技術士『ゆっくりシリーズ風な解説』R05【0902建設部門-鋼構造及びコンクリート】問題Ⅱ-2-1：コンクリート -問い別模範解答論文付き-

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この解説は、
R05年度「0902建設部門-鋼構造及びコンクリート」
選択問題Ⅱ-2-1を基に構成しています。

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👇0902建設部門-鋼構造及びコンクリート｜他問題の解説👇

　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R01：Ⅱ-2-1（鋼構造）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R01：Ⅱ-2-2（鋼構造）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R01：Ⅱ-2-3（コンクリート）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R01：Ⅱ-2-4（コンクリート）

　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R02：Ⅱ-2-1（鋼構造）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R02：Ⅱ-2-2（鋼構造）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R02：Ⅱ-2-1（コンクリート）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R02：Ⅱ-2-2（コンクリート）

　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R03：Ⅱ-2-1（鋼構造）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R03：Ⅱ-2-1（コンクリート）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R03：Ⅱ-2-1（複合構造物）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R03：Ⅱ-2-2（鋼構造）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R03：Ⅱ-2-2（コンクリート）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R03：Ⅱ-2-2（複合構造物）

　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R04：Ⅱ-2-1（鋼構造）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R04：Ⅱ-2-1（コンクリート）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R04：Ⅱ-2-1（複合構造物）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R04：Ⅱ-2-2（鋼構造）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R04：Ⅱ-2-2（コンクリート）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R04：Ⅱ-2-2（複合構造物）

　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R05：Ⅱ-2-1（鋼構造）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R05：Ⅱ-2-1（コンクリート）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R05：Ⅱ-2-1（複合構造物）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R05：Ⅱ-2-2（鋼構造）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R05：Ⅱ-2-2（コンクリート）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R05：Ⅱ-2-2（複合構造物）

　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R06：Ⅱ-2-1（鋼構造）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R06：Ⅱ-2-1（コンクリート）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R06：Ⅱ-2-1（複合構造物）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R06：Ⅱ-2-2（鋼構造）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R06：Ⅱ-2-2（コンクリート）
　0902 建設部門｜鋼構造及びコンクリート｜R06：Ⅱ-2-2（複合構造物）

👩‍🎓👧魔理沙と霊夢が自己紹介

👩‍🎓魔理沙：
よお！ 全国の受験生諸君、そして建設の世界に興味津々なみんな！
建設部門「鋼構造及びコンクリート」の技術士、そしてみんなの頼れる（自称）スーパー解説者、魔理沙だぜ！
この私が、どんなにカッチカチで難解な専門知識も、マスタースパークみたいに一瞬で分かりやすく解説してやるからな！
ま、隣にいるこいつにもちゃんと理解できるように、噛み砕いて教えてやるんだぜ！ なにせ私は説明が抜群に上手いからな！

👧霊夢：
もう、魔理沙ったら、最初からそんなに飛ばして大丈夫かしら？
でも、みなさんこんにちは！ 神社の巫女、霊夢よ。
鋼とかコンクリートとか、正直お賽銭とどっちが重いのかしら？ってくらいしか知らないんだけど…。
でも、魔理沙の説明はいつも不思議と頭に入ってくるから、きっと私でも大丈夫よね？ 今日はどんなお話が聞けるのか、とっても楽しみだわ！

👩‍🎓魔理沙：
おう！ どんと任せておけってんだ！ 霊夢の素朴な疑問も、ズバッと解決してやるぜ！
それじゃあ、今日も一日！

👧霊夢：
私たちと一緒に！

👩‍🎓魔理沙・👧霊夢：
ゆっくりしていってね！

📝R05「0902建設部門-鋼構造及びコンクリート」問題Ⅱ-2-1

❓問題文の前提とは

👧霊夢：
ねえ、魔理沙。この問題文、なんだか最初から「近年、想定を超える自然災害により、インフラ構造物に被害が生じる事例が増加している」って、ちょっと怖いことが書いてあるわね。これってどういうことかしら？

👩‍🎓魔理沙：
ああ、霊夢。それは最近よくニュースなんかでも耳にする話だろ？
まずはそこから解説していくぜ！

[1] 🌀増える想定外のピンチ！自然災害とインフラの被害

👩‍🎓魔理沙：
地球温暖化の影響なのか何なのか、昔の常識じゃ考えられないようなデカい台風が来たり、とんでもない量の雨が降ったり、大きな地震が起きたり…そういう「想定を超える自然災害」が増えてるんだ。

👧霊夢：
想定を超える…ってことは、今まで「これくらいなら大丈夫だろう」って思ってたよりも、もっとすごい災害が来ちゃうってことね？

👩‍🎓魔理沙：
その通りだぜ！ それで、そういうヤバい災害のせいで、私たちの生活を支えている道路とか橋、堤防みたいな「インフラ構造物」が、設計した時の予想を大幅に超えるダメージを受けちまう事例が増えてるってわけなんだ。

👧霊夢：
「インフラ構造物」って、具体的にはどんなものなの？ お賽銭箱もインフラかしら…？

👩‍🎓魔理沙：
（呆れ顔で）霊夢、お賽銭箱はちょっと違うだろ…。インフラ構造物ってのは、もっと規模がデカくて、社会全体の基盤になる施設のことだ。例えば、みんなが毎日使う道路や、電車が走るための橋、電気を送るための鉄塔、川の水をせき止めるダム、船が着く港の岸壁なんかがそうだな。これらが壊れちまうと、たくさんの人の生活がストップしちまうだろ？

👧霊夢：
確かに、橋が壊れたら向こう岸の饅頭屋に行けないし、電気が止まったらゲームもできないわ！ それは困るわね…。

👩‍🎓魔理沙：
だろ？ だから、そういう事態にどう備えるかが重要になってくるんだ。
そこで、次のポイントに進むぜ！

[2] 💪それでも負けない！超過外力とインフラの守り方

👧霊夢：
問題文の続きには「今後、新設構造物の設計、既設構造物の補強設計、施工計画等を行う際に、設計荷重を超える自然現象の外力(超過外力)が作用したとしても、損傷を制御し、構造物として必要な性能を確保するために…」ってあるけど、ここもなんだか難しい言葉が並んでいるわね。「設計荷重」とか、「超過外力」って何かしら？

👩‍🎓魔理沙：
よし来たな、霊夢！ そこが今回の問題のキモの一つだぜ！
まず「設計荷重」ってのは、構造物を作る時に「これくらいの力（荷重）までは、この構造物は安全に耐えられるように作ろうね」って技術者が計算して決める、いわば「想定内の力」のことだ。例えば、橋だったら「これくらいの重さのトラックが何台通っても大丈夫」とか、「風速〇〇メートルくらいの風が吹いても大丈夫」みたいな感じだな。

👧霊夢：
ふむふむ。じゃあ、「超過外力」っていうのは…？

👩‍🎓魔理沙：
その「設計荷重」、つまり「想定内の力」を遥かに超えちまう、とんでもなくデカい自然現象の力のことだ！ さっき言った「想定を超える自然災害」によって発生する、設計時には予想もしていなかったような、ものすごい風圧とか、津波の力とか、そういうのを「超過外力」って言うんだ。

👧霊夢：
なるほど！ 設計した時よりもっともっとスゴイ力が、ドーン！って来ちゃうってことね。それで、そんなとんでもない力が来ても「損傷を制御し、構造物として必要な性能を確保する」って、どういうことなの？ 完全に無傷でいられるってことかしら？

👩‍🎓魔理沙：
いや、さすがに超過外力が来たら、全くの無傷ってのは難しい場合が多いんだ。でも、ここで大事なのは、完全にペシャンコに壊れてしまうんじゃなくて、被害が広がるのをある程度に抑え込む（損傷制御）こと。そして、たとえ一部が壊れたとしても、例えば「人命は絶対に守る」とか「避難路としての機能だけは確保する」とか、その構造物が最低限果たさなければいけない役割（必要な性能）はなんとか維持する、ってことなんだぜ。

👧霊夢：
完全に壊れちゃうんじゃなくて、致命傷は避けつつ、なんとか一番大事な機能だけは守り抜く…みたいな感じかしら？

👩‍🎓魔理沙：
まさにそういうことだ！ 粘り強く耐える、しぶとい構造物にするってイメージだな！

[3] ✨未来への備え！冗長性と復旧性ってなんだ？

👧霊夢：
それで、そのために「冗長性（じょうちょうせい）の確保や災害後の復旧性（ふっきゅうせい）に配慮することが求められる」って書いてあるわね。「冗長性」と「復旧性」…また新しい言葉が出てきたわ。これはどういう意味なの？

👩‍🎓魔理沙：
おう、これも超重要ワードだぜ！ まず「冗長性」ってのは、簡単に言うと「フェイルセーフ」の考え方に近いんだが、「もし一箇所がダメになっても、すぐに全体がダメにならないように、あらかじめ予備の力を持たせたり、別のルートを用意しておく」ってことだ。

👧霊夢：
予備の力？ 別のルート？ もう少し詳しく教えてほしいわ。

👩‍🎓魔理沙：
例えば、橋を支えるメインの柱が一本あったとするだろ？ もしその柱が超過外力でダメージを受けても、他の柱や部材がその分をカバーして、橋全体がいきなり崩れ落ちないように設計しておくんだ。あるいは、一つの部品が壊れても、システム全体としては機能し続けられるように、バックアップの経路を用意しておく、みたいな感じだな。これが「冗長性の確保」だ。一つの部材に頼りっきりじゃなくて、複数の部材で支え合うイメージだぜ。

👧霊夢：
なるほど！ 一箇所がやられても、他でカバーして、最悪の事態は避けるための備えってことね！ なんか、チームプレイみたいね！

👩‍🎓魔理沙：
いい例えだぜ、霊夢！まさにそんな感じだ。
じゃあ、次に「復旧性」だが、これは文字通り「壊れた後に、どれだけ早く、簡単に元通りに直せるか」ってことだ。災害が起きた後、いつまでも道路や橋が使えなかったら、被災地の復興も遅れちまうし、経済活動もストップしちまうだろ？

👧霊夢：
確かに、早く直せないとすごく困るわね…。

👩‍🎓魔理沙：
だから、あらかじめ壊れそうな箇所を特定しておいて、そこを交換しやすい部品にしておくとか、点検や補修作業がしやすいような構造にしておくとか、そういう工夫が「復旧性への配慮」にあたるんだ。被害を最小限に抑えるだけじゃなくて、その後の立ち直りを早くするための準備も大事ってことだな。

👧霊夢：
壊れにくくする工夫と、もし壊れてもすぐに直せるようにする工夫、どっちも大切なのね！

[4] 👷‍♀️技術者の使命！君ならどうする？

👩‍🎓魔理沙：
そして、問題文の最後は「あなたが鋼構造物及びコンクリート構造物を担当する技術者として業務を行うに当たり、下記の内容について記述せよ。」と締めくくられている。

👧霊夢：
これは、私たち技術者が、この大変な状況に対して、どうすればいいのかを具体的に答えなさいってことなのね？

👩‍🎓魔理沙：
その通りだ、霊夢！ この問題は、単に知識を暗記しているかを問うてるんじゃなくて、鋼構造物やコンクリート構造物、つまり鉄でできた橋や建物、コンクリートでできたダムやトンネルなんかを扱う専門家として、この「超過外力」っていうヤバい敵に対して、どうやって「冗長性」や「復旧性」を考えて、インフラ構造物の被害をできるだけ小さくして、そこに住む人々の安全や生活を守るのか、そのための具体的な策を、技術者としてのあなたの言葉で述べなさい、っていうのがこの問題の大きなテーマなんだぜ。

👧霊夢：
うーん、なんだかすごく責任重大な役割だけど、魔理沙の説明で、問題文が何を言っているのか、どんなことを私たちに求めているのか、だいぶイメージが湧いてきたわ！

👩‍🎓魔理沙：
よし、その調子だぜ、霊夢！ この問題文の前提をしっかり理解することが、この後の設問（１）から（３）にバッチリ答えるための、超重要な第一歩だからな！

✅（１）具体的にどうする？超過外力対策の計画と技術！

👧霊夢：
魔理沙、問題文の前提はよくわかったんだけど、最初の設問（１）「対象とする構造物と自然災害を設定し、超過外力に対する冗長性の確保や災害後の復旧性を考慮した調査、構造検討すべき事項とその技術的内容について説明せよ。」って、具体的にどう答えたらいいのかしら？ なんだか、いっぺんに色々なことを聞かれているみたいで…。