クレーン・デリック運転士 過去問
令和3年(2021年)4月
問38 (クレーンの運転のために必要な力学に関する知識 問38)

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問題

クレーン・デリック運転士試験 令和3年(2021年)4月 問38(クレーンの運転のために必要な力学に関する知識 問38) (訂正依頼・報告はこちら)

図AからCのとおり、同一形状で質量が異なる3つの荷を、それぞれ同じ長さの2本の玉掛け用ワイヤロープを用いて、それぞれ異なるつり角度でつり上げるとき、1本のワイヤロープにかかる張力の値が大きい順に並べたものは次のうちどれか。
ただし、いずれも荷の左右のつり合いは取れており、左右のワイヤロープの張力は同じとし、ワイヤロープの質量は考えないものとする。
張力:大  →  小
問題文の画像
  • A > B > C
  • B > A > C
  • B > C > A
  • C > A > B
  • C > B > A

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この過去問の解説 (3件)

01

同じ長さの2本の玉掛け用ワイヤロープを用いて、それぞれ異なるつり角度で荷をつり上げるとき、1本のワイヤロープにかかる張力の値は、以下のように求められます。

張力=(荷重)÷(ワイヤロープの本数)×(重力加速度)×(張力係数)

張力係数とは、ワイヤロープにかかる荷重の比のことで、荷のつり角度によって異なります。

張力係数は、フックから荷までのワイヤロープ1本の長さと、フックから荷までの垂直方向の距離との比によって求められます。

ゆえに、つり角度ごとの張力係数は、直角三角形の辺の比により、以下のようになります。

60°=1.16

90°=1.41

120°=2.00

したがって、A・B・Cそれぞれの1本のワイヤロープにかかる張力は、以下のように求められます。

A:20t ÷ 2本 × 9.8㎨ × 1.16 = 113.68kN

B:19t ÷ 2本 × 9.8㎨ × 1.41 = 131.27kN

C:18t ÷ 2本 × 9.8㎨ × 2.00 = 176.4kN

以上の結果から、張力の大きい順に並べると、C > B > A となり、選択肢5が正解となります。

参考になった数18

02

張力に関する問題です。

この問題は張力の公式以外にそれぞれのつり角度の張力係数も覚えておく必要があるので、しっかり暗記しておきましょう。

選択肢5. C > B > A

張力は質量÷本数×加速度×つり角度ごとの張力係数で求めます。

つり角度60°は1.16,90°は1.41、120°は2となります。

Aは20÷2×9.8×1.16=約113kN

Bは19÷2×9.8×1.41=約131kN

Cは18÷2×9.8×2=約176kNとなります。

したがってC>B>Aとなります。

まとめ

つり角度ごとの張力係数は全て出題される可能性があるので、しっかり覚えておきましょう。

ちなみに30°は1.04です。こちらもたまに出題されるので頭に入れておいて下さい。

参考になった数2

03

この問題は、クレーン・玉掛け作業における「最重要知識」の一つです。

「荷物が軽いから大丈夫」という油断が、いかに危険かを数学的に証明する良問です。

 

この問題を解く鍵は、「つり角度が開くほど、ワイヤにかかる張力は急激に増える」という法則です。

 

具体的には、ワイヤ1本にかかる張力を求めるために、以下の「張力係数(倍率)」を覚えておく必要があります。

つり角度 60°:約 1.16倍

つり角度 90°:約 1.41倍

つり角度 120°2倍 (←これが最も危険!)

 

そして、計算手順は以下の通りです。

・重力の計算

・荷物の質量を2本で割る(1本あたりの荷重を出す)。

・その数値に、角度ごとの「倍率」を掛ける。

選択肢5. C > B > A

Aの場合(質量20t、つり角度60°)

・重力の計算

20t×9.8m/s2=196.0kN

 

・1本あたりの垂直荷重

196.0kN÷2=98.0kN

 

・張力の計算(係数1.16倍)

98.0kN×1.16≒113.7kN

 

 

Bの場合(質量19t、つり角度90°)

・重力の計算

19t×9.8m/s2=186.2kN

 

・1本あたりの垂直荷重

186.2kN÷2=93.1kN

 

・張力の計算(係数1.41倍)

93.1kN×1.41≒131.3kN

 

 

Cの場合(質量18t、つり角度120°)

・重力の計算

18t×9.8m/s2=176.4kN

 

・1本あたりの垂直荷重

176.4kN÷2=88.2kN

 

・張力の計算(係数2倍)

88.2kN×2=176.4kN

※120°の場合、ワイヤ1本にかかる張力は、荷物の総重量(重力)と全く同じ値になります。

非常に危険な状態です。

 

 

したがって、張力の値が大きい順に並べた正しい組合せは、「C > B > A」となります。

まとめ

【この問題の重要ポイント】

・荷物の重さだけで判断しない:一番軽い荷物(C)が、一番ワイヤに負担をかけています。

・120°は絶対回避:つり角度が120°になると、張力は垂直吊りの2倍になります。現場では「角度は60°以内」が鉄則とされる理由がこれです。

 

「角度が開くと、ワイヤは荷物を持ち上げる力よりも、ワイヤ同士で引っ張り合う力にパワーを使ってしまう」。

このイメージを忘れないでください。

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