5급 공채 2차

2022년 5급 공채 기술 2차 철근콘크리트공학

문제 4개 · 50점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (13점)

철근콘크리트 골조의 장주(長柱) 설계에 대한 다음 물음에 답하시오. (총 13점)
  1. (1) 압축하중을 받는 기둥에서 장주효과를 고려해야 하는 조건을 기술하시오. (2점)
  2. (2) 다음과 같은 골조의 횡구속 또는 비횡구속 여부를 층 안정성지수(Q)를 이용하여 결정하시오. (2점)
    ○1층에 작용하는 전체 계수 수직하중 (\sum_{{}}^{{}} P_{u})＝207,000kN
    ○풍하중에 대해 1계 탄성해석으로부터 산정된 1층의 계수 층 전단력 (V_{u})＝1,859kN
    ○V_{u}에 의한 1층의 1차 층간 상대변위＝1.04mm
    ○1층의 바닥에서부터 상부 보 중심까지의 기둥 길이＝4.7m
  3. (3) 횡구속 골조에서 다음과 같은 조건인 기둥의 확대 설계 휨모멘트를 산정하시오. (9점)
    ○기둥 (2층 내부 기둥)
    －단면:400mm×400mm
    －바닥슬래브 상부면으로부터 상부 보 하단면까지의 순 길이:4.5m
    ○기둥의 작용 축력 [고정하중(P_{{D}} \,) 전체와 활하중(P_{{L}} \,)의 20%만 지속하중으로 작용]
    P_{{D}} \,＝1,000kN, P_{{L}} \,＝600kN
    ○기둥의 작용 모멘트 (단일 곡률 변형 발생)
    상단 (A):M_{{D}} \,(고정하중에 의한 휨모멘트)＝80kN․m
    M_{{L}} \,(활하중에 의한 휨모멘트)＝50kN․m
    하단 (B):M_{{D}} \,(고정하중에 의한 휨모멘트)＝80kN․m
    M_{{L}} \,(활하중에 의한 휨모멘트)＝100kN․m
    ○단면 400mm×400mm인 보가 기둥 상/하단에서 기둥 4면에서 연결됨
    ○모든 기둥과 보에서 보통중량 콘크리트 설계기준압축강도:f_{ck}＝27MPa
    ○기둥의 양단 사이에 횡방향 하중은 작용하지 않음
    ○기둥의 유효 좌굴길이 계수(k)＝0.924

제2문 (14점)

다음 계수전단력(V_{u})과 계수비틀림모멘트(T_{{u}})를 동시에 받는 철근콘크리트 보의 단면에 대하여 물음에 답하시오. (총 14점)
○계수전단력:V_{u}＝200kN
○계수비틀림모멘트:T_{{u}}＝25kN․m
○콘크리트 설계기준압축강도:f_{{ck}}＝27MPa
○보통중량 콘크리트 사용
○철근 설계기준항복강도:f_{{y}}＝400MPa
○D10철근 1가닥의 단면적:71.3mm2
○x_{o}와 y_{o}는 스터럽 단면 중심 간의 거리이다.

[그림]
  1. (1) 보의 전단거동과 비틀림거동의 차이점을 응력의 흐름과 균열의 양상 및 폐쇄형스터럽 사용과 관련지어 설명하시오. (4점)
  2. (2) 이 단면에 대한 비틀림설계의 필요성을 검토하시오. (2점)
  3. (3) 이 단면에 작용하는 V_{u}와 T_{{u}}를 저항하기 위해 요구되는 스터럽의 최대 간격과 종방향 비틀림철근의 최소 단면적을 구하시오. (8점)
    ○횡방향 비틀림철근비(\rho_{{t}})는 종방향 비틀림철근비(\rho_{{l}})의 70%이다.
    ○콘크리트의 공칭전단강도(V_{c})는 V_{{c}} = \frac{1}{6} sqrtf_{ck} b_{w} d를 사용하여 계산한다. 여기서 b_{w}는 단면 복부의 폭이며, d는 단면의 유효깊이로 d＝445mm이다.

제3문 (11점)

다음 부모멘트를 받는 철근콘크리트 복철근 직사각형보의 단면에 대하여 물음에 답하시오. (총 11점)
○콘크리트 설계기준압축강도:f_{{ck}}＝27MPa
○철근 설계기준항복강도:f_{{y}}＝600MPa
○D32 철근 1가닥의 단면적:A_{{s}}＝794.2\, \mathrm{mm}^{{2}}

[그림]
  1. (1) 등가직사각형 압축응력블록을 이용하여 부모멘트에 대한 설계강도 \phi M_{{n}}을 구하시오. (6점)
  2. (2) 설계 휨모멘트를 근사해법에 의하여 계산하지 않고 탄성이론으로 계산할 때 연속 휨부재의 모멘트 재분배가 가능한 조건과 최대 재분배 모멘트의 크기에 대해 설명하시오. (3점)
  3. (3) 이 보가 연속 휨부재의 모멘트 재분배가 가능한지 검토하고, 가능한 경우 가능한 최대 모멘트 재분배 비율(%)을 구하시오. (2점)

제4문 (12점)

그림과 같은 철근콘크리트 직사각형 보의 균열검토에 대하여 다음 물음에 답하시오. (총 12점)
[그림]
○정휨모멘트에 의한 균열단면의 인장철근응력:f_{{so}}＝196MPa
○보 부재의 노출환경:부식성 환경
○콘크리트 설계기준압축강도:f_{{ck}}＝35MPa
○콘크리트 피복두께:40mm
○보통중량 콘크리트 사용
○철근 설계기준항복강도: f_{{y}}＝400MPa
○D25 철근 1가닥의 공칭단면적과 공칭지름:
A_{{s}}＝506.7mm2, d_{{b}}＝25.4mm
○D13 철근 1가닥의 공칭단면적과 공칭지름:
A_{{s}}＝126.7mm2, d_{{b}}＝12.7mm
  1. (1) 휨균열을 제어하기 위한 인장철근의 간격제한을 검토하시오. (4점)
  2. (2) 다음 식을 이용하여 최대 설계 균열폭 \omega_{{d}}를 구한 후, 허용균열폭 \omega_{{a}}와 비교하시오. (8점)
    ○\omega_{{d}} = \kappa_{{st}} l_{{s}} ( \epsilon_{{sm}} - \epsilon_{{cm}} )
    여기서, \kappa_{{st}}: 균열폭 평가계수, l_{{s}}: 평균 균열간격, \epsilon_{{sm}}: 균열간격 내의 평균 철근변형률, \epsilon_{{cm}}: 균열간격 내의 평균 콘크리트변형률
    ○유효철근비 \rho_{e}＝0.025로 가정한다.