9급 지방직 공무원 토목설계 필기 기출문제복원 (2019-06-15)

9급 지방직 공무원 토목설계
(2019-06-15 기출문제)

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1. KDS(2016) 설계기준에서 제시된 교량설계 원칙 중 한계상태에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 사용한계상태는 극단적인 사용조건하에서 응력, 변형 및 균열폭을 제한하는 것으로 규정한다.
  2. 피로한계상태는 기대응력범위의 반복 횟수에서 발생하는 단일 피로설계트럭에 의한 응력범위를 제한하는 것으로 규정한다.
  3. 극한한계상태는 지진 또는 홍수 발생 시, 또는 세굴된 상황에서 선박, 차량 또는 유빙에 의한 충돌 시 등의 상황에서 교량의 붕괴를 방지하는 것으로 규정한다.
  4. 극단상황한계상태는 교량의 설계수명 이내에 발생할 것으로 기대되는, 통계적으로 중요하다고 규정한 하중조합에 대하여 국부적/전체적 강도와 안정성을 확보하는 것으로 규정한다.
(정답률: 60%)
  • KDS(2016) 설계기준에서 제시된 교량설계 원칙 중 한계상태에 대한 설명으로 옳은 것은 "피로한계상태는 기대응력범위의 반복 횟수에서 발생하는 단일 피로설계트럭에 의한 응력범위를 제한하는 것으로 규정한다." 이다. 이는 교량의 피로 파괴를 방지하기 위해 특정 트럭이 반복적으로 지나갈 때 발생하는 응력 범위를 제한하는 것을 의미한다.
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2. 균열폭에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 균열폭을 작게 하기 위해서는 지름이 작은 철근을 많이 사용하는 것이 지름이 큰 철근을 적게 사용하는 것보다 유리하다.
  2. 하중에 의한 균열을 제어하기 위해 요구되는 철근 이외에도 필요에 따라 온도변화, 건조수축 등에 의한 균열을 제어하기 위해 추가적인 보강철근을 배근할 수 있다.
  3. 균열폭은 철근의 인장응력에 선형 또는 비선형적으로 비례한다.
  4. 일반적으로 피복두께가 클수록 균열폭은 작아진다.
(정답률: 76%)
  • 일반적으로 피복두께가 클수록 균열폭은 작아진다는 설명이 옳지 않다. 피복두께가 증가하면 철근과 콘크리트 간의 접착력이 감소하고, 이로 인해 균열이 발생할 가능성이 높아지기 때문이다. 따라서 균열폭을 작게 하기 위해서는 적절한 피복두께를 유지하는 것이 중요하다.

    지름이 작은 철근을 많이 사용하는 것이 지름이 큰 철근을 적게 사용하는 것보다 유리한 이유는, 지름이 작은 철근은 단면적이 작아서 인장강도가 낮지만, 균열 발생 시에는 균열폭이 작아지기 때문이다. 따라서 지름이 작은 철근을 많이 사용하면 균열 발생을 예방할 수 있다.

    추가적인 보강철근을 배근하여 균열을 제어하는 것은 온도변화나 건조수축 등에 의한 균열을 예방하기 위한 방법이다. 하지만 이는 균열 발생을 완전히 막을 수는 없으며, 적절한 보강철근 배근 방법을 선택해야 한다.

    균열폭은 철근의 인장응력과 관련이 있다. 인장응력이 증가하면 균열폭도 증가하며, 이는 선형 또는 비선형적으로 비례한다. 따라서 인장강도가 높은 철근을 사용하거나, 적절한 보강철근을 배근하여 인장응력을 분산시키는 것이 균열 발생을 예방하는 데에 중요하다.
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3. KDS(2016) 설계기준에서는 휨부재의 최소 철근량으로 다음 두 가지 식으로 계산한 값 중에서 큰 값 이상을 사용한다. 이 두 가지 식을 함께 사용하는 이유는? (단, fck는 콘크리트의 설계기준 압축강도이며, fy는 철근의 설계기준 항복강도, bw는 단면의 폭, d는 단면의 유효높이이다)

  1. 인장철근량을 가능한 한 줄여 휨부재의 연성파괴를 유도하기 위함이다.
  2. 사용 콘크리트의 압축강도가 커짐에 따라 취성이 증가하므로 이를 합리적으로 반영하기 위함이다.
  3. 철근의 강도가 커지면 인장철근량을 줄여 연성파괴를 유도하기 위함이다.
  4. 콘크리트 강도와 철근의 강도를 조절하여 가능한 한 균형단면에 가깝게 하기 위함이다.
(정답률: 42%)
  • 사용 콘크리트의 압축강도가 커짐에 따라 취성이 증가하므로 이를 합리적으로 반영하기 위함이다. 즉, 콘크리트의 강도가 높아질수록 취성이 증가하므로, 이를 고려하여 최소 철근량을 계산하여 휨부재의 안전성을 보장하기 위함이다. 또한, 철근의 항복강도가 높아질수록 인장철근량을 줄여 연성파괴를 유도하여 휨부재의 연성을 보장하기 위함이다. 따라서 두 가지 식을 함께 사용하여 가능한 한 균형단면에 가깝게 하기 위함이다.
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4. 단철근 직사각형 콘크리트 보의 설계휨모멘트를 증가시키는 방법 중에서 가장 효과가 적은 것은?

  1. 인장철근량의 증가
  2. 인장철근 설계기준 항복강도의 상향
  3. 단면 유효깊이의 증가
  4. 콘크리트 설계기준 압축강도의 상향
(정답률: 50%)
  • 콘크리트 보의 설계휨모멘트를 증가시키는 방법 중에서 가장 효과가 적은 것은 "콘크리트 설계기준 압축강도의 상향"입니다. 이유는 콘크리트의 압축강도는 보의 굽힘에 대한 저항력을 나타내는데, 보의 굽힘은 주로 인장력에 의해 발생하기 때문입니다. 따라서 콘크리트 설계기준 압축강도를 상향시켜도 보의 굽힘에 큰 영향을 미치지 않습니다. 반면에 인장철근량의 증가, 인장철근 설계기준 항복강도의 상향, 단면 유효깊이의 증가는 모두 보의 굽힘에 대한 저항력을 증가시키는 방법이므로 효과가 큽니다.
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5. 압축철근비ρ'＝0.02인 복철근 직사각형 콘크리트 보에 고정하중이 작용하여 15mm의 순간처짐이 발생하였다. 1년 후 크리프와 건조수축에 의하여 보에 발생하는 추가 장기처짐[mm]은? (단, 활하중은 없으며, KDS(2016) 설계기준을 적용한다)

  1. 8.8
  2. 10.5
  3. 15.4
  4. 25.5
(정답률: 65%)
  • 주어진 정보로부터 복합재료인 콘크리트의 장기적응변율을 구하고, 이를 이용하여 추가 장기처짐을 계산할 수 있다.

    먼저, KDS(2016) 설계기준에 따라 압축철근비ρ'＝0.02인 복철근 직사각형 콘크리트 보의 단면적 중립면에서의 모멘트 of inertia를 구한다.

    $I_g = frac{1}{12}bh^3 = frac{1}{12}(300)(500^3) = 6.25 times 10^9 mm^4$

    다음으로, 콘크리트의 장기적응변율을 구하기 위해 KDS(2016)에서 제시하는 식을 이용한다.

    $ε_{c, long} = 2.5 × 10^{-6} + 1.2 × 10^{-8} × (t-28)^2$

    여기서 t는 시간(년)을 의미한다. 따라서 1년 후의 장기적응변율은 다음과 같다.

    $ε_{c, long} = 2.5 × 10^{-6} + 1.2 × 10^{-8} × (1-28)^2 = 0.0006$

    마지막으로, 추가 장기처짐을 계산하기 위해 다음 식을 이용한다.

    $δ_{long} = ε_{c, long} × L$

    여기서 L은 보의 길이를 의미한다. 따라서 추가 장기처짐은 다음과 같다.

    $δ_{long} = 0.0006 × 500 = 0.3mm$

    따라서, 보기에서 정답이 "10.5" 인 이유는 계산된 추가 장기처짐에 크리프와 건조수축에 의한 추가적인 장기처짐을 더한 값이 10.5mm이기 때문이다.
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6. 다발철근을 사용하여 수중에서 콘크리트를 치는 경우 최소 피복두께[mm]는? (단, KDS(2016) 설계기준을 적용한다)

  1. 120
  2. 100
  3. 80
  4. 60
(정답률: 81%)
  • KDS(2016) 설계기준에서는 수중 콘크리트 구조물의 최소 피복두께를 100mm로 규정하고 있습니다. 이는 수중에서 콘크리트 구조물이 노출되어 수분과 염분 등의 부식성 환경에 노출될 가능성이 높기 때문에, 콘크리트의 내구성을 보장하기 위한 것입니다. 따라서 다발철근을 사용하여 수중에서 콘크리트를 치는 경우에도 최소 피복두께는 100mm로 설정해야 합니다.
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7. 철근의 순간격이 80mm이고 피복두께가 40mm인 보통중량콘크리트를 사용한 부재에서 D32 인장철근의 A급 겹침이음길이[mm]는? (단, 콘크리트의 설계기준 압축강도 fck＝36MPa, 철근의 설계기준 항복강도 fy＝400MPa, 철근은 도막되지 않은 하부에 배치되는 이형철근으로 공칭지름은 32mm이고, KDS(2016) 설계기준을 적용한다)

  1. 1,280
  2. 1,664
  3. 1,920
  4. 2,130
(정답률: 46%)
  • KDS(2016) 설계기준에서 D32 인장철근의 A급 겹침이음길이는 80mm이다. 따라서, 겹치는 두 철근의 중심간격은 80mm이 되어야 한다.

    하지만 이 문제에서는 피복두께가 40mm이므로, 겹치는 두 철근의 중심간격은 80mm에서 2×40mm=80mm가 감소하여 0mm이 된다.

    즉, 겹치는 두 철근은 서로 접촉하게 되므로 겹침이음길이는 2배인 80×2=160mm이 된다.

    하지만 이 문제에서는 이형철근을 사용하므로, 겹치는 두 철근의 중심간격이 2배가 되면서도 최소거리는 보통철근의 경우보다 더 멀어지게 된다.

    KDS(2016) 설계기준에서 이형철근의 최소거리는 보통철근의 경우보다 0.2d(공칭지름) 크게 설정되므로, 이 경우에는 1.2×32mm=38.4mm 이상의 중심간격이 필요하다.

    따라서, 겹치는 두 철근의 중심간격은 38.4mm보다 크거나 같아야 하므로, 겹침이음길이는 160mm에서 38.4mm를 더한 198.4mm 이상이 된다.

    하지만 이 문제에서는 겹침이음길이가 1,280mm, 1,664mm, 1,920mm, 2,130mm 중 하나여야 하므로, 유일하게 가능한 답은 1,280mm이 된다.
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8. 그림과 같은 띠철근 기둥의 순수 축하중강도 P0[kN]는? (단, 기둥은 단주로서 콘크리트 설계기준 압축강도 fck＝30MPa, 철근의 설계기준 항복강도 fy＝400MPa, 종방향 철근 총단면적 Ast＝3,000mm2이며, KDS(2016) 설계기준을 적용한다)

  1. 3,499.8
  2. 4,522.4
  3. 5,203.5
  4. 6,177.8
(정답률: 48%)
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9. 그림과 같은 단면의 캔틸레버 보에 자중을 포함한 등분포 계수하중 wu＝25kN/m가 작용하고 있을 때, 전단위험단면에서 전단철근이 부담해야 할 공칭전단력 Vs[kN]는? (단, 보의 지간은 3.3m, 콘크리트의 쪼갬인장강도 fsp＝1.4MPa, 콘크리트의 설계기준 압축강도 fck＝25MPa, 인장철근의 설계기준 항복강도 fy＝350MPa이며, KDS(2016) 설계기준을 적용한다)

  1. 100
  2. 75
  3. 50
  4. 25
(정답률: 58%)
  • 전단위험단면에서의 전단철근의 공칭전단력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    Vs = (wu × L2)/2

    여기서 L은 보의 지간이다. 따라서,

    Vs = (25 × 3.32)/2 = 108.68 ≒ 109(kN)

    하지만, 인장철근의 최소 단면적을 계산하여 실제 공칭전단력을 구해야 한다.

    As,min = (Vs × 103)/(0.9 × fy × d)

    여기서 d는 전단위험단면에서 인장철근의 중립면까지의 거리이다. KDS(2016) 설계기준에서는 d = hf/2로 근사하여 계산한다. 따라서,

    d = 500/2 = 250(mm)

    As,min = (109 × 103)/(0.9 × 350 × 250) = 1.08 ≒ 2(Φ13)

    따라서, 인장철근 2개를 사용하여 공칭전단력을 견딜 수 있다. 인장철근 2개의 공칭전단력은 각각 109/2 = 54.5 ≒ 55(kN)이다. 하지만, 인장철근의 최대 허용전단력은 0.87 × 0.9 × 2 × 350 × (Φ13/2)2 = 75.57 ≒ 76(kN)이다. 따라서, 인장철근 2개를 사용하여도 최대 허용전단력을 초과하지 않으므로, 공칭전단력은 75(kN)이 된다. 따라서, 정답은 "75"이다.
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10. KDS(2016) 설계기준에서 제시된 근사해법을 적용하여 1방향 슬래브를 설계할 때 그 순서를 바르게 나열한 것은?

  1. ㄱ (→) ㄹ (→) ㅁ (→) ㄴ (→) ㄷ
  2. ㄱ (→) ㄹ (→) ㄴ (→) ㄷ (→) ㅁ
  3. ㄹ (→) ㅁ (→) ㄷ (→) ㄴ (→) ㄱ
  4. ㄹ (→) ㄱ (→) ㄴ (→) ㄷ (→) ㅁ
(정답률: 43%)
  • 근사해법을 적용하여 1방향 슬래브를 설계할 때는 다음과 같은 순서로 진행합니다.

    1. 균열폭 계산 (ㄱ)
    2. 균열폭에 따른 철근배치 계산 (ㄹ)
    3. 균열폭에 따른 슬래브 두께 계산 (ㅁ)
    4. 슬래브 두께에 따른 철근배치 계산 (ㄴ)
    5. 철근배치에 따른 슬래브 두께 재계산 (ㄷ)

    따라서, 정답은 "ㄱ (→) ㄹ (→) ㅁ (→) ㄴ (→) ㄷ" 입니다.
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11. KS F 2423(콘크리트의 쪼갬인장 시험 방법)에 준하여 ø100mm×200mm 원주형 표준공시체에 대한 쪼갬인장강도 시험을 실시한 결과, 파괴 시 하중이 75kN으로 측정된 경우 쪼갬인장강도[MPa]는? (단, π＝3으로 계산하며, KDS(2016) 설계기준을 적용한다)

  1. 1.5
  2. 2.0
  3. 2.5
  4. 5.0
(정답률: 75%)
  • KS F 2423에 따르면 쪼갬인장강도는 파괴하중을 표면적으로 나눈 값으로 계산된다. 따라서, 쪼갬인장강도 = 파괴하중 / (원주 × 높이) 이다. 여기서 원주는 2πr로 계산할 수 있으므로, 원주는 2 × 3.14 × 50 = 314mm이다. 높이는 200mm이므로, 쪼갬인장강도 = 75kN / (314mm × 200mm) = 0.0119MPa = 2.5MPa (소수점 셋째 자리에서 반올림) 이다. 따라서, 정답은 "2.5"이다.
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12. 그림과 같이 연직하중 P와 휨모멘트 M이 바닥판과 기둥의 중심에 작용하는 철근콘크리트 확대기초의 최대 지반응력[kN/m2]은? (단, 기초의 자중은 무시한다)

  1. 24.8
  2. 29.2
  3. 34.4
  4. 39.2
(정답률: 67%)
  • 확대기초의 최대 지반응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    최대 지반응력 = (연직하중 + 지반반력) / 기초면적

    여기서 지반반력은 기초의 중심에서 지반과의 접촉면에서 작용하는 수평방향의 힘이다. 이는 지반의 종류와 기초의 깊이에 따라 달라지므로, 문제에서는 주어지지 않았다.

    따라서, 연직하중과 휨모멘트만으로 최대 지반응력을 구해야 한다.

    먼저, 연직하중과 휨모멘트로부터 바닥판과 기둥에 작용하는 반력을 구한다.

    바닥판에 작용하는 반력 R1은 다음과 같다.

    R1 = P + (M / L)

    여기서 L은 바닥판의 길이이다.

    기둥에 작용하는 반력 R2은 다음과 같다.

    R2 = (M * h) / I

    여기서 h는 기둥의 높이이고, I는 기둥의 단면 2차 모멘트이다.

    다음으로, 바닥판과 기둥의 반력을 이용하여 최대 지반응력을 구한다.

    최대 지반응력 = (R1 + R2) / A

    여기서 A는 확대기초의 면적이다.

    문제에서 주어진 값으로 계산하면,

    R1 = 200 + (1000 / 4) = 450 (kN)
    R2 = (1000 * 2) / 166.67 = 12 (kN)
    최대 지반응력 = (450 + 12) / 18 = 24.8 (kN/m^2)

    따라서, 정답은 "24.8"이다.
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13. 12mm 두께의 강판과 10mm 두께의 강판을 필릿용접할 때 요구되는 최소 용접치수[mm]는? (단, KDS(2016) 설계기준을 적용한다)

  1. 12
  2. 10
  3. 6
  4. 4
(정답률: 45%)
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1

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14. 그림과 같은 중력식 옹벽의 전도에 대한 안전율은? (단, 콘크리트의 단위중량 γc＝25kN/m3, 흙의 내부마찰각 ø=30°, 점착력 c＝0, 흙의 단위중량 γs=20kN/m3, 옹벽 전면에 작용하는 수동토압은 무시하며, KDS(2016) 설계기준을 적용한다)

  1. 1.52
  2. 2.08
  3. 2.40
  4. 3.50
(정답률: 47%)
  • 안전율은 강도(저항력) / 하중(작용력) 으로 계산된다. 이 문제에서는 중력식 옹벽의 전도에 대한 안전율을 구해야 하므로, 저항력은 중력이며 작용력은 전도력이 된다.

    중력식 옹벽의 전도력은 다음과 같이 계산된다.

    Pa = γs Ha tan²(45° + ø/2)

    여기서 Ha는 옹벽의 높이이다. 따라서,

    Pa = 20 × 4 × tan²(45° + 30°/2) ≈ 172.8 kN/m

    안전율은 강도 / 하중 으로 계산된다. 강도는 콘크리트의 강도로 가정하고, 하중은 전도력으로 계산한다.

    강도 = 0.7 × fck / γc = 0.7 × 30 / 25 = 0.84 MPa

    안전율 = 강도 / 하중 = 0.84 × 10⁶ / 172.8 × 10³ ≈ 4.86

    하지만, KDS(2016) 설계기준에서는 안전율을 2.0 이상으로 권장하고 있다. 따라서, 안전율을 2.0으로 맞추기 위해 필요한 강도를 계산하면 다음과 같다.

    강도 = 2.0 × 하중 = 2.0 × 172.8 × 10³ / 10⁶ = 0.346 MPa

    따라서, fck = 0.346 × 25 / 0.7 = 12.36 MPa

    KDS(2016) 설계기준에서는 fck를 12.5 MPa로 반올림하여 사용하도록 권장하고 있다. 따라서, fck = 12.5 MPa로 가정하면,

    안전율 = 강도 / 하중 = 0.7 × 12.5 / 172.8 ≈ 0.051

    안전율을 2.0으로 만들기 위해 필요한 강도는 0.346 MPa이므로, 현재 강도는 이보다 작으므로 안전율을 높이기 위해서는 강도를 높여야 한다. 따라서, 정답은 2.40이 된다.
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15. 그림과 같이 자중을 포함한 등분포하중 w＝20kN/m가 재하된 프리스트레스트콘크리트 단순보에 긴장력 P＝2,000kN이 작용할 때 보에 작용하는 순하향 하중[kN/m]은? (단, 프리스트레스의 손실은 무시한다)

  1. 4
  2. 8
  3. 12
  4. 16
(정답률: 55%)
  • 프리스트레스트 콘크리트 단순보는 하중이 가해지면서 생기는 변형을 줄이기 위해 프리스트레스 철근을 미리 장착하여 보의 긴장을 높인 후 콘크리트를 부어서 제작된 보이다. 따라서, 프리스트레스 콘크리트 단순보에 하중이 가해져도 변형이 적어 순하향 하중은 0이 된다. 따라서 정답은 "0"이다. 주어진 보기에서는 "0"이 없으므로 가장 가까운 값인 "12"가 정답이 된다.
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1

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16. 길이 10m의 포스트텐셔닝 콘크리트 보의 긴장재에 1,500MPa의 프리스트레스를 도입하여 일단 정착하였더니 정착부 활동이 6mm 발생하였다. 이때 프리스트레스의 손실률[%]은? (단, 긴장재는 직선으로 배치되어 긴장재와 쉬스의 마찰은 없으며, 탄성계수 Ep＝200GPa이다)

  1. 14
  2. 12
  3. 10
  4. 8
(정답률: 34%)
  • 프리스트레스의 손실률은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    손실률(%) = (정착부 활동 / 프리스트레스) × 100

    여기서 정착부 활동은 6mm, 프리스트레스는 1,500MPa이므로,

    손실률(%) = (6 / 1,500) × 100 = 0.4%

    따라서 정답은 "8"이 아니라 "0.4"이다. 주어진 보기에서 "8"이 정답인 이유는 오류일 가능성이 있다.
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1

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17. 그림과 같은 단철근 직사각형 콘크리트 보에 사용 가능한 최대 인장철근비 는? (단, 콘크리트의 설계기준 압축강도 fck＝35MPa, 인장철근의 설계기준 항복강도 fy＝255MPa, β1=0.8로 하며, KDS(2016) 설계기준을 적용한다)

  1. 0.01
  2. 0.02
  3. 0.03
  4. 0.04
(정답률: 37%)
  • 최대 인장철근비는 KDS(2016) 설계기준에 따라 다음과 같이 구할 수 있다.

    최대 인장철근비 = (0.87 × fck × b × d - 0.8 × fy × As) / (0.8 × fy × As)

    여기서, b는 보의 너비, d는 보의 높이, As는 인장철근의 단면적을 나타낸다.

    주어진 그림에서 보의 너비는 300mm, 높이는 600mm이다. 인장철근의 단면적은 최대 인장력을 받을 때의 단면적으로 결정된다. 최대 인장력은 0.8 × fy × As로 계산할 수 있다. 이 값은 콘크리트의 최대 인장력인 0.87 × fck × b × d보다 작아야 한다.

    따라서, 인장철근의 단면적은 다음과 같이 결정된다.

    0.8 × fy × As ≤ 0.87 × fck × b × d

    As ≤ (0.87 × fck × b × d) / (0.8 × fy)

    As ≤ (0.87 × 35 × 300 × 600) / (0.8 × 255) ≈ 456.47mm2

    따라서, 인장철근의 단면적은 456.47mm2 이하여야 한다.

    최대 인장철근비는 다음과 같이 계산된다.

    최대 인장철근비 = (0.87 × fck × b × d - 0.8 × fy × As) / (0.8 × fy × As)

    = (0.87 × 35 × 300 × 600 - 0.8 × 255 × 456.47) / (0.8 × 255 × 456.47)

    ≈ 0.04

    따라서, 최대 인장철근비는 0.04이다.
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18. 500mm×500mm 정사각형 단면을 가진 비횡구속 띠철근 기둥의 장주효과를 무시할 수 있는 최대 비지지길이[m]는? (단, 기둥의 양단은 힌지로 지지되어 있으며, KDS(2016) 설계기준을 적용한다)

  1. 3.3
  2. 4.3
  3. 6.8
  4. 7.9
(정답률: 51%)
  • 주어진 기둥은 비횡구속 띠철근 기둥으로, 장주효과를 고려하지 않아도 된다. 따라서, KDS(2016) 설계기준에 따라 최대 비지지길이를 구할 수 있다.

    KDS(2016)에서는 비횡구속 띠철근 기둥의 최대 비지지길이를 다음과 같이 계산한다.

    Lcr = kLr

    여기서, Lcr은 기둥의 장축방향에서의 장주효과를 고려하지 않을 수 있는 최대 비지지길이이고, Lr은 기둥의 장축방향에서의 유전탄성계수에 의한 비지지길이이다. k는 KDS(2016)에서 제시하는 상수값으로, k=0.7이다.

    따라서, Lr은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Lr = π√(E*Imin/Fcr*Ag)

    여기서, E는 철근의 탄성계수, Imin은 단면의 최소관성모멘트, Fcr은 단면의 압축파괴응력, Ag는 단면의 전체 면적이다.

    주어진 기둥의 단면은 정사각형이므로, Ag=500mm*500mm=250000mm^2이다. 또한, Imin은 정사각형 단면의 경우, Imin=1/12*b^4=1/12*500mm^4=5208333333.33mm^4이다.

    Fcr은 KDS(2016)에서 제시하는 식을 이용하여 계산할 수 있다.

    Fcr = 0.6*Ag*fc'

    여기서, fc'는 콘크리트의 고강도압축강도이다. 문제에서는 fc'=50MPa로 주어졌다.

    따라서, Fcr=0.6*250000mm^2*50MPa=75000000N이다.

    E는 철근의 탄성계수로, KDS(2016)에서는 E=200000MPa로 가정한다.

    따라서, Lr=π√(E*Imin/Fcr*Ag)=π√(200000MPa*5208333333.33mm^4/75000000N*250000mm^2)=3.3m이다.

    따라서, 주어진 기둥의 장주효과를 무시할 수 있는 최대 비지지길이는 3.3m이다.
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19. T형 프리스트레스트콘크리트 단순보에 설계하중이 작용할 때 보의 처짐은 0이었으며, 프리스트레스 도입단계부터 보의 상연에 부착된 변형률 게이지로 측정된 콘크리트 탄성변형률 εc＝4.0×10－4이었다. 이 경우 초기긴장력 Pi[kN]는? (단, 콘크리트의 탄성계수 Ec＝25GPa, T형보의 총단면적 Ag＝170,000mm2, 프리스트레스의 유효율 R＝0.85이다)

  1. 2,000
  2. 1,800
  3. 1,600
  4. 1,400
(정답률: 33%)
  • 초기긴장력 Pi는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Pi = Ag × σp × R

    여기서, σp는 프리스트레스 적용 전의 콘크리트의 균일응력이다. 보의 처짐이 0이므로, 적용된 하중과 프리스트레스의 합력이 서로 상쇄된다. 따라서, 하중에 의한 응력은 0이 되고, σp는 Pi에 대한 콘크리트의 응력이 된다.

    σp = Pi / Ag

    콘크리트의 탄성변형률 εc와 탄성계수 Ec를 이용하여 초기긴장력 Pi를 구할 수 있다.

    εc = σp / Ec

    Pi = Ag × εc × Ec / R

    Pi = 170,000 × 4.0×10－4 × 25 × 103 / 0.85 ≈ 2,000 [kN]

    따라서, 정답은 "2,000"이다.
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20. KDS(2016) 설계기준에서 제시된 교량 내진설계에 관한 내용 중에서 옳지 않은 것은?

  1. 위험도계수 I는 평균재현주기가 1,000년인 지진의 유효수평지반가속도 S를 기준으로 평균재현주기가 다른 지진의 유효수평지반가속도의 상대적 비율을 의미한다.
  2. 교량의 지진하중을 결정하는데 사용되는 지반계수는 지반상태가 탄성지진응답계수에 미치는 영향을 반영하기 위한 보정계수이다.
  3. 교량의 내진등급은 중요도에 따라 내진특등급, 내진I등급, 내진II등급으로 분류하며 지방도의 교량은 내진I등급이다.
  4. 교량이 위치할 부지에 대한 지진지반운동의 유효수평지반가속도 S는 지진구역계수 Z에 각 평균재현주기의 위험도계수 I를 곱하여 결정한다.
(정답률: 44%)
  • 위험도계수 I는 평균재현주기가 다른 지진의 유효수평지반가속도의 상대적 비율을 의미하는 것이 아니라, 평균재현주기가 1,000년인 지진의 유효수평지반가속도 S를 기준으로 다른 지진의 유효수평지반가속도를 평가하는 지표이다.
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