はしご車のはしごが届く距離

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三角比(サイン・コサイン)

消防法や建築基準法に出てくる数字には根拠があり、その根拠を三角比を用いて考察する

ことで、この単元の有用性を感じることが、この教材のねらいである。

①はしごが届く距離Ⅰ


 はしご車は、はしごの長さが30mのものが一般的であり、はしごが最大75°の角まであがる

 ということである。このとき、どれくらいの高さまではしごをかけることができるだろうか?

 またそのときに必要な道路の幅も考えよ。ただし、消防車の高さは3m、幅は2mであると

 する。

高さ h=3+30×sin75°≒3+30×0.9659=31.977m

必要な道路の幅 x=2+30×cos75°≒2+30×0.2588=9.764m

となる。これによると、高さ約31m、ビルにして10階くらいの高さに

はしごをかけることができる。しかし、いくらはしごの高さが足りて

も、道路の幅が約10mないと、はしごをかけることができないこともわかる。

②消防法と建築基準法

消防法第8条の2によると、31mを超えるビルを高層建築物という。いわゆる高層ビルである。

31mというと10階建てのビルに相当する。東京消防庁は、「共同住宅以外の高層建築物では、

火気使用設備に都市ガスを使用する器具はなるべく使用せず、やむを得ず使用するときは、

31m以下の階で使用する。31mを超える階では展望を目的とした飲食店など、機能上必要と

認められるものに限られる。」などと行政指導している。この31mというのが、はしご車が届く

距離からきていると考えられる。

また、建築基準法では、道路斜線制限という法律で目の前の

道路の幅に対する建物の高さを制限している。これは、まず

建物は幅2m以上道路に接している必要があり(消防車が

通れる幅ということだろう)、ビルなどの商業系用途の場合、

その前面道路の反対側の境界から敷地に向かって、

図2のように、1:1.5の斜線内に入る高さに立てなければならないのである。

つまり、31mの高さの建物を建てるためには31÷1.5≒20.67mの幅が必要ということである。

これは、はしご車がはしごをかけるために必要な幅としては十分である。ちなみにこのとき、

tanθ=1.5のときのθ≒56.3なので、はしご車のはしごを56.3度まで立てればよいことになる。

住宅地の場合は少し厳しく1:1.25である。例えば高さ8mの3階建ての家を建てるのに必要な

幅は、8÷1.25≒6.4mとなる。

③はしごが届く距離Ⅱ


 はしご車で、はしごの長さが最長のものは50mである。同様にはしごが最大75°の角まで

 あがるとき、最大どれくらいの高さまではしごをかけることができるだろうか?

 またそのときに必要な道路の幅も考えよ。

 

高さ h=3+30×sin75°≒3+50×0.9659=51.295m

必要な道路の幅 x=2+30×cos75°≒2+50×0.2588=14.94mとなる。

これによると、高さ約52m、ビルにして16~17階くらいの高さにはしごをかけることができる。

しかし、いくらはしごの高さが足りても、道路の幅が約15mないとはしごをかけることが

できないこともわかる。

(参考資料)
[1]吉岡淳(2003),「定理を得る過程を追体験する授業」,『高等学校の数学の授業と授業研究』,
  国立教育政策研究所.
[2]ホームページ「全国住宅展示場ネットワーク.総合住宅展示場ガイド.住まいの知識-建築法規-」,
  http://www.e-a-site.com/knowledge/rule/index.html