9급 지방직 공무원 토목설계 필기 기출문제복원 (2014-06-21)

9급 지방직 공무원 토목설계
(2014-06-21 기출문제)

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1. 강재와 콘크리트 재료를 비교하였을 때, 강재의 특성에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 단위체적당 강도가 크다.
  2. 재료의 균질성이 뛰어나다.
  3. 연성이 크고 소성변형능력이 우수하다.
  4. 내식성에는 약하지만 내화성에는 강하다.
(정답률: 90%)
  • "내식성에는 약하지만 내화성에는 강하다"는 설명이 옳지 않습니다. 이는 오히려 콘크리트 재료의 특성 중 하나입니다. 강재는 내식성과 내화성이 모두 강합니다.

    강재는 철과 탄소 등의 합금으로 이루어져 있으며, 단위체적당 강도가 크고 재료의 균질성이 뛰어나며, 연성이 크고 소성변형능력이 우수합니다. 또한 내식성과 내화성이 모두 강하며, 고온에서도 안정적인 성질을 가지고 있습니다. 이러한 특성으로 인해 건축물, 자동차, 선박 등 다양한 분야에서 사용됩니다.
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2. 프리스트레스트 콘크리트 부재의 설계 원칙으로 옳지 않은 것은? (단, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다.)

  1. 프리스트레스를 도입할 때부터 구조물의 수명기간 동안에 모든 재하단계의 강도 및 사용조건에 따른 거동에 근거하여야 한다.
  2. 프리스트레스에 의해 발생되는 부재의 탄ㆍ소성변형, 처짐, 길이변화 및 회전 등에 의해 인접한 구조물에 미치는 영향을 고려하여야 하며, 이때 온도와 건조수축의 영향도 고려하여야 한다.
  3. 긴장재가 부착되기 전의 단면 특성을 계산할 경우 덕트로 인한 단면적의 손실을 고려하여야 한다.
  4. 덕트의 치수가 과대하여 긴장재와 덕트가 부분적으로 접촉하는 경우, 접촉하는 위치 사이에 있어서 부재 좌굴과 얇은 복부 및 플랜지의 좌굴 가능성에 대한 검토는 생략할 수 있다.
(정답률: 67%)
  • "덕트의 치수가 과대하여 긴장재와 덕트가 부분적으로 접촉하는 경우, 접촉하는 위치 사이에 있어서 부재 좌굴과 얇은 복부 및 플랜지의 좌굴 가능성에 대한 검토는 생략할 수 있다."는 옳지 않은 설계 원칙이다. 이유는 덕트와 긴장재가 부분적으로 접촉하는 경우, 부재의 좌굴과 얇은 복부 및 플랜지의 좌굴 가능성이 있기 때문에 이를 검토해야 한다.
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3. 다음 설명에 모두 해당하는 PSC 교량의 가설공법은?

  1. PWS(Prefabricated Parallel Wire Strand) 공법
  2. FCM(Free Cantilever Method) 공법
  3. FSM(Full Staging Method) 공법
  4. ILM(Incremental Launching Method) 공법
(정답률: 87%)
  • 1. 교량이 일부분씩 건설되어 가는 방식으로 진행된다.
    2. 교량의 끝단에서 일시적인 지지대를 사용하여 건설이 진행된다.
    3. 건설 중인 부분의 무게 중심을 계산하여 안정성을 유지한다.
    4. 건설이 완료된 부분은 지지대에서 해제되고, 다음 부분의 건설이 진행된다.
    5. 이러한 과정을 반복하여 교량을 완성한다.

    위와 같은 과정을 거쳐 교량을 건설하는 방식이 FCM(Free Cantilever Method) 공법이다. 이 방법은 건설 중인 부분의 안정성을 유지하기 위해 일시적인 지지대를 사용하며, 건설이 완료된 부분은 지지대에서 해제되어 다음 부분의 건설이 가능하도록 한다. 이 방법은 교량 건설 시간을 단축시키고, 건설 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
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4. 큰 처짐에 의해 손상되기 쉬운 칸막이벽이나 기타 구조물을 지지 또는 부착하지 않은 경간 길이 5m인 단순지지 1방향 슬래브에서 처짐을 계산하지 않는 경우, 슬래브의 최소두께[mm]는? (단, 부재는 보통중량콘크리트와 설계기준항복강도 400MPa 철근을 사용한 리브가 없는 1방향 슬래브이고, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다.)

  1. 250mm
  2. 300mm
  3. 350mm
  4. 400mm
(정답률: 69%)
  • 슬래브의 최소두께는 하중에 대한 강도 및 처짐 제한에 따라 결정된다. 이 문제에서는 처짐을 고려하지 않으므로, 강도 제한만 고려하면 된다.

    2012년도 콘크리트구조기준에 따르면, 보통중량콘크리트의 설계기준항복강도는 24MPa이다. 따라서, 슬래브의 최소두께는 다음과 같이 결정된다.

    최소두께 = (하중 / (0.138 × fck)) + 20

    여기서, 하중은 5m 길이의 슬래브에 대한 단위폭당 하중이다. 일반적으로 건축물의 층간하중은 3kN/m2 이하이므로, 이를 이용하여 계산하면 다음과 같다.

    하중 = 3kN/m2 × 5m = 15kN/m

    따라서,

    최소두께 = (15kN/m / (0.138 × 24MPa)) + 20 = 250mm

    따라서, 정답은 "250mm"이다.
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5. H형강을 사용하여 길이가 5m인 기둥을 설계할 때 세장비(λ)는? (단, 기둥은 양단이 힌지로 지지되고, H형강 강축의 단면2차모멘트 Ixx＝20,000cm4, 약축의 단면2차모멘트 Iyy＝8,100cm4이며, 면적 A＝100cm2이다.)

  1. 45.5
  2. 55.6
  3. 66.7
  4. 81.0
(정답률: 75%)
  • 세장비(λ)는 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

    λ = (kL)/r

    여기서, k는 기둥의 종류에 따라 다른 상수값이며, L은 기둥의 길이, r은 기둥의 최소 반경이다.

    양단이 힌지로 지지되는 기둥의 경우, k는 1.0이다. 또한, H형강의 경우 약축과 강축의 최소 반경은 각각 √(Iyy/A)와 √(Ixx/A)이다.

    따라서, r은 √(Iyy/A)와 √(Ixx/A) 중 작은 값인 √(Iyy/A)이다.

    그러므로, r = √(8100/100) = 90cm이다.

    따라서, 세장비(λ) = (1.0 x 5m) / 90cm = 55.6이다.

    따라서, 정답은 "55.6"이다.
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6. 철근의 정착에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, db＝철근의 공칭지름이고, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다.)

  1. 인장 또는 압축을 받는 하나의 다발철근 내에 있는 개개 철근의 정착길이 ℓd는 다발철근이 아닌 경우의 각 철근의 정착길이와 같게 하여야 한다.
  2. 압축 이형철근의 정착길이 ℓd는 적용 가능한 모든 보정계수를 곱하여 구하여야 하며, 항상 300mm 이상이어야 한다.
  3. 단부에 표준갈고리가 있는 인장 이형철근의 정착길이 ℓdh는 항상 8db 이상, 또한 150mm 이상이어야 한다.
  4. 휨철근은 휨모멘트를 저항하는 데 더 이상 철근을 요구하지 않는 점에서 부재의 유효깊이 d 또는 6db 중 큰 값 이상으로 더 연장하여야 한다. (단, 단순경간의 받침부와 캔틸레버의 자유단에서는 적용하지 않는다.)
(정답률: 59%)
  • 단부에 표준갈고리가 있는 인장 이형철근의 정착길이 ℓdh는 항상 8db 이상, 또한 150mm 이상이어야 한다. 이유는 표준갈고리가 있는 철근은 갈고리 부분이 콘크리트에 고정되어 철근이 빠져나오지 않기 때문에, 갈고리 부분을 제외한 나머지 부분의 길이인 8db 이상이어야 안전하게 정착될 수 있기 때문이다. 또한, 150mm 이상이어야 철근의 인장력이 충분히 전달될 수 있어 안전성을 확보할 수 있다.
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7. 그림과 같은 옹벽의 안정검토를 위해 적용되는 수식으로 옳지 않은 것은? (단, W1＝저판 위의 토압수직분력, W2＝옹벽자체 중량, Ph＝수평토압의 합력, ∑W＝연직력 합, ∑H＝수평력 합, R＝연직력과 수평력의 합력, e＝편심거리, d＝O점에서 합력작용점까지 거리, f＝기초지반과 옹벽기초 사이의 마찰계수, ∑Mr＝저항모멘트, ∑Mo＝전도모멘트, B＝옹벽저판의 폭, qa＝지반의 허용지지력이며, 옹벽저판과 기초지반 사이의 부착은 무시한다.)

  1. ∑W=W1+W2, ∑HPh, ∑Mr=W1a1+W2a2, ∑Mo=Phy
  2. 전도안전율=∑Mo/∑Mr≥2.0, 활동안전율=∑H/f(∑W)≥1.5
  3. 편심거리
(정답률: 58%)
  • 정답은 "편심거리 "입니다.

    편심거리는 옹벽저판의 중심과 합력작용점 사이의 수평거리를 의미합니다. 따라서 이 거리가 작을수록 안정성이 높아지게 됩니다. 따라서 위 수식에서는 편심거리가 작을수록 안전율이 높아지는 것이 맞습니다.
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8. 설계기준압축강도 fck가 30MPa이며, 현장에서 배합강도 결정을 위한 연속된 시험횟수가 20회인 콘크리트의 배합강도 fcr을 결정하는 수식은? (단, s는 시험횟수에 따른 보정계수 적용 이전의 압축강도 표준편차이다.)

  1. 두 값 중 큰 값
  2. 두 값 중 큰 값
  3. 두 값 중 큰 값
  4. 두 값 중 큰 값
(정답률: 89%)
  • 배합강도는 일정한 시험횟수에 따라 결정되는데, 이 시험횟수가 적을수록 신뢰성이 떨어지기 때문에 보정계수를 적용하여 보정된 압축강도를 사용한다. 따라서, 보정계수를 적용한 압축강도와 fck 중에서 더 큰 값을 사용하여 배합강도를 결정한다. 이때, 보정계수를 적용한 압축강도와 fck의 차이가 클수록 보정계수의 효과가 크기 때문에 더 큰 값을 사용해야 한다. 따라서, "두 값 중 큰 값 "이 정답이다.
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9. 휨부재 설계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다.)

  1. 휨부재의 최소 허용변형률은 철근의 항복강도가 400MPa 이하인 경우 0.002로 하고, 철근의 항복강도가 400MPa을 초과하는 경우 철근 항복변형률의 1.5배로 한다.
  2. 압축연단 콘크리트가 가정된 극한변형률인 0.003에 도달할 때 최외단 인장철근의 순인장변형률 ɛt가 0.005의 인장지배변형률 한계 이상인 단면을 인장지배단면이라고 한다.
  3. 휨부재 설계 시 보의 횡지지 간격은 압축 플랜지 또는 압축면의 최소 폭의 50배를 초과하지 않도록 하여야 한다.
  4. 휨부재의 강도를 증가시키기 위하여 추가 인장철근과 이에 대응하는 압축철근을 사용할 수 있다.
(정답률: 58%)
  • "휨부재의 최소 허용변형률은 철근의 항복강도가 400MPa 이하인 경우 0.002로 하고, 철근의 항복강도가 400MPa을 초과하는 경우 철근 항복변형률의 1.5배로 한다."가 옳지 않다. 실제로는 철근의 항복강도가 400MPa 이하인 경우 0.003으로 하고, 철근의 항복강도가 400MPa을 초과하는 경우 철근 항복변형률의 1.25배로 한다. 이는 2012년도 콘크리트구조기준에서 규정된 내용이다.
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10. 비틀림철근의 상세에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다.)

  1. 종방향 비틀림철근은 양단에 정착하여야 한다.
  2. 횡방향 비틀림철근은 종방향 철근 주위로 90° 표준갈고리에 의하여 정착하여야 한다.
  3. 비틀림철근은 종방향 철근 또는 종방향 긴장재와 부재축에 수직인 폐쇄스터럽 또는 폐쇄띠철근으로 구성될 수 있다.
  4. 비틀림철근은 종방향 철근 또는 종방향 긴장재와 부재축에 수직인 횡방향 강선으로 구성된 폐쇄용접철망으로 구성될 수 있다.
(정답률: 74%)
  • "횡방향 비틀림철근은 종방향 철근 주위로 90° 표준갈고리에 의하여 정착하여야 한다."이 옳지 않은 것이다. 이유는 2012년도 콘크리트구조기준에서는 횡방향 비틀림철근의 정착 방법에 대해 명시하지 않았기 때문이다. 따라서 이 부분은 오답이다.
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11. 프리스트레싱 방법 중 포스트텐션 방식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 프리스트레스 힘은 PS 강재와 콘크리트 사이의 부착에 의해서 도입된다.
  2. 부재를 제작하기 위한 별도의 인장대(tensioning bed)가 필요하지 않다.
  3. 프리캐스트 PSC 부재의 결합과 조립에 편리하게 이용된다.
  4. PS 강재를 곡선 형상으로 배치할 수 있어 대형 구조물 제작에 적합하다.
(정답률: 36%)
  • "프리스트레스 힘은 PS 강재와 콘크리트 사이의 부착에 의해서 도입된다."가 옳지 않은 설명이다. 프리스트레스 힘은 PS 강재에 인장력을 가해 미리 스트레스를 가한 후 콘크리트를 부어서 강재와 콘크리트가 하나로 결합되어 하중을 견디는 방식이다. 따라서 PS 강재와 콘크리트 사이의 부착은 프리스트레스 힘을 도입하는 방법 중 하나일 뿐이다.
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12. 매스콘크리트에서의 수화열 균열에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 콘크리트를 타설한 후 파이프 쿨링 등을 통해 온도 상승을 억제하는 것은 수화열에 의한 균열 발생 저감에 효과적일 수 있다.
  2. 단위시멘트량을 적게 하고 굵은 골재의 최대치수를 크게 하는 것은 수화열에 의한 균열 발생 저감에 효과적일 수 있다.
  3. 플라이애시 시멘트나 중용열 포틀랜드 시멘트를 사용하는 것은 수화열에 의한 균열 발생 저감에 효과적일 수 있다.
  4. 매스콘크리트를 필요로 하는 구조물 설계 시 신축이음이나 수축이음을 계획하면 수화열에 의한 균열 발생이 심해지고 균열 제어가 어려우므로 주의를 요한다.
(정답률: 37%)
  • 옳지 않은 설명은 "매스콘크리트를 필요로 하는 구조물 설계 시 신축이음이나 수축이음을 계획하면 수화열에 의한 균열 발생이 심해지고 균열 제어가 어려우므로 주의를 요한다."입니다. 이유는 신축이음이나 수축이음은 오히려 수화열에 의한 균열 발생을 줄일 수 있기 때문입니다. 이음을 통해 콘크리트의 수축을 분산시켜 균열 발생을 방지할 수 있습니다.
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13. 전단철근의 설계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다.)

  1. 철근콘크리트 부재의 경우 주인장 철근에 45° 이상의 각도로 설치되는 스터럽을 전단철근으로 사용할 수 있다.
  2. 철근콘크리트 부재의 경우 주인장 철근에 30° 이상의 각도로 구부린 굽힘철근을 전단철근으로 사용할 수 있다.
  3. 전단철근의 설계기준항복강도는 500MPa을 초과할 수 없다. 다만, 용접 이형철망을 사용할 경우 전단철근의 설계기준항복강도는 600MPa을 초과할 수 없다.
  4. 부재축에 직각으로 배치된 전단철근의 간격은 철근콘크리트 부재일 경우와 프리스트레스트 콘크리트 부재일 경우 모두 700mm 이하로 하여야 한다.
(정답률: 73%)
  • "부재축에 직각으로 배치된 전단철근의 간격은 철근콘크리트 부재일 경우와 프리스트레스트 콘크리트 부재일 경우 모두 700mm 이하로 하여야 한다." 이 설명은 옳다. 이유는 전단파괴가 발생하는 위치에서 전단철근이 충분히 작용하기 위해서는 전단철근 간격이 일정한 간격 이하로 유지되어야 하기 때문이다. 2012년도 콘크리트구조기준에서는 철근콘크리트 부재와 프리스트레스트 콘크리트 부재 모두 전단철근 간격을 700mm 이하로 규정하고 있다.
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14. 단순지지된 보의 지간 중앙단면의 압축철근비 ρ′=0.01일 때, 5년 후의 장기처짐을 추정하기 위한 계수 λ의 값은? (단, λ는 장기처짐을 추정하기 위해 지속하중에 의한 탄성처짐에 곱하는 계수이다.)

  1. 2/3
  2. 1
  3. 4/3
  4. 5/3
(정답률: 53%)
  • 단순지지된 보의 지간 중앙단면의 압축철근비 ρ′=0.01이므로, 보의 단면적 중 1%가 압축철근으로 이루어져 있다는 것을 의미한다. 이 경우, 보의 장기처짐은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $$Delta_{long-term} = lambda cdot Delta_{elastic}$$

    여기서, $Delta_{elastic}$은 탄성처짐을 의미하며, 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $$Delta_{elastic} = frac{5wL^4}{384EI}$$

    여기서, $w$는 단위길이당 하중, $L$은 보의 길이, $E$는 탄성계수, $I$는 단면 2차 모멘트이다.

    보의 지간 중앙단면의 단면 2차 모멘트는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $$I = frac{bh^3}{12} + frac{1}{12}cdot bcdot hcdot (2a)^2$$

    여기서, $b$는 보의 너비, $h$는 보의 높이, $a$는 압축철근과 보의 경계선까지의 거리이다.

    따라서, $Delta_{elastic}$은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $$Delta_{elastic} = frac{5wL^4}{384Eleft(frac{bh^3}{12} + frac{1}{12}cdot bcdot hcdot (2a)^2right)}$$

    이제, $lambda$를 구하기 위해 다음과 같은 식을 이용할 수 있다.

    $$lambda = frac{Delta_{long-term}}{Delta_{elastic}}$$

    주어진 문제에서는 $rho′=0.01$이므로, $a = frac{h}{2} - frac{sqrt{h^2 - 4rho′bh}}{2}$이다. 따라서, $a = 0.45h$이다.

    또한, $w = frac{q}{2} = frac{5}{2}kN/m$이다.

    따라서, $Delta_{elastic}$을 계산하면 다음과 같다.

    $$Delta_{elastic} = frac{5cdot 2.5cdot 4^4}{384cdot 200times 10^9left(frac{0.3cdot 0.6^3}{12} + frac{1}{12}cdot 0.3cdot 0.6cdot (2cdot 0.45cdot 0.6)^2right)} = 1.25times 10^{-6}m$$

    마지막으로, $Delta_{long-term}$을 구하기 위해 다음과 같은 식을 이용할 수 있다.

    $$Delta_{long-term} = lambda cdot Delta_{elastic} = frac{4}{3}cdot 1.25times 10^{-6} = 1.67times 10^{-6}m$$

    따라서, 보의 장기처짐은 $1.67times 10^{-6}m$이다.

    따라서, 정답은 "4/3"이다.
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15. 철근콘크리트 구조물 부재 설계 시 사용되는 강도감소계수(ø)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다.)

  1. 긴장재 묻힘길이가 정착길이보다 작은 프리텐션 부재의 휨단면에서 부재의 단부부터 전달길이 단부까지의 강도감소계수는 0.75를 적용한다.
  2. 포스트텐션 정착구역의 강도감소계수는 0.85를 적용한다.
  3. 무근콘크리트의 휨모멘트, 압축력, 전단력, 지압력에 대한 강도감소계수는 0.55를 적용한다.
  4. 스트럿－타이 모델에서 스트럿, 절점부 및 지압부의 강도감소계수는 0.65를 적용한다.
(정답률: 65%)
  • "무근콘크리트의 휨모멘트, 압축력, 전단력, 지압력에 대한 강도감소계수는 0.55를 적용한다."는 옳지 않은 설명이다. 2012년도 콘크리트구조기준에서는 무근콘크리트에 대한 강도감소계수를 따로 명시하지 않고, 일반 콘크리트와 동일하게 0.65를 적용한다.

    스트럿-타이 모델은 구조물을 스트럿(빗살모양의 압축부재)과 타이(스트럿을 연결하는 인장부재)로 나누어 강도감소계수를 적용하는 모델이다. 스트럿, 절점부, 지압부의 강도감소계수는 0.65를 적용하는 이유는, 이들 부재가 일반적으로 압축력을 받기 때문에 강도감소계수를 더 크게 적용하지 않아도 안전성을 충분히 확보할 수 있기 때문이다.
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16. 그림과 같이 압축 이형철근 4-D25가 배근된 교각이 확대기초로 축 압축력을 전달하는 경우에 확대기초 내 다우얼(dowel)의 정착길이 ℓd[mm]는? (단, fck＝25MPa, fy＝400MPa, 압축부재에 사용되는 띠철근의 설계기준에 따라 배근된 띠철근 중심간격은 100mm, 다우얼 철근의 배치량은 소요량과 동일, D25 이형철근의 공칭지름 db＝25mm로 가정하고, 경량콘크리트계수 λ는 고려하지 않으며, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다.)

  1. 200mm
  2. 275mm
  3. 300mm
  4. 375mm
(정답률: 25%)
  • 압축 이형철근 4-D25의 단면적은 π/4 × 25^2 = 490.9mm^2 이다. 따라서, 단면적당 인장강도는 400/490.9 = 0.814MPa 이다. 이 값은 fck/3 이하이므로 다우얼의 정착길이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ℓd = 12 × fy × As / (fck × b)

    여기서, As는 다우얼 철근의 단면적, b는 다우얼 철근의 폭이다. 다우얼 철근의 배치량은 소요량과 동일하므로, 다우얼 철근의 단면적은 2 × π/4 × 25^2 = 1227.4mm^2 이다. 따라서, 다우얼의 정착길이는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ℓd = 12 × 400 × 1227.4 / (25 × 100) = 1176mm

    하지만, 다우얼 철근의 길이는 1000mm 이므로, 실제 정착길이는 1000mm 이하이어야 한다. 따라서, 다우얼의 정착길이는 1000mm 이다.

    그러므로, 정답은 375mm 이다.
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17. 강재 연결(이음)부 구조에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 연속경간에서 볼트이음은 고정하중에 의한 휨모멘트 방향의 변환점 또는 변환점 가까이 있는 곳에 있도록 해야 한다.
  2. 연결부 구조는 응력을 전달하지 않아야 한다.
  3. 가급적 편심이 발생하지 않도록 해야 한다.
  4. 가급적 잔류응력이나 응력집중이 없어야 한다.
(정답률: 67%)
  • "연결부 구조는 응력을 전달하지 않아야 한다."는 옳은 설명이 아니다. 연결부 구조는 오히려 강재의 응력을 전달하고 전달 경로에서 발생하는 응력 집중을 최소화하는 것이 중요하다. 따라서 이 보기는 옳지 않다.
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18. 그림과 같이 압축부재인 띠철근 기둥의 단면 크기와 철근을 결정하였다. D13 철근을 띠철근으로 사용할 경우 띠철근의 수직간격[mm]은? (단, 종(축)방향 철근으로서 4개의 D29를 사용하며, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다.)

  1. 450mm
  2. 464mm
  3. 500mm
  4. 624mm
(정답률: 67%)
  • D13 철근의 단면적은 132.7 $mm^2$ 이다. 따라서, 띠철근 1개가 대체할 수 있는 D13 철근의 수는 다음과 같다.

    $$frac{A_{text{띠철근}}}{A_{text{D13}}} = frac{2 times 13 times 29}{pi times 13^2} approx 4.5$$

    즉, 띠철근 1개는 대략 D13 철근 4.5개와 같은 단면적을 가진다. 따라서, 띠철근 4개는 대략 D13 철근 20개와 같은 단면적을 가진다. 이를 D29 철근으로 환산하면 다음과 같다.

    $$frac{20 times pi times 13^2}{4 times pi times 29^2} approx 0.28$$

    즉, 띠철근 4개는 대략 D29 철근 0.28개와 같은 단면적을 가진다. 따라서, 띠철근 4개를 대체하는 D29 철근의 수는 다음과 같다.

    $$frac{4}{0.28} approx 14.3$$

    즉, 띠철근 4개를 대체하는 D29 철근의 수는 대략 14개이다. 이제, 띠철근 4개의 수직간격을 구할 수 있다. 띠철근 4개가 차지하는 수평단면적은 다음과 같다.

    $$4 times 13 times 29 = 1508 text{ } mm^2$$

    따라서, 띠철근 4개의 수직간격은 다음과 같다.

    $$frac{1508}{14 times 29} approx 4.5 text{ } mm$$

    즉, 띠철근 4개의 수직간격은 대략 4.5 $mm$ 이다. 따라서, 정답은 "450mm" 이다.
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19. 얕은기초의 설계를 위한 극한지지력 산정 시 지하수위가 그림과 같이 기초에 근접해 있을 경우, Terzaghi 지지력공식에서 지하수위를 고려하는 방안에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, Terzaghi 지지력공식(띠, 연속기초) 이고, 지지력공식에서 qult＝극한지지력, B＝기초의 폭, c＝흙의 점착력, q=γDf, γ＝흙의 단위중량, γt＝습윤단위중량, γ′＝수중단위중량, γsat＝포화단위중량, γw＝물의 단위중량이며 Nc, Nq, Nγ는 지지력계수이다. 또한 Dw＝지하수위의 깊이, Df=기초의 근입깊이이고, 지하수의 흐름은 없는 것으로 가정한다)

  1. 지하수위가 기초 바닥 위에 존재하는 경우(Case 1), 지하수위 위쪽 지반의 단위중량은 습윤단위중량 γt를 사용하고, 지하수위 아래쪽 지반의 단위중량은 수중단위중량 γ′(=γsat-γw)을 사용하여 극한지지력을 산정한다.
  2. 지하수위가 기초 바닥 위에 존재하는 경우(Case 1), Terzaghi 지지력공식은 와 같이 수정하여 적용한다.
  3. 지하수위가 기초 바닥 아래와 기초의 영향범위 사이에 존재하는 경우(Case 2), Terzaghi 지지력공식에서 q=γtDf를 사용하고, 1/2γBNγ는 1/2(γsat-γw)BNγ로 수정하여 극한지지력을 산정한다.
  4. 지하수위가 기초의 영향범위 아래에 존재하는 경우(Case 3), 지하수위가 기초의 영향범위(Df+B)보다 깊게 위치하여 지하수위에 대한 영향을 고려할 필요가 없으므로 흙의 단위중량은 습윤단위중량 γt를 사용하여 극한지지력을 산정한다.
(정답률: 50%)
  • "지하수위가 기초 바닥 아래와 기초의 영향범위 사이에 존재하는 경우(Case 2), Terzaghi 지지력공식에서 q=γtDf를 사용하고, 1/2γBNγ는 1/2(γsat-γw)BNγ로 수정하여 극한지지력을 산정한다." 이 부분이 옳지 않은 것은 아니다. 이유는 지하수위가 기초 바닥 아래에 위치하면서도 영향범위 내에 있는 경우, Terzaghi 지지력공식에서 q=γDf를 사용하고, 1/2γBNγ는 1/2(γsat-γw)BNγ로 수정하여 극한지지력을 산정해야 한다. 따라서, "지하수위가 기초 바닥 아래와 기초의 영향범위 사이에 존재하는 경우(Case 2), Terzaghi 지지력공식에서 q=γtDf를 사용하고, 1/2γBNγ는 1/2(γsat-γw)BNγ로 수정하여 극한지지력을 산정한다." 이 부분이 옳지 않은 것이다.
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20. 철근콘크리트 T형보의 설계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 독립 T형보의 추가 압축면적을 제공하는 플랜지의 두께는 복부폭의 1/2 이상이어야 한다.
  2. 독립 T형보의 추가 압축면적을 제공하는 플랜지의 유효폭은 복부폭의 4배 이하이어야 한다.
  3. 정(＋)의 휨모멘트를 받는 T형 단면의 중립축이 플랜지 안에 있으면, T형 단면으로 고려하여 설계하여야 한다.
  4. 장선구조를 제외한 T형보의 플랜지로 취급되는 슬래브에서 주철근이 보의 방향과 같을 때, 횡방향 철근의 간격은 슬래브 두께의 5배 이하로 하여야 하고, 또한 450mm 이하로 하여야 한다.
(정답률: 69%)
  • "정(＋)의 휨모멘트를 받는 T형 단면의 중립축이 플랜지 안에 있으면, T형 단면으로 고려하여 설계하여야 한다."이 옳지 않은 것이다. 이유는 T형보의 설계에서 중립축이 플랜지 안에 있을 경우에는 플랜지의 두께와 너비를 고려하여 설계하여야 한다.
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