甲種5類の製図｜緩降機の荷重・アンカー本数・間隔計算

甲種第五類の「製図」は、線をきれいに描く練習だけではありません。図面から寸法と荷重の向きを読み、緩降機の取付部に生じる力、金属拡張アンカーの本数・間隔を計算する力も問われます。

本記事では、消防試験研究センターが公開している甲種第五類の問題と解答、消防庁告示「避難器具の設置及び維持に関する技術上の基準の細目」を軸に、計算の順序を整理します。公式問題そのものは転載せず、公開例から読み取れる考え方とオリジナル例題で解説します。

甲種第五類は鑑別等5問・製図2問

消防設備士試験の甲種第一類から第五類は、筆記45問に加えて、実技試験として鑑別等5問・製図2問が出題されます。甲種第五類は機械分野で構成され、科目免除がない場合の試験時間は合計3時間15分です。

ここでいう実技試験は、器具を実際に操作する試験ではなく、写真、イラスト、図面などを使う記述式です。現在の公式公開例では、第五類の鑑別等で金属拡張アンカーボルトの呼び径とスリーブ長さを識別し、製図で一人用緩降機の取付け具を計算しています。

最初に押さえる取付部の用語

緩降機の構造と取付け具は「緩降機・救助袋の構造」、固定部・開口部・降下空間は「避難器具の降下空間・操作面積」で整理しています。

計算1：基本荷重を求める

消防庁告示第2号は、避難器具の種類に応じて別表第一の荷重を組み合わせ、固定部がその合成力に耐えることを求めています。まず、問題文で指定された器具の人数・付加荷重と、別表又は問題で与えられた荷重値を確認します。

現在の公式公開例は一人用緩降機で、解答は次の計算です。

「使用者の体重をkgで入れる」「一律に安全率を掛ける」という計算ではありません。問題の条件と告示別表の荷重を、単位kNのまま扱います。器具の人数や付加荷重が変われば結果も変わるため、4.0kNだけを固定暗記しないことが大切です。

計算2：モーメントから支点に働く力を求める

取付け具の構造図では、基本荷重が作用する位置から支点までの距離と、支点間の距離を読み取ります。回転のつり合いを使い、左右のモーメントを等しくします。

公式公開例では、W＝4.0kN、L＝875mm、h＝250mmです。

F ＝ 4.0 × 875 ÷ 250 ＝ 14kN

875mmと250mmは両方ともmmなので、比を取ると長さの単位は消えます。図面の寸法をcmとmmで混在させないこと、荷重点からどの支点までの距離かを取り違えないことが重要です。

計算3：金属拡張アンカーの最少本数

告示第2号の金属拡張アンカーによる標準工法では、次の式を満たす必要があります。

公式公開例はF＝14kN、M10、コンクリート設計基準強度18N/mm²で、P＝5.7kNです。

1. 14 ÷ 5.7 ＝ 約2.46
2. Nは整数で、2.46より大きくする
3. 最少本数は3本

式は「以下」ではなくF÷N＜Pです。F÷Pがちょうど整数になる場合、その整数本では等号になってしまうため、さらに1本必要です。また、Nは取付け部にある全ボルト数ではなく、引張力がかかる金属拡張アンカーの本数です。

計算4：アンカー間隔・へりあき

金属拡張アンカーの配置では、埋込深さを基準に二つの寸法を確認します。

• アンカー相互の間隔：埋込深さの3.5倍以上
• へりあき：埋込深さの2倍以上

公式公開例のM10は埋込深さ40mmなので、最小間隔は40×3.5＝140mmです。へりあきも確認する問題なら、40×2＝80mm以上となります。

呼び径別の数値表

告示第2号の表へ、最小間隔と最小へりあきを計算して加えると次のようになります。

許容引抜荷重P

Pは呼び径だけで決まりません。コンクリートの設計基準強度との交点から選びます。軽量コンクリートや気泡コンクリートの部分は、告示の金属拡張アンカー標準工法の対象外です。

オリジナル例題

次の条件は学習用に作成したもので、公式問題の転載ではありません。

問1：支点に働く力

F＝4.2×900÷300＝12.6kN

問2：アンカー最少本数

M12・18N/mm²のPは8.9kNです。12.6÷8.9＝約1.42ですが、N≧2なので、最少本数は2本です。確認すると12.6÷2＝6.3＜8.9を満たします。

問3：最小間隔・へりあき・穿孔深さ

M12の埋込深さは50mmです。最小間隔は50×3.5＝175mm、最小へりあきは50×2＝100mm、穿孔深さの下限は70mmです。

答案を作るときの確認順

1. 条件へ印を付ける：人数、付加荷重、呼び径、コンクリート強度、図面寸法を拾う
2. 基本荷重をkNで出す：問題で指定された荷重を使い、kgへ勝手に変えない
3. 図の支点と距離を確認する：モーメントの腕L・hを取り違えない
4. F÷N＜Pを満たす整数を選ぶ：N≧2と不等号に注意する
5. 埋込深さを基準に寸法を出す：間隔3.5倍、へりあき2倍、穿孔深さ下限を分ける
6. 計算式・単位・答えを書く：途中式を残し、kN・mm・本を答案上で区別する

旧記事から訂正したポイント

• 甲種第五類の製図を「設置個数・降下空間・図記号が中心」と断定しない
• 「○に緩」「○に救垂」などの独自図記号を公式記号として暗記しない
• 操作面積を器具共通の0.5m×0.5mとして扱わない
• 避難器具用ハッチの開口を直径60cmとしない。告示は直径0.5m以上の円が内接する大きさ
• 取付部を「破断荷重÷使用荷重」という一律の安全率だけで判定しない
• 金属拡張アンカーをkgの引抜強度だけで選ばず、F÷N＜P、呼び径、コンクリート強度、埋込深さ、間隔、へりあきを確認する

設置義務・必要個数・適応器具は「避難器具の設置義務」、点検時の取付具・支持部の確認は「避難器具の点検・整備」を参照してください。

まとめ

• 甲種第五類の実技は鑑別等5問・製図2問。
• 現在の公式公開例では、一人用緩降機の基本荷重、支点の力、アンカー本数・間隔が扱われている。
• 支点の力は、荷重と距離からモーメントのつり合いで求める。
• アンカー本数はF÷N＜P、かつN≧2を満たす最小整数とする。
• アンカー間隔は埋込深さの3.5倍以上、へりあきは2倍以上。
• 埋込深さ、穿孔深さ、呼び径、コンクリート強度を混同しない。
• 公開例は一部であり、非公開の配点・頻度・出題パターンは断定しない。

次に読む記事

• 緩降機・救助袋の構造 ── 調速機、ロープ、着用具、取付け具
• 避難器具の降下空間・操作面積 ── 器具別の開口部と設置寸法
• 避難器具の点検・整備 ── 取付具・支持部・格納状況の確認
• 甲種第五類の鑑別等対策 ── 写真・部品・構造図の読み方
• 甲種第五類ロードマップ ── 試験範囲の学習順

参考資料・一次情報

• 消防試験研究センター「試験科目及び問題数」
• 消防試験研究センター「過去に出題された問題」
• 消防設備士試験 甲種の公式公開問題・解答（PDF）
• 消防庁告示第2号「避難器具の設置及び維持に関する技術上の基準の細目」（PDF）
• e-Gov法令検索「消防法施行規則」 ── 第27条

本記事は試験学習用の整理です。実際の設計・施工では、器具の認定仕様、製造者の設計資料、建築物の構造、所轄消防機関の運用を確認し、必要な資格と安全管理のもとで行ってください。

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