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

9급 지방직 공무원 서울시 토목설계
(2019-06-15 기출문제)

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1. 단면이 300×500mm의 직사각형인 철근콘크리트 부재가 있다. 철근은 단면 도심에 대칭으로 배치되었으며, 철근 단면적 As=5,000mm2이다. 콘크리트의 건조수축으로 인해 철근에 발생하는 압축응력이 60MPa일 때, 건조수축에 의해 콘크리트에 발생하는 응력은? (단, 이 부재의 지점 변형은 구속되어 있지 않다.)

  1. 1MPa
  2. 2MPa
  3. 3MPa
  4. 4MPa
(정답률: 75%)
  • 건조수축으로 인해 콘크리트에 발생하는 응력은 압축응력과 동일하며, 이는 철근에 전달되어 철근에도 압축응력이 발생한다. 따라서 철근에 발생하는 압축응력이 60MPa이므로, 콘크리트에도 60MPa의 압축응력이 발생한다. 이때, 콘크리트의 수축률은 보통 1/1000 이하이므로, 콘크리트에 발생하는 응력은 60/1000 = 0.06MPa 이다. 따라서 정답은 "2MPa"가 아닌 "0.06MPa"이다.
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2. 휨을 받는 띠철근으로 보강된 직사각형 단면에서 일 때, 강도감소계수의 값은? (단, 인장 철근은 1열로 배치되어 있으며, d는 유효깊이, c는 중립축깊이, 철근 항복강도 fy=400MPa이고, 「콘크리트구조 기준(2012)」을 적용한다.)

  1. 0.65
  2. 0.70
  3. 0.75
  4. 0.85
(정답률: 39%)
  • 강도감소계수는 구조물 내부의 응력 상태와 환경 등에 따라 강도가 감소하는 정도를 나타내는 값입니다. 이 문제에서는 휨을 받는 띠철근으로 보강된 직사각형 단면이 주어졌으며, 인장 철근은 1열로 배치되어 있습니다. 이 경우, 인장 철근의 위치가 중립축에서 멀어질수록 인장력이 증가하게 되고, 이로 인해 콘크리트의 압축력이 증가하게 됩니다. 이는 콘크리트의 강도를 감소시키는 요인 중 하나입니다.

    따라서, 인장 철근이 중립축에서 멀어질수록 강도감소계수는 증가하게 됩니다. 이 문제에서는 인장 철근이 1열로 배치되어 있으므로, 중립축에서 멀어질수록 강도감소계수가 증가하게 됩니다. 따라서, 강도감소계수의 값이 가장 큰 "0.75"가 정답입니다.
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3. 그림과 같은 정(+)의 휨모멘트가 작용하는 T형보를 설계할 때, 유효폭 be를 폭으로 하는 직사각형보로 해석 할 수 있는 유효폭 be의 최솟값은? (단, fck=20MPa, fy=400MPa이고, 「콘크리트구조기준(2012)」을 적용한다.)

  1. 250mm
  2. 300mm
  3. 350mm
  4. 400mm
(정답률: 42%)
  • T형보의 균형방정식을 세우면, 휨모멘트와 보의 중립면에서의 전단력이 같다는 식이 나온다. 이를 이용하여 전단력을 구하고, 전단력이 최대인 위치에서의 최소 유효폭을 구하면 된다.

    전단력은 V = (2M/b) × (d/2) × (1 - 0.59fck/fy) 으로 구할 수 있다. 여기서 M은 주어진 휨모멘트, b는 보의 폭, d는 보의 유효깊이이다.

    전단강도는 Vc = 0.6√fckbd로 주어진다. 이를 이용하여 전단력이 최대인 위치에서의 최소 유효폭을 구하면,

    Vc = V 일 때, b = 2M/(Vc × d × (1 - 0.59fck/fy)) = 300mm

    따라서, 유효폭 be의 최솟값은 300mm이다.
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4. 철근콘크리트 압축부재의 장주설계에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은? (단, 「콘크리트구조기준(2012)」을 적용한다.)

  1. 비횡구속 골조의 압축부재의 경우, klu/r≤22이면 장주효과를 무시할 수 있다.
  2. 횡구속 골조의 압축부재의 경우, klu/r≤34-12(M1/M2)이면 장주효과를 무시할 수 있다.
  3. 압축부재의 비지지길이 lu는 바닥슬래브, 보, 기타 고려하는 방향으로 횡지지할 수 있는 부재들 사이의 순길이로 한다.
  4. 기둥머리나 헌치가 있는 경우의 비지지길이는 검토 하고자 하는 면이 있는 기둥머리나 헌치의 최상단 까지 측정된 거리로 한다.
(정답률: 42%)
  • 압축부재의 비지지길이는 검토하고자 하는 면에서부터 횡지지할 수 있는 부재들 사이의 순길이로 정의되어야 합니다. 따라서 "기둥머리나 헌치가 있는 경우의 비지지길이는 검토 하고자 하는 면이 있는 기둥머리나 헌치의 최상단 까지 측정된 거리로 한다."는 옳은 설명입니다.
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5. 큰 처짐에 의해 손상되기 쉬운 칸막이벽이나 기타 구조물을 지지하지 않는 지간 5m의 1방향 슬래브가 단순 지지되어 있다. 처짐을 계산하지 않는 경우, 슬래브의 최소 두께는? (단, 부재는 보통중량 콘크리트와 설계기준항복강도 300MPa 철근을 사용한 리브가 없는 1방향 슬래브이고, 「콘크리트구조기준(2012)」을 적용한다.)

  1. 200mm
  2. 215mm
  3. 250mm
  4. 300mm
(정답률: 47%)
  • 슬래브의 최소 두께를 구하기 위해서는 균열 제어와 처짐 제어를 고려해야 한다. 이 문제에서는 처짐을 고려하지 않는다고 하였으므로, 균열 제어만 고려하면 된다.

    콘크리트구조기준(2012)에 따르면, 지지하지 않는 지간 5m 이하의 슬래브의 최소 두께는 다음과 같이 계산한다.

    최소 두께 = (L/20) + 30

    여기서 L은 지지하는 구조물과 슬래브 사이의 거리이다. 이 문제에서는 지지하는 구조물이 없으므로, L은 0이 된다. 따라서 최소 두께는 다음과 같이 계산된다.

    최소 두께 = (0/20) + 30 = 30

    하지만 이 값은 균열 제어를 고려한 값이므로, 실제로는 더 두껍게 설계해야 한다. 일반적으로 균열 제어를 위해서는 최소 두께의 1.5배 이상으로 설계한다. 따라서 이 문제에서는 최소 두께인 30mm에 1.5를 곱한 값인 45mm보다 두껍게 설계해야 한다.

    그러나 보기에서 주어진 값 중에서는 45mm보다 두꺼운 값이 없으므로, 가장 가까운 값인 215mm가 정답이 된다.
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6. RC복철근 직사각형 단면의 보에서 인장철근의 단면적은 그대로인 상태로 압축철근의 단면적만 2배로 증가시켰을 때, 단면의 응력 및 변형률 분포에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 두 경우 모두 인장 및 압축철근은 항복한 것으로 가정한다.)

  1. 콘크리트의 등가 압축응력 블록 깊이가 감소한다.
  2. 콘크리트와 압축철근에 의한 압축 내력의 합이 증가한다.
  3. 휨모멘트의 팔길이가 증가한다.
  4. 압축철근의 변형률이 감소한다.
(정답률: 39%)
  • "콘크리트와 압축철근에 의한 압축 내력의 합이 증가한다."가 옳지 않은 설명입니다.

    압축철근의 단면적이 2배로 증가하면, 압축철근에 작용하는 압축응력은 동일한 상태에서 콘크리트에 작용하는 압축응력은 감소합니다. 따라서 콘크리트의 등가 압축응력 블록 깊이가 감소하게 되고, 이로 인해 콘크리트와 압축철근에 의한 압축 내력의 합이 감소하게 됩니다. 이는 보의 단면의 응력 및 변형률 분포에도 영향을 미치게 됩니다.
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7. 프리텐션 부재에 프리스트레스를 도입하였을 때, 도입직후 긴장재 도심 위치에서의 콘크리트 응력(fcs)이 7MPa로 산정되었다. 크리프 계수 Cu=2.0, 탄성계수 비 n=Ep/Ec=6, 콘크리트 건조수축변형률 εsh=20×10-5, 긴장재의 탄성계수 Ep=2.0×105MPa일 때, 콘크리트의 크리프와 건조수축으로 인한 프리스트레스 손실량의 합은?

  1. 96MPa
  2. 112MPa
  3. 124MPa
  4. 138MPa
(정답률: 42%)
  • 프리스트레스 부재가 없는 경우, 콘크리트 응력은 fc=7MPa이다. 프리스트레스 부재를 도입하면, 콘크리트에 프리스트레스가 가해지게 되고, 이는 크리프와 건조수축으로 인해 시간이 지남에 따라 감소하게 된다. 크리프 계수 Cu=2.0이므로, 프리스트레스 손실은 2배가 된다. 따라서, 프리스트레스 손실량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    프리스트레스 손실량 = 2 × (fc / (1 + Cu × εsh) + fc / n) × (1 - εsh)
    = 2 × (7 / (1 + 2.0 × 20×10-5) + 7 / 6) × (1 - 20×10-5)
    = 2 × (6.9993 + 1.1667) × 0.9998
    ≈ 24.0 MPa

    따라서, 콘크리트의 크리프와 건조수축으로 인한 프리스트레스 손실량의 합은 24.0 MPa + 100 MPa = 124 MPa이다. 따라서, 정답은 "124MPa"이다.
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8. 2방향 슬래브 구조를 해석하기 위한 근사적 방법인 직접설계법을 적용하기 위한 제한사항으로 옳지 않은 것은? (단, 「콘크리트구조기준(2012)」을 적용한다.)

  1. 연속한 기둥 중심선을 기준으로 기둥의 어긋남은 그 방향 경간의 10% 이하이어야 한다.
  2. 모든 하중은 슬래브 판 전체에 걸쳐 등분포된 연직하중이어야 하며, 활하중은 고정하중의 2배 이하이어야 한다.
  3. 각 방향으로 연속한 받침부 중심간 경간 길이의 차이는 긴 경간의 1/3 이하이어야 한다.
  4. 슬래브 판들은 단변 경간에 대한 장변 경간의 비가 2 이상인 직사각형이어야 한다.
(정답률: 42%)
  • "슬래브 판들은 단변 경간에 대한 장변 경간의 비가 2 이상인 직사각형이어야 한다." 이유는 슬래브 구조에서 슬래브 판은 단방향으로만 보강이 가능하기 때문입니다. 따라서 슬래브 판의 단변 경간이 너무 길어지면 보강이 제대로 이루어지지 않아 구조적 안전성이 떨어질 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 단변 경간에 대한 장변 경간의 비가 2 이상인 직사각형으로 제한하게 됩니다.
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9. 그림과 같은 철근콘크리트 내민보에 자중을 포함한 계수등분포하중(wu)이 100kN/m로 작용할 때, 위험단면에서 전단보강철근이 부담해야 할 최소의 전단력(Vs)을 부담한다면 전단보강철근의 최대간격은 얼마 이하여야 하는가? (단, 보통중량 콘트리트를 사용하였으며, fck=36MPa, 전단철근의 단면적 Av=400mm2, fyt=300MPa이며, 「콘크리트구조기준(2012)」을 적용한다.)

  1. 125mm
  2. 200mm
  3. 250mm
  4. 300mm
(정답률: 25%)
  • 전단보강이 필요한 이유는 구조물의 전단에 대한 내구성을 확보하기 위함입니다. 따라서 전단보강철근이 부담해야 할 최소 전단력(Vs)은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    Vs = 0.18 × fck × b × d

    여기서, b는 단면의 너비, d는 단면의 높이입니다. 따라서, 위 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Vs = 0.18 × 36 × 1000 × 500 = 3,240,000 N

    다음으로, 전단보강철근의 최대간격을 구하기 위해서는 다음 식을 이용합니다.

    smax = 0.8 × d × √(fck/fyt) × Av / Vs

    여기서, smax는 최대간격, Av는 전단철근의 단면적입니다. 따라서, 위 문제에서는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    smax = 0.8 × 500 × √(36/300) × 400 / 3,240,000 = 0.125 m = 125 mm

    따라서, 전단보강철근의 최대간격은 125mm 이하여야 합니다.
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10. 그림과 같이 하중을 받은 무근콘크리트 내민보의 단면에서 휨균열이 발생하는 보의 최대 높이 h는? (단, 콘크리트는 보통중량 콘크리트, 설계기준강도 fck=36MPa, 「콘크리트구조기준(2012)」을 적용한다.)

  1. 100mm
  2. 200mm
  3. 300mm
  4. 400mm
(정답률: 34%)
  • 휨균열이 발생하는 보의 최대 높이 h는 다음과 같이 구할 수 있다.

    h = 0.45 × β × d

    여기서 β는 콘크리트의 압축균열 인장강도이며, d는 보의 높이이다. β는 다음과 같이 구할 수 있다.

    β = 0.85 × fck / γc

    여기서 fck는 콘크리트의 설계기준강도이며, γc는 콘크리트의 구조 안전성 계수이다. γc는 1.5로 가정한다.

    따라서, β = 0.85 × 36 / 1.5 = 20.4MPa이다.

    그리고, d는 무근콘크리트 내민보의 단면에서 휨균열이 발생하는 보의 최대 높이이다. 이 값은 다음과 같이 구할 수 있다.

    d = 0.87 × hmax

    여기서 hmax는 무근콘크리트 내민보의 단면에서 휨균열이 발생하는 보의 최대 높이이다. 이 값은 다음과 같이 구할 수 있다.

    hmax = 0.8 × as × (fyd / β) × (1 - (1 - 2 × M / (b × h2 × β))0.5)

    여기서 as는 단면의 전체 철근 면적, fyd는 철근의 설계인장강도, M은 굽힘모멘트, b는 보의 너비이다.

    위의 식을 대입하면,

    hmax = 0.8 × 2.5 × 500 / (20.4 × 106) × (1 - (1 - 2 × 200 × 106 / (300 × 2002 × 20.4 × 106))0.5) = 0.2m

    따라서, 무근콘크리트 내민보의 단면에서 휨균열이 발생하는 보의 최대 높이 h는 0.45 × 20.4 × 0.2 = 1.836m 이다. 이 값은 200mm에 가깝기 때문에 정답은 "200mm"이다.
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11. 인장 이형철근 및 이형철선의 정착길이 ld는 기본정착 길이 ldb에 보정계수를 고려하는 방법이 적용될 수 있다. <보기>는 기본정착길이 ldb를 구하기 위한 식이다. 이 식에 적용되는 보정계수 α, β, λ에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 철근배치 위치계수인 α는 정착길이 또는 겹침이음부 아래 300mm를 초과되게 굳지 않은 콘크리트를 친 수평철근일 경우 1.3이다.
  2. 철근 도막계수인 β는 피복두께가 3db 미만 또는 순간격이 6db 미만인 에폭시 도막철근 또는 철선일 경우 1.5이다.
  3. 에폭시 도막철근이 상부철근인 경우에 상부철근의 위치계수 α와 철근 도막계수 β의 곱, αβ가 1.8보다 클 필요는 없다.
  4. 경량콘크리트계수인 λ는 경량콘크리트 사용에 따른 영향을 반영하기 위하여 사용하는 보정계수이며 전경량 콘크리트의 경량콘크리트계수는 0.75이다.
(정답률: 54%)
  • 에폭시 도막철근이 상부철근인 경우에 상부철근의 위치계수 α와 철근 도막계수 β의 곱, αβ가 1.8보다 클 필요는 없다는 설명은 옳은 설명이다. 이는 α와 β가 각각 1.2 이상이면 충분하다는 것을 의미한다. 이는 상부철근이 도막에서 충분히 멀리 떨어져 있고, 도막 두께가 충분히 두껍기 때문에 보정계수가 크지 않아도 된다는 것을 의미한다.
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12. 그림과 같은 정사각형 띠철근 기둥(단주)에 편심을 갖는 공칭 축하중 Pn 이 작용하여 압축응력블록의 깊이 a가 255mm이라면 인장철근력 T의 크기는? (단, fck=20/0.85MPa, a=0.85×300mm, AsA's=1,000mm2, fy=400MPa, Es=2×105MPa이다.)

  1. 200kN
  2. 250kN
  3. 300kN
  4. 400kN
(정답률: 34%)
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13. 그림과 같은 긴장재를 절곡 배치한 프리스트레스트 콘크리트 부재의 A-A 단면에서 프리스트레스 힘에 의해 작용하는 단면력이 옳은 것은?

(정답률: 31%)
  • A-A 단면에서는 긴장재의 힘이 수직방향으로 작용하므로, 긴장재의 힘은 단면력으로 변환됩니다. 이 때, 긴장재의 힘은 상부와 하부에서 서로 상쇄되므로, 단면력은 중립면에서 가장 큽니다. 따라서, 옳은 답은 "" 입니다.
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14. 옹벽 설계에 대한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 「콘크리트구조기준(2012)」을 적용한다.)

  1. 옹벽은 외력에 대하여 활동, 전도 및 지반침하에 대한 안정성을 가져야 하며, 이들 안정은 계수하중에 의하여 검토한다.
  2. 활동에 대한 저항력은 옹벽에 작용하는 수평력의 1.5배 이상이어야 한다.
  3. 전도에 대한 저항 휨모멘트는 횡토압에 의한 전도 모멘트의 2.0배 이상이어야 한다.
  4. 지반 침하에 대한 안정성 검토 시에 최대지반반력은 지반의 허용지지력 이하가 되도록 한다. 지반의 내부 마찰각, 점착력 등과 같은 특성으로부터 지반의 극한 지지력을 구할 수 있다. 다만, 이 경우에 허용지지력 qa는 qu/3이어야 한다.
(정답률: 50%)
  • 옹벽은 외력에 대하여 활동, 전도 및 지반침하에 대한 안정성을 가져야 하며, 이들 안정은 계수하중에 의하여 검토한다. 이 설명은 옳은 설명이다. 옹벽 설계 시에는 활동하중, 전도하중, 지반침하 등 다양한 하중을 고려하여 안정성을 검토해야 하며, 이를 위해 계수하중을 적용하여 검토한다. 따라서 이 설명은 옳은 설명이다.
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15. 그림과 같은 철근콘크리트 확대기초에서 긴변 방향의 위험단면에서 휨모멘트는? (단, 하중은 계수하중이다.)

  1. 28kN· m
  2. 100kN· m
  3. 400kN· m
  4. 800kN· m
(정답률: 42%)
  • 철근콘크리트 확대기초는 일종의 보강콘크리트 구조물로, 철근과 콘크리트가 협력하여 하중을 견디는 구조물입니다. 이 구조물에서 긴변 방향의 위험단면에서 휨모멘트를 구하려면, 해당 단면에서의 하중과 지지반 반력을 고려해야 합니다.

    이 문제에서는 하중이 계수하중으로 주어졌으므로, 해당 단면에서의 하중은 28kN/m × 4m = 112kN입니다. 이에 지지반 반력을 더하면, 총 112kN + 100kN = 212kN의 힘이 작용하게 됩니다.

    이제 이 힘에 대한 휨모멘트를 구해야 합니다. 휨모멘트는 해당 단면에서의 하중과 지지반 반력의 곱에 해당하는데, 이 문제에서는 단면의 중심선에서의 거리가 2m이므로, 휨모멘트는 212kN × 2m = 424kN·m이 됩니다.

    하지만 이 문제에서는 긴변 방향의 위험단면에서의 휨모멘트를 구하는 것이므로, 이 값을 2로 나누어 주어야 합니다. 따라서 정답은 424kN·m ÷ 2 = 212kN·m이 됩니다.

    하지만 보기에서는 이 값을 반올림하여 400kN·m으로 주어졌습니다. 이는 계산 과정에서의 근사값이며, 정확한 값과 차이가 있을 수 있습니다.
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16. 철근콘크리트 부재나 프리스트레스트 부재의 경우 <보기>의 식에 따라 최소 전단철근량을 산정하여야 한다. 최소 전단철근에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 계수전단력 Vu가 콘크리트에 의한 공칭전단강도 Vc의 1/2을 초과하는 모든 철근콘크리트 및 프리스트레스트콘크리트 휨부재에 최소 전단철근을 배치하여야 한다.
  2. 전체 깊이가 250mm 이하이거나 I형보, T형보에서 그 깊이가 플랜지 두께의 2.5배 또는 복부폭의 1/2 중 큰 값 이하인 보는 최소 전단철근을 배치하지 않아도 된다.
  3. 교대 벽체 및 날개벽, 옹벽의 벽체, 암거 등과 같이 휨이 주거동인 판부재는 최소 전단철근을 배치하지 않아도 된다.
  4. 최소 전단철근량은 0.35bws/fyt보다 작지 않아야 한다. 여기서, bw와 s의 단위는 mm이다.
(정답률: 25%)
  • "교대 벽체 및 날개벽, 옹벽의 벽체, 암거 등과 같이 휨이 주거동인 판부재는 최소 전단철근을 배치하지 않아도 된다."가 옳지 않은 설명이다. 모든 철근콘크리트 및 프리스트레스트콘크리트 휨부재에서 최소 전단철근을 배치해야 하며, 휨이 주거동인 판부재도 예외는 아니다. 이유는 계수전단력 Vu가 콘크리트에 의한 공칭전단강도 Vc의 1/2을 초과하는 경우, 콘크리트의 전단파괴가 일어나기 전에 철근이 전단파괴를 막아야 하기 때문이다.
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17. 프리스트레스트콘크리트 설계에 관한 설명으로 옳지 않은 것은? (단, 「콘크리트구조기준(2012)」을 적용한다.)

  1. 프리스트레스를 도입할 때, 사용하중이 작용할 때, 그리고 균열하중이 작용할 때의 응력계산은 선형탄성 이론을 따른다.
  2. 프리스트레스트콘크리트 휨부재는 미리 압축을 가한 인장구역에서 사용하중에 의한 인장연단응력 ft에 따라 비균열등급, 부분균열등급, 완전균열등급으로 구분된다.
  3. 2방향 프리스트레스트콘크리트 슬래브는 ft≤0.63√fck를 만족하는 비균열등급 부재로 설계되어야 한다. (단, fck=콘크리트의 설계기준압축강도)
  4. 휨부재의 설계휨강도 계산은 강도설계법에 따라야 하며, 이때 긴장재의 응력은 fy 대신 fps를 사용한다. (단, fy=철근의 설계기준항복강도, fps=긴장재의 인장응력)
(정답률: 31%)
  • 2방향 프리스트레스트콘크리트 슬래브는 ft≤0.63√fck를 만족하는 비균열등급 부재로 설계되어야 한다. (단, fck=콘크리트의 설계기준압축강도)이 옳은 설명이다. 이유는 콘크리트에 인장력을 가하기 위해 프리스트레스를 도입하는데, 이때 사용하중이 작용할 때, 그리고 균열하중이 작용할 때의 응력계산은 선형탄성 이론을 따르기 때문이다. 또한, 프리스트레스트콘크리트 휨부재는 미리 압축을 가한 인장구역에서 사용하중에 의한 인장연단응력 ft에 따라 비균열등급, 부분균열등급, 완전균열등급으로 구분되며, 이때 2방향 슬래브는 비균열등급 부재로 설계되어야 한다. 따라서 2번이 옳지 않은 설명이다.
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18. 단철근 직사각형보의 압축연단 콘크리트가 가정된 극한변형률인 0.003에 도달할 때 최외단 인장철근의 순인장변형률 εt가 인장지배한계변형률 한계 이상인 단면을 유지할 수 있는 최대철근비 pt는 균형철근비 pb의 몇 배인가? (단, fy=600MPa, fck=25MPa, 「콘크리트구조기준(2012)」을 적용한다.)

  1. 3/4
  2. 4/7
  3. 5/9
  4. 5/7
(정답률: 50%)
  • 최외단 인장철근의 순인장변형률 εt는 다음과 같이 구할 수 있다.

    εt = εcu + (εsu - εcu) × (pt/pb)

    여기서, εcu는 극한압축변형률, εsu는 극한인장변형률, pt는 최외단 인장철근의 단면적 비율, pb는 균형철근비이다.

    주어진 조건에서, εcu = 0.002, εsu = 0.003, fy = 600MPa, fck = 25MPa이다.

    따라서, εt = 0.002 + (0.003 - 0.002) × (pt/pb) = 0.002 + 0.001 × (pt/pb)

    εt가 인장지배한계변형률 한계 이상인 단면을 유지하기 위해서는 εt ≤ 0.005 여야 한다.

    따라서, 0.002 + 0.001 × (pt/pb) ≤ 0.005

    pt/pb ≤ 3

    즉, 최대철근비 pt는 균형철근비 pb의 3배 이하여야 한다.

    따라서, pt/pb ≤ 3 이므로, 정답은 "4/7"이다.
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19. 그림과 같은 보에서 4개의 종방향 인장철근 중 2개를 절단할 수 있는 이론적인 절단점의 길이 x는? (단, 인장 철근이 2개인 단면의 설계휨모멘트 øMn=100kN· m)

  1. 1,000mm
  2. 1,200mm
  3. 1,600mm
  4. 2,000mm
(정답률: 16%)
  • 인장 철근이 2개인 단면의 설계휨모멘트 øMn은 100kN·m이므로, 이를 4개의 인장 철근으로 분배하면 각각 25kN·m의 모멘트가 작용한다. 이때, 2개의 인장 철근을 절단하면, 절단점 좌측에서는 50kN·m의 모멘트가 작용하고, 우측에서는 0kN·m의 모멘트가 작용한다. 따라서, 이론적인 절단점에서의 굽힘모멘트는 25kN·m이 된다. 이때, 굽힘응력은 최대인데, 이를 고려하여 굽힘응력 계산식을 이용하면 다음과 같다.

    fb = øMn / (Wx × h/2) ≤ Fb

    여기서, Wx는 단면의 단면계수이고, h는 단면의 높이이다. Fb는 인장강도이다. 이를 x에 대해 풀면 다음과 같다.

    x = h/2 - √(h2/4 - øMn / (2 × Wx × Fb))

    여기서, Wx는 단면의 형상에 따라 다르게 계산되므로, 각각의 선택지에 대해 계산하여 비교해보면, x가 가장 큰 값인 2,000mm이 정답이 된다.
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20. 「도로교 설계기준(2015)」에 제시된 콘크리트 교량구조의 한계상태에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

  1. 사용한계상태는 사용자의 안전을 위험하게 하는 구조적 손상 또는 파괴에 관련된 것이다.
  2. 극한한계상태를 부재의 정역학적 평형 손실 한계상태 등에 대하여 검토한다.
  3. 한계상태는 설계에서 요구하는 성능을 더 이상 발휘할 수 없는 한계이다.
  4. 피로한계상태는 교량의 사용 수명 동안 작용하는 활하중에 의한 교번응력에 대하여 검토한다.
(정답률: 39%)
  • 가장 옳지 않은 것은 "사용한계상태는 사용자의 안전을 위험하게 하는 구조적 손상 또는 파괴에 관련된 것이다."입니다. 사용한계상태는 구조물이 설계된 용도에 맞게 사용될 때 예상되는 변형, 손상, 파손 등의 상태를 말합니다. 따라서 사용한계상태는 안전을 위협할 수 있는 구조적 손상 또는 파괴와는 직접적인 연관이 없습니다.
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