문 1. 흙의 동상 방지대책에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 지표의 흙을 화학약품으로 처리하여 동결온도를 내린다.

② 배수구 등을 설치하여 지하수위를 저하시킨다.

③ 모관수의 상승을 차단하기 위해 차단층을 지하수위보다 높은 위치에 설치한다.

④ 동결 깊이보다 높게 있는 흙을 세립질 흙으로 치환한다

난이도 및 평가

난이도 하,  동상방지 대책(기사수준 난이도)

해설

① 지표의 흙에 화학 약품처리(Cacl2,NaCl, MgCl2)를 하게 되면 동결온도를 낮춘다.

② 배수구 등을 설치하면 흙속에 물이 없어져 동상이 방지된다.

③ 차단층(모래, 콘크리트, 아스팔트)은 지하수위보다 높은곳에 설치해야 효과가 있다.

④ 세립질 흙은 동상에 취약한 흙이며, 동결이 어려운 재료(자갈, 쇄석, 석탄재)로 치환해야 한다.

문 2. 다짐은 역학적 에너지를 통해 흙을 조밀화시키는 것을 목적으로 한다. 다짐 후 지반에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 강도 및 지지력의 증가

② 압축성 및 침하성의 증가

③ 지반의 안정성 증가

④ 투수성 및 물의 흐름 감소

난이도 및 평가

난이도 하,  다짐의 특

해설

① 흙이 압축되면 일반적으로 강도와 지지력이 증가함

② 토양이 압축되면, 그 입자들은 더 밀접하게 압축되어 입자 사이의 공간이나 틈이 줄어듭니다.

③ 강도와 지지력이 증가하면 지반의 안정성이 증가함

④ 흙이 압축되면 공극이 작아져서 투수성이 감소하게 됨.

※ 다짐의 특성

강도‧안정성 증가: 다짐된 토양은 덜 다짐된 토양에 비해 보다 높은 내부 마찰 각과 응력 저항을 보입니다. 이는 건축물이나 도로와 같은 구조물의 부하를 지지하는 데 필요한 토양의 강도를 증가시킵니다. 이로 인해 지반의 변형이나 굴절이 줄어듭니다.

침투성 감소: 토양 입자 사이의 공간이 줄어들면서 물이 토양을 통과하는 능력, 즉 침투성이 감소합니다. 이는 원하지 않는 물의 침투나 수처리를 방지하는 데 도움이 됩니다.

압축성 감소: 흙을 다지면 그 흙의 부피 변화, 즉 압축성이 감소합니다. 이는 건축물이나 다른 구조물의 추가 부하 하에서의 토양 정착을 줄여줍니다.

공기 포화도 감소: 흙의 다짐은 토양 중의 공기 함량을 줄일 수 있습니다. 이는 토양의 열전도도를 향상시키며, 일부 상황에서는 토양의 동결-해동 주기에 미치는 영향을 줄일 수 있습니다.

문 3. 옹벽의 안정성 검토에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 옹벽에 작용하는 모든 외력의 합력 작용점이 저판의 중앙 2/3 안에 들어오면 전도에 대하여 안정하다.

② 활동에 대한 안전율은 보통 수동토압을 무시하면 1.5를 적용한다.

③ 활동에 대하여 불안정한 것으로 판정될 경우 옹벽의 폭을 크게 하거나 저판 바닥면에 돌출부(전단키)를 설치한다.

④ 옹벽의 안정은 전도, 활동, 지지력, 전체안정성(원호활동)에 대하여 검토한다.

난이도 및 평가

난이도 중,  옹벽의 안정성 검

해설

① 모든 힘의 합력이 기초의 중간 1/3 내에 있다면 벽이 전복될 경향이 없다고 간주

※ B의 작용위치가 저판 중심사이의 거리e가 e < B/6

② 활동에 대한 안전율은 일반적으로 수동토압을 무시 시 Fs = 수평저항력/수평력 ≥ 1.5로 적용한다.

③ 전단키는 보존벽 바닥 밑에 있는 토양과의 접촉 영역을 증가시켜, 전단 강도를 향상시키며, 보존벽과 지반 사이의 전단 힘을 증가시켜 슬라이딩을 방지하는 데 도움을 준다.

④ 옳은 보기이며 암기한다.

난이도 및 평가

난이도 상,  수중무한사면의 이

해설

난이도 및 평가

난이도 중,  전단강도 계산

해설

1. 모래지반에 30cm× 30cm의 재하판으로 재하실험을 한 결과 10t/m²의 극한 지지력을 얻었다. 4m× 4m의 기초를 설치할때 기대되는 극한지지력은?

    ① 10t/m² ② 100t/m²

    ③133t/m² ④ 154t/m²

해설

※점토지반 일경우

2. 선행압밀하중을 결정하기 위해서는 압밀시험을 행한 다음 어느 곡선으로부터 구할수 있는가?

    ① 간극비 - 압력(log 눈금)곡선

    ② 압밀계수 - 압력(log 눈금)곡선

    ③ 일차 압밀비 - 압력(log 눈금)곡선

    ④ 이차 압밀계수 - 압력(log 눈금)곡선

해설

선행압밀하중(preconsolidation pressure)은 지반의 과거 최대 압밀하중을 의미하며, 지반의 과거 부하 이력을 판단하는 중요한 지표입니다. 이 값을 결정하기 위해 수행하는 압밀시험 결과를 해석할 때 가장 흔히 사용하는 그래프는 간극비 - 압력(log 눈금)곡선입니다.

간극비 대 로그 압력 그래프에서는 압력이 증가함에 따라 간극비가 감소하는 경향을 보이는데, 선행압밀하중은 이 그래프상에서 간극비의 감소가 갑자기 둔화되는 지점, 즉 곡선의 경사가 변하는 지점에서 찾을 수 있습니다. 이 지점은 토양이 과거에 경험했던 최대 압밀하중을 나타내며, 그 이상의 압력에서 토양의 간극비 감소가 더욱 가팔라지는 특성을 보입니다.

3.  Terzaghi는 포화점토에 대한 1차 압밀이론에서 수학적 해를 구하기 위하여 다음과 같은 가정을 하였다. 이 중 옳지 않은 것은?

    ① 흙은 균질하다.

    ② 흙입자와 물의 압축성은 무시한다.

    ③ 흙속에서의 물의 이동은 Darcy 법칙을 따른다.

    ④ 투수계수는 압력의 크기에 비례한다.

해설

투수계수는 압력의 크기에 비례한다 - 이는 테르자기의 압밀 이론에 반하는 내용입니다. 테르자기의 이론에서는 투수계수가 일정하다고 가정합니다. 투수계수가 압력에 따라 변한다는 가정은 실제 상황에서도 논란의 여지가 있으며, 일반적으로 투수계수는 주어진 토양의 특성에 따라 결정되고, 이는 필연적으로 일정하지는 않지만, 압밀 이론에서는 변하지 않는 값으로 다루어집니다.

4.다짐에 대한 다음 사항중 옳지 않은 것은?

    ① 점토분이 많은 흙은 일반적으로 최적함수비가 낮다.

    ② 사질토는 일반적으로 건조밀도가 높다.

    ③ 입도배합이 양호한 흙은 일반적으로 최적함수비가 낮다.

    ④ 점토분이 많은 흙은 일반적으로 다짐곡선의 기울기가 완만하다.

해설

점토분이 많은 흙은 일반적으로 최적함수비가 낮다 - 이 주장은 일반적으로 올바르지 않습니다. 실제로는 점토분이 많은 흙은 더 높은 최적함수비를 가지는 경향이 있습니다. 점토는 물을 보유하는 능력이 높기 때문에 더 많은 물을 필요로 하며, 이는 최적함수비를 높게 만듭니다.

사질토는 일반적으로 건조밀도가 높다 - 이는 올바른 설명입니다. 사질토는 큰 입자로 구성되어 있어 잘 다져지면 상대적으로 높은 건조밀도를 가집니다.

입도배합이 양호한 흙은 일반적으로 최적함수비가 낮다 - 이는 올바른 설명입니다. 잘 배합된 입도는 공극이 적어 더 적은 물로도 잘 다질 수 있기 때문에 최적함수비가 낮습니다.

점토분이 많은 흙은 일반적으로 다짐곡선의 기울기가 완만하다 - 이는 올바른 설명입니다. 점토는 물의 영향을 많이 받으며 물의 양에 따라 밀도가 크게 변하지 않습니다. 이로 인해 다짐곡선의 기울기가 완만합니다.

특징
조립토일수록 다짐 곡선은 급하고, 세립토일수록 다짐 곡선은 완만하다.
사질토에서는 최대 건조 밀도가 증가하고, 최적 함수비는 감소한다.
즉 곡선이 직교 좌표의 왼쪽 상방향에 그려지게 된다.
점토분이 많은 흙은 최대 건조 밀도가 감소하고, 최적 함수비는 증가한다.
즉 곡선이 직교 좌표의 오른쪽 하방향에 그려지게 된다.

양입도의 흙에서는 건조밀도가 높고 최적 함수비는 낮다.
즉 곡선이 직교 좌표의 왼쪽 상방향에 그려지게 된다.사질토의 다짐일량이 점질토의 다짐일량보다 크다.최적 함수비보다 약간 건조측에서 전단 강도가 최대가 된다.

최적 함수비보다 약간 습윤측에서 투수 계수가 최소가 된다.
건조측에서 다지면 팽창성이 크고, 최적 함수비에서 다지면 팽창성이 최소이다.
건조측에서 다지면 면모 구조가 되고, 습윤측에서 다지면 이산 구조가 된다.

5. 어떤 흙의 전단실험결과 C=1.8kg/cm², φ=35, 토립자에 작용하는 수직응력 σ =3.6kg/cm²일 때 전단강도는?

    ① 4.89kg/cm² ② 4.32kg/cm²

    ③ 6.33kg/cm²  ④ 3.86kg/cm²

해설

1. 동수경사선에 관한 설명 중 옳은 것은?

    ① 항상 에너지선 위에 있다.

    ② 항상 관로 위에 있다.

    ③ 항상 흐름방향에 따라 아래로 기울어 진다.

    ④ 에너지선에서 속도수두만큼 아래에 있다.

해설

• 동수경사선: 관로 내 한 지점에서 위치수두와 압력수두를 합하여 수평 기준면에서 연직으로 나타낸 점을 연결한 선입니다.
• 에너지선: 각 지점의 에너지를 그래프로 표현한 선으로, 위치수두, 압력수두, 속도수두를 합한 전수두를 나타냅니다.

① 수경사선은 에너지선 아래에 위치합니다. 에너지선은 동수경사선에 속도수두(동적인 에너지)가 추가된 위치에 해당합니다.

②동수경사선은 관로의 내부에 존재하며, 관로 위에 위치하지 않습니다. (동수경사선은 실제 관로의 물리적인 위치보다는 유체의 압력과 중력적 위치에 의해 결정되므로, 반드시 관로의 물리적 위치와 일치하지는 않습니다.)

③흐름 방향과 관계없이 동수경사선은 위치수두와 압력수두의 기울기를 나타냅니다.

2.다음 그림에서 P1과 평형을 이루도록 하기 위해 P2에 작용 시켜야 할 힘은?

    ① 4,400㎏ ② 5,400㎏

    ③ 6,400㎏ ④ 7,400㎏

해설

3.가능최대강수량(Probable Maximum Precipitation)을 설명한 것 중 옳지 않은 것은?

    ① 수공구조물의 설계홍수량을 결정하는 기준으로 사용될 수 있다.

    ② 물리적으로 발생할 수 있는 강수량의 최대 한계치를 말한다.

    ③ 예전에 일어났던 호우정보들부터 통계적 방법을 통하여 결정할 수 있다.

    ④ 재현기간 200년을 넘는 확률 강수량만이 이에 해당 한다.

해설

① 가능최대강수량은 특히 대형 댐과 같은 수공구조물의 설계홍수량을 결정하는 데 사용되는 중요한 기준

② PMP는 특정 지역과 기후 조건 하에서 이론적으로 가능한 최대 강수량을 나타냅니다.

③ PMP는 단순히 통계적 방법에 의해서만 결정되는 것이 아니라, 기상학적인 극단 값과 함께 물리적 및 기상학적 과정을 근거로 결정됩니다. 통계적 방법은 사용되지만, 최대 강수 가능성을 평가하는 데 더 복잡하고 포괄적인 접근이 요구됩니다.

④ PMP는 재현기간과 관련 없이 계산되며, 이는 특정 재현기간을 초월하는 최대의 이론적 강수량을 의미합니다. 재현기간은 PMF(Probable Maximum Flood)나 설계홍수량에 더 적절하게 적용되는 개념입니다.

4. 유속계수가 0.82인 직경 2㎝의 표준단관의 수두가 2.1m일 때 1분간 유출량은?

    ① 1.65 ℓ ② 32.5 ℓ

    ③ 99.2 ℓ ④ 165 ℓ

해설

5.수심 2m, 폭 4m 인 콘크리트 직사각형수로의 유량은? (단, 조도계수 n = 0.012, 경사Ⅰ= 0.0009 임)

    ① 15m³/s ② 20m³/s

    ③ 25m³/s ④ 30m³/s

해설

1. 단면 2차 모멘트가 I이고 길이가 L인 균일한 단면의 직선상(直線狀)의 기둥이 있다. 지지상태가 일단 고정, 타단 자유인 경우 오일러(Euler) 좌굴하중(Pcr)은? (단, 이 기둥의 영(Young)계수는 E이다.)

해설

※ 다른 경우들

양단 고정: 양쪽 끝이 모두 고정되어 있는 경우, 기둥은 좀 더 안정적이고, 유효 길이는 실제 길이의 반으로 간주됩니다.

한쪽 고정, 한쪽 힌지 (고정-힌지): 한쪽 끝이 고정되고 다른 쪽 끝이 힌지로 연결되어 있는 경우, 유효 길이는 실제 길이의 root(2) 배로 간주됩니다.

2. 그림과 같은 모멘트 하중을 받는 단순보에서 B지점의 전단력은?

①-1.0 kN ② -10 kN

③ -5.0 kN ④ -50 kN

해설

수직 방향의 평형 (수직 반력의 합 = 0, 왜냐하면 수직 방향의 외력이 없기 때문에)

모멘트의 평형: A 지점에 대한 모멘트 평형을 취하면, B 지점에서의 반력이 생성하는 모멘트와 B 지점에 작용하는 반시계 방향 모멘트의 합은 A 지점에 작용하는 시계 방향 모멘트와 같아야 합니다.

B 지점에 대한 모멘트 평형을 취하면, A 지점에서의 반력이 생성하는 모멘트와 A 지점에 작용하는 시계 방향 모멘트의 합은 B 지점에 작용하는 반시계 방향 모멘트와 같아야 합니다:

3. 그림과 같은 단순보에서 휨모멘트에 의한 탄성변형에너지는? (단, EI는 일정하다.)

해설

단순보에 등분포하중 w (단위는 kN/m 또는 N/m)이 작용할 때, 휨모멘트에 의한 탄성변형에너지는 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다:

그냥 외우는게 좋습니다.

4. 그림과 같은 직사각형 보에서 중립축에 대한 단면계수 값은?

해설

※ 단면계수

단면의 저항 능력을 나타내는 값으로, 휨 응력을 계산할 때 사용

단면 이차 모멘트를 단면의 가장 끝단에서 도심(centroid)까지의 거리로 나눈 값

직사각형 단면의 경우, 중립축은 높이의 중앙, 즉 ℎ/2에 위치합니다.

5. 그림과 같은 부정정보에서 B점의 반력은?(암기)

해설

무작정 외울수도 있지만, 처짐공식을 활용하면된다1) 캔틸레버보에 등분포 하중시 B점의 처짐
2) 캔틸레버보에 집중하중 시 B점의 처짐

1) - 2) = 0이면 되는데

암기하자

1. 옹벽의 구조해석에 대한 설명으로 틀린 것은?

① 저판의 뒷굽판은 정확한 방법이 사용되지 않는 한, 뒷굽판 상부에 재하되는 모든 하중을 지지하도록 설계하여야 한다.

② 부벽식 옹벽의 전면벽은 저판에 지지된 캔틸레버로 설계하여야 한다.

③ 부벽식 옹벽의 저판은 정밀한 해석이 사용되지 않는 한, 부벽 사이의 거리를 경간으로 가정한 고정보 또는 연속보로 설계할 수 있다.

④ 뒷부벽은 T형보로 설계하여야 하며, 앞부벽은 직사각형보로 설계하여야 한다.

해설

① 저판의 뒷굽판은 뒷굽판 상부에 재하되는 모든 하중을 지지하도록 설계되어야 합니다. 이는 옹벽 설계에서 중요한 부분 중 하나입니다.

②  부벽식 옹벽에서 전면벽은 일반적으로 캔틸레버 벽이 아니라 저판에 직접 지지되는 구조로 설계됩니다. 이러한 설계는 전면벽이 캔틸레버 구조가 아니라 저판 위에 위치하여, 저판이 전면벽을 지지하는 구조로 되어 있음을 의미합니다. 따라서, 전면벽을 저판에 지지된 캔틸레버로 설계해야 한다는 설명은 부정확합니다.

③ 부벽식 옹벽의 저판은 정밀한 해석을 사용하지 않는 한, 부벽 사이의 거리를 경간으로 가정하여 고정보 또는 연속보로 설계할 수 있다는 설명은 옳습니다. 이는 저판이 부벽 사이에서 지지하는 하중을 분산시키기 위해 고려될 수 있는 설계 접근법입니다.

④ 뒷부벽을 T형보로, 앞부벽을 직사각형보로 설계해야 한다는 설명도 일반적으로 올바른 설계 원칙입니다. 이는 옹벽의 구조적 안정성과 효율성을 고려한 설계 접근법입니다.

2. 강도설계법의 기본 가정을 설명한 것으로 틀린 것은?

① 철근과 콘크리트의 변형률은 중립축에서의 거리에 비례한다고 가정한다.

② 콘크리트 압축연단의 극한변형률은 0.0033으로 가정한다.

③  철근의 응력이 설계기준항복강도(fy) 이상일 때 철근의 응력은 그 변형률에 Es를 곱한 값으로 한다,

④ 콘크리트의 인장강도는 철근콘크리트의 휨계산에서 무시한다.

해설

① 이는 강도설계법의 기본 가정 중 하나입니다. 중립축에서의 거리에 따라 철근과 콘크리트의 변형률이 비례한다고 가정하는 것은 올바릅니다. 이 가정은 변형률 호환성을 기반으로 합니다.

② 콘크리트 압축연단의 극한 변형률을 0.0033으로 가정하는 것도 강도설계법에서 일반적으로 받아들여지는 값입니다.

③ 이 항목에서 의미하는 것은, 철근의 응력이 설계기준항복강도(fy) 이상일 때, 철근의 응력을 변형률에 탄성계수(Es)를 곱한 값으로 계산한다는 가정입니다. 실제로, 강도설계법에서는 철근이 항복강도에 도달하면, 그 이상에서는 응력이 항복강도를 초과하지 않고 일정하게 유지되거나 약간 증가하는 것으로 가정합니다. 즉, 철근의 응력이 fy 이상일 때 변형률에 Es를 곱하여 계산하는 것은 정확하지 않습니다. 철근은 항복 이후 응력-변형률 관계가 비선형적이며, Es를 사용하여 직접 계산하지 않습니다.

④ 강도설계법에서 콘크리트의 인장강도는 철근콘크리트의 휨 계산에서 일반적으로 무시됩니다. 이는 콘크리트의 인장강도가 그 구조적 성능에 미치는 영향이 상대적으로 작기 때문입니다.

3. 단면이 400×500mm이고 150mm2의 PSC강선 4개를 단면 도심축에 배치한 프리텐션 PSC부재가 있다. 초기 프리스트레스가 1000MPa일 때 콘크리트의 탄성변형에 의한 프리스트레스 감소량의 값은? (단, n = 6)

    ① 22MPa ② 20MPa

    ③  18MPa ④ 16MPa

해설

= 17. 6 = 18Mpa

4. 프리스트레스트콘크리트의 원리를 설명할 수 있는 기본 개념으로 옳지 않은 것은?

    ① 균등질 보의 개념 ② 내력 모멘트의 개념

    ③ 하중평형의 개념  ④ 변형도 개념

해설

1. 균등질 보의 개념(Uniform Section Concept): 프리스트레스트 콘크리트에서는 강재와 콘크리트가 완전히 결합하여 하나의 단일체로 작용한다는 개념입니다. 이는 강재에 의해 사전에 인장력을 받은 콘크리트 부재가 사용하중을 받을 때, 부재 전체가 균일한 재료로서 행동한다는 이론에 근거합니다.
2. 내력 모멘트의 개념(Concept of Resisting Moment): 프리스트레스트 콘크리트 부재는 사전에 인가된 인장력(프리스트레스)으로 인해 외부 하중에 대한 저항 능력(내력 모멘트)이 증가합니다. 이는 부재가 외부 하중, 특히 굽힘 하중에 더 잘 견딜 수 있게 만듭니다.
3. 하중평형의 개념(Concept of Load Balancing): 이는 프리스트레스를 적용함으로써 부재에 작용하는 외부 하중의 효과를 상쇄하거나 줄이는 원리입니다. 예를 들어, 프리스트레스를 적용하여 부재 중앙의 처짐을 줄이거나 제거할 수 있습니다.
4. 변형도 개념(Concept of Strain Compatibility): 이는 프리스트레스트 콘크리트 설계에서 강재와 콘크리트 사이의 변형률(변형도)이 서로 호환되어야 한다는 원칙을 말합니다. 그러나 이 개념은 프리스트레스트 콘크리트의 기본 원리를 직접 설명하기보다는 설계 과정에서 고려해야 하는 중요한 사항 중 하나입니다.

5. 4변에 의해 지지되는 2방향 슬래브 중에서 1방향 슬래브로 보고 해석할 수 있는 경우에 대한 기준으로 옳은 것은? (단, L: 2방향 슬래브의 장경간, S: 2방향 슬래브의 단경 간)

    ① L/S가 2보다 클 때 ② L/S가 1일 때

    ③ L/S가 3/2이상일 때 ④ L/S가 3보다 작을 때

해설

1. L/S가 2보다 클 때: 이 기준은 2방향 슬래브를 1방향 슬래브로 간주하기에 널리 받아들여지는 경계입니다. 이 비율이 2보다 클 때, 슬래브는 그 길이 방향으로 하중을 주로 전달하는 경향이 있으며, 이는 1방향 슬래브로 해석될 수 있습니다.
2. L/S가 1일 때: 이는 슬래브가 정사각형에 가깝다는 것을 의미하며, 이 경우 일반적으로 2방향 슬래브로 해석됩니다.
3. L/S가 3/2 이상일 때: 이 기준은 일부 문헌에서 2방향 슬래브의 하중 전달 방식이 시작되는 지점으로 언급될 수 있으나, 일반적으로 1방향 슬래브로 해석할 수 있는 명확한 기준으로는 사용되지 않습니다.
4. L/S가 3보다 작을 때: 이는 슬래브가 여전히 2방향으로 하중을 전달할 수 있다는 것을 의미하며, 1방향 슬래브로 해석하기에는 적합하지 않은 기준입니다.

1. 유효응력에 대한 설명으로 틀린 것은?

    ① 항상 전응력보다는 작은 값이다.

    ② 점토지반의 압밀에 관계되는 응력이다.

    ③ 건조한 지반에서는 전응력과 같은 값으로 본다.

    ④ 포화된 흙인 경우 전응력에서 간극수압을 뺀 값이다.

해설

1. 특별한 상황을 고려하지 않은 일반적인 경우에는 옳으나, 특정 조건 하에서는 잘못될 수 있습니다. 상향침투 같은 현상에서 간극수압이 음의 값을 가질 수 있으며, 이 경우 유효응력은 전응력보다 클 수 있습니다. 따라서, 이 설명은 상황에 따라 정확하지 않을 수 있습니다.

2. 점토지반의 압밀과정에서 유효응력은 중요한 역할을 합니다. 압밀은 유효응력의 증가로 인해 흙 속의 물이 배출되고 흙이 압축되는 과정을 의미합니다.

3. 건조한 지반에서는 간극수압이 존재하지 않으므로, 전응력과 유효응력은 같은 값으로 간주됩니다.

4. 포화된 흙에서의 유효응력은 전응력에서 간극수압을 뺀 값으로 계산됩니다. 이는 유효응력을 정의하는 기본적인 방식이다.

2.포화상태에 있는 흙의 함수비가 40%이고, 비중이 2.60이다. 이 흙의 간극비는?

    ① 0.65 ② 0.065

    ③ 1.04 ④ 1.40

해설

로 부터

주어진 함수비는 40%이므로, 소수 형태로는 0.40입니다. 비중(G)은 2.60이고, 포화도(S)는 1입니다(완전 포화 상태).

e = 0.4 x 2.6 / 1 = 1.04

3. Coulomb토압에서 옹벽배면의 지표면 경사가 수평이고, 옹벽배면 벽체의 기울기가 연직인 벽체에서 옹벽과 뒤채움 흙 사이의 벽면마찰각(δ)을 무시할 경우, Coulomb토압과 Rankine토압의 크기를 비교할 때 옳은 것은?

    ① Rankine토압이 Coulomb토압 보다 크다.

    ② Coulomb토압이 Rankine토압 보다 크다.

    ③ Rankine토압과 Coulomb토압의 크기는 항상 같다.

    ④ 주동토압은 Rankine토압이 더 크고, 수동토압은 Coulomb토압이 더 크다.

해설

Rankine 토압 이론은 특정 조건(수평 지표면, 연직 벽, 벽면 마찰 무시) 하에서 지반의 스트레스 상태를 분석하여 토압을 계산합니다. 이 이론은 주어진 조건 하에서 최대 및 최소 토압 상태(주동 토압과 수동 토압)를 예측합니다.

Coulomb 토압 이론은 벽의 기울기, 지표면 경사, 벽면 마찰각 등 더 다양한 요소를 고려할 수 있습니다. 그러나 이 경우, 벽면 마찰각을 무시하고, 지표면 경사가 수평이며 벽이 연직이라는 조건에서 Coulomb 토압 이론은 Rankine 토압 이론과 동일한 조건에서 적용됩니다.

옹벽과 뒤채움 흙 사이의 벽면 마찰각(δ)을 무시하고, 옹벽 배면의 지표면 경사가 수평이며, 벽체가 연직일 경우, Coulomb 토압 이론과 Rankine 토압 이론은 같은 결과다.

4.포화된 점토지반에 성토하중으로 어느 정도 압밀된 후 급속한 파괴가 예상될 때, 이용해야 할 강도정수를 구하는 시험은?

    ① CU-test ② UU-test

    ③ UC-test ④ CD-test

해설

1. 흙 시료를 압밀 과정 없이(즉, Consolidation 과정을 거치지 않고) 배수 없이 전단하는 방식으로 진행됩니다. 이 시험은 배수 조건이 허용되지 않는 급속한 하중 조건이나 파괴 상황을 모사할 때 사용됩니다. 급속한 성토 또는 파괴 시나리오에서는 UU 시험을 통해 얻은 강도정수가 가장 적합

2. 흙 시료를 압밀 과정 없이(즉, Consolidation 과정을 거치지 않고) 배수 없이 전단하는 방식으로 진행됩니다. 이 시험은 배수 조건이 허용되지 않는 급속한 하중 조건이나 파괴 상황을 모사할 때 사용됩니다. 급속한 성토 또는 파괴 시나리오에서는 UU 시험을 통해 얻은 강도정수가 가장 적합

3. 포화된 시료가 아닌, 일반적으로 점토가 아닌 흙에 대해 사용되는 간단한 압축 강도 시험입니다. 이 시험은 측면에서의 배수나 압력을 허용하지 않으며, 시료의 단순 압축 강도를 측정

4. 흙 시료를 먼저 압밀한 다음, 배수 조건 하에서 천천히 전단하는 방식으로 진행됩니다. 이 시험은 장기간에 걸친 하중 조건, 즉 배수가 가능한 상태에서 흙이 변형될 때의 강도를 평가하기 위해 사용

5. 현장 도로 토공에서 모래치환법에 의한 흙의 밀도 시험 결과 흙을 파낸 구멍의 체적과 파낸 흙의 질량은 각각 1800cm3, 3950g이었다. 이 흙의 함수비는 11.2%이고, 흙의 비중은 2.65이다. 실내시험으로부터 구한 최대건조밀도가 2.05g/cm³일 때 다짐도는?

    ① 92% ② 94%

    ③ 96% ④ 98%

해설

흙의 습윤단위중량 = 파낸 흙의 질량 / 흙을 파낸 구멍의 체적 = 3950g / 1800cm³ = 2.2g/cm³

흙의 함수비 = 11.2% = 0.112

흙의 건조단위중량 = 습윤단위중량 / (1 + 함수비) = 2.2g/cm³ / (1 + 0.112) = 1.98g/cm³

다짐도 = 현장 건조단위중량 / 최대건조단위중량 = 1.98g/cm³ / 2.05g/cm³ = 0.966

<수리수문학>

1. 강우로 인한 유수가 그 유역 내의 가장 먼 지점으로부터 유역출구까지 도달하는데 소요되는 시간을 의미하는 것은?

    ① 기저시간 ② 도달시간

    ③ 지체시간 ④ 강우지속시간

해설

1. 기저시간(Base Time): 하천의 유출 하이드로그래프에서 유출이 시작되어 다시 원래의 유출량으로 돌아가는 데까지 걸리는 전체 시간을 의미합니다.
2. 도달시간(Time of Concentration): 강우로 인한 유수가 유역 내의 가장 먼 지점에서 유역의 출구까지 도달하는 데 걸리는 시간을 말하며, 유역의 설계 및 관리에 중요한 파라미터입니다.
3. 지체시간(Lag Time): 특정 강우 사건의 최대 강우 강도가 관측된 시간과 유출량이 최대에 도달하는 시간 사이의 지연시간을 의미합니다.
4. 강우지속시간(Duration of Rainfall): 강우가 시작되어 끝나기까지의 총 시간을 의미합니다.

2. 지하의 사질 여과층에서 수두차가 0.5m이며 투과거리가 2.5m일 때 이곳을 통과하는 지하수의 유속은? (단, 투수계수는 0.3cm/s이다.)

    ① 0.03cm/s ② 0.04cm/s

    ③ 0.05cm/s ④ 0.06cm/s

해설

Q=KΔh​/L

• Q는 단위 너비당 유속(일반적으로 m/s),
• K는 투수계수(m/s),
• Δh는 수두차(m),
• L은 투과거리(m)입니다.

이 값을 다르시의 법칙에 대입하여 유속 Q를 계산하면

Q=0.06cm/s

3.지하수 흐름에서 Darcy 법칙에 관한 설명으로 옳은 것은?

    ① 정상 상태이면 난류영역에서도 적용된다.

    ②  투수계수(수리전도계수)는 지하수의 특성과 관계가 있다.

    ③ 대수층의 모세관 작용은 이 공식에 간접적으로 반영되었다.

    ④ Darcy 공식에 의한 유속은 공극 내 실제유속의 평균치를 나타낸다.

해설

1. 정상 상태이면 난류영역에서도 적용된다. - 다르시 법칙은 주로 층류(laminar flow)에 대해 정의되었고, 난류(turbulent flow) 상태에서는 정확성이 떨어질 수 있습니다. 따라서, 이 설명은 옳지 않습니다.
2. 투수계수(수리전도계수)는 지하수의 특성과 관계가 있다. - 투수계수는 지하수가 지반을 통과하는 능력을 나타내며, 지반의 공극률, 공극의 연결성, 지하수의 온도 및 점성 등 지하수와 지반의 물리적 특성에 영향을 받습니다. 이 설명은 올바릅니다.
3. 대수층의 모세관 작용은 이 공식에 간접적으로 반영되었다. - 다르시 법칙은 모세관 작용을 직접적으로 다루지 않으며, 모세관 현상은 일반적으로 미세한 공극 구조에서 중요한 역할을 합니다. 다르시 법칙은 대규모의 지하수 흐름을 다루기 때문에, 이 설명은 다르시 법칙의 주요 초점이 아닙니다.
4. Darcy 공식에 의한 유속은 공극 내 실제유속의 평균치를 나타낸다. - 다르시 법칙에 의해 계산된 유속은 실제 공극을 통과하는 지하수의 실제 유속이 아니라, 단위 면적당 평균 유속을 나타냅니다.

4. 오리피스(orifice)로부터의 유량을 측정한 경우 수두 H를 추정함에 1%의 오차가 있었다면 유량 Q에는 몇 %의 오차가 생기는가?

    ① 1% ② 0.5%

    ③ 1.5% ④ 2%

해설

오리피스(orifice)에서의 유량 Q는 수두 H에 의해 결정되며, 유량과 수두 사이의 관계는 다음과 같은 방정식으로 나타낼 수 있습니다.

Q는 유량,C는 오리피스의 계수,g는 중력가속도,H는 수두입니다.

수두 H에서의 작은 변화가 유량 Q에 어떠한 영향을 미치는지 파악하기 위해, 위의 식을 H에 대해 미분합니다. 이를 통해 H의 변화가 Q에 미치는 영향의 비율을 찾아낼 수 있습니다.

로 부터 

H가 1%오차가 생기면 유량은 1/2 x 1% = 0.5%오차가 생긴다.

5. 유체의 흐름에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

    ① 이상유체에서 점성은 무시된다.

    ② 유관(stream tube)은 유선으로 구성된 가상적인 관이다.

    ③ 점성이 있는 유체가 계속해서 흐르기 위해서는 가속도가 필요하다.

    ④ 정상류의 흐름상태는 위치변화에 따라 변화하지 않는 흐름을 의미한다.

해설

1. 이상유체에서 점성은 무시된다. - 이 설명은 옳습니다. 이상유체는 내부 마찰력인 점성을 무시할 수 있는 가상의 유체로 정의됩니다.
2. 유관(stream tube)은 유선으로 구성된 가상적인 관이다. - 이 설명도 옳습니다. 유관은 유체의 흐름을 나타내는 유선들로 둘러싸인 가상의 관으로, 유체가 이 경로를 따라 흐른다고 가정합니다.
3. 유체의 흐름, 특히 점성이 있는 유체의 경우를 살펴보면, 유체의 흐름을 유지하기 위해서는 외부에서의 압력 차이가 주어져야 합니다. 이 압력 차이는 유체가 점성에 의한 내부 마찰을 극복하고 흐를 수 있게 합니다. 여기서 "가속도가 필요하다"는 표현은 일반적인 유체 역학의 맥락에서 오해의 소지가 있을 수 있습니다. 유체가 지속적으로 흐르기 위해 필요한 것은 지속적인 에너지 공급(압력 차이)이며, 이것이 필연적으로 가속도를 의미하는 것은 아닙니다.정확히 말하자면, 유체가 흐르기 시작할 때 가속도가 필요하고, 일단 흐름이 시작되면, 점성이 있는 유체라 할지라도 정상 상태의 흐름을 유지하기 위해 추가적인 가속이 필요한 것은 아닙니다. 정상 상태에서 유체의 속도는 일정하게 유지됩니다. 따라서, "계속해서 흐르기 위해 가속도가 필요하다"는 표현은 유체 흐름의 일반적인 상황을 정확하게 설명하지 않습니다.
4. 등류에 관한 설명입니다.

<응용역학>

1. 다음 그림과 같은 보에서 B 지점의 반력이 2P가 되기 위한 b/a는?

   ① 0.75 ② 1.00

   ③ 1.25 ④ 1.50

해설

R(반력) = Ra + Rb = P

Rb = 2P, Ra = -P

M(b) = Pa - Pb = 0
a = b 

b/a = 1

2. 탄성계수(E)가 2.1×10^5MPa, 푸아송 비(ν)가 0.25일 때 전단탄성계수(G)의 값은?

   ① 8.4×10^4MPa ② 9.8×10^4MPa

   ③ 1.7×10^6MPa ④ 2.1×10^6MPa

해설

3. 길이 5m의 철근을 200MPa의 인장응력으로 인장하였더니 그 길이가 5mm만큼 늘어났다고 한다. 이 철근의 탄성계수는? (단, 철근의 지름은 20mm이다.)

   ① 2×10^4MPa ② 2×10^5MPa

   ③ 6.37×10^4MPa ④ 6.37×10^5MPa

해설

4. 양단고정의 장주에 중심축하중이 작용할 때 이 기둥의 좌굴응력은? (단, E=2.1×10^5MPa이고, 기둥은 지름이 4cm인 원형기둥이다.)

    ① 3.35MPa ② 6.72MPa

    ③ 12.95MPa ④ 25.91MPa

해설

5. 다음 중 정(+)의 값뿐만 아니라 부(-)의 값도 갖는 것은?

    ① 단면계수 ② 단면 2차 반지름

    ③ 단면 2차 모멘트 ④  단면 상승 모멘트

해설

단면 상승 모멘트는 단면의 끝 부분이 올라가거나 내려가는 경우에 발생하는 모멘트이므로, 양수 또는 음수 값이 될 수 있습니다. 이와 달리, 단면계수, 단면, 단면 2차 반지름, 그리고 단면 2차 모멘트는 보통 양수 값만을 갖습니다.

1. 단면계수 (Z): 단면의 휨 강성을 나타내는 값이며, 단면 2차 모멘트와 도심 거리의 비율로 계산됩니다. 항상 양수입니다.
   • 식: Z = I / y
   • I: 단면 2차 모멘트
   • y: 도심 거리
2. 단면 2차 반지름 (r): 단면 2차 모멘트를 단면 면적으로 나눈 값이며, 단면의 형상을 나타내는 값입니다. 항상 양수입니다.
   • 식: r = root(I / A)
   • A: 단면 면적
3. 단면 2차 모멘트 (I): 단면이 축에 대해 회전하는 힘에 대한 저항력을 나타내는 값이며, 단면의 형상과 크기에 따라 결정됩니다. 양수 또는 음수 값을 가질 수 있습니다.
   • 식: I = ∫y^2 dA
   • dA: 단면 면적의 미소 단위
4. 단면 상승 모멘트 (Q): 단면의 중심축을 기준으로 단면의 면적을 y축 방향으로 이동시켰을 때 발생하는 모멘트입니다. 양수 또는 음수 값을 가질 수 있습니다.
   • 식: Q = ∫yA dA
   • A: 단면 면적