一級土木技術検定実地試験に向けての対策ブログ

計算問題への対策まとめ【図解有り】

近年、出題されていませんが、まれに計算問題(締固め、土量の体積変化)が出題されることがあります。そこで計算問題の対策まとめ記事を書いておこうと思います。

 

1.土の締固め(施工含水比の範囲の算出)

この問題は湿潤密度と含水比を用いて、乾燥密度を算出するのが肝です。その後は乾燥密度~含水比曲線を作成し、その中の最大乾燥密度に対し、90%の乾燥密度を算出し、そのラインを追記し、90%以上である乾燥密度の範囲を示すという構成になります。

 

問題例(平成22年度)

測定番号 1 2 3 4 5
含水比(%) 6.0 8.0 11.0 14.0 16.0
湿潤密度(g/cm3 1.590 1.944 2.220 2.052 1.740
乾燥密度(g/cm3          

上記の乾燥密度を記入し、①締固め曲線を作成する。②締固め度が最大乾燥密度の90%以上となる施工含水比を図示する。

 

回答

測定番号 1 2 3 4 5
含水比(%) 6.0 8.0 11.0 14.0 16.0
湿潤密度(g/cm3 1.590 1.944 2.220 2.052 1.740
乾燥密度(g/cm3 1.500 1.800 2.000 1.800 1.500

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ポイント

①湿潤密度と乾燥密度の構成の比較

湿潤密度:ρt=(ms+mw)/ΣV

乾燥密度:ρd=(ms+mv)/ΣV

→湿潤密度の方が大きくなることを覚えておくべき。

それぞれの記号の説明として示相図を図1に貼っておきます。

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図1 示相図

 

②含水比の式の成り立ち

含水比:w=mw/ms×100

 

③湿潤密度と乾燥密度の関係式

含水比をmwの形に変換し、湿潤密度に代入することでmwを削除し、msのみの構成とします。湿潤密度を含水比と乾燥密度により表現することができます。

w=mw/ms×100 ⇒ mw=ms×w/100

ρt=(ms+mw)/ΣV ⇒ (ms+ms×w/100)/ΣV

 ρt=(1+w/100)ρd

 

○補足

上記の変換を覚えていなくても湿潤密度は乾燥密度よりも「1+含水比(%)」大きくなることを覚えておけばOKです。

 

 

2.土量の体積変化(ほぐし・締固め)

この問題は土を運搬したり、締固めりすると土が締まったり、ほぐしたりして体積がどのように変化するか計算することを求められます。

ポイント

①土量変化の基本

基本の土量変化の関係は図2のとおりです。

 

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図2 土量変化の関係

 

②土量変化の例外

基本的には地山を軸に換算されますが、例外として【ほぐしから盛土】に換算されるパターンがあります。地山からトラックに運搬される際に体積が大きくなり、体積が大きくなった地山が盛土となります。

ほぐされた土から盛土に締固めされる場合は単に×Cするだけでなく、地山圧縮分の/Lも追加する必要があります。イメージは図3のとおりです。

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図3 ほぐしから盛土への換算

 

ただし、盛土からほぐしに換算されるケースは過去問では出題されていません。

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図4 盛土からほぐしへの換算

 

問題例

9730m3の盛土を行うにあたり、土取場からA土(土量変化率:La=1.20、Ca=0.90)をダンプトラックで1400台運んだ。さらに不足分は別の土取場からB土(土量変化率:Lb=1.25、Cb=0.85)を同じダンプトラックで運びたい。この場合、B土を運ぶためのダンプトラックの台数は何台か。ダンプトラックの1台あたりの積載量(ほぐし土量)は7m3とする。

①A土を盛土に用いる場合

トラック1台当たりの盛土量:7m3/1.2*0.9=5.25m3

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トラック1400台分:7350m3

不足している盛土量:9730m3-7350m3=2380m3

 

②B土を盛土に用いる場合

トラック1台当たりの盛土量:7m3/1.25*0.85=4.76m3

トラックの台数=不足している盛土量/トラック1台当たりの盛土量=2380/4.76=500回

 

回答

500台

 

 

おまけ

建設機械の作業能力計算

近年出題がないためほぼ出題される可能性はないですが、載せておきます。

単位が「分」であることに注意

 

Q=60×q×E/(Cm×L)

Q:一時間当たりの作業量(m3/h)

q:一回当たりの取り扱い土量(m3)

E:作業効率

Cm:サイクルタイム(min)

→サイクルタイムの単位がsecの場合、さらに60を乗じる。

L:ほぐしの土量変化率

【記述】コンクリート構造物の施工に関する不適切箇所の訂正 H21問3-1

  1. 鉄筋のかぶりを正しく確保するためのスペーサの選定と配置にあたっては、使用箇所の条件、固定方法および鉄筋の質量、作業荷重等を考慮し、必要な間隔に配置する。
  2. 型枠の締付けにはボルトまたは棒鋼を用いるのを標準とし、これらの締付け材は、型枠を取り外した後、コンクリート表面に残しておいてはならない。
  3. 型枠および支保工の組立ては、要求される精度が満足されているか、コンクリートの打ち込み後に組立て精度を確認しなければならない。
  4. 型枠および支保工の鉛直方向荷重の計算に用いる普通コンクリートの単位体積質量は、1800kg/m3として計算することを標準とする。
  5. 鉄筋の継手に、重ね継手、ガス圧接継手、溶接継手、機械式継手を用いる場合は「鉄筋定着・継手指針」に従うことを原則とする。
  6. 継足しのために、構造物から露出させておく鉄筋は、損傷、腐食等を受けないように防錆材を塗布したり、高分子材料の皮膜で包んで保護する方法がある。
  7. エポキシ樹脂鉄筋塗装鉄筋の加工および組立てにあたっては、塗膜の材質を害さないよう特性に応じた適切な方法で実施する。
  8. やむを得ず溶接した鉄筋を曲げ加工する場合は、加工性および信頼性を考慮し、溶接した部分より鉄筋直径の5倍以上離れたところで加工する。
  9. 鉄筋の加工は、機械加工により太い鉄筋でも常温における曲げ加工が可能であるので、常温加工を原則とする。
  10. 型枠を取り外す順序は、柱、壁等の鉛直部材については、スラブ、梁等の水平部材の型枠よりも遅く取り外すのが原則である。

 

回答

3.誤:取り外した後 → 正:取り外す前

 

4.誤:1800kg/m3 → 正:2400kg/m3

 

8.誤:5倍 → 正:10倍

 

10.誤:遅く → 正:早く

 

【記述】鉄筋・型枠工の施工段階において建設副産物の発生抑制対策を5つ記載 H22問6-2

鉄筋
  • 端材を少なくするような発注、加工
  • 工場加工による計画的加工
  • 錆・腐食防止のためのシート等による養生
  • 搬入時の省梱包

 

型枠
  • 木製型枠の転用回数増加
  • 丁寧な型枠脱型を行い破損を防ぐ
  • 木製型枠から鋼製・アルミ製型枠への転換
  • システム型枠の使用
  • デッキプレートの使用
  • 現場打ちからプレキャストへの転換

【記述】コンクリート中の鉄筋を保護する性能を確保するための有効な対策を5つ記載 H22問3-2

  • 中性化対策としてコンクリートのW/Cを50%以下とする、鉄筋のかぶりを大きくする。
  • 塩害対策としてW/Cを小さくする、混合セメントを使用する、表面を被覆する、電気防食をほどこす、かぶりを大きくする。
  • 塩害対策としてW/Cを小さくする、AE剤・AE減水剤により適正量のエントレインドエアを連行させる。
  • 化学的侵食対策としてW/Cを小さくする、かぶりを確保する、表面を被覆する。
  • アルカリシリカ反応対策としてアルカリ総量を抑制する(単位セメント量の抑制、アルカリ総量3.0kg/m3)、高炉セメント・フライアッシュセメントを使用する、無害な骨材を使用する。
  • 温度ひび割れ対策として単位セメント量の低減、低発熱セメントの使用、クーリング。
  • 沈みひび割れ対策としてタンピングや再振動、単位水量の低減、下部の沈下を待って打設。
  • 乾燥収縮対策として単位水量の低減、粗骨材最大寸法を大きくする。
  • プラスチックひび割れ対策として養生での直射日光・風の遮蔽、十分な湿潤養生。
  • コールドジョイントひび割れ対策として振動棒を下層コンクリートに十分挿入、打ち重ね時間を空けない。

【穴埋め】生コンの受入れ検査時の留意事項 H22問4-2

  • フレッシュコンクリート試験は、コンクリート(イ)を評価するために広く用いられている。また、コンクリート(ロ)についてもこの試験によってある程度判断することができる。したがって、スランプの試験値だけでなく、試験後のコンクリートの形や均質性などを注意深く観察し、(ハ)の良否を判定するうえで参考にすると良い。
  • スランプの判定基準としては、5~8cmのコンクリートの許容差は±(二)cmである。
  • フレッシュコンクリート中の(ホ)を推定する試験方法として、加熱乾燥法、減圧乾燥法、エアメータ法、静電容量法などがある。

 

 

 

 

回答

(イ)コンシステンシー

(ロ):プラスティシティ

(ハ):ワーカビリティ

(二): 1.5

(ホ):単位水量

 

【記述】高所作業における墜落防止策・飛来防止策(5つ記載) H24問5-2

墜落防止

  • 高さが2m以上の箇所で作業を行う場合は、足場を組み立てる等の方法により安全な作業床を設け、手すりには必要に応じて中さん、幅木を設ける。
  • 作業床、囲い等の設置が著しく困難なとき、または作業の必要上から臨時に囲い等を取り外すときは、防護網を張り、作業員に安全帯を使用させる等の措置を講じる。
  • 足場および鉄骨の組立、解体時には、安全帯が容易に使用できるよう親綱等の設置を設ける。
  • 足場等の作業床は、日常作業開始前および必要に応じ点検し保守管理に努める。この際に、工事の進捗、現場条件等により変化していく工事現場においては、日々、該当する場所、作業の種類等に応じて適切な方法をとり、安全確保を図る。
  • 通路の主要な箇所には、安全通路であることを示す表示をする。
  • 坑内あるいは夜間作業を行う場合には、通路に正常の通行を妨げない範囲内で必要な採光または照明設備を設ける。
  • 通路面は、つまずき、滑り、踏み抜き等の危険のない状態に保持する。
  • 作業床の端、開口部等には、必要な強度の囲い、手すり、覆い等を設置する。
  • 床上の開口部の覆い上には、原則として材料等を置かないこととし、その旨を表示する。

 

飛来防止

  • 構造物の出入口と外部足場が交差する場所の出入口上部には、防網など飛来防止措置を講じる。
  • やむを得ず高さ3m以上の高所から物体を投下する場合には、投下設備を設け、立入禁止区域を設定して監視員を配置して行う。
  • 足場、鉄骨等物体の落下しやすい高所には物を置かない。また、飛散物を仮置きする場合には緊結するか、箱、袋に収納する。
  • 上下作業は極力避ける。
  • 道路または民家等に近接している場所での工事では、朝顔等の跳ね出しによる落下防止設備を設ける。

太字:覚えやすいところ

【記述】土石流発生するおそれのある河川で事業者があらかじめ定めておかなければならない事項(3つ記載) H24問5-1

  • 降雨量の把握方法
  • 監視人の配置方法
  • 警報の方法
  • 作業中止決定の条件
  • 前兆現象の観察方法
  • 前兆現象がある場合の措置
  • 避難訓練の内容と時期