[9급 국가직 건축구조] 26년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

설계풍속 산정에 쓰이지 않는 계수는 노출계수이다.
설계풍속은 기본풍속에 풍속고도분포계수·지형계수·중요도계수를 곱해 구하며, 노출범주는 풍속고도분포계수를 정할 때 반영될 뿐 별도의 계수로 곱하지 않는다.
풍속고도분포계수: 지표면조도(노출범주)와 높이에 따른 풍속 증감을 반영하는 계수로 사용된다.
지형계수: 언덕·산 등 지형에 의한 풍속 할증을 반영하는 계수로 사용된다.
건축구조물의 중요도계수: 재현기간 차이를 반영하는 계수로 사용된다.

경사지거나 직각으로 만나는 부재를 가공해 끼워 맞추는 접합은 이음이 아니라 맞춤이므로 옳지 않다.
이음은 부재를 길이방향으로 잇는 접합이고, 맞춤은 서로 각을 이루며 만나는 부재의 접합이다.
맞춤 부위 보강에 접착제나 파스너를 사용할 수 있다는 설명은 옳다.
인장재 길이이음의 덧댐판 면적을 요구 접합면적의 1.5배 이상으로 하는 설명은 옳다.
하중 작용선이 접합부 중심(도심)을 지나야 하고 그렇지 않으면 편심을 고려한다는 설명은 옳다.

예기치 않은 초과하중은 강도감소계수가 아니라 하중계수로 고려하는 요인이므로 옳지 않다.
강도감소계수는 저항(강도) 측의 불확실성, 즉 재료·시공·해석 오차에 대비해 공칭강도를 낮추는 계수이다.
재료의 설계기준강도와 실제강도의 차이는 강도감소계수 사용 이유에 해당한다.
부재 강도의 추정 및 해석에 관련된 불확실성은 강도감소계수 사용 이유에 해당한다.
설계도와 완성된 부재의 치수 차이는 강도감소계수 사용 이유에 해당한다.

비구조요소를 지지·부착하지 않은 바닥구조의 활하중 순간처짐 한계는 $l/360$이다.
같은 조건의 평지붕구조는 $l/180$로 더 완화되며, 손상되기 쉬운 비구조요소를 지지하는 경우에는 장기처짐까지 포함해 더 엄격한 한계를 적용한다.
$l/180$: 비구조요소를 지지하지 않는 평지붕구조의 순간처짐 한계이다.
$l/240$: 비구조요소가 손상될 우려가 없는 경우의 장기처짐 포함 한계이다.
$l/480$: 손상되기 쉬운 비구조요소를 지지·부착하는 경우의 장기처짐 포함 한계이다.

캔틸레버 자유단 집중하중의 처짐은 하중에 비례하고 길이의 세제곱에 비례하므로 처짐비는 1 : 2이다.
자유단 처짐 공식: $\delta = \dfrac{PL^3}{3EI}$
A보: $\delta_A = \dfrac{24L^3}{3EI} = \dfrac{8L^3}{EI}$
B보: $\delta_B = \dfrac{6(2L)^3}{3EI} = \dfrac{16L^3}{EI}$
따라서 $\delta_A : \delta_B = 8 : 16 = 1 : 2$
1 : 4 — 길이 증가(8배)를 무시하고 하중비만 거꾸로 적용한 값이다.
2 : 1 — 비의 앞뒤를 뒤집은 값이다.
4 : 1 — 하중비만 반영하고 길이의 세제곱 효과를 빠뜨린 값이다.

얇은 쪽 소재 두께가 5 mm일 때 필릿용접 최소치수 3 mm라는 설명이 옳다.
얇은 쪽 소재 두께가 6 mm 이하이면 최소치수는 3 mm로 규정된다.
유효면적은 유효길이에 유효목두께를 곱한 값이며, 2배를 곱하지 않는다.
유효길이는 총길이에서 용접치수의 2배를 공제한 값이다.
양 다리 크기가 같은 90° 필릿용접의 유효목두께는 용접치수의 0.7배이다.

지진응답계수 산정에 필요하지 않은 것은 유효 건물 중량이다.
지진응답계수는 설계스펙트럼가속도를 반응수정계수와 중요도계수의 비로 나누어 구하고, 유효 건물 중량은 그 뒤 밑면전단력 = 지진응답계수 × 유효 건물 중량 단계에서 곱해진다.
$C_s = \dfrac{S_{DS}}{R/I_E}$, $V = C_s W$
반응수정계수는 지진응답계수 식의 분모에 들어간다.
건축물의 중요도계수는 지진응답계수 식에 들어간다.
단주기 설계스펙트럼가속도는 지진응답계수 식의 분자에 들어간다.

지점 A의 모멘트 반력 절댓값은 5 kN·m이다.
경사하중 4 kN을 분해하면 수직성분 $4\sin 30^\circ = 2\,\mathrm{kN}$, 수평성분은 보 축선을 지나므로 A점에 대한 모멘트가 없다.
수직성분의 모멘트(A에서 4 m): $2 \times 4 = 8\,\mathrm{kN\cdot m}$ (시계)
집중모멘트: $3\,\mathrm{kN\cdot m}$ (반시계)
$\left| M_A \right| = 8 - 3 = 5\,\mathrm{kN\cdot m}$
집중모멘트는 작용 위치와 무관하게 그대로 더해지며, 방향(회전 부호)을 반대로 잡으면 8 + 3 = 11이 되는 함정에 주의한다.

전단철근의 설계전단강도는 강도감소계수 0.75, 2다리 스터럽 단면적, 간격 150 mm를 적용한 식이 옳다.
수직 스터럽의 공칭전단강도: $V_s = \dfrac{A_v f_{yt} d}{s}$
폐쇄형 스터럽은 단면을 두 번 지나므로 $A_v = 2 \times 126.7\,\mathrm{mm^2}$, 전단에 대한 $\phi = 0.75$
$\phi V_s = \dfrac{0.75 \times 2 \times 126.7 \times 400 \times 500}{150}\,\mathrm{N}$
계수 0.70을 쓰고 분모에 보 폭 300을 넣은 식 — 전단의 강도감소계수가 아니고, 분모는 폭이 아니라 스터럽 간격이다.
계수 0.70에 1다리 단면적과 폭 300을 쓴 식 — 계수·단면적·분모가 모두 틀렸다.
계수 0.75와 간격 150은 맞지만 1다리 단면적만 쓴 식 — 스터럽 다리 수 2를 빠뜨렸다.

나선철근의 순간격은 25 mm 이상, 75 mm 이하이어야 하므로 100 mm 이하라는 설명이 옳지 않다.
나선철근은 심부 콘크리트를 구속하는 것이 목적이므로 간격 상한이 촘촘하게 제한된다.
2단 이상 배치 시 상하 철근을 동일 연직면에 두는 것은 옳다.
1방향 슬래브에서 휨철근 직각방향으로 수축·온도철근을 배치하는 것은 옳다.
슬래브 휨 주철근 간격을 두께의 3배 이하, 450 mm 이하로 하는 것은 옳다.

$f_y$ 400 MPa 이상, D16 이하 이형철근의 최소 수직철근비는 0.0012이므로 0.002라는 설명이 옳지 않다.
0.002는 같은 조건의 최소 수평철근비에 해당하는 값으로, 수직과 수평을 바꾼 것이다.
수직·수평철근 간격을 벽두께의 3배 이하, 450 mm 이하로 하는 것은 옳다.
벽체 철근을 교차하는 바닥·기둥·기초 등에 충분히 정착시키는 것은 옳다.
실용설계법의 최소 두께를 받침점 간 거리의 1/25 이상, 100 mm 이상으로 하는 것은 옳다.

측면 피복 70 mm 이상, 90° 갈고리 연장부 피복 50 mm 이상인 경우의 보정계수는 0.8이 아니라 0.7이므로 옳지 않다.
표준갈고리의 기본정착길이는 $l_{hb} = \dfrac{0.24\beta d_b f_y}{\lambda\sqrt{f_{ck}}}$로, $f_y$에 비례한다.
항복강도가 커지면 기본정착길이가 길어진다는 설명은 식에 부합한다.
갈고리가 압축 정착에 유효하지 않다는 설명은 옳다.
보정 후 정착길이를 $8d_b$ 이상, 150 mm 이상으로 하는 것은 옳다.

인장재의 설계인장강도는 두 한계상태 값 중 작은 값으로 하므로 큰 값이라는 설명이 옳지 않다.
총단면 항복과 유효순단면 파단 중 먼저 도달하는 한계상태가 부재 강도를 지배하기 때문이다.
볼트구멍이 없으면 순단면적이 총단면적과 같다는 설명은 옳다.
순단면적을 최소 순단면적의 파단선에서 구한다는 설명은 옳다.
유효순단면적을 전단지연계수(전단뒤짐계수)와 순단면적의 곱으로 구한다는 설명은 옳다.

SS275 강재의 인장강도는 410 MPa이므로 490 MPa라는 설명이 옳지 않다.
강재 명칭의 숫자는 항복강도를 나타내며, 490 MPa는 SM355 등 상위 강종의 인장강도 수준이다.
구조용 강재의 탄성계수 210,000 MPa는 옳다.
구조용 강재의 전단탄성계수 81,000 MPa는 옳다.
SM355는 판두께가 16 mm를 넘으면 항복강도가 낮아져 16~40 mm 구간에서 345 MPa로 하는 것은 옳다.

A 위치의 전단응력은 1.5 MPa이다.
단면 300 mm × 400 mm에서 중립축은 상단에서 200 mm, A는 상단에서 100 mm이므로 중립축 위 100 mm 지점이다.
$I = \dfrac{300 \times 400^3}{12} = 1.6 \times 10^9\,\mathrm{mm^4}$
A 위쪽 단면의 1차모멘트: $Q = 300 \times 100 \times 150 = 4.5 \times 10^6\,\mathrm{mm^3}$
$\tau = \dfrac{VQ}{Ib} = \dfrac{160000 \times 4.5 \times 10^6}{1.6 \times 10^9 \times 300} = 1.5\,\mathrm{MPa}$
2.0 — 중립축(최대) 전단응력 $1.5 \times \dfrac{160000}{300 \times 400} = 2.0\,\mathrm{MPa}$로, A 위치 값이 아니다.
1.0 — 1차모멘트의 팔길이를 상단 단면의 도심(150 mm)이 아니라 A까지의 거리(100 mm)로 잘못 잡아 $Q = 300 \times 100 \times 100$로 계산한 값이다.
2.5 — 최대 전단응력보다 커서 성립할 수 없다.

이형철근 수축·온도철근의 철근비는 어떤 경우에도 0.0014 이상이어야 하므로 0.001이라는 설명이 옳지 않다.
수축·온도철근비는 철근 항복강도에 따라 정해지지만, 그 하한이 별도로 규정되어 있다.
수축·온도철근을 설계기준항복강도를 발휘하도록 정착하는 것은 옳다.
단순받침부라도 내민슬래브로 부모멘트가 생기면 상응 철근을 배치하는 것은 옳다.
위험단면에서 철근 중심간격을 두께의 2배 이하, 300 mm 이하로 하는 것은 옳다.

패널존은 보-기둥 접합부의 플랜지영역이 아니라 웨브영역으로, 전단패널을 통해 모멘트를 전달하는 영역이므로 옳지 않다.
접합부를 관통하는 보와 기둥 플랜지의 연장으로 둘러싸인 기둥 웨브 부분이 큰 전단력을 받는 것이 패널존의 특징이다.
웨브크리플링을 집중하중·반력 위치 웨브의 국부적 파괴로 정의한 것은 옳다.
조밀단면을 국부좌굴 없이 완전소성상태에 도달하는 단면으로 정의한 것은 옳다.
구속판요소를 하중방향과 평행한 양면이 직각방향 판요소에 연속된 압축 평판요소로 정의한 것은 옳다.

조적조 기둥은 두께에 수직인 수평치수가 두께의 3배를 넘지 않는 수직부재이므로, 5배라는 정의가 옳지 않다.
수평치수가 이 한도를 넘으면 기둥이 아니라 벽체로 취급한다.
대린벽을 한 내력벽에 직각으로 교차하는 벽으로 정의한 것은 옳다.
겹을 두께방향으로 단위 조적개체로 구성된 벽체로 정의한 것은 옳다.
테두리보를 보강근으로 보강된 조적조의 수평부재로 정의한 것은 옳다.

편심 압축을 받는 기둥의 최대응력 절댓값은 80 $kN/m^{2}$이다.
하중 20 kN이 단면 중심에서 한 방향으로 편심거리 0.5 m인 A점(변의 중앙)에 작용하므로 축응력과 휨응력을 합한다.
$A = 1 \times 1 = 1\,\mathrm{m^2}$, $Z = \dfrac{1 \times 1^2}{6} = \dfrac{1}{6}\,\mathrm{m^3}$
$\sigma = \dfrac{P}{A} \pm \dfrac{Pe}{Z} = 20 \pm \dfrac{20 \times 0.5}{1/6} = 20 \pm 60$
압축 최대 $80\,\mathrm{kN/m^2}$, 반대편은 $-40\,\mathrm{kN/m^2}$(인장)
20 — 편심을 무시한 축응력만의 값이다.
40 — 반대편 가장자리의 인장응력 절댓값으로, 최대가 아니다.
60 — 휨응력 성분만 계산하고 축응력을 더하지 않은 값이다.

수평하중이 없으므로 수평반력이 0이고, 따라서 CD 부재의 축력도 0이다. CD 부재가 인장력을 받는다는 설명이 옳지 않다.
평형: $\Sigma M_A = 0$에서 $V_B \times 6 = 60$, $V_B = 10\,\mathrm{kN}$(상향), $V_A = 10\,\mathrm{kN}$(하향). 반력은 크기가 같고 방향이 반대인 우력으로 외력 모멘트를 상쇄한다.
A·B 지점에 수직반력만 생긴다는 설명 — 수평 외력이 없어 이동지점 B는 물론 A의 수평반력도 0이므로 옳다.
E점 휨모멘트 절댓값 30 kN·m — D쪽에서 $10 \times 3 = 30\,\mathrm{kN\cdot m}$로 옳다.
AC·BD 부재에 휨모멘트가 없다는 설명 — 기둥에는 축방향 반력만 작용하고 수평력이 없으므로 옳다.