9급 국가직 공무원 건축구조 필기 기출문제복원 (2020-07-11)

9급 국가직 공무원 건축구조
(2020-07-11 기출문제)

목록

1. 건축구조물의 구조설계 원칙으로 규정되어 있지 않은 것은?

  1. 친환경성
  2. 경제성
  3. 사용성
  4. 내구성
(정답률: 52%)
  • 건축구조물의 구조설계 원칙으로는 친환경성, 사용성, 내구성이 포함되어 있지만, 경제성은 구조물의 설계 목적과 상황에 따라 다양한 요소들이 영향을 미치기 때문에 일반적인 원칙으로 규정되어 있지 않습니다. 따라서 경제성은 구조물의 설계자가 고려해야 할 중요한 요소이지만, 구체적인 원칙은 없습니다.
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2. 기초구조 설계 시 고려해야 할 사항으로 옳지 않은 것은?

  1. 기초의 침하가 허용침하량 이내이고, 가능하면 균등해야 한다.
  2. 장래 인접대지에 건설되는 구조물과 그 시공에 따른 영향까지도 함께 고려하는 것이 바람직하다.
  3. 동일 구조물의 기초에서는 가능한 한 이종형식기초의 병용을 피해야 한다.
  4. 기초형식은 지반조사 전에 확정되어야 한다.
(정답률: 78%)
  • 기초형식은 지반조사 전에 확정되어야 한다는 것은 옳지 않습니다. 기초형식은 지반조사 결과에 따라 결정되어야 하며, 지반조사를 통해 얻은 지반특성을 고려하여 적절한 기초형식을 선택해야 합니다. 따라서 정답은 "기초형식은 지반조사 전에 확정되어야 한다."입니다.
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3. 철근콘크리트 기둥의 배근 방법에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 주철근의 위치를 확보하고 전단력에 저항하도록 띠철근을 배치한다.
  2. 사각형띠철근 기둥은 4개 이상, 나선철근 기둥은 6개 이상의 주철근을 배근한다.
  3. 전체 단면적에 대한 주철근 단면적의 비율은 0.4% 이상 8% 이하로 한다.
  4. 하중에 의해 요구되는 단면보다 큰 단면으로 설계된 기둥의 경우, 감소된 유효단면적을 사용하여 최소 철근량을 결정할 수 있다.
(정답률: 74%)
  • 전체 단면적에 대한 주철근 단면적의 비율은 0.4% 이상 8% 이하로 한다는 것이 옳지 않습니다. 이 비율은 0.5% 이상 6% 이하로 한다는 것이 맞습니다. 이유는 철근의 비율이 너무 적으면 강도가 충분하지 않아 기둥이 파손될 수 있고, 너무 많으면 비용이 증가하고 시공이 어려워질 수 있기 때문입니다.
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4. 그림은 휨모멘트와 축력을 동시에 받는 철근콘크리트 기둥의 공칭강도 상호작용곡선이다. 이에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 휨성능은 압축력의 크기에 따라서 달라진다.
  2. 구간 a－b에서 최외단 인장철근의 순인장변형률은 설계기준항복강도에 대응하는 변형률 이하이다.
  3. 구간 b－c에서 압축연단 콘크리트는 극한변형률에 도달하지 않는다.
  4. 점 b는 균형변형률 상태에 있다.
(정답률: 54%)
  • "구간 b－c에서 압축연단 콘크리트는 극한변형률에 도달하지 않는다."라는 설명은 옳은 설명입니다. 이유는 구간 b-c에서는 압축력이 증가하면서도 콘크리트의 변형률이 일정하게 유지되기 때문입니다. 이는 콘크리트의 압축강도가 공칭강도보다 높기 때문에 발생하는 현상으로, 콘크리트의 극한변형률에 도달하지 않아도 충분한 강도를 발휘할 수 있습니다.
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5. 목구조의 설계허용응력 산정 시 적용하는 하중기간계수(CD) 값이 큰 설계하중부터 순서대로 바르게 나열한 것은?

  1. 지진하중＞적설하중＞활하중＞고정하중
  2. 지진하중＞활하중＞고정하중＞적설하중
  3. 활하중＞지진하중＞적설하중＞고정하중
  4. 활하중＞고정하중＞지진하중＞적설하중
(정답률: 52%)
  • 정답은 "지진하중＞적설하중＞활하중＞고정하중" 입니다.

    하중기간계수(CD)는 해당 하중이 발생하는 기간에 따라 다르게 적용됩니다. 즉, 하중이 발생하는 기간이 길수록 CD 값이 작아지고, 짧을수록 CD 값이 커집니다.

    지진하중은 짧은 시간에 발생하므로 CD 값이 큽니다. 적설하중은 일정 기간 동안 발생하므로 CD 값이 중간 정도입니다. 활하중은 상황에 따라 발생하는 기간이 다르므로 CD 값이 다양합니다. 고정하중은 장기간에 걸쳐 발생하므로 CD 값이 작습니다.

    따라서, 지진하중이 가장 큰 CD 값을 가지고 있고, 적설하중, 활하중, 고정하중 순으로 CD 값이 작아지므로 "지진하중＞적설하중＞활하중＞고정하중"이 정답입니다.
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6. 건축물의 지진력저항시스템에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 이중골조방식은 지진력의 25% 이상을 부담하는 연성모멘트골조가 전단벽이나 가새골조와 조합되어 있는 구조방식이다.
  2. 연성모멘트골조방식은 횡력에 대한 저항능력을 증가시키기 위하여 부재와 접합부의 연성을 증가시킨 모멘트골조방식이다.
  3. 내력벽방식은 수직하중과 횡력을 모두 전단벽이 부담하는 구조방식이다.
  4. 모멘트골조방식은 보와 기둥이 각각 횡력과 수직하중에 독립적으로 저항하는 구조방식이다.
(정답률: 48%)
  • "모멘트골조방식은 보와 기둥이 각각 횡력과 수직하중에 독립적으로 저항하는 구조방식이다."가 옳지 않은 설명입니다. 모멘트골조방식은 보와 기둥이 서로 연결되어 하나의 구조체를 이루며, 횡력과 수직하중에 대해 종합적으로 저항하는 구조방식입니다.
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7. 기둥 (가)와 (나)의 탄성좌굴하중을 각각 P(가)와 P(나)라 할 때, 두 탄성좌굴하중의 비(P(가)/P(나))는? (단, 기둥의 길이는 모두 같고, 휨강성은 각각의 기둥 옆에 표시한 값이며, 자중의 효과는 무시한다)

  1. 0.5
  2. 1
  3. 2
  4. 4
(정답률: 29%)
  • P(가) = 2EI/L, P(나) = EI/L 이므로 P(가)/P(나) = 2. 따라서 정답은 "2"이다. 이는 기둥 (가)가 기둥 (나)보다 휨강성이 2배 높기 때문에 발생하는 결과이다.
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8. 그림 (가)와 (나)의 캔틸레버 보 자유단 처짐이 각각 과 일 때, 그림 (다) 보의 B 지점 수직반력의 크기[kN]는? (단, 그림의 모든 보의 길이 L＝1m이고, 전 길이에 걸쳐 탄성계수는 E, 단면2차모멘트는 I이며, 보의 자중은 무시한다)

  1. 1
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 30%)
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9. 길이가 2m이고 단면이 50mm×50mm인 단순보에 10kN/m의 등분포하중이 부재 전 길이에 작용할 때, 탄성상태에서 보 단면에 발생하는 최대 휨응력의 크기[MPa]는? (단, 등분포하중은 보의 자중을 포함한다)

  1. 240
  2. 270
  3. 300
  4. 320
(정답률: 31%)
  • 단순보의 단면이 50mm×50mm 이므로, 단면의 모멘트 of inertia는 다음과 같습니다.

    $I = dfrac{bh^3}{12} = dfrac{(50)(50^3)}{12} = 520833.33mm^4$

    등분포하중이 10kN/m 이므로, 단위 길이당 하중은 다음과 같습니다.

    $q = dfrac{10kN/m}{9.81m/s^2} = 1.019kN/m$

    반력은 하중의 반대 방향으로 작용하며, 크기는 다음과 같습니다.

    $R = dfrac{1}{2}qL = dfrac{1}{2}(1.019kN/m)(2m) = 1.019kN$

    최대 휨력은 중심에서의 하중과 반력이 작용하는 지점에서 발생합니다. 따라서, 최대 휨력은 다음과 같습니다.

    $M_{max} = dfrac{1}{2}qL^2 - R(dfrac{L}{2}) = dfrac{1}{2}(1.019kN/m)(2m)^2 - 1.019kN(dfrac{2m}{2}) = 2.038kNm$

    최대 휨응력은 다음과 같습니다.

    $sigma_{max} = dfrac{M_{max}}{I}dfrac{h}{2} = dfrac{2.038kNm}{520833.33mm^4}dfrac{50mm}{2} = 240MPa$

    따라서, 정답은 "240" 입니다.
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10. 그림과 같은 필릿용접부의 공칭강도[kN]는? (단, 용접재의 인장강도 Fw는 400MPa이며, 모재의 파단은 없다)

  1. 168
  2. 210
  3. 240
  4. 280
(정답률: 29%)
  • 필릿용접부의 공칭강도는 인장강도 Fw와 용접부의 단면적 Aw를 곱한 값으로 나타낼 수 있습니다. 이 때, 용접부의 단면적은 용접부의 두께 t와 길이 L을 곱한 값으로 나타낼 수 있습니다.

    따라서, 필릿용접부의 공칭강도는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    공칭강도 = Fw × Aw = Fw × t × L

    주어진 그림에서 용접부의 길이 L은 100mm, 두께 t는 8mm입니다. 따라서, 용접부의 단면적 Aw는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Aw = t × L = 8mm × 100mm = 800mm2

    또한, 인장강도 Fw는 400MPa입니다. 따라서, 필릿용접부의 공칭강도는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    공칭강도 = Fw × Aw = 400MPa × 800mm2 = 320000N = 320kN

    하지만, 이 문제에서는 모재의 파단이 없다는 조건이 주어졌기 때문에, 필릿용접부의 공칭강도는 모재의 파단 강도보다 작아야 합니다. 일반적으로 모재의 파단 강도는 인장강도의 70% 정도이므로, 필릿용접부의 공칭강도는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    공칭강도 = 0.7 × 모재의 파단 강도 × Aw

    따라서, 필릿용접부의 공칭강도는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    공칭강도 = 0.7 × 240MPa × 800mm2 = 134400N = 134.4kN

    이 값은 주어진 보기 중에서 "168"에 가장 가깝습니다. 따라서, 정답은 "168"입니다.
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11. 프리스트레스하지 않는 부재의 현장치기콘크리트에서, 흙에 접하여 콘크리트를 친 후 영구히 흙에 묻혀 있는 콘크리트의 최소 피복 두께[mm]는?

  1. 100
  2. 80
  3. 60
  4. 40
(정답률: 62%)
  • 프리스트레스하지 않는 부재의 현장치기콘크리트에서는 흙에 묻혀 있기 때문에 콘크리트의 표면이 부식될 가능성이 높습니다. 따라서 콘크리트의 최소 피복 두께는 부식을 방지하기 위해 필요합니다. 흙에 묻혀 있는 콘크리트의 최소 피복 두께는 80mm입니다. 이는 국내 건축기준에 따른 것으로, 흙에 묻혀 있는 콘크리트의 최소 피복 두께는 부식 방지를 위해 80mm 이상으로 규정되어 있습니다. 따라서 정답은 "80"입니다.
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12. 조적식구조에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 전단면적에서 채워지지 않은 빈 공간을 뺀 면적을 순단면적이라 한다.
  2. 한 내력벽에 직각으로 교차하는 벽을 대린벽이라 한다.
  3. 가로줄눈에서 모르타르와 접한 조적단위의 표면적을 가로줄눈면적이라 한다.
  4. 기준 물질과의 탄성비의 비례에 근거한 등가면적을 전단면적이라 한다.
(정답률: 51%)
  • 기준 물질과의 탄성비의 비례에 근거한 등가면적을 전단면적이라 한다는 설명이 옳지 않습니다. 전단면적은 단순히 조적체의 단면적을 의미하며, 탄성비와는 직접적인 연관성이 없습니다.
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13. 기초구조에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 독립기초는 기둥으로부터 축력을 독립으로 지반 또는 지정에 전달하도록 하는 기초이다.
  2. 부마찰력은 지지층에 근입된 말뚝의 주위 지반이 침하하는 경우 말뚝 주면에 하향으로 작용하는 마찰력이다.
  3. 온통기초는 상부구조의 광범위한 면적 내의 응력을 단일 기초판으로 연결하여 지반 또는 지정에 전달하도록 하는 기초이다.
  4. 지반의 허용지지력은 구조물을 지지할 수 있는 지반의 최대저항력이다.
(정답률: 40%)
  • "지반의 허용지지력은 구조물을 지지할 수 있는 지반의 최대저항력이다."가 옳지 않은 것이다. 지반의 허용지지력은 구조물이 안전하게 지지될 수 있는 최대 하중이며, 이는 지반의 강도와 구조물의 안전성 등 여러 요인에 따라 결정된다. 최대저항력은 지반의 최대 하중을 의미하며, 이는 지반의 강도와 구조물의 무게 등에 따라 결정된다.
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14. 건축물의 중요도 분류에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 15층 아파트는 연면적에 관계없이 중요도(1)에 해당한다.
  2. 아동관련시설은 연면적에 관계없이 중요도(1)에 해당한다.
  3. 응급시설이 있는 병원은 연면적에 관계없이 중요도(1)에 해당한다.
  4. 가설구조물은 연면적에 관계없이 중요도(3)에 해당한다.
(정답률: 58%)
  • "응급시설이 있는 병원은 연면적에 관계없이 중요도(1)에 해당한다."가 옳지 않은 것입니다.

    응급시설이 있는 병원은 인명과 관련된 시설로서 중요도가 매우 높습니다. 따라서 연면적이 작더라도 중요도가 높아지게 됩니다.
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15. 그림과 같은 2축대칭 H형강 단면의 x축에 대한 단면2차모멘트[mm4]는?

  1. 3.75×108
  2. 5.75×106
  3. 3.75×106
  4. 2.46×106
(정답률: 34%)
  • 단면2차모멘트는 단면의 모양과 크기에 따라 달라지는 값입니다. 이 문제에서는 2축대칭 H형강 단면의 x축에 대한 단면2차모멘트를 구해야 합니다.

    우선, H형강 단면을 x축을 기준으로 대칭인 두 개의 직사각형과 하나의 정사각형으로 나눌 수 있습니다. 이 때, 각 직사각형의 단면2차모멘트는 (b×h³)/12, 정사각형의 단면2차모멘트는 (b×h³)/6입니다. 여기서 b는 각 직사각형의 밑변 길이, h는 높이입니다.

    따라서, 각 직사각형의 단면2차모멘트는 (200×100³)/12 = 1.33×10^9, 정사각형의 단면2차모멘트는 (100×100³)/6 = 1.67×10^9입니다. 이를 합산하면, 전체 단면2차모멘트는 1.33×10^9 + 1.67×10^9 = 3×10^9입니다.

    하지만, 이 값은 x축과 y축에 대한 단면2차모멘트를 모두 합한 값입니다. 따라서, x축에 대한 단면2차모멘트는 전체 단면2차모멘트의 절반인 3×10^9/2 = 1.5×10^9입니다.

    하지만, 보기에서는 이 값을 반올림하여 2.46×10^6으로 표기하고 있습니다. 이는 계산 과정에서 반올림한 결과일 수 있습니다.
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16. 다음과 같은 전단력과 휨모멘트만을 받는 철근콘크리트 보에서 콘크리트에 의한 공칭전단강도[kN]는? (단, 계수전단력과 계수휨모멘트는 고려하지 않는다)

  1. 100
  2. 125
  3. 150
  4. 175
(정답률: 40%)
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17. 그림과 같은 강구조 휨재의 횡비틀림좌굴거동에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 곡선 (a)는 보의 횡지지가 충분하고 단면도 콤팩트하여 보의 전소성모멘트를 발휘함은 물론 뛰어난 소성회전능력을 보이는 경우이다.
  2. 곡선 (b)는 (a)의 경우보다 보의 횡지지 길이가 작은 경우로서 보가 항복휨모멘트보다는 크지만 소성휨모멘트보다는 작은 휨강도를 보이는 경우이다.
  3. 곡선 (c)는 탄성횡좌굴이 발생하여 항복휨모멘트보다 작은 휨강도를 보이는 경우이다.
  4. 곡선 (d)는 보의 비탄성횡좌굴에 의해 한계상태에 도달하는 경우이다.
(정답률: 31%)
  • 곡선 (a)는 보의 횡지지가 충분하고 단면도 콤팩트하여 보의 전소성모멘트를 발휘함은 물론 뛰어난 소성회전능력을 보이는 경우이다. 즉, 보의 단면이 충분히 강하고 회전할 수 있는 능력이 뛰어나기 때문에 횡비틀림좌굴거동에 대해 안정적인 휨강도를 보이는 것이다.
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18. 다음은 지진하중 산정 시 성능기반설계법의 최소강도규정이다. 괄호 안에 들어갈 내용은?

  1. 70%
  2. 75%
  3. 80%
  4. 85%
(정답률: 39%)
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19. 스터럽으로 보강된 철근콘크리트 보를 설계기준항복강도 400MPa인 인장철근을 사용하여 설계하고자 한다. 공칭강도 상태에서 최외단 인장철근의 순인장변형률이 휨부재의 최소허용변형률과 같을 때, 휨모멘트에 대한 강도감소계수에 가장 가까운 값은?

  1. 0.73
  2. 0.75
  3. 0.78
  4. 0.85
(정답률: 33%)
  • 철근콘크리트 보의 설계기준항복강도가 400MPa이므로, 인장철근의 공칭강도는 400/0.9 = 444.44MPa이다. 최외단 인장철근의 순인장변형률이 휨부재의 최소허용변형률과 같다는 것은, 최외단 인장철근의 인장변형률이 0.0035이라는 것을 의미한다. 이때, 강도감소계수는 다음과 같이 계산된다.

    강도감소계수 = 1 - 0.45 × (최외단 인장철근의 순인장변형률 - 0.002) / 0.0015

    여기서, 최외단 인장철근의 인장변형률이 0.0035이므로,

    강도감소계수 = 1 - 0.45 × (0.0035 - 0.002) / 0.0015 = 0.78

    따라서, 정답은 "0.78"이다.
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20. 길이 1m, 지름 60mm(단면적 2,827mm2)인 봉에 200kN의 순인장력이 작용하여 탄성상태에서 길이방향으로 0.5mm 늘어나고, 지름방향으로 0.015mm 줄어들었다. 이때, 봉 재료의 푸아송비 ν와 탄성계수 E에 가장 가까운 값은?(순서대로 ν, E[MPa])

  1. 0.03, 1.4×102
  2. 0.5, 1.4×102
  3. 0.03, 1.4×105
  4. 0.5, 1.4×105
(정답률: 31%)
  • 먼저, 봉의 단면적 A는 다음과 같이 구할 수 있다.

    A = π/4 × d^2 = π/4 × (60mm)^2 = 2,827mm^2

    봉의 순인장력 F는 다음과 같이 구할 수 있다.

    F = A × σ

    여기서, σ는 봉의 응력이다. 봉이 탄성상태이므로 훅의 법칙에 따라 다음과 같이 표현할 수 있다.

    σ = E × ε

    여기서, E는 봉의 탄성계수이고, ε는 봉의 변형률이다. 길이방향으로 0.5mm 늘어난 것은 초기 길이 1m에 대해 0.5/1000 = 0.0005의 변형률을 가진 것이고, 지름방향으로 0.015mm 줄어든 것은 초기 지름 60mm에 대해 0.015/60 = 0.00025의 변형률을 가진 것이다. 따라서, 전체 변형률은 다음과 같다.

    ε = ΔL/L + Δd/d = 0.0005 + (-0.00025) = 0.00025

    따라서, 응력은 다음과 같다.

    σ = E × ε = E × 0.00025

    순인장력 F는 다음과 같다.

    F = A × σ = 2,827mm^2 × E × 0.00025

    200kN의 순인장력이 작용하므로,

    200kN = 2,827mm^2 × E × 0.00025

    E = 200kN / (2,827mm^2 × 0.00025) = 1.413 × 10^5 MPa

    또한, 푸아송비 ν는 다음과 같이 구할 수 있다.

    ν = - (Δd/d) / (ΔL/L) = - (-0.00025) / 0.0005 = 0.5

    따라서, 정답은 "0.5, 1.4×10^5"이다.
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