二級建築士 過去問
令和2年(2020年)
問52 (学科3(建築構造) 問2)

このページは閲覧用ページです。
履歴を残すには、 「新しく出題する(ここをクリック)」 をご利用ください。

問題

二級建築士試験 令和2年(2020年) 問52(学科3(建築構造) 問2) (訂正依頼・報告はこちら)

図のような等分布荷重wを受ける長さlの片持ち梁に断面b×hの部材を用いたとき、その部材に生じる最大曲げ応力度として、正しいものは、次のうちどれか。ただし、部材の自重は無視するものとする。
問題文の画像
  • 解答選択肢の画像
  • 解答選択肢の画像
  • 解答選択肢の画像
  • 解答選択肢の画像
  • 解答選択肢の画像

正解!素晴らしいです

残念...

この過去問の解説 (3件)

01

正解は1です。

曲げ応力度の公式 σ=M/Z で求めることができます。

Mは片持ち梁の支点で最大となります。

よって等分布荷重を集中荷重に置き換えて求めます。

M(max) = wl × l/2 = wl²/2

Zは断面係数で公式より、Z=bh²/6となります。

よって、

σ=M/Z

=wl²/2 ÷ bh²/6

=3wl²/bh²

よって選択肢1が正しいです。 

参考になった数33

02

正解は1です。

曲げ応力度の公式は σ = M/Z です。
(M:曲げモーメント Z:断面係数)

1. M(曲げモーメント)を求めていきます。

Mmax = wl2/2 ※公式です。

   = wl2/2

2. Z(断面係数)を求めていきます。

 Z = bh2/6 ※公式です。

  =bh2/6

3. 曲げ応力度を求めていきます。

 σ = M/Z ※公式です。

  = ( wl2/2 ) / ( bh2/6 )

  = 3wl2/bh2

参考になった数12

03

正しい式は、3wl²/bh²です。

この問題は、次の2つを求めれば解けます。

・片持ち梁に生じる最大曲げモーメントM
・長方形断面の断面係数Z

最大曲げ応力度σは、

σ=M/Z

で求めます。

図の片持ち梁には、長さlの全体に等分布荷重wが作用しています。また、断面は幅b、高さhの長方形です。

計算

まず、最大曲げモーメントを求めます。

等分布荷重wが長さlにわたって作用しているので、荷重の合計は、

wl

です。

この荷重は、梁の中央、つまり固定端からl/2の位置に集中して作用すると考えることができます。

したがって、固定端の最大曲げモーメントは、

M=wl×l/2

M=wl²/2

となります。

次に、幅b、高さhの長方形断面の断面係数Zは、

Z=bh²/6

です。

最大曲げ応力度は、

σ=M/Z

=(wl²/2)÷(bh²/6)

=(wl²/2)×(6/bh²)

=3wl²/bh²

となります。

選択肢1. 解答選択肢の画像

この式が正しいです。

片持ち梁の最大曲げモーメントは、

M=wl²/2

長方形断面の断面係数は、

Z=bh²/6

なので、

σ=M/Z=3wl²/bh²

となります。

まとめ

この問題では、次の3つの式を順番に使うことがポイントです。

片持ち梁・全長等分布荷重の最大曲げモーメント

M=wl²/2

長方形断面の断面係数

Z=bh²/6

最大曲げ応力度

σ=M/Z

これらを代入すると、

σ=(wl²/2)÷(bh²/6)

=3wl²/bh²

となります。

特に、長方形断面では高さhが2乗になることと、片持ち梁の等分布荷重では最大曲げモーメントがwl²/2になることを押さえておくと解きやすくなります。

参考になった数0