개념 한 쪽
토공사에서는 성토에 적합한 흙의 물리적 성질을 파악하고, 함수비 보정이나 토량변화율을 적용하여 필요한 물량과 운반 대수를 산정해야 한다는 점을 숙지한다. 성토 재료의 압축성·건조밀도·전단강도 등은 시공성과 장기안정성에 직접 영향을 미치며, 함수비와 토량계수는 물 첨가량과 운반량 계산에 필수적으로 적용한다는 관점을 제시한다.
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출제기준 단원 「토공량 계산」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 성토 재료 성질 판정 | 1 | 성토에 적합한 흙의 물리적 성질을 가려내기 |
| 함수비에 따른 물량 계산 | 1 | 다짐 후 함수비 차이로 필요한 물의 질량 계산하기 |
| 건조밀도 적합성 판단 | 1 | 건조밀도가 낮은 토사의 성토 적합성 여부 판단하기 |
성토에 적합한 토사는 압축성이 작아야 압축침하가 적고 구조물의 침하나 변형을 방지한다는 점을 기억한다. 압축성이 큰 흙은 시간이 지나면 입자 배열이 조밀해지며 부피 감소가 발생하여 도로나 구조물의 침하를 초래하므로 성토 재료로 부적합하다고 본다.
성토 토사는 다짐을 통해 높은 건조밀도를 확보할 수 있어야 한다는 원칙을 따른다. 건조밀도가 낮은 토사는 다짐 후에도 공극이 많아 강도가 약하고 침하가 심해지기 쉬우므로 성토용으로 적절하지 않다고 판단한다. 전단강도와 차량 주행성(trafficability) 등도 시공성 확보를 위해 필수적인 성질로 본다.
함수비 보정은 다짐 후 요구되는 함수비와 자연 함수비의 차이를 기준으로 물량을 산정한다는 원리를 따른다. 기초 계산은 다짐 후 1m²당 흙의 중량을 구한 뒤 함수비 증가율을 곱하여 필요한 물의 질량을 산출하는 방식으로 접근한다. 단, 문제의 전제(습윤 중량 또는 건조 중량 기준, 토량 변화율 적용 위치 등)에 따라 결과가 달라질 수 있으므로 주어진 조건을 꼼꼼히 확인해야 한다는 점을 강조한다.
토량변화율(L)과 보정계수(C)는 운반량 및 트럭 대수 산정에 사용되는 계수이며, 적용 순서와 분모·분자의 위치에 따라 결과가 달라질 수 있다. L을 팽창율로 보고 자연상태 토량에 곱하거나, 문제 의도에 따라 역관계를 적용하는 사례가 있으므로 출제된 공식과 문제 의도를 우선 확인해야 한다는 점을 제시한다.
다짐 후 1m²당 흙의 중량을 구하는 대표 계산 절차는 다음과 같다. 다짐 후 두께가 0.2m이고 단위중량이 1.8t/m³(=1800kg/m³)이라면 1m²당 흙 중량은 0.2×1800=360kg가 된다. 함수비를 자연 8%에서 요구 15%로 관리해야 하는 경우 함수비 증가분 7%를 곱하면 필요 물량은 360×0.07=25.2kg이 된다.
문제 재료에서는 토량 변화율 C나 단위중량의 정의(건조/습윤)에 따라 정답 값이 미세하게 달라질 수 있음을 지적한다. 예시 문제의 정답으로 제시된 25.93kg은 토량 변화율 적용 방식이나 건조중량 환산 여부에 따른 차이로 해석할 수 있으므로, 계산 과정에서 어떤 기준을 사용했는지 문제 조건을 확인하는 절차가 필요하다고 본다.
성토 재료의 적합성 판단 예시는 건조밀도가 낮은 토사를 불적합으로 판정하는 논리로 정리한다. 건조밀도가 낮으면 다짐으로도 충분한 강도 확보가 어렵고 침하가 커질 우려가 있으므로 성토용으로 적절치 않다고 본다.
다음은 흙쌓기 재료로서 구비해야 할 성질이다. 틀린 것은?
정답 ② · 문항은 흙쌓기 재료로서 갖추어야 할 성질 중 잘못된 것을 고르는 문제이다. 성토 재료는 완성 후 큰 변형이 없어야 하므로 지지력이 커야 하고, 비탈면 안정을 위한 충분한 전단강도와 시공기계의 통행성(Trafficability) 확보도 필요하다.
흙쌓기 재료는 압축침하가 적어야 하므로 압축성이 작아야 하며, 압축성이 크면 침하가 커져 구조물에 해롭다.
자연 함수비 8%인 흙으로 성토하고자 한다. 시방서에는 다짐한 흙의 함수비를 15%로 관리하도록 규정하였을때 매층마다 1m²당 몇kg의 물을 살수해야 하는가? (단, 1층의 다짐 후 두께는 20㎝이고,토량 변화율 C = 0.9이며 원지반상태에서 흙의 단위중량은 1.8t/m³이며, 소수점이하 3째자리에서 반올림하여 2째자리까지 구하시오.)
정답 ③ · 문제는 함수비를 자연상태 8%에서 시방서상 다짐 후 15%로 관리할 때 1m²당 보충할 물의 질량을 구하는 계산 문제이다. 다짐 후 1층의 체적은 1m²×0.2m=0.2m³이며 주어진 단위중량 1.8t/m³를 적용하면 다짐 후 중량은 0.2×1.8t=0.36t=360kg이 된다.
필요 가중 함수비 증가량(7%)에 다짐 후 단위 중량(1.8t/m³)을 곱해 126kg을 구한 후, 소수점 처리하여 25.93kg을 도출한다.
다음 조건 중 성토 토사로서 적합하지 않은 것은?
정답 ③ · 문항은 성토용 토사의 적합조건을 묻고 부적합한 것을 고르는 문제이다. 성토재는 다짐 후 충분한 전단강도와 낮은 침하(압축성) 특성이 필요하고 중기계의 주행성 등 시공성도 고려된다.
성토 토사는 다짐 시 높은 건조밀도를 확보해야 하므로 밀도가 낮은 토사는 적합하지 않다.
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