移動式クレーンジブ傾斜角と作業半径の関係【逆比例の仕組み】

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「ジブ傾斜角を変えると、なぜ吊り上げ能力が変わるのか」は移動式クレーン運転士試験の頻出テーマです。傾斜角と作業半径の逆比例の関係を正確に理解することで、力学問題への応用もスムーズになります。

ジブ傾斜角とは

ジブ傾斜角とは、ジブ（ブーム）が水平面となす角度のことです。ジブを立てた状態（垂直に近い）では傾斜角が大きく、寝かせた状態（水平に近い）では傾斜角が小さくなります。一般的な移動式クレーンのジブ傾斜角の範囲は20〜80°程度です。

なお、資料によっては「水平面との角度」と「垂直面との角度」の2通りの表現があるため、問題文の定義を確認する習慣をつけましょう。

作業半径とは、クレーンの旋回中心（旋回軸）からフック（吊り荷の鉛直線）までの水平距離です。作業半径が大きくなると、吊り荷が旋回軸から遠ざかるため、転倒モーメントが増大し、定格総荷重は小さくなります。

ジブ傾斜角と作業半径・定格総荷重には次の関係があります。

ジブ傾斜角	作業半径	定格総荷重
大きい（立てる）	小さくなる	増加する
小さい（寝かせる）	大きくなる	減少する

概算式：作業半径 ≒ ジブ長 × cos（傾斜角）

例えばジブ長10 mで傾斜角60°なら、作業半径 ≒ 10 × cos60° = 10 × 0.5 = 5 m。傾斜角30°に寝かせると作業半径 ≒ 10 × cos30° ≒ 8.7 mに広がります。

クレーンに付属する「荷重特性曲線（定格総荷重線図）」は、横軸に作業半径（m）、縦軸に定格総荷重（t）をとった曲線です。右に行くほど（作業半径が大きくなるほど）定格総荷重は低下します。アウトリガーの張り出し幅ごとに複数の曲線が描かれているため、現場の条件に合った線を読み取ることが必要です。

出典：クレーン等安全規則（昭和47年労働省令第34号）・安全衛生技術試験協会公表試験問題

実際の作業でジブ傾斜角から作業半径を求める場合は、以下の近似式を使います。

作業半径（m）≒ ジブ長（m）× cos（傾斜角°）

ただしこれは簡略式であり、旋回体の中心からジブ付け根までのオフセット距離（e）が加わります。正確には「作業半径 = ジブ長 × cos（傾斜角）+ e」となります。試験では近似式で十分対応できます。

ジブ長（m）	傾斜角（°）	cos値	作業半径の概算（m）
10	30	0.87	約 8.7
10	45	0.71	約 7.1
10	60	0.50	約 5.0
10	75	0.26	約 2.6

荷重特性曲線では、作業半径が小さいほど（右から左に行くほど）定格総荷重が増加する右肩下がりの曲線になります。実際の機種の一例として、ある25 t吊り移動式クレーンでは作業半径3 mで25 t、作業半径12 mで3 t程度まで落ちる設計になっています。

このため「どの作業半径でどの程度の荷物を吊れるか」を事前に確認しておくことが作業計画の基本となります。

クレーン等安全規則では、製造者が定めた使用範囲外のジブ傾斜角での作業は禁止されています。各機種には最大・最小のジブ傾斜角が定められており、これを超えると過負荷や構造への過大な応力が生じる危険があります。

また、強風時（瞬間風速10 m/s超）にはジブを下ろすか作業を中止し、ジブ傾斜角の変更も慎重に行う必要があります。

作業半径とジブ傾斜角を決める際は、以下の手順で検討します。

出典：クレーン等安全規則（昭和47年労働省令第34号）・安全衛生技術試験協会公表試験問題

クレーンメーカーが定めた最大・最小のジブ傾斜角の範囲を超えた使用は禁止されています。傾斜角を最小（寝かせすぎ）にすると、ジブに過大な曲げ応力がかかり、折損のリスクがあります。逆に最大（立てすぎ）にすると、ジブが後方に倒れる「後倒し（バックスラム）」の危険があります。

試験では「傾斜角の最大・最小を守る理由」も問われます。作業前には必ず機種ごとの仕様書で傾斜角の使用範囲を確認することが重要です。

出典：クレーン等安全規則（昭和47年労働省令第34号）・安全衛生技術試験協会公表試験問題