개념 한 쪽
담장과 데크의 구조설계 문제는 부재의 좌굴 가능성, 응력 산정, 그리고 외력에 대한 지지 간격 판단을 주로 다룬다. 기둥의 단면 2차 모멘트는 좌굴 방향을 결정하고, 응력과 안전도 계산은 단면적과 허용응력의 비로 정해진다. 벽체는 풍압에 따라 측지 간격을 산정해야 하며, 옹벽 형식에 따른 하중 활용 원리도 자주 출제된다.
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출제기준 단원 「담장 및 데크의 구조설계」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 강축·약축과 좌굴판단 | 1 | 단면 2차 모멘트로 좌굴 발생 방향을 가려내는 능력 |
| 응력·안전도 계산 | 1 | 하중 분배와 단면적으로 응력과 안전도를 산출하는 과정 |
| 벽체 측지 간격 산정 | 1 | 풍압과 벽 두께 등 조건으로 측지 간격을 결정하는 판단 |
장주는 길이에 비해 가늘 때 좌굴 위험이 증가하므로 단면 2차 모멘트(I)의 크기가 중요한 설계 인자이다. 단면 2차 모멘트가 큰 축은 휨에 대해 강한 축이고, 작은 축이 약한 축으로서 좌굴이 먼저 발생하는 방향이 된다. 따라서 강축·약축의 구분을 통해 좌굴 가능 축을 판단해야 한다.
응력도와 안전도 계산은 기본적인 힘과 면적의 관계에서 출발한다. 응력도 σ는 외력 P를 단면적 A로 나눈 값이며, 안전도 n은 허용응력(fc)과 실제 응력의 비로 정의되어 허용값을 실제값으로 나누어 구한다. 계산 문제에서는 하중의 균등 분배와 단면적의 정확한 산정이 핵심이다.
벽돌담과 같은 얇은 벽체는 바람압력에 취약하므로 측지 간격을 풍압, 벽 두께, 벽고 비율 등의 기준에 따라 정해야 한다. 풍압이 크거나 벽이 얇으면 측지 간격을 좁혀 안정성을 확보해야 하며, 표준 계산식을 적용해 적절한 간격을 결정한다.
옹벽의 구조 형식은 저항 원리로 구분된다. 중력식은 자체 자중으로 토압에 저항하고, 캔틸레버식은 역T형 또는 L형 단면을 통해 옹벽 자체 중량과 기초 판 위 흙의 중량을 함께 이용해 토압을 지탱한다. 안정성 검토 시에는 전도·미끄러짐·침하를 각각의 관련 인자로 구분하여 평가해야 한다.
안전도 계산 문제에서 전체 하중이 8ton인 데크를 4개의 지주가 균등 분담하는 경우 각 지주 하중은 2,000kg이 된다. 지주 단면적이 400cm²이면 실제 응력 σ는 2,000 ÷ 400 = 5kg/cm²가 된다. 허용응력 값을 7kgf/cm²로 가정하면 안전도 n = 허용응력 ÷ σ = 7 ÷ 5 = 1.4가 되어 허용 범위임을 판단할 수 있다.
측지 간격 산정 문제에서는 주어진 풍압·벽 두께·최대비율을 표준 계산식에 대입하여 간격을 구한다. 예시 자료에서는 풍압 195kgf/m², 벽 두께 1.5B, 최대비율 12의 조건에서 표준식 적용 결과가 약 3.48m로 제시되므로, 이 값과 근사한 선택지를 정답으로 판단하면 된다.
철근콘크리이트 단순보(simple beam)에 관한 사항 중 가장 옳은 것은?
정답 ④ · 철근콘크리트 단순보는 하중을 받을 때 상부에는 압축력이, 하부에는 인장력이 발생합니다. 콘크리트는 압축력에는 강하지만 인장력에는 매우 약한 특성을 지니므로, 인장력을 보완하기 위해 인장력이 발생하는 보의 하부에 철근을 배근합니다.
콘크리트는 압축에 강하고 인장에 약하므로, 인장측인 하부에 철근을 넣어 보완한다.
부재의 단면적이 5cm×5cm 되는 기둥에 50Kg의 외력이 작용할 때 응력도는?
정답 ② · 응력도(σ)는 작용하는 외력(P)을 부재의 단면적(A)으로 나누어 구합니다. 단면적 A = 5cm × 5cm = 25cm² 이고, 외력 P = 50Kg 이므로 응력도 σ = 50Kg / 25cm² = 2Kg/cm² 가 됩니다.
응력도 σ=P/A이므로 50kg÷(5×5=25cm²)=2kg/cm²로 계산한다.
바람의 속도압이 195kg f/m²가 되는 지역에서 1.5B의 벽돌담 장을 쌓을 경우 측지(側支)는 얼마마다 세워야 되는가? (단, 최대 비율은 12이고, 벽돌은 장변이 190mm이다.)
정답 ④ · 벽돌 담장은 풍압에 저항하기 위해 일정 간격으로 벽돌 기둥(측지)을 세워 가새 역할을 하게 합니다. 풍속압이 195kgf/m²일 때의 표준 시공 기준에 따라 단면 장변 길이(190mm)와 1.5B 두께, 최대 비율(12) 등의 계산식을 적용하면 측지 설치 간격은 약 3.48m가 적정합니다.
측지 설치 간격은 풍압, 벽 두께, 벽높이 비율 등을 고려한 표준 계산식을 통해 결정된다.
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