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基礎科目

  1. 設計・計画分野
    設計とは 設計の定義→概念をモノの形にし、モノを作るために必要な情報を全て作り出すこと/目的がなければ設計ではない
    設計の基本工程:基本設計→詳細設計→生産設計→製作
    設計には、創造的設計(前例なし、新たに設計:試作品・実験装置など)と定型的設計がある
    システム信頼性
    (システムの配列)
    並列化することで信頼性アップ→冗長化という
    直列配列 信頼性ダウン 信頼性=S1*S2*S3*・・・・*Si S:個々のシステムの信頼性
    並列配列 信頼性アップ 信頼性=1-(1-S1)*(1-S2)*(1-S3)*・・・・*(1-Si
    (例)S=90%の場合 2つ直列→0.9×0.9=0.81=81% 2つ並列→1-(1-0.9)×(1-0.9)=0.99=99%
    (フォールトアボイダンス)故障を少なくする、(フォールトトレランス・フェールソフト)故障の影響を抑える、(フールプルーフ)人為的ミスの影響を抑える
    ソフトウェアの信頼性:構造化プログラミング/デバッグはプログラマ本人、テストは別人
    設計工程管理 主要な方法はガントチャート(横軸が達成度)、バーチャート(横軸が日程)
    PERT:アローダイアグラムを使った、ネットワークモデルによる工程管理/CPM:クリティカルパス:日程的余裕のない最長経路
    創造的設計 創造設計原理:着想を得る段階→着想を発展させる段階
    着想を得る方法:水平法、対話法、ブレーンストーミング法、KJ法、TRIZ/着想を発展させる方法:思考演算法、仮想演習、思考探索
    定型的設計
    CADなど
    CAD:コンピュータ支援設計/CAM:コンピュータ支援加工
    CADとCAMの統合:設計時から生産技術と融合させる設計手法:コンカレントエンジニアリング
    CAE(コンピュータ支援エンジニアリング:数値計算で技術検討を支援)、CIM(コンピュータ統合型加工システム)もある
    社会的責任 PL法:消費者は、(1)欠陥がある(2)そのせいで損害の2点のみ証明すればOK/工業製品のみ(農作物・電気・ソフトは別)/外国でも適用
    ライフサイクルアセスメント:製品が企画され、設計・製作され、使用されて消耗するまでのライフサイクル全般にわたる、環境負荷の評価手法
    ゼロエミッション:社会全体で廃棄物をゼロにしようとする構想/ある産業活動による廃棄物を他の産業活動の材料にする等する
    バリアフリーとユニバーサルデザイン:対象者が制限なく社会サービスを受けられるような配慮
    バリアフリーは高齢者・身障者(弱者)が対象、ユニバーサルデザインは外国人なども含めたあらゆる人が対象
    コスト計算は電卓でトライアルしたほうが早い

  2. 情報・論理分野
    コンピューター情報量→組合せ数をQとすると、情報量=log2Q/Qビットの情報量はQ、Qビットの繰り合わせ数は2
    10進数の数値を2進数に変換:2の割り算を商が0になるまで繰り返し、余りを右から並べる
     (例:19を2進数に) (1)19÷2=9 あまり1 (2)9÷2=4 あまり1 (3)4÷2=2 あまり0 (4)2÷2=1 あまり0 (5)1÷2=0 あまり1 → 10011が答え
    n進数の数値aを10進数の数値Aに変換:Q=log10a、A=n・・・・(例)2進数の100:log10100=2、22=4
     あるいは、煤i各桁の数値桁数-1)・・・・(例)8進数の125:1×82+2×81+5×80=64+16+5=85
    LANは社内ネット、WANは専用回線ネット、インターネットに中心はない、プロトコルは通信手順、wwwはURLあれば世界中アクセス、URLは住所
    スパムメールは大量のばらまき、メール爆弾は大量メール送付によるシステム妨害、ソーシャルハッキングは盗見・聞出しなどPC以外のハッキング
    ウィルス感染したパソコンは、LANを外してスタンドアロンにしてから立ち上げる
    集合演算はベーン図を描いて解く
    アルゴリズムの構造理解はフロー図にする。繰り返し条件に着目。トライアルが有効

  3. 解析分野
    微分→y=axn→dy/dx=y’=naxn-1・・・・(例)3x2+2x+1を微分:(3×2)x2-1+(2×1)x1-1+(-1×0)x0-1=6x+2(xの入っていない項は消える)
    偏微分(座標の変換)→各変数について微分し、元の座標を代入計算
     (例)f=x2-2xy+2y2のとき、(1,2)での▽f・・・・xで微分:2x-2y/yで微分:4y-2x/(1,2)代入:x’=2×1-2×2=-2、y’=4×2-2×1=6→答えは(-2,6)
    解析法
    差分法 有限要素法 境界要素法
    等間隔メッシュ 三角形不均等分割メッシュ
    要素のとり方難しく経験要す
    メッシュなしで境界条件のみ
    内部解析できない
    運動・エネルギー→力=ma、速度=at、距離=1/2at2、位置エネルギー=mgh、運動エネルギー=1/2mv2、落下速度=√2gh

  4. 材料・化学・バイオ分野
    金属は自由電子があるので不透明で光沢があり、展性(叩き伸ばせる)がある。
    プラスチック→熱可塑性と熱硬化性
     熱可塑性→耐熱度で汎用・汎用エンジニア・スーパーエンジニアに細分、高分子鎖配行で結晶・非結晶に細分
    グリーンプラスチック→生分解性プラ/トウモロコシやサツマイモ原料/微生物分解で水やCO2に分解される
    グリーンケミストリー→化学合成段階で環境負荷低減めざす
    アボガドロ数=6×1023
    DNAとRNA
    核酸 鎖数 構成 塩基 塩基ペア 所在 役割
    DNA 2本 糖+リン酸+塩基 ATGC
    アデニン・チミン・グアニン・シトシン
    A&T、G&C 細胞核内 遺伝情報格納
    RNA 1本 AUGC
    アデニン・ウラシル・グアニン・シトシン
    A&U、G&C 細胞核外 遺伝情報をDNAからコピー
    →核外へ運びリボソームに伝達
    →リボソームがタンパク質合成
    DNAの一部が遺伝情報
    DNAが集まって染色体形成
    DNA再生
     2本鎖が別れる
     →1本づつを鋳型にしてもう1本が形成
     →2組になる
    DNA鎖形成は両方向に/生殖細胞のみ染色体半分/数はRNA>DNA
    細胞小器官→ミトコンドリア(酸素からエネルギー作る、元は単独生命体)、リボソーム(タンパク質合成)
    クローン種別 遺伝子移植元 移植先 事例、備考
    胚細胞クローン 受精卵 核を除いた卵子 一卵性双生児、倫理問題なし、バイオ農業で期待
    体細胞クローン 体細胞 羊のドリー、クローン人間など倫理問題あり、老化が早いなど問題多い

  5. 技術連関分野
    地球温暖化 CO2などの温暖化ガス(メタンも含まれる)のため地球規模の気温上昇が発生
    CO2排出抑制の具体的取り決め→京都議定書→日本は2008〜2012年平均で1990年比6%削減
    他国のCO2排出抑制に寄与→自国のCO2排出削減分にカウントできる
    生物多様性 様々な多様な生物が生態系を形成→これを保ってこそ人類も生存していけるという理念
    貴重な生物種のみでなく、生物の多様性・生態系を保全→生物多様性国家戦略
    酸性雨 窒素酸化物・硫黄酸化物→大気中で酸化→酸性ガス→pH5.6以下の強酸性の雨/日本のみでなく、北米やヨーロッパでも国際的な問題
    日本における酸性雨→中国の工業地帯で排出される亜硫酸ガスが主→日本海側で酸性強
    ダイオキシン 塩素を800度以下で燃やすと発生/毒性強いが遅効性/ガン・奇形原因、環境ホルモン/体内蓄積/特措法で環境基準設定
    環境関連条約 バーゼルは有害廃棄物、ワシントンは貴重な生物、ストックホルムは残留性有機汚染物質
    エネルギー 1W秒=1J、1cal=4.2J/Mは106、Gは109、Tは1012、μは10-6、nは10-9、pは10-12
    1996年で石油55%、石炭16%、天然ガス11%、原子力12%、水力3%、新エネルギー1%/ 火力発電の熱効率:約40%
    バイオマス 太陽エネルギー→植物→生物体内蓄積有機物を利用(再生可能エネルギー)/木屑、さとうきび搾りかす、汚泥など
    燃料電池 酸化還元反応で化学エネルギー→電気エネルギー変換/自動車動力源等として期待、一部実用化
    コジェネレーション 発電設備・熱供給設備を併せ持つ/燃料→熱機関で発電→廃熱を利用して暖房・給湯など
    ヒートポンプ 下水・河川水から熱を取得→暖房等の熱需要をまかなう、未利用エネルギー
    リスクマネジメント (1)リスク対策方針、(2)リスク特定、(3)リスクアセス(分析・評価)、(4)リスク対策(削減・回避・保有・移転)







    頻度高いが被害少ない
    リスク保有ありえる
    頻度高く被害も大
    リスク削減or回避
    頻度・被害規模とも小さい
    リスク保有
    頻度低いが被害大
    リスク削減or移転
    小   ←    被害規模    →  大
    リスク削減:リスクの頻度・影響を低減
    リスク回避:危ないことはしない(撤退)
    リスク保有:リスク対策しない
    リスク移転:保険をかける

専門科目

  1. 土質基礎
    土粒子密度=土粒子重さ/土粒子体積、含水比=水の重さ/土粒子重さ、間隙比=間隙体積/土粒子体積、間隙率=間隙体積/全体積
    含水比 小 ←     → 大
    土の状態  半固体   塑性状態   液性状態 
    特性値     塑性限界Wp  液性限界WL
    塑性指数Ip=WL−Wp
    コンシステンシー指数Ic=(WL−Wn)/(WL−Wp)=(WL−Wn)/Ip
     土の安定の程度でIc=0やIc<0だと液状となりやすい→鋭敏な状態
     Ic>0で塑性状態で施工しやすい
    圧密特性→圧密降伏応力pc=有効土被りpzだと正規圧密、pc>pzだと過圧密
    三軸圧縮→粘土はUU、砂はCDが適当/UU・CUは全応力、CDは有効応力
    掘削地盤変形→ヒービングは粘土変形、盤ぶくれは被圧水圧、ボイリングは激しい湧水で土粒子が浮き上がる

  2. 鋼構造コンクリート
    じん性はねばり強さ、ぜい性はもろさの指標
    疲労破壊は応力<降伏応力でも発生/材質部分変化、応力集中、加工時欠陥が原因
    非破壊検査→AE法(内部破壊検出)、磁粉探傷法(表面下欠陥も検出)、浸透探傷法(表面開口欠陥)、放射線透過法(容積ある欠陥)
    アルカリ骨材反応→セメント中アルカリ(Na・K)と骨材の反応性鉱物が長期間化学反応、アルカリシリカ反応(これが主)とアルカリ炭酸塩反応
      対策:安全な骨材使用、低アルカリセメント使用、抑制効果ある混合セメント(高炉B、C)使用、コンクリ中の総アルカリ抑制
    スランプ→フレッシュコンクリ硬さ指標、スランプコーン引き抜き時の頂部下がり
    ブリーディング:コンクリ打設後、比重の違いにより練り混ぜ水の一部が浮いてくる現象
    レイタンス:ブリーディングで浮上した微細粒子がコンクリ表面に作る脆弱層/打ち継ぐ時には除去する
    クリープ係数=クリープひずみ/弾性ひずみ
    エントレインドエアー:混和剤(AE剤など)によりコンクリ中に生じる微小な気泡
    エントラップトエアー:コンクリ中に自然に形成される気泡

  3. 都市計画
    都市計画は主に知事が定める
    区域名称 目的 都市施設
    都市計画区域 市街化区域 市街化を進める 道路公園水道ガス学校図書館病院
    +河川水路
    市街化調整区域 市街化を抑制
    非線引区域 上記いずれにも属さず すくなくとも道路水道公園
    都市計画区域外 都市計画法対象外
    用途区域(三大都市圏は知事、その他は市町村長が定める)
    人工美は景観地区、自然美は風致地区
     用途地域の分類・種類 イメージ


    低層住居 低層住専(一種・二種) 一戸建住宅地
    中高層住居 中高層住専(一種・二種) 一戸建・マンション宅地
    住居地域 住居(一種・二種) 幹線道路沿いの住居
    マンション等
    準住居
    商業系 近隣商業 近所商店街日用品提供
    商業 繁華街
    工業系 準工業 町工場など住居混在
    工業 大きな工場
    工業専用 工業団地など
    開発行為
    大分類 小分類 許可要面積
    都市計画区域 市街化区域

    1,000u以上

    市街化調整区域 面積に関係なし
    非線引き区域 3,000u以上
    準都市計画区域 3,000u以上
    どちらでもない区域 10,000u以上
    建築確認
    区域 規制対象建築物等
    @すべての地域

    100u超特殊建築物、大規模建築物
     ・新築
     ・10u超増改築・移転
     ・大規模修繕・模様替え
     ・100u超用途変更(特殊以外→特殊)

    A都市計画区域
    準都市計画区域
    すべての建築物新築・10u超増改築・移転
    B防火・準防火地域

    すべての建築物の新築・増改築・移転


  4. 河川砂防
    河川法→治水・利水・環境が目的/一級・二級・準用の各河川が対象/指定・管理:一級大臣・二級知事・準用市町村長
      H9改正で環境整備保全・住民意見反映・樹林帯
    河川構造→余裕高は最低60cm以上(小河川特例30cm、掘込河道0〜60cm)
    ダム→アーチ式コンクリ、重力式コンクリ、フィル
    ダム形式 アーチ式コンクリートダム 重力式コンクリートダム フィルダム
    概要 構造物のアーチ作用で水圧等に耐える
    平面形状は円弧や放物線
    提体自重で水圧等に耐える
    平面形状直線、横断三角形
    岩石、砂、土質材料で造る
    遮水構造によりゾーン型、均一型、表面遮水型
    地形・地質的制約 【高】
    最もきびしい
    谷幅狭く強固な岩盤必要
    【中】
    ダム高に応じた基礎強度要
    【低】
    基礎強さの制約少
    砂礫基礎でも可
    遮水性・せん断強さ・パイピング抵抗性要。
    堤体断面
    設計手法
    三次元弾性体 二次元弾性体 二次元非弾性体
    土石流→泥流型と砂礫型/移動速度は泥流型が速い/危険渓流は9万箇所
    砂防ダム→透過型・不透過型/コンクリ製不透過型が一般に多い

  5. 港湾
    水準面→基準水準面・朔望平均満潮位が重要な基準面
    係留施設→係船岸(岸壁、桟橋、ドルフィン、浮桟橋)、係船柱、係船浮標
    防波堤
    形式 構造 防波の考え
    直立 ケーソン・ブロック・セルラーブロック
    前面直立
    波のエネルギーを反射
    傾斜 捨石式・捨ブロック
    石・コンクリブロックを台形状に捨てこむ
    斜面での砕波で波エネルギー散逸
    混成 捨石上に直立堤 捨石天端浅い時は傾斜堤の機能
    深い時は直立堤の機能
    消波ブロック被覆 直立・混成の前面に消波ブロック 消波ブロックで波エネルギー散逸
    プラス直立堤で波の透過押さえる
    アセス法との関係→一定規模以上の公有水面埋立が第一種事業/港湾計画も特例としてアセス対象
    浚渫船
    ポンプ浚渫 大量浚渫・埋立に適、非航式が一般的
    ドラグサクション 大量、他船航行妨げないので航路運河に適
    バケット 大規模広範囲の浚渫に適
    グラブ 硬質地盤の浚渫に適

  6. 電力
    水力発電→揚水式、流れ込み式(自流式)、調整池式、貯水池式/理論出力P=9.8×流量×有効落差
    原子力発電→軽水炉型発電は沸騰水型・加圧水型/水中放水と表層放水:水中放水のほうが希釈混合により温排水の拡散が抑えられる
    火力発電→汽力(蒸気タービン、主力)・内燃力(エンジン発電、小規模、離島)・ガスタービン非常用、近年大型化()・コンバインドサイクル(蒸気+ガス、発電効率良、注目)
    鉄塔基礎→上部構造作用荷重(主に風)より基礎発生圧縮力・引揚力・水平力算出し、土圧・水圧等考慮し、安全率を得る
    地中送電線→シールド工法で施工

  7. 道路
    道路区分
    種別 該当道路 幅員 路肩 設計速度
    1級 2級 3級 4級 5級 左側 右側 1級 2級 3級 4級 5級
    第1種 ・地方部
    ・高速・自動車専用道
    3.5 3.5 3.5 3.25 1.75
    〜2.5
    0.75
    〜1.25
    120 100 80 60
    第2種 ・都市部
    ・高速・自動車専用道
    3.5 3.25 1.25 0.75 80 60
    第3種 ・地方部
    ・高速・自動車専用道以外
    ・大部分の道路はこれ
    3.5 3.25 3.0 2.75 0.5

    1.25
    0.5 80 60 40

    60
    30

    50
    20

    40
    第4種 ・都市部
    ・高速・自動車専用道以外
    ・「街路」とも呼ばれる
    3.25 3.0 3.0 0.5 0.5 60 40

    60
    30

    50
    20

    40
    建築限界→車道は4.5(設計高さ3.8+余裕高)、特例4.0、オーバーレイなど考えられるなら4.7が望ましい/自転車・歩道は2.5
    交通容量→基本交通容量(一般に220pcu)→可能交通容量(現実の条件で基本を補正)→設計交通容量(交通量・交通容量比で可能を補正)
    設計時間交通量=計画交通量×K値/100×D値/100 K値・D値→K値は時間・D値は方向のばらつきの目安で都市部より地方部のほうが高い
    昼夜率=1日24時間交通量÷昼間12時間交通量 昼夜のべつ交通量があると大きくなる。夜間交通量が少ないと小さくなる
    混雑度=交通量÷交通容量
    交通調査→断面交通量調査、OD調査、パーソントリップ調査、物資流動調査
      OD調査・・・・自動車起終点調査/交通量・起終点・目的その他交通内容を多面的にとらえることを目的
      パーソントリップ調査・・・・都市圏において交通需要を発生させる人の動きに注目して実施
    舗装→表層・基層・路盤の3つ/その下に路床/そのさらに下に路体・・・・舗装設計に使う交通量は大型交通量
    名称 役割 材料・施工・その他
    舗装 表層 ・交通荷重を下層に分散伝達
    ・快適走向路面確保
    ・雨水浸透防止
    加熱アスファルト混合物
    基層 ・路盤の不陸を整正
    ・荷重を路盤に均一に伝達
    加熱アスファルト混合物
    交通量少ない道路では基層設けない場合あり
    路盤 上層 ・上層から伝達された荷重を
    さらに分散して路床に伝達
    粒度調整・瀝青安定処理・セメント石灰安定処理
    下層 クラッシャラン・鉄鋼スラグ・砂など
    粒状路盤・セメント石灰安定処理
    路床(約1m) ・舗装と一体となり交通荷重支持
    ・路体に対して荷重を一定に分散
    ・舗装の施工基盤
    舗装作業のトラフィカビリティ必要
    この部分の支持力が設計CBR
    路体
    排水性舗装→表層・基層に排水性舗装用アスファルト混合物→路盤以下へ浸透しない構造/雨天時の事故防止、道路交通騒音防止効果

  8. 鉄道
    緩和曲線→一般に3次放物線、新幹線はサイン半波長逓減曲線
    カント→曲線走行時遠心力に抵抗するための内外軌道の高低差
    スラック→曲線部で車輪が方向を変えられるための軌線の広げ分をスラック
    ロングレール→定尺25m、長尺25〜200m、ロング200m以上/線路状態改善、保守量低減、騒音・振動軽減
    分岐器→緩和曲線・縦曲線・無道床橋梁には分岐器を設けてはならない
    脱線→飛び上がり・乗り上がり・すべり上がりがあり、乗り上がりが最も多い
    四段階推計→(1)発生・集中、(2)分布、(3)分担、(4)配分の交通量推計
    トランジットモール→一般車通行制限し、バス・タクシー・路面電車等の公共交通機関のみ通行できる歩行者専用道
    鉄道事業→第1種(自分で敷設・運送)、第2種(運送のみ)、第3種(敷設のみ)

  9. トンネル
    掘削工法
    全断面工法 小断面・安定地質で採用
    断面が大きいと、掘削・支保工施工に大型機械が使用できて効率的
    地山変化に順応性悪く、途中で段取変更困難
    ベンチカット工法 上半断面・下半断面に分割して掘削
    ベンチ長さによりロングベンチ(地山安定)・ショートベンチ(広範囲条件)に細分
    地山条件の変化に強い
    導坑先進工法 側壁導坑先進工法、底設導坑先進工法、TBM先進工法など
    TBM(トンネルボーリングマシン)→全断面工法/安全・迅速・ゆるみ少・支保低減・人員少/導水路、上下水道に適用大部分
    NATM工法→山岳トンエル標準工法/ロックボルトと吹付けコンクリートで地山変形を制御する支保方式
    ロックボルト→4つの効果(縫付け・はり形成・内圧・アーチ形成)
    シールド工法→土砂地盤/掘進機(シールド)を地中に推進させた中で安全に掘削・覆工/一次覆工として組み立てる部材:セグメント
      圧気シールド→地下水位より低い所をシールド工法掘削し湧水がある時、圧縮空気で気圧を上げ湧水による土砂崩壊を防ぐ工法
    開削工法→土留め工の後、地上から掘削
    法切オープンカット工法 周囲に法面を残しながら掘削
    土留め工法 土留め壁・切梁・腹起しなどの支保工を設けた中を掘削
    アイランド工法 中央部分掘削・築造→これを利用して土留め支保、側部掘削・築造
    トレンチカット工法 周辺を山留めしてトレンチ状に掘削→構造物外周を作成→これを土留めに内部掘削
    沈埋工法→陸上製作沈埋函を、掘削した水底に沈設/水中トンネルに用いる
    推進工法→下水管・パイプラインなどを発進用立坑からジャッキで押し込んで埋設/小口径/掘削の必要なく、途中で曲げられる
    大深度地下法→地下40m以深or支持層上面から10m以深の深いほうの深度の地下は、原則として事前補償なしで使用権設定

  10. 施工計画
    杭工法→打込(杭打撃挿入、騒音大)、埋込(掘孔後既成杭挿入)、場所打(掘孔後鉄筋かご建込・コンクリ打設)
    仮設
    廃棄物処理→産廃は20種類/すべての産廃はマニュフェストで管理(最終処分後排出者に戻る)

    大分類

    小分類





    事業活動に伴う廃棄物
    20種類
    マニュフェストで管理
    特別管理 燃焼性廃油、腐食性酸・アルカリ、PCB、医療廃棄物等、特に有害な産廃
    管理型 特別管理・安定型以外の産業廃棄物
    安定型 安定5品目(@廃プラ、Aゴム、B金属、Cガラス・陶磁器、D建設廃材)





    産廃以外の廃棄物
    一般家庭ごみ
    特別管理 産業廃棄物と同様の有害な一般廃棄物
    その他 特別管理一般廃棄物以外の一般廃棄物
    建設リサイクル法→一定規模上の工事で、コンクリ・アスファルト・建設発生木材対象/条件満たせば経済性にかかわらず再生材利用する義務
    工程管理→ガントチャート(工程表)とアローダイアグラム(多種の作業が同時進行するときに有効)
      クリティカルパス:全体工程の中での余裕(トータルフロート)がゼロである経路
    VE→目的物機能低下させずコスト縮減or同等コストで機能を向上/設計VE、入札時VE、契約後VE
    PFI→民間資金・経営能力・技術的能力を活用し、公共施設などの建設・維持管理・運営などを行う事業方式
    CM→発注者代理人として工事発注者と施工者の間に入り、工程・原価・品質などプロジェクト全般の運営管理
    PM→CMと同様だが事業全体が対象/品質・環境・コスト・工程・リスクなどをトータルにマネジメント
    DB→設計施工を同一企業が担当/設計・施工一括発注方式

  11. 建設環境
    アセス法→第一種事業はアセス法対象/第二種事業はスクリーニングで対象とするか判断
      スコーピング→アセス方法書をまとめ住民等意見反映
      結果を準備書にまとめて住民説明・意見反映させて評価書作成