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80年前に建設された壮大なフーバーダム は今もなお顕在で管外洪水調節初電の領域 でアメリカ国民の生活を支えています豪雨 の時でもこのようにフーバーダムから水が 溢れ出て破壊されることはありません フーバーダムに隠されたエンジニアリング の秘密へようこそ今回の動画では フーバーダムの設計技師ジョンサベージ氏 になったつもりでアリゾナ州のコロラド川 に巨大なダムを設計建設をしてみ ましょうジョンサベージ氏の測量チームは コロラド川のそばにあるブラック キャニオンマウンテンに狙いを定めました それはなぜか山々の高さがそこそこあり 感覚が狭いので建設資材を大幅に節約する できるしかしプロジェクトチーフ エンジニアの前にはまだ多くの設計上の 課題が残っていますまずは幅がいてで 真っすぐなコンクリート壁の設計から始め ましょう強い水圧がかかると当然ながら壁 は変形して曲がりますこの曲げによって 外側の繊維が伸び内側の繊維が圧縮されて いるのが分かりますこの時壁の下流側には 重力が上流側には圧縮力が発生してい ますコンクリートは引っ張り力が加わると 簡単にひび割れが発生してしまうものです 一般的に現代の建築物では大きな引っ張り 過重を容易に受けることができる鉄筋を 使用することでこの問題を解決しています がジョンサ実施は鉄筋を必要としない もっとシンプルな解決策アーチダム技術を 考えていましたダムに極力を持たせると アーチダムになりますこのアニメーション からも分かるようにアーチダムは水の負荷 がかかると変形し ますここでダムの変形した形と元の形を 比べてみると上流側と下流側の繊維が共に 縮小しておりダム全体に圧縮過重がかかっ ていることが分かりますコンクリートは 強い圧縮力に耐えることができますこれが アーチダム技術のシンプルな美しさなの ですしかしダムを共用するとやはり水圧で 倒壊する可能性は十分に残りますこの問題 を解決するにはダムの幅を底辺に向かっで 徐々に大きくしていけばいいのですそう すればダム本体の重心を低くすることが できますアプローチによりダム本体の重心 が下がり重心が低ければ低いほど物体の 安定性は高くなります先ほど設計した デザインは重力式アーチダムと呼ばれる もので引っ張り王力と安定性の問題を克服 することができる設計になっていますまた この幅を大きくした設計は先端王力にも 抵抗することがができますダム本体に かかる水圧図は一様ではなく底部に向かう につれて大きくなる三角形の形をしてい ますしかしダムの面積は底辺に向かって 大きくなるためどの断面でも先端王力の値 はほぼ同じになるの です次にサージ士が直面した大きな問題は ダムの高さでしたダムは高ければ高いほど 貯水容量が大きくなりますこれは発電や 洪水調節に利なのは言うまでもありません が山の壁と同じ高さのダムを建設すること は可能なのでしょうかまずダムの太陽年数 内に起こりうる最大洪水流量を分析する 必要がありますがこれは地域の降雨データ や修水域によって異なりますこれだけ高い ダムを建設しておいて集中豪雨の時でも ダムの容量に満たないのであれば明らかに やりすぎな設計と言える でしょうしかも高いダムはも多く建設費も 大幅にアップするのですそこでサベージ士 は費用体効果が高く近隣都市の水需要を 満たしかつ洪水調節ができる高さを選び ましたその結果選ばれたのが726フと いう高さだったわけですこれでダムの主要 設計部分は完了しかしこれからが最も興味 深い建設の実行部分 ですアーチ式重力式ダムなので過重を 伝えるためには強力な三壁が必要となり ます山の断面図を見てみましょう表面の岩 が風化してかなり弱くなっているのが 分かりますそこでフーバー建設で最初に 行った仕事は風化した岩を全て取り除き 原生癌に到達するためにジャックハンマー で穴を開けダイナマイトで爆破葉っぱの後 はロープを使ったアクロバティックな作業 で壁面のガ板を取り除き掘削剤はトラック で運び出します このダムは側壁との切合部を強固にする 必要がありますそのためダイナマイトの 爆発を利用して再び三壁をアーチ型に くっくこの深い穴からダム本体が形成され 山壁とダムの結合は非常に強くなります さてこのような巨大ダムの重さに地盤が どう耐えるかは大きな問題となります掘削 の際には皇室地層と呼ばれる強固な地相に 到達することが重要この硬い地層を 見つけるために作業員はパワーショベルを 使いなんと135Fの深さまで川底ダムの 基礎幅と同じ幅で掘削したの ですここで1つこの工事を始める前に川の 流れを別の方向に変える必要があったこと をお伝えしておきますそのために仮説の コッファーダムや分水冷のトンネルを建設 たさあいよいよコンクリートうちですその のためにはまずコンクリートうちのための 木材でできた型枠を手配しなければなり ません型枠ができたらいよいよ コンクリートを流し込んでいくのですが ここで問題になるのはセメントが水と反応 する時に熱が発生することプロジェクトの 規模を考えると1度に全てのコンクリート を流し込んでしまうと膨大な熱を蓄えて しまい材料の膨張やコンクリートの熱れが 発生してプロジェクトは大失敗に終わり ますこの問題を解決するために考案された 建設的工夫は匠にダム全域を約50く 50ftのブロックに分割し各ブロックの 型枠光に1つずつコンクリートを流し込ん でいくというアプローチ少量の コンクリートが冷却にかかる時間を大幅に 短縮することができたのですさらにこの ブロックに直径2inの交換を埋め込み.
パイプが冷たい水を運びコンクリートの 温度をコントロールしさらに早く簡単に 固めることができるという仕組みです そしてコンクリートが固まったところで鉄 パイプにグラウトとセメントを混ぜた スラリーを注入この技術がこをそうして フーバーダムは現在もひび割れを起こして んではフーバーダムの最大の用途である 発電について詳しく見ていきましょうダム の水域に4本の巨大な塔があるのをご存知 でしょうかこれが手水塔ですこのの高さに 沿っていくつかのゲートがあり水の流量を 調節してい ますそしてこの主水糖とタービンに水を 運ぶ500ftの動水路がつがっています 発電のためにサベージ氏は下流のダムの底 に有次型の発電所を設計し同水路の水が 17機のフランシス型垂直タービンを回し それが一連の発電機を回転させ発電機1台 で10万人の電力を賄うことができる 優れ物ですその後この水は狩の水口から 管外用に放流されフーバーダムは100万 界以上の土地に管外陽水を供給しています 面白いことにフーバーダムは世界最大の 人工庫の1つミード庫も作っていますこの 巨大な貯水施設によって地下水の観葉を 助け近隣の井戸の水位を上昇させることが ですダムの次の用途は洪水調節です洪水や 大雨の際ダムに水を溜めることで下流域の 人命や建造物を脅かすことがないように 目的さあここでちょっとした設計上の課題 を考えてみましょうもしダムが溢れて しまったら下流に建設された構造物は簡単 に損傷を受けてしまいますここで上流の ダムの左右に法水路と呼ばれる通路を設け 下流に水を流せるようにしたのですこの 放水路はダムの天場から27F下に位置し ており水がその高さに達すると放水路に 流れ込み始め ますまたフーバーダム本体の中を実際に 歩くことができることを皆さんはご存知 でしたか複数のトンネルがダム本体の中に 隠されていますトンネルを作らなければ ならない理由としては皆さんもおなじみの シンプルな現象水の浸透にあります圧力が かかった液体は常に多質な物質を通って 逃げようとし ますここでは水分子は浸透効果によって ダム本体の下の土の中を流れていくわけ ですがここでも問題はこの流れがダムの 底面に高い流気圧を発生させダムの安定性 を極端に低下させるところにありますそこ でサージ士はダム本体と底面からの浸透水 を全て集めるトンネルギャラリーを設計し これによって流気圧が大幅に軽減され集め られた水は完全に放流されますまた ギャラリーは漏水や亀裂の点検のための 通路にもなっているのも特徴です フーバーダムが今もなおアメリカ国民の 生活を支えている背景にはこうした将来を 見据えた綿密なエンジニアリング的計画が あったからこそなのですフーバーダムの 工学的な異業について楽しみながら学んで いただけたでしょうか最後にはありますが この巨大ダムを実現するために命を捧げた 96人の作業員の方々に経緯を込めてご 明服をお祈りいたしますそれではまた次回 の動画でお会いしましょうご視聴 ありがとうございました.