[9급 국가직 건축구조] 13년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

독립기초 사이를 연결해 부동침하와 주각의 회전을 막는 부재는 기초보다.
기초보는 독립기초를 서로 묶어 기초 간 상대변위를 구속하고, 주각에 생기는 모멘트를 분담해 구조물 전체의 강성과 내력을 높인다.
아웃리거: 초고층에서 코어와 외곽 기둥을 연결해 횡변위를 줄이는 부재다.
어스앵커: 흙막이벽 배면 지반에 정착해 토압을 지지하는 인장재다.
옹벽: 토압에 저항해 흙이 무너지지 않게 하는 벽체다.

전단력을 받아 접합재 상호간의 변위를 막고 압입식·파넣기식이 있는 철물은 듀벨이므로, 이를 꺾쇠로 설명한 것은 옳지 않다.
꺾쇠는 양 끝을 구부린 ㄷ자형 철물로, 두 부재에 걸쳐 박아 서로 떨어지지 않게 하는 보조 철물이다.
띠쇠는 띠 모양 철판에 못구멍을 뚫은 보강 철물이다.
띠쇠는 기둥과 층도리, ㅅ자보와 왕대공 사이 등에 쓰인다.
볼트 머리와 와셔는 밀착되게 조이고, 중요한 곳은 2중 너트로 조인다.

이 구조물의 부정정차수는 1차다.
판별식 $N = r + m + S - 2K$ 를 쓴다. 반력 r = 3(고정) + 1(롤러) = 4, 기둥과 보는 가새가 붙는 점에서 나누어 부재 m = 8, 절점 K = 7이다.
가새가 붙는 기둥 두 곳과 보 중앙에서는 기둥·보가 연속이므로 강절점 수 S = 3이다.
$N = 4 + 8 + 3 - 2 \times 7 = 1$
가새가 없다면 모서리가 힌지인 골조는 불안정(−1차)인데, 양단 핀접합 가새 2개가 각각 1차씩 더해 1차 부정정이 된다.

A부재는 압축부재, B부재는 인장부재다.
왼쪽 아래 절점은 하중 없이 수직재와 하현재 두 부재만 모이므로 두 부재력이 모두 0이다. 따라서 하중 P가 작용하는 왼쪽 위 절점에는 B와 A만 힘을 전달한다.
연직 평형: 하중 P(아래)를 지지할 수 있는 것은 대각재 A뿐이고, A가 절점을 위로 밀어야 하므로 압축이다. 1 m×1 m 패널이라 45°이므로
$F_A \sin 45^\circ = P \Rightarrow F_A = \sqrt{2}P$ (압축)
수평 평형: A가 절점을 왼쪽으로 미는 성분 $P$ 를 B가 오른쪽으로 당겨 상쇄하므로 B는 $F_B = P$ 인 인장이다.

수직저항요소의 면내불연속 비정형은 면내 어긋남이 그 요소의 길이보다 클 때 해당하므로, 작을 때라는 설명은 옳지 않다.
횡력저항 수직요소가 위아래로 크게 어긋나면 횡력 전달 경로가 끊겨 하부 부재에 큰 전도모멘트가 집중되기 때문이다.
한 단부의 최대 층변위가 양단 평균의 1.2배를 넘으면 비틀림비정형이다.
격막 개구부가 면적의 50%를 넘거나 인접 층 격막강성 변화가 50%를 넘으면 격막의 불연속이다.
어떤 층의 횡강도가 직상층의 80% 미만이면 강도의 불연속(약층)이다.

경험적 설계법을 쓰지 않는 경우 바닥슬래브와 벽체 접합부의 정착기구 간격은 최대 1.2 m이므로, 2.5 m라는 설명은 옳지 않다.
바닥과 벽체를 촘촘히 정착해야 바닥 격막의 수평력이 조적벽에 확실히 전달되고 벽체의 면외 이탈을 막을 수 있다.
횡력에 저항하는 조적벽은 전체높이 13 m, 처마높이 9 m 이하일 때 경험적 설계법을 적용할 수 있다.
조적벽으로 횡안정성을 확보할 때는 전단벽을 횡력과 평행한 방향으로 배치한다.
2층 이상 건물의 조적 내력벽 공칭두께는 200 mm 이상이다.

테두리보에 대한 옳은 설명은 ㄴ, ㄷ이다.
테두리보는 조적 벽체 상부를 연속으로 둘러 벽체를 일체화하고 하중을 고르게 분산하는 철근콘크리트 보다.
ㄱ: 테두리보 춤은 벽두께의 1.5배 이상이되 단층 건물은 150 mm가 아니라 250 mm 이상, 2·3층은 300 mm 이상이다.
ㄴ: 원형철근 주근은 ⌀9·⌀12 단배근도 가능하나 중요한 보는 ⌀12 이상 복근으로 한다.
ㄷ: 보의 너비는 대린벽 간 중심거리의 1/20 이상으로 한다.
ㄹ: 창문 상부를 가로질러 하중을 좌우 벽체로 전달하는 부재는 인방보다.

응력을 전달하는 단속모살용접 이음부의 길이는 모살사이즈의 10배 이상을 원칙으로 하므로, 5배라는 설명은 옳지 않다.
단속용접의 한 구간이 너무 짧으면 양 끝 크레이터 등 결함 비중이 커져 유효한 응력 전달을 기대하기 어렵다.
응력을 전달하는 겹침이음은 2열 이상 모살용접, 겹침길이는 얇은 판두께의 5배 이상·25 mm 이상이다.
고력볼트 구멍 중심간 거리는 공칭직경의 2.5배 이상이다.
구멍 중심에서 연단까지 최대거리는 판두께의 12배 이하, 150 mm 이하다.

용접철망 스터럽·띠철근의 표준갈고리 구부림 내면반지름은 지름 7 mm 이상 이형철선이 2$d_{b}$, 그 밖의 철선이 $d_{b}$ 이상이므로, 두 값을 바꾼 설명은 옳지 않다.
굵은 이형철선일수록 작은 반지름으로 구부리면 균열·손상이 생기기 쉬워 더 큰 반지름을 요구한다.
교차 철근은 용접하지 않는 것이 원칙이며 책임기술자 승인 시에만 용접할 수 있다.
부재단의 프리텐셔닝 긴장재 중심간격은 강선 5$d_{b}$, 강연선 4$d_{b}$ 이상이다.
평행 철근의 수평 순간격은 25 mm 이상, 공칭지름 이상이며 굵은골재 최대치수 제한도 만족해야 한다.

지진응답계수는 0.01이다.
기본식: $C_s = \dfrac{S_{DS}}{R/I_E} = \dfrac{0.2}{8/1.0} = 0.025$
상한(장주기): $\dfrac{S_{D1}}{(R/I_E)\,T} = \dfrac{0.1}{8 \times 2.5} = 0.005$
고유주기가 길어 상한식이 지배하므로 계산값은 0.005가 되지만, KBC2009는 $\mathrm{C}_{s}$의 하한값을 0.01로 규정한다.
$C_s = \max(0.005,\ 0.01) = 0.01$
0.005는 하한값을 확인하지 않은 값이다.
0.025는 장주기 상한을 적용하지 않은 기본식 값이다.

인장을 받는 부재에 덧댐판을 대고 길이이음할 때 덧댐판 면적은 요구되는 접합면적의 1.5배 이상이어야 하므로, 이상이면 된다는 설명은 옳지 않다.
인장 이음부는 덧댐판의 결함·편심으로 응력이 고르지 않으므로 여유 면적을 두도록 규정한다.
하중 작용선이 접합부 중심(도심)을 지나지 않으면 편심 영향을 설계에 고려한다.
구조물 변형으로 접합부에 2차응력이 생길 수 있으면 이를 설계에 고려한다.
맞춤부 보강에 접착제·파스너를 쓸 수 있으며 해당 재료의 설계기준을 적용한다.

1본의 말뚝으로 기둥을 지지하는 경우에도 하중의 편심을 고려해야 하므로, 고려하지 않아도 된다는 설명은 옳지 않다.
말뚝 1본은 시공오차로 기둥 중심과 어긋나기 쉬우며, 이 편심에 의한 휨모멘트를 기초보 등으로 처리해야 한다.
말뚝기초의 허용지지력은 말뚝 지지력만으로 정하고 기초판 저면 지지력은 원칙적으로 가산하지 않는다.
말뚝머리·이음부·선단부는 응력을 충분히 전달할 수 있어야 한다.
지지말뚝과 마찰말뚝은 침하 특성이 달라 같은 구조물에 혼용하지 않는다.

$\mathrm{I}_{x}$ : $\mathrm{I}_{y}$ = 4 : 1이다.
그림에서 폭 200 mm, 높이 400 mm이고 x축은 수평 도심축, y축은 연직 도심축이다.
$I_x = \dfrac{200 \times 400^3}{12}$, $I_y = \dfrac{400 \times 200^3}{12}$
$\dfrac{I_x}{I_y} = \dfrac{200 \times 400^3}{400 \times 200^3} = \dfrac{400^2}{200^2} = 4$
단면2차모멘트는 축에 수직인 방향 치수의 세제곱에 비례하므로 높이가 2배인 방향 축(x축)이 4배 크다.

쪼갬인장강도 시험결과는 현장 콘크리트의 적합성 판단기준으로 사용할 수 없으므로 옳지 않다.
쪼갬인장강도는 경량콘크리트의 설계값($f_{sp}$) 산정 등에 쓰이며, 현장 콘크리트의 합격 판정은 압축강도 시험으로 한다.
$f_{ck}$는 특별한 규정이 없으면 재령 28일 강도를 기준으로 하고, 다른 재령이면 설계도·시방서에 명시한다.
내구성 규정과 함께 평균 소요배합강도를 확보해 $f_{ck}$ 미만 강도의 빈도를 최소화한다.
전체량이 40 $m^{3}$ 미만이고 책임기술자가 강도를 인정하면 강도시험을 생략할 수 있다.

강도감소계수가 가장 작은 것은 나선철근으로 보강되지 않은(띠철근) 부재의 압축지배단면으로 0.65다.
압축지배단면은 콘크리트 압괴로 취성적으로 파괴되고, 나선철근이 없으면 구속효과도 작아 가장 낮은 계수를 쓴다.
전단력과 비틀림모멘트: 0.75다.
포스트텐션 정착구역: 0.85다.
인장지배단면: 0.85다.

지점 A의 수평반력은 0이다.
부재 AB는 양 끝이 핀(지점 A)과 내부 힌지(B)이고 부재 중간에 하중이 없으므로 2력 부재다. 2력 부재의 힘은 두 핀을 잇는 축 방향, 즉 연직 방향으로만 작용한다.
따라서 A에서 기둥이 전달하는 힘에는 수평성분이 없어 $H_A = 0$ 이다.
B점의 수평하중 1 kN은 보 BC를 통해 지점 C로 전달되어 C의 수평반력(1 kN, ←)이 부담한다.

입상의 용제(플럭스) 속에서 아크를 발생시켜 용접하는 방법은 서브머지드아크용접이다.
아크가 플럭스에 묻혀(submerged) 보이지 않는 상태로 진행되며, 자동용접으로 두꺼운 판의 긴 직선 이음을 고능률로 용접할 수 있다.
피복아크용접: 피복제를 바른 용접봉으로 아크를 일으키는 수동 용접이다.
가스실드아크용접: C$\mathrm{O}_{2}$·아르곤 등 보호가스로 용융부를 감싸는 용접이다.
금속아크용접: 금속 전극과 모재 사이 아크로 용접하는 방식의 통칭이다.

오일러 좌굴하중은 약 2π² MN이다.
기둥은 상단 고정·하단 핀이므로 유효좌굴길이계수 K = 0.7이다. 길이 L = 1 m, EI = 1 MN·$m^{2}$다.
$P_{cr} = \dfrac{\pi^2 EI}{(KL)^2} = \dfrac{\pi^2 \times 1}{(0.7 \times 1)^2} = \dfrac{\pi^2}{0.49} \approx 2.04\pi^2\ \mathrm{MN}$
1π²는 양단 핀(K = 1)의 값이다.
4π²는 양단 고정(K = 0.5)의 값이다.

인장이형철근의 B급 겹침이음길이는 정착길이의 1.3배 이상이며 300 mm 이상이어야 하므로, 150 mm 이상이라는 설명은 옳지 않다.
겹침이음은 철근 사이 힘을 콘크리트를 통해 전달하므로 최소 길이를 정착길이 최솟값(300 mm) 이상으로 확보한다.
인장이형철근 기본정착길이는 공칭지름과 설계기준항복강도에 비례한다.
압축이형철근 정착길이는 기본정착길이에 보정계수를 곱해 구하며 200 mm 이상이어야 한다.
접촉하지 않는 겹침이음 철근은 소요 겹침이음길이의 1/5 또는 150 mm 중 작은 값 이상 떨어지면 안 된다.

$\mathrm{V}_{s}$가 $\dfrac{\sqrt{f_{ck}}}{3} b_w d$ 를 초과하면 스터럽 최대간격을 d/4 이하(300 mm 이하)로 줄여야 하므로, d/2라는 설명은 옳지 않다.
전단철근이 부담하는 전단력이 클수록 사인장 균열을 촘촘히 가로지르도록 간격 제한을 절반으로 강화한다.
프리스트레스트 콘크리트 부재의 수직 전단철근 간격은 0.75h 이하, 600 mm 이하다.
전단철근의 설계기준항복강도는 400 MPa 이하, 용접철망은 550 MPa 이하다.
주인장철근에 30° 이상 구부린 굽힘철근을 전단철근으로 쓸 수 있다.