24m沈下させたニューマチックケーソン(断面は円形、外径12m、質量1,600t)を、更に沈下させるのに必要な最小の載荷…
圧気工法 第9問
24m沈下させたニューマチックケーソン(断面は円形、外径12m、質量1,600t)を、更に沈下させるのに必要な最小の載荷荷重(水荷重等)の質量の値に最も近いものは次のうちどれか。この場合、作業室は0.1MPaで加圧しており、周面摩擦力度は11kN/m²とし、刃口下の地盤抵抗力は無視するものとする。
- (1)230t
- (2)450t
- (3)570t
- (4)1,220t
- (5)2,000t
正答 (3)
正答は (3)。約570t です。
【つり合いの式】
沈める力 = 沈下を妨げる力
(自重 + 載荷荷重) = 周面摩擦力 + 空気圧による上向きの力
【周面摩擦力】
周長 = π × 12 = 37.70m
側面積 = 37.70 × 24 = 904.8m²
摩擦力 = 904.8 × 11 = 9953kN
【空気圧による上向きの力】
底面積 = π × 6² = 113.1m²
0.1MPa = 100kN/m²
上向きの力 = 100 × 113.1 = 11310kN
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【妨げる力の合計】
9953 + 11310 = 21263kN
【自重】
1600 × 9.8 = 15680kN
【必要な載荷荷重】
21263 − 15680 = 5583kN
質量に直すと 5583 ÷ 9.8 = 約570t
【解く順序】
① 周面摩擦力 = 周長 × 深さ × 摩擦力度
② 空気圧による上向きの力 = 圧力 × 底面積
③ ①+② から自重を引く
④ 9.8で割って質量に戻す
【単位の換算】
0.1MPa = 100kPa = 100kN/m²
1kN/m² = 1kPa。これを間違えると1000倍ずれます。
【間違えやすい点】
周長(πD)と底面積(πr²)を取り違えない
周長 = π × 直径 = π × 12
底面積 = π × 半径の2乗 = π × 6²
外径12mなら半径は6mです。
【最後に9.8で割るのを忘れない】
答えがt(質量)で問われている
kNのまま答えると、9.8倍の値になります。5583をそのまま選べば、選択肢にはありませんが、単位を意識する癖が要ります。
【空気圧が沈下を妨げるわけ】
作業室内の空気圧が、天井スラブを下から押し上げている
底面積いっぱいに圧力がかかるので、大きな上向きの力になります。
出典:高圧室内作業主任者 2023年下半期実施分(2024年4月掲載/公益財団法人 安全衛生技術試験協会 公表試験問題)出典元ページ
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最終更新日
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