도록 치수를 제한한다.
피어의 공칭깊이는 2,400 mm를 넘을 수 없다.
보의 순경간은 보깊이의 2배 이상이어야 한다.
보의 폭에 대한 보깊이의 비는 6을 넘을 수 없다.

스터럽은 주인장철근에 45° 이상으로 설치해야 하므로, 30°로 설치된 스터럽은 전단보강철근으로 쓸 수 없다.
30° 이상이면 되는 것은 굽힘철근이고, 경사 스터럽은 45° 이상이어야 사인장 균열을 효과적으로 가로지른다.
부재축에 직각으로 배치한 용접철망은 전단철근으로 쓸 수 있다.
45°로 구부린 굽힘철근은 30° 이상이므로 쓸 수 있다.
나선철근·원형 띠철근·후프철근도 전단철근으로 쓸 수 있다.

인장 주철근은 보의 상부에 고정단부터 자유단까지 전 길이에 걸쳐 배근한 그림이 옳다.
등분포하중을 받는 캔틸레버보는 전 구간에서 위쪽이 늘어나는 부(−)의 휨모멘트가 생기고, 그 크기는 고정단에서 $\dfrac{\omega \ell^2}{2}$ 로 최대다.
하부에 전 길이로 배근한 그림은 인장측이 아닌 압축측에 주철근을 둔 것이다.
상부와 하부에 엇갈려 배근한 두 그림은 단순보·연속보처럼 정(+)모멘트 구간이 있는 경우의 배근으로, 캔틸레버에는 맞지 않는다.

동절기·긴급공사에 쓰이고 단기강도가 뛰어나 PC 제품 생산성을 높이는 시멘트는 조강포틀랜드시멘트다.
조강시멘트는 $\mathrm{C}_{3}$S 함량과 분말도가 높아 초기 수화열과 초기강도가 크므로 거푸집 회전율을 높일 수 있다.
고로시멘트: 초기강도는 낮고 장기강도·화학저항성이 좋다.
중용열포틀랜드시멘트: 수화열을 낮춘 시멘트로 매스콘크리트에 쓴다.
내황산염포틀랜드시멘트: 황산염 침식에 강해 해수·온천 지역에 쓴다.

수직기둥 대신 경사각을 가진 대형 가새로 횡력에 저항하는 구조시스템은 다이아그리드 구조시스템이다.
다이아그리드는 외곽의 대각 부재 격자가 수직하중과 횡력을 축력으로 함께 부담해 수직기둥을 대부분 생략한다.
아웃리거 구조시스템: 코어와 외곽 기둥을 아웃리거로 연결한다.
묶음튜브 구조시스템: 여러 튜브를 다발로 묶어 강성을 높인다.
골조－전단벽 구조시스템: 골조와 전단벽이 함께 횡력을 분담한다.

대각보강 연결보의 공칭전단강도는 $V_n = 2A_{vd} f_y \sin\alpha$ 이며 $\dfrac{5\sqrt{f_{ck}}}{6}A_{cp}$ 이하여야 하므로, 이상이라는 조건은 옳지 않다.
대각철근의 기여에는 상한을 두어, 콘크리트 사재가 압괴되기 전에 철근이 항복하도록 제한한다.
대각선 철근은 벽체 안으로 인장에 대해 정착시켜야 한다.
대각선 철근은 연결보의 공칭휨강도에 기여하는 것으로 볼 수 있다.
대각선 철근묶음은 4개 이상, 횡철근 외단 간 거리는 보 면에 수직 방향 $b_{w}$/2 이상, 면내 $b_{w}$/5 이상이다.

축방향력은 양 지점에서 압축이 가장 크고 정점(꼭대기)으로 갈수록 줄어 0이 되는 대칭 분포다.
단순보형(핀－롤러) 아치이므로 수평반력은 0이고, 연직반력은 각각 $\dfrac{P}{2}$ 다. 지점에서 각 φ만큼 올라간 단면의 접선 방향 성분을 취하면
$N = -\dfrac{P}{2}\cos\varphi$
지점(φ = 0)에서는 접선이 연직이라 $N = -\dfrac{P}{2}$, 정점(φ = 90°)에서는 접선이 수평이라 N = 0이다.
전 구간 같은 크기의 압축으로 그린 도형은 축력이 위치에 따라 변하는 점을 반영하지 못했다.
정점에 인장(+)이 나타나는 도형은 수평반력이 0인 이 아치와 맞지 않는다.
좌우가 반대 부호인 도형은 대칭 하중·대칭 구조의 결과가 아니다.

현장타설 콘크리트말뚝의 세장비 한계값 60은 옳다.
세장비가 한계값을 넘으면 좌굴 영향을 반영해 허용압축응력을 저감하는데, 현장타설 콘크리트말뚝은 품질 편차가 커서 한계값이 가장 작게 정해진다.
기성 RC 말뚝: 제시된 75는 기준 한계값과 다르다.
PHC 말뚝: 제시된 80은 기준 한계값과 다르다.
강관 말뚝: 제시된 110은 기준 한계값과 다르다.

강도설계법의 휨강도 계산에서는 조적조벽의 인장강도를 무시하므로, 고려한다는 설명은 옳지 않다.
조적조는 줄눈의 부착이 약해 인장 저항을 신뢰하기 어려우므로 인장력은 보강근이 모두 부담한다고 가정한다.
조적조는 파괴계수 이상의 인장응력을 받지 못한다.
조적조 응력은 등가압축영역에 균일하게 분포한다고 가정한다.
보강근과 조적조의 변형률은 중립축으로부터의 거리에 비례한다.

처짐을 줄이는 가장 효과적인 방법은 단면의 깊이를 2배로 높이는 것이다.
등분포하중을 받는 단순보의 최대 처짐은 $\delta = \dfrac{5\omega \ell^4}{384EI}$ 로 단면2차모멘트에 반비례하고, 직사각형 단면은 $I = \dfrac{bh^3}{12}$ 이다.
깊이 2배: $I$ 가 8배가 되어 처짐이 1/8로 준다.
폭 2배: $I$ 가 2배가 되어 처짐이 1/2로 준다.
주철근 2배: 균열 전에는 콘크리트 전단면이 강성을 지배하므로 효과가 작다.
전단철근 2배: 휨처짐에는 거의 영향이 없다.

피시아이는 용접 표면의 작은 구멍이 아니라 용착금속 파단면에 나타나는 은백색의 둥근 반점이므로 옳지 않다.
피시아이는 용착금속에 흡수된 수소 때문에 생기는 결함이며, 용접 표면에 생기는 작은 구멍은 피트라 한다.
블로홀: 용접금속 속 가스로 생긴 구형 공동이다.
언더컷: 용접 끝부분에서 모재가 패여 도랑처럼 된 결함이다.
오버랩: 용착금속이 모재와 융합하지 않고 겹쳐 있는 결함이다.

$\mathrm{I}_{1}$/$\mathrm{I}_{2}$ = 3이다.
도심축에 대한 단면2차모멘트는 직사각형과 삼각형이 각각
$I_1 = \dfrac{bh^3}{12}$, $I_2 = \dfrac{bh^3}{36}$
$\dfrac{I_1}{I_2} = \dfrac{bh^3/12}{bh^3/36} = \dfrac{36}{12} = 3$
밑변·높이가 같아도 삼각형은 면적이 절반이고 재료가 도심 가까이 모여 있어 단면2차모멘트가 1/3이 된다.

완전소성 응력분포가 생기고 국부좌굴 전에 약 3의 곡률연성비를 발휘하는 단면은 콤팩트단면이므로, 이를 비콤팩트단면이라 한 것은 옳지 않다.
비콤팩트단면은 국부좌굴 전에 압축요소에 항복응력은 도달할 수 있으나 완전소성 응력분포에는 이르지 못하는 단면이다.
필러: 요소 두께를 늘리는 데 쓰는 판이다.
거셋플레이트: 트러스 부재·스트럿·가새를 보나 기둥에 연결하는 판이다.
스티프너: 하중 분배·전단 전달·좌굴 방지를 위해 부착하는 요소다.

인장지배변형률한계는 균형변형률상태의 인장철근 순인장변형률(항복변형률)과 같지 않으므로 옳지 않다. 균형변형률상태의 값은 압축지배변형률한계에 해당한다.
인장지배변형률한계는 이보다 훨씬 큰 값(0.005, 고강도 철근은 2.5$\varepsilon _{y}$)으로, 충분한 연성을 확보하는 기준이다.
최외단 인장철근 순인장변형률이 압축지배변형률한계 이하이면 압축지배단면이다.
추가 인장철근과 대응하는 압축철근을 써서 휨강도를 늘릴 수 있다.
인장철근이 항복변형률, 압축콘크리트가 0.003에 동시에 도달하면 균형변형률상태다.

모살용접의 최소 사이즈는 6 mm다.
KBC2009는 접합되는 판 중 얇은 쪽 두께에 따라 최소 모살사이즈를 정하며, 얇은 판이 13 mm 초과 19 mm 이하이면 6 mm다. 이 문제에서 얇은 판은 15 mm다.
3 mm: 얇은 판 6 mm 이하일 때의 값이다.
5 mm: 얇은 판 6 mm 초과 13 mm 이하일 때의 값이다.
8 mm: 얇은 판 19 mm 초과일 때의 값이다.

밀착조임은 진동·하중변화에 따른 볼트 풀림이나 피로가 설계에 고려되지 않는 경우에 쓰므로 옳지 않다.
풀림·피로가 문제되는 접합부는 볼트에 설계볼트장력을 도입하는 전인장조임(또는 마찰접합)으로 해야 한다.
고력볼트 유효단면적은 공칭단면적의 0.75배로 한다.
구멍 중심간 거리는 공칭직경의 2.5배 이상이다.
마찰접합은 사용성 한계상태의 미끄럼 방지용 또는 강도 한계상태용으로 쓴다.

기둥과 기초가 긴결되지 않은 구조내력상 중요한 기둥의 하부에는 외벽뿐 아니라 내벽에도 토대를 설치하므로 옳은 설명이다.
토대는 기둥 하중을 기초에 고르게 전달하고 기둥 하부를 고정하는 부재이므로, 기초와 직접 긴결되지 않은 중요한 기둥 밑에는 위치와 관계없이 설치한다.
토대 긴결철물 간격은 5 m보다 촘촘하게 배치해야 한다.
방습 조치가 없으면 토대 하단은 지면에서 100 mm보다 더 높게 띄워야 한다.
토대와 기둥의 통맞춤 면적은 인장력이 아니라 기둥으로부터의 압축력에 대한 지압을 기준으로 정한다.