2019년 5급 공채 기술 2차 건축구조학
문제 5개 · 100점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.
제1문 (15점)
KDS 14의 콘크리트 내진설계기준에 따르면, “중진 지역에 속하거나 또는 중간 지진위험도가 요구되는 구조물은 중간 또는 특수모멘트골조 및 보통, 중간, 특수철근콘크리트 구조벽이 지진력에 저항하도록 설계하여야 한다”고 제시되어 있다. 다음 물음에 답하시오. (총 15점)
- (1) 특수모멘트골조 접합부의 공칭전단강도 산정 시, 보통중량골재 콘크리트의 전단강도 한곗값 규정을 설명하시오. (5점)
- (2) 특수철근콘크리트 구조벽체의 연결보에 적용되는 대각선 다발철근 보강설계 규정을 세장비(l_{{n}} / h)에 따라 설명하시오. (5점)
- (3) 특수철근콘크리트 구조벽체의 연결보에 대각선 다발철근을 적용할 때 최소 다발철근 숫자, 정착길이, 횡철근 간격 규정을 기술하시오. (5점)
제2문 (20점)
아래 그림과 같은 조건의 H형강 보를 한계상태 설계법으로 설계할 때 다음 물음에 답하시오. (단, 단부와 집중하중점에서 횡변위가 구속되어 있으며, 집중하중에 의한 웨브 크리플링(crippling) 검토는 제외한다) (총 20점)
[그림]
[그림]
P_{{L}}
P_{{L}}
W_{{D}}
P_{{L}}
W_{{D}}
○보의 자중: 1kN/m
○집중활하중: P_{{L}}＝160kN
○등분포고정하중: W_{{D}}＝18kN/m
○단면의 성질: H－600×200×11×17 (필릿부 반경 r＝22mm)
○기타 단면의 성질:
I_{{\mathrm{x}}}＝7.76×108mm4, r_{{\mathrm{y}}}＝41.2mm, S_{{\mathrm{x}}}＝2.59×106mm3,
S_{{\mathrm{y}}}＝2.28×105mm3, Z_{{\mathrm{x}}}＝2.98×106mm3, E＝205,000N/mm2,
F_{{\mathrm{y}}}＝235N/mm2
○단부에서 집중력이 작용하는 폭: 100mm
○내부에서 집중력이 작용하는 폭: 80mm
○집중활하중: P_{{L}}＝160kN
○등분포고정하중: W_{{D}}＝18kN/m
○단면의 성질: H－600×200×11×17 (필릿부 반경 r＝22mm)
○기타 단면의 성질:
I_{{\mathrm{x}}}＝7.76×108mm4, r_{{\mathrm{y}}}＝41.2mm, S_{{\mathrm{x}}}＝2.59×106mm3,
S_{{\mathrm{y}}}＝2.28×105mm3, Z_{{\mathrm{x}}}＝2.98×106mm3, E＝205,000N/mm2,
F_{{\mathrm{y}}}＝235N/mm2
○단부에서 집중력이 작용하는 폭: 100mm
○내부에서 집중력이 작용하는 폭: 80mm
- (1) 소요전단강도 및 휨강도를 구하시오. (5점)
- (2) 설계휨강도를 산정하고 안전성을 검토하시오. (5점)
- (3) 설계전단강도를 산정하고 안전성을 검토하시오. (5점)
- (4) 집중하중에 의한 웨브의 국부항복 안전성을 검토하시오. (5점)
제3문 (25점)
아래 조건과 같이 중심 축력을 받는 기초판에 대하여 다음 물음에 답하시오. (단, 콘크리트의 인장강도 f_{{te}} = 0.2 \sqrt{{f_{{ck}}}}(f_{ck}는 MPa단위), 슬래브의 두께계수 k_{s}의 상한치는 1.1이다) (총 25점)
○기초판의 크기: 3,800mm×3,800mm
○기둥의 크기(내부기둥): 400mm×700mm
○고정하중: 1,600kN
○활하중: 1,300kN
○콘크리트의 설계기준압축강도: 24MPa
○일반콘크리트: λ＝1.0
○기초판의 평균 인장주철근비: 0.005
○기초판의 유효깊이: 700mm
○기둥의 크기(내부기둥): 400mm×700mm
○고정하중: 1,600kN
○활하중: 1,300kN
○콘크리트의 설계기준압축강도: 24MPa
○일반콘크리트: λ＝1.0
○기초판의 평균 인장주철근비: 0.005
○기초판의 유효깊이: 700mm
- (1) 기초판 설계를 위한 지반 반력(계수하중과 계수반력등분포하중)을 산정하시오. (5점)
- (2) 1방향전단과 2방향전단 각각에 대하여 소요전단강도를 산정하시오. (단, 2방향전단에 대한 소요전단강도 산정 시 기둥면 아래와 기둥면에서 기초판 유효깊이의 0.75배 이내의 면적에 작용하는 지반 반력은 제외한다) (5점)
- (3) 기초판의 1방향전단에 대한 안전성을 검토하시오. (5점)
- (4) 기초판의 2방향전단에 대한 안전성을 검토하시오. (단, 2방향전단에 대한 위험 단면은 기둥면에서 기초판 유효깊이의 0.5배 떨어진 곳에 위치한다) (10점)
제4문 (20점)
완전탄소성 특성을 가지는 아래와 같은 단면에 대하여 다음 물음에 답하시오. (단, 탄성계수 E＝200GPa이다) (총 20점)
[그림]
[그림]
y
\varepsilon
\Phi
\sigma(MPa)
\sigma_{{y}}＝400
\varepsilon_{y}＝0.002
변형률
－400
N.A.
\varepsilon
\varepsilon
\Phi
\sigma(MPa)
\sigma_{{y}}＝400
\varepsilon_{y}＝0.002
변형률
－400
N.A.
\varepsilon
- (1) 탄성한계에 이르렀을 때의 곡률(\Phi_{y})과 그때 단면의 모멘트(M_{y})를 구하시오. (5점)
- (2) 탄성한계 이후의 모멘트(M)를 y_{{0}}의 함수로 나타내시오. (단, y_{{0}}는 도심으로부터 항복변형률 발생위치까지의 거리이다) (10점)
- (3) 소성한계에 이르렀을 때의 모멘트(M_{p})를 구하시오. (5점)
제5문 (20점)
그림과 같은 구조물에 대하여 다음 물음에 답하시오. (단, 모든 기둥의 재료탄성계수(E)와 단면이차모멘트(I)는 동일하며, EI＝7,200N․m2이고, 질량 M＝1,000kg, 스프링상수 k_{s}＝1,000N/m이다. 또한 1층 보는 무한강성을 가지며 2층 기둥의 양상단부 횡변위는 동일하다) (총 20점)
[그림]
[그림]
k_{s}
k_{s}
k_{s}
- (1) 자유진동 시 운동방정식을 구하시오. (10점)
- (2) 고유진동수를 구하시오. (5점)
- (3) 고유벡터를 구하시오. (5점)