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1[토목기사 필기] 18년 2회차
Manning의 조도계수 n=0.012인 원관을 사용하여 1m3/s의 물을 동수경사 1/100로 송수하려 할 때 적당한 관의 지름은?
1
70cm
2
80cm
3
90cm
4
100cm
해설

Manning 공식 Q=1nARh2/3I1/2Q = \frac{1}{n}A R_h^{2/3} I^{1/2}를 이용하여 풀이한다. 원관에서 A=πD24A = \frac{\pi D^2}{4}, Rh=D4R_h = \frac{D}{4}이므로, 이를 대입하면 Q=1nπD24(D4)2/3I1/2Q = \frac{1}{n} \cdot \frac{\pi D^2}{4} \cdot \left(\frac{D}{4}\right)^{2/3} \cdot I^{1/2}이다. 정리하면 Q=π4nI1/2D8/342/3Q = \frac{\pi}{4n} \cdot I^{1/2} \cdot D^{8/3} \cdot 4^{-2/3}이 되고, D8/3D^{8/3}에 대해 정리하면 D=[4nQπ42/3I1/2]3/8D = \left[\frac{4n \cdot Q}{\pi \cdot 4^{-2/3} \cdot I^{1/2}}\right]^{3/8}이다. 주어진 값 Q=1 m³/s, n=0.012, I=1/100=0.01을 대입하면, D8/3=π0.011/2Q42/34n=π×0.1×1×2.524×0.012D^{8/3} = \frac{\pi \cdot 0.01^{1/2} \cdot Q \cdot 4^{2/3}}{4n} = \frac{\pi \times 0.1 \times 1 \times 2.52}{4 \times 0.012}이고, 계산하면 D8/316.5D^{8/3} \approx 16.5, 따라서 D0.70D \approx 0.70m = 70cm이다.

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