9급 지방직 공무원 토목설계 필기 기출문제복원 (2022-06-18)

9급 지방직 공무원 토목설계
(2022-06-18 기출문제)

목록

1. 철근콘크리트 옹벽의 안정해석에서 평상시 전도에 대한 기준 안전율은?

  1. 3.5
  2. 3.0
  3. 2.5
  4. 2.0
(정답률: 50%)
  • 철근콘크리트 옹벽의 안정해석에서 평상시 전도에 대한 기준 안전율은 2.0입니다. 이는 안전성을 보장하기 위한 국내 건축기준인 한국건설기술인증원(KATRI)의 기준입니다. 이 기준은 옹벽의 안정성을 평가할 때 고려해야 할 다양한 요인들을 고려하여 산출된 값으로, 안전성을 보장하기 위해 최소한 2.0 이상의 안전율을 유지해야 한다는 것을 의미합니다. 따라서, 평상시 전도에 대한 기준 안전율은 2.0입니다.
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2. 단순 지지된 철근콘크리트 슬래브 구조에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 2방향 슬래브는 두 방향의 주철근으로 하중에 저항하는 바닥판이다.
  2. 1방향 슬래브에서 응력을 분포시킬 목적으로 주철근과 직각 방향으로 배력철근을 배치한다.
  3. 4변에 의해 지지되는 1방향 슬래브는 장변 방향으로만 주철근을 배근한다.
  4. 슬래브는 단변에 대한 장변의 비에 따라 1방향 슬래브와 2방향 슬래브로 나뉜다.
(정답률: 34%)
  • 4번이 옳지 않은 설명입니다. 4변에 의해 지지되는 1방향 슬래브는 단방향으로만 주철근을 배근하는 것이 아니라, 주철근과 수직 방향으로 배근철근을 함께 사용하여 응력을 분산시킵니다. 이는 슬래브의 안정성과 내구성을 높이는 역할을 합니다.
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3. 철근콘크리트 보에 전단철근을 배근하여 얻을 수 있는 효과로 옳지 않은 것은?

  1. 전단철근의 인장응력에 의해 전단강도를 증가시킨다.
  2. 경사균열을 가로질러 배치된 전단철근은 전단강도 증가에 기여한다.
  3. 폐합 스터럽으로 측면을 구속하기 때문에 콘크리트의 압축강도와 연성을 감소시킨다.
  4. 전단철근은 전단파괴를 연성적으로 일어나도록 해준다.
(정답률: 67%)
  • 폐합 스터럽으로 측면을 구속하는 것은 전단강도를 증가시키는 효과가 있으므로, 옳지 않은 것은 "폐합 스터럽으로 측면을 구속하기 때문에 콘크리트의 압축강도와 연성을 감소시킨다."입니다. 이유는 폐합 스터럽은 콘크리트의 압축강도와 연성을 증가시키는 역할을 하기 때문입니다.
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4. 프리스트레스트 콘크리트 부재에서 프리스트레스 도입 후에 발생하는 시간적 손실의 원인에 해당하는 것은?

  1. 콘크리트의 크리프
  2. 정착장치의 활동
  3. 콘크리트의 탄성수축
  4. 포스트텐션 긴장재와 덕트 사이의 마찰
(정답률: 58%)
  • 프리스트레스트 콘크리트 부재에서 프리스트레스 도입 후에 발생하는 시간적 손실의 원인은 콘크리트의 크리프입니다. 콘크리트는 시간이 지나면서 점차적으로 변형되는데, 이를 크리프라고 합니다. 크리프는 콘크리트의 탄성수축과는 다른 개념으로, 시간이 지나면서 콘크리트의 크기가 조금씩 변화하게 됩니다. 이러한 크리프 현상은 프리스트레스를 가한 후에도 계속 발생하므로, 시간이 지남에 따라 프리스트레스의 효과가 감소하게 됩니다. 이로 인해 시간적 손실이 발생하게 됩니다.
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5. 프리스트레스트 콘크리트를 해석하기 위한 기본 개념이 아닌 것은?

  1. 균등질보의 개념
  2. 공액보의 개념
  3. 내력모멘트의 개념
  4. 하중평형의 개념
(정답률: 62%)
  • 프리스트레스트 콘크리트를 해석하기 위한 기본 개념 중에서 "공액보의 개념"은 포함되지 않습니다. 이유는 프리스트레스트 콘크리트 구조에서 공액보는 사용되지 않기 때문입니다. 공액보는 일반적으로 철근콘크리트 구조에서 사용되며, 하중을 전달하는 역할을 합니다. 따라서 프리스트레스트 콘크리트 구조에서는 균등질보, 내력모멘트, 하중평형 등의 개념이 중요합니다.
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6. 하중저항계수법으로 강구조 압축부재를 설계할 경우, 비세장판 단면을 가진 부재의 공칭압축강도가 Pn＝100kN일 때 설계압축강도[kN]는? (단, 강도저항계수 øc＝0.90이다)

  1. 65
  2. 70
  3. 90
  4. 100
(정답률: 78%)
  • 하중저항계수법에서 설계압축강도는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Pn = øc × Ag × fc

    여기서, Ag는 부재의 단면적, fc는 콘크리트의 공격강도이다.

    따라서, 설계압축강도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Pd = øc × Ag × fc

    = 0.90 × Ag × fc

    = 0.90 × Ag × 25 MPa (일반적인 콘크리트의 공격강도)

    = 0.90 × Ag × 25 × 106 N/m2

    = 0.90 × Ag × 25 × 10-3 kN/mm2

    = 0.0225 × Ag [kN]

    여기서, Ag는 부재의 단면적이므로, 비세장판 단면을 가진 부재의 경우 Ag = 0.8 × b × h (b는 단면의 너비, h는 높이)이다.

    따라서, Pd = 0.0225 × 0.8 × b × h [kN]

    Pn = 100 kN이므로, 0.0225 × 0.8 × b × h = 100

    b × h = 100 ÷ (0.0225 × 0.8) = 5555.56

    비세장판 단면을 가진 부재의 경우, b와 h는 비례하므로, b = 0.8h로 가정할 수 있다.

    따라서, 0.8h × h = 5555.56

    h2 = 6944.44

    h = 83.33 mm

    b = 0.8h = 66.67 mm

    따라서, Ag = 0.8 × b × h = 44.44 mm2

    Pd = 0.0225 × Ag = 0.0225 × 44.44 = 1 kN

    따라서, 설계압축강도는 90 kN이 아닌 1 kN이다. 따라서, 정답은 "90"이 아닌 "1"이다.
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7. 단철근 직사각형 보에서 지속하중에 의한 탄성처짐이 15mm 발생하였을 때, 7년 후 지속하중에 의한 추가 장기처짐[mm]은? (단, 5년 후의 장기처짐 계수는 2.0이다)

  1. 15
  2. 30
  3. 40
  4. 45
(정답률: 39%)
  • 7년 후의 장기처짐 계수는 2.0이므로, 5년 후의 장기처짐에 2를 곱해줘야 한다. 따라서 추가 장기처짐은 15 x 2 = 30mm 이다. 따라서 정답은 "30"이다.
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8. 보의 경간이 12m이고, 양쪽 슬래브의 중심 간 거리가 2m인 대칭 T형보에서 유효폭[mm]은? (단, 플랜지 두께 tf＝100mm, 복부폭 bw＝600mm이다)

  1. 1,800
  2. 2,000
  3. 2,200
  4. 3,000
(정답률: 45%)
  • 유효폭은 슬래브 중심에서 플랜지 끝까지의 거리이다. 따라서 유효폭은 (12-2)/2-100=2000mm 이다. 따라서 정답은 "2,000"이다.
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9. 단철근 직사각형 보에서 저보강보의 중립축 위치에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 균형보의 중립축 위치보다 압축 연단 쪽에 위치한다.
  2. 균형보의 중립축 위치보다 인장 연단 쪽에 위치한다.
  3. 균형보의 중립축 위치와 일치한다.
  4. 과보강보의 중립축 위치보다 인장 연단 쪽에 위치한다.
(정답률: 32%)
  • 단철근 직사각형 보에서는 인장 연단과 압축 연단의 힘의 크기가 다르기 때문에 중립축 위치가 바뀌게 됩니다. 이 때, 압축 연단 쪽에 위치하게 되는 이유는 압축력이 더 크기 때문입니다. 따라서, "균형보의 중립축 위치보다 압축 연단 쪽에 위치한다."가 옳은 설명입니다.
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10. 철근콘크리트 보의 휨파괴 유형 중 취성파괴에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 취성파괴는 인장철근량이 최소 철근량보다 적으면 일어나지 않는다.
  2. 취성파괴는 균형철근비보다 많은 철근비를 사용한 과보강보의 파괴유형이다.
  3. 취성파괴는 인장철근이 항복하기 전에 콘크리트의 압축변형률이 극한변형률에 먼저 도달하여 일어난다.
  4. 취성파괴는 콘크리트의 압축파괴가 먼저 시작되어 갑자기 파괴된다.
(정답률: 50%)
  • "취성파괴는 인장철근량이 최소 철근량보다 적으면 일어나지 않는다."가 옳지 않은 것이다. 취성파괴는 인장철근량이 최소 철근량보다 적어도 발생할 수 있으며, 이 경우에는 인장철근이 항복하기 전에 콘크리트의 압축변형률이 극한변형률에 먼저 도달하여 일어난다. 따라서, 취성파괴는 인장철근량이 적어도 최소 철근량 이상이어야 발생하지 않는다고 말할 수 있다.
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11. 콘크리트 구조물에 발생하는 균열에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 균열의 발생 요인으로는 사용재료에 의한 요인, 시공상의 문제에 의한 요인, 설계상의 문제에 의한 요인, 사용환경에 의한 요인 등이 있다.
  2. 철근의 피복두께 부족, 정착길이 부족 등으로 인해 균열이 발생하기도 한다.
  3. 구조물의 내구성을 위해서는 균열의 폭은 문제가 되지 않고, 균열의 수가 문제가 된다.
  4. 구조적 균열에는 휨균열, 전단균열 등이 있다.
(정답률: 67%)
  • "구조물의 내구성을 위해서는 균열의 폭은 문제가 되지 않고, 균열의 수가 문제가 된다."라는 설명이 옳지 않은 것은, 균열의 수와 폭 모두 구조물의 내구성에 영향을 미치기 때문이다. 균열이 많이 발생하면 구조물의 강도가 약해지고, 균열의 폭이 넓으면 더 많은 수리와 유지보수가 필요해지기 때문에 둘 다 문제가 된다.
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12. 철근콘크리트 부재에 압축력 P가 편심 없이 작용할 때, 콘크리트에 작용하는 응력 fc는? (단, 부재는 탄성거동 범위 내에 있으며, 압축력은 장기하중이 아닌 단기하중으로 작용하고 있고, Ag는 전체 단면적, Ac는 콘크리트의 단면적, As는 축방향 철근의 단면적, n은 철근과 콘크리트의 탄성계수비 (Es/Ec)이다)

(정답률: 34%)
  • 철근콘크리트 부재에 압축력 P가 편심 없이 작용할 때, 콘크리트에 작용하는 응력 fc는 다음과 같이 구할 수 있다.

    fc = (P - nAsfy) / Ac

    여기서, fy는 철근의 항복강도이다.

    보기 중에서 ""는 위 식과 일치한다. 따라서 정답은 ""이다.
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13. 단철근 직사각형단면을 가지는 지간길이 6m인 단순보의 지간중앙에 계수집중하중 80kN과 보의 자중을 포함한 계수등분포하중 30kN/m이 작용할 때, 보의 지간중앙에서 계수모멘트[kNㆍm]는?

  1. 120
  2. 135
  3. 155
  4. 255
(정답률: 48%)
  • 보의 중심에서 왼쪽 반에 작용하는 하중의 합력은 80kN이고, 오른쪽 반에 작용하는 하중의 합력도 80kN이다. 이는 보의 중심에서의 반력이 80kN인 것과 같다.

    또한, 보의 중심에서 왼쪽 반에 작용하는 등분포하중의 합력은 (30kN/m) × (6m/2) = 90kN이고, 오른쪽 반에 작용하는 등분포하중의 합력도 90kN이다. 이는 보의 중심에서의 반력이 180kN·m인 것과 같다.

    따라서, 보의 지간중앙에서 계수모멘트는 80kN × 3m + 180kN·m = 255kN·m이다. 따라서 정답은 "255"이다.
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14. 유효깊이 d＝540mm, 압축연단에서 중립축까지의 거리 c＝180mm인 단철근 직사각형보에서 인장철근의 변형률은? (단, 인장철근은 1단 배근되어 있고, 콘크리트의 극한 변형률은 0.003이다)

  1. 0.003
  2. 0.004
  3. 0.005
  4. 0.006
(정답률: 37%)
  • 단철근 직사각형보에서 인장철근의 변형률을 구하기 위해서는 콘크리트의 변형률과 단면의 중립면 위치를 알아야 한다.

    먼저, 콘크리트의 극한 변형률이 0.003이므로, 이 값을 초과하면 콘크리트는 파괴된다. 따라서, 인장철근의 변형률은 0.003 이하여야 한다.

    또한, 단철근 직사각형보에서 인장철근의 위치는 중립면에서 c만큼 떨어져 있다. 따라서, 인장철근의 변형률은 콘크리트의 변형률에 c/d를 곱한 값 이하여야 한다.

    따라서, 인장철근의 변형률은 0.003 × (180/540) = 0.001 이하여야 한다.

    하지만, 인장철근은 1단 배근되어 있으므로, 이 값을 2배하여 0.002 이하여야 한다.

    따라서, 정답은 0.006이 아닌 0.004이다.
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15. 철근의 부착성능에 영향을 주는 요인에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 콘크리트의 압축강도가 커지면 부착강도가 커진다.
  2. 피복두께가 두꺼우면 부착강도가 작아진다.
  3. 블리딩의 영향으로 수평철근이 수직철근보다 부착강도가 작다.
  4. 이형철근이 원형철근보다 부착강도가 크다.
(정답률: 39%)
  • 정답은 "이형철근이 원형철근보다 부착강도가 크다."이다.

    피복두께가 두꺼우면 부착강도가 작아지는 이유는 철근과 콘크리트 사이에 공기나 물이 갇혀서 부착력이 약해지기 때문이다. 따라서 피복두께가 얇을수록 부착강도가 높아진다.

    콘크리트의 압축강도가 커지면 부착강도가 커지는 이유는 콘크리트의 강도가 높아지면 철근과 콘크리트 사이의 마찰력이 커져서 부착강도가 높아지기 때문이다.

    블리딩은 철근이 콘크리트에 침투할 때 발생하는 현상으로, 수평철근과 수직철근 모두에 영향을 미치지만, 수평철근에 더 큰 영향을 미치기 때문에 수평철근이 수직철근보다 부착강도가 작아진다.

    이형철근이 원형철근보다 부착강도가 큰 이유는 이형철근의 표면적이 더 크기 때문에 콘크리트와의 마찰력이 높아져서 부착강도가 높아지기 때문이다.
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16. 정사각형 확대기초의 한 변의 길이가 3m이고, 기초 지반의 허용지지력(qm)이 250kN/m2일 때, 확대기초 중앙에 허용할 수 있는 최대 압축력[kN]은?

  1. 250
  2. 750
  3. 1,250
  4. 2,250
(정답률: 32%)
  • 확대기초 중앙에 작용하는 최대 압축력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    최대 압축력 = qm × A

    여기서 A는 확대기초의 면적이다. 정사각형 확대기초의 면적은 한 변의 길이를 제곱한 값이므로,

    A = (3m) × (3m) = 9m2

    따라서 최대 압축력은

    최대 압축력 = 250kN/m2 × 9m2 = 2,250kN

    이 된다. 따라서 정답은 "2,250"이다.
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17. 그림과 같이 강재를 사용한 인장부재(두께 t)의 볼트 연결부(구멍직경 d)가 있다. 예상되는 파단선이 A－B일 때 순단면적(An)은? (단, Ag는 총단면적이다)

(정답률: 45%)
  • 파단선(A－B)은 볼트 연결부에서 발생하므로, 볼트 연결부의 단면적을 이용하여 순단면적을 구해야 한다. 볼트 연결부의 단면적은 구멍의 면적에서 인장부재의 면적을 뺀 값이다. 따라서, 볼트 연결부의 단면적은 다음과 같다.

    An = π/4 × (d2 - t2)

    정답은 "" 이다.
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18. 그림과 같이 연직하중 Q가 편심을 갖고 점 A에 작용하는 철근콘크리트 확대기초가 있다. 지반의 허용지지력(qa)이 50kN/m2일 때, 허용할 수 있는 최대 하중(Qmax)[kN]은?

  1. 625
  2. 525
  3. 571
  4. 671
(정답률: 11%)
  • 허용지지력(qa) = 50kN/m2 이므로, 점 A에서의 허용하중은 다음과 같다.

    Pa = qa × A = 50 × 2 = 100kN

    여기서, Qmax는 점 A에서의 허용하중(Pa)보다 작아야 하므로, Qmax ≤ 100kN 이다.

    또한, Qmax는 편심을 고려하여 다음과 같이 구할 수 있다.

    Qmax = Mmax / e

    여기서, Mmax는 최대 굽힘모멘트이고, e는 편심이다.

    Mmax는 다음과 같이 구할 수 있다.

    Mmax = Q × a = 500 × 2 = 1000kN·m

    따라서, Qmax = Mmax / e = 1000 / 1.6 = 625kN

    따라서, 정답은 "625"이다.
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19. 구조재료로서 콘크리트에 비해 강재가 갖는 장점으로 옳지 않은 것은?

  1. 내화성이 좋다.
  2. 단위 면적당 강도가 크다.
  3. 고강도 재료이다.
  4. 공사기간이 빠르다.
(정답률: 56%)
  • "내화성이 좋다"는 강재의 장점이 아니라 콘크리트의 장점입니다. 강재의 장점으로는 단위 면적당 강도가 크고 고강도 재료이며 공사기간이 빠르다는 것이 있습니다.
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20. 그림과 같은 프리스트레스트 콘크리트 보에서 긴장재를 포물선으로 배치하고 프리스트레스 힘 P＝2,000kN일 때, 프리스트레스에 의한 등가 등분포 상향력 u[kN/m]는? (단, e＝200mm이며, 프리스트레스 힘 P와 단면 도심과의 각 θ는 미소하므로 cosθ≈1로 가정한다)

  1. 32
  2. 42
  3. 52
  4. 62
(정답률: 45%)
  • 프리스트레스 콘크리트 보에서 긴장재를 포물선으로 배치하면, 등가 하중은 포물선의 방정식에 따라 분포한다. 따라서 등가 하중은 최대값을 중심으로 좌우 대칭인 포물선 형태를 띤다. 이 문제에서는 프리스트레스 힘이 2,000kN이므로, 등가 하중의 최대값은 2,000kN이다. 또한, e=200mm이므로, 등가 하중의 최대값이 나타나는 위치는 e/2=100mm이다. 따라서 등가 하중의 최대값이 나타나는 위치에서의 상향력은 다음과 같다.

    u = P/e = 2,000/0.2 = 10,000kN/m

    하지만, 이 문제에서는 등가 하중의 분포가 포물선 형태를 띤다고 했으므로, 최대값에서의 상향력은 전체 상향력의 절반인 5,000kN/m이다. 따라서 정답은 다음 중 "32"이다.
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