토목과 토목설계

토목과 토목설계란?

토목에 대해서 알아보도록 합시다. 토목이란 철도, 도로, 교량, 운하, 항만, 하천 등 토목공사에 필요한 여러 가지 기술을 연구하는 학문입니다. 그렇다면 지질학과 토목의 차이점은 무엇이 있을까요? 지질학은 지각을 연구하며 토목은 토목공사에 관한 여러 가지 이치와 학문을 연구합니다. 토목은 도로, 항만, 댐, 철도 등의 토목공사를 진행하는 것입니다. 최근에는 환경을 중요시 여겨 토목공학과 대기, 폐기물, 수질 등을 같이 다루는 학문이 토목환경입니다. 앞으로 개발과 환경의 바람직한 조화가 중요하다고 생각합니다. 개발을 할 때 환경을 항상 염두에 두어야 합니다. 지금까지 산업이 발전하면서 환경을 많이 훼손시켜왔는데 친환경적인 방법을 연구해서 환경훼손을 최소화시키는 방향으로 나가야 됩니다. 예를 들어 4대강 사업 또한 개발과 환경의 바람직한 조화가 필요한 사업입니다. 4대강 사업은 바다로 흘러가는 물을 잘 관리하여 수자원을 보호하고 지역 경제 활성화로 인한 일자리 창출로 경기를 부양한 장점이 있습니다. 반면 보의 설치와 과대한 강바닥의 준설작업은 수질을 오염시켰고 4대강 사업에 참여한 업체의 비리가 문제점으로 지적되었습니다. 이러한 것들을 종합해보면 4대강사업은 신중하게 시행할 필요가 있었다고 생각합니다. 저는 토목 분야에서 가장 해보고 싶은 분야가 있습니다. 건설도로 관련 분야를 해보고 싶습니다. 도로가 지역사회발전의 기반시설이기 때문에 도로가 우선이 되어야 산업이 발전한다고 생각합니다. 그래서 도로건설에 관심이 많았고 특히 자연친화적인 도로건설에 관심이 많아서 앞으로도 계속 그 분야에 대해서 공부하고 싶습니다. 토목은 앞에서 살펴보았듯이 토목 공사에 관한 조사, 계획, 설계, 시공, 유지관리에 대한 학문입니다. 예를들어 토목직 공무원이 된다면 설계부터 시공까지 해야합니다. 기획단계에서 예산확보 타당성조사 실시를 하며 설계단계에서 측량과 기본설계를 하며 계약단계에서 입찰공고, 낙찰자 결정을 하며 시공단계에서 감리, 감독, 품질, 안전관리를 하며 유지관리단계에서 시설물의 하자관리를 합니다. 그렇다면 여러단계 중에서도 토목설계에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 토목설계란 토목 구조물을 작용하중에 대하여 안전하고 제 기능을 수행할 수 있도록 구조물의 형상과 재료 및 배치를 계획하고 이를 명시하는 도면을 작성하는 일입니다. 토목설계의 목표는 안전성, 사용성, 내구성, 경제성, 미관입니다. 구조물의 안전성을 확보하기 위해서 구조물의 부재강도가 외력에 충분히 저항함으로써 파괴로부터 확보하게 됩니다. 이를 강도설계법이라고 합니다. 최근 환경변화로 인하여 이상기후가 자주 발생하면서 한국에서도 지진이 많이 발생하고 있습니다. 지진피해를 줄이기 위해서도 토목은 중요합니다. 토목적인 측면에서 볼 때 가장 필요한 것은 내진설계입니다. 내진설계란 지진에 견딜 수 있는 내구성을 가지게 구조물을 설계하는 것입니다. 지진이 일어나면 상하진동보다 좌우진동이 더 큰 영향을 미치므로 이런 수평진동을 견디게 건축물 내부의 가로축을 튼튼하게 만들어 건축물을 강화하는 것입니다. 구조물 사용시에 불안감, 불편함 등을 해소하여 사용성을 확보합니다. 내구성은 구조물의 본래 기능을 오랫동안 유지할 수 있도록 합니다. 구조물의 설계방법에는 허용응력설계법, 강도설계법, 한계상태설계법, 하중저항계수설계법이 있습니다. 강도설계법은 부재의 파괴상태 또는 파괴에 가까운 상태, 즉 소성상태에서 기초한 설계법입니다. 하중저항계수설계법은 구조신뢰성 이론에 근거한 확률론적 한계상태설계법입니다. 강도설계법의 결점을 개선한 발전된 설계방법이라고 볼 수 있습니다. 한계상태설계법은 구조물 또는 부재가 본래의 설계목적을 유지할 수 없게 되거나 또는 그 기능이 상실하게 될 때의 한계상태에 기초한 설계법입니다. 허용응력설계법은 철근콘크리트를 선형탄성이론에 근거한 탄성설계법입니다. 서로 성질이 다른 하중들의 영향을 설계에 반영할 수 없다는 결점이 있습니다. 토목구조물의 설계 계산 순서는 재료 결정, 응력 계산, 하중 결정, 단면 가정, 강도 계산, 단면 결정, 사용성 검토 이렇게 7가지 순서로 이루어집니다. 그 중에서도 콘크리트 구조물의 설계 순서는 하중 결정, 단면력 계산, 단면 가정, 저항 모멘트 계산, 단면 결정 순서로 이루어집니다. 옹벽의 설계 순서는 설계 조건 조사, 단면 가정, 토압 계산, 옹벽의 안정 조건 검토, 응력 계산, 단면 결정 순서로 이루어집니다. 암거의 설계 순서는 최대 유수량 결정, 매설 깊이를 결정, 단면 가정, 단면 결정, 안전도 검토 이렇게 5가지 순서로 이루어집니다. 토목구조물의 특성은 대부분 대규모 공사라서 건설에 시간과 비용이 많이 듭니다. 공공의 목적으로 건설되기 때문에 사회의 감시와 비판의 대상이 되어 장래를 예측한 시공을 해야합니다. 구조물의 수명을 길게 하기 위해 내구적으로 시공됩니다. 자연 환경 훼손의 우려가 크기 때문에 환경을 염두에 두고 시공되어야 합니다. 마지막으로 다량 생산이 불가능하다는 특성이 있습니다. 토목구조물의 종류에는 콘크리트 구조, 고강도 구조, 합성 구조 등이 있습니다. 콘크리트 구조에는 무근 콘크리트 구조, 철근 구조 등이 있습니다. 무근 콘크리트는 중력식 댐, 중력식 옹벽 등에 쓰입니다. 고강도 구조는 긴지간의 교량, 대령구조물에 유리하지만 연성이 약해지는 경향이 있습니다.