개념 한 쪽
구조물은 지지 방식과 하중 대응에 따라 역학적으로 분류되며, 각 분류는 해석 방법과 설계 검토 항목을 규정한다는 점을 이해해야 한다고 본다.
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출제기준 단원 「구조물의 역학적 분류」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 게르버보 판별 | 1 | 지점 수와 힌지 배치를 근거로 보 분류를 가려내기 |
| 담장 전도 요인 선택 | 1 | 전도와 관련된 하중 종류를 식별하기 |
| 아치의 응력 성질 판단 | 1 | 조적조 아치에서 발생하지 않는 응력을 가려내기 |
보의 정정·부정정 분류는 받침(지점) 수와 연결부의 형태로 결정된다고 본다. 받침이 3개 이상이면 전형적으로 부정정이 되며, 여기에 돌쩌귀(힌지)를 적절히 배치하면 반력 수를 줄여 정정화할 수 있으므로 게르버보로 분류한다고 본다.
담장과 같은 단순한 조적 구조물은 수직하중에는 강하지만 횡하중, 특히 풍하중에 의해 전도 위험이 발생하므로 전도 검토 시에는 횡하중을 우선 고려해야 한다고 본다. 담장의 측지 간격 등 실무적 치수는 담장 폭과 비례 관계로 결정되는 규정적 접근이 흔하다고 본다.
아치 구조는 조적조에서 하중을 주로 압축력으로 전달하도록 형성되며, 조적재의 인장 약점을 보완하기 위해 부재 하부에 인장력이 발생하지 않도록 설계하는 것이 핵심이라고 본다.
옹벽의 토압 구분은 옹벽의 변위 방향과 뒤채움 흙의 상태로 정의되며, 외측으로 움직여 흙이 팽창하는 상태에서 작용하는 압력은 주동토압이라고 본다. 중력식 옹벽 등의 안정성 검토에서는 합력 위치, 미끄럼 저항, 전도 모멘트 대비 저항 모멘트, 기초의 최대 압축응력 등이 기본 검토 항목이라고 본다.
구조역학 용어의 정의는 수식 관계와 함께 기억해야 하며, 예를 들어 모멘트는 힘과 수직거리의 곱으로 거리와 비례한다고 본다.
보의 종류 판별 문제에서는 '지점이 3개 이상'이라는 조건과 '돌쩌귀(힌지) 배치' 여부를 함께 판단하면 게르버보로 연결할 수 있다고 본다. 담장의 전도 문제에서는 전도와 연관된 것은 횡하중, 즉 풍하중이므로 수직 하중(자중, 눈하중)과 구별하여 정답을 찾는 것이 유효하다고 본다. 아치 관련 문제는 조적재의 특성(압축에 강하고 인장에 약함)을 토대로 부재 하부 인장력의 유무를 묻는 보기에서 인장이 없다는 선택지를 정답으로 고르면 된다고 본다.
보(beam)의 종류 중 3개 이상의 지점을 가지면서 적당한 수의 돌쩌귀(hinge)를 배치하고 있는 정정보는?
정답 ③ · 게르버 보(Gerber beam)는 3개 이상의 지점을 가지는 연속보에서, 해석을 용이하게 하기 위해 적절한 위치에 힌지(돌쩌귀)를 배치하여 정정 구조로 만든 보입니다. 이러한 구조적 특징에 따라 문제의 조건에 가장 부합하는 보의 종류는 게르버 보입니다.
3개 이상 지점의 연속보에 힌지(돌쩌귀)를 넣어 정정으로 만든 것이 게르버보이다.
모르타르를 사용한 담장시공에서 전도(轉倒)의 위험성 고려시 가장 중요한 것은?
정답 ② · 문항은 모르타르 담장 시공에서 전도 위험성을 고려할 때 가장 중요한 하중을 묻고 있다. 전도는 구조물을 넘어뜨리는 방향의 수평력과 모멘트가 문제이므로 바람에 의한 횡력인 풍하중이 가장 크게 작용한다.
모르타르 담장은 자중과 수직하중에는 강하나, 옆에서 밀리는 힘인 풍하중(전도 모멘트)에 취약하므로 전도 위험성 고려 시 풍하중이 가장 중요하다.
옹벽의 안정성 검토시 안정조건 설명으로 틀린 것은?
정답 ④ · 문제는 옹벽 안정성 검토에서 제시된 안정조건 중 틀린 것을 찾는 문제이다. 기초지반의 최대압축응력은 지반의 지지력보다 작아야 하므로 응력이 지지력보다 크면 불안정하므로 4번 설명은 잘못되었다.
옹벽 안정성을 위해 최대 압축응력은 지반 지지력보다 작아야 하므로 ④가 틀린 설명이다.
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