[7급 국가직 건축구조학] 26년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

50층 이상 또는 높이 200 m 이상인 초고층건축구조물의 풍하중 중요도계수는 1.05를 적용한다.
풍하중 중요도계수는 건축물의 중요도가 클수록 커지며, 초고층건축구조물은 붕괴 시 피해가 매우 커서 일반 건축물보다 할증된 값을 쓴다.
1.00: 중요도(특)·중요도(1)에 해당하는 일반 건축물에 적용하는 값이다.
0.95: 중요도(2)에 해당하는 건축물에 적용하는 값이다.
0.90: 중요도(3)처럼 중요도가 낮은 가설·소규모 건축물에 적용하는 값이다.

단일 기둥의 축력을 하나의 기초판으로 지반에 전달하는 기초는 독립기초이다.
기초는 기초판이 받치는 기둥·벽의 개수와 배치에 따라 구분된다.
병용기초: 직접기초와 말뚝기초처럼 서로 다른 형식의 기초를 함께 사용하는 기초이다.
복합기초: 2개 이상의 기둥을 하나의 기초판으로 지지하는 기초이다.
연속기초: 벽 또는 일렬로 늘어선 기둥을 띠 모양의 기초판으로 연속 지지하는 기초이다.

인장 이형철근의 정착길이는 항상 300 mm 이상이어야 하므로 200 mm 이상이라는 설명이 옳지 않다.
200 mm 이상은 압축 이형철근의 정착길이 하한으로, 인장과 압축의 최솟값을 바꾸어 놓은 함정이다.
갈고리는 압축철근의 정착에 유효하지 않은 것으로 보므로 옳은 설명이다.
철근의 인장력·압축력이 단면 양측에서 발휘되도록 묻힘길이, 갈고리, 기계적 정착 또는 그 조합으로 정착한다.
다발철근 내 개개 철근의 정착길이는 3개 다발이면 20 %, 4개 다발이면 33 %를 증가시킨다.

삼각형 분포하중을 받는 단순보의 반력비는 $R_{\mathrm{A}} : R_{\mathrm{B}} = 1 : 2$이다.
전체 하중 $W = \dfrac{\omega L}{2}$는 삼각형 도심, 즉 B점에서 $\dfrac{L}{3}$ 위치에 작용한다.
$R_{\mathrm{A}} = \dfrac{\omega L}{2} \times \dfrac{1}{3} = \dfrac{\omega L}{6}$
$R_{\mathrm{B}} = \dfrac{\omega L}{2} \times \dfrac{2}{3} = \dfrac{\omega L}{3}$
1:3 — 하중 도심을 B점에서 L/4로 잡은 비로, 삼각형 도심 위치와 맞지 않는다.
2:1 — A·B 반력을 뒤바꾼 값으로, 하중이 큰 B점 쪽 반력이 더 커야 한다.
3:1 — A점 반력이 더 크다는 비로, 하중이 B점 쪽으로 커지는 조건과 반대다.

훅의 법칙으로 구한 부재의 탄성계수는 100,000 MPa이다.
공식: $\delta = \dfrac{PL}{EA} \;\Rightarrow\; E = \dfrac{PL}{A\delta}$
대입: $E = \dfrac{40000\,\mathrm{N} \times 4000\,\mathrm{mm}}{800\,\mathrm{mm^2} \times 2\,\mathrm{mm}}$
결과: $E = \dfrac{1.6\times10^{8}}{1600} = 100000\,\mathrm{MPa}$
하중은 N, 길이는 mm로 단위를 맞추어야 $MPa(N/mm^{2})$로 바로 얻어진다.

도서관 서고의 기본등분포활하중은 7.5 $kN/m^{2}$이므로 7 $kN/m^{2}$라는 설명이 옳지 않다.
서고는 서가와 장서가 밀집해 하중이 매우 커서, 경량품 저장창고보다도 무거운 활하중을 적용한다.
경량품 저장창고의 기본등분포활하중은 6 $kN/m^{2}$이다.
공동주택의 공용실은 5 $kN/m^{2}$이다.
극장 및 집회장 중 고정 좌석인 경우는 4 $kN/m^{2}$이다.

마이크로 파일은 지반에 구멍을 뚫고 강봉을 삽입한 뒤 그라우트하여 만드는 소구경의 깊은 기초라는 정의가 옳다.
나머지 용어는 다른 개념의 정의와 바뀌어 있다.
파일캡은 여러 말뚝의 머리를 묶어 상부 하중을 말뚝에 분배하는 구조체이며, 암반에 말뚝을 근입시키려 형성한 구멍은 소켓이다.
흙의 전단파괴가 발생하는 단위면적당 하중은 극한지지력이며, 허용지지력은 극한지지력을 안전율로 나눈 값이다.
상부 하중을 말뚝 등으로 깊은 지지층에 전달하는 것은 깊은기초이며, 얕은기초는 하중을 기초판 아래 지반에 직접 전달한다.

기초판 또는 슬래브 윗면에 연결되는 압축부재의 첫 번째 띠철근은 다른 띠철근 간격의 1/2 이하에 배치해야 하므로 2/3 이하라는 설명이 옳지 않다.
기둥 하단과 상단의 첫 띠철근은 모두 띠철근 간격의 1/2 이내로 두어 단부 구속을 확보한다.
나선철근의 정착은 나선철근 끝에서 추가로 1.5 회전만큼 더 확보한다.
기둥머리가 있는 기둥의 나선철근은 기둥머리의 지름이나 폭이 기둥의 2배가 되는 곳까지 연장한다.
슬래브·지판·기둥전단머리의 최하단 수평철근 아래 첫 띠철근도 다른 띠철근 간격의 1/2 이하로 둔다.

기선 아래쪽에 필릿 삼각형이 그려져 있으므로 화살표 있는 쪽에 용접한다는 뜻이다.
기호 왼쪽의 6은 필릿 사이즈(다리길이), 오른쪽의 500은 용접 길이이다.
현장용접 — 기선과 화살표 꺾인 점에 깃발 표시가 있어야 하는데 그림에는 없다.
유효목두께 6 mm — 6은 사이즈이며 유효목두께는 $0.7 \times 6 = 4.2\,\mathrm{mm}$이다.
그루브용접 — 직각삼각형 기호는 필릿용접을 나타낸다.

하중 직각 단면에 볼트 구멍 2개가 나란히 있으므로 순단면적은 $760\,\mathrm{mm^2}$이다.
M22 고장력볼트는 공칭지름이 24 mm 미만이므로 구멍 지름은 $22 + 2 = 24\,\mathrm{mm}$이다.
$A_n = (200 - 2 \times 24) \times 5 = 152 \times 5 = 760\,\mathrm{mm^2}$
740 — 구멍 지름을 26 mm로 크게 공제한 값이다.
780 — 볼트 공칭지름 22 mm를 그대로 공제한 값이다.
800 — 구멍 공제 폭이 부족한 값으로 구멍 지름 기준과 맞지 않는다.

경사 스터럽은 주인장철근에 45° 이상의 각도로 설치해야 하므로 30° 각도의 스터럽은 전단철근으로 인정되지 않는다.
30° 이상이면 되는 것은 굽힘철근이며, 경사 스터럽과 각도 하한이 다르다는 점이 함정이다.
스터럽과 굽힘철근을 조합한 형태는 전단철근으로 사용할 수 있다.
부재축에 직각으로 배치한 용접철망은 전단철근으로 사용할 수 있다.
주인장철근에 45°로 구부린 굽힘철근은 30° 이상 조건을 만족하므로 전단철근으로 유효하다.

보 B의 유효폭은 세 조건 중 최솟값인 2,000 mm이다.
대칭 T형보의 유효폭은 플랜지 두께의 16배에 복부폭을 더한 값, 양측 슬래브 중심간 거리, 보 경간의 1/4 중 작은 값으로 한다.
$16t_f + b_w = 16 \times 180 + 300 = 3180\,\mathrm{mm}$
슬래브 중심간 거리 $= 1500 + 1500 = 3000\,\mathrm{mm}$
$\dfrac{\ell}{4} = \dfrac{8000}{4} = 2000\,\mathrm{mm}$
1,500 — 보 간격의 절반으로, 대칭 T형보 유효폭 조건에 해당하지 않는다.
3,000 — 양측 슬래브 중심간 거리 조건값일 뿐 최솟값이 아니다.
3,180 — 플랜지 두께 조건값으로 최솟값이 아니다.

바람막이가 없고 바람이 거센 곳일수록 지붕의 눈이 날려가므로 평지붕설하중의 노출계수는 작아진다. 크다는 설명이 옳지 않다.
노출계수는 바람에 의한 눈 날림 효과를 반영하며, 주변이 막혀 바람이 약할수록 눈이 쌓여 계수가 커진다.
최소 지상설하중은 0.5 $kN/m^{2}$로 한다.
비난방구조물은 지붕 위 눈이 녹지 않으므로 온도계수가 난방구조물보다 크다.
기본지상설하중은 재현기간 100년에 대한 수직 최심적설깊이를 기준으로 한다.

블록전단파단은 한쪽 방향으로는 전단파단, 다른 방향으로는 인장파단이 발생하는 한계상태이므로 압축파단이라는 정의가 옳지 않다.
볼트 구멍을 따라 판의 일부가 블록 형태로 떨어져 나가는 파괴로, 압축은 관여하지 않는다.
패널존은 보와 기둥 플랜지의 연장선으로 둘러싸인 보-기둥 접합부의 웨브영역이다.
엔드탭은 용접선 단부에 붙이는 보조판으로, 아크 시작부·종단부의 크레이터 등 결함을 부재 밖으로 빼낸다.
스캘럽은 용접이음새나 받침쇠의 관통, 용접이음새끼리의 교차를 피하기 위한 원호상의 구멍이다.

3힌지 라멘이므로 전체 평형과 힌지 C의 모멘트 0 조건을 함께 쓰면 A지점 수평반력은 4 kN이다.
전체 $\Sigma M_{\mathrm{A}} = 0$: $V_{\mathrm{E}} \times 7 = 7 \times 4$ → $V_{\mathrm{E}} = 4\,\mathrm{kN}$(상향)
CDE 부분 $\Sigma M_{\mathrm{C}} = 0$: $V_{\mathrm{E}} \times 3 = H_{\mathrm{E}} \times 4$ → $H_{\mathrm{E}} = 3\,\mathrm{kN}$
수평 평형: $H_{\mathrm{A}} = 7 - 3 = 4\,\mathrm{kN}$
2 — 이 값이면 E지점 수평반력이 5 kN이 되어 힌지 C의 모멘트 0 조건을 만족하지 않는다.
3 — E지점 수평반력의 크기로, A지점 값과 혼동한 것이다.
5 — 이 값이면 E지점 수평반력이 2 kN이 되어 힌지 C의 모멘트 0 조건을 만족하지 않는다.

설계기준항복강도 500 MPa 이형철근의 수축·온도철근비는 0.0016 이상이므로 0.0012 이상이라는 설명이 옳지 않다.
항복강도가 400 MPa를 초과하면 $\rho = 0.002 \times \dfrac{400}{f_y}$로 구한다.
대입: $\rho = 0.002 \times \dfrac{400}{500} = 0.0016$
수축·온도철근은 설계기준항복강도 $f_y$를 발휘할 수 있도록 정착되어야 한다.
수축·온도철근의 간격은 슬래브 두께의 5배 이하, 또한 450 mm 이하로 한다.
휨철근이 1방향으로만 배치되면 그 직각방향으로 수축·온도철근을 배치한다.

작은보 단부에서 모멘트 접합이 가능하도록 접합부가 형성되는 경우에 한하여 작은보를 연속단으로 설계할 수 있다. 설계할 수 없다는 설명이 옳지 않다.
모멘트를 전달할 수 있는 접합 상세가 확보될 때에만 연속단 가정이 허용된다는 취지의 조항이다.
접합부는 크리프·건조수축·온도에 의한 부피변화의 구속효과를 고려하여 설계한다.
연직하중에 의한 마찰력만으로 저항하는 접합부 상세는 사용할 수 없다.
보-기둥 접합부는 시공단계와 접합부·덧침 콘크리트의 합성단계 모두에 대해 안전성을 확보한다.

균형변형률 상태의 등가직사각형 응력블록 깊이는 264 mm이다.
$f_{ck} \le 40\,\mathrm{MPa}$이므로 $\varepsilon_{cu} = 0.0033$, $\beta_1 = 0.80$이고, $\varepsilon_y = \dfrac{400}{200000} = 0.002$이다.
변형률 닮음비: $c_b = \dfrac{0.0033}{0.0033 + 0.002} \times 530 = 330\,\mathrm{mm}$
$a_b = \beta_1 c_b = 0.80 \times 330 = 264\,\mathrm{mm}$
330 — 중립축 깊이 자체로, $\beta_1$을 곱하지 않은 값이다.
304 — $\beta_1 c_b$보다 큰 값으로 계산식과 맞지 않는다.
280 — 구 기준의 $\beta_1 = 0.85$를 적용한 값($0.85 \times 330 \approx 280$)이다.

전단력이 0이 되는 D점에서 휨모멘트 절댓값이 최대(9 kN·m)가 된다.
휨모멘트 변화량은 전단력도 면적과 같으므로 E점(0)에서 차례로 누적한다.
$M_{\mathrm{A}} = 1.5 \times 4 = 6$
$M_{\mathrm{B}} = 6 - 6.5 \times 2 = -7$
$M_{\mathrm{C}} = -7 + \dfrac{8 + 6}{2} \times 1 = 0$
$M_{\mathrm{D}} = 0 + \dfrac{6 \times 3}{2} = 9\,\mathrm{kN \cdot m}$
A — 휨모멘트 6 kN·m로 D점보다 작다.
B — 휨모멘트 절댓값 7 kN·m로 D점보다 작다.
C — 내부 힌지이므로 휨모멘트가 0이다.

기반암 깊이가 20 m를 초과하고 토층평균전단파속도가 180 m/s 이상인 지반은 깊고 단단한 지반인 $S_4$이다.
지반은 기반암 깊이(얕은 지반·깊은 지반)와 토층평균전단파속도(단단·연약)로 분류한다.
$S_2$는 기반암 깊이 20 m 이하의 얕고 단단한 지반이다.
$S_3$는 기반암 깊이 20 m 이하의 얕고 연약한 지반이다.
$S_5$는 기반암 깊이 20 m 초과이면서 토층평균전단파속도가 180 m/s 미만인 깊고 연약한 지반이다.

B점 처짐은 하중점 처짐과 하중점 처짐각에 의한 처짐을 더한 $\dfrac{Pa^2}{6EI}(3L - a)$이다.
하중점 처짐 $\dfrac{Pa^3}{3EI}$, 처짐각 $\dfrac{Pa^2}{2EI}$이며, 하중점에서 B점까지는 휨모멘트가 없어 직선으로 기울어진다.
$\delta_{\mathrm{B}} = \dfrac{Pa^3}{3EI} + \dfrac{Pa^2}{2EI}(L - a) = \dfrac{Pa^2}{6EI}(3L - a)$
$\dfrac{Pa^2}{2EI}(L - a)$ — 처짐각에 의한 추가 처짐만 계산하고 하중점 처짐을 뺀 값이다.
$\dfrac{Pa^2}{2EI}(3L - a)$ — 계수가 3배 커서 합산 결과와 맞지 않는다.
$\dfrac{Pa^2}{6EI}(L - a)$ — 괄호 안 항이 합산 결과와 맞지 않는다.

필릿용접 2줄의 유효면적은 1,120 mm²이다.
사이즈 10 mm이므로 유효목두께 $a = 0.7 \times 10 = 7\,\mathrm{mm}$, 유효길이는 용접길이에서 사이즈의 2배를 뺀 $l_e = 100 - 2 \times 10 = 80\,\mathrm{mm}$이다.
그림의 화살표가 위·아래 두 용접선을 가리키므로 $A_w = 7 \times 80 \times 2 = 1120\,\mathrm{mm^2}$
1,400 — 유효길이에서 사이즈의 2배를 공제하지 않은 값이다.
1,200 — 유효목두께·유효길이 계산으로 나오지 않는 값이다.
1,320 — 역시 유효목두께·유효길이 계산으로 나오지 않는 값이다.

소성응력분포법에서 충전형원형강관합성기둥의 콘크리트는 강관의 구속 효과를 고려해 압축응력을 할증할 수 있으므로, 고려할 수 없다는 설명이 옳지 않다.
원형강관은 내부 콘크리트를 횡구속하여 압축강도를 높이므로 각형강관이나 매입형보다 큰 콘크리트 응력을 적용한다.
매입형합성부재는 강재가 콘크리트에 둘러싸여 있어 국부좌굴을 고려할 필요가 없다.
합성단면의 공칭강도를 결정할 때 콘크리트의 인장강도는 무시한다.
변형률적합법에서는 단면에 걸쳐 변형률이 선형적으로 분포한다고 가정한다.

편심 압축을 받는 단주의 최대압축응력은 2.0 MPa이다.
A점은 단면 도심에서 한 축 방향으로 100 mm 떨어져 있으므로 축응력과 휨응력의 합으로 구한다.
$A = 200 \times 200 = 40000\,\mathrm{mm^2}$, $Z = \dfrac{200^3}{6} = 1.333 \times 10^6\,\mathrm{mm^3}$
$\sigma = \dfrac{20000}{40000} + \dfrac{20000 \times 100}{1.333 \times 10^6} = 0.5 + 1.5 = 2.0\,\mathrm{MPa}$
1.0 — 반대편 연단의 응력($0.5 - 1.5 = -1.0\,\mathrm{MPa}$, 인장)의 크기로, 최대압축응력이 아니다.
3.0 — 축응력과 휨응력의 합(0.5 + 1.5)보다 크다.
4.0 — 역시 축응력과 휨응력의 합보다 크다.

지면으로부터 200 mm 이내에 설치되는 부재는 습기에 의한 부후를 막기 위해 방부목재를 사용한다는 설명이 옳다.
전통목구조라도 현행 재료와 철물의 사용을 배제하지 않으며, 맞춤 접합부는 실제 거동에 맞게 가정한다.
구조부재에는 품질이 확보된 구조용집성재도 사용할 수 있다.
기둥은 철물 등으로 초석에 고정하는 방식을 적용할 수 있다.
전통 맞춤으로 결구된 대들보-기둥 접합부는 회전에 저항하는 능력이 작아 강접합만으로 가정하지 않으며, 일반적으로 핀접합으로 가정한다.