二級建築士 過去問
令和元年(2019年)
問66 (学科3(建築構造) 問16)
問題文
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問題
二級建築士試験 令和元年(2019年) 問66(学科3(建築構造) 問16) (訂正依頼・報告はこちら)
- 根巻形式の柱脚において、柱下部の根巻き鉄筋コンクリートの高さは、一般に、柱せいの2.5倍以上とする。
- 充腹形の梁の断面係数は、原則として、断面の引張側のボルト孔を控除した断面について算出する。
- 圧縮力を負担する柱の有効細長比は、200以下とする。
- 鉄骨部材は、平板要素の幅厚比や鋼管の径厚比が大きいものほど、局部座屈が生じにくい。
- 鉛直方向に集中荷重が作用するH形鋼梁において、集中荷重の作用点にスチフナを設ける場合、スチフナとその近傍のウェブプレートの有効幅によって構成される部分を圧縮材とみなして設計する。
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この過去問の解説 (3件)
01
根巻の柱脚で、巻込みコンクリート高さは梁せいの2.5倍になるようにします。
また、根巻コンクリートの主筋は基礎コンクリート部に十分定着させるようにします。
2. 記述は正しいです
充腹梁の断面係数は、断面が引張になる部分のボルト穴部分の断面積を引いて計算します。
3. 記述は正しいです
鋼材の有効細長比は、柱の部分は200以下とします。
また、鋼材の柱以外の有効細長比は250以下とします。
4. 記述は誤りです
局部座屈は、板材の一部分が圧縮力に対して局所的に座屈する現象です。
板材の幅厚比が大きくなるにつれて、局部座屈が生じやすくなってしまいます。
5. 記述は正しいです
一般に、中間に設けるスチフナーはウェブに生じるせん断座屈を防止するために機能します。
梁に集中荷重がかかり、その近傍にある中間スチフナーは圧縮に抵抗する機能を持つようになります。
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02
柱下部の根巻き鉄筋コンクリートの高さは、柱せいの2.5倍以上とします。
2. 正しい記述です。
充腹形の梁の断面係数は、断面の引張側のボルト孔を控除し計算します。
3. 正しい記述です。
圧縮力を負担する柱の有効細長比は、200以下とします。
4. 不適当な記述です。
幅厚比や鋼管の径厚比が大きいものほど、局部座屈が生じやすくなります。
5. 正しい記述です。
H形鋼梁のスチフナは、ウェブプレートのせん断座屈を補強する目的で設けます。
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03
最も不適当なのは、「鉄骨部材は、平板要素の幅厚比や鋼管の径厚比が大きいものほど、局部座屈が生じにくい。」という記述です。
幅厚比や径厚比が大きいということは、板の幅や鋼管の直径に対して、板厚が相対的に薄いことを意味します。
薄い板ほど、圧縮力を受けたときに部分的にへこむような変形が起こりやすいため、幅厚比や径厚比が大きいほど局部座屈は生じやすくなります。
この記述は適切です。
根巻形式の柱脚は、鉄骨柱の下部を鉄筋コンクリートで包み込んで固定する方法です。
柱から基礎へ力を十分に伝えるため、根巻き部分にはある程度の高さが必要です。
一般に、根巻き鉄筋コンクリートの高さは、柱せいの2.5倍以上とします。
この記述は適切です。
ボルト孔がある部分は、その分だけ鋼材の断面積が小さくなります。
特に梁の引張側では、ボルト孔による断面の欠損が強度に影響するため、断面係数を求めるときは、原則として引張側のボルト孔を差し引いた有効な断面について計算します。
この記述は適切です。
細長い柱に圧縮力が加わると、材料そのものが壊れる前に、横へ大きく曲がる座屈が起こりやすくなります。
そのため、鉄骨造の柱では、圧縮材の細長さに上限を設けます。
圧縮力を負担する柱の有効細長比は200以下とするのが基本です。
この記述は不適当です。
幅厚比は、板の幅を板厚で割った値です。
たとえば、板幅が同じなら、板厚が薄くなるほど幅厚比は大きくなります。
同じように、鋼管も直径に対して肉厚が薄くなるほど径厚比が大きくなります。
板が薄くなるほど圧縮力によって部分的に変形しやすくなるため、
幅厚比・径厚比が大きいほど局部座屈しやすい
という関係になります。
したがって、「大きいものほど局部座屈が生じにくい」という部分が逆です。
この記述は適切です。
H形鋼梁に大きな集中荷重が作用すると、荷重点付近のウェブが局部的につぶれたり、座屈したりするおそれがあります。
そこで、その部分を補強するためにスチフナを設けます。
スチフナを設計するときは、スチフナだけでなく、近くのウェブの有効な部分も一緒に力を負担すると考え、スチフナとウェブの有効幅を合わせた部分を圧縮材として検討します。
この問題では、鉄骨部材の柱脚、断面欠損、細長比、局部座屈、スチフナについての基本的な考え方が問われています。
特に重要なのは、幅厚比・径厚比と局部座屈の関係です。
幅厚比が大きい=板が相対的に薄い
径厚比が大きい=鋼管の肉厚が相対的に薄い
ため、どちらも値が大きいほど局部座屈は生じやすくなります。
したがって、「幅厚比や径厚比が大きいものほど局部座屈が生じにくい」とする記述が最も不適当です。
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