토목기사 요약/토공, 건설기계

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출제 기준[편집]

2019-2021

  • 토공계획
  • 토공시공
  • 건설기계, 장비

제방 명칭[편집]

89-2

제방 명칭.png
  • AA : 뚝마루(천단)
  • A : 비탈머리
  • C : 비탈 기슭
  • BB : 소단(bench)

토량변화율[편집]

♣♣♣

과정 그림으로 상상하지 말고 문제를 식 자체로 풀어야 함. 안 그러니 헷갈린다.

f = 토량환산계수 = 토량환산'율' (95-3, 00-4) 토량 '변화'율과는 다름.

09-2, 11-3, 19-2 기출[편집]

원지반 토량 2000m3을 굴착하여 8t 덤프트럭으로 도로를 축조한다. 토취장 흙의 40%는 점성토, 60%는 사질토이다.

흙 종류 토량환산계수 자연상태 단위중량(t/m3)
L C
점성토 1.3 0.9 1.75
사질토 1.25 0.87 1.80

가. 운반에 필요한 덤프트럭 연대수? (덤프트럭은 적재중량만큼만 싣는다)

나. 백호를 사용할 때 전체 토량을 상차하는 데 걸리는 장비 가동시간은?(버킷용량 0.9m3, 버킷계수 0.9, 효율 0.7, 사이클 타임 21초)


가. 원지반토량, 느슨한 토량 잘 구분해야 함. 연습을 통해 익숙해질 것.

원지반 토량

  • 점성토량 =
  • 사질토량 =

느슨한 토량

  • 점성토량 =
  • 사질토량 =

트럭대수를 구할 때 건설기계 파트의 흐트러진 상태의 1회 적재량 qt(m3)을 이용해서 계산해야 된다. 식은 다음과 같다.

  • T : 덤프트럭 적재량(t)
  • L : 토량변화율
  • : 자연상태 토석 습윤단위중량(t/m3)

점성토 운반 소요트럭수

총 445대 필요.


나. 아래 식을 이용.

작업능력(시간당 작업량(m3/hr))

  • q : 버킷 용량(m3)
  • k : 버킷계수
  • f : 토량환산계수
  • Es : 굴착기 작업 효율
  • Cms : 사이클타임(sec)

이때 f는 다음과 같이 구한다.

값들을 넣고 계산해주면

원지반에서 파내는 거니까

18-1, 18-2 기출[편집]

♣♣♣

자연함수비 12% 흙을 이용해 성토하려고 한다. 다짐 흙의 함수비가 16%가 되어야 할 때 매 층 1m2마다 몇 l의 물을 살수해야 하는가? 1층의 다짐두께는 20cm이고 토량변화율 C = 0.9, 원지반 흙의 단위중량은 1.8t/m3


원지반 물 무게 계산

84-1 경암의 채움 문제 일부[편집]

경암 30000m3으로 성토할 때, 운반토량, 다짐토량을 구하시오. 경암 채움재를 20%로 보고, L = 1.65, C = 1.40


운반토량 : 그냥 해주면 됨.

30000 L = 49500m3

다짐토량 : 경암 채움재만큼 제외시켜줌

면적 계산[편집]

심프슨 1법칙[편집]

사다리꼴 넓이 + 포물선 넓이 공식으로부터 유도된다.

이 식에서 은 구간 을 나눈 부분구간의 총 개수를 뜻하며 짝수여야 하고, 은 각 부분구간의 길이이다. 면적측량 시 n이 홀수라면 남는 부분은 사다리꼴의 넓이로 계산하여 더해준다.

심프슨 2법칙[편집]

♣♣♣

n이 3의 배수일 때 3개의 h씩 묶어 면적을 계산하여 다음 식으로 전체 면적을 구할 수도 있다. n이 3의 배수가 아니면, 2법칙을 적용하고 남는 구간은 심프슨 1법칙으로 계산해서 더한다.

토공량(체적) 계산[편집]

기본식[편집]

  • 각주공식
  • 양단면 평균법
  • 중앙단면법

각주공식[편집]

각주공식.png

심프슨 1법칙 이용한 것. 가장 정확.

양단면 평균법[편집]

중앙 단면법[편집]

등고선을 이용한 체적 계산[편집]

각주공식[편집]

17-2

n은 짝수. 홀수일 경우는 짝수까지만 하고 남는 체적은 양단면 평균법으로 구해서 더함.

h : 등고선 간격

점고법에 의한 용적 계산[편집]

♣♣♣ 18-1

여기서 h는 계획고 - 현재 표고임. 착각해서 부호 틀리지 말자.

사각형으로 나눈 전 토공량 계산[편집]

삼각형으로 나눈 전 토공량 계산[편집]

시공 기면 결정 시 고려사항[편집]

95-5, 00-3

  • 절성토량이 같도록 한다.
  • 토취장, 토사장까지 운반거리를 짧게 해야 한다.
  • 암석굴착은 공비에 주는 영향이 크다. 암석굴착량이 적어야 된다.
  • 연약지반, 산사태, 낙석위험지역은 피한다.
  • 용지보상, 지상물 보상을 최소화한다.

유토곡선[편집]

유토곡선.jpg
  • mb : 과잉토량(부족토량의 반대)
  • 평형선에서 곡선의 최대점과 최소점까지의 수직거리는 깎기에서 쌓기로 운반하는 (평균) 운반 토량을 표시, 곡선 def에서의 운반 토량은 er의 수직거리이고, 곡선 hij에서의 운반 토량은 iw의 수직거리이다.(92-2, 98-4)
  • 곡선 하향구간 : 성토구간(유용의 경우는 절토) 상향구간 : 절토구간(유용의 경우는 성토) (88-3)

19-1

  • 가로축 : 거리
  • 세로축 : 누가토량

작성 목적[편집]

97-4, 12-3

  • 토량분배
  • 평균 운반 거리
  • 토공기계 선정
  • 시공방법 선정

문제점[편집]

86-1

횡방향 유용토는 제외시킨다는 문제점이 있음.

평균운반거리[편집]

평균운반거리.jpg

토취장 선정조건[편집]

5가지 (84-2, 85-2, 10-3)

  • 토량 충분
  • 토질 좋음
  • 싣기 편한 장소
  • 양호한 운반로. 적은 장애물
  • 용수, 붕괴 염려 없고 배수 양호
  • 성토장소 향하여 1/50 - 1/100 하향구배

성토 방법[편집]

12-2

  • 수평층 쌓기
  • 전방층 쌓기
  • 비계층 쌓기
  • 유용토 쌓기
  • 물다짐공법

절성토 접속부 처리[편집]

93-2

절성토 접속부.png
  1. 지지력 불연속 발생 가능면 : 구배 1:4 정도 완화구간을 3m 폭으로 설치. 다짐 철저, 벌개제근
  2. 침투수 집중 구역 : 맹암거 설치
  3. 원지반, 성토면 사이 활동 우려 구간 : bench cut(층따기)

절토부, 성토부 경계면에 축조한 도로나 구조물에 침하, 균열이 생기는 원인(91-3, 94-4)

  • 절, 성토부 지지력 불균일
  • 용수, 침투수에 의한 성토부 연화
  • 경계부 다짐 불충분
  • 경사지반 성토부의 sliding

장비의 주행성[편집]

92-4

  • 주행의 난이도를 뭐라하는지? trafficability
  • 판정 방법으로 자주 쓰이는 것? 콘지수

구동력(rim pull)[편집]

98-2, 98-3, 99-3, 00-3

오르막인 경우

rim pull = 견인계수 X 구동륜 하중 + 회전 저항 X 총 중량 + 경사저항 X 총 중량 X 경사(%)

내리막인 경우

rim pull = 견인계수 X 구동륜 하중 + 회전 저항 X 총 중량 - 경사저항 X 총 중량 X 경사(%)

경사 넣을 때 %값 그대로 넣는 것임!!

경사저항에 대해[편집]

"경사저항(경사 %) : 10kg/t"과 같이 주는 경우(대부분 이렇게 줌)

  • 위 식대로 풀면 됨.
  • 의미는 경사 1%가 생길 때 총 중량 1t 당 10kg의 저항이 생긴다!

"경사저항 : 경사 1% 증가에 대하여 총 중량의 1%씩 증가"로 주는 경우(86-2)

  • 위 식처럼 풀면 안 됨. 로 보아야 됨!!! (경사 바뀌면 당연 뒷 숫자 바꿔줘야되고)
  • 의미는 경사 1%가 생길 때 총 중량의 1%의 저항이 생긴다는 의미!

표현의 차이를 잘 알아둬야 함.

기계경비[편집]

10-1 계산문제

  • 직접공사비
    • 기계손료(86-2, 95-3)
      • 상각비
      • 정기 정비비
      • 현장 수리비
      • 기계 관리비
    • 운전경비
  • 간접공사비
    • 조립, 해체비
    • 수송비
    • 수리시설 설치, 철거비

93-2, 99-2

배토량 5000m3 굴착성토작업을 시간당 작업량 25m3/h 불도저 1대를 이용하여 작업한다. 시간당 경비로서 운전경비 3000원, 기계 감가상각비 5000원, 기계 수리비 500원, 고정적 경비로서 수송비 15000원, 기타비 10000원, 관리비는 전 경비의 10%로 볼 때 소요 작업시간과 총 공사비는?


소요 시간이야 쉽게 구하는 거고

공사비 계산할 때 감가상각비는 뭔가 빼야될 것 같은데 아니고 더해주는 거야. 비용으로 보는거니까. 수송비는 왕복으로 2 곱해줘야되나 싶었는데 다행히 그냥 왕복 수송비를 말하는 거였음. 15000원 그대로 집어 넣음.

가동률[편집]

95-4, 99-1

  • 기계 고장, 준비불량에 소요된 시간 30분
  • 인력 부족 및 초과로 인한 대기시간 1시간
  • 1일 총 작업시간 8시간 중 실작업시간 6시간일 때 실작업시간율(가동률)?

dozer 계 굴착기[편집]

bulldozer[편집]

bulldozer(+ripper)

♣♣♣ 18-1

작업능력(m3/hr)

  • q : 1회 굴착압토량(흐트러진 토량, m3)
    • q0 : 배토판 용량(m3)
    • ρ : 구배계수
  • f : 토량환산계수
  • Eb : 불도저 작업효율
  • Cmb : 불도저 사이클타임(min)

ripper[편집]

♣♣♣ 18-1

작업능력(m3/hr)

  • An : 1회 리핑 단면적(m2)
  • l : 1회 작업거리(m)
  • f : 리퍼 토량환산계수 = 1
  • Er : 리퍼 작업효율
  • Cmr : 리퍼 사이클타임(min)

  • 리퍼를 이용한 암석 굴착 가능성 결정에 사용되는 지반 특성치 : 탄성파속도(96-1)

bulldozer & ripper 합성작업능력[편집]

♣♣♣ 18-1

도저 블레이드 작업시간[편집]

18-2, 18-3 헷갈려서 틀릴 때 있음...

유효폭으로 계산해야된다는 것만 알고 잘 기억 안 나면 원리를 생각해보면 풀 수 있다.

블레이드 유효폭 = 블레이드 폭 × 효율

작업 시간 = 1회 왕복시간 × 편도 통과횟수

도저 접지압[편집]

93-3, 94-3, 95-4

모터 그레이더[편집]

♣♣♣ 98-2, 98-3, 07-1, 19-1

단순히 전진, 후진으로 통과작업할 때(공식 몰라도 상식적으로 계산 가능. 도저 사이클타임 계산하는 것과 원리 같음.)

여러 속도로 통과작업할 때

모터 그레이더


98-2, 98-3, 07-1

모터 그레이더로 폭 W = 600m, l = 200m 성토를 1회 정리하는 데 필요한 시간(h)은? 블레이드 유효길이 = 3m, 전진속도 5km/h, 후진속도 6.5km/h, 작업계수 0.8. 소수 둘째자리에서 반올림.



92-3

그레이더로 도로연장 20km 정지작업을 한다. 6km/h로 1회, 10km/h로 2회, 15km/h로 2회 통과작업한다. 효율이 0.7일 때 소요 시간은?


여러 속도로 통과작업할 때

음...? 그레이더 시간당 작업능력 문제는 나온 적 없나보네...?

스크레이퍼(Scraper)[편집]

97-1

불도저, 스크레이퍼, 스크레이퍼 도저 등으로 내리막을 이용, 굴착운반함으로써 공기단축, 공비 절약할 수 있는 방법은? 하향 굴착공법

스크레이퍼

92-1 계산문제 중... 보울용적

산적량, 평적량, K < 1을 줬을 때 : 계산을 평적량으로 하겠다는 의미임.

따라서 계속 평적량으로 계산하면 시간당 작업량 구할 때 q k를 넣을 필요 없고 그냥 q (평적량) 넣어주면 됨.

사이클 타임

shovel 계 굴착기[편집]

작업능력[편집]

♣♣♣

(시간당 작업량(m3/hr))

  • q : 버킷 용량(m3)
  • k : 버킷계수
  • f : 토량환산계수
  • Es : 굴착기 작업 효율
  • Cms : 사이클타임(sec)

트랙터 셔블에서 사이클 타임 계산시키는 경우(92-4, 97-3)

식을 외울 정도는 아님. 이해만. 값 다 준다.

  • m : 형식에 의한 계수(s/m)
  • l : 싣기 운반거리(m) 그냥 대입. 왕복하지 않을까? 해서 2 곱하는 건가 했는데 그렇게 안 풀더라고...
  • t : 잡 시간 다 더해주면 됨.

버킷계수 k의 의미[편집]

알려주는 버킷계수에 따라 버킷에 담는 흙의 용량이 정해짐.

평적 용량에 대해

  • k > 1이면 산적하겠다는 뜻
  • k < 1이면 버킷용량보다 적게 담겠다는 뜻

만약 산적용량, 평적용량을 주고

  • k < 1을 줬다면 평적하겠다는 뜻.(92-1 스크레이퍼 문제)

shovel계 굴착기 종류[편집]

back hoe, drag line, power shovel, clam shell, crane

  • 수중 골재채취, 배수로 굴착, 하상으로부터 제방 재료 채집, 성토작업에 적합한 토공기계(92-2, 94-1, 95-4) : drag line
drag line

지반보다 낮은 흙을 굴착하기 위한 장비(84-1)

  • back hoe
  • drag line
  • clam shell
  • power shovel 아님!!

다른 종류에 비해 shovel계 굴착기의 장점(96-4)

  • 기계면보다 높은 곳 또는 낮은 곳을 굴착 가능
  • 굴착기 부속장치를 바꾸어 각종 작업에 활용 가능
  • 굴착과 싣기 가능
Trencher (92-4, 95-5, 94-4)
  • ladder를 이용, 버킷을 체인의 힘으로 전후 이동시켜 지표를 얕게 깎아내는 기계. 좁은 곳이나 얕은 굴착에 좋다. 이 기계는?(94-4) skimmer scoup

덤프트럭[편집]

♣♣♣ 17-2

작업능력(시간당 작업량(m3/hr))

  • qt : 흐트러진 상태의 1회 적재량(m3)
      • T : 덤프트럭 적재량(t)
      • L : 토량변화율
      • : 자연상태 토석 습윤단위중량(t/m3)
  • f : 토량환산계수
  • Et : 덤프트럭 작업효율(표준치 0.9) (87-3)
  • Cmt : 덤프트럭 사이클타임(min)

덤프트럭 사이클타임[편집]

♣♣♣


  • Cms : 적재기계 사이클타임(sec)
  • n : 덤프트럭 1대 적재 시 적재기계의 필요 사이클 횟수(정수값) (17-2)
  • T1, T2 : 트럭 운반시간, 복귀 시간(min)
  • t1 : 사토시간(min)
  • t2 : 적재장소 도착 후 적재 개시까지 시간(min)
  • t3 : sheet를 걸고 떼는 시간(min)

조합 토공[편집]

백호 1대당 덤프트럭 소요대수

♣♣♣

(정수값)

작업능력

92-4, 97-3, 01-3

우마차[편집]

85-3

1일 운반횟수

  • T : 1일 실작업시간(분)
  • L : 수평운반거리(편도)
    • 경사구간이 L1, 계수가 α라 하면
  • V : 왕복평균속도(m/h)
  • t : 싣고 부리는 시간(분)

1일 운반량

  • q : 1회 운반량

다짐기계[편집]

  • 자갈, 모래가 많이 포함된 소성 작은 흙, 또는 다짐두께 얕은 곳에 쓰는 롤러는?(93-1) 타이어 롤러. 머캐덤 아님!! 헷갈리지 말 것
타이어 롤러


  • 진동롤러 사용처(88-2, 95-4) : 사질토
  • macadam roller 사용처(95-4) : 쇄석 기층

아스팔트 다짐[편집]

장비 투입순서(89-2)

  1. macadam roller
  2. tire roller
  3. tandem roller

사진은 이 블로그에 잘 나와있다

래머(rammer)[편집]

래머(rammer, Jumping Jack Compactor)

♣♣♣

작업능력(시간당 작업량(m3/hr))

  • A : 1회 당 유효다짐면적(m2)
  • N : 시간당 다짐횟수
  • H : 깔기 두께, 또는 1층당 끝손질 두께(m)
  • f : 토량환산계수. 아래 롤러의 설명 참조.
  • E : 효율
  • P : 반복 다짐횟수

탬핑롤러[편집]

종류 17-2

  • turn foot roller
  • 양족롤러(sheeps foot roller)
  • grid roller
  • tapper foot roller

어디에 사용하나(91-3, 95-4, 01-2) : 함수비 큰 점토

롤러 작업능력[편집]

다진토량으로 토공량 표시하는 경우

92-3, 96-4, 98-1

  • V : 작업속도(km/h)
  • W : 1회 유효다짐폭(m)
  • H : 흙을 까는 두께 또는 1층 끝손질 두께(m) (다져진 상태의 두께)
  • N : 소요 다짐횟수
  • f : H를 다짐두께로 줬다면 Q 역시 다짐토량이므로 f = 1, H를 깔기 두께로 줬다면 이건 느슨한 흙이므로 f < 1인 것을 써줘야 다짐토량으로 환산된다. 문제에서 준 값을 그대로 쓰지 말고 원리를 이해해서 풀어야 함. 일부 문제는 본바닥 토량으로 계산하는 경우도 있기 때문에 암기와 이해를 병행할 것.

다진 면적으로 표시하는 경우 : 식 까먹어도 원리로 유도 가능

89-2, 96-4, 98-1

준설[편집]

펌프 준설[편집]

06-2, 10-2, 11-2

펌프의 축동력 P은 다음 식으로 구할 수 있다. Q를 양수량(m³/s), H를 전양정(m)(전양정은 실양정과 손실 수두의 합이다. H = ha + hL), η를 펌프의 효율이라 할 때,

9.8은 물의 단위중량 9.8kN/m3임. 실제로 넣고 계산해보면 동력 단위가 나온다.(독일 마력 사용)

토사 함유 물 단위중량까지 곱해줘야됨.

준설선 종류[편집]

04-2

  • pump dredger
  • bucket dredger
  • grab dredger
  • dipper dredger

참고자료[편집]

  • 국토교통부 - 2019 건설공사표준품셈 건설기계

외부 링크[편집]