二級建築士 過去問
令和元年(2019年)
問67 (学科3(建築構造) 問17)
問題文
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問題
二級建築士試験 令和元年(2019年) 問67(学科3(建築構造) 問17) (訂正依頼・報告はこちら)
- 高力ボルト摩擦接合によるH形鋼梁継手の設計において、継手部に作用する曲げモーメントが十分に小さい場合であっても、設計用曲げモーメントは、梁の降伏曲げモーメントの 1/2 を下回らないようにする。
- 一つの継手に高力ボルト摩擦接合と溶接接合とを併用する場合において、高力ボルト摩擦接合が溶接接合より先に施工されるときは、高力ボルト摩擦接合と溶接接合の両方の耐力を加算することができる。
- 重ね継手において、かど部で終わる側面隅肉溶接又は前面隅肉溶接を行う場合、連続的にそのかどをまわして溶接し、まわし溶接の長さは、隅肉サイズの2倍を原則とする。
- 構造計算に用いる隅肉溶接の溶接部の有効のど厚は、一般に、隅肉サイズの 1/2 とする。
- 構造用鋼材の高力ボルト摩擦接合部の表面処理方法として、浮き錆(さび)を取り除いた赤錆(さび)面とした場合、接合面のすべり係数の値は0.45とする。
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この過去問の解説 (3件)
01
ボルト接合部の応力が梁などのほかの部分より小さすぎると、梁全体としては弱点部分になってしまいます。
梁の連続性を保つためには、継手部分の応力を梁部材の応力の1/2を超える数値になるように設計します。
2. 記述は正しいです
高力ボルト接合を先行して施工した場合は、溶接接合時の熱変形が生じないため両方の許容耐力を足して設計します。
3. 記述は正しいです
かど部の回し溶接の長さは、溶接サイズの2倍の長さとします。
ゆえに、側面隅肉溶接・前面隅肉溶接の有効長さは、回し溶接長さ分を減じて設計します。
4. 記述は誤りです
有効のど厚は突合せ溶接で母材の薄い方の板厚とし、隅肉溶接で溶接サイズの0.7倍とします。
5. 記述は正しいです
浮きさびを除去した赤さび面では、鋼材の滑り係数を0.45として計算します。
この記述は頻出問題なので、覚えておきましょう。
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02
継手部の設計用曲げモーメントは、梁の降伏曲げモーメントの 1/2 を下回らないようにします。
2. 正しい記述です。
溶接接合より先に高力ボルト摩擦接合をした場合は、両方の耐力を加算することができます。
3. 正しい記述です。
角部に当たるまわし溶接の長さは、隅肉サイズの2倍を原則とします。
4. 不適当な記述です。
隅肉溶接の溶接部の有効のど厚は、隅肉サイズの0.7倍とします。
5. 正しい記述です。
高力ボルト摩擦接合部の浮き錆を取り除いた場合、接合面のすべり係数の値は0.45とします。
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03
最も不適当なのは、「構造計算に用いる隅肉溶接の溶接部の有効のど厚は、一般に、隅肉サイズの1/2とする。」という記述です。
隅肉溶接の有効のど厚は、一般に隅肉サイズの0.7倍として計算します。
隅肉溶接の断面を直角二等辺三角形として考えると、最も薄い部分の厚さは隅肉サイズの約0.7倍になるためです。したがって、「1/2」としている点が誤りです。公的な構造計算資料でも、有効のど厚はa=0.7sとして計算されています。
この記述は適切です。
H形鋼梁の継手は、計算上その位置に生じる曲げモーメントが小さくても、継手部分だけが弱点とならないようにする必要があります。
そのため、高力ボルト摩擦接合による梁継手では、設計用曲げモーメントを梁の降伏曲げモーメントの1/2以上として設計します。
つまり、実際に計算された曲げモーメントが小さい場合でも、一定以上の耐力を継手に持たせます。
この記述は適切です。
高力ボルトを先に締め付け、その後に溶接を行う場合は、高力ボルト接合部があらかじめ十分に密着しています。
このため、適切に施工された併用継手では、高力ボルト摩擦接合と溶接接合の耐力を加算して扱うことができます。高力ボルト協会も、高力ボルトを溶接より先に施工する場合には、両者の耐力を加算できると説明しています。
反対に、溶接を先に行うと、溶接による熱変形などによって接合面が十分に密着しないおそれがあるため、同じようには扱えません。
この記述は適切です。
重ね継手の隅肉溶接がかど部で終わる場合、その部分で急に溶接を終えるのではなく、かどを連続してまわり込むように溶接します。
この「まわし溶接」の長さは、原則として隅肉サイズの2倍とします。
かど部分まで連続して溶接することで、力が急激に集中することを抑え、接合部へ力をなめらかに伝えやすくします。
この記述は不適当です。
隅肉溶接の有効のど厚は、一般に、
有効のど厚=隅肉サイズ×0.7
として求めます。
たとえば隅肉サイズが10mmなら、
10×0.7=7mm
が有効のど厚です。
したがって、
1/2=0.5倍ではなく、約0.7倍
とするのが適切です。
この記述は適切です。
高力ボルト摩擦接合では、ボルトで鋼材どうしを強く締め付け、接合面の摩擦力によって力を伝えます。
そのため、接合面が滑りにくい状態になっていることが重要です。
浮き錆を取り除いた良好な赤錆面では、設計上のすべり係数を0.45として扱います。高力ボルト協会でも、建築分野の高力ボルト摩擦接合では、原則としてすべり係数0.45を確保することが示されています。
この問題で特に重要なのは、隅肉溶接の「隅肉サイズ」と「有効のど厚」の違いです。
隅肉サイズをsとすると、有効のど厚aは、
a=0.7s
です。
したがって、有効のど厚を隅肉サイズの1/2とする記述が最も不適当です。
あわせて、
H形鋼梁継手の設計用曲げモーメントは、梁の降伏曲げモーメントの1/2を下回らない
高力ボルトを先に施工する併用継手では、一定の条件で溶接接合との耐力を加算できる
まわし溶接の長さは原則として隅肉サイズの2倍
赤錆面の高力ボルト摩擦接合では、すべり係数を0.45とする
という点も押さえておくとよいです。
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