2020년도 제10회 산업안전지도사 2차 건설안전공학 기출문제입니다.

※ 다음 단답형 5문제를 모두 답하시오(각5점)

[문제 1] 건설재료 양중용 와이어로프(wire Rope)의 폐기기준 5가지를 쓰시오

1. 이음매가 있는것
2. 와이어로프의 한 꼬임(스트랜드를 말한다.)에서 끊어진 소선의 수가 10퍼센트(비자전로프의 경우에는 끊어진 소선의 수가 와이어로프 호칭지름의 6배 길이 이내에서 4개 이상이거나 호칭지름30배 길이 이내에서 8이상) 이상인것
3. 지름의 감소가 공칭지름의 7퍼센트를 초과한 것
4. 꼬인것
5. 심하게 변형되거나 부식된 것
6. 열과 전기충격에 의해 손상된 것
<출처 - 산업안전보건에 관한 규칙 제63조(달비계의 구조)>

예상문제>달기체인 사용금지기준
1. 달기 체인의 길이가 달기 체인이 제조된 때의 길이의 5퍼센트를 초과한 것
2. 링의 단면지름이 달기 체인이 제조된 때의 해당 링의 지름의 10퍼센트를 초과하여 감소한 것
3. 균려이 있거나 심하게 변형된 것

예상문제>와이어로프 등 달기구의 안전계수는
1. 근로자가 탑승하는 운반구를 지지하는 달기와이어로프 또는 달기체인의 경우: 10이상
2. 화물의 하중을 직접 지지하는 달기와이어로프 또는 달기체인의 경우: 5 이상
3. 훅, 샤클, 클램프, 리프팅 빔의 경우: 3이상
4. 그 밖의 경우: 4이상
<산업안전보건기준에 관한 규칙 제163조>

 

[문제 2] 건축구조물 해체공사 전 해체대상구조물의 조사사항 5가지를 쓰시오
1. 구조(철근콘크리트조, 철골철근콘크리트조등)의 특성 및 생수, 층수, 건물높이, 기준층 면적
2. 평면 구성상태, 폭, 층고, 벽 등의 배치 상태
3. 부재별 치수, 배근상태, 해체시 주의하여야 할 구조적으로 약한 부분
4. 해체시 전도의 우려가 있는 내외장재
5. 설비기구, 전기배선, 배관설비 계통의 상세확인
6. 구조물의 설립연도 및 사용목적
7. 구보물의 노후정도, 재해(화재, 동해 등) 유무
8. 증설, 개축, 보강 등의 구조변경현황
9. 해체공법의 특성에 의한 비산각도, 낙하반경 등의 사전확인
10. 진동, 소음, 분진의 예상치 측정 및 대책방법
11. 해체물의 집적 운반방법
12. 재이용 또는 이설을 요하는 부재현항
13. 기타 당해 구조물 특성에 따른 내용 및 조건
<출처 - 해체공사펴준안전작업지침 제14조>

예상문제>건축구조물 해체공사 전 부지상황조사 사항
1. 부지내 공지유무, 해체용 기계설비위치, 발생재 처리장소
2. 해체공사 착수에 앞서 철거, 이설, 보호해야 할 필요가 있는 공사 장애물 현황
3.접속도로의 폭, 출입구 갯수 및 매설물의 종류 및 개폐 위치
4. 인근 건물 동수 및 거주자 현황
5. 도로 상황조사, 가공 고압선 유무
6. 차량대기 장소 유무 및 교통량(통행인 포함)
7. 진동, 소음 발생 영향권 조사
<출처 - 해체공사펴준안전작업지침 제15조>

예상문제>대형 브레이커 사용하여 해체공사를 하는 경우 준수사항
1. 대형브레이커는 중량, 작업 충격력을 고려, 차제 지지력을 초과하는 중량의 브레이커 부착을 금지하여야 한다.
2. 대형브레이커의 부착과 해체에는 경험이 많은 사람으로서 선임된 자에 한하여 실시하여야 한다.
3. 유압작동구조, 연결구조 등의 주요구조는 보수점검을 수시로 하여야 한다.
4. 유압식일 경우에는 유압이 높기 때문에 수시로 유압호오스로 새거나 막힌 곳이 없는가를 점검하여야 한다.
5. 해체대상물에 따라 적합한 형상이 브레이커를 사용하여야 한다.
<출저 - 해체공사표준안전작업지침 제4조>

 

[문제3] 굴착공사 안전을 위한 계측기 배채위치 선정 시 고려사항 5가지를 쓰시오
1. 원위치 시험 등에 의해서 지반조건이 충분히 파악되어 있는 곳에 배치
2. 흙막이구조물의 전체를 대표할 수 있는 곳에 배치
3. 중요 구조물이 인접한 곳에 배치
4. 주변구조물에 따라 선정된 계측항목에 대해서는 그 구조물의 위치를 중심으로 계기를 배치
5. 공사가 선행하는 위치에 배치
6. 흙막이 구조물이나 지반에 특수한 조건이 있어서 공사에 영향을 미치는 것으로 예상되는 곳에 배치
7. 교통량이 많는 곳(단, 교툥 흐름이 장해가 되지 않으며, 계측기 보호가 가능한 곳)에 배치
8. 하천 주변 등 지하수가 많고 수위의 변화가 심한 곳에 배치
9. 가능한 한 시공에 따른 계측기의 훼손이 적은 곳에 배치
10. 예측관리를 하는 경우, 필요한 항목의 계측치가 연속해서 얻어지도록 배치
11. 연관된 계측항목에 따른 계기는 집중 배치
12. 계기의 설치 및 배선을 확실히 할 수 있는 곳에 배치
<출처 - KOSHA GUIDE C-103-2014 굴착공사 계측관리 기술지침>

예상문제> 계측기의 종류 10가지를 쓰고 설명하시오
계측Measurement이라 함은 조사, 설계 및 시공 시에 발생되는 오차나 설계, 시공의 오류를 보완하기 위하여 기구를 활용하여 구조물과 지반 등의 거동을 측정하는 행위를 말한다.
1.지중경사계 Inclinometer 이라함은 지반 변위의 위치, 방향, 크기 및 속도를 계측하여 지반의 이완영역 및 흙막이 구조물의 안전성을 계측하는 기구를 말한다.
2. 지하수위계Water level meter라 함은 지하수위 변화를 계측하는 기구를 말한다.
3. 간극수압계Piezometer라 함은 굴착공사에 따른 간극수압의 변화를 측정하는 기구를 말한다.
4. 토압계Soil pressure meter라 함은 주변지반의 하중으로 인한 토압변화를 측정하는 기구를 말한다.
5. 하중계 Load cell이라 함은 스크럿strut 또는 어스앵커Earth anchor 등의 축 하중 변화를 측정하는 기구를 말한다.
6. 변형률계 Strain gauge라 함은 흙막이 구조물 각 부재와 인접 구조물의 변형률을 측정하는 기구를 말한다.
7. 건물경사계 Tilt meter라 함은 인접한 구조물에서 설치하여 구조물의 경사 및 변형상태를 측정하는 기구를 말한다.
8. 지표침하계 Surface settlement system이라 함은 지표면의 침하량을 측정하는 기구를 말한다.
9. 층별침하계 Differential settlement system이라 함은 지반의 각 지층별 침하량을 측정하는 기구를 말한다.
10. 균열계 Crack gauge이라 함은 주변구조물 및 지반 등의 균열 발생 시에 균열의 크기와 변화 상태를 정밀 측정하여 균열속도 등을 파악하는 기구를 말한다.

예상문제> 계측기 선정시 일반적인 원리를 쓰시오
1. 계측기의 정밀도, 계측 범위 및 신뢰도가 계측목적에 적합할 것
2. 구조가 간단하고 설치가 용이할 것
3. 온도와 습도의 영향을 적게 받거나 보정이 간단할 것
4. 예상 변위나 응력의 크기보다 계측기의 측정 범위가 넓을 것
5. 계의 오차가 적고 이상 유무의 발견이 쉬울 것

<출처 - KOSHA GUIDE C-103-2014 굴착공사 계측관리 기술지침>

 

[문제4] 거푸집 및 지보공(동바리) 설계시 고려하는 하중의 종류5가지를 쓰시오
1. 연직방향 하중: 거푸집, 지보공(동바리), 콘크리트, 철근, 작업원, 타설용 기계기구 등의 중량 및 충격하중
2. 횡방향 하중: 작업할때의 진동, 충격, 시공오차 등에 기인되는 횡방향 하중이외에 필요에 따라 풍압, 유수압, 지진 등
3. 큰크리트의 측압: 굳지 않은 콘크리트의 측압
4. 특수하중: 시공중에 예상되는 특수한 하중
5. 상기 1~4호의 하중에 안전율을 고려한 하중
<출처 - 큰크리트공사표준안전지침 제4조>

[문제5] 커튼월(Curtain Wall)의 조립방식 분류3가지와 구조방식 분류2가지를 쓰시
1. 조립방식 분류
     가)스틱월시스템(Stick wall system) - 공장에서 부재를 생산하고 현장에서 부재를 조립하는 시스템
          공장생산->운반->현장조립-> 현장설치 순
           특징으로는 비교적 경량으로 취급이 용이, 층간변위에 대한 추종성이 높음, 조립 시공이 용이혐 부식이 적음
   나)유닛월시스템(Unit wall system) - 공장에서 부재를 생산하고 조립하고 현장에서 설치만 하는 시스템
         공장생산-> 공장조립->운반->현장설치 순
         중량으로 대형 양중장비가 필요함
2. 구조에 의한 분류
   가)멀리언시스템 - 강도를 가진 수직부재(Mullion)나 보 등을 구조체에 구축하고, 그 사이에 새시sash 및 스팬드레드 패널을 끼워 넣는 방식
   나)패널시스템 - 벽유닛을 하나의 패널(새시 )및 스팬드럴패널 등을 끼원 넣는 방식이로 다양한디자인 가능하며 일반적으로 많이 사용하는 방식
   다)커스시스템 Cover system - 기둥형, 보형 스팬드럴 패널, 새시 등을 1개의 유닛으로 구성하여 설치하는 방식

예상문제> 풍동시험이란
건축물 준공 후에 나타날지도 모를 문제점을 파악하고 설계에 반영할 목적으로 실시하며, 건물주변의 기류를 파악하여 풍해의 예측 및 그에 따른 대책을 수립하는 시험
건물주변 600m반경의 지형 및 건물배치도 축척모형으로 만들어 과거 100년간의 최대풍속을가하여 풍압 및 영향 시험을 실시
종류로는 외벽풍압시험, 구조하중시험 및 고주파 응력시험, 보행자 풍합영향시험 및 빌딩풍 시험

 

※ 다음 논술형 2문제를 모두 답하시오(각25점)

[문제6] 매스Mass콘크리트 타설에 관하여 다음을 설명하시오
1)매스콘크리트의 정의 - 부재 혹은 구조물의 치수가 커서 시멘트의 수화열에 의한 온도 상승 및 강하를 고려하여 설계 시공해야 하는 콘크리트
1. 넓이가 넓은 평판구조의 경우 두께 0.8m이상
2. 하단이 구속된 경우 두께0.5m 이상을 말한다.
3. 프리스트레스트 콘크리트 구조물 등 부배합의 콘크리트가 쓰이는 경우에는 더 얇은 부재라도 구속조건에 따라 이 기준의 적용대상이 된다.

2)매스콘크리트의 내부구속과 외부구속 
1. 내부구속internal restraint - 콘크리트 단면 내의 온도차이에 의한 변형의 부등분포에 의해 발생하는 구속작용
2. 외부구속external restraint - 새로 타설된 콘크리트 블록의 온도에 의한 자유로운 변형이 외부로부터 구속되는 작용

3)매스콘크리트의 온도균열방지대책
1. 설계측면 - 신축이음이나 수축이음을 계획하여 균열발생을 제어할 수도 있으며, 이때 구조물의 기능을 고려하여 위치 및 구조를 정하고 필요에 따라서 배근, 지수판, 충전재를 설계한다. 특히 외부구속을 많이 받는 벽체 구조물의 경우에는 수칙이음을 설치하여 균열 발생 위치를 제어하는 것이 효과적이므로 이를 검토하여야 한다.

2. 콘크리트 생산(재료 및 배합)측면
  - 재료상의 요인: 콘크리트의 온도상승에 영향을 미치는 재료상의 요인으로는 시멘트 종류, 혼화재료, 골재종류 등이 있다.
가. 시멘트의 종류 - 시멘트의 수하열은 시멘트 구성성분에 의해 결정된다. 즉 화학성분비가 다른 각종 시멘트는 서로 다른 수화발열량 및 반응속도를 나타내며, 동일한 배합비라 하더라도 시멘트의 미소 수화열량은 차이가 나게 된다. 고비라이트시멘트나 플라이애쉬를 대체한 시멘트의 경우 수화열 제어에 효과가 있는 것으로 나타났다. 그러나 고비라이트 시멘트나 고로슬래그 시멘트 수급의 문제로 보통시멘트에 온도저감 혼화재를 대체하여 온도 상승량을 줄이는 방안을 사용하기도 한다.
나. 혼화재  - 콘크리트의 시공성 향상을 위해 사용되는 고성능 감수제는 수화반응을 일시적으로 억제하거 지연시키므로서 혼화재를 넣지 않은 콘크리트와의 다른 양상의 단열상승 특성을 보이고 있다. 플라이애쉬, 고로슬래그, 실리카흄과 같은 포졸란계 혼화재는 시멘트의 대체 결합재로 사용되어 단위시멘트 감소에 따른 수화열 저감 효과 뿐만아니라 시공성 개성에도 효과가 있다. 실리카 흄의 경우 가격이 비싼 관계로 현장에는 많이 사용하지 않고, 일반적으로 플라이애쉬나 고로슬래그를 많이 사용하고 있다. 고로슬래그의 경우 자기수축이 큰 관계로 현장에서는 플라이애쉬를 시멘트에 대체재로 혼입하여 저발열 콘크리트를 제조할 수 있다.
 다.골재의 종류: 보통 콘ㅋ리트 구성 성분 중 골재가 차지하는 비율이 70% 정도이므로 콘크리트의 온도팽창은 골재의 온도팽창계수에 큰영향을 받는다. 따라서 온도팽창이 작은 골재를 사용하면 수화열에 의한 균열을 저감시킬수 있다. 또한 석회석 골재를 사용할 경우 흡수율이 적고 강성이 높아 건조 수축량을 줄이는 데도 좋은역할을 함으로 공급 가능 시에는 석회석 골재를 사용하는 것이 좋다.

 - 배합적 측면: 수화열에 의한 온도균열은 시멘트가 물과 반응하는 수화반응 중 방출한 열이 콘크리트 내부에 축적되면서 온도가 상승하게 되고 구조체의 온도가 최대에 도달한 다음 주변온도 수준까지 하강하는 과정에서 콘크리트 가 수축됨으로서 발생되는 인장균열을 의미한다. 주요 원인은 온도차이다. 따라서 수화열에 의한 온도 상승량을 재료적인 측면에서 줄이는 것이다. 이를 위해서는 재료의 선정단계에서부터 수화열에 의한 온도상승이 최소가 되는 배합설계가 필요하다. 초기재령 콘크리트의 균열에 관련되 배합 설계적인 측변에서의 주요대책은 다음과 같다.
가. 단위 시멘트량: 콘크리트 온도상승의 원인이 되는 시멘트 수화반응 열량은 콘크리트 배합에 사용된 단위 시멘트량에 직접적인 영향을 받는다. 그 예로서 단위 시멘트 량을 10kg/m3줄이면 콘크리트 중안부 온도 상승량을 약0.7~1.1℃정도 감소시킬 수 있고, 내 외부 온도차는 0.3~0.4 ℃ 감소시킬 수 있다.
나. 잔골재율: 수화열에 이한 구조물의 균열은 골재의 열팽창계수가 높을 수록 균열발생 확률은 비례적으로 증가하게 된다. 콘크리트 주 구성성분 중 굵은 골재의 열팽창계수는 6~13 x 10-6 /  ℃ 인데 비해 시멘트 페이스트의 열팽창계수는 11~20 x 10-6 / ℃ 이므로 굵은 골재 양이 많을수록 콘크리트 열팽창계수는 감소하게 된다.
 - 고성능감수제: 고성능 감수제를 사용함으로 서 블리딩을 감소시키고 응결시간 지연을 통한 cold joint 및 콘크리트 온도 상승을 지연시킴으로써 콘크리트 온도 응력에 의한 온도균열을 방지할 수 있다.

3. 콘크리트의 시공측면
가. 콘크리트 분리타설: 콘크리트의 분리 타설은 부재의 최소 담면이 2m이상인 중요부재의 경우 한번에 타설하지 않고 적정크기별로 나누어 타설하는 것으로 이경우엔 1차 타설 후 콘크리트 수화열이 어느정도 저감 된 후 다시 타설 해야 하므로 5~7일 이상 양생한 후 2차 타설하는 방법이다. 단지 분리 타설 하면 공기가 상당히 늘어나고 역학적으로 분리 타설 된 수평면에 전단흐름 현상이 발생할 수 있으므로 1회에 타설하는 것이 좋다.

나. 온도철근 보강: 구속에 의해 온도균열이 예상되는 부위에 온도철근을 보강하여 균열을 미연에 방지하는 방법

다. 양생: 수화열에 의한 온도균열을 방지하기 위해서는 콘크리트가 최고온도에 도달한 후에 표면온도가 급격히 떨어지지 않고 가능한 완만하게 콘크리트온도와 외기온도가 평행을 이룰 수 있도록 양생방법 및 양생기간을 조절해야 한다.
 - pipe cooling 실시: 콘크리트의 내 외부 온도차가 20℃이내가 되도록 관리하기 위하여 콘크리트 내부에 급수관을 배관하여 물을 흐르게 함으로써 콘크리트 내부의 열을 식히는 방법으로 콘크리트 내부의 온도 상승을 억제하여 균열발생을 억제하는 방법을 말함
 - pre cooling: 콘크리트 자체의 온도를 낮춤으로서 부재내부의 온도차 및 최고 온도를 줄여 온도균열을 제어하는 방식으로 골재 및 시멘트, 물의 온도를 낮추어 배합함으로서 전체적인 콘크리트의 온도를 저하시키는 방법
 - 저발열 콘크리트 사용: 시험배합 및 mock up 테스를 통하여 굳지 않은 콘크리트 및 경화콘크리트에서 소요의 요구 성능을 만족하는 콘크리트를 생산하여 사용한다.

 

[문제7] 토목 터널공사에 대하여 다음을 설명하시오

1)숏크리트(Shotcrete)의 기능4가지
 - 숏크리트란 컴플셔 혹은 펌프를 이용하여 노즐 위치까지 호스 속으로 운반한 콘크리트를 압축공기에 의해 시공면에 뿜어서 만든 콘크리트
 - 지반아치형성 : 숏크리트에 작용하는 외력을 지반에 분신시키고 터널 주변의 붕락하기 쉬운 암괴를 지지하며 굴착면 가까이에  지반아치가 형성될수 있도록 한다.
 - 지반압 전달기능 : 강지보재 또는 록볼트에 지반압을 전달하는 기능을 발휘하도록 연속적으로 타설해야 한다.
 - 응력집중현상 회피: 굴착된 지반의 굴곡부를 메우고 절리면 사이를 접착시킴으로써 응력집중현상을 피하도록 한다.
 - 굴착면피복: 굴착면을 피복하여 풍화, 누수 및 세립자 유출등을 방지하도록 한다.

2) 배수 및 지수(차수)공법 5가지