[9급 지방직 건축구조] 13년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

제시된 용도 중 기본등분포활하중이 가장 큰 것은 판매장 중 창고형 매장이다.
창고형 매장은 상품을 높이 적재하므로 일반 매장·기계실보다 큰 적재하중을 기준으로 활하중을 정한다.
기계실(공조실·전기실 등): 장비 하중을 고려해 크게 정하지만 창고형 매장보다는 작다.
승용차 전용 옥내주차장: 차량이 가벼워 제시된 용도 중 가장 작은 편이다.
체육관 바닥·옥외 경기장: 군중 하중을 고려하지만 창고형 매장보다는 작다.

과보강보의 극한 휨강도는 저보강보보다 작아지는 것이 아니라 오히려 크다.
인장철근량이 늘면 내력 팔길이는 다소 줄어도 인장력이 커져 공칭휨강도는 증가한다. 다만 철근 항복 전에 콘크리트가 압괴되어 취성파괴가 일어나는 것이 문제다.
극한상태 취성 파괴: 압축측 콘크리트가 먼저 압괴되므로 옳다.
중립축 위치: 압축력이 커져야 하므로 중립축이 인장철근 쪽으로 내려가 옳다.
사용하중 처짐: 철근량이 많아 균열단면 강성이 커지므로 처짐이 작아 옳다.

못 접합부의 경사못박기는 부재와 약 30도의 경사각을 갖도록 박는 것이 옳다.
경사못박기는 못이 부재를 빠져나가지 않고 충분히 물리도록 비스듬히 박는 방법으로, 기준이 약 30도의 경사각을 제시한다.
맞춤과 이음의 정의: 길이 방향 접합이 이음, 경사지게 만나는 부재의 접합이 맞춤이므로 정의가 뒤바뀌었다.
맞춤부위의 공간: 맞춤부위의 부재는 서로 밀착시켜 접합해야 하므로 틀리다.
덧댐판 면적: 인장 길이이음의 덧댐판 면적은 요구되는 접합면적의 1.5배 이상이어야 하므로 틀리다.

설계기준항복강도 이하에서 철근의 응력은 변형률에 철근의 탄성계수를 곱한 값이므로, 단면적을 곱한다는 설명이 옳지 않다.
항복 전 철근은 선형탄성으로 보아 $f_s = E_s\varepsilon_s$ 이고, 단면적을 곱하면 응력이 아니라 힘이 된다.
모멘트 재분배: 감소시킬 단면의 순인장변형률이 0.0075 이상일 때만 허용되어 옳다.
철근 설계기준항복강도 상한: 긴장재를 제외한 철근은 600 MPa를 넘지 않도록 하여 옳다.
포스트텐션 정착부: 최대 긴장력에 하중계수 1.2를 적용하여 옳다.

침엽수 육안등급구조재는 5가지가 아니라 1등급·2등급·3등급의 세 등급으로 구분한다.
육안등급은 옹이·할렬 등 결점을 눈으로 보고 재종별 품질기준에 따라 매기며, 기계등급은 휨탄성계수 측정으로 매긴다.
기계등급구조재: 휨탄성계수를 측정하는 기계장치로 등급을 구분하므로 옳다.
건조재 구분: 건조상태에 따라 KD15와 KD18로 구분하므로 옳다.
수종 구분: 낙엽송류·소나무류·잣나무류·삼나무류로 구분하므로 옳다.

수동크레인을 지지하는 철골 보의 처짐 한계는 스팬의 1/500이다.
크레인 보는 처짐이 크면 주행·운전에 지장이 생기므로 일반 보보다 엄격한 처짐 한계를 두며, 전동크레인은 이보다 더 엄격하다.
스팬의 1/200: 일반 부재 수준의 완화된 값으로 크레인 보에는 부족하다.
스팬의 1/250: 크레인 보에 요구되는 강성에 못 미친다.
스팬의 1/300: 일반 보의 처짐 한계 수준으로 크레인 보에는 부족하다.

옹벽의 최대 지반반력은 극한지지력이 아니라 허용지지력을 초과하지 않아야 하므로 이 설명이 옳지 않다.
극한지지력은 파괴 시점의 값이므로, 안정 검토에서는 안전율을 반영한 허용지지력과 비교한다.
활동 안정: 활동 저항력이 수평력의 1.5배 이상이어야 하므로 옳다.
전도 안정: 저항모멘트가 전도모멘트의 2.0배 이상이어야 하므로 옳다.
활동방지벽: 활동 조건만 불만족하면 활동방지벽으로 저항력을 키울 수 있어 옳다.

자유단 a점의 처짐은 $\dfrac{5PL^3}{48EI}$이다.
하중점 b까지 길이 $\dfrac{L}{2}$인 캔틸레버로 보면 b점의 처짐과 처짐각은 다음과 같다.
$\delta_b=\dfrac{P(L/2)^3}{3EI}=\dfrac{PL^3}{24EI}$
$\theta_b=\dfrac{P(L/2)^2}{2EI}=\dfrac{PL^2}{8EI}$
b–a 구간은 휨모멘트가 없어 직선으로 기울어지므로 a점 처짐은 $\delta_b+\theta_b\cdot\dfrac{L}{2}$이다.
$\delta_a=\dfrac{PL^3}{24EI}+\dfrac{PL^3}{16EI}=\dfrac{2PL^3+3PL^3}{48EI}=\dfrac{5PL^3}{48EI}$
$\dfrac{PL^3}{3EI}$: 자유단에 하중 P가 작용할 때의 처짐이다.
$\dfrac{PL^3}{48EI}$: 단순보 중앙 집중하중의 중앙 처짐이다.
$\dfrac{5PL^3}{384EI}$는 단순보 등분포하중(wL을 P로 본 형태)의 중앙 처짐 꼴로, 이 하중 조건과 무관하다.

소나무·낙엽송·미송 나무말뚝의 장기허용압축응력을 6 MPa로 한 설명이 옳지 않으며, 기준값은 5 MPa이다.
나무말뚝은 재료강도가 낮아 콘크리트·강재 말뚝보다 낮은 허용압축응력을 규정한다.
기성콘크리트말뚝: 장기허용압축응력을 설계기준강도의 최대 1/4까지로 하여 옳다.
강재말뚝: 단기허용압축응력은 장기의 1.5배로 하여 옳다.
수중 타설 현장타설 콘크리트말뚝: 품질 저하를 고려해 설계기준강도의 1/5 및 5 MPa 이하로 제한하여 옳다.

전단접합에서 볼트와 용접이 하중을 분담할 수 없다고 단정한 설명이 옳지 않다.
원칙적으로 볼트는 용접과 조합해 하중을 부담시킬 수 없지만, 전단접합에서는 표준구멍 등을 쓴 볼트와 하중방향에 평행한 필릿용접이 하중을 분담할 수 있도록 예외를 둔다.
고력볼트와 볼트 겸용: 강성이 큰 고력볼트에 전내력을 부담시켜 옳다.
기둥-보 모멘트 접합부 병용: 용접과 볼트를 병용할 때 볼트는 마찰접합으로 하여 옳다.
기존 마찰접합 구조물 개축: 병용 용접이 추가된 소요강도를 받도록 설계할 수 있어 옳다.

전단벽 간 최대 간격 비율이 가장 큰 바닥·지붕 유형은 현장타설 콘크리트이다.
바닥판이 수평 강성이 큰 강막(다이아프램)일수록 횡력을 멀리 떨어진 전단벽까지 전달할 수 있어 간격 비율을 크게 허용한다.
프리캐스트 콘크리트: 부재 사이 접합부 때문에 일체 타설보다 강성이 작아 비율이 작다.
콘크리트타설 철재 데크: 프리캐스트보다 비율이 작다.
무타설 철재 데크: 수평 강성이 가장 작아 비율이 가장 작은 편이다.

설계기준항복강도 500 MPa 철근의 인장지배변형률 한계는 항복변형률의 2.5배인 0.00625이다.
항복강도가 400 MPa를 초과하는 철근은 인장지배변형률 한계를 $2.5\varepsilon_y$ 로 한다(KCI 2012 기준).
$\varepsilon_y = \dfrac{f_y}{E_s} = \dfrac{500}{200000} = 0.0025$
$2.5\varepsilon_y = 2.5 \times 0.0025 = 0.00625$
0.004: 휨부재의 최소 허용변형률 수준으로 인장지배 한계가 아니다.
0.005: 항복강도 400 MPa 이하 철근에 적용하는 한계이다.
0.0075: 모멘트 재분배 등에 쓰이는 값으로 인장지배 한계가 아니다.

이 구조물은 1차 부정정 구조물이다.
두 기둥 하단은 회전지점(반력 2개씩), 보에 붙은 이동지점(반력 1개)이므로 반력 수는 $r=2+2+1=5$이다. 보 중간의 내부 힌지 1개가 조건식 1개를 더한다.
판별식: $N=r-3-h=5-3-1=1$
N이 1이므로 1차 부정정이다.
불안정 구조물: N이 0보다 작거나 지점·부재 배치가 기하학적으로 불안정할 때로, 이 구조물은 해당하지 않는다.
정정 구조물: 이동지점이 없어 반력이 4개라면 N=0이 되지만, 이동지점 반력이 하나 더 있다.
2차 부정정 구조물: 내부 힌지를 빠뜨리고 계산하면 나오는 값이다.

나트륨(Na)은 탄소당량 산정식의 구성성분이 아니다.
건축구조용 강재의 탄소당량은 탄소에 합금원소를 환산해 더한 값으로 다음과 같다.
$C_{eq} = C + \dfrac{Mn}{6} + \dfrac{Si}{24} + \dfrac{Ni}{40} + \dfrac{Cr}{5} + \dfrac{Mo}{4} + \dfrac{V}{14}$
크롬(Cr): 산정식에 포함된다.
망간(Mn): 산정식에 포함된다.
바나듐(V): 산정식에 포함된다.

평행한 축들에 대한 단면2차모멘트 중 도심축에 대한 값은 최대가 아니라 최소이다.
평행축 정리에 따라 도심축에서 거리 $d$ 만큼 떨어진 축의 값은 $I = I_G + Ad^2$ 으로 항상 도심축 값 이상이다.
도심축에 대한 단면1차모멘트: 도심의 정의상 0이므로 옳다.
주축에 대한 단면상승모멘트: 주축의 정의상 0이므로 옳다.
단면극2차모멘트: 두 직교축 단면2차모멘트의 합으로 축 회전과 무관하게 일정하여 옳다.

확대머리 이형철근의 인장 기본정착길이는 $l_{dt}=0.19\dfrac{f_y d_b}{\sqrt{f_{ck}}}$이다(보통중량 콘크리트, 에폭시 도막 없음).
확대머리는 머리판의 지압으로 힘을 전달하므로 직선 철근이나 갈고리 철근보다 짧은 정착길이가 주어진다. 출제 당시 콘크리트구조기준의 계수를 따른 것이다.
$0.24\dfrac{f_y d_b}{\sqrt{f_{ck}}}$: 표준갈고리를 갖는 인장 이형철근의 기본정착길이이다.
$0.25\dfrac{f_y d_b}{\sqrt{f_{ck}}}$: 압축 이형철근의 기본정착길이이다.
$0.60\dfrac{f_y d_b}{\sqrt{f_{ck}}}$: 인장 이형철근(직선)의 기본정착길이이다.

풍하중은 주골조설계용 수평풍하중, 지붕풍하중, 외장재설계용 풍하중으로 구분한다는 설명이 옳다(KBC2009).
건물 전체 골조, 지붕, 외장재는 받는 풍압 특성이 달라 각각 따로 산정한다.
지붕풍하중의 내압: 지붕풍하중은 외압과 내압을 함께 고려하므로 틀리다.
설계속도압: 공기밀도와 설계풍속의 제곱으로 산정하며 수압면적을 곱하는 값이 아니므로 틀리다.
기준높이: 통상 건축물은 가장 높은 지붕이 아니라 지붕면의 평균높이를 기준높이로 하므로 틀리다.

단일래티스 부재의 세장비 $L/r$ 은 140 이하로 한다는 설명이 옳다.
래티스는 압축력에 의한 좌굴을 막아야 하므로 세장비를 제한하며, 단일래티스는 복래티스보다 엄격하게 제한한다.
재축방향 접합간격: 소재세장비가 조립압축재의 최대세장비를 초과하지 않도록 해야 하므로 틀리다.
복래티스의 길이: 비지지 대각선 길이의 50%가 아니라 70%로 하므로 틀리다.
단일래티스의 기울기: 부재축에 대해 60° 이상으로 하므로 틀리다.

보강조적조의 최대철근 면적을 공동면적의 5%(겹침 없음)·10%(겹침 있음)로 한 설명이 옳지 않으며, 기준은 겹침이 없는 경우 6%, 겹침이 있는 경우 12%로 규정한다.
공동 안 철근이 너무 많으면 그라우트 충전이 어려워지므로 상한을 두되, 겹침이음 구간은 철근이 겹치는 만큼 약 2배의 비율을 허용한다.
최대철근 치수: 35 mm로 하여 옳다.
최소피복: 외부 노출 40 mm, 흙 노출 50 mm로 하여 옳다.
원형철근 정착길이: 부착력이 작아 이형철근 정착길이의 2배로 하여 옳다.

계수휨모멘트를 만족하는 최소폭은 500 mm이다.
순인장변형률 0.01은 인장지배 한계 0.005 이상이므로 인장지배단면이고 강도감소계수는 $\phi=0.85$이다.
설계조건: $M_u\le\phi M_n=\phi R_n b d^2$
$b\ge\dfrac{M_u}{\phi R_n d^2}=\dfrac{850\times10^6}{0.85\times4\times500000}$
$b\ge\dfrac{850\times10^6}{1.7\times10^6}=500\,\mathrm{mm}$
550 mm: 조건은 만족하지만 최소폭이 아니다.
600 mm: 조건은 만족하지만 최소폭이 아니다.
650 mm: 조건은 만족하지만 최소폭이 아니다.