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。

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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