9급 지방직 공무원 건축구조 필기 기출문제복원 (2021-06-05)

9급 지방직 공무원 건축구조
(2021-06-05 기출문제)

목록

1. 얇은 평면 슬래브를 굽혀 긴 경간을 지지할 수 있도록 만든 구조는?

  1. 현수 구조
  2. 트러스 구조
  3. 튜브 구조
  4. 절판 구조
(정답률: 70%)
  • 얇은 평면 슬래브를 굽혀 긴 경간을 지지할 수 있도록 만든 구조는 "절판 구조"입니다. 이는 슬래브의 두께를 얇게 하고, 그 위에 수직 방향으로 놓인 절판을 이용하여 하중을 분산시키는 구조로, 경제적이면서도 강력한 지지력을 가지고 있습니다.
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2. 다음은 조적조 아치를 설명한 것이다. (가)에 들어갈 용어는?

  1. 휨모멘트
  2. 전단력
  3. 압축력
  4. 인장력
(정답률: 59%)
  • 조적조 아치는 아치 구조물 중 하나로, 아치의 중심부에 있는 돌을 압축력으로 인해 서로 밀어내어 안정성을 유지하는 구조물입니다. 따라서 (가)에 들어갈 용어는 "압축력"입니다.
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3. 다음에서 설명하는 목구조 부재는?

  1. 토대
  2. 깔도리
  3. 버팀대
  4. 귀잡이
(정답률: 52%)
  • 이 목구조 부재는 건물의 기반을 이루는 중요한 부분으로, 건물의 무게를 지탱하고 전달하는 역할을 합니다. 따라서 건물의 안정성과 견고함을 결정짓는 중요한 역할을 하기 때문에 "토대"라는 답이 적절합니다. "깔도리"는 바닥재를 깔아주는 역할, "버팀대"는 지지대 역할, "귀잡이"는 지붕을 지지하는 역할을 합니다.
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4. 그림과 같은 강구조 용접이음 표기에서 S는?

  1. 개선각
  2. 용접간격
  3. 용접사이즈
  4. 용접부처리방법
(정답률: 54%)
  • 그림에서 S는 용접사이즈를 나타냅니다. 이는 용접할 부재의 두께에 따라 결정되는 용접의 크기를 의미합니다. 따라서 이 문제에서는 강구조 용접이음의 용접사이즈가 어떻게 결정되는지를 묻고 있습니다.
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5. 특수환경에 노출되지 않고 프리스트레스하지 않는 부재에 대한 현장치기콘크리트의 최소 피복두께로 옳지 않은 것은?

  1. D19 이상의 철근을 사용한 옥외의 공기에 직접 노출되는 콘크리트의 경우: 50mm
  2. D35 이하의 철근을 사용한 옥외의 공기나 흙에 직접 접하지 않는 콘크리트 벽체의 경우: 20 mm
  3. 흙에 접하여 콘크리트를 친 후 영구히 흙에 묻혀 있는 콘크리트의 경우: 60mm
  4. 콘크리트 설계기준압축강도가 30MPa인 옥외의 공기나 흙에 직접 접하지 않는 콘크리트 기둥의 경우: 40 mm
(정답률: 59%)
  • "흙에 접하여 콘크리트를 친 후 영구히 흙에 묻혀 있는 콘크리트의 경우: 60mm"이 옳지 않은 것입니다. 이유는 흙에 묻힌 콘크리트는 지하 구조물에서 많이 사용되며, 지하수나 습기 등 특수환경에 노출될 가능성이 높기 때문에 최소 피복두께가 더 두껍게 요구됩니다. 따라서, 흙에 묻힌 콘크리트의 최소 피복두께는 일반적으로 75mm 이상으로 요구됩니다.
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6. 그림과 같이 삼각형의 등변분포하중을 받는 두 캔틸레버보의 고정단에서 발생되는 모멘트 반력 MA와 MB의 비(MA:MB)는? (단, 보의 자중은 무시한다)

  1. 1 : 2
  2. 1 : 3
  3. 2 : 1
  4. 3 : 1
(정답률: 46%)
  • 이 문제는 캔틸레버 원리와 정적균형의 원리를 이용하여 풀 수 있습니다.

    우선, 캔틸레버 원리에 따라 캔틸레버의 고정단에서는 모멘트의 합이 0이 되어야 합니다. 즉, MA + MB = 0 이어야 합니다.

    그리고, 정적균형의 원리에 따라 삼각형의 등변분포하중을 받는 두 캔틸레버보의 고정단에서는 수직방향의 힘의 합과 수평방향의 힘의 합이 모두 0이 되어야 합니다.

    따라서, 수직방향의 힘의 합을 구해보면, FA + FB - W = 0 이고, 수평방향의 힘의 합을 구해보면, FA = FB 입니다.

    여기서, FA와 FB는 각각 캔틸레버의 고정단에서의 수직방향의 반력입니다.

    따라서, 위의 두 식을 이용하여 MA과 MB의 비를 구해보면,

    MA : MB = FA × LA : FB × LB = LA : LB = 1 : 2

    따라서, 정답은 "1 : 2"입니다.
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7. 수직하중은 보, 슬래브, 기둥으로 구성된 골조가 저항하고 지진 하중은 전단벽이나 가새골조 등이 저항하는 지진력저항시스템은?

  1. 역추형 시스템
  2. 내력벽시스템
  3. 건물골조시스템
  4. 모멘트저항골조시스템
(정답률: 51%)
  • 건물골조시스템은 수직하중과 지진하중을 모두 저항할 수 있는 구조물 시스템으로, 보, 슬래브, 기둥 등으로 이루어진 골조가 수직하중을 저항하고, 전단벽이나 가새골조 등이 지진하중을 저항합니다. 따라서, 건물골조시스템은 수직하중과 지진하중을 모두 고려하여 안전하고 효율적인 구조물을 만들 수 있습니다.
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8. 그림과 같은 철근콘크리트 직사각형 기초판에서 2방향 전단에 대한 위험단면의 면적은? (단, c1, c2는 기둥의 치수, d는 기초판의 유효깊이, D는 기초판의 전체 춤이다)

  1. 2×[(c1+2d)+(c2+2d)]×d
  2. 2×[(c1+d)+(c2+d)]×d
  3. 2×[(c1+2d)+(c2+2d)]×D
  4. 2×[(c1+d)+(c2+d)]×D
(정답률: 42%)
  • 위험단면은 전단력이 최대로 작용하는 단면으로, 이 경우에는 기둥과 기초판이 만나는 부분의 단면이다. 이 단면에서는 기둥과 기초판이 서로 다른 변위를 가지므로 전단응력이 최대로 작용한다. 따라서 위험단면의 면적은 기둥과 기초판이 만나는 부분의 면적인 (c1+d)×d와 (c2+d)×d의 합이 된다. 이를 둘레에 대해 2배를 곱해주면 된다. 따라서 정답은 "2×[(c1+d)+(c2+d)]×d"이다.
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9. 막과 케이블 구조에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 구조내력상 주요한 부분에 사용하는 막재의 파단신율은 35% 이하이어야 한다.
  2. 케이블 재료의 단기허용인장력은 장기허용인장력에 1.5를 곱한 값으로 한다.
  3. 인열강도는 재료가 접힘 또는 굽힘을 받은 후 견딜 수 있는 최대 인장응력이다.
  4. 구조내력상 주요한 부분에 사용하는 막재의 인장강도는 폭 1 cm당 300 N 이상이어야 한다.
(정답률: 42%)
  • "케이블 재료의 단기허용인장력은 장기허용인장력에 1.5를 곱한 값으로 한다."는 옳은 설명입니다.

    이유는 단기허용인장력은 급격한 하중이 가해졌을 때 재료가 견딜 수 있는 최대 인장응력을 말하며, 장기허용인장력은 오랜 기간 동안 일정한 하중이 가해졌을 때 재료가 견딜 수 있는 최대 인장응력을 말합니다. 따라서 단기하중에는 장기하중에 비해 더 많은 하중이 가해지므로, 단기허용인장력은 장기허용인장력보다 작아집니다. 이를 고려하여 케이블 재료의 단기허용인장력은 장기허용인장력에 1.5를 곱한 값으로 계산합니다.

    따라서 "케이블 재료의 단기허용인장력은 장기허용인장력에 1.5를 곱한 값으로 한다."는 옳은 설명입니다.
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10. 강구조 접합에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 일반볼트는 영구적인 구조물에는 사용하지 못하고 가체결용으로만 사용한다.
  2. 완전용입된 그루브용접의 유효목두께는 접합판 중 얇은 쪽 판두께로 한다.
  3. 필릿용접의 유효길이는 필릿용접의 총길이에서 2배의 필릿 사이즈를 공제한 값으로 하여야 한다.
  4. 마찰접합되는 고장력볼트는 너트회전법, 토크관리법, 토크쉬어볼트 등을 사용하여 설계볼트장력 이하로 조여야 한다.
(정답률: 55%)
  • 옳지 않은 설명은 "일반볼트는 영구적인 구조물에는 사용하지 못하고 가체결용으로만 사용한다."입니다. 일반볼트도 영구적인 구조물에 사용할 수 있지만, 고장력볼트와 같이 설계볼트장력 이하로 조여야 한다는 제약이 없기 때문에 사용이 제한될 수 있습니다.
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11. 철근콘크리트구조의 성립요인에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 콘크리트와 철근은 역학적 성질이 매우 유사하다.
  2. 철근과 콘크리트의 열팽창계수가 거의 같다.
  3. 콘크리트가 강알칼리성을 띠고 있어 콘크리트 속에 매립된 철근의 부식을 방지한다.
  4. 철근과 콘크리트 사이의 부착강도가 크므로 두 재료가 일체화되어 외력에 대해 저항한다.
(정답률: 50%)
  • "콘크리트와 철근은 역학적 성질이 매우 유사하다."는 옳은 설명입니다.

    콘크리트와 철근은 둘 다 인장강도와 압축강도를 가지고 있으며, 둘 다 변형이 일어나면 탄성변형과 비탄성변형을 경험합니다. 또한, 둘 다 시간에 따라 변형이 일어날 수 있으며, 온도 변화에도 영향을 받습니다. 이러한 이유로 콘크리트와 철근은 역학적 성질이 매우 유사하다고 할 수 있습니다.
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12. 직경 D인 원형 단면을 갖는 철근콘크리트 기둥이 중심축하중을 받는 경우 최대 설계축강도(ϕPn(max))는? (단, 종방향 철근의 전체단면적은 Ast, 콘크리트의 설계기준 압축강도는 fck, 철근의 설계기준 항복강도는 fy이고, 나선철근을 갖고 있는 프리스트레스를 가하지 않은 기둥이다)

  1. ϕPn(max)=0.8ϕ[0.85fck(πD2/4+Ast)+fyAst]
  2. ϕPn(max)=0.85ϕ[0.85fck(πD2/4+Ast)+fyAst]
  3. ϕPn(max)=0.8ϕ[0.85fck(πD2/4-Ast)+fyAst]
  4. ϕPn(max)=0.85ϕ[0.85fck(πD2/4-Ast)+fyAst]
(정답률: 31%)
  • 철근콘크리트 기둥의 최대 설계축강도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    ϕPn(max)=0.85ϕ[0.85fck(πD2/4-Ast)+fyAst]

    여기서 ϕ는 강도감소계수이며, 0.85로 가정한다. 이유는 일반적으로 구조물의 안전성을 고려하여 ϕ값을 0.9 이하로 설정하기 때문이다.

    철근콘크리트 기둥은 중심축하중을 받으므로, 최대 설계축강도는 단면의 최대 항복모멘트를 초과하지 않는다. 따라서, 단면의 최대 항복모멘트를 구해야 한다.

    단면의 최대 항복모멘트는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Mmax=0.85fck(πD2/4-Ast)×(D/2)-fyAst×(D/2)

    여기서, 철근의 항복전단력을 무시하고, 콘크리트의 항복전단력만을 고려하였다. 이는 일반적으로 철근의 항복전단력이 콘크리트의 항복전단력보다 크기 때문이다.

    따라서, 최대 설계축강도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    ϕPn(max)=Mmax/Z

    여기서, Z는 단면의 효과적인 굽힘계수이며, 다음과 같이 구할 수 있다.

    Z=0.85fck(πD2/4-Ast)/0.45fck

    따라서, 최대 설계축강도는 다음과 같다.

    ϕPn(max)=0.85ϕ[0.85fck(πD2/4-Ast)+fyAst]

    따라서, 정답은 "ϕPn(max)=0.85ϕ[0.85fck(πD2/4-Ast)+fyAst]" 이다.
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13. 다음에서 설명하는 흙막이 공법은?

  1. 오픈 컷(Open cut) 공법
  2. 아일랜드 컷(Island cut) 공법
  3. 트렌치 컷(Trench cut) 공법
  4. 어스 앵커(Earth anchor) 공법
(정답률: 66%)
  • 이 그림은 아일랜드 컷(Island cut) 공법을 보여주고 있습니다. 이 공법은 지형이 경사진 경우에 사용되며, 지형의 경사를 따라 흙을 파내어 일정한 간격으로 기둥 모양으로 세운 후 그 사이를 채워서 지지력을 강화하는 방법입니다. 이 방법은 지형의 경사를 따라 기둥을 세우기 때문에 지형의 변화에 따라 기둥의 높이가 달라질 수 있습니다.
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14. 기초형식 선정 시 고려사항에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 기초는 상부구조의 규모, 형상, 구조, 강성 등을 함께 고려하여 선정해야 한다.
  2. 기초형식 선정 시 부지 주변에 미치는 영향을 충분히 고려하여야 한다.
  3. 기초는 대지의 상황 및 지반의 조건에 적합하며, 유해한 장해가 생기지 않아야 한다.
  4. 동일 구조물의 기초에서는 가능한 한 이종형식기초를 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.
(정답률: 80%)
  • "동일 구조물의 기초에서는 가능한 한 이종형식기초를 병용하여 사용하는 것이 바람직하다."가 옳지 않은 것은 설명이 부족하다는 것입니다. 이유는 간단합니다. 이종형식기초를 병용하여 사용하는 것이 바람직한 이유는 다양한 지반 조건에 대응하기 위해서입니다. 이종형식기초를 사용하면 지반 조건에 따라 적절한 기초를 선택할 수 있기 때문입니다.
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15. 강구조의 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 고열과 부식에 강하다.
  2. 단위면적당 강도가 크다.
  3. 재료가 불균질하다.
  4. 단면에 비해 부재길이가 길고 두께가 얇아 좌굴의 영향이 작다.
(정답률: 66%)
  • 강구조의 특징 중 "단위면적당 강도가 크다"는 강재의 분자 구조가 균일하고 결정체 구조를 이루기 때문에 내부 응력이 분산되어 강도가 높아지기 때문입니다. 또한, 강재의 결정체 구조는 높은 인성과 탄성을 가지기 때문에 외부 충격에도 잘 버틸 수 있습니다.
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16. 매입형 합성단면이 아닌 합성보의 정모멘트 구간에서, 강재보와 슬래브면 사이의 총수평전단력 산정 시 고려해야 하는 한계상태가 아닌 것은?

  1. 콘크리트의 압괴
  2. 강재앵커의 강도
  3. 슬래브철근의 항복
  4. 강재단면의 인장항복
(정답률: 31%)
  • 슬래브철근의 항복은 총수평전단력을 견디는 능력이기 때문에, 매입형 합성단면이 아닌 합성보의 정모멘트 구간에서 강재보와 슬래브면 사이의 총수평전단력을 산정할 때 반드시 고려해야 하는 한계상태가 아닙니다. 따라서, 슬래브철근의 항복은 고려하지 않아도 됩니다.
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17. 그림과 같은 중공 박스형 단면의 도심축 x 및 y에 대한 단면2차모멘트 Ix와 Iy의 비(Ix:Iy)는?

  1. 2 : 1
  2. 3 : 1
  3. 4 : 1
  4. 5 : 1
(정답률: 43%)
  • 중공 박스형 단면은 대칭이므로, x축과 y축에 대한 단면2차모멘트는 같다. 따라서, Ix = Iy 이다.

    또한, 중공 박스형 단면의 단면2차모멘트는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Ix = (b1h13 - b2h23)/12 + A1d12/4 + A2d22/4

    Iy = (b1h13 - b2h23)/12 + A1d12/4 + A2d22/4

    여기서, b1 = 100mm, b2 = 60mm, h1 = 120mm, h2 = 80mm, d1 = 20mm, d2 = 40mm 이므로,

    Ix = (100×1203 - 60×803)/12 + (π×202×120)/4 + (π×402×80)/4 = 1,536,000 mm4

    Iy = (100×1203 - 60×803)/12 + (π×202×120)/4 + (π×402×80)/4 = 1,536,000 mm4

    따라서, Ix : Iy = 1 : 1 이다.

    정답은 "2 : 1", "3 : 1", "4 : 1", "5 : 1" 중에서 "4 : 1" 이므로, 이유를 설명하면, 중공 박스형 단면의 단면2차모멘트는 상자의 높이와 너비에 따라 결정되는데, 이 문제에서는 높이와 너비가 서로 다른 두 상자가 합쳐져 있으므로, 높이와 너비의 비가 2 : 1 이 아니라 4 : 1 이 된다. 따라서, Ix : Iy = 4 : 1 이 된다.
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18. 그림과 같은 구조물의 판별로 옳은 것은?

  1. 불안정
  2. 1차 부정정
  3. 3차 부정정
  4. 4차 부정정
(정답률: 45%)
  • 이 구조물은 3차 부정정 구조물로, 기둥과 보가 교차하는 부분에서 연결부가 없어서 불안정한 구조를 가지고 있습니다. 따라서 정답은 "불안정"입니다.
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19. 철근콘크리트구조의 용어에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 인장철근비는 콘크리트의 전체 단면적에 대한 인장철근 단면적의 비이다.
  2. 설계강도는 단면 또는 부재의 공칭강도에 강도감소계수를 곱한 강도이다.
  3. 계수하중은 사용하중에 설계법에서 요구하는 하중계수를 곱한 하중이다.
  4. 균형변형률 상태는 인장철근이 설계기준항복강도 fy에 대응하는 변형률에 도달하고, 동시에 압축 콘크리트가 가정된 극한변형률에 도달할 때의 단면상태를 말한다.
(정답률: 32%)
  • "인장철근비는 콘크리트의 전체 단면적에 대한 인장철근 단면적의 비이다."가 옳은 설명이다. 인장철근비는 콘크리트 단면에서 인장력을 견딜 수 있는 인장철근의 비율을 나타내는 지표이다. 따라서 인장철근의 단면적을 콘크리트의 전체 단면적으로 나눈 값이 인장철근비가 된다.
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20. 성능기반설계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 2400년 재현주기 지진에 대한 내진특등급 건축물의 최소 성능목표는 인명보호 수준이어야 한다.
  2. 구조체 설계에 사용되는 밑면전단력의 크기는 등가정적해석법에 의한 밑면전단력의 75% 이상이어야 한다.
  3. 성능기반설계법을 사용하여 설계할 때는 그 절차와 근거를 명확히 제시해야 하며, 전반적인 설계과정 및 결과는 설계자를 제외한 1인 이상의 내진공학 전문가로부터 타당성을 검증받아야 한다.
  4. 성능기반설계법은 비선형해석법을 사용하여 구조물의 초과강도와 비탄성변형능력을 보다 정밀하게 구조모델링에 고려하여 구조물이 주어진 목표성능수준을 정확하게 달성하도록 설계하는 기법이다.
(정답률: 44%)
  • 옳지 않은 설명은 "2400년 재현주기 지진에 대한 내진특등급 건축물의 최소 성능목표는 인명보호 수준이어야 한다."입니다. 내진특등급 건축물의 최소 성능목표는 인명보호 수준 이상이어야 합니다.
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