9급 지방직 공무원 토목설계 필기 기출문제복원 (2017-12-16)

9급 지방직 공무원 토목설계 2017-12-16 필기 기출문제 해설

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9급 지방직 공무원 토목설계
(2017-12-16 기출문제)

목록

1과목: 과목 구분 없음

1. 프리스트레스트 콘크리트보에서 긴장재 정착 공법에 해당하지 않는 것은?

  1. Freyssinet 공법
  2. VSL 공법
  3. Dywidag 공법
  4. ILM 공법
(정답률: 71%)
  • 긴장재 정착 공법에는 Freyssinet, VSL, Dywidag 공법 등이 있으며, 이는 프리스트레스트 콘크리트의 긴장력을 고정하는 방식들입니다.
    ILM 공법은 긴장재 정착 공법이 아니라, 교량 상부 구조물을 제작하여 가설하는 공법의 일종입니다.
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2. 그림과 같은 철근콘크리트 구조의 겹침이음부의 평면에서, 서로 엇갈리게 겹침이음한 경우의 철근 순간격은? (단, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다)

  1. (a)
  2. (b)
  3. (c)
  4. (d)
(정답률: 83%)
  • 철근의 겹침이음부에서 서로 엇갈리게 배치한 경우, 철근 사이의 최소 순간격은 이음되지 않은 철근의 중심 간 거리에서 철근 지름을 뺀 값으로 정의됩니다. 이미지 에서 엇갈린 이음부 사이의 실제 순수한 간격을 나타내는 치수는 (b)입니다.
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3. 동일한 재료와 단면적을 사용하여 비틀림에 저항하는 부재를 설계할 때, 가장 효과적인 단면으로 옳은 것은?

  1. (a)
  2. (b)
  3. (c)
  4. (d)
(정답률: 84%)
  • 비틀림에 저항하는 부재는 폐쇄단면일 때 전단흐름이 연속적으로 형성되어 가장 효율적입니다. 제시된 이미지 중 (c)는 완전한 폐쇄단면(박스형)이므로 비틀림 저항 성능이 가장 뛰어납니다.
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4. 옹벽의 설계일반에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다)

  1. 활동에 대한 저항력은 옹벽에 작용하는 수평력의 1.5배 이상이어야 한다.
  2. 전도에 대한 저항휨모멘트는 횡토압에 의한 전도모멘트의 2.0배 이상이어야 한다.
  3. 부벽식 옹벽을 설계할 경우에 뒷부벽과 앞부벽은 T형보로 설계해야 한다.
  4. 캔틸레버식 옹벽의 전면벽은 저판에 지지된 캔틸레버로 설계할 수 있다.
(정답률: 90%)
  • 부벽식 옹벽의 설계 시, 뒷부벽과 앞부벽은 T형보가 아니라 캔틸레버보로 설계하는 것이 원칙입니다.

    오답 노트
    활동 저항력: 수평력의 1.5배 이상 필요 (옳음)
    전도 저항휨모멘트: 전도모멘트의 2.0배 이상 필요 (옳음)
    캔틸레버식 옹벽 전면벽: 저판에 지지된 캔틸레버로 설계 가능 (옳음)
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5. 인장철근과 압축철근이 모두 항복하는 복철근 직사각형 보의 등가응력블럭의 깊이 a[mm]는? (단, 콘크리트의 설계기준압축강도 fck＝20MPa, 철근의 설계기준항복강도 fy＝400MPa, d＝500mm, b＝300mm, d'＝50mm, A's＝2×550mm2, As＝4×700mm2이고, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다)

  1. 350/3
  2. 400/3
  3. 450/3
  4. 500/3
(정답률: 92%)
  • 복철근 직사각형 보에서 인장철근과 압축철근이 모두 항복할 때, 콘크리트의 압축력은 철근의 인장력과 압축력의 합과 같다는 힘의 평형 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $a = \frac{(A_s - A'_s) f_y}{0.85 f_{ck} b}$
    ② [숫자 대입] $a = \frac{(4 \times 700 - 2 \times 550) \times 400}{0.85 \times 20 \times 300}$
    ③ [최종 결과] $a = \frac{400}{3}$
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6. 강구조물의 하중저항계수설계법에서 사용성한계상태에 대한 검토 항목으로 옳은 것은?

  1. 재료의 강도한계를 초과하여 부재의 내하력을 상실하게 하는 파손, 파괴
  2. 구조물의 일부 또는 전체적인 평형상실로써 전도, 인발, 슬라이딩
  3. 최초 국부적인 파손이 전체구조의 붕괴로 확대되는 점진적인 붕괴와 구조건전도의 결핍
  4. 구조물의 기능, 외관, 유지관리, 내구성 및 사용자의 편리함
(정답률: 72%)
  • 사용성한계상태란 구조물이 파괴되지는 않지만, 처짐이나 진동 등으로 인해 원래의 기능을 수행하기 어렵거나 사용자가 불편함을 느끼는 상태를 의미합니다.

    오답 노트
    재료의 강도한계 초과, 평형상실, 점진적 붕괴 $\rightarrow$ 강도한계상태에 해당함
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7. 프리스트레싱 강재의 릴랙세이션에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 긴장한 강재를 일정한 길이로 유지했을 때 시간의 경과와 함께 인장응력이 감소하는 현상을 릴랙세이션이라 한다.
  2. 일정 변형률 하에서 발생하는 강재의 인장응력 감소량을 초기 인장응력에 대한 백분율로 나타낸 것을 순 릴랙세이션이라 한다.
  3. 겉보기 릴랙세이션은 프리스트레스트 콘크리트 부재의 건조수축, 크리프 등의 변형으로 인한 효과를 동시에 고려하기 때문에 순 릴랙세이션 값보다 크다.
  4. 릴랙세이션 손실은 프리스트레싱 강재의 온도의 영향을 받는다.
(정답률: 61%)
  • 겉보기 릴랙세이션은 순 릴랙세이션에 콘크리트의 건조수축과 크리프로 인한 강재의 변형률 변화가 합쳐진 결과입니다. 이때 콘크리트의 변형은 강재의 응력을 더욱 감소시키는 방향으로 작용하므로, 겉보기 릴랙세이션 값은 순 릴랙세이션 값보다 작게 나타납니다.
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8. 다음 1방향 슬래브에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다)

  1. 1방향 슬래브는 마주 보는 두 변에만 지지되는 슬래브를 말한다.
  2. 4변 지지되는 2방향 슬래브 중에서 단변에 대한 장변의 길이의 비가 1.5를 넘으면 1방향 슬래브로 해석한다.
  3. 1방향 슬래브의 두께는 최소 100mm 이상으로 하여야 한다.
  4. 정모멘트 철근 및 부모멘트 철근에 직각 방향으로 수축ㆍ온도철근을 배치하여야 한다.
(정답률: 84%)
  • 1방향 슬래브는 장변과 단변의 길이 비가 2배 이상일 때 1방향으로 해석하는 것이 원칙입니다.

    오답 노트
    단변에 대한 장변의 길이의 비가 1.5를 넘으면 1방향 슬래브로 해석한다 $\rightarrow$ 비가 2를 초과해야 함
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9. 철근 한 가닥의 단면적이 1,700/5mm2인 인장철근이 5가닥 배치된 단철근 직사각형보에서 단면의 공칭휨강도 Mn을 계산할 때 적용하는 팔길이 z[mm]는? (단, fck＝20MPa, fy＝400MPa이며 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다)

  1. 420
  2. 440
  3. 460
  4. 480
(정답률: 44%)
  • 단철근 직사각형보의 팔길이 $z$는 압축측 콘크리트 응력합력의 작용점과 인장철근의 중심 사이의 거리로 계산합니다.
    먼저 등가응력블록의 깊이 $a$를 구한 뒤, 전체 높이 $d$에서 $a/2$를 뺍니다.
    ① [기본 공식]
    $$a = \frac{A_s f_y}{0.85 f_{ck} b}$$
    $$z = d - \frac{a}{2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$a = \frac{(1700/5 \times 5) \times 400}{0.85 \times 20 \times 200} = 40$$
    $$z = (600 - 50) - \frac{40}{2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$z = 530$$
    ※ 제시된 정답 420은 문제의 조건이나 이미지 수치와 계산 결과가 일치하지 않으나, 요청하신 공식 지정 정답을 따릅니다.
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10. 지간중앙에서 편심 e＝0.3m인 포물선 형태로 긴장재를 배치한 지간 L＝20m의 프리스트레스트 콘크리트보가 있다. 활하중 wL＝17.5kN/m가 작용할 때, 자중을 포함한 전체 등분포 하중과 하중평형개념에 의한 등분포 상향력의 크기가 같아지도록 하는 프리스트레스 힘[kN]은? (단, 콘크리트 단위중량은 25kN/m3이고, 프리스트레스 손실은 없다)

  1. 2,000
  2. 3,000
  3. 4,000
  4. 5,000
(정답률: 38%)
  • 하중평형개념에 따라 프리스트레스에 의한 상향력($w_{up}$)이 전체 하중($w_{total}$)과 같아야 합니다. 먼저 자중 $w_{D}$를 구하면 $1.0\text{m} \times 0.5\text{m} \times 25\text{kN/m}^{3} = 12.5\text{kN/m}$이며, 전체 하중은 $12.5 + 17.5 = 30\text{kN/m}$ 입니다.
    $$w_{up} = \frac{8 P e}{L^{2}}$$
    $$30 = \frac{8 \times P \times 0.3}{20^{2}}$$
    $$P = 5,000 \text{ kN}$$
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11. 단변 S＝1m, 장변 L＝2m인 단순 4변 지지의 직사각형 2방향 슬래브가 등분포 하중 w를 받을 때, 슬래브 중앙점 e에서 서로 직교하는 슬래브대 ab와 슬래브대 cd가 각각 분담하여 지지하는 등분포 하중의 비 wab:wcd에 가장 가까운 값은? (단, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다)

  1. 4:1
  2. 9:1
  3. 16:1
  4. 25:1
(정답률: 80%)
  • 2방향 슬래브에서 각 방향 슬래브대가 분담하는 하중의 비는 각 방향 지간 길이의 4제곱에 반비례합니다.
    $$\frac{w_{ab}}{w_{cd}} = (\frac{S}{L})^{4}$$
    $$\frac{w_{ab}}{w_{cd}} = (\frac{1}{2})^{4}$$
    $$\frac{w_{ab}}{w_{cd}} = \frac{1}{16}$$
    따라서 $w_{cd} : w_{ab} = 16 : 1$이 됩니다.
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12. 철근의 설계기준항복강도가 400MPa 이하일 때, 인장지배 단면의 순인장변형률은 얼마 이상이어야 하는가? (단, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다)

  1. 0.002
  2. 0.003
  3. 0.004
  4. 0.005
(정답률: 64%)
  • 인장지배 단면이란 인장철근의 순인장변형률 $\epsilon_{t}$가 극한변형률의 일정 값 이상이 되어, 압축측 콘크리트가 파괴되기 전 철근이 충분히 항복하는 상태를 말합니다. 설계기준항복강도가 $400\text{MPa}$이하인 경우, 순인장변형률은 $0.005$이상이어야 인장지배 단면으로 정의합니다.
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13. 구조해석결과에서 표와 같은 단면력을 얻었을 때, 계수전단력[kN]과 계수휨모멘트[kNㆍm] 값은? (순서대로 Vu, Mu)

  1. 280, 252
  2. 380, 252
  3. 480, 408
  4. 580, 408
(정답률: 81%)
  • 계수하중은 고정하중($D$)에 1.2, 활하중($L$)에 1.6의 하중계수를 곱하여 합산하여 산정합니다.
    $$V_{u} = 1.2 V_{D} + 1.6 V_{L}$$
    $$V_{u} = 1.2 \times 200 + 1.6 \times 150$$
    $$V_{u} = 480 \text{ kN}$$

    $$M_{u} = 1.2 M_{D} + 1.6 M_{L}$$
    $$M_{u} = 1.2 \times 180 + 1.6 \times 120$$
    $$M_{u} = 408 \text{ kN}\cdot\text{m}$$
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14. 철근과 콘크리트의 부착강도에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 콘크리트 피복두께는 부착강도에 영향을 미치지 않는다.
  2. 이형철근의 부착강도는 원형철근보다 크다.
  3. 블리딩이 발생하면 수평철근의 부착강도는 연직철근보다 감소한다.
  4. 일반적으로 콘크리트의 압축강도나 인장강도가 증가할수록 부착강도는 증가한다.
(정답률: 81%)
  • 콘크리트 피복두께가 두꺼울수록 철근과 콘크리트 사이의 구속 효과가 커져 부착강도가 증가합니다. 따라서 피복두께가 부착강도에 영향을 미치지 않는다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    이형철근: 돌기 덕분에 원형철근보다 부착력이 훨씬 큼
    블리딩: 수평철근 하부에 수분 층이 형성되어 부착력 감소
    강도 증가: 콘크리트 자체의 강도가 높을수록 부착력 증가
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15. 철근콘크리트 구조의 강도설계법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다)

  1. 압축 측 연단에서 콘크리트의 극한변형률은 0.003으로 가정한다.
  2. 철근과 콘크리트의 변형률은 중립축으로부터의 거리에 비례한다.
  3. 단면의 공칭강도 Rn은 있을지 모를 강도의 결함을 고려하여, 강도감소계수 ø에 의하여 감소시켜야 한다.
  4. 콘크리트의 인장강도는 휨강도 계산에서 고려하여야 한다.
(정답률: 78%)
  • 강도설계법의 기본 가정에 관한 문제입니다. 강도설계법에서는 계산의 단순화와 안전측 설계를 위해 콘크리트의 인장강도는 무시하는 것이 원칙입니다.

    오답 노트
    인장강도를 고려하여야 한다: 콘크리트의 인장강도는 휨강도 계산 시 무시함
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16. 도로교설계기준(한계상태설계법, 2015년)의 설계원칙에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 교량구조계는 극한한계상태에서의 파괴 이전에 육안으로 관찰될 정도의 비탄성 변형이 발생할 수 있도록 형상화 및 상세화되어야 한다.
  2. 특별한 이유가 없는 한, 다재하경로구조와 연속구조로 하는 것이 바람직하다.
  3. 사용한계상태는 정상적인 사용조건 하에서 응력, 변형 및 균열폭을 제한하는 것이다.
  4. 구조물의 중요도는 피로한계상태에만 적용한다.
(정답률: 83%)
  • 도로교설계기준의 설계원칙에 관한 문제입니다. 구조물의 중요도는 피로한계상태뿐만 아니라 극한한계상태 등 설계 전반의 하중 조합 및 안전율 결정에 영향을 미치는 요소입니다.

    오답 노트
    피로한계상태에만 적용: 중요도는 다양한 한계상태 설계에 광범위하게 적용됨
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17. 보통중량골재를 사용한 설계기준압축강도 fck＝27MPa인 콘크리트의 할선탄성계수[MPa] 계산식으로 옳은 것은? (단, 콘크리트 단위질량 mc＝2,300kg/m3이며, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다)

  1. , 여기서 fcu=fck+4
  2. , 여기서 fcu=fck+4
  3. , 여기서 fcu=fck+6
  4. , 여기서 fcu=fck+6
(정답률: 84%)
  • 보통중량골재를 사용한 콘크리트의 할선탄성계수 산정 식을 찾는 문제입니다. 2012년 콘크리트구조기준에 따라 보통중량골재의 경우 $E_{c} = 8,500 \sqrt{f_{cu}}$ 식을 사용하며, 이때 $f_{cu} = f_{ck} + 4$를 적용합니다.
    따라서 정답은 $E_{c} = 8,500 \sqrt{f_{cu}}, f_{cu} = f_{ck} + 4$가 포함된 입니다.
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18. 철근콘크리트 보의 설계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다)

  1. 보는 부재의 축에 수직한 힘을 주로 받는 구조물로, 일반적인 보는 휨에 지배되므로 휨설계는 전단설계보다 선행한다.
  2. 인장철근이 설계기준항복강도 fy에 대응하는 변형률에 도달하고 동시에 콘크리트의 압축연단 변형률이 극한변형률 0.003에 도달할 때, 그 단면은 균형변형률 상태에 있다고 한다.
  3. 콘크리트의 압축연단 변형률이 극한변형률 0.003에 도달할 때, 최외단 인장철근의 순인장변형률이 압축지배변형률한계 이상인 단면을 압축지배 단면이라고 한다.
  4. 압축지배변형률 한계는 균형변형률 상태에서의 인장철근의 순인장변형률과 같다.
(정답률: 55%)
  • 압축지배 단면의 정의에 관한 문제입니다. 콘크리트의 압축연단 변형률이 극한변형률 $0.003$에 도달했을 때, 최외단 인장철근의 순인장변형률이 압축지배변형률한계 '미만'인 단면을 압축지배 단면이라고 합니다.

    오답 노트
    압축지배변형률 한계 이상인 단면: 인장지배 또는 변형률지배 단면에 해당함
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19. 중심축하중을 받는 길이 L＝10m, 단면 크기 300mm×400mm인 양단고정 기둥의 오일러 좌굴하중[kN]은? (단, π＝3으로 계산하며 기둥의 탄성계수 E＝20,000MPa이다)

  1. 5,880
  2. 6,080
  3. 6,280
  4. 6,480
(정답률: 67%)
  • 양단고정 기둥의 오일러 좌굴하중을 구하는 문제입니다. 양단고정일 때의 유효길이 계수 $K=0.5$를 적용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P_{cr} = \frac{\pi^{2} E I}{(K L)^{2}}$
    ② [숫자 대입] $P_{cr} = \frac{3^{2} \times 20,000 \times (\frac{300 \times 400^{3}}{12})}{(0.5 \times 10,000)^{2}}$
    ③ [최종 결과] $P_{cr} = 6,480 \text{ kN}$
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20. 철근콘크리트 부재의 전단마찰 설계방법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 2012년도 콘크리트구조기준을 적용한다)

  1. 전단면에 순인장력이 작용할 때는 이에 저항하기 위해서 철근을 추가로 두어야 한다.
  2. 전단마찰철근의 설계기준항복강도는 500MPa 이하로 하여야 한다.
  3. 일체로 친 콘크리트의 마찰계수는 1.0λ이다. (λ는 경량 콘크리트 계수이다)
  4. 전단마찰철근을 전단면에 걸쳐 적절하게 배치하여야 한다.
(정답률: 56%)
  • 2012년 콘크리트구조기준에 따르면, 일체로 친 콘크리트의 마찰계수 $\mu$는 $1.0\lambda$가 아니라 $1.4\lambda$를 적용해야 합니다.

    오답 노트
    순인장력 작용 시: 저항 철근 추가 배치 필요 (옳음)
    설계기준항복강도: $500\text{MPa}$이하 제한 (옳음)
    철근 배치: 전단면에 걸쳐 적절히 배치 (옳음)
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