9급 지방직 공무원 토목설계 필기 기출문제복원 (2012-05-12)

9급 지방직 공무원 토목설계 2012-05-12 필기 기출문제 해설

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9급 지방직 공무원 토목설계
(2012-05-12 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 다음 괄호 안에 들어갈 단어로서 옳지 않은 것은?

  1. ㉠ : 허용
  2. ㉡ : 하중계수
  3. ㉢ : 항복
  4. ㉣ : 안전성
(정답률: 84%)
  • 강도설계법은 계수하중과 단면의 설계강도를 기준으로 하며, 허용응력설계법과 달리 안전계수를 강도감소계수와 하중계수로 나누어 적용하는 방식입니다.

    오답 노트
    하중계수: 작용하중에 곱하여 계수하중을 구함
    항복: 철근의 항복이 일어나는 조건에서 강도 산정
    안전성: 강도설계법에서 최우선으로 고려하는 요소
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2. 철근콘크리트 보의 전단설계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, Vs는 전단철근에 의한 공칭전단강도, Vc는 콘크리트에 의한 공칭전단강도, Vu는 계수 전단력, ϕ는 강도감소계수, d는 유효깊이이다)

  1. ϕVc ≤ Vu인 경우에는 전단철근을 보강할 필요가 없다.
  2. Vs ≤ 인 경우에 수직스터럽의 간격은 d/2 이하, 600mm 이하라야 한다.
  3. Vs ＞ 인 경우에는 콘크리트 단면의 크기를 변경해야 한다.
  4. 전단철근은 시공 상의 이유로 경사스터럽보다는 수직스터럽의 사용이 보편적이다.
(정답률: 67%)
  • 철근콘크리트 보의 전단설계에서 전단철근의 보강 여부는 계수전단력 $V_u$와 콘크리트의 설계전단강도 $\phi V_c$의 관계에 의해 결정됩니다.
    계수전단력 $V_u$가 콘크리트의 설계전단강도 $\phi V_c$보다 클 때($\phi V_c \le V_u$) 전단철근을 보강해야 합니다. 따라서 $\phi V_c \le V_u$인 경우에 전단철근을 보강할 필요가 없다는 설명은 틀린 것입니다.
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3. 다음 내용에 해당되는 교량의 가설공법은?

  1. FCM
  2. PSM
  3. ILM
  4. MSS
(정답률: 66%)
  • 의 설명처럼 주형 제작장에서 세그먼트를 제작하고, 포스트텐션 방식으로 일체화한 후, 압출장치를 이용해 교축 방향으로 밀어내어 가설하는 공법은 ILM(Incremental Launching Method, 압출공법)입니다.
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4. 압축부재의 철근에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 비합성 압축부재의 축방향 주철근의 철근량은 전체 단면적의 1% 이상, 10% 이하이어야 한다.
  2. 압축부재의 축방향 주철근은 사각형 띠철근으로 둘러싸인 경우 4개 이상으로 배근하여야 한다.
  3. 압축부재의 축방향 주철근은 나선철근으로 둘러싸인 경우 6개 이상으로 배근하여야 한다.
  4. 횡철근으로 사용되는 나선철근의 정착은 나선철근의 끝에서 추가로 1.5회전만큼 더 확보하여야 한다.
(정답률: 75%)
  • 비합성 압축부재의 축방향 주철근량은 전체 단면적의 $1\%$이상 $8\%$이하로 제한해야 합니다.

    오답 노트
    사각형 띠철근: 주철근 4개 이상 배근이 맞음
    나선철근: 주철근 6개 이상 배근이 맞음
    나선철근 정착: 끝에서 추가로 $1.5$회전 확보가 맞음
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5. 강도설계법에서 플랜지가 휨압축응력을 받는 T형보의 휨설계시 a≤t인 경우 직사각형보로 해석하는 가장 타당한 이유는? (단, a는 등가 압축응력깊이, t는 플랜지두께이다)

  1. 복부의 폭이 플랜지의 유효폭보다 작기 때문
  2. 직사각형보로 설계해야 더 안전하기 때문
  3. 콘크리트의 인장응력을 고려하기 위해서
  4. 플랜지유효폭 × a 의 면적 이외에는 압축응력이 작용하지 않는다는 가정 때문
(정답률: 58%)
  • 등가 압축응력깊이 $a$가 플랜지 두께 $t$보다 작거나 같으면, 압축응력이 플랜지 내에만 국한되어 작용하므로 복부의 영향 없이 플랜지 유효폭 $\times a$ 면적만으로 압축력을 모두 부담할 수 있어 직사각형보로 해석합니다.
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6. 보통콘크리트의 설계기준강도가 fck＝19MPa일 때, 유효숫자 2자리로 계산한 철근과 콘크리트의 탄성계수비는? (단, 콘크리트의 단위질량 mc＝2,300 kg/m3, 철근의 탄성계수 Es＝2.0 × 105MPa이며, 2007년도 콘크리트구조설계기준을 적용한다)

  1. 7.8
  2. 8.0
  3. 8.3
  4. 8.8
(정답률: 45%)
  • 콘크리트의 탄성계수 $E_c$를 먼저 구한 후, 철근의 탄성계수 $E_s$와의 비를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{탄성계수비} = \frac{E_s}{E_c} = \frac{E_s}{4700 \sqrt{f_{ck}}}$
    ② [숫자 대입] $\text{탄성계수비} = \frac{2.0 \times 10^5}{4700 \sqrt{19}}$
    ③ [최종 결과] $\text{탄성계수비} = 7.8$
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7. 철근콘크리트 기초판의 설계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 독립확대기초의 휨모멘트는 기초판을 자른 수직면에서 그 수직면의 한쪽 전체 면적에 작용하는 힘에 대해 계산하여야 한다.
  2. 콘크리트 기둥, 받침대 또는 벽체를 지지하는 기초판의 최대계수휨모멘트를 계산할 때 위험단면은 기둥, 받침대 또는 벽체의 외면으로 한다.
  3. 2방향 직사각형 기초판에서 철근은 장변 및 단변 방향으로 전체 폭에 균등하게 배치하여야 한다.
  4. 말뚝기초의 기초판 설계에서 말뚝의 반력은 각 말뚝의 중심에 집중된다고 가정하여 휨모멘트와 전단력을 계산할 수 있다.
(정답률: 54%)
  • 2방향 직사각형 기초판의 철근 배근 시, 철근은 장변 및 단변 방향으로 균등하게 배치하는 것이 아니라 각 방향의 모멘트 크기에 따라 적절히 배치하여야 합니다.

    오답 노트
    독립확대기초의 휨모멘트 계산: 수직면 한쪽 전체 면적의 힘으로 계산하는 것이 맞음
    위험단면 설정: 기둥, 받침대 또는 벽체의 외면으로 설정하는 것이 맞음
    말뚝기초 반력: 각 말뚝 중심에 집중된다고 가정하여 계산 가능함
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8. 직사각형 단면(400mm × 300mm)을 갖는 길이 6 m의 기둥을 설계하려고 할 때 사용되는 유효세장비(λ)는? (단, 기둥은 양단이 힌지로 지지되어 있고, 회전반지름은 공식으로 계산한다)

  1. 30√3
  2. 40√3
  3. 60√3
  4. 80√3
(정답률: 61%)
  • 유효세장비는 기둥의 유효길이를 최소 회전반지름으로 나눈 값으로 계산합니다. 직사각형 단면의 회전반지름 $r$은 단면 치수의 $\frac{1}{\sqrt{12}}$ 배입니다.
    ① [기본 공식] $\lambda = \frac{K \cdot L}{r} = \frac{K \cdot L}{b / \sqrt{12}}$
    ② [숫자 대입] $\lambda = \frac{1 \cdot 6000}{300 / \sqrt{12}}$
    ③ [최종 결과] $\lambda = 40\sqrt{3}$
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9. 다음과 같이 복철근 단면을 갖는 부재에서 지속하중에 의한 탄성처짐이 15mm 발생하였다면 10년 후 이 지속하중에 의한 추가 장기처짐을 고려한 총 처짐[mm]은? (단, 압축철근량 As'＝1,200mm2이다)

  1. 15
  2. 30
  3. 45
  4. 60
(정답률: 67%)
  • 지속하중에 의한 장기처짐은 탄성처짐에 장기처짐 계수 $\lambda_{\Delta}$를 곱하여 계산하며, 총 처짐은 탄성처짐과 장기처짐의 합으로 구합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta_{total} = \Delta_{elastic} \times (1 + \lambda_{\Delta})$
    ② [숫자 대입] $\Delta_{total} = 15 \times (1 + 1)$
    ③ [최종 결과] $\Delta_{total} = 30$
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10. 하중저항계수설계법에 의하여 그림과 같은 필릿용접부의 설계강도[kN]는? (단, 항복강도 Fy＝250MPa, 허용전단응력 Fv＝80MPa 이다)

  1. 75.2
  2. 113.4
  3. 126.0
  4. 162.0
(정답률: 34%)
  • 필릿용접부의 설계강도는 유효목두께와 용접 길이를 곱한 단면적에 설계전단강도를 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $P = 0.707 \times w \times L \times F_{v}$
    ② [숫자 대입] $P = 0.707 \times 6 \times (112 \times 2) \times 80 \times 10^{-3}$
    ③ [최종 결과] $P = 113.4$
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11. 현행 도로교설계기준에 제시된 도로교 내진 설계의 기본개념에 부합하지 않는 것은?

  1. 지진 시 인명피해를 최소화 한다.
  2. 지진 시 교량의 기본 기능은 가능한 한 발휘할 수 있게 한다.
  3. 지진 시 교량의 전체적인 붕괴뿐만 아니라 부재들의 부분적인 피해도 방지한다.
  4. 창의력을 발휘하여 보다 발전된 설계를 할 경우에는 이를 인정한다.
(정답률: 73%)
  • 도로교 내진 설계의 기본개념은 지진 시 인명피해 최소화, 교량의 기본 기능 유지, 그리고 창의적인 발전적 설계의 인정에 있습니다. 하지만 모든 부재의 부분적인 피해까지 완벽하게 방지하는 것은 현실적으로 불가능하며, 설계 목표 또한 전체적인 붕괴 방지에 중점을 둡니다.
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12. 철근의 이음에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 배치된 철근량이 이음부 전체 구간에서 해석결과 요구되는 소요철근량의 2배 이상이고 소요 겹침이음길이 내 겹침이음된 철근량이 전체 철근량의 1/2이하인 경우가 A급 이음이다.
  2. 철근의 이음은 설계도에서 요구하거나 설계기준에서 허용하는 경우, 또는 책임기술자의 승인 하에서만 할 수 있다.
  3. D35를 초과하는 철근끼리는 겹침이음을 할 수 있다.
  4. 3개의 철근으로 구성된 다발철근의 겹침이음 길이는 다발내의 개개 철근에 대하여 다발철근이 아닌 경우의 각 철근의 겹침이음 길이보다 20% 증가시킨다.
(정답률: 88%)
  • 설계기준상 $D35$를 초과하는 굵은 철근은 겹침이음의 신뢰성이 떨어지므로 원칙적으로 겹침이음을 할 수 없으며, 기계적 이음이나 용접 이음을 사용해야 합니다.

    오답 노트
    A급 이음의 조건, 이음의 승인 절차, 다발철근의 겹침이음 길이 $20\%$ 증가 규정은 모두 옳은 설명입니다.
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13. 도로교설계기준에 규정된 강재의 연결부에서 연결방법을 병용하는 규정으로 옳은 것은?

  1. 홈용접(groove weld)을 사용한 맞대기이음과 고장력 볼트 마찰이음을 병용해서는 안 된다.
  2. 응력 방향과 직각을 이루는 필릿용접과 고장력 볼트 마찰이음을 병용하는 경우에는 이들이 각각 응력을 분담하는 것으로 한다.
  3. 응력 방향에 평행한 필릿용접과 고장력 볼트 마찰이음을 병용해서는 안 된다.
  4. 용접과 고장력 볼트 지압이음을 병용해서는 안 된다.
(정답률: 28%)
  • 강재 연결부에서 용접과 고장력 볼트의 지압이음을 병용하는 것은 응력 집중 및 거동의 불일치로 인해 구조적 불안정성을 초래하므로 금지하고 있습니다.
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14. 프리스트레스트 콘크리트 구조물(A)과 철근콘크리트 구조물(B)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. A는 균열이 발생하지 않도록 설계하는 경우도 있기 때문에 내구성 및 수밀성이 B에 비하여 좋다.
  2. A의 부재는 솟음 때문에 고정하중에 의한 처짐이 B의 부재에 비하여 작게 발생한다.
  3. A는 B에 비하여 강성이 크므로 변형이 작고, 진동이 적게 발생한다.
  4. 고강도 강재는 고온에 노출되면 갑자기 강도가 감소하므로 A는 B에 비하여 내화성에 있어서는 불리하다.
(정답률: 75%)
  • 프리스트레스트 콘크리트(PSC)는 철근콘크리트(RC)에 비해 부재 단면을 작게 만들 수 있어 자중이 감소하지만, 재료 자체의 탄성계수가 다른 것이 아니므로 강성이 더 크다고 볼 수 없으며 변형이나 진동 특성이 무조건 작게 발생하는 것은 아닙니다.

    오답 노트
    PSC는 균열 제어가 우수해 내구성과 수밀성이 좋고, 솟음(Camber) 효과로 고정하중 처짐이 상쇄되며, 고강도 강재의 특성상 내화성에는 취약합니다.
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15. 철근의 피복두께에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 띠철근 기둥에서 피복두께는 띠철근 표면으로부터 콘크리트 표면까지의 최단거리이다.
  2. 수직스터럽이 있는 보에서 피복두께는 스터럽 철근의 중심으로부터 콘크리트 표면까지의 최단거리이다.
  3. 나선철근 기둥에서 피복두께는 축방향 철근의 중심으로부터 콘크리트 표면까지의 최단거리이다.
  4. 수직스터럽이 있는 보에서 피복두께는 주철근의 표면으로부터 콘크리트 표면까지의 최단거리이다.
(정답률: 52%)
  • 피복두께의 정의는 철근의 표면(가장 바깥쪽 철근)으로부터 콘크리트 표면까지의 최단거리를 의미합니다. 따라서 띠철근 기둥에서는 띠철근 표면부터 콘크리트 표면까지의 거리가 피복두께가 됩니다.

    오답 노트
    수직스터럽 보나 나선철근 기둥 모두 중심 거리가 아닌 철근의 표면으로부터의 최단거리를 기준으로 측정해야 합니다.
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16. 프리스트레스의 손실에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 포스트텐션 방식에서는 긴장재와 쉬스 사이의 마찰에 의한 손실을 고려하고 있다.
  2. 프리스트레스 도입 시 콘크리트의 탄성수축으로 인해 프리스트레스의 손실이 발생된다.
  3. 프리스트레스 도입 후 시간이 지남에 따라 콘크리트의 건조수축, 크리프, PS강재의 릴렉세이션으로 인해 프리스트레스의 손실이 발생된다.
  4. 콘크리트의 건조수축과 크리프에 의한 프리스트레스의 손실은 포스트텐션 방식이 프리텐션 방식보다 일반적으로 더 크다.
(정답률: 67%)
  • 콘크리트의 건조수축과 크리프에 의한 손실은 프리텐션 방식이 포스트텐션 방식보다 일반적으로 더 큽니다. 이는 프리텐션 방식이 콘크리트 타설 직후 긴장재를 긴장시켜 초기 응력이 더 크게 작용하기 때문입니다.

    오답 노트
    포스트텐션 방식의 마찰 손실, 콘크리트 탄성수축, 건조수축, 크리프, 릴렉세이션은 모두 프리스트레스 손실의 주요 원인입니다.
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17. 슬래브의 설계방법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 2방향 슬래브는 직접설계법 또는 등가골조법에 의해 설계할 수 있다.
  2. 4변에 의해 지지되는 2방향 슬래브 중에서 단변에 대한 장변의 비가 2배를 넘으면 1방향 슬래브로 해석한다.
  3. 1방향 슬래브는 슬래브의 지간방향으로 주철근을 배치한다.
  4. 1방향 슬래브의 부모멘트 철근에는 직각방향으로 수축⋅온도 철근을 배치할 필요가 없다.
(정답률: 81%)
  • 1방향 슬래브는 주철근이 배치된 방향으로 하중이 전달되지만, 콘크리트의 수축 및 온도 변화로 인한 균열을 방지하기 위해 주철근의 직각 방향으로 반드시 수축·온도 철근을 배치해야 합니다. 따라서 수축·온도 철근을 배치할 필요가 없다는 설명은 옳지 않습니다.
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18. 경간이 12 m, 양쪽의 슬래브 중심간의 거리가 3.1m, 복부 폭이 440mm인 대칭 T형보를 설계하려고 한다. 경간에 의하여 플랜지 유효폭을 결정할 수 있는 슬래브의 최소 두께[mm]는?

  1. 150
  2. 160
  3. 170
  4. 180
(정답률: 67%)
  • T형보에서 경간에 의해 플랜지 유효폭을 결정할 때, 슬래브 두께 $h_f$는 보통 경간 $L$의 $1/16$이상으로 제한하거나 특정 기준을 따릅니다. 주어진 조건에서 경간 $12$m에 대한 최소 두께 기준을 적용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$h_{f,min} = \frac{L}{75}$$
    ② [숫자 대입]
    $$h_{f,min} = \frac{12000}{75}$$
    ③ [최종 결과]
    $$h_{f,min} = 160$$
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19. 공칭 휨강도 Mn＝85 kN m 이상인 철근콘크리트 단철근 직사각형보를 강도설계법으로 설계하려고 한다. 콘크리트의 설계기준강도는 20MPa, 철근의 항복강도는 400MPa인 경우, 필요한 단면의 최소 폭[mm]은? (단, 철근량은 850mm2, 유효깊이는 275mm이다)

  1. 200
  2. 300
  3. 400
  4. 500
(정답률: 38%)
  • 단철근 직사각형보의 공칭 휨강도 공식을 사용하여 필요한 폭 $b$를 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$M_n = A_s f_y (d - \frac{a}{2})$$
    $$a = \frac{A_s f_y}{0.85 f_{ck} b}$$
    ② [숫자 대입]
    $$85 \times 10^6 = 850 \times 400 \times (275 - \frac{850 \times 400}{2 \times 0.85 \times 20 \times b})$$
    $$250 = 275 - \frac{10000}{b}$$
    $$\frac{10000}{b} = 25$$
    ③ [최종 결과]
    $$b = 400$$
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20. 다음과 같은 콘크리트 옹벽이 활동에 대하여 안정하기 위한 B의 최솟값[m]은? (단, 콘크리트 단위중량은 24 kN/m3, 흙의 단위 중량은 20 kN/m3, 토압계수는 0.3, 옹벽저면과 흙의 마찰계수는 0.5 이다)

  1. 0.67
  2. 1.00
  3. 1.34
  4. 2.00
(정답률: 57%)
  • 옹벽의 활동에 대한 안정조건은 저면의 마찰력(저항력)이 수평 토압(활동력)보다 크거나 같아야 함을 이용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\mu(W) \ge P$$
    ② [숫자 대입]
    $$0.5 \times (24 \times \frac{B + 2B}{2} \times 4) \ge 0.3 \times 20 \times \frac{4^2}{2}$$
    $$0.5 \times (24 \times 1.5B \times 4) \ge 0.3 \times 20 \times 8$$
    $$36B \ge 48$$
    ③ [최종 결과]
    $$B \ge 1.33$$
    계산 결과 $1.33$m 이상이어야 하므로, 보기 중 최솟값은 $1.34$m가 되어야 하나, 정답이 $1.00$으로 지정된 경우 문제의 조건이나 정답 표기에 오류가 있을 수 있습니다. 다만, 지정된 정답 $1.00$을 도출하기 위한 논리는 위 식의 구성 요소 확인이 필요합니다.
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