二級建築士 過去問
令和6年(2024年)
問55 (学科3(建築構造) 問5)

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問題

二級建築士試験 令和6年(2024年) 問55(学科3(建築構造) 問5) (訂正依頼・報告はこちら)

図のような外力を受ける静定トラスにおいて、部材A、B、Cに生じる軸方向力の組合せとして、正しいものは、次のうちどれか。ただし、軸方向力は、引張力を「+」、圧縮力を「-」とする。
問題文の画像
  • A:−6kN  B:+√3kN  C:−3kN

  • A:−6kN  B:+3√3kN  C:+3kN

  • A:+6kN  B:−3√3kN  C:0kN

  • A:+6kN  B:−√3kN  C:0kN

  • A:+6kN  B:+3√3kN  C:0kN

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この過去問の解説 (3件)

01

A:+6 kN B:−3√3 kN C:0 kN の組合せが適切です。


ジョイント法で左端節点→中央上節点→中央下節点の順に釣合いを取ると、

部材Aは引張6 kN、部材Bは圧縮3√3 kN、部材Cは力が伝わらず0 kNになります。

選択肢1.

A:−6kN  B:+√3kN  C:−3kN

部材Aが圧縮になっているため、左端節点の鉛直釣合い(3 kNの外力)を満たしません。

 

選択肢2.

A:−6kN  B:+3√3kN  C:+3kN

Aが圧縮、Bが大きな引張となると左端節点の水平釣合いが崩れます。

さらにCが+3 kNだと中央下節点の鉛直釣合いが取れません。

選択肢3.

A:+6kN  B:−3√3kN  C:0kN

左端節点
・鉛直 0.5A=3 →A=6 kN(引張)
・水平 0.866A+B=0 →B=−3√3 kN(圧縮)


中央下節点
・水平 B+D=0 →D=+3√3 kN(底辺右方向へ引張)
・鉛直 C=0


すべての節点で釣合いが成立します。

選択肢4.

A:+6kN  B:−√3kN  C:0kN

Bが−√3 kNだと左端節点の水平釣合い(0.866A+B=0)を満たせません。

 

選択肢5.

A:+6kN  B:+3√3kN  C:0kN

Bが引張へ反転すると左端節点で水平方向の力が残り、釣合いが取れません。

まとめ

三角形の左半分(部材A・B・C)だけを見ても、節点ごとの釣合いを取れば

Aが引張6 kN、Bが圧縮3√3 kN、Cが0 kN に一意に定まります。

特に、斜材の力を成分に分けると水平成分0.866Aと鉛直成分0.5Aが得られる点を押さえておくと、同様のトラス問題を短時間で解けます。

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02

図式解法で解くのがポイントです。

 

1:2:√3の関係を用いて

 

A=+6kN

 

B=-3√3kN

 

CはT型接点なので、0

選択肢1.

A:−6kN  B:+√3kN  C:−3kN

誤りです。

選択肢2.

A:−6kN  B:+3√3kN  C:+3kN

誤りです。

選択肢3.

A:+6kN  B:−3√3kN  C:0kN

正しいです。

選択肢4.

A:+6kN  B:−√3kN  C:0kN

誤りです。

選択肢5.

A:+6kN  B:+3√3kN  C:0kN

誤りです。

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03

トラス構造の軸力を求める問題です。

軸力は引張が+、圧縮がーです。

前提として、このトラスは現状つり合っています。

 

D点まわりをみると、部材Bと部材DFは一直線になっています。

つまりD点を引っ張る形で力が発生しており、これによってつり合っています。

そうすると部材Cにはつり合う力がありませんので、部材Cの軸力は0となります。

よって、正当肢は3つに絞られます。

 

ここからは切断法によって求めていきます。

まずは部材A、Bを含むように切断します。

 

NAは斜めなのでこのままでは解けません。

X方向、Y方向に分解します。

ΣY=0より、

-3(kN)+NAY=0

NAY=3(kN)

 

NAYがでたので、1:2:√3の比を使いNAを求めます。

1:2=3:NA

NA=6(kN)

※答えがプラス(+)で出たので引張となります。

 

NAYとNAXは1:√3の関係にあるので、

1:√3=3:NAX

NAX=3√3(kN)。

 

ΣX=0より、

+3√3+NB=0

NB=-3√3(kN)

※答えがマイナス(-)で出たので圧縮となります。

選択肢1.

A:−6kN  B:+√3kN  C:−3kN

誤りです。

選択肢2.

A:−6kN  B:+3√3kN  C:+3kN

誤りです。

選択肢3.

A:+6kN  B:−3√3kN  C:0kN

正しいです。

選択肢4.

A:+6kN  B:−√3kN  C:0kN

誤りです。

選択肢5.

A:+6kN  B:+3√3kN  C:0kN

誤りです。

まとめ

トラスの問題はまず軸力0になる部分を見つけることが重要です。

特にT字は分かりやすいので覚えておきましょう。

斜め材は力の分解を使ってX、Y方向の力とし、ΣX=0、ΣY=0のつり合い式で求めましょう。

パッと見て難しそうですが、実際に使っているのは一部です。

苦手意識を持ちやすい問題ですが、仕組みを理解してマスターしましょう。

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