[9급 지방직 토목설계] 14년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

강재는 내식성뿐 아니라 내화성에도 약한 재료이므로 "내화성에는 강하다"는 설명이 옳지 않다.
강재는 고온에서 항복강도와 탄성계수가 급격히 저하되므로 내화피복이 필요하고, 부식에도 취약해 도장 등 방청 처리가 필요하다.
단위체적당 강도가 크다: 콘크리트보다 강도/중량비가 커서 옳다.
재료의 균질성이 뛰어나다: 공장 제작 재료로 품질이 균일하여 옳다.
연성이 크고 소성변형능력이 우수하다: 항복 후 큰 변형을 견디는 강재의 대표적 장점으로 옳다.

덕트가 과대해 긴장재와 덕트가 부분적으로 접촉하는 경우에는 접촉 위치 사이의 부재 좌굴과 얇은 복부·플랜지의 좌굴 가능성을 검토해야 하므로 "검토를 생략할 수 있다"는 설명이 옳지 않다.
긴장재가 덕트 안에서 자유롭게 움직이면 접촉점 사이 구간이 압축재처럼 거동해 좌굴 위험이 생기기 때문이다.
프리스트레스 도입 시부터 수명기간 동안 모든 재하단계의 강도·사용성 거동에 근거해야 한다는 설명은 옳다.
프리스트레스로 인한 변형·처짐·길이변화·회전이 인접 구조물에 미치는 영향과 온도·건조수축 영향을 고려해야 한다는 설명은 옳다.
긴장재 부착 전 단면 특성 계산 시 덕트로 인한 단면적 손실을 고려해야 한다는 설명은 옳다.

동바리 없이 교각에서 양쪽으로 한 블록씩 내밀어 나가는 공법은 FCM(캔틸레버 공법)이다.
교각을 기점으로 이동식 작업차(폼 트래블러)를 써서 세그먼트를 좌우 균형 있게 타설·연결하므로 하부 공간의 제약을 받지 않고, 세그먼트마다 처짐·선형 오차를 보정할 수 있다.
PWS 공법은 공장에서 평행선 스트랜드를 묶어 케이블을 만드는 현수교 주케이블 가설법으로, 거더 가설공법이 아니다.
FSM 공법은 지간 전체에 동바리를 세우고 타설하므로 깊은 계곡·하천·해상에는 부적합하다.
ILM 공법은 교대 뒤 제작장에서 만든 세그먼트를 교축방향으로 밀어내는 방식이라, 교각에서 양측으로 내미는 시공과 다르다.

처짐을 계산하지 않는 단순지지 1방향 슬래브의 최소두께는 $\dfrac{l}{20}$이므로 250mm이다.
보통중량콘크리트와 $f_y=400\,\mathrm{MPa}$ 철근이므로 보정계수는 1.0으로 별도 보정이 없다.
$h_{\min}=\dfrac{l}{20}=\dfrac{5000}{20}=250\,\mathrm{mm}$

기둥은 회전반경이 작은 약축에 대해 좌굴하므로 약축 회전반경으로 구한 세장비는 55.6이다.
약축 회전반경: $r_{\min}=\sqrt{\dfrac{I_{yy}}{A}}=\sqrt{\dfrac{8100}{100}}=9\,\mathrm{cm}$
양단 힌지이므로 $K=1.0$이고, $\lambda=\dfrac{KL}{r_{\min}}=\dfrac{1.0\times 500}{9}\approx 55.6$

표준갈고리가 있는 인장 이형철근의 정착길이 $l_{dh}$는 항상 $8d_b$ 이상, 150mm 이상이어야 한다는 설명이 옳다.
나머지 보기는 기준의 수치나 보정 규정을 잘못 적었다.
다발철근 내 개개 철근의 정착길이: 같게 하는 것이 아니라 3개 다발은 20%, 4개 다발은 33% 증가시켜야 한다.
압축 이형철근의 정착길이: 최소값은 300mm가 아니라 200mm 이상이다.
휨철근의 연장: 더 이상 철근이 필요 없는 점에서 $d$ 또는 $12d_b$ 중 큰 값 이상 연장해야 하며, $6d_b$가 아니다.

전도·활동 안전율을 분모와 분자를 뒤집어 쓴 진술이 옳지 않다.
안전율은 저항하는 힘(모멘트)을 일으키려는 힘(모멘트)으로 나눈 값이므로 전도안전율은 $\dfrac{\Sigma M_r}{\Sigma M_o}\ge 2.0$, 활동안전율은 $\dfrac{f\,\Sigma W}{\Sigma H}\ge 1.5$이다.
연직력 합은 저판 위 토압수직분력과 옹벽 자체 중량의 합이고, 저항모멘트는 각 연직력에 O점까지의 팔길이를 곱해 더하며, 전도모멘트는 수평토압 합력에 작용 높이를 곱한 값이다.
합력 작용점의 O점 거리는 $d=\dfrac{\Sigma M_r-\Sigma M_o}{\Sigma W}$이므로 편심거리는 저판 중심에서 그 점까지인 $\dfrac{B}{2}-d$이다.
편심이 핵(B/6) 이내이면 지반반력은 사다리꼴 분포 $\dfrac{\Sigma W}{B}\left(1\pm\dfrac{6e}{B}\right)$가 되고, 그 최대값이 허용지지력 이하여야 한다.

설계기준압축강도가 35 MPa 이하이므로 설계기준압축강도에서 3.5를 뺀 두 번째 식을 쓰고, 시험횟수 20회의 보정계수 1.08을 두 식의 표준편차에 모두 곱한 조합이 맞다.
$f_{cr}=f_{ck}+1.34(1.08s)$
$f_{cr}=(f_{ck}-3.5)+2.33(1.08s)$
두 값 중 큰 값을 배합강도로 한다.
표준편차 보정계수를 1.00으로 둔 조합은 시험횟수가 30회 이상일 때의 식이다.
$0.9f_{ck}+2.33s$ 형태는 설계기준압축강도가 35 MPa를 초과하는 경우의 식이므로 30 MPa 콘크리트에는 쓰지 않는다.
보정계수를 두 식에 서로 다르게 적용한 조합은 같은 표준편차를 쓰는 원칙에 맞지 않는다.

2012년 콘크리트구조기준에서 휨부재의 최소 허용변형률은 $f_y\le 400\,\mathrm{MPa}$일 때 0.004, 초과 시 항복변형률의 2배이므로 0.002와 1.5배라는 설명이 옳지 않다.
최소 허용변형률은 휨부재가 충분한 연성을 확보하도록 최대 철근량을 제한하는 기준이다.
압축연단 변형률이 0.003에 도달할 때 순인장변형률이 0.005 이상인 단면을 인장지배단면이라 한다는 설명은 옳다.
보의 횡지지 간격을 압축 플랜지 또는 압축면 최소 폭의 50배 이하로 한다는 설명은 옳다.
추가 인장철근과 이에 대응하는 압축철근(복철근)으로 휨강도를 증가시킬 수 있다는 설명은 옳다.

횡방향 비틀림철근은 종방향 철근 주위로 135° 표준갈고리에 의해 정착해야 하므로 90° 표준갈고리라는 설명이 옳지 않다.
비틀림이 작용하면 피복 콘크리트가 박리될 수 있어 90° 갈고리로는 정착이 풀릴 우려가 있기 때문이다.
종방향 비틀림철근은 양단에 정착해야 한다는 설명은 옳다.
종방향 철근(긴장재)과 부재축에 수직인 폐쇄스터럽 또는 폐쇄띠철근으로 구성될 수 있다는 설명은 옳다.
종방향 철근(긴장재)과 횡방향 강선으로 된 폐쇄용접철망으로 구성될 수 있다는 설명은 옳다.

PS 강재와 콘크리트의 부착으로 프리스트레스를 도입하는 것은 프리텐션 방식의 특징이므로 포스트텐션 설명으로 옳지 않다.
포스트텐션은 콘크리트 경화 후 덕트 속 강재를 긴장하고 정착장치로 부재 단부에 고정해 프리스트레스를 도입한다.
별도의 인장대가 필요 없다: 부재 자체를 반력대로 쓰므로 옳다.
프리캐스트 부재의 결합·조립에 편리하다: 분절 부재를 긴장재로 이어 일체화할 수 있어 옳다.
강재를 곡선 배치할 수 있어 대형 구조물에 적합하다: 덕트를 곡선으로 배치할 수 있어 옳다.

신축이음이나 수축이음을 계획하면 온도응력을 해소해 수화열 균열을 제어하는 데 효과적이므로 "균열이 심해진다"는 설명이 옳지 않다.
매스콘크리트는 내외부 온도차와 외부 구속으로 균열이 생기므로, 이음으로 구속을 줄이고 균열 위치를 유도하는 것이 대표적 대책이다.
파이프 쿨링으로 온도 상승을 억제하는 것은 효과적인 저감 대책이다.
단위시멘트량을 줄이고 굵은 골재 최대치수를 키우면 발열량이 줄어 효과적이다.
플라이애시 시멘트나 중용열 포틀랜드 시멘트는 저발열 시멘트로 효과적이다.

부재축에 직각인 전단철근의 간격은 철근콘크리트 부재에서 $d/2$ 이하, 프리스트레스트 콘크리트 부재에서 $0.75h$ 이하이며 어느 경우나 600mm 이하이므로 700mm라는 설명이 옳지 않다.
전단철근 간격 제한은 예상 사인장 균열을 적어도 하나의 전단철근이 가로지르도록 하기 위한 것이다.
주인장 철근에 45° 이상으로 설치한 스터럽을 전단철근으로 쓸 수 있다는 설명은 옳다.
주인장 철근에 30° 이상으로 구부린 굽힘철근을 전단철근으로 쓸 수 있다는 설명은 옳다.
전단철근의 설계기준항복강도가 500MPa(용접 이형철망은 600MPa)을 초과할 수 없다는 설명은 옳다.

장기처짐 계수는 4/3이다.
장기처짐 계수는 $\lambda_\Delta=\dfrac{\xi}{1+50\rho'}$이고, 지속하중 재하기간 5년 이상의 시간경과계수는 $\xi=2.0$이다.
$\lambda_\Delta=\dfrac{2.0}{1+50\times 0.01}=\dfrac{2.0}{1.5}=\dfrac{4}{3}$
압축철근이 없다고 보면 2.0이 되므로, 압축철근이 크리프·건조수축 처짐을 줄이는 효과가 분모로 반영된 것이다.
3개월·6개월·1년의 시간경과계수를 쓰면 4/3보다 작은 값이 나오므로 5년 조건과 맞지 않는다.

2012년 콘크리트구조기준에서 스트럿-타이 모델의 스트럿, 절점부 및 지압부의 강도감소계수는 0.75이므로 0.65라는 설명이 옳지 않다.
0.65는 띠철근 압축지배단면 등에 적용하는 값으로 스트럿-타이 모델 값과 혼동하기 쉽다.
묻힘길이가 정착길이보다 작은 프리텐션 부재의 단부부터 전달길이 단부까지 0.75를 적용한다는 설명은 옳다.
포스트텐션 정착구역에 0.85를 적용한다는 설명은 옳다.
무근콘크리트의 휨모멘트·압축력·전단력·지압력에 0.55를 적용한다는 설명은 옳다.

압축 이형철근 다우얼의 정착길이는 375 mm이다.
기본정착길이: $l_{db}=\dfrac{0.25d_bf_y}{\sqrt{f_{ck}}}=\dfrac{0.25\times 25\times 400}{\sqrt{25}}=500\,\mathrm{mm}$
하한 $0.043d_bf_y=0.043\times 25\times 400=430\,\mathrm{mm}$보다 크므로 $l_{db}=500\,\mathrm{mm}$.
지름 13 mm 이상 띠철근이 중심간격 100 mm 이하로 둘러싸므로 보정계수 0.75를 적용한다.
$l_d=0.75\times 500=375\,\mathrm{mm}\ (\ge 200\,\mathrm{mm})$
보정 전 기본정착길이 500 mm에 띠철근 보정계수를 곱하지 않으면 375 mm보다 큰 값이 되어 과다 설계가 된다.
다우얼 배치량이 소요량과 같으므로 $A_{s,req}/A_{s,prov}$ 보정은 1.0이며, 그보다 작은 300 mm·275 mm는 이 조건에서 나오지 않는다.
200 mm는 압축 정착길이의 최소값일 뿐 이 조건의 계산값이 아니다.

연결부는 부재 사이의 응력을 확실하게 전달하도록 설계해야 하므로 "응력을 전달하지 않아야 한다"는 설명이 옳지 않다.
연결부는 응력 전달이 명확하고 편심·응력집중·잔류응력이 작도록 구성하는 것이 기본 원칙이다.
연속경간의 볼트이음을 고정하중 휨모멘트의 변환점 또는 그 부근에 두면 이음부 응력이 작아져 옳다.
가급적 편심이 발생하지 않도록 해야 한다는 설명은 옳다.
가급적 잔류응력이나 응력집중이 없어야 한다는 설명은 옳다.

띠철근 수직간격은 세 조건 중 최솟값인 450 mm이다.
띠철근 간격은 축방향 철근 지름의 16배, 띠철근 지름의 48배, 기둥 단면의 최소 치수 중 가장 작은 값 이하로 한다.
$16d_b\approx 16\times 29\approx 464\,\mathrm{mm}$
$48d_t\approx 48\times 13\approx 624\,\mathrm{mm}$
최소 단면 치수 $450\,\mathrm{mm}$ → 최솟값 $450\,\mathrm{mm}$
약 464 mm는 축방향 철근 지름 16배 조건만 본 값이다.
약 624 mm는 띠철근 지름 48배 조건만 본 값이다.
500 mm는 어느 조건에서도 나오지 않는 값이다.

지하수위가 기초 바닥과 영향범위 사이에 있을 때 폭 항의 단위중량을 수중단위중량으로 통째로 바꾼다는 진술이 옳지 않다.
이 경우 근입 깊이 항은 $q=\gamma_tD_f$ 그대로 두되, 폭 항에는 기초 바닥에서 지하수위까지 거리 $D_w-D_f$를 반영한 평균단위중량 $\bar\gamma=\gamma'+\dfrac{D_w-D_f}{B}(\gamma_t-\gamma')$를 쓴다.
지하수위가 기초 바닥 위에 있으면 수위 위는 습윤단위중량, 수위 아래는 수중단위중량을 쓴다.
같은 경우 근입 깊이 항은 $\gamma_tD_w+\gamma'(D_f-D_w)$로, 폭 항은 $\gamma'$로 바꾼 수정식이 맞다.
지하수위가 영향범위(근입깊이+기초폭)보다 깊으면 영향을 무시하고 습윤단위중량을 그대로 쓴다.

정(+)의 휨모멘트를 받는 T형 단면에서 중립축이 플랜지 안에 있으면 플랜지 유효폭을 폭으로 하는 직사각형 단면으로 설계하므로 "T형 단면으로 설계한다"는 설명이 옳지 않다.
중립축 아래 콘크리트는 인장 측이라 강도 계산에서 무시되므로, 압축부가 플랜지 안에만 있으면 직사각형 보와 같이 거동한다.
독립 T형보의 플랜지 두께를 복부폭의 1/2 이상으로 한다는 설명은 옳다.
독립 T형보의 플랜지 유효폭을 복부폭의 4배 이하로 한다는 설명은 옳다.
주철근이 보 방향과 같을 때 횡방향 철근 간격을 슬래브 두께의 5배 이하, 450mm 이하로 한다는 설명은 옳다.