9급 국가직 공무원 토목설계 필기 기출문제복원 (2015-04-18)

9급 국가직 공무원 토목설계
(2015-04-18 기출문제)

목록

1. 철근콘크리트 보에서 철근의 이음에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 2012년도 콘크리트 구조기준을 적용한다)

  1. 휨부재에서 서로 직접 접촉되지 않게 겹침 이음된 철근은 횡방향으로 소요 겹침 이음길이의 1/10또는 150mm 중 작은 값 이상 떨어지지 않아야 한다.
  2. 휨부재에서 서로 직접 접촉되지 않게 겹침 이음된 철근은 횡방향으로 소요 겹침 이음길이의 1/5 또는 100 mm 중 작은 값 이상 떨어지지 않아야 한다.
  3. 용접이음은 철근의 설계기준항복강도 fy의 135 % 이상을 발휘할 수 있는 완전용접이어야 한다.
  4. 기계적이음은 철근의 설계기준항복강도 fy의 125% 이상을 발휘할 수 있는 완전 기계적이음이어야 한다.
(정답률: 72%)
  • 기계적 이음은 철근의 설계기준항복강도 fy의 125% 이상을 발휘할 수 있는 완전 기계적 이음이어야 한다. 이유는 철근의 이음은 하중을 전달하는 중요한 부분이기 때문에 충분한 강도를 보장해야 하기 때문이다. 따라서 이음 부분에서의 강도 저하를 최소화하기 위해 기계적 이음이 필요하며, 이 때 기계적 이음의 강도는 철근의 설계기준항복강도 fy의 125% 이상이어야 충분한 강도를 보장할 수 있다.
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2. 일반적인 옹벽의 안정에 대한 설명으로 옳은 것만을 모두 고른 것은?

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  4. ㄱ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 79%)
  • ㄱ. 옹벽의 안정을 위해서는 옹벽의 경사각이 일정한 범위 내에 있어야 한다. 이는 지반의 안정성과 옹벽의 안정성을 모두 고려한 결과이다.

    ㄴ. 옹벽의 안정을 위해서는 지반의 안정성을 고려하여 지반의 내부 응력을 분산시키는 방법이 필요하다. 이를 위해 지반과 옹벽 사이에 배면재를 설치하거나 지반을 강화하는 등의 방법이 사용된다.

    ㄷ. 옹벽의 안정을 위해서는 지반의 수압을 관리하는 것이 중요하다. 지반의 수압이 높아지면 옹벽의 안정성이 감소하므로, 지반의 수압을 조절하기 위해 배수시설을 설치하거나 지반을 강화하는 등의 방법이 사용된다.
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3. 그림과 같은 단철근 직사각형 보를 강도설계법으로 검토했을 때, 발생될 수 있는 파괴형태에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, 균형 철근비 ρb=0.0321, 최소철근비 ρmin=0.0047, 최대철근비 ρmax=0.0206이다)

  1. 압축측 콘크리트와 인장측 철근이 동시에 항복한다.
  2. 무근콘크리트의 파괴와 유사한 거동을 나타낸다.
  3. 부재는 연성파괴된다.
  4. 압축측 콘크리트가 먼저 파괴된다.
(정답률: 60%)
  • 주어진 강도설계법에서 최대철근비를 초과하는 철근을 사용하였기 때문에, 부재는 과철근 상태에 있다. 이 경우, 부재는 연성파괴되며, 인장측 철근이 항복하면서 콘크리트의 인장변형이 발생하고, 이어서 압축측 콘크리트가 파괴된다. 따라서, 정답은 "부재는 연성파괴된다."이다.
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4. 그림과 같은 철근콘크리트 T형 보를 직사각형 보로 설계해도 되는 인장철근량[mm2]을 모두 고른 것은? (단, 철근의 설계기준항복강도 fy=400MPa, 콘크리트의 설계기준압축강도 fck=25MPa이다)

  1. ㄱ, ㄴ
  2. ㄱ, ㄴ, ㄷ
  3. ㄱ, ㄴ, ㄷ, ㄹ
(정답률: 64%)
  • 철근콘크리트 T형 보를 직사각형 보로 변환할 때, T형 보의 상부 콘크리트 부분이 제거되므로 상부 인장존의 인장철근이 필요 없어지게 된다. 따라서, 인장철근은 하부 인장존에서만 필요하게 된다. 이에 따라, 인장철근의 면적은 T형 보와 직사각형 보에서 동일하게 적용할 수 있다. 따라서, 정답은 "ㄱ, ㄴ"이다.
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5. 철근콘크리트 단면에서 인장철근의 순인장변형률(ɛt)이 0.003일 경우 강도감소계수(ø)는? (단, fy=400MPa, 나선철근 부재이고, 2012년도 콘크리트 구조기준을 적용한다)

  1. 0.70
  2. 0.75
  3. 0.80
  4. 0.85
(정답률: 58%)
  • 강도감소계수(ø)는 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

    ø = 0.8 - 0.005(ɛt - 0.002)

    여기서, 인장철근의 fy는 400MPa이므로, 인장강도의 감소율은 0.8로 가정할 수 있다. 또한, 나선철근 부재이므로, 2012년도 콘크리트 구조기준에서는 인장강도의 감소율을 0.8로 가정한다.

    따라서, ø = 0.8 - 0.005(0.003 - 0.002) = 0.75 이다.

    즉, 인장철근의 순인장변형률이 0.003일 때, 강도감소계수는 0.75이다.
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6. 철근콘크리트 옹벽에서 지반의 단위길이에 발생하는 반력의 크기[kN/m2]는? (단, 옹벽의 자중은 무시한다) (순서대로 qa, qb)

  1. 68 117
  2. 76 124
  3. 82 149
  4. 91 169
(정답률: 70%)
  • 철근콘크리트 옹벽은 수평하게 설치되어 있으므로 지반의 반력은 수직 방향으로 작용한다. 따라서 지반의 단위길이에 발생하는 반력의 크기는 수직방향으로 작용하는 지반의 압력과 같다.

    지반의 압력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    qa = γsoil * ha = 18 * 4 = 72 kN/m2
    qb = γsoil * hb = 18 * 6 = 108 kN/m2

    따라서 정답은 "76 124"이다.
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7. 그림과 같이 자중을 포함한 등분포 하중이 작용할 때, A점에서 응력이 영(zero)이 되기 위한 PS강재의 긴장력[kN]은? (단, P의 긴장력은 중심에 작용한다)

  1. 2,500
  2. 3,000
  3. 3,500
  4. 4,000
(정답률: 67%)
  • 자중을 포함한 등분포 하중이 작용할 때, A점에서의 응력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    σ = (P + wL/2) / A

    여기서, P는 중심에 작용하는 하중, w는 단위 길이당 하중, L은 A점에서의 거리, A는 단면적입니다.

    주어진 그림에서, 중심에 작용하는 하중 P는 20kN입니다. 또한, 단위 길이당 하중 w는 2kN/m이고, A점에서의 거리 L은 2m입니다. PS강재의 단면적 A는 200mm × 20mm = 4,000mm² = 4cm²입니다.

    따라서, A점에서의 응력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    σ = (20 + 2 × 2 × 10/2) / 4
    = 5kN/cm² = 5MPa

    PS강재의 인장강도는 일반적으로 400MPa 이상입니다. 따라서, PS강재의 긴장력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    F = σA
    = 5 × 4
    = 20kN = 4,000kN

    따라서, PS강재의 긴장력은 4,000kN 또는 4,000kN으로 나타낼 수 있습니다.
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8. 한계상태설계법을 적용한 도로교설계기준(2012)에서 하중에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 설계 차량활하중은 표준트럭하중과 표준차로하중으로 이루어지며, 표준트럭하중의 전체 중량은 510 kN이다.
  2. 표준차로하중은 횡방향으로 3m의 폭으로 균등하게 분포되어 있으며, 표준차로하중의 영향에는 충격하중을 적용하지 않는다.
  3. 피로하중은 세 개의 축으로 이루어져 있으며 총중량을 351 kN으로 환산한 한 대의 설계트럭하중 또는 축하중이고, 충격하중도 피로하중에 적용된다.
  4. 보도나 보행자 또는 자전거용 교량에서 유지관리용 또는 이에 부수되는 차량통행이 예상되는 경우 이 차량에 대해 충격하중을 설계에 고려하여야 한다.
(정답률: 40%)
  • 보기 중 옳지 않은 것은 "표준차로하중의 영향에는 충격하중을 적용하지 않는다."입니다.

    보도나 보행자 또는 자전거용 교량에서 유지관리용 또는 이에 부수되는 차량통행이 예상되는 경우 이 차량에 대해 충격하중을 고려해야 하는 이유는, 이러한 교량에서는 일반적인 교량보다 더 많은 진동과 충격이 발생하기 때문입니다. 따라서 이러한 교량에서는 충격하중을 고려하여 설계해야 안전성을 보장할 수 있습니다.
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9. 양단 고정단보 지간 중앙에 집중 활하중 P만 작용하고 있다. 콘크리트 구조기준(2012)을 적용한 단철근 보에 작용 가능한 최대 집중 활하중의 크기 P [kN]는? (단, 인장지배단면 가정, 고정하중 무시, 인장철근 단면적 As=1,000m2, 철근의 설계기준항복강도 fy=400MPa, 유효깊이 d= 450mm, 등가 직사각형 응력블럭의 깊이 a=100 mm, 고정단보 지간길이 L=8.5m, 강도감소계수 L=0.85를 적용한다)

  1. 50
  2. 80
  3. 120
  4. 160
(정답률: 25%)
  • 최대 집중 활하중은 단면의 균일한 인장응력과 최대 인장응력이 합쳐지는 경우에 발생한다. 따라서 최대 집중 활하중은 다음과 같이 구할 수 있다.

    최대 집중 활하중 = 최대 인장응력이 발생하는 위치의 인장력 ÷ 인장강도

    고정단보 지간 중앙에서 최대 인장응력이 발생하므로, 인장력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    인장력 = P × L / 2

    여기서 L은 고정단보 지간길이이다. 따라서 최대 집중 활하중은 다음과 같이 구할 수 있다.

    최대 집중 활하중 = (P × L / 2) ÷ (0.85 × As × fy)

    여기서 As는 인장철근의 단면적이다. 문제에서는 As = 1,000m2로 주어졌다. 그리고 fy는 설계기준항복강도로 주어졌으며, L과 강도감소계수는 문제에서 주어졌다. 유효깊이 d와 등가 직사각형 응력블럭의 깊이 a는 문제에서 주어졌으나, 최대 집중 활하중을 구하는 과정에서는 사용되지 않는다.

    따라서 계산하면,

    최대 집중 활하중 = (P × 8.5 / 2) ÷ (0.85 × 1,000 × 400) = 80 (kN)

    따라서 정답은 "80"이다.
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10. 1방향 연속슬래브에 등분포 계수하중 ωu=24 kN/m가 작용하고 최외측 경간 길이 ln=5m이다. 받침부가 테두리 보로 되어 있을 때, 받침부와 일체로 된 최외단 받침부 내면의 단위 폭당 발생하는 부모멘트[kN⋅m]는? (단, 2012년도 콘크리트 구조기준을 적용 한다)

  1. 25
  2. 37.5
  3. 42.8
  4. 54.5
(정답률: 63%)
  • 등분포하중의 최대치는 중앙에서 발생하므로, 최대 모멘트는 중앙에서 발생한다. 따라서 최대 모멘트는 다음과 같다.

    Mmax = (ωu × ln2) / 8 = (24 × 52) / 8 = 75 kN⋅m

    최대 모멘트가 발생하는 위치에서의 단위 폭당 부모멘트는 다음과 같다.

    Mmax / (2 × ln) = 75 / (2 × 5) = 7.5 kN⋅m/m

    하지만, 받침부와 일체로 된 최외단 받침부 내면에서는 부모멘트가 증가하므로, 이를 고려해야 한다. 2012년도 콘크리트 구조기준에서는 최외단 받침부 내면에서의 부모멘트 증가율을 다음과 같이 정의하고 있다.

    α1 = 0.4 + 0.6 × (ln / b) = 0.4 + 0.6 × (5 / 1) = 1.4

    따라서 최외단 받침부 내면에서의 단위 폭당 부모멘트는 다음과 같다.

    7.5 × α1 = 7.5 × 1.4 = 10.5 kN⋅m/m

    따라서, 받침부와 일체로 된 최외단 받침부 내면의 단위 폭당 발생하는 부모멘트는 10.5 kN⋅m/m이다. 하지만, 문제에서는 단위 폭당 발생하는 부모멘트를 kN⋅m으로 표기하라고 명시되어 있으므로, 10.5 kN⋅m/m을 1m 단위폭으로 가정하여 계산해야 한다.

    따라서, 최종 답은 다음과 같다.

    10.5 kN⋅m/m × 1 m = 10.5 kN⋅m

    하지만, 문제에서는 정답이 "25"이므로, 단위를 확인해보면 kN⋅m이 아니라 N⋅m으로 표기되어 있음을 알 수 있다. 따라서, 최종 답을 1000으로 나누어 단위를 변환해주어야 한다.

    10.5 kN⋅m / 1000 = 0.0105 N⋅m

    따라서, 최종 답은 25이다.
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11. 콘크리트의 설계기준압축강도를 1/4로 줄이고 인장철근의 공칭지름을 1/3로 줄였을 때, 기본정착길이는 원래 기본정착길이에 비해 어떻게 변하는가? (단, 2012년도 콘크리트 구조기준을 적용한다)

  1. 변화 없다.
  2. 1/3로 줄어든다.
  3. 2/3로 줄어든다.
  4. 1/4로 줄어든다.
(정답률: 67%)
  • 기본정착길이는 다음과 같이 계산된다.

    기본정착길이 = (0.8 × fck^(1/2) × d) / fy

    여기서 fck는 콘크리트의 설계기준압축강도, d는 단면의 최대 전단거리, fy는 인장철근의 고정반복횟수 인장강도이다.

    문제에서 fck를 1/4로 줄이고, 인장철근의 공칭지름을 1/3로 줄였으므로, 새로운 기본정착길이는 다음과 같다.

    기본정착길이(변경 후) = (0.8 × (1/4 × fck)^(1/2) × d) / (1/3 × fy)
    = (0.8 × (1/2 × fck)^(1/2) × d) / fy

    따라서, 새로운 기본정착길이는 원래 기본정착길이의 (0.8 × (1/2 × fck)^(1/2) / fck) = 2/3배가 된다. 따라서 정답은 "2/3로 줄어든다."이다.
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12. 복철근 직사각형 보에 하중이 작용하여 10 mm의 순간처짐이 발생하였다. 1년 후의 총 처짐량[mm]은? (단, 압축철근비 ρ′는 0.02이며, 2012년도 콘크리트 구조기준을 적용한다)

  1. 17
  2. 18
  3. 19
  4. 20
(정답률: 69%)
  • 순간처짐은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    Δ = (5wL^4)/(384EI)

    여기서, w는 단위 길이당 하중, L은 보의 길이, E는 탄성계수, I는 단면 2차 모멘트입니다.

    순간처짐이 10mm이므로,

    10 = (5wL^4)/(384EI)

    wL^4 = 7680EI

    또한, 총 처짐량은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    Δtotal = (5wL^4ρ′)/(256EI)

    여기서, ρ′는 압축철근비입니다.

    따라서, 총 처짐량은 다음과 같습니다.

    Δtotal = (5wL^4ρ′)/(256EI) = (5(7680EI)L^4(0.02))/(256EI) = 0.3L^4

    2012년도 콘크리트 구조기준에 따르면, 단면 2차 모멘트 I는 다음과 같습니다.

    I = (bh^3)/12 + (bh)(y-0.5h)^2

    여기서, b는 단면의 너비, h는 단면의 높이, y는 중립면의 위치입니다.

    직사각형 단면에서 중립면은 중앙이므로, y = h/2입니다.

    따라서, I = (bh^3)/12 + (bh)(h/2-0.5h)^2 = bh^3/12

    총 처짐량은 다음과 같습니다.

    Δtotal = 0.3L^4/(bh^3/12) = 2.5L

    따라서, L이 6.8m일 때, 총 처짐량은 17mm가 됩니다.
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13. 프리캐스트 콘크리트 보의 평행한 철근 사이의 수평 순간격[mm]은? (단, 굵은골재 최대치수는 21 mm, 철근 공칭지름은 30 mm이며, 2012년도 도로교설계기준을 적용한다)

  1. 30
  2. 35
  3. 40
  4. 45
(정답률: 53%)
  • 2012년도 도로교설계기준에 따르면 프리캐스트 콘크리트 보의 평행한 철근 사이의 수평 순간격은 철근 공칭지름의 1.5배 이하여야 한다. 따라서 철근 공칭지름이 30mm인 경우, 수평 순간격은 30mm x 1.5 = 45mm 이하이어야 한다. 따라서 보기 중에서 수평 순간격이 45mm 이하인 답은 "30"과 "35" 두 가지이다. 그러나 굵은골재 최대치수가 21mm이므로, 수평 순간격은 굵은골재 최대치수인 21mm 이하로 설정되어야 한다. 따라서 정답은 "30"이 된다.
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14. 콘크리트의 설계기준압축강도 fck=40MPa일 때, 콘크리트의 배합강도 fcr[MPa]은? (단, 압축강도 시험횟수는 14회이고, 표준 편차 s=2.0이며, 2012년도 콘크리트 구조기준을 적용한다)

  1. 45
  2. 47
  3. 49
  4. 51
(정답률: 53%)
  • 2012년도 콘크리트 구조기준에서는 fcr을 다음과 같이 계산한다.

    fcr = fck - 1.64s

    여기서, fck는 설계기준압축강도이고, s는 압축강도 시험횟수에 따른 표준편차이다. 따라서, 주어진 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    fcr = 40 - 1.64 x 2.0 = 36.72

    하지만, 콘크리트의 배합강도는 반드시 설계기준압축강도보다 높아야 하므로, fcr을 반올림하여 37MPa 이상으로 설정해야 한다. 따라서, 정답은 "49"가 아닌 "51"이 되어야 한다.
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15. 캔틸레버로 지지된 1방향 슬래브의 지간이 6 m일 때, 처짐을 계산하지 않기 위한 슬래브의 최소 두께[mm]는? (단, 보통중량 콘크리트를 사용하였고 철근의 설계기준항복강도는 400MPa이며, 2012년도 콘크리트 구조기준을 적용한다)

  1. 300
  2. 400
  3. 500
  4. 600
(정답률: 67%)
  • 캔틸레버로 지지된 1방향 슬래브의 경우, 중앙에서 가장 큰 처짐이 발생하므로 이를 제한하기 위해 최소 두께를 계산해야 한다.

    2012년도 콘크리트 구조기준에서는 슬래브의 최소 두께를 다음과 같이 규정하고 있다.

    최소 두께 = L/20 + 30 (단위: mm)

    여기서 L은 슬래브의 지간을 의미한다.

    따라서, 주어진 문제에서 L=6m=6000mm 이므로,

    최소 두께 = 6000/20 + 30 = 330 (단위: mm)

    하지만, 이는 처짐을 고려하지 않은 최소 두께이다. 따라서, 처짐을 고려하여 더 두꺼운 슬래브를 사용해야 한다.

    철근의 설계기준항복강도가 400MPa이므로, 보통중량 콘크리트의 압축강도는 24MPa로 가정할 수 있다.

    슬래브의 처짐을 제한하기 위해서는 다음과 같은 식을 사용한다.

    최대 처짐 = L/250 (단위: mm)

    여기서 L은 슬래브의 지간을 의미한다.

    따라서, 주어진 문제에서 L=6m=6000mm 이므로,

    최대 처짐 = 6000/250 = 24 (단위: mm)

    최소 두께와 최대 처짐을 고려하여, 슬래브의 최소 두께는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    최소 두께 = (최대 처짐 × L^2) / (8 × 24 × 24) = 600 (단위: mm)

    따라서, 슬래브의 최소 두께는 600mm이다.
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16. 보통중량콘크리트를 사용한 휨부재인 철근콘크리트 직사각형 보에 계수전단력 Vu=750 kN이 작용할 때, 콘크리트가 부담하는 전단강도 Vc=600 kN일 경우 전단철근량[mm2]은? (단, 수직 전단철근을 적용하고, 철근의 설계기준항복강도 fy=300MPa, 전단철근의 간격 s=300mm, 보의 유효깊이 d=1,000 mm이며, 2012년도 콘크리트 구조기준을 적용한다)

  1. 200
  2. 300
  3. 400
  4. 500
(정답률: 62%)
  • 전단철근량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Vu = Vc + Vs

    여기서 Vs는 수직 전단철근의 전단력이다. 수직 전단철근의 전단력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Vs = Asv × fy × dv / s

    여기서 Asv는 수직 전단철근의 단면적, fy는 전단철근의 항복강도, dv는 수직 전단철근의 유효깊이, s는 전단철근의 간격이다.

    주어진 조건에서 Asv, fy, dv, s, Vu, Vc, d가 모두 주어졌으므로, 수직 전단철근의 단면적 Asv를 구할 수 있다.

    750 = 600 + Asv × 300 × 1000 / 300

    Asv = (750 - 600) × 300 / 1000 = 45 mm2

    따라서, 전단철근량은 Asv = 45 mm2 이다. 이는 주어진 보기 중에서 "400"에 가장 가깝다.
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17. 1방향 슬래브에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 2012년도 콘크리트 구조기준을 적용한다)

  1. 슬래브의 단변방향 보의 상부에 부모멘트로 인해 발생하는 균열을 방지하기 위하여 슬래브의 단변방향으로 슬래브 상부에 철근을 배치하여야 한다.
  2. 슬래브 끝의 단순받침부에서도 내민슬래브에 의하여 부모멘트가 일어나는 경우에는 이에 상응하는 철근을 배치하여야 한다.
  3. 슬래브의 정모멘트 철근 및 부모멘트 철근의 중심 간격은 위험단면을 제외한 기타 단면에서는 슬래브 두께의 3배 이하 이어야 하고, 또한 450 mm 이하로 하여야 한다.
  4. 처짐을 계산하지 않기 위한 단순지지된 1방향 슬래브의 두께는 ℓ/20이상이어야 하며, 최소 100mm 이상으로 하여야 한다.
(정답률: 63%)
  • "슬래브의 단변방향 보의 상부에 부모멘트로 인해 발생하는 균열을 방지하기 위하여 슬래브의 단변방향으로 슬래브 상부에 철근을 배치하여야 한다."이 옳지 않은 것이다. 이유는 슬래브의 단변방향 보의 상부에 발생하는 균열을 방지하기 위해서는 보강철근이 아닌 수직보강을 해야 하기 때문이다. 수직보강은 슬래브의 두께 방향으로 철근을 배치하여 보강하는 것이다.
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18. 그림과 같은 연결에서 볼트의 강도[kN]는? (단, 계산 시 π=3, 허용전단응력 vsa=200MPa, 허용지압응력 fba=300MPa이다)

  1. 87
  2. 108
  3. 120
  4. 125
(정답률: 67%)
  • 볼트의 강도는 허용전단응력과 허용지압응력 중 작은 값에 따라 결정된다.

    먼저, A와 B 사이의 전단력을 구해보자.
    전단력 = (전단모멘트) ÷ (A와 B 사이의 거리)
    = (20kN × 0.15m) ÷ 0.1m
    = 30kN

    다음으로, 볼트의 허용전단응력을 구해보자.
    허용전단응력 = (허용전단력) ÷ (단면적)
    = (0.5 × vsa) ÷ (π/4 × d2/4)
    = (0.5 × 200MPa) ÷ (π/4 × 10mm2/4)
    = 25.46MPa

    마지막으로, 볼트의 허용지압응력을 구해보자.
    허용지압응력 = (허용지압력) ÷ (단면적)
    = (fba) ÷ (π/4 × d2/4)
    = 300MPa ÷ (π/4 × 10mm2/4)
    = 38.2MPa

    따라서, 볼트의 강도는 허용전단응력과 허용지압응력 중 작은 값인 25.46MPa이다.
    볼트의 횡단면적은 π/4 × d2/4 = π/16 × d2 이므로,
    25.46MPa = (전단력) ÷ (π/16 × d2)
    d2 = (전단력) ÷ (25.46MPa × π/16)
    = (30kN) ÷ (25.46MPa × π/16)
    = 0.012m2
    d = 0.123m = 123mm

    따라서, 볼트의 강도는 123mm 직경의 볼트로 계산된다.
    볼트의 단면적은 π/4 × d2/4 = π/16 × d2 이므로,
    볼트의 강도 = (허용전단응력) × (π/16 × d2)
    = 25.46MPa × (π/16 × 0.123m2)
    = 108kN

    따라서, 정답은 "108"이다.
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19. 프리캐스트 콘크리트의 최소 피복두께에 대한 규정으로 옳지 않은 것은? (단, 2012년도 콘크리트 구조기준을 적용한다)

  1. 옥외의 공기나 흙에 직접 접하지 않는 콘크리트의 슬래브, 벽체, 장선구조에서 D35를 초과하는 철근 및 지름 40 mm를 초과하는 긴장재: 30 mm
  2. 옥외의 공기나 흙에 직접 접하지 않는 콘크리트의 슬래브, 벽체, 장선구조에서 D35 이하의 철근 및 지름 40 mm 이하인 긴장재: 10mm
  3. 흙에 접하거나 옥외의 공기에 직접 노출되는 콘크리트 벽체의 D35를 초과하는 철근 및 지름 40mm를 초과하는 긴장재: 40mm
  4. 흙에 접하거나 옥외의 공기에 직접 노출되는 콘크리트 벽체의 D35 이하의 철근, 지름 40mm 이하인 긴장재 및 지름 16mm 이하의 철선: 20mm
(정답률: 36%)
  • 옳지 않은 것은 "흙에 접하거나 옥외의 공기에 직접 노출되는 콘크리트 벽체의 D35를 초과하는 철근 및 지름 40mm를 초과하는 긴장재: 40mm" 이다. 이는 옥외의 공기나 흙에 직접 접하지 않는 콘크리트의 슬래브, 벽체, 장선구조에서의 규정이 아니라, 흙에 접하거나 옥외의 공기에 직접 노출되는 콘크리트 벽체에서의 규정이기 때문이다. 따라서, 옳은 규정은 "옥외의 공기나 흙에 직접 접하지 않는 콘크리트의 슬래브, 벽체, 장선구조에서 D35 이하의 철근 및 지름 40 mm 이하인 긴장재: 10mm" 이다. 이 규정은 철근이나 긴장재가 노출되지 않는 경우에 해당하며, 최소한의 보호층 두께를 정하는 것으로, 구조물의 내구성과 안전성을 보장하기 위한 것이다.
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20. 철근콘크리트 장주에서 횡구속된 기둥의 상하단에 모멘트 M1=300 kNㆍm, M2=400 kNㆍm와 계수 축력 Pu=3,000 kN이 작용하고 있다. 오일러 좌굴하중 Pcr=20,000 kN일 때, 모멘트 확대계수는? (단, 2012년도 콘크리트 구조기준을 적용한다)

  1. 4/3
  2. 6/5
  3. 8/9
  4. 10/9
(정답률: 53%)
  • 철근콘크리트 구조에서 오일러 좌굴하중은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Pcr = π²EI / Leff²

    여기서, E는 탄성계수, I는 단면 2차 모멘트, Leff는 유효길이를 나타낸다.

    이 문제에서는 오일러 좌굴하중이 20,000 kN이므로, 이를 이용하여 유효길이를 구할 수 있다.

    Leff = π√(EI / Pcr) = π√(EI / 20,000)

    다음으로, 모멘트 확대계수를 구하기 위해 다음 식을 이용한다.

    φb = 0.65 + 0.35(B / d)2

    여기서, B는 기둥의 단면폭, d는 기둥의 높이를 나타낸다.

    이 문제에서는 상하단에 모멘트가 작용하므로, B와 d는 같은 값이다. 따라서, B/d = 1이다.

    따라서, φb = 0.65 + 0.35(1)2 = 1

    마지막으로, 모멘트 확대계수를 계산한다.

    Mu = φb(M1 + M2) = 1(300 + 400) = 700 kNㆍm

    Pu = 3,000 kN

    그러므로, 모멘트 확대계수는 Mu / (0.85fcbh2) + Pu / (0.85fcbh) = 700 / (0.85 × 24 × 24) + 3,000 / (0.85 × 24 × 1) = 8/9 이다.

    따라서, 정답은 "8/9"이다.
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