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一級建築士の過去問 平成30年(2018年) 学科4(構造) 問73

問題

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図のような水平荷重Pを受ける骨組において、A点における曲げモーメントの大きさとして、正しいものは、次のうちどれか。
問題文の画像
   1 .
Pl/2
   2 .
2Pl/3
   3 .
3Pl/4
   4 .
Pl
( 一級建築士試験 平成30年(2018年) 学科4(構造) 問73 )
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この過去問の解説 (3件)

3
正解は2です。

中央ヒンジの点をBとし
図の左側支点とその反力をC、Vc、Hc
図の右側支点とその反力をD、Vd、Hd
とします。

・支点反力
鉛直方向についてつり合い式
Vc+Vd=0...➀
水平方向についてつり合い式
Hc+Hd+P=0...➁
点Bから左側についてモーメントつり合い式
P×l/2+Hc×3l/2=Vc×l...③
点Bから右側についてモーメントつり合い式
Hd×3/2l+Vd×l=0...➃

これを解くと
Vc=-P/2
Vd=P/2
Hc=-2P/3
Hd=-P/3


・点Aにおける曲げモーメントのつり合い式
M=Hc×l
M=2Pl/3



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1

この問題は力の釣り合いから、点Aにおける曲げモーメントを計算により求める問題です。

鉛直反力、水平反力を仮定し、モーメントの釣り合いから点Aにおける曲げモーメントを求めます。解き方をしっかり理解しましょう。

選択肢2. 2Pl/3

点Bにおいて水平反力HB(左向き)、鉛直反力VB(下向き)

点Cにおいて水平反力HC(左向き)、鉛直反力VC(上向き)

と仮定します。

点Cにおけるモーメントの釣り合いにより、

 ∑MC = P × l − VB × 2l = 0

 Pl − 2VBl = 0

 2VBl = Pl

 VB = P / 2

点Dよりも左側部分のモーメントの釣り合いにより、

 ∑MD左 = HB × 3l / 2 − VB × l − P × l / 2 = 0

 3HBl / 2 − VBl − Pl / 2 = 3HBl / 2 − Pl / 2 − Pl / 2 = 3HBl / 2 − Pl = 0

 3HBl / 2 = Pl

 HB = 2P / 3

よって、A点における曲げモーメントをMAとすると

曲げモーメントの釣り合いにより、

 2P / 3 × l − MA = 0

 2Pl / 3 − MA = 0

 MA = 2Pl / 3

となります。

0
C点まわりのモーメメントのつり合い
ΣMc=0より、P×l-VB×2l=0 ∴P/2 
D点(ピン節点)の左側部分のモーメントのつり合い
ΣMD左=0より HB×3/2l-VB×l-P×1/2l=0
3/2HBl-Pl=0 ∴HB=2/3P
A点で切断した下側部分を取り出して、
切断面に曲げモーメントMAを仮定する。
A点まわりのモーメントのつり合い
ΣMA=0より 2/3P×l-MA=0 ∴MA=2/3Pl

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