2018년 5급 공채 기술 2차 건축구조학
문제 5개 · 100점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.
제1문 (20점)
집중하중을 받는 경간이 4m인 변단면 단순보에 대하여 다음 물음에 답하시오. (단, 단면의 폭은 일정하며 높이만 선형적으로 변하고, 탄성계수 E＝100GPa이다) (총 20점)
A
C
B
a
b
30kN
10cm
10cm
A점, C점의 단면
20cm
10cm
B점의 단면
C
B
a
b
30kN
10cm
10cm
A점, C점의 단면
20cm
10cm
B점의 단면
- (1) 휨에 의한 변형에너지를 a에 대한 함수로 표현하시오. (10점)
- (2) 휨에 의한 변형에너지가 최대가 되는 a를 구하시오. (3점)
- (3) 휨에 의한 변형에너지의 최댓값을 구하시오. (3점)
- (4) 3)에서 B점에 대한 수직방향 처짐량을 구하시오. (4점)
제2문 (30점)
그림과 같이 600mm×600mm 단면을 가진 H형강 매립형 합성기둥이 있다. 합성기둥의 높이가 8m이며, 강축 단면에 대한 상․하단 계수휨모멘트가 각각 300kN․m, 500kN․m 작용하고 있다. 다음 물음에 답하시오. (총 30점)
100mm
A
A
H－400×400×13×21
스터드
<합성기둥의 단면도>
400mm
100mm
600mm
A
A
H－400×400×13×21
스터드
<합성기둥의 단면도>
400mm
100mm
600mm
M_{{1}} = 300kN․m M_{{2}} = 500kN․m | ○콘크리트 탄성계수: E_{{c}}＝30,000MPa ○강재 탄성계수: E_{{s}}＝205,000MPa ○H형강 강축의 단면2차모멘트: I_{{sx}}＝6.66×108mm4 |
| <강축 계수휨모멘트> | <단면 및 재료 특성값> |
- (1) 기둥에 작용하는 전단력을 구하시오. (5점)
- (2) 단면 그림에서 강재와 콘크리트 사이 접촉면이 존재하는 A－A면의 길이방향 수평전단응력을 계산하시오. (단, 합성기둥의 단면 및 재료 특성값은 주어진 값을 적용하며, 하중도입부 구간에서 발생될 수 있는 응력집중 또는 교란 현상 등은 무시한다) (15점)
- (3) 2)에서 산정된 수평전단응력에 저항하기 위하여 단면 그림에 보이는 바와 같이 H형강의 상․하부 플랜지 면에 스터드를 설치하고자 할 때, A－A면에 필요한 스터드의 최소 개수를 산정하시오. (단, 스터드 1개의 공칭전단강도(\phi Q_{{n}})는 50kN이며, 설계 편의상 A－A면의 길이방향 수평전단응력을 스터드가 모두 저항하는 것으로 가정하여 설계한다) (10점)
제3문 (20점)
그림과 같은 단면을 갖고 자중을 포함한 고정하중(\omega_{D}＝30kN/m)과 활하중(\omega_{{L}})이 이등변삼각형의 분포하중으로 작용하고 있는 단순보가 있다. 이 보를 콘크리트구조기준(KCI2012)에 따라 설계할 때 다음 물음에 답하시오. (단, 보통중량콘크리트의 설계기준압축강도 f_{{ck}}＝30MPa, 철근의 설계기준항복강도 f_{{y}}＝600MPa, 철근의 탄성계수 E_{s}＝200,000MPa, 압축측과 인장측 철근 D25 1개의 공칭단면적은 506.7mm2임) (총 20점)
A
B
C
5m
5m
w_{{u}} = 1.2 w_{{D}} + 1.6 w_{{L}}
b＝350mm
d＝710mm
h＝800mm
dt＝735mm
2－D25
6－D25
d'＝65mm
B
C
5m
5m
w_{{u}} = 1.2 w_{{D}} + 1.6 w_{{L}}
b＝350mm
d＝710mm
h＝800mm
dt＝735mm
2－D25
6－D25
d'＝65mm
- (1) 압축철근을 배근하지 않을 경우, 최외측 인장철근의 변형률(\epsilon_{{t}}), 설계휨강도(\phi M_{{n}})를 각각 구하시오. (5점)
- (2) 압축철근을 배근할 경우, 최외측 인장철근의 변형률(\epsilon_{{t}}), 설계휨강도(\phi M_{{n}})를 각각 구하시오. (8점)
- (3) 1)과 2)의 결과를 토대로 압축철근의 배근효과에 대하여 서술하시오. (3점)
- (4) 압축철근을 배근할 경우, 재하 가능한 최대 활하중(w_{{L}})을 구하시오. (4점)
제4문 (15점)
그림과 같이 동일한 강재의 4가지 단면(A, B, C, D 단면)으로 이루어진 각각의 부재들이 길이와 양단 지지조건이 동일하다고 가정한다. 다음 물음에 답하시오. (단, 그림의 x축, y축은 도심축이고 치수는 mm 단위이다) (총 15점)
x
y
20
20
20
80
120
20
100
100
y
x
50
100
y
x
<A 단면>
<B 단면>
<C 단면>
<D 단면>
y
100
20
100
20
x
20
y
20
20
20
80
120
20
100
100
y
x
50
100
y
x
<A 단면>
<B 단면>
<C 단면>
<D 단면>
y
100
20
100
20
x
20
- (1) 각 부재들을 보로 설치할 경우, 강축(도심축)에 대하여 휨에 가장 불리한 단면을 구하시오. (단, 횡좌굴 및 국부좌굴은 발생하지 않는 것으로 가정한다) (5점)
- (2) 각 부재들을 기둥으로 설치할 경우, 도심축에 대한 부재 길이방향 압축 좌굴에 가장 불리한 단면을 구하시오. (단, 국부좌굴은 무시한다) (10점)
제5문 (15점)
건축구조기준(KBC2016)에 따라 철근콘크리트 중간모멘트 골조의 설계 시 특별히 고려해야 할 사항에 대하여 다음 물음에 답하시오. (총 15점)
- (1) 보에서 배근 요구사항에 대하여 기술하시오. (5점)
- (2) 보가 없는 2방향슬래브에서 배근 요구사항에 대하여 기술하시오. (10점)