개념 한 쪽
철골구조는 강철을 주재료로 사용하여 높은 강도를 확보하고 내진성과 내구성이 우수한 구조형식이다. 그러나 강재는 고온에서 급격히 강도가 떨어지므로 내화 성능이 취약하여 보강이나 내화 피복이 필수적으로 요구된다. 시험은 이러한 강도·내구성 대 내화성의 트레이드오프와 철골보의 구성 요소, 그리고 관련 공법을 묻는 문항을 출제한다.
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출제기준 단원 「철골구조」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 철골구조의 장단점 판별 | 1 | 내진·내구성 우수와 내화 취약을 구분하여 구조 형태를 가리기 |
| 웨브 좌굴 방지 장치 식별 | 1 | 웨브 플레이트의 좌굴을 막는 보강재 명칭을 묻기 |
| 공법(공장 제작 vs 현장 타설) 구분 | 1 | 공장 제작 후 현장 조립하는 공법을 판단하기 |
철골구조는 강철 부재를 사용하여 뼈대 구조를 형성하는 방식으로 높은 인장·압축·굽힘 저항을 제공하므로 내진 성능이 우수하고 구조물의 내구성이 뛰어나다는 특징을 가진다. 강재의 물성상 강도가 크기 때문에 가벼운 단면으로도 큰 하중을 지지할 수 있어 구조적 효율이 높다.
반면 철강은 열에 약해 고온에 노출되면 변형과 급격한 강도 저하가 발생하므로 내화 성능이 취약하다. 화재 시 구조안정을 확보하기 위해 철골에는 별도의 내화 피복이나 방화 대책을 적용해야 한다는 점을 유의해야 한다.
철골 보의 웨브 플레이트는 얇은 판으로 구성되어 좌굴 현상이 발생하기 쉬우므로 이를 방지하기 위해 수직 보강재인 스티프너를 설치한다. 스티프너는 웨브의 국부 좌굴을 억제하여 보의 전체적인 안정성을 확보하는 역할을 한다.
공장에서 미리 콘크리트 부재를 제작하여 현장에서 조립하는 방식은 프리캐스트 콘크리트 구조로 철골구조와는 다른 공법 분류에 해당한다. 시험에서는 공장 제작·현장 조립 등의 키워드로 공법을 구분하는 문항이 출제되므로 공법별 특징을 명확히 구분해야 한다.
문제 유형 예시는 다음과 같다. 보기 중에서 '내진·내구성은 우수하나 내화 성능이 취약한 구조'를 묻는 경우에는 철골구조를 선택한다. '웨브 플레이트의 좌굴을 방지하기 위한 보강재'라는 표현이 보이면 스티프너를 답으로 선택한다. '공장 제작 후 현장 조립'이라는 설명이 핵심일 때는 프리캐스트 콘크리트 구조를 선택하여 오답을 제거한다.
철골 보에서 웨브 플레이트(web plate)의 좌굴을 방지하기 위하여 설치하는 것은?
정답 ③ · 철골 보의 웨브 플레이트(복판)는 전단력을 주로 받는 부분으로, 압축력을 받을 경우 좌굴(옆으로 휘어짐)이 발생하기 쉽습니다. 이를 방지하기 위해 웨브 플레이트에 수직으로 보강재를 설치하는데, 이를 스티프너(Stiffener)라고 합니다.
철골 보의 웨브 플레이트 좌굴 방지를 위해 수직 보강재인 스티프너를 설치한다.
공장에서 철근콘크리트를 재료로 부재를 생산하고 그것을 현장으로 운반하여 조립하는 구조는?
정답 ④ · 프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete) 구조는 공장에서 미리 철근콘크리트 부재를 생산하여 현장으로 운반한 뒤, 현장에서 조립하여 완성하는 공법입니다. 이는 현장 타설 공법에 비해 공기를 단축하고 품질 관리가 용이하며, 자재의 손실이 적습니다.
공장에서 부재를 제작 후 현장으로 운반하여 조립하는 공법은 프리캐스트 콘크리트구조이다.
철근콘크리트 보에서 전단력에 대한 응력을 크게 하기 위하여 배근하는 것은?
정답 ④ · 철근콘크리트 보에서 작용하는 전단력(Shearing Force)에 저항하기 위해 배치하는 철근을 늑근(Stirrup)이라고 합니다. 늑근은 보의 길이 방향으로 수직 또는 비스듬하게 배치되며, 주근을 묶어 주는 역할도 수행합니다.
철근콘크리트 보에서 전단력을 저항하기 위해 수직 또는 비스듬하게 배근하는 것은 늑근이다.
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