건축구조기술사 제105회(2015년) 기출문제

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1교시 13문항 중 10문항 선택 · 100분

1. 1-1강구조물 설계시 강도한계상태와 사용성한계상태에 대해서 각각 설명하시오.10점답안 쓰기
2. 1-2강재의 온도 변화에 따른 강재의 성질에 대해서 설명하시오.10점답안 쓰기
3. 1-3강재의 응력-변형관계를 각 단계별로 설명하고， 항복강도점이 불명확한 강재의 항복 강도를 정의하시오.10점답안 쓰기
4. 1-4다음 그림과 같이 건물 슬래브에 적용되는 합성슬래브(composite slab) 를 구조설계 하고자 한다. (1) 이 합성슬래브의 장점과 단점을 각각 설명하시오 (2) 이 합성슬래브를 적용 시 구조적으로 검토할 사항을 설명하시오. (단， 구체적인 식을 사용할 필요는 없음) (3) 이 합성슬래브를 일방향 연속슬래브로 시공한 경우， 상부근과 하부근에 대한 배근도를 작성하시오.10점답안 쓰기
5. 1-5다음 그림과 같이 높이가 H 인 건물에 코어와 연결된 아웃리거 (outrigger) 가 상하부 핀으로 된 외부기둥과 연결 되어 있다. 이 건물은 높이 (Z) 방향으로 일정한 크기의 등분포 횡하중 (ψ) 을 받고 있다. 그림에서 점선으로 표시한 모멘트 분포는 아웃리거가 없을 경우의 코어 내 모멘트 변화를 나타낸다. (1) 아래에서 아웃리거 위치에 따른 각 경우 (a) , (b) , (c)에 대하여 코어 내 모멘트 분포를 아웃리거가 없을 경우의 코어 모멘트 분포(그림에서 점선으로 표시한 모멘트 분포)에 대하여 상대적으로 나타내시오. (2) 한 개의 아웃리거를 코어와 연결할 경우， 코어의 횡변위를 최소화하기 위한 가장 최적인 아웃리거의 위치를 높이에 대하여 나타내고 그 이유를 설명하시오.10점답안 쓰기
6. 1-6아래 그림과 같은 굴뚝에서 인장응력도가 일어나지 않는 굴뚝의 최대 높이(H)를 구하시오. (단， 벽돌의 단위중량은 P, 단위 길이당 풍하중은 ω)10점답안 쓰기
7. 1-7강구조 한계상태 설계법의 인장재 설계에서 인장접합부를 포함하여 검토할 항목을 제시하고 그림으로 도시하시오10점답안 쓰기
8. 1-8강구조설계 (KBC2009) 에서 인장재와 압축재의 세장비 제한과 의미에 대하여 설명하시오.10점답안 쓰기
9. 1-9단부에 표준갈고리가 있는 인장 이형 철근의 정착을 위한 갈고리 철근상세와 보정 계수(0.8) 를 적용하기 위한 띠 철근 또는 스터럽으로 둘러싼 경우를 그림으로 그려 설명하시오.10점답안 쓰기
10. 1-10강섬유보강 콘크리트만을 적용하여 물류센타의 바닥슬래브를 구조설계 하고자 한다. (단， 바닥 슬래브는 직접 지반에 의하여 지지되도록 설계한다.) (1) 고려해야 할 하중 종류와 이들 각 하중에 대하여 슬래브가 갖추어야 할 내력(strength) 들을 설명하시오. (단， 구체적인 식을 기술할 필요는 없음) (2) 극한 시 집중하중에 의하여 강섬유보강 콘크리트 바닥 밑변에 휨인장에 의한 균열이 발생한 경우， 이 집중하중점을 중심으로 슬래브 단면 내에 발생하는 반경방향 모멘트(radial moment) 와 접선방향 모멘트(tangential moment) 에 대한 단면저항 메카니즘에 대하여 설명하시오. (단， 구체적인 내력식을 기술할 필요는 없음)10점답안 쓰기
11. 1-11철근콘크리트 구조 설계에 있어서 처짐을 특별하게 계산하지 않는 경우에 적용되는 보 또는 1방향 슬래브의 최소 두께 기준에 대해 설명하시오. 또한 종합적인 해석에 의하지 않고 산정하는 휨부재의 크리프와 건조수축에 의한 장기처짐에 대해 설명하시오.10점답안 쓰기
12. 1-12다음은 강구조에서 사용하는 용어들이다. 각각의 용어들에 대해 그림으로 스케치하고 설명하시오. (1) 가셋플레이트 (gusset plate) (2) 가우징 (gouging) (3) 앵커플레이트 (anchor plate) (4) 패널존 (panel zone)10점답안 쓰기
13. 1-13그림과 같은 3연속 철근콘크리트 1방향 슬래브에 등분포의 고정하중 (WD) 이 작용하고 있을 때 등분포 활하중의 배치에 따라 각 지점 (A, B, C, D) 과 각 구간 (AB구간， BC 구간， CD 구간)의 최대 휨모멘트가 달라지게 된다. 활하중의 배치에 따른 각각의 휨모멘트도를 그리고， 최대 휨모멘트(정 또는 부모멘트)가 생기는 지점 또는 구간을 표기하시오.10점답안 쓰기

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1. 2-1아래 그림과 같이 전단벽체에 횡력과 수직력이 작용시， 전단벽체를 전단과 휨모멘트에 대하여 각각 설계하여라. 벽체 측면 및 상단에 계수전단하중과 계수축하중이 작용한다. • 벽체두께 : 300mm • 콘크리트 압축강도 : fck = 24MPa • 수직 철근 : D16 (As = 198.6 mm2) • 수평철근 : D13 (As = 126.7 mm2) • 수직보강철근 : D32 (As = 794.2 mm2) • 철근 항복강도 : fy = 400MPa 수직 철근비 ρ = 0.0025 + 0.5 (2.5 - hw/lw) (ρh - 0.0025) 벽체 중립축 깊이 c = (As fy + Pu) / (0.85 β1 fck bw) 수직 추가 철근량 As = (Mu - φMn)/(φ fy z) (z = 0.9 lw 가정) (d = 0.8 lw 가정)25점답안 쓰기
2. 2-2아래 그림은 기중기의 평면 및 입면인데， @점 아래에 수직으로 작용하지 않는 하중을 끌어올리려 하고 있다. 양중 케이블에 걸린 하중의 크기가 100kN 일 때， 구조물의 전 부재에 걸리는 부재력을 구하시오.25점답안 쓰기
3. 2-3그림 1과 같은 구조체는 2개의 골조 요소((1)번 부재와 ②번 부재)와 1개의 트러스 요소(③번 부재)로 구성되어 있으며 집중하중 P를 받고 있다. 각 절점 및 요소 번호와 각 절점에서의 자유도 번호는 그림 1과 그림 2에 주어진 것과 같다. 각 절점 및 부재내력을 구하기 위하여 강성행렬법을 적용한다. 계산의 편의상 단위는 생략한다. (1) ③번 요소의 양단에 발생하는 고정단 모멘트를 구하라. (2) 부재 전체에 대한 [s] 11 X 11 강성행렬을 구하라. (3) 상기 (2) 에서 구한 강성행렬과 경계조건을 이용하여 절점 2 에서의 수평변위， 수직변위， 그리고 회전각 (u4, u5, u6)을 구하라. (4) ③번 보 요소의 자유물체도를 그리고 양단에서의 내력을 방향과 함께 나타내어라25점답안 쓰기
4. 2-4다음 그림과 같은 강구조 골조에서， 양방향으로 횡이동이 구속되어 있고 부재의 중간에 약축 방향(면외)으로 횡지지 되어 있다고 가정할 때， 주어진 H형강 단면을 사용하여， SC1 부재 (h = 12m) 의 안전성을 검토하시오. • 사용단면은 H-300x300x10x15 (SS400) • As = 11,980 mm2, rx = 131 mm, ry = 75.1 mm, rt = 18mm • 계수하중 = 사용단면의 형상계수(f) x 소성단면계수 (mm3) 이며 계산된 값의 하중단위는 N 으로 한다. • 계수하중 산정 시 단면계수는 강축에 대한 값이며 곡률반경 r 은 무시한다.25점답안 쓰기
5. 2-5그림 1과 같이 단면이 300 x 600 mm 인 단순지지된 철근콘크리트 보에 두 개의 φ12.7 mm 직경의 긴장재(단면적 98.7 mm2/긴장재)로 외부긴장을 가하였다. 보 경간 중앙부에 외부긴장재 받침부(deviator) 를 두었으며 긴장재와 받침부 사이에 마찰에 의한 저항은 없다. 보가 극한하중 P를 받을 때에 경간을 따라 단면의 곡률분포는 그림 2 와 같다. 사용된 긴장재의 인장응력 변형률도는 그림 3과 같다. [긴장재] • 2-φ12.7 (Ap = 2 x 98.7 mm2) • 최대응력 fpu = 1,850 MPa • 항복강도 : fpy = 1,600 MPa • 유효긴장력 fpe = 1,200 MPa • 탄성계수 Ep = 2 x 105 MPa • 받침부에서의 긴장재 편심 (A-A 단면): e = 150mm • 콘크리트 설계기준 압축강도 fck = 40MPa [철근] • 3-D22 (총단면적 As = 1,161 mm2) • 항복강도 fy = 400 MPa • 극한하중 시 철근은 이미 항복한 것으로 가정한다. (1) 주어진 곡률분포를 이용하여 극한하중 시 이 보의 경간 중간에서의 처짐을 구하라. (2) 극한하중에 의하여 유효긴장력(fpe)에 추가로 증가되는 외부긴장재의 인장응력을 구하라. (3) 극한 시 이 보에 가하여진 집중하중 P 의 크기를 구하라25점답안 쓰기
6. 2-6다음의 구조물의 설계하중을 산정하시오. [설계조건] • 지역: 서울특별시 • 용도: 기준층 사무실, 1층 로비 • 규모: 지하 1층, 지상10층(층고 4.0M) • 마감: 모든층 - 인조석 깔기, 천장 - 석고보드 천장, 슬래브 두께 - 150mm • 노풍도 B, 중층건물이 산재한 지역 • 주위여건 평탄한 지역 • 풍압산정시 가스트 계수 2.2로 적용 • 하중산정 시 명시되지 않은 계수들은 상황에 맞게 정하여 산정할 것 (1) 고정 하중을 산정하시오 (2) 기준층과 일층의 활하중(적재하중)을 산정하시오 (3) 적설하중(지붕층)을 산정하시오 (4) 구조물의 풍하중 방향의 지붕층 높이의 주골조 설계용 설계 풍압을 산정하시오. 그리고 기준층의 한 개층 설계 풍하중을 산정하시오 (단 검토 편의상 지붕층 높이의 설계 풍압이 전층에 등분포 된다고 본다)25점답안 쓰기

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1. 3-1그림과 같은 트러스에 하중이 작용할 때， ④점에서 처짐을 구하시오 (단， 부재의 단면적은 다음 표와 같으며 철골의 탄성계수는 Es = 205,000MPa 이다.) 부재 단면적 (mm2): AC, CE, CD 182 / BD, DE 254 / BC 32525점답안 쓰기
2. 3-2구조용 무근콘크리트를 사용할 수 있는 경우를 열거하고， 다음과 같은 설계조건의 독립기초를 무근콘크리트로 설계하시오. (단， KCI2012 기준) • 고정하중 PD = 250kN • 활하중 PL = 150kN • 기초의 크기 = 1,800mm x 1,800mm • 콘크리트 설계기준압축강도 fck = 21MPa • 지반의 허용지지력 fe = 150kN/m2 • 기둥의 크기 = 300mm x 300mm25점답안 쓰기
3. 3-3서로 인접한 철근콘크리트 건물에 연결다리를 강구조로 설계하려고 한다. (1) 아래 그림과 같은 기존 철근콘크리트 건물의 보에 철골보(B1) 를 이용한 연결다리를 설계하려고 할 때 고려해야 할 사항에 대해 설명하시오. (2) 연결다리의 철골보를 설계하시오. [설계조건] • 슬래브 두께 200mm, 마감 1.2kN/m2, 활하중 5.0kN/m2 • H-700 x 300 x 13 x 24, E=205,000 N/mm2 • Sx=5.76 x 106mm3, Zx=6.46 x 106mm3, r=28 mm • Ix=2.01x109mm4, SS400(Fy=235N/mm2) (3) A부분과 B부분의 디테일을 스케치 하시오.25점답안 쓰기
4. 3-4다음 그림과 같이 두께 8mm 웨브 이음판에 고력볼트 마찰접합된 큰 보 H-700x300x13x24 와 작은 보 H-450 x 200 x 9 x 14에 소요전단력 Vu = 250kN이 작용하고 있을 때 아래 사항의 안전성을 검토하시오. (단， KBC2009 기준， 강재의 재질은 SS400, 고력볼트는 M20(F10T), 고력볼트 설계장력 T0 = 165kN, 표준구멍을 사용한다.) (1) 고력볼트의 설계미끄럼강도 (2) 보 웨브의 설계전단항복강도 (3) 보 웨브의 설계전단파단강도 (4) 보 웨브의 설계블록전단파단강도 (5) 헌치 이음판의 설계전단파단강도25점답안 쓰기
5. 3-5다음 그림과 같이 내부기둥을 지지하는 말뚝지지 철근콘크리트 기초두께가 h = 650mm 일 때， 일방향 및 이방향 전단에 대하여 안전한지를 검토하라. (단， KCI2012 기준) • PD = 100kN, PL = 50kN • 기둥크기 450x450mm • fck = 24MPa (보통콘크리트) • 기초판 휨철근비: ρ= 0.0035 • 파일직경 dp = 300mm25점답안 쓰기
6. 3-6최근 학교시설물의 내진성능 평가 후 내진 보강이 이루어지고 있다. 이러한 학교시설물의 내진 보강을 학교시설물의 구조적인 특징을 고려하여 계획할 때， 학교시설물의 구조적 특징에 대해 설명하시오. 또한 학교시설물의 구조적 특징을 고려하여 내진성능 향상을 위해 내진 보강을 하여야 하는데 이러한 기존 구조물의 성능곡선이 성능요구곡선과 성능점을 형성하지 못했을 때， 각각의 내진보강방법(전략)에 따라 어떻게 변경된 성능곡선과 요구곡선이 만나 성능점을 확보하는지 그림을 그려 설명하고， 각각의 보강방안에 대한 특징 및 장단점에 대해 설명하시오.25점답안 쓰기

4교시 6문항 중 4문항 선택 · 100분

1. 4-1아래 그림에서 골조의 2층 AB의 압축재(H형강 H-400x408x21x21) 에 고정하중 PD=2,000kN, 활하중 PL=1,500kN 이 작용할 때， 이 부재의 안전성을 검토하시오. (단， KBC2009 적용) • 골조는 횡이동이 있고， 압축재 길이 (Lc) 는 3층은 3.0m, 1층과 2층은 각각 4.0m, LB는 9.0m 이고 강종은 SM490 이다. • SM490은 fy=325N/mm2, E=205,000 N/mm2 이다. • 보부재 단면은 H형강 H-606x201x12x20 (Ix=9.04x108mm4) 이다. • 1층, 2층 기둥은 H-400x408x21x21 (As=2.5070x104mm2, Ix=7.09x108mm4, rx=1.68x102mm, ry=9.75x10mm, r=22mm), 3층 기둥은 H-350x350x12x19 (Ix=4.03x108mm4) 이다.25점답안 쓰기
2. 4-2다음 그림에서 기둥과 기초의 접촉부분에서의 지압강도， 연결철근의 정착에 대하여 검토하시오. (단， KCI2012 기준) • 기둥 콘크리트 설계기준압축강도 fck=35MPa • 기초 콘크리트 설계기준압축강도 fck=21MPa • 철근의 설계기준항복강도 fy=400MPa • 사용철근 D22 (db=22.2mm) • 설계용 계수하중 Pu=3,000kN • 기둥의 크기 = 300mm x 600mm • 기초의 크기 = 4,000mm x 4,000mm • 기초두께 D = 900mm25점답안 쓰기
3. 4-3아래 그림과 같은 플랫 플레이트 슬래브의 내부기둥의 2방향 전단을 검토하시오. (단， KCI2012기준에 의한 2방향 전단에 대하여 보강설계를 하시오.) 슬래브 두께: 250mm, 기둥단면 크기: 400mm x 400mm 슬래브 작용하중: ωD=15kN/m2, ωL=10kN/m2 콘크리트 압축강도: fck=24MPa 슬래브의 주철근은 D13 양방향으로 250mm간격으로 배근 보강철근 D13 (As=126.7mm2), 항복강도: fy=400MPa 을 사용25점답안 쓰기
4. 4-4다음의 철골 구조물의 가새부재를 설계하시오. (단， KBC2009 기준) • 주골조용 설계풍압은 2.0kN/m2 로 등분포 작용 • 봉강 SS400, Fy=235N/mm2, Fu=400N/mm2 (1) wcl (wind column) 의 소요 휨강도와 소요 전단력을 구하시오 (2) 지붕 수평가새의 최대 소요 인장강도를 구하시오. (단， 가새는 인장력만 부담하는 것으로 검토하고 압축력은 전혀 부담하지 않는 것으로 해석 시 압축부재를 무시하고 검토한다.) (3) 수직 가새의 최대 소요 인장강도를 구하시오. (단， 가새는 인장력만 부담하는 것으로 검토하고， 압축력은 전혀 부담하지 않는 것으로 해석시 압축부재를 무시하고 검토한다.) (4) 지붕수평가새와 수직가새를 봉강으로 설계하고 소요 인장강도에 따른 안전성을 검토하시오.25점답안 쓰기
5. 4-5다음과 같이 8,000mm 경간을 갖는 단순 지지된 역-T형의 프리텐션된 프리스트레스트 보가 있다. 긴장재는 강연선을 사용하였고 직선 형태로 배치되어 보 길이방향으로 일정한 편심 e = 250mm 를 갖는다. (단， 각 긴장재는 지점에서 경간 안쪽으로 600mm 씩 비부착 되어 있다.) • 하중조건 등분포 사용 고정 하중 ωd=70kN/m (자중포함) • 등분포 사용 활하중 ωl=60kN/m • 단면특성 단면적 A = 455,000mm2, yt=535mm, yb=365mm, St=5.6x107mm3, Sb=8.2x107mm3, I=3.0x1010mm4 • 긴장재 14 φ12.7 (단면적 14 x 98.7 = 1,382mm2), dp = 785mm, 편심 e=250mm • 초기 긴장 후 단기손실 및 장기손실이 발생한 긴장재 유효응력 fpe = 1,200MPa • 콘크리트 fck = 35MPa (보통콘크리트) (1) 사인장 균열이 전단력과 휨모멘트의 조합에 기인할 때 콘크리트에 의한 단면의 공칭전단강도 (Vci)를 x = 1.0m 에서 구하시오. (2) Vci 값에 근거하여 x = 1.0m 에서 전단철근이 필요한지 판단하시오.25점답안 쓰기
6. 4-6다음 물음에 대하여 답하시오. (1) 그림 1과 같은 보의 모멘트(M)와 회전각(θ)의 관계를 나타내는 K 를 E, I, L 로 나타내어라. (단， 여기서 E, I, L 은 각각 탄성계수， 단면이차모멘트， 보 길이를 나타낸다.) (2) 그림 2(a) 와 같은 2층 평면 골조가 있다. 모든 부재는 동일한 탄성계수 E 와 단면이차모멘트 I 값을 갖는다. 각층 보에는 수직 등분포하중 w = 12kN/m 가 작용하고 있다. 대칭성을 고려하여 그림 2(a) 의 골조를 그림 2(b) 와 같이 모델링 한 후， 상기 (1)항에서 구한 K와 모멘트 분배법을 적용하여 골조의 모멘트를 구하시오.25점답안 쓰기