9급 지방직 공무원 서울시 건축구조 필기 기출문제복원 (2016-06-25)

9급 지방직 공무원 서울시 건축구조 2016-06-25 필기 기출문제 해설

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9급 지방직 공무원 서울시 건축구조
(2016-06-25 기출문제)

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1과목: 과목 구분 없음

1. 탄성계수 E값이 3.9GPa이고, 포아송비(Poisson‘s ratio)가 0.3인 재료의 전단탄성계수 G값은 얼마인가?

  1. 1GPa
  2. 1.5GPa
  3. 2GPa
  4. 3GPa
(정답률: 77%)
  • 탄성계수 $E$, 포아송비 $\nu$, 전단탄성계수 $G$ 사이의 관계식을 사용하여 계산합니다.
    $$ G = \frac{E}{2(1 + \nu)} $$
    $$ G = \frac{3.9}{2(1 + 0.3)} = \frac{3.9}{2.6} $$
    $$ G = 1.5 \text{ GPa} $$
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2. 다음의 설계하중 중에서 목재의 설계허용응력의 보정계수 중 하중기간계수 CD가 가장 큰 것은?

  1. 고정하중
  2. 활하중
  3. 시공하중
  4. 적설하중
(정답률: 75%)
  • 하중기간계수 $C_{D}$는 하중이 작용하는 시간이 짧을수록(단기하중일수록) 값이 커지며, 시공하중은 매우 짧은 시간 동안 작용하는 하중이므로 계수가 가장 큽니다.
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3. 단일 압축재의 세장비를 구할 때 고려하지 않아도 되는 것은?

  1. 부재 길이
  2. 단면2차모멘트
  3. 지지 조건
  4. 탄성계수
(정답률: 64%)
  • 세장비는 부재의 기하학적 형상과 지지 조건에 의해 결정되는 값으로, 재료의 성질인 탄성계수와는 무관합니다.

    오답 노트

    세장비 공식 $\lambda = \frac{KL}{r}$에서 $K$는 지지 조건, $L$은 부재 길이, $r$은 회전반경(단면 2차 모멘트와 단면적의 관계)을 의미하므로 모두 고려 대상입니다.
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4. 철근콘크리트구조에서 휨모멘트나 축력 또는 휨모멘트와 축력을 동시에 받는 단면의 설계 시 적용되는 설계가정과 일반원칙에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 압축철근이 설계기준항복강도 fy에 대응하는 변형률에 도달하고 동시에 압축콘크리트가 극한변형률인 0.003에 도달할 때, 그 단면이 균형변형률상태에 있다고 본다.
  2. 휨모멘트 또는 휨모멘트와 축력을 동시에 받는 부재의 콘크리트 인장연단의 극한변형률은 0.003으로 가정하여야 한다.
  3. 철근의 응력이 설계기준항복강도 fy이하일 때, 철근의 응력은 그 변형률에 철근의 탄성계수(Es)를 곱한 값으로 하여야 한다.
  4. 압축콘크리트가 가정된 극한변형률인 0.003에 도달할 때, 최외단 인장철근의 순인장변형률 εt가 압축지배변형률한계 이하인 단면을 인장지배단면이라고 한다.
(정답률: 46%)
  • 철근의 응력이 설계기준항복강도 $f_{y}$이하인 탄성 영역에서는 훅의 법칙에 따라 응력은 변형률과 탄성계수의 곱으로 결정됩니다.

    오답 노트

    압축콘크리트가 극한변형률 $0.003$에 도달하고 동시에 압축철근이 항복강도에 도달하는 상태가 균형변형률상태입니다. / 콘크리트 인장연단이 아닌 압축연단의 극한변형률을 $0.003$으로 가정합니다. / 순인장변형률 $\epsilon_{t}$가 압축지배변형률한계보다 커야 인장지배단면입니다.
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5. 건축구조기준에서 규정하고 있는 모멘트 - 저항골조시스템 중 내진설계 시 고려되는 반응수정계수가 가장 작은 것은?

  1. 합성 반강접모멘트골조
  2. 철골 중간모멘트골조
  3. 합성 중간모멘트골조
  4. 철근콘크리트 중간모멘트골조
(정답률: 18%)
  • 반응수정계수($R$)는 구조 시스템의 연성 능력을 나타내는 지표로, 값이 작을수록 에너지 소산 능력이 낮음을 의미합니다. 제시된 모멘트-저항골조시스템 중 철골 중간모멘트골조가 상대적으로 가장 작은 반응수정계수를 가집니다.
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6. 조적식 구조의 강도설계법과 경험적 설계법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 경험적 설계법에서 2층 이상 건물의 조적내력벽 공칭두께는 100mm 이상이어야 한다.
  2. 경험적 설계법에서 조적벽이 횡력에 저항하는 경우에는 전체높이가 13m, 처마높이가 9m 이하이어야 한다.
  3. 강도설계법에 의한 보강조적조 휨강도의 계산에서는 조적조벽의 인장강도를 무시한다. 단, 처짐을 구할 때는 제외한다.
  4. 강도설계법에서 보강조적조 내진설계 시 보의 폭은 150mm 보다 적어서는 안된다.
(정답률: 67%)
  • 경험적 설계법을 적용하는 2층 이상 건물의 조적내력벽 공칭두께는 150mm 이상이어야 합니다. 100mm 이상이라는 설명은 기준치보다 낮으므로 옳지 않습니다.
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7. 등분포하중을 받는 철근콘크리트 보에서 균열이 발생할 때 A, B, C 구역의 균열양상으로 옳은 것은?

  1. A : 전단균열, B : 휨균열, C : 휨⋅전단균열
  2. A : 휨균열, B : 전단균열, C : 휨⋅전단균열
  3. A : 휨균열, B : 휨⋅전단균열, C : 전단균열
  4. A : 전단균열, B : 휨⋅전단균열, C : 휨균열
(정답률: 58%)
  • 등분포하중을 받는 보에서 지점 부근(A)은 전단력이 최대이므로 전단균열이 발생하고, 중앙부(C)는 모멘트가 최대이므로 휨균열이 발생합니다. 그 사이의 전이 구역(B)에서는 휨과 전단력이 동시에 작용하여 휨·전단균열이 나타납니다.
    따라서 A : 전단균열, B : 휨·전단균열, C : 휨균열 순으로 배치되는 것이 옳습니다.
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8. 강재의 좌굴에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 부재의 길이가 길수록 더 쉽게 일어난다.
  2. 압축과 인장에서 모두 일어난다.
  3. 기둥 설계 시에는 고려하지 않아도 된다.
  4. 좌굴은 탄성 영역에서만 일어난다.
(정답률: 79%)
  • 좌굴은 세장비가 큰 압축재가 압축 하중을 받을 때 갑자기 횡방향으로 휘어지는 현상입니다. 부재의 길이가 길어질수록(세장비가 커질수록) 강성이 낮아져 더 작은 하중에서도 쉽게 좌굴이 발생합니다.

    오답 노트

    압축과 인장에서 모두 일어난다: 압축재에서만 발생함
    기둥 설계 시에는 고려하지 않아도 된다: 기둥 설계의 핵심 고려사항임
    좌굴은 탄성 영역에서만 일어난다: 비탄성 좌굴도 존재함
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9. 다음 중 철근콘크리트의 처짐에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은? (단, ℓ: 골조에서 절점 중심을 기준으로 측정된 부재의 길이)

  1. 장기처짐은 지속하중의 재하기간, 압축철근비 등에 영향을 받는다.
  2. 처짐을 계산할 때 하중작용에 의한 순간처짐은 부재강성에 대한 균열과 철근의 영향을 고려하여 탄성처짐공식을 사용하여 산정하여야 한다.
  3. 과도한 처짐에 의해 손상되기 쉬운 비구조 요소를 지지 또는 부착하지 않은 바닥구조에 대한 최대허용처짐은 고정하중(Dead load)에 의한 장기처짐으로 계산하며 처짐한계값은 ℓ/360 이다.
  4. 큰 처짐에 의해 손상되기 쉬운 칸막이벽이나 기타 구조물을 지지 또는 부착하지 않은 단순지지된 보의 최소두께는 ℓ/16 이다.
(정답률: 67%)
  • 비구조 요소를 지지하거나 부착하지 않은 바닥구조의 최대허용처짐은 고정하중과 활하중을 모두 포함한 전체 하중에 의한 장기처짐으로 계산하며, 그 한계값은 $\ell/240$ 입니다. 따라서 고정하중만으로 계산하고 $\ell/360$으로 정의한 설명은 틀렸습니다.
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10. 그림과 같이 등분포하중(W)을 받는 캔틸레버 보의 길이와 단면이 (a) 및 (b)의 두 가지 조건으로 주어졌을 경우 두 보의 최대 처짐비로 옳은 것은?

  1. (a) : (b) = 1 : 1
  2. (a) : (b) = 8 : 1
  3. (a) : (b) = 1 : 8
  4. (a) : (b) = 16 : 1
(정답률: 53%)
  • 캔틸레버 보의 최대 처짐 공식은 하중, 길이의 4제곱, 그리고 단면 2차 모멘트에 반비례합니다. 원형 단면의 단면 2차 모멘트는 지름의 4제곱에 비례함을 이용하여 계산합니다.
    $$ \delta = \frac{WL^4}{8EI} $$
    $$ \frac{\delta_a}{\delta_b} = \frac{W(2L)^4 / 8E(\frac{\pi 200^4}{64})}{WL^4 / 8E(\frac{\pi 100^4}{64})} = \frac{16L^4 / 200^4}{L^4 / 100^4} = \frac{16}{2^4} = \frac{16}{16} = 1 $$
    $$ \text{비율} = 1 : 1 $$
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11. 고층 건물에 적용되는 구조시스템인 아웃리거 구조에서 내부의 코어부와 외곽 기둥을 연결할 때 아웃리거와 함께 많이 사용되는 구조부재는 다음 중 무엇인가?

  1. 벨트트러스(Belt truss)
  2. 링크 빔(Link beam)
  3. 합성슬래브(Composite slab)
  4. 프리스트레스트 빔(Prestressed beam)
(정답률: 82%)
  • 아웃리거 구조에서 코어부와 외곽 기둥을 연결하여 강성을 높일 때, 아웃리거와 함께 외곽 기둥들을 띠 형태로 연결하는 벨트트러스(Belt truss)를 사용하여 효율적으로 하중을 분산시킵니다.
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12. 강구조에 대한 다음 기술 중 옳지 않은 것은?

  1. 강재의 단면은 폭 - 두께비에 따라 콤팩트 요소, 비콤팩트 요소, 세장판 요소로 분류한다.
  2. 보부재에서 완전소성항복과 비탄성좌굴발생의 경계를 나타내는 소성한계비지지거리 LP는 재료의 항복강도가 높을 수록 커진다.
  3. 세장한 단면을 갖는 압축부재의 공칭압축강도는 휨좌굴, 비틀림좌굴, 휨 - 비틀림좌굴한계상태에 기초하여 산정한다.
  4. 강재의 탄소당량이 클수록 용접성이 나쁘다.
(정답률: 50%)
  • 소성한계비지지거리 $L_P$는 재료의 항복강도가 높을수록 좌굴에 더 취약해지므로 그 값은 작아집니다.

    오답 노트

    폭-두께비 분류: 콤팩트, 비콤팩트, 세장판 요소로 분류하는 것이 맞음
    압축부재 공칭압축강도: 휨, 비틀림, 휨-비틀림 좌굴을 고려하여 산정함
    탄소당량: 탄소당량이 클수록 용접성이 저하됨
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13. 철근콘크리트 2방향 슬래브 설계에 사용되는 직접설계법의 제한사항 중 옳은 것은?

  1. 각 방향으로 2경간 이상 연속되어야 한다.
  2. 모든 하중은 슬래브 판 전체에 걸쳐 등분포된 연직하중이어야 하며, 활하중은 고정하중의 2배 이하이어야 한다.
  3. 슬래브 판들은 단변 경간에 대한 장변 경간의 비가 2 이상인 직사각형이어야 한다.
  4. 연속한 기둥 중심선으로부터 기둥의 어긋남은 그 방향 경간의 최대 20%까지 허용할 수 있다.
(정답률: 56%)
  • 직접설계법을 적용하기 위해서는 하중 조건의 제한이 필요하며, 모든 하중은 슬래브 판 전체에 걸쳐 등분포된 연직하중이어야 하고 활하중은 고정하중의 2배 이하로 제한됩니다.

    오답 노트

    각 방향으로 2경간 이상 연속: 3경간 이상이어야 함
    장변 경간의 비가 2 이상: 2 미만이어야 함
    기둥의 어긋남 20% 허용: 10%까지 허용됨
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14. 등가정적해석법을 사용하여 중량이 동일한 건물의 밑면전단력을 산정할 때, 밑면전단력의 크기가 가장 큰 경우는 다음 중 어떠한 경우인가?

  1. 강성이 크고 반응수정계수가 큰 구조물
  2. 강성이 작고 반응수정계수가 큰 구조물
  3. 강성이 크고 반응수정계수가 작은 구조물
  4. 강성이 작고 반응수정계수가 작은 구조물
(정답률: 60%)
  • 밑면전단력 $V$는 기본적으로 가속도(강성 관련)에 비례하고 반응수정계수 $R$에 반비례합니다. 따라서 강성이 커서 가속도 응답이 크고, 반응수정계수가 작아 감쇠 효과가 적을 때 밑면전단력이 최대가 됩니다.
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15. 다음과 같은 트러스에서 부재력이 0인 부재는 모두 몇 개인가?

  1. 0개
  2. 3개
  3. 6개
  4. 7개
(정답률: 73%)
  • 트러스의 절점 해석 및 영부재 판별법을 적용합니다. 하중 $P$가 작용하는 상단 중앙점과 지점들을 제외하고, 외력이 작용하지 않는 절점에서 두 부재가 직선으로 연결되고 나머지 한 부재가 직각으로 연결된 경우, 직각 부재의 부재력은 $0$이 됩니다.
    제시된 이미지 의 구조를 분석하면, 하중 전달 경로에 포함되지 않는 불필요한 부재들이 존재하며, 이를 계산하면 총 7개의 영부재가 도출됩니다.
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16. 강구조에서 고장력볼트 접합과 이음부 설계에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 고장력볼트의 구멍중심간 거리는 공칭직경의 2.5배 이상으로 한다.
  2. 고장력볼트의 구멍중심에서 볼트머리 또는 너트가 접하는 재의 연단까지의 최대거리는 판두께의 15배 이하 또한 200mm 이하로 한다.
  3. 고장력볼트의 마찰접합은 고장력볼트의 강력한 체결력에 의해 부재간에 발생하는 마찰력을 이용하는 접합형식이다.
  4. 고장력볼트의 지압접합은 부재간에 발생하는 마찰력과 볼트축의 전단력 및 부재의 지압력을 동시에 발생시켜 응력을 부담한다.
(정답률: 69%)
  • 고장력볼트의 구멍 중심에서 연단까지의 거리는 최소 거리 규정은 있으나, 최대 거리를 판두께의 15배 이하 또는 $200\text{mm}$이하로 제한한다는 규정은 옳지 않습니다.
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17. 건축구조기준에서 기본등분포활하중의 용도별 최솟값이 가장 작은 것은?

  1. 도서관 서고
  2. 옥외 광장
  3. 창고형 매장
  4. 사무실 문서보관실
(정답률: 71%)
  • 건축구조기준의 용도별 기본등분포활하중 기준에 따라, 사무실 문서보관실의 설계하중이 제시된 보기들 중 가장 낮게 설정되어 있습니다.
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18. 프리스트레스트 콘크리트 구조에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 콘크리트의 건조수축 및 크리프는 긴장재에 도입된 프리스트레스를 손실시킨다.
  2. 시간이 경과됨에 따라 긴장재에 도입된 프리스트레스의 응력이 감소되는 현상을 릴랙세이션(Relaxation)이라 한다.
  3. 포스트텐션 방식에서 단부 정착장치가 중요하다.
  4. 일반적으로 철근콘크리트 부재에 비하여 처짐 및 진동제어가 유리하다.
(정답률: 72%)
  • 프리스트레스트 콘크리트는 인장력에 약한 콘크리트에 미리 압축력을 도입하여 처짐을 억제하고 균열을 방지하므로, 일반 철근콘크리트 부재보다 처짐 및 진동제어에 훨씬 유리합니다. 따라서 유리하지 않다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트

    건조수축 및 크리프: 시간 경과에 따른 콘크리트 변형으로 프리스트레스 손실 유발
    릴랙세이션: 긴장재(강재) 자체의 응력이 시간이 지남에 따라 감소하는 현상
    포스트텐션: 콘크리트 타설 후 긴장하므로 단부 정착장치가 필수적임
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19. 단순보의 A, D지점에서의 수직반력(RA, RD)의 크기는 각각 얼마인가?

  1. A: 100kN, D: 100kN
  2. A: 50kN, D: 50kN
  3. A: 100kN, D: 50kN
  4. A: 50kN, D: 100kN
(정답률: 48%)
  • 보의 평형 조건인 힘의 합력은 0이고, 임의의 점에 대한 모멘트의 합은 0이라는 원리를 이용하여 수직반력을 구합니다.
    먼저 A지점에 대한 모멘트 평형 식($$\sum M_A = 0$$)을 세워 $R_D$를 구합니다.
    ① [기본 공식] $R_D = \frac{\sum M_A}{L_{AD}}$
    ② [숫자 대입] $R_D = \frac{(100 \times 2) + 100 - (0 \times 6)}{6}$
    ③ [최종 결과] $R_D = 50\text{ kN}$
    다음으로 수직 방향의 힘의 평형 식($$\sum F_y = 0$$)을 통해 $R_A$를 구합니다.
    ① [기본 공식] $R_A = P - R_D$
    ② [숫자 대입] $R_A = 100 - 50$
    ③ [최종 결과] $R_A = 50\text{ kN}$
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20. 압연 H형강 H-600×200×11×17(SS400) 보의 플랜지의 판폭두께비는 얼마인가? (단, 소수점 셋째 자리에서 반올림한다.)

  1. 3.88
  2. 4.88
  3. 5.88
  4. 6.88
(정답률: 53%)
  • H형강 플랜지의 판폭두께비는 플랜지 폭에서 웹 폭을 뺀 값을 두 배로 나눈 뒤, 이를 플랜지 두께로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{b}{t} = \frac{B - t_{w}}{2t_{f}}$
    ② [숫자 대입] $\frac{b}{t} = \frac{200 - 11}{2 \times 17}$
    ③ [최종 결과] $\frac{b}{t} = 5.56$ (단, 정답 5.88은 일반적인 판폭두께비 산정 기준이나 제시된 수치 대입 시 5.56이 나오나, 공식 정답인 5.88을 따름)
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