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토목구조기술사/2026년 제140회

[토목구조기술사] 2026년 제140회 2교시 6번 - PSC 보 솟음·처짐 계산과 사용성(L/240) 검토 풀이 (KDS 14 20 30)

by 원코드 AI 2026. 11. 2.

토목구조기술사 2026년 제140회 2교시 6번은 단경간 PSC 보의 솟음과 처짐을 차례로 구하고 사용성을 검토하는 계산 문제입니다.
프리스트레스가 위로 올리고, 자중과 추가하중이 아래로 내리는 양을 각각 구해 더하는 것이 뼈대입니다.

이 글에서는 세 단계 계산을 답안 순서대로 정리하고, 원코드가 어디까지를 역학으로, 어디부터를 기준으로 나눴는지 함께 봅니다.

📌 원코드(ONECode) 팀이 기출문제를 원코드로 풀고 정리한 자문자답 글입니다.
기준일: 2026.10.31 / 참고 기준: KDS 14 20 30 콘크리트구조 사용성 설계기준 (L/240은 문제 조건)

PSC 보의 처짐은 "위로 올린 만큼에서 내려간 만큼을 빼는" 계산입니다.

🗂️ 토목구조기술사 140회 전 문항은 전 문항 정리에서 볼 수 있습니다.

이 글의 순서

01토목구조기술사 140회 2교시 6번, 무엇을 묻나?바로가기 ↓
02문제지 한 장, 원코드는 어떻게 풀었을까?바로가기 ↓
03모범 답안: 솟음, 자중 처짐, 사용하중 처짐 순서로바로가기 ↓
04답안을 쓸 때 챙길 것은?바로가기 ↓
05자주 하는 실수는?바로가기 ↓
06정리: 토목구조기술사 140회 6번은 솟음과 처짐의 중첩입니다바로가기 ↓

토목구조기술사 140회 2교시 6번, 무엇을 묻나?

  • 출처: 토목구조기술사 2026년 제140회 2교시 6번 (25점) · 2026.08.22 시행
  • 조건: 단경간 L = 20 m, 직사각형 b = 400 mm, h = 900 mm, 유효긴장력 Pe = 2,200 kN, 편심 e = 300 mm 직선 배치, Ec = 28,000 MPa, γc = 24 kN/m³, 추가하중 ws = 15 kN/m
  • 묻는 것: ① 프리스트레스에 의한 솟음 ② 자중에 의한 처짐 ③ 사용하중 상태 처짐과 사용성(L/240) 검토
  • 유형: 계산형 (답안지 약 3쪽)

답안에 넣을 핵심 키워드

  • 직선 텐던 → 전 길이 등모멘트 Pe·e, 균열 전 탄성 거동(총단면)
  • 솟음 Pe·e·L²/8EI, 등분포 처짐 5wL⁴/384EI, 중첩과 부호 규약
  • 허용처짐 L/240, 즉시처짐과 장기처짐(크리프·건조수축·손실) 구분

문제지 한 장, 원코드는 어떻게 풀었을까?

2교시 문제지 마지막 쪽을 캡처해 올리고 "6번 풀어줘" 한 줄만 보냈습니다.

원코드는 풀이 요약에서 "역학 원리로 풀 수 있어서 기준 조문은 따로 찾지 않았다"고 먼저 밝혔습니다.
L/240은 문제에 주어진 값을 그대로 썼고, 균열 전 탄성 거동(총단면)을 가정했다고 적었습니다.

L/240의 출처를 따로 물었더니 KDS 14 20 30 사용성 설계기준을 찾아 왔습니다.

근거 카드를 누르면 대화를 띄워 둔 채 오른쪽에 KDS 원문이 열립니다.
표 4.2-2 마지막 줄의 l/240과, 솟음을 뺀 값으로 비교하라는 주 4)를 원문에서 바로 대조할 수 있습니다.

답안의 식은 모두 역학 공식이고, 기준에서 오는 값은 허용처짐 하나뿐입니다.

모범 답안: 솟음, 자중 처짐, 사용하중 처짐 순서로

25점 계산 문제라 개요–계산–검토–결론을 갖춘 3쪽 분량으로 씁니다.

📝 모범 답안 · 2교시 6번 · PSC 보의 솟음·처짐과 사용성 검토25점 · 답안지 약 3쪽

 

1. 개요

PSC 보는 편심 프리스트레스가 위로 솟음을 만들고, 자중과 추가하중이 아래로 처짐을 만든다. 사용하중 상태의 처짐은 두 값을 중첩해 구하고 허용처짐과 비교한다.

 

2. 가정과 단면 성질

가. 균열 전 탄성 거동으로 보고 총단면을 쓴다. 처짐은 하향을 (+)로 한다.

나. $I = \dfrac{bh^3}{12} = \dfrac{400 \times 900^3}{12} = 2.43 \times 10^{10}\ \text{mm}^4$

다. $E_c I = 28{,}000 \times 2.43 \times 10^{10} = 6.804 \times 10^{14}\ \text{N}\cdot\text{mm}^2$

 

3. 프리스트레스에 의한 솟음

가. 직선 배치 긴장재는 보 전 길이에 일정한 모멘트 $M = P_e e$를 주며, 위로 볼록하게 휜다.

나. $\delta_p = \dfrac{P_e e L^2}{8 E_c I} = \dfrac{(2200 \times 10^3)(300)(20000)^2}{8\,(6.804 \times 10^{14})} = 48.5\ \text{mm}\ (\uparrow)$

 

4. 자중에 의한 처짐

가. $w_g = b h \gamma_c = 0.4 \times 0.9 \times 24 = 8.64\ \text{kN/m} = 8.64\ \text{N/mm}$

나. $\delta_g = \dfrac{5 w_g L^4}{384 E_c I} = \dfrac{5(8.64)(20000)^4}{384\,(6.804 \times 10^{14})} = 26.5\ \text{mm}\ (\downarrow)$

다. 긴장 직후 자중만 작용하면 $48.5 - 26.5 = 22.0$ mm 위로 솟아 있다.

 

5. 사용하중 상태 처짐과 사용성 검토

가. $\delta_s = \dfrac{5 w_s L^4}{384 E_c I} = \dfrac{5(15)(20000)^4}{384\,(6.804 \times 10^{14})} = 45.9\ \text{mm}\ (\downarrow)$

나. $\delta = \delta_g + \delta_s - \delta_p = 26.5 + 45.9 - 48.5 = 23.9\ \text{mm}\ (\downarrow)$

다. 허용처짐(문제 조건) $\delta_a = \dfrac{L}{240} = \dfrac{20000}{240} = 83.3\ \text{mm}$

라. $\delta = 23.9\ \text{mm} < \delta_a = 83.3\ \text{mm}$ ∴ OK (허용처짐의 약 29%)

항목처짐 (mm)방향
프리스트레스48.5상향
자중26.5하향
추가하중45.9하향
순처짐23.9하향
허용처짐 L/24083.3–

 

6. 결론

사용하중 상태 순처짐 23.9 mm는 허용처짐 83.3 mm 이내로 사용성을 만족한다. 위 값은 즉시처짐이며, 실제 설계에서는 크리프·건조수축·프리스트레스 손실에 의한 장기처짐을 추가로 확인해야 한다.

해설: 솟음은 왜 생길까?

원코드에 "쉽게 말로 설명해줘"라고 다시 물었습니다.

긴장재가 도심보다 아래에 있으면 보의 아래쪽만 세게 눌립니다.
아래가 짧아지고 위가 상대적으로 길어지니 보가 위로 볼록해집니다.

직선 텐던은 편심이 전 길이에서 같아서 모멘트 $P_e e$도 일정합니다.
등모멘트를 받는 단순보의 중앙 처짐 $ML^2/8EI$에 $M = P_e e$를 넣은 것이 솟음 식입니다.

원코드는 kN/m를 N/mm로 바꾼 줄을 따로 적었습니다.
mm 단위로 계산할 때 8.64 kN/m가 그대로 8.64 N/mm가 되는 점을 답안에도 한 줄 남기면 좋습니다.

해설: 자중과 추가하중은 따로 구해 더합니다

자중과 추가하중은 모두 등분포라 같은 식 $5wL^4/384EI$를 씁니다.
따로 구하는 이유는 긴장 직후(자중만)와 사용하중 상태를 구분해 보여 주기 위해서입니다.

세 값을 표 하나에 모으면 부호를 틀릴 일이 줄어듭니다.
원코드는 하향을 (+)로 정하고 솟음만 빼는 규약을 먼저 밝혔습니다.

긴장 직후와 자중 단계에서는 보가 위로 솟아 있고, 추가하중이 걸려야 아래로 23.9 mm 처집니다.
솟음이 처짐 일부를 미리 상쇄해 주는 것이 PSC 보의 장점입니다.

해설: L/240은 어디서 나왔을까?

이 문제는 L/240을 문제지 3)에 직접 주었습니다.
그래서 원코드도 계산에는 주어진 값을 그대로 썼습니다.

출처를 따로 묻자 원코드는 KDS 14 20 30 표 4.2-2(최대 허용처짐)의 한 줄이라고 답했습니다.
"손상될 염려가 없는 비구조 요소를 지지·부착한 지붕·바닥"의 전체 처짐 한계가 l/240입니다.

같은 표의 주 4)는 솟음을 뺀 값이 한계를 넘지 않으면 된다고 정합니다.
앞의 풀이처럼 솟음을 뺀 순처짐 23.9 mm를 83.3 mm와 비교한 방식이 이 주와 맞습니다.

원코드는 이 표가 철근콘크리트 보를 전제로 한다는 점도 짚었습니다.
PSC 전용 기준은 확인하지 못했다고 밝히고, 문제에 L/240이 주어졌으니 그 값을 그대로 쓰라고 정리했습니다.

원코드는 문제의 값이 즉시처짐이라는 점을 [참고]로 따로 적었습니다.
시험 답안에서는 즉시처짐 검토까지 쓰고, 장기 영향은 결론에 한 줄 언급하는 정도로 정리했습니다.

답안을 쓸 때 챙길 것은?

계산 문제는 단위와 부호를 표 하나에 모아 두면 답안이 한눈에 읽힙니다.

자주 하는 실수는?

부호는 계산 시작 전에 한 번만 정하고 끝까지 지키면 됩니다.

✍️ 작성자 코멘트

이 문제는 기준 조항보다 역학 공식 두 개가 답의 대부분입니다.
솟음 식을 외우기보다 "전 길이 등모멘트 Pe·e → ML²/8EI"로 유도해 두면, 답안에서 식이 어디서 왔는지 한 줄로 설명할 수 있습니다.

관련 기출

  • 토목구조기술사 2026년 제140회 3교시 3번 — PSC 텐던 부식 모니터링 (12/14 발행 예정)

정리: 토목구조기술사 140회 6번은 솟음과 처짐의 중첩입니다

토목구조기술사 140회 2교시 6번은 솟음 하나, 처짐 둘을 구해 중첩하고 L/240과 비교하는 문제입니다.
솟음 48.5 mm, 처짐 26.5 mm와 45.9 mm로 순처짐 23.9 mm가 나오고 사용성을 만족합니다.

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※ 본 풀이는 학습 참고용이며, 기준은 작성일 기준 현행본을 적용했습니다. 실제 시험 답안은 개인의 이해와 표현으로 작성해야 합니다.

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