사용 재료에 따른 교량의 분류가 아닌 것은?
- 철근 콘크리트교
- 강교
- 목교
- 거더교
정답과 해설 보기
정답 ④ · 교량의 사용 재료에 따른 분류가 아닌 것을 찾는 문제이다. 교량은 사용 재료에 따라 철근 콘크리트교, 강교, 목교, 석교 등으로 분류된다.
교량은 사용 재료(철근 콘크리트, 강, 목재 등)에 따라 분류되며, 거더교는 구조 형식에 따른 분류이므로 재료 분류가 아니다.
개념 한 쪽
전산응용토목제도기능사 토목구조물의 하중 — 하중 분류와 허용지지력
토목 구조물에 작용하는 하중은 설계의 기본 개념이므로 하중의 지속성, 발생 형태, 지지 조건 등을 명확히 구분해야 한다. 고정적으로 작용하는 하중과 일시적으로 작용하는 하중을 구분하고, 지반이 견딜 수 있는 허용지지력으로 기초의 허용 하중을 계산하는 방법을 익힌다.
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시험에 이렇게 나온다
출제기준 단원 「토목구조물의 하중」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 사용 재료 구분 아님 찾기 | 1 | 교량 분류 중 재료 기준에 해당하지 않는 항목을 찾기 |
| 충격 계수 적용 값 판별 | 1 | 지간 길이에 따른 교량의 충격 계수를 확인하기 |
| 고정하중 여부 구별 | 1 | 주어진 사례가 고정하중인지 가변하중인지 판정하기 |
뜻
구조물에 작용하는 하중은 지속성에 따라 주하중과 예외 하중으로 나눈다. 주하중은 구조물이 사용하는 동안 항상 또는 거의 항상 작용하는 하중을 말하며, 자료에서는 토압, 수압, 자중이 주하중의 대표 사례로 제시되어 있다. 이들은 구조물이 서 있는 동안 계속 작용하므로 일상적 안전성 확보를 위해 설계에 반영한다.
예외 하중은 평소에는 작용하지 않다가 특정 순간에만 큰 힘을 주는 하중으로 분류한다. 지진력은 대표적인 예외 하중으로, 갑작스럽게 발생하며 상시적인 주하중과는 구분하여 취급한다. 설계에서는 주하중과 예외 하중을 구분해 각각의 하중 조합을 따로 고려한다.
하중의 분류는 다른 기준으로도 이루어질 수 있다. 예를 들어 고정하중과 가변하중(활하중)으로 나눌 때는 하중이 구조물에 영구히 부착되어 변화하지 않는지, 혹은 사용 중 변동하는지 여부를 기준으로 판단한다. 콘크리트 슬래브, 난간, 가로보, 아스팔트 포장은 고정하중에 속하며, 통행 차량처럼 일시적으로 작용하는 하중은 가변하중으로 본다.
기초 설계에서는 지반의 허용 지지력을 활용해 기초가 받는 허용 하중을 산정한다. 기초의 바닥 면적에 허용 지지력을 곱하면 기초가 지반을 통해 지탱할 수 있는 하중을 구할 수 있다. 이 계산은 단순하지만 설계 상 기본적이고 필수적인 절차이므로 면적과 단위를 정확히 확인해야 한다.
슬래브의 지지 조건에 따른 구분도 하중 전달 경로 파악에 중요하다. 마주 보는 두 변만 지지되는 판은 주로 한 방향으로만 휨이 발생하므로 1방향 슬래브라 부른다. 반대로 네 변 전체가 지지되면 2방향 슬래브로 분류하여 하중 분산 특성이 달라짐을 인지해야 한다.
예제
대표적인 허용 하중 계산 예를 보인다. 독립 확대 기초의 크기가 2m × 3m이고 허용 지지력이 20kN/m²일 때, 먼저 바닥 면적을 계산한다: 2 × 3 = 6m². 이 면적에 허용 지지력 20kN/m²를 곱하면 허용 하중은 6 × 20 = 120kN이 된다. 계산 과정의 핵심은 면적 단위(m²)와 지지력 단위(kN/m²)를 일치시켜 곱하는 것이다.
하중 분류 문제 예는 '항상 작용하는가?'를 기준으로 판별한다. 토압, 수압, 자중은 구조물이 존재하는 한 지속적으로 작용하므로 주하중으로 분류하고, 지진력은 특정 상황에만 발생하므로 예외 하중으로 분류한다. 이 기준만 숙지하면 관련 문제를 빠르게 해결할 수 있다.
대표 기출 3문항
도로교 설계기준에서 규정하고 있는 지간(L)이 20m인 교량의 상부구조에 대한 충격 계수는 얼마인가?
- 0.20
- 0.25
- 0.30
- 0.35
정답과 해설 보기
정답 ② · 지간 20m인 교량 상부구조의 충격계수를 묻는 문제이다. 구 도로교 설계기준에서 충격계수는 지간 L에 따라 산정되며, 지간이 짧을수록 충격의 영향이 커져 계수가 증가한다.
도로교 설계기준에 따르면 지간 20m인 교량의 충격 계수는 0.25로 규정되어 있다.
다음 중 고정하중이 아닌 것은?
- 난간
- 가로보
- 아스팔트 포장
- 정차중인 트럭
정답과 해설 보기
정답 ④ · 고정하중에 해당하지 않는 것을 고르는 문제이다. 고정하중은 구조물 자체와 영구적으로 부착된 부재의 중량으로, 난간, 가로보, 아스팔트 포장처럼 구조물의 일부로 계속 존재하는 하중이다.
고정하중은 구조물 자체와 영구적으로 부착된 하중이며, 이동하는 차량 하중은 가변하중으로 구분한다.
자주 묻는 물음
- 주하중과 예외 하중은 어떻게 구분하나?
- '항상 작용하는가'를 기준으로 구분한다. 토압, 수압, 자중은 구조물이 존재하는 동안 지속하므로 주하중이고, 지진력처럼 평상시에는 작용하지 않다가 특정 순간에만 발생하는 것은 예외 하중이다.
- 기초가 받을 수 있는 허용 하중은 어떻게 계산하나?
- 기초의 바닥 면적(m²)에 지반의 허용 지지력(kN/m²)을 곱하면 허용 하중(kN)을 구한다. 면적 계산과 단위 일치에 유의한다.
- 고정하중과 가변하중은 어떤 기준으로 나누나?
- 하중이 구조물에 영구적으로 부착되어 거의 변하지 않으면 고정하중으로 분류하고, 사용 중 변동하거나 일시적으로 작용하면 가변하중(활하중)으로 분류한다. 예컨대 난간·아스팔트 포장은 고정하중, 통행하는 차량은 가변하중이다.
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