20m沈下させたニューマチックケーソン(断面は円、直径15m、重量2400t)を、更に沈下させるのに必要な最小の載荷荷重…
圧気工法 第10問
20m沈下させたニューマチックケーソン(断面は円、直径15m、重量2400t)を、更に沈下させるのに必要な最小の載荷荷重(水荷重等)の重量の近似値は1180tであった。このニューマチックケーソンの周面摩擦力度は11kN/m²であるとすると、このときの作業室内の圧力(ゲージ圧力)の値に最も近いものは次のうちどれか。ただし、刃口下の地盤抵抗力は無視するものとする。
- (1)0.10MPa
- (2)0.12MPa
- (3)0.14MPa
- (4)0.16MPa
- (5)0.18MPa
正答 (3)
正答は (3)。約0.14MPa 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
【沈める力】
(2400 + 1180) t = 3580t
3580 × 9.8 = 35084kN
【周面摩擦力】
周長 = π × 15 = 47.12m
側面積 = 47.12 × 20 = 942.5m²
摩擦力 = 942.5 × 11 = 10367kN
【空気圧による上向きの力】
底面積 = π × 7.5² = 176.7m²
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上向きの力 = P × 176.7
【Pを求める】
35084 = 10367 + P × 176.7
P × 176.7 = 24717
P = 139.9kN/m² ≒ 0.14MPa
【単位の換算】
1kN/m² = 1kPa
1000kPa = 1MPa
140kN/m² = 140kPa = 0.14MPa
【解く順序】
① 重量を力に直す(×9.8)
② 周面摩擦力 = 周長 × 深さ × 摩擦力度
③ 残りを底面積で割る
【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 × 15
底面積 = π × 半径の2乗 = π × 7.5²
直径15mなら半径は7.5mです。ここを15のまま使うと、面積が4倍になり、答えが4分の1になってしまいます。
【なぜ空気圧が沈下を妨げるのか】
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。沈下が進まないときに減圧沈下を行うのは、この力を弱めるためです。
【数値を変えて解き直す】
自重や載荷荷重が変われば、答えも変わります
式の形は同じなので、①②③の手順をそのままたどります。
出典:高圧室内作業主任者 2024年下半期実施分(2025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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