개념 한 쪽
강구조 설계기준은 강재의 물성, 좌굴 거동, 복합구조의 특성 및 시공상 유의점을 중심으로 문제화된다. 세장비와 전단중심, CFT의 장단점, 강재 표기와 내화성 취약성이 핵심 키워드이다.
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출제기준 단원 「강구조 설계기준」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 가새의 역할 판단 | 1 | 가새의 수평력 저항 특성 여부를 가리기 |
| 용어 연결 매칭 | 1 | 건축부재 용어와 위치·기능의 올바른 매칭을 판단하기 |
| 세장비 구성 요소 판별 | 1 | 세장비 산출식 요소 중 불필요한 항목을 판별하기 |
강구조는 재료의 균질성과 높은 강도를 바탕으로 길고 가는 세장한 부재를 사용하기 쉬운 구조 형식이다. 강재는 인성이 크고 소성 변형 능력이 좋아 연성 거동을 보이지만, 세장한 부재를 사용하면 좌굴 영향이 커져 좌굴에 대한 설계 고려가 중요하다.
세장비(λ)는 유효좌굴길이(KL)를 단면 2차 반경(r)으로 나눈 무차원 수치로 정의한다. 유효좌굴길이는 부재의 실제 길이와 단부 지점 조건에 따라 결정하고, 세장비가 클수록 좌굴이 쉽게 발생하여 압축부재의 저항 성능이 떨어진다.
전단중심은 외력이 부재에 작용할 때 비틀림이 발생하지 않고 휨만 발생하는 점을 말한다. 단면 형상과 강성 분포에 의해 결정되며, 단면이 대칭이면 전단중심이 대칭축 위에 위치하는 특성이 있다.
강관 내부에 콘크리트를 채운 복합단면은, 강관이 외부 거푸집 역할을 하여 시공이 수월하고 콘크리트가 구속되어 강도와 연성이 향상되는 장점이 있다. 그러나 강관이 밀폐된 단면이므로 내부 콘크리트의 충전 상태를 외부에서 바로 확인하기 어렵다는 점은 단점으로 작용한다.
강재 표기는 예를 들어 SN400A처럼 코드로 물성 및 용도를 나타낸다. 접두부는 강재 종류를, 숫자는 항복강도를, 접미부 문자는 품질 등급을 나타내므로 표기법을 통해 재료 특성을 판별해야 한다.
문항에서는 강구조의 장단점을 대조하거나 특정 용어의 정의를 묻는 출제가 자주 등장한다. 예컨대 '강구조는 좌굴 영향이 작다'라는 선택지는 강구조의 세장부재 특성과 모순되어 오답이 된다. 세장비 문제는 λ=KL/r 공식을 떠올려 유효좌굴길이와 단면2차반경의 관계로 풀어야 한다. CFT 관련 문항은 강관의 거푸집 역할과 콘크리트 충전 상태 확인의 어려움을 쌍으로 기억하면 정답 판단에 도움이 된다.
가새에 관한 다음 기술 중 잘못된 것은?
정답 ② · 가새(Brace)는 구조물에 가설되는 경사 부재로, 주로 수평 하중(풍하중, 지진하중 등)에 저항하는 역할을 합니다. 따라서 버팀대보다 수평력에 훨씬 강하며, 버팀대를 사용할 수 없는 넓은 공간이나 구조적 제약이 있는 곳에 유리하게 적용됩니다.
가새는 버팀대보다 수평력에 강하므로, 수평력에 약하다는 설명은 잘못되었다.
다음 용어에서 서로 관계 있는것 끼리 연결한 것은?
정답 ② · 건축 구조 및 시공 용어 연결 문제입니다. 징두리는 전통 건축이나 목구조에서 마루나 벽체의 하부를 구성하는 수평 부재를 의미하며, '벽의 하부'와 정확히 일치하는 용어입니다.
징두리는 목조 건축에서 마루나 벽체의 하부를 지탱하는 수평 부재로, '벽의 하부'와 정확히 매칭된다.
다음 중 압축부재에서 세장비를 구할 때 필요 없는 것은?
정답 ③ · 세장비(λ)는 압축 부재의 좌굴 거동을 결정하는 중요한 요소로, 부재의 유효길이(유효좌굴길이 계수와 부재 길이로 산정)를 단면의 회전반경(단면 2차 반경)으로 나누어 구합니다(λ = KL/r). 따라서 부재 길이, 단부 지점 조건, 단면 2차 반경이 필요하며, 응력-변형도 관계를 나타내는 탄성계수는 세장비 자체를 구하는 데 필요하지 않습니다.
세장비(λ)는 유효좌굴길이(KL)를 단면 2차 반경(r)으로 나눈 값이므로, 탄성계수(E)는 세장비 계산에 직접 포함되지 않는다.
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