제128회 건축시공기술사 2교시 참고답안
문제 1. 지반조사의 목적과 조사단계별 내용 및 방법을 설명하시오.
I. 개요
지반조사는 건축물의 기초 및 지하구조물 설계를 위한 지반의 공학적 특성과 지하수위 등을 파악하고, 시공 시 발생할 수 있는 문제점을 예측하기 위해 실시하는 필수적인 절차입니다. 지반조사를 통해 수집된 정보는 안전하고 경제적인 설계를 위한 기초 자료가 되며, 흙막이 등 가설공사 계획 수립에도 결정적인 영향을 미칩니다.
II. 지반조사의 목적
지반조사의 궁극적인 목적은 대상 지반의 공학적 특성을 정확히 파악하여 안전하고 경제적인 설계 및 시공을 도모하는 것입니다.
- 설계 측면:
- 지층의 구성과 분포(주상도) 파악.
- 기초 형식(얕은기초, 깊은기초) 선정 및 설계.
- 지반의 지지력, 침하량(즉시/압밀) 산정.
- 지하수위 파악 및 부력 등 지하수 대책 수립.
- 시공 측면:
- 흙막이 공법 선정 및 안정성 검토.
- 토공(굴착, 성토) 계획 수립 및 장비 선정.
- 차수 및 배수 공법 선정.
- 주변 지반 침하 등 인접 구조물에 미치는 영향 예측.
III. 조사단계별 내용 및 방법
지반조사는 일반적으로 예비조사, 본조사, 추가조사의 3단계로 나누어 효율성을 높입니다.
발주청은 공사의 안전 및 품질 확보를 위해 설계 및 시공 전 관련 기준(KCS 등)에 따라 지반조사를 실시해야 함을 명시하고 있습니다.
| 조사 단계 | 주요 내용 | 주요 조사 방법 |
|---|---|---|
| 1. 예비조사 (Preliminary) |
|
|
| 2. 본조사 (Main) |
|
|
| 3. 추가조사 (Supplementary) |
|
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IV. 결론
지반조사는 불확실한 지하의 정보를 확인하는 과정으로, 비용 절감을 이유로 소홀히 할 경우 더 큰 시공 리스크(공기 지연, 안전사고, 부실시공)를 초래합니다. 따라서 대상지의 특성과 구조물의 중요도를 고려하여 예비조사부터 본조사, 필요시 추가조사까지 단계별로 체계적이고 충분한 조사를 수행하는 것이 무엇보다 중요합니다.
문제 2. 콘크리트공사의 거푸집 존치기간, 거푸집 해체 시 준수사항과 동바리 재설치 시 준수사항에 대하여 설명하시오.
I. 개요
거푸집 및 동바리는 콘크리트가 소정의 강도를 발현하여 자중 및 시공하중을 지지할 수 있을 때까지 구조물의 형상을 유지하고 지지하는 가설 구조물입니다. 거푸집의 존치기간을 준수하지 않고 조기 해체할 경우, 구조물의 변형, 균열, 심각하게는 붕괴 사고로 이어질 수 있으므로 관련 법규와 시방서 기준을 철저히 준수해야 합니다.
II. 거푸집 존치기간 (해체 시기)
거푸집 존치기간은 '시간'이 아닌 콘크리트의 '압축강도'를 기준으로 판단하는 것이 원칙입니다.
거푸집 해체는 콘크리트 압축강도 시험 결과에 따라 결정해야 함을 명시하고 있습니다.
1. 압축강도 기준 (원칙)
콘크리트 압축강도 시험(공시체)을 통해 아래 기준강도 이상이 확보되었을 때 해체할 수 있습니다.
| 거푸집 부위 | 필요 압축강도 | 참고 (평균기온) |
|---|---|---|
| 측면 (옆 거푸집) (기둥, 보, 벽체 측면) |
5 MPa 이상 (단, 콘크리트 표면이 손상되지 않을 경우 그 이하도 가능) |
- 기온 20℃ 이상: 1~2일 - 기온 10~20℃: 2~3일 |
| 밑면 (슬래브, 보 하부) |
|
(온도만으로 판단 불가, 반드시 강도 시험 필요) |
※ 단, 동바리를 해체하지 않고 밑면 거푸집만 해체 가능한 경우는 별도 기준(5MPa 등)을 따를 수 있습니다.
2. (참고) 기온에 따른 존치기간
강도 시험이 불가능할 경우, 시방서에서는 기온에 따른 최소 존치기간을 제시하고 있으나 이는 참고 자료이며 강도 확인이 원칙입니다.
III. 거푸집 해체 시 준수사항
- (1) 강도 확인 (가장 중요): 사전에 채취한 공시체(현장 수중 양생)의 압축강도 시험 결과를 확인하여 해체 가능 여부를 판단.
- (2) 관리자 승인: 공사 관리자(감리원, 현장소장)의 승인을 득한 후 해체 작업 실시.
- (3) 해체 순서: 조립의 역순으로 해체. (수평부재 → 수직부재)
- (4) 하중 검토: 거푸집 해체 후 상부에 과도한 하중(자재 적치, 중장비)이 가해지지 않도록 통제.
- (5) 작업자 통제: 해체 작업 구역 하부에 출입을 통제하고, 작업자는 안전모, 안전대 등 개인보호구 착용.
- (6) 충격 금지: 구조물에 충격을 주거나 무리하게 해체하지 않도록 주의.
IV. 동바리 재설치(Reshoring) 시 준수사항
Reshoring(동바리 재설치)은 상부층 콘크리트 타설 하중이 하부층 슬래브에 집중되는 것을 방지하고, 하중을 하부의 견고한 지반까지 분산시키기 위해 실시합니다.
- (1) 즉시 설치: 밑면 거푸집 해체 후 즉시 재설치하여 콘크리트가 자중 이상의 하중을 받지 않도록 함.
- (2) 설치 범위: 최소 2~3개 층에 걸쳐 연속적으로 설치하여 하중을 분산.
- (3) 구조 검토: 상부 시공 하중(최대 3~4개 층)을 고려한 구조계산서에 따라 동바리의 규격 및 설치 간격 준수.
- (4) 수직도 및 밀착: 동바리는 수직으로 설치하고, 상하부 슬래브에 쐐기(Wedge) 등을 이용해 밀착시킴.
- (5) 기초 상태: 최하층 동바리는 지반의 지지력을 확인하고 깔목/깔판을 설치하여 침하 방지.
V. 결론
거푸집 해체 시기는 '시간이 아닌 강도'로 관리해야 합니다. 특히 슬래브나 보의 밑면 거푸집은 최소 14 MPa 이상의 강도가 확보되었는지 공시체 시험으로 반드시 확인해야 붕괴 재해를 막을 수 있습니다. 또한, 상부층의 연속 시공을 위해서는 동바리 재설치(Reshoring)를 구조계산서에 따라 정밀하게 시공하여 하중을 분산시키는 것이 중요합니다.
문제 3. 건축물의 철근콘크리트공사 중 익스펜션 죠인트(Expansion Joint)를 시공해야 할 주요 부위와 설치위치, 형태에 관하여 설명하시오.
I. 개요
익스펜션 조인트(Expansion Joint, 신축이음)는 건축물이 온도 변화(팽창/수축), 건조수축, 부등침하 등 외적 요인에 의해 발생하는 변위와 응력을 흡수할 수 있도록, 의도적으로 구조물을 완전히 분리(Separation)하여 설치하는 이음을 말합니다. 이는 구조물의 불규칙한 균열 발생을 방지하고 구조적 안정성을 확보하기 위한 필수적인 상세입니다.
II. Expansion Joint를 시공해야 할 주요 부위 및 설치 위치
익스펜션 조인트는 구조물의 응력이 집중되거나 서로 다른 거동이 예상되는 부위에 설치합니다.
| 주요 부위 (설치 대상) | 설치 위치 (상세) | 설치 이유 |
|---|---|---|
| 1. 건물의 길이가 과도하게 긴 경우 | - 건물 길이 방향으로 일정 간격 (약 40~60m) 마다 설치. | - 온도 변화 및 건조수축으로 인한 전체 수축/팽창량이 커져, 이를 분산시키지 않으면 중앙부에 큰 균열 발생. |
| 2. 건물의 평면 형상이 복잡한 경우 | - 'L'자형, 'T'자형, 'H'자형, 'U'자형 등 평면이 꺾이는 교차 지점. | - 각 동(Wing)이 서로 다른 방향으로 거동(수축/팽창)하려 하므로, 코너 부위에 응력이 집중되어 파괴될 수 있음. |
| 3. 저층부와 고층부가 만나는 경우 | - 저층의 넓은 부분과 고층 타워가 만나는 접합부. | - 부등침하 발생 가능성. - 풍하중(Wind Load)에 의한 고층부와 저층부의 거동 차이 발생. |
| 4. 구조 형식이 다른 부분이 만나는 경우 | - 철근콘크리트(RC)조와 철골(S)조가 만나는 부위. - 라멘조와 벽식구조가 만나는 부위. | - 재료의 열팽창계수가 다르거나 강성 차이로 인한 거동 불일치. |
| 5. 증축 부위 | - 기존 건물과 신축 건물이 만나는 접합부. | - 기초의 부등침하가 명백히 예상됨. |
III. Expansion Joint의 형태 (시공 구성)
익스펜션 조인트의 핵심은 '기초부터 지붕까지 완전히 분리'하는 것이며, 그 분리된 틈(Gap)을 기능적으로 마감하는 것이 중요합니다.
1. 기본 형태 (구조적 분리)
- 이격 설치: 기둥이나 벽체를 2개로 분리(Double Column/Wall)하여 일정한 틈(Gap, 통상 25~50mm)을 확보.
- 완전 분리: 반드시 기초(Footing)에서부터 지붕(Roof) 파라펫까지 구조물 전체를 분리해야 함.
2. 기능적 형태 (마감)
- (1) 이음새 채움재 (Joint Filler):
- 형태: 분리된 틈(Gap) 사이에 삽입하는 압축성 재료 (폴리스티렌 폼, 코르크 판 등).
- 역할: 이물질이 끼는 것을 방지하고, 후속 실란트 시공을 위한 백업(Backup) 역할.
- (2) 지수판 (Water Stop):
- 형태: 지하 외벽이나 기초 등 수압이 작용하는 부위의 이음 틈새에 매립하는 PVC 또는 고무 재질의 판.
- 역할: 지하수의 실내 유입을 차단 (방수).
- (3) 실란트 마감 (Sealant):
- 형태: 이음부 표면에 백업재를 넣고 탄성 실링재(실리콘, 폴리우레탄)로 마감.
- 역할: 외부 노출부(벽, 지붕)의 빗물 및 공기 침투 방지 (수밀, 기밀).
- (4) 조인트 커버 (Joint Cover):
- 형태: 알루미늄, 스테인리스 등 금속재나 고무로 제작된 커버.
- 역할: 바닥, 벽, 천장 마감면에 설치하여 이음 틈을 덮고, 구조물의 거동(Movement)을 허용하며 보행이나 차량 통행이 가능하게 함 (마감).
IV. 결론
익스펜션 조인트는 불규칙한 균열을 제어하기 위해 계획된 위치에 설치하는 '구조적 분리'입니다. 가장 중요한 것은 '기초부터 지붕까지' 완전한 분리를 보장하는 것이며, 이음 부위는 방수/방화/단열 성능이 끊기지 않도록 지수판, 실란트, 조인트 커버 등으로 정밀하게 마감(Detailing)해야 합니다.
문제 4. 고장력 볼트 접합공법의 종류와 특성, 조임검사 방법 및 시공시 유의사항에 대하여 설명하시오.
I. 개요
고장력 볼트(High-Strength Bolt, HSB) 접합은 철골 구조물의 부재를 연결하는 주요 공법 중 하나입니다. 높은 인장강도를 가진 볼트를 강력하게 조여, 볼트의 축력(Tension)에 의해 발생하는 부재 간의 마찰력 또는 볼트 축의 전단력/지압력을 이용해 응력을 전달합니다. 현장 용접에 비해 시공이 간편하고 품질관리가 용이하여 널리 사용됩니다.
II. 고장력 볼트 접합공법의 종류와 특성
| 종류 | 특성 및 응력 전달 원리 | 주요 용도 |
|---|---|---|
| 1. 마찰접합 (Friction-Type) |
|
- 주요 구조부재 접합 (기둥-보) - 동적 하중, 진동이 발생하는 부위 (크레인 거더, 교량 등) |
| 2. 지압접합 (Bearing-Type) |
|
- 2차 부재(가새, 중도리) 접합 - 미끄러짐이 허용되는 부위 |
| 3. 인장접합 (Tension-Type) |
|
- 브라켓, 행거(Hanger) 접합 |
III. 조임검사 방법
고장력 볼트의 성능은 정확한 축력(Clamping Force) 도입에 달려있으므로, 조임검사가 매우 중요합니다.
고력볼트의 조임 방법(토크관리법, 너트회전법) 및 검사 기준을 상세히 규정하고 있습니다.
- (1) TS 볼트 (Torque Shear Bolt)
- 방법: 전용 렌치(Shear Wrench)로 조이면, 규정 토크(축력) 도달 시 볼트 끝의 핀테일(Pintail)이 파단됨.
- 검사: 육안 검사. 핀테일이 모두 파단되었는지 확인. (가장 간단하고 확실함)
- (2) 토크관리법 (Torque Control Method)
- 방법: 캘리브레이션(교정)된 토크 렌치(Torque Wrench)를 사용하여 규정된 조임 토크값(T = K·d·N)까지 조임.
- 검사: 조임 완료된 볼트군의 약 10%를 토크 렌치로 재확인. (규정 토크값에서 너트가 더 이상 회전하지 않아야 함)
- (3) 너트회전법 (Nut Rotation Method)
- 방법: 1차 조임(Snug Tight) 후, 너트와 부재에 표시(Marking). 이후 규정된 각도(예: 1/2 회전, 2/3 회전)만큼 너트를 추가로 회전시킴.
- 검사: 육안 검사. 너트와 부재의 마킹이 규정된 회전 각도를 만족하는지 확인.
IV. 시공시 유의사항
- (1) 마찰면 처리 (가장 중요): 마찰접합의 경우, 접합면의 밀 스케일(Mill Scale), 녹, 유분, 도장(페인트) 등 부착력을 저해하는 요소를 쇼트블라스트, 그라인더 등으로 완전히 제거해야 함. (표면 거칠기 확보, μ≥0.45)
- (2) 볼트 보관: 볼트, 너트, 와셔는 현장 반입 시 성능 시험을 거치고, 습기나 유분에 오염되지 않도록 건조한 곳에 보관. (TS 볼트는 특히 습기 주의)
- (3) 1차 조임 (Snug Tight): 본 조임 전, 접합되는 부재들이 완전히 밀착되도록 1차 조임을 실시.
- (4) 조임 순서: 한 볼트군(Group) 내에서는 가운데서 바깥쪽으로, 또는 강성이 큰 부재에서 작은 부재 쪽으로 순차적으로 조임.
- (5) 장비 교정: 토크 렌치는 작업 당일 시작 전, 또는 정기적으로 캘리브레이션(교정) 실시.
- (6) 재사용 금지: TS 볼트, 고력볼트는 원칙적으로 재사용이 금지됨.
V. 결론
고장력 볼트 접합은 현장 시공의 핵심 공정입니다. 특히 마찰접합의 성능은 마찰면의 완벽한 처리와 정확한 조임축력 확보가 좌우합니다. TS 볼트의 핀테일 파단 확인, 토크관리법의 토크값 확인, 너트회전법의 회전각 확인 등 규정된 검사 방법을 철저히 준수하여 접합부의 품질을 확보해야 합니다.
문제 5. 중대재해처벌에 관한 법률에 따른 중대산업재해의 정의와 사업주, 경영책임자 등의 안전보건확보의무 및 처벌사항에 대하여 설명하시오.
I. 개요
'중대재해 처벌 등에 관한 법률'(약칭: 중대재해처벌법)은 사업장에서 발생하는 중대산업재해를 예방하고, 근로자 및 종사자의 생명과 신체를 보호하기 위해 제정되었습니다. 이 법의 핵심은 사고 발생 시 실무자뿐만 아니라, 사업을 실질적으로 총괄하는 사업주 및 경영책임자에게 '안전보건확보의무'를 부여하고, 이를 이행하지 않아 중대재해가 발생했을 때 강력한 형사 처벌을 부과하는 데 있습니다.
II. 중대산업재해의 정의 (법 제2조)
'중대산업재해'는 '산업안전보건법' 상의 '산업재해' 중 그 결과가 매우 위중한 경우로, 다음 세 가지 중 하나에 해당하는 재해를 말합니다.
- 사망자가 1명 이상 발생한 재해
- 동일한 사고로 6개월 이상의 치료가 필요한 부상자가 2명 이상 발생한 재해
- 동일한 유해 요인으로 급성중독 등 대통령령으로 정하는 직업성 질병자가 1년에 3명 이상 발생한 재해
III. 사업주, 경영책임자 등의 안전보건확보의무 (법 제4조)
법은 경영책임자(대표이사, CEO 등)에게 '결과'에 대한 책임이 아닌, '의무 이행'에 대한 책임을 묻습니다. 법에서 규정한 핵심 의무사항은 다음과 같습니다.
| 구분 | 주요 확보 의무 |
|---|---|
| 1. 안전보건 경영체계 구축 |
|
| 2. 위험성평가 실시 |
|
| 3. 법령 이행 점검 |
|
| 4. 도급, 용역, 위탁 관리 |
|
| 5. 비상 대응 및 종사자 참여 |
|
IV. 처벌사항 (법 제6조, 제7조)
안전보건확보의무를 이행하지 않아 중대산업재해가 발생한 경우, 개인(경영책임자)과 법인(회사)이 모두 처벌받습니다 (양벌규정).
- (1) 경영책임자 (개인) 처벌
- 사망 재해 발생 시: 1년 이상의 징역 또는 10억 원 이하의 벌금 (병과 가능)
- 부상/질병 재해 발생 시: 7년 이하의 징역 또는 1억 원 이하의 벌금
- (2) 법인 (회사) 처벌
- 사망 재해 발생 시: 50억 원 이하의 벌금
- 부상/질병 재해 발생 시: 10억 원 이하의 벌금
- (3) 징벌적 손해배상 (법 제15조)
- 사업주가 '고의' 또는 '중대한 과실'로 의무를 위반하여 중대재해를 발생시킨 경우, 손해액의 5배 이내에서 징벌적 손해배상 책임을 짐.
V. 결론
중대재해처벌법은 건설 현장의 안전 패러다임을 '사후 대응'에서 '사전 예방 시스템 구축'으로 전환시켰습니다. 핵심은 경영책임자가 직접 안전보건 전담 조직과 예산을 확보하고, 위험성평가 시스템이 현장에서 실질적으로 작동하도록 점검·관리하는 것입니다. 이는 단순한 서류 작업이 아닌, CEO의 강력한 의지를 바탕으로 한 '안전 경영 체계'의 이행을 요구합니다.
문제 6. 방수공사에서 부위별 하자 발생원인 및 대책에 대하여 설명하시오.
I. 개요
방수공사는 건축물의 내구성을 확보하고 쾌적한 실내 환경을 유지하기 위해 물의 침투를 차단하는 핵심 공정입니다. 그러나 방수층은 시공 이후 눈에 보이지 않고, 다양한 외력(진동, 온도변화)과 환경(자외선, 물)에 노출되어 하자 발생률이 매우 높습니다. 특히 하자는 평면부보다 조인트, 코너, 관통부 등 취약 부위에서 집중적으로 발생합니다.
II. 방수공사의 부위별 하자 발생원인 및 대책
방수 하자는 부위의 특성에 따라 다른 원인으로 발생하며, 이에 맞는 대책이 필요합니다.
| 하자 발생 부위 | 주요 하자 원인 | 방지 대책 |
|---|---|---|
| 1. 지하 외벽 (Groundwater Pressure) |
|
|
| 2. 옥상 슬래브 (Rooftop) |
|
|
| 3. 파라펫 / 치켜올림부 (Parapet Upstand) |
|
|
| 4. 배관 / 설비 관통부 (Pipe Penetration) |
|
|
| 5. 창호 / 조인트 부위 (Window / Joint) |
|
|
III. 결론
방수공사의 품질은 '바탕면 처리'에서 시작하여 '취약부 상세 처리'에서 완성됩니다. 평면부는 물론, 방수층의 연속성(Continuity)이 깨지기 쉬운 코너부(캔트 처리), 관통부(보강), 이음부(지수판, 2면 접착)에 대한 정밀 시공(Detailing)이 방수 하자를 예방하는 핵심 관리 방안입니다.
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