[9급 지방직 건축구조] 14년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

플랫 슬래브는 보가 없어 골조의 강성이 낮으므로 고층 건물에 유리하다는 설명이 옳지 않다.
보가 없는 구조는 수평하중에 저항하는 라멘 골조의 강성이 보 슬래브보다 작아, 고층에서는 별도의 횡력저항시스템(전단벽·코어 등)이 필요하다.
거푸집 제작 용이·공기 단축: 보 거푸집이 없어 바닥 거푸집이 단순해지므로 옳다.
지판 배근 복잡·바닥판 중량 증가: 펀칭전단에 대비해 기둥 주변 배근이 복잡하고 슬래브가 두꺼워지므로 옳다.
층고 감소·실내이용률 향상: 보 춤이 없어 층고를 낮출 수 있으므로 옳다.

띠철근의 최대 수직간격은 300 mm이다.
띠철근 수직간격은 축방향 철근 지름의 16배, 띠철근 지름의 48배, 기둥 단면의 최소 치수 중 가장 작은 값 이하로 한다.
$16 \times 25 = 400\ \mathrm{mm}$
$48 \times 10 = 480\ \mathrm{mm}$
$\min(350,\ 300) = 300\ \mathrm{mm}$
세 값 중 최솟값인 300 mm가 최대 간격이 된다.
480 mm는 띠철근 지름의 48배만 고려한 값으로, 다른 두 제한을 넘는다.
350 mm는 단면의 긴 변으로, 최소 치수인 300 mm보다 커서 제한을 넘는다.
250 mm는 세 조건 어디에서도 나오지 않는 값으로, 최대 간격으로는 지나치게 작다.

조적식 내력벽에서 각 벽의 개구부 폭의 합계는 그 벽 길이의 2분의 1 이하로 해야 한다는 설명이 옳다.
개구부가 과다하면 내력벽의 유효 단면이 줄어 수직·수평 하중에 대한 저항력이 떨어지므로 개구부 폭의 합계를 제한한다.
내력벽 길이·바닥면적 제한: 내력벽으로 둘러싸인 바닥면적 한도가 70 m²가 아니라 80 m²이고, 높이 4 m 초과를 조건으로 하지 않으므로 틀리다.
윗인방 설치: 철근콘크리트조 윗인방은 폭이 1.8 m를 넘는 개구부 상부에 설치하므로 틀리다.
통줄눈 쌓기: 상부 하중을 받는 내력벽은 하중이 분산되도록 막힌줄눈으로 쌓아야 하므로 틀리다.

두 단면 모두 탄성단면계수의 비와 소성단면계수의 비가 2 : 1이다.
직사각형 단면의 탄성단면계수는 $S = \dfrac{bh^2}{6}$, 소성단면계수는 $Z = \dfrac{bh^2}{4}$로, 둘 다 폭 b에 비례하고 춤 h의 제곱에 비례한다.
(A) 단면: $b = 300,\ h = 600\ \mathrm{mm}$, (B) 단면: $b = 600,\ h = 300\ \mathrm{mm}$
$\dfrac{S_A}{S_B} = \dfrac{Z_A}{Z_B} = \dfrac{300 \times 600^2}{600 \times 300^2} = 2$
4 : 1은 춤의 비(2배)를 제곱만 하고 폭의 비(1/2배)를 곱하지 않은 값이다.
두 계수의 비가 서로 다르게 나오는 조합은 성립하지 않는다. 직사각형에서는 Z가 S의 1.5배로 일정하므로 두 비는 항상 같다.

미리 구멍을 뚫지 않는 못 접합에서 갈라짐 방지를 위한 최소 연단거리는 못 지름의 5배이므로 15 mm이다.
연단거리 $=5D$
$=5\times 3=15\,\mathrm{mm}$
9 mm: 지름의 3배에 해당해 갈라짐 방지에 부족하다.
30 mm, 60 mm: 각각 지름의 10배·20배로, 연단거리 기준값이 아니다.

압연 H형강 웨브의 판폭두께비는 웨브 순높이를 웨브 두께로 나눈 값으로 23.4이다.
웨브 순높이는 전체 춤에서 플랜지 두께와 필릿 반지름을 양쪽 모두 뺀 값이다.
$h=d-2(t_f+r)=300-2(15+18)=234\,\mathrm{mm}$
$\dfrac{h}{t_w}=\dfrac{234}{10}=23.4$
27.0: 플랜지 두께만 빼고 필릿 반지름을 빼지 않은 $\dfrac{300-2\times 15}{10}$의 값이다.
25.2, 28.8: 순높이를 플랜지 두께와 필릿 반지름을 모두 제외하는 정의대로 잡지 않은 값이다.

용접철망 벽체의 최소 수평철근비는 0.0020이므로, 0.0012라고 한 설명이 옳지 않다.
0.0012는 용접철망(또는 설계기준항복강도 400 MPa 이상인 D16 이하 이형철근)을 쓸 때의 최소 수직철근비이며, 수평철근비는 이보다 크게 규정되어 있다.
두께 250 mm 이상 지상 벽체의 외측면 철근: 외측면에서 50 mm 이상, 벽두께의 1/3 이내에 배치하므로 옳다.
집중하중에 대한 유효 수평길이: 하중 사이 중심거리와 하중 지지폭에 벽두께 4배를 더한 길이 중 작은 값 이하이므로 옳다.
수직·수평철근 간격: 벽두께의 3배 이하, 450 mm 이하이므로 옳다.

하중기간계수 $C_D$는 하중 지속시간이 짧을수록 커지므로, 보기의 하중 중 지진하중의 값이 가장 크다는 설명이 옳다.
목재는 단기하중에 대해 더 큰 강도를 발휘하므로 고정하중(장기) < 활하중 < 시공하중 < 지진하중(순간) 순으로 $C_D$가 커진다.
처짐 한계: 활하중만 고려할 때 1/360, 활하중과 고정하중을 함께 고려할 때 1/240으로, 두 값이 뒤바뀌어 있어 틀리다.
침엽수 1등급 기준허용휨응력의 수종군 순서: 기준 표의 순서와 일치하지 않아 틀리다.
설계탄성계수 보정계수: 치수계수 $C_F$와 부피계수 $C_V$는 허용응력을 보정하는 계수로 탄성계수에는 적용되지 않으므로 틀리다.

말뚝 재하시험의 최대하중은 지반의 극한지지력 또는 예상 장기설계하중의 3배를 원칙으로 하므로, 2배라고 한 설명이 옳지 않다.
장기설계하중은 극한지지력을 안전율 3으로 나눈 값이므로, 재하시험도 그 3배까지 가해 지지력을 확인한다.
평판재하시험 재하판: 지름 300 mm를 표준으로 하므로 옳다.
평판재하시험 재하 단계: 5단계 이상으로 나누고 침하 정지 후 하중을 증가하므로 옳다.
말뚝박기시험: 적절한 기계로 필요한 깊이에서 매회 관입량과 리바운드량을 측정하므로 옳다.

얇은 쪽 모재두께가 10 mm이면 필릿용접의 최소 사이즈는 5 mm, 최대 사이즈는 8 mm이다.
최소 사이즈: 얇은 쪽 모재두께가 6 mm 초과 13 mm 이하이면 5 mm이다.
최대 사이즈: 모재두께가 6 mm 이상이면 모재두께에서 2 mm를 뺀 값($t-2$)이다.
$s_{max}=10-2=8\,\mathrm{mm}$
최소 3 mm: 모재두께 6 mm 이하일 때의 최소 사이즈이므로 맞지 않는다.
최대 10 mm: 모재두께 그대로를 최대 사이즈로 잡은 것으로, 6 mm 이상 모재에서는 2 mm를 빼야 하므로 맞지 않는다.

설계기준항복강도가 400 MPa를 넘는 이형철근은 기본값 0.0020에 400/fy를 곱해 수축·온도철근비를 정하므로 0.0016이다.
$\rho=0.0020\times\dfrac{400}{f_y}$
$\rho=0.0020\times\dfrac{400}{500}=0.0016$
이 값은 하한 0.0014 이상이므로 그대로 최소 철근비가 된다.
0.0014: 철근비의 하한값일 뿐 이 경우의 계산값이 아니다.
0.0018: 500 MPa 철근에 대한 계산값 0.0016과 맞지 않는다.
0.0020: 설계기준항복강도 400 MPa 이하 이형철근에 해당하는 값이다.

부재력이 0인 부재는 상현재 가운데 절점 G의 수직재 GC 1개이다.
절점에 모인 세 부재 중 두 부재가 일직선이고 외력이 없으면, 나머지 한 부재의 부재력은 0이다. 절점 G에는 일직선인 상현재 FG·GH와 수직재 GC만 모이고 하중이 없으므로 GC가 0이다.
수직재 FB는 절점 B에 24 kN 하중이 걸려 있어, 수직 방향 평형에서 24 kN의 인장력을 받는다.
수직재 HD도 절점 D의 12 kN 하중을 받아 12 kN의 인장력이 생긴다.
사재와 상·하현재는 하중을 지점으로 전달하는 경로에 있어 모두 부재력이 생기므로, 0부재가 없다거나 여러 개라는 답은 성립하지 않는다.

강도시험용 시료는 120 m³당 1회 이상 채취해야 하므로, 200 m³당이라고 한 기준이 옳지 않다.
시료 채취는 하루, 체적, 표면적, 배합 변경 기준 중 하나라도 해당하면 실시하여 품질 변동을 놓치지 않도록 한다.
하루에 1회 이상: 기준에 해당하므로 옳다.
슬래브나 벽체 표면적 500 m²마다 1회 이상: 기준에 해당하므로 옳다.
배합이 변경될 때마다 1회 이상: 기준에 해당하므로 옳다.

블록전단파단은 볼트가 아니라 접합되는 부재(모재)가 전단면과 인장면을 따라 찢어지는 한계상태이므로, 볼트에 관한 검토 사항이 아니다.
고력볼트 자체에 대해서는 미끄럼, 인장·전단 파단, 볼트 구멍의 지압 등 볼트 접합 조항에서 정하는 강도를 검토한다.
마찰접합 설계미끄럼강도: 마찰접합 볼트의 미끄럼 저항을 검토하므로 볼트 검토 사항이다.
지압접합 설계인장강도: 볼트의 인장 파단을 검토하므로 볼트 검토 사항이다.
볼트 구멍의 설계지압강도: 볼트 접합 조항에서 볼트 구멍 주변 지압을 검토하는 항목이다.

SM490 뒤의 A, B, C는 충격흡수에너지(샤르피) 등급으로, C로 갈수록 인성이 높아 용접성이 양호하므로 불량하다는 설명이 옳지 않다.
A는 충격 규정이 없고 B, C 순으로 요구 충격흡수에너지가 커져 용접 구조에 더 적합하다.
SM의 의미: 용접구조용 압연강재를 뜻하므로 옳다.
숫자 490: 최저 인장강도 490 MPa을 나타내므로 옳다.
항복강도와 판 두께: 판이 두꺼워질수록 항복강도 규격값이 낮아지므로 옳다.

편심 압축을 받는 기둥의 최대압축응력은 축응력과 휨응력의 합으로 4,960 $kN/m^{2}$이다.
축응력 $\dfrac{P}{A}=\dfrac{1000}{0.5\times 0.5}=4000\,\mathrm{kN/m^2}$
휨모멘트 $M=Pe=1000\times 0.02=20\,\mathrm{kN\cdot m}$
단면계수 $Z=\dfrac{bh^2}{6}=\dfrac{0.5\times 0.5^2}{6}=0.02083\,\mathrm{m^3}$
휨응력 $\dfrac{M}{Z}=\dfrac{20}{0.02083}=960\,\mathrm{kN/m^2}$
$\sigma_{max}=4000+960=4960\,\mathrm{kN/m^2}$
4,000 $kN/m^{2}$: 편심에 의한 휨응력을 빠뜨린 축응력만의 값이다.
3,040 $kN/m^{2}$: 축응력에서 휨응력을 뺀 최소압축응력이다.
960 $kN/m^{2}$: 휨응력 성분만의 값이다.

나무말뚝의 중심간격은 말뚝머리지름의 2.5배 이상, 또한 600 mm 이상으로 한다는 설명이 옳다.
말뚝 간격은 타설 시 주변 지반 교란과 말뚝 상호 간섭을 줄이기 위한 것으로, 말뚝 재료·공법별로 배수와 최소 간격이 따로 정해져 있다.
기성콘크리트말뚝: 말뚝머리지름의 2.5배 이상이며 최소 간격도 600 mm보다 크게 요구되므로 틀리다.
매입말뚝: 말뚝머리지름의 2.0배 이상으로 규정되어 있어 틀리다.
폐단강관말뚝: 말뚝머리 지름 또는 폭의 2.5배 이상이며 최소 간격도 더 크게 요구되므로 틀리다.

경간 중앙의 휨모멘트는 Pa/2이다.
경간 $L = a + b$에서 B점 반력은 A점에 대한 모멘트 평형으로 구한다.
$R_B = \dfrac{Pa}{a+b}$
b > a이므로 경간 중앙은 하중점 C와 B 사이에 있다. B에서 중앙까지 거리는 $\dfrac{a+b}{2}$이므로
$M = R_B \times \dfrac{a+b}{2} = \dfrac{Pa}{a+b} \times \dfrac{a+b}{2} = \dfrac{Pa}{2}$
Pab/(a+b)는 하중점 C의 최대 휨모멘트로, 경간 중앙의 값이 아니다.
Pa/(a+b)는 B점 반력 자체로, 거리를 곱하지 않은 값이다.
Pb/(a+b)는 A점 반력으로, 중앙이 C의 오른쪽에 있다는 점을 반영하지 못했다.

콘크리트구조기준(2012)에서 콘크리트 극한변형률은 0.003이고, 항복강도 600 MPa 철근의 항복변형률도 0.003이므로 압축철근은 콘크리트 강도와 상관없이 항복하지 않는다는 설명이 옳다.
항복변형률 $\varepsilon_y=\dfrac{f_y}{E_s}=\dfrac{600}{200000}=0.003$
압축철근은 압축연단보다 안쪽에 있어 변형률이 항상 $0.003$보다 작으므로 항복에 도달할 수 없다.
변형률 분포: 철근과 콘크리트의 변형률은 중립축으로부터의 거리에 비례한다고 가정하므로 틀리다.
등가압축응력 크기: $0.85f_{ck}=0.85\times 30=25.5\,\mathrm{MPa}$이므로 30 MPa는 틀리다.
응력블록 깊이: $f_{ck}=30\,\mathrm{MPa}$이면 $\beta_1=0.85-0.007(30-28)=0.836$을 곱하므로 0.85는 틀리다.