[9급 지방직 건축구조] 22년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

옳지 않은 설명은 포스트텐션 방식을 긴장 후 타설하는 방식으로 설명한 것이다.
긴장재를 먼저 긴장한 상태에서 콘크리트를 타설하고 경화 후 긴장력을 풀어 부착으로 도입하는 것은 프리텐션 방식이다. 포스트텐션 방식은 콘크리트가 경화한 뒤 시스관 속 긴장재를 긴장·정착한다.
전체 단면 유효 이용: 균열을 억제해 전 단면이 저항하므로 단면 경감이 가능하다(옳음).
도입 방법 분류: 프리텐션과 포스트텐션으로 나뉜다(옳음).
힘의 분담: 긴장재는 인장력, 콘크리트는 압축력을 받는다(옳음).

수직하중은 입체골조가, 지진하중은 전단벽·가새골조가 저항하는 방식은 건물골조방식이다.
건물골조방식은 중력하중 저항 골조와 횡력 저항 요소(전단벽·가새골조)의 역할이 분리된 시스템이다.
내력벽방식: 내력벽이 수직하중과 횡력을 함께 부담한다.
필로티구조: 저층부를 기둥만으로 개방한 형식으로, 하중 분담 방식을 정의하는 시스템이 아니다.
연성모멘트골조방식: 모멘트골조가 수직하중과 지진하중을 모두 부담한다.

옳지 않은 설명은 편심하중을 받는 독립 기초판의 접지압을 균등분포로 가정한 것이다.
편심하중이 작용하면 접지압은 편심 쪽이 크고 반대쪽이 작은 직선(사다리꼴·삼각형) 분포로 가정해야 한다.
평판재하시험 재하: 5단계 이상으로 나누고 침하 정지를 확인한 뒤 다음 단계로 증가시킨다(옳음).
평판재하시험 재하판: 지름 300mm를 표준으로 한다(옳음).
연속기초 접지압: 각 기둥의 지배면적 범위 안에서 균등분포로 가정할 수 있다(옳음).

내구성 평가의 성능저하 인자와 가장 관련이 적은 것은 크리프이다.
크리프는 지속하중에 의한 시간의존 변형으로 처짐 등 사용성 검토 대상이며, 재료 열화를 일으키는 환경 인자가 아니다.
탄산화: 콘크리트의 알칼리성 저하로 철근 부식을 유발하는 성능저하 인자다.
화학적 침식: 산·황산염 등이 시멘트 수화물을 침식하는 성능저하 인자다.
염해: 염화물 침투로 철근 부식을 일으키는 성능저하 인자다.

옳지 않은 설명은 일반볼트 4.6 등급의 최소항복강도를 200MPa로 제시한 것이다.
4.6 등급은 앞자리가 인장강도(400MPa), 뒷자리가 항복비 0.6을 뜻하므로 항복강도는 다음과 같다.
$F_y = 0.6 \times 400 = 240\,\mathrm{MPa}$
F8T: 최소인장강도 800MPa(옳음).
F10T: 최소항복강도 900MPa, 인장강도 1,000MPa(옳음).
F13T: 최소인장강도 1,300MPa(옳음).

내진 Ⅱ등급 건축물의 허용층간변위는 $\Delta_a = 0.020\,h_{sx}$이다.
허용층간변위는 내진등급이 높을수록 엄격해져 특등급 $0.010\,h_{sx}$, Ⅰ등급 $0.015\,h_{sx}$, Ⅱ등급 $0.020\,h_{sx}$로 규정된다.
$0.010\,h_{sx}$: 내진 특등급의 값이다.
$0.015\,h_{sx}$: 내진 Ⅰ등급의 값이다.
$0.025\,h_{sx}$: 어느 내진등급의 값에도 해당하지 않는다.

두 단면1차모멘트의 합은 $6h^3$이다.
단면적은 $A=\dfrac{1}{2}\times4h\times3h=6h^2$이고, 도심은 밑변(X축)에서 높이의 1/3 위치인 $\bar{y}=h$이다. 단면이 Y축에 대해 좌우 대칭이므로 $\bar{x}=0$이다.
$Q_X=A\bar{y}=6h^2\times h=6h^3$
$Q_Y=A\bar{x}=6h^2\times0=0$
따라서 $Q_X+Q_Y=6h^3$이며, 대칭축에 대한 단면1차모멘트는 0이라는 점이 핵심이다.

보 (가)가 보 (나)보다 큰 값은 최대 전단력이다.
(가)는 하중이 A에서 L/4 지점에 있어 $R_A=\dfrac{3P}{4}$, $R_B=\dfrac{P}{4}$이므로 최대 전단력은 $\dfrac{3P}{4}$이다. (나)는 중앙 하중이라 $R_A=R_B=\dfrac{P}{2}$이다. 하중이 지점에 가까울수록 그 지점 반력이 커진다.
최대 휨모멘트: (가) $\dfrac{P}{L}\cdot\dfrac{L}{4}\cdot\dfrac{3L}{4}=\dfrac{3PL}{16}$, (나) $\dfrac{PL}{4}=\dfrac{4PL}{16}$로 (나)가 크다.
최대 수직처짐: 단순보는 하중이 중앙에 있을 때 처짐이 가장 크므로 (나)의 $\dfrac{PL^3}{48EI}$가 더 크다.
최대 처짐각: (가)는 A단에서 $\dfrac{Pab(L+b)}{6LEI}=\dfrac{21PL^2}{384EI}$, (나)는 $\dfrac{PL^2}{16EI}=\dfrac{24PL^2}{384EI}$로 (나)가 크다.

옳지 않은 설명은 피어 유효폭의 하한·상한을 제시한 것이다.
강도설계법 보강조적조의 피어 유효폭은 기준상 하한과 상한이 모두 이 보기보다 작게 규정되어 있다.
보 폭: 150mm보다 작아서는 안 된다(옳음).
기둥 폭: 300mm 이상이어야 한다(옳음).
보 깊이: 200mm 이상이어야 한다(옳음).

옳지 않은 설명은 높이에 따라 풍속이 변하는 영역을 기준경도풍 높이라 한 것이다.
지표면 마찰의 영향으로 높이에 따라 풍속이 변하는 영역은 대기경계층이며, 기준경도풍 높이는 그 영향이 사라져 풍속이 일정해지는 높이다.
가스트영향계수: 난류에 의한 동적 거동을 평균변위에 대한 최대변위의 비로 나타낸 계수다(옳음).
기본풍속: 지표면조도 C, 높이 10m, 10분 평균풍속의 재현기간 100년 기대풍속이다(옳음).
풍하측: 바람이 빠져나가는 반대쪽 면을 말한다(옳음).

옳지 않은 설명은 사운딩을 땅파기 저면이 부풀어 오르는 현상으로 정의한 것이다.
그 현상은 히빙이며, 사운딩은 로드 선단의 저항체를 관입·회전·인발하여 그 저항으로 지반의 성상을 조사하는 방법이다.
접지압: 기초판 또는 말뚝 선단과 지반 사이에 작용하는 압력이다(옳음).
슬라임: 천공 시 공벽·공저에 모인 흙 찌꺼기다(옳음).
케이슨: 중공 대형 구조물을 지상에서 만든 뒤 지지층까지 침하시킨 기초의 지하부분이다(옳음).

B점과 C점의 최대 휨응력은 같다.
하중 P가 경간 중앙(C점)에 작용하므로 $R_A=\dfrac{P}{2}$이고, $M_B=\dfrac{P}{2}\times\dfrac{L}{4}=\dfrac{PL}{8}$, $M_C=\dfrac{P}{2}\times\dfrac{L}{2}=\dfrac{PL}{4}$이다.
단면계수는 $Z_B=\dfrac{bh^2}{6}$, $Z_C=\dfrac{2b\cdot h^2}{6}=\dfrac{bh^2}{3}$이므로
$\sigma_B=\dfrac{PL/8}{bh^2/6}=\dfrac{3PL}{4bh^2}$
$\sigma_C=\dfrac{PL/4}{bh^2/3}=\dfrac{3PL}{4bh^2}$
C점은 휨모멘트가 2배이지만 단면계수도 2배(폭 2배)라서 두 점의 응력이 같아진다.

주요구조부가 내화구조 또는 불연재료로 된 건축물의 방화구획은 일반적으로 연면적 1,000m2 이내마다가 아니라 관련 기준에서 정한 대상·면적·용도에 따라 설치하며, 제시된 문장처럼 일률적으로 규정하지 않는다. 반면 내부마감재료의 난연성능 확보, 보·기둥의 요구 내화성능 확보, 연소 우려가 있는 외벽 개구부의 방화설비 설치는 방화설계의 주요 원칙에 해당한다.

옳은 것은 ㄴ과 ㄷ이다.
스트럿은 프리즘형·부채꼴형 압축응력장을 이상화한 압축요소이고, 타이는 인장력을 전달하는 요소로서 둘 다 스트럿-타이 모델의 정의와 일치한다.
ㄱ(절점에서 2개 이하가 만남): 절점은 스트럿·타이·집중하중 등 3개 이상의 힘이 만나 평형을 이루는 곳이므로 옳지 않다.
ㄹ(B영역의 정의): 하중 불연속부·기하학적 불연속부처럼 평면유지원리가 적용되지 않는 영역은 D영역이며, B영역은 보 이론이 성립하는 영역이다.

옳지 않은 설명은 유효지지단면을 30° 범위로 정의한 것이다.
기준은 기둥머리·브래킷의 유효지지단면을 기둥축을 중심으로 45° 내로 펼쳐진 가장 큰 정원추·정사면추·쐐기 형태로 정의하며, 이는 지판 규정이 아니라 기둥머리 규정이다.
지판 연장: 받침부 중심선에서 각 방향 경간의 1/6 이상 연장한다(옳음).
지판 돌출 두께: 돌출부를 제외한 슬래브 두께의 1/4 이상으로 한다(옳음).
철근량 계산 시 지판 두께: 지판 외단부에서 기둥·기둥머리 면까지 거리의 1/4 이하로 본다(옳음).

강축에 대한 소성단면계수는 $4.4\times10^6\mathrm{mm^3}$이다.
2축 대칭 단면이므로 소성중립축은 높이 중앙(도심)과 일치하며, 중립축 상·하 각 부분의 면적 × 중립축까지 거리를 모두 더한다. 웨브 높이는 $400-2\times50=300\mathrm{mm}$(반쪽 150mm)이다.
플랜지: $2\times(200\times50)\times175=3.5\times10^6\mathrm{mm^3}$
웨브: $2\times(40\times150)\times75=0.9\times10^6\mathrm{mm^3}$
합계: $Z=3.5\times10^6+0.9\times10^6=4.4\times10^6\mathrm{mm^3}$

흡수길이의 최대치가 20mm 이하라는 기준이 막재의 흡수성능 요구사항이므로 1번이 옳다. 2번은 최소 접힘 인장강도 기준을 평균치가 아닌 잘못된 비교 방식으로 제시했으며, 3번은 C종 막재의 외부 폭로 후 인장강도 유지 기준과 다르다. 또한 직물의 휨은 200mm 이상 간격이 아니라 규정된 시험방법에 따라 측정하므로 4번도 옳지 않다.

등가균일 휨모멘트 보정계수는 $C_m=0.4$이다.
횡구속 골조에서 단부 사이에 횡하중이 없으면 $C_m=0.6+0.4\dfrac{M_1}{M_2}$이며, $M_1$은 작은 단부모멘트, $M_2$는 큰 단부모멘트다. 부재가 복곡률이면 $M_1/M_2$를 음(−)으로 한다.
그림의 두 단부 모멘트는 같은 회전 방향으로 작용해 기둥을 복곡률로 휘게 하므로
$\dfrac{M_1}{M_2}=-\dfrac{M}{2M}=-0.5$
$C_m=0.6+0.4\times(-0.5)=0.4$
단곡률이었다면 $0.6+0.4\times0.5=0.8$이 되므로 곡률 방향에 따른 부호가 핵심이다.

제시된 요소는 모두 구조물의 안정성에 영향을 미친다.
강구조 안정성 설계에서는 부재의 휨·전단·축변형과 함께 아래 요소를 고려해야 하며, 직접해석법은 이를 2차해석·초기결함·강성감소로 반영한다.
2차효과(P-Δ, P-δ 효과): 변형된 형상에서 축력이 추가 모멘트를 만드는 효과로 고려 대상이다.
기하학적 불완전성: 부재의 초기 휨·기둥의 기울어짐 등으로, 가상하중이나 직접 모델링으로 반영한다.
비탄성에 기인한 강성감소: 잔류응력과 부분 항복으로 인한 강성 저하로, 감소된 강성을 해석에 사용한다.
강성과 강도의 불확실성: 재료·단면 성능의 변동성으로 역시 안정성에 영향을 준다.

설계전단강도 중 가장 큰 값은 300kN이다.
충전형 합성기둥의 설계전단강도는 다음 세 방법 중 하나로 구하며, 이 중 가장 큰 값을 쓸 수 있다.
강관 단면만의 설계전단강도: $\phi_v V_{ns}=0.9\times300=270\mathrm{kN}$
철근콘크리트 부분만의 설계전단강도: $\phi_v(V_c+V_s)=0.75\times(200+100)=225\mathrm{kN}$
강관의 공칭전단강도와 전단철근의 공칭전단강도의 합: $\phi_v(V_{ns}+V_s)=0.75\times(300+100)=300\mathrm{kN}$
따라서 최댓값은 300kN이며, 400kN·450kN은 강도감소계수를 적용하지 않은 공칭값이다.