一級建築士の過去問
令和3年(2021年)
学科4(構造) 問87
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問題
一級建築士試験 令和3年(2021年) 学科4(構造) 問87 (訂正依頼・報告はこちら)
鉄骨構造の設計に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
- ベースプレートの四周にアンカーボルトを用いた露出型柱脚としたので、柱脚には曲げモーメントは生じないものとし、軸方向力及びせん断力に対して柱脚を設計した。
- H形鋼梁の横座屈を抑制するため、圧縮側のフランジの横変位を拘束できるように横補剛材を取り付けた。
- 曲げ剛性に余裕のあるラーメン架構の梁において、梁せいを小さくするために、建築構造用圧延鋼材SN400Bの代わりにSN490Bを用いた。
- 小梁として、冷間成形角形鋼管を使用したので、横座屈が生じないものとして曲げモーメントに対する断面検定を行った。
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この過去問の解説 (3件)
01
鉄骨構造の設計に関する問題です。
誤
露出型柱脚では、軸方向力及び曲げモーメントは、ベースプレートとアンカーボルトを介して基礎に伝達するよう設計します。
せん断力は、ベースプレートとモルタル又はコンクリートとの摩擦力、またはアンカーボルトの抵抗力によって伝達されるように設計します。
正
横座屈とは、H型鋼の梁が曲げを受けたとき圧縮側のフランジ等が面外に座屈し、ねじれる現象です。
横座屈を防止するためには、横補剛材を梁全長にわたって均等間隔に設けるか、梁の端部に近い部分に設ける必要があります。
正
梁せいを小さくすると変形が大きくなったり、断面が不足する恐れが出ます。
しかし、曲げ剛性に余裕(断面が大きい)があれば、SN400B材を用いる代わりにSN490B材を用いて梁せいを小さくできます。(400や490の数値は引張強さの下限値です。)
正
丸型鋼管、箱型断面材は横座屈を生じません。ゆえに許容曲げ応力度は許容引張応力度としてもよいです。
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02
正解は「1」です。
1.誤り
ベースプレートの四周にアンカーボルトを設け基礎と固定する露出柱脚は、
他の柱脚と比べ固定度が小さい(強く固定されていない)ため、
簡易な計算の際はピン接合と仮定することができます。
しかし実際には完全なピン接合ではなく、
「一部の曲げモーメントを負担する節点」として考えます。
従って1は誤りです。
2.正しい
座屈は部材が圧縮力を受けることで生じる現象であり、これは横座屈も同様です。
ですので、圧縮側のフランジ = 座屈する箇所 に対し補剛材を入れることは有効です。
なので2は正しいです。
3.正しい
部材がSN400BからSN490Bに代わるということは、強度が上昇する、
すなわち許容応力度が大きくなるということです。
従って許容応力度が大きい分、梁断面を小さくすることができます。
なので3は正しいです。
4.正しい
角型鋼管は、圧縮力を受ける面に対し、側面が補剛材のように座屈を抑えてくれます。
なので4は正しいです。
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03
1 誤 露出型柱脚は完全なピンではなく、ある程度曲げも受ける「半剛接合」という状態です。
構造力学でラーメン構造を習った時には出てこないのですが、露出型柱脚を見て、これをピンと言うのか?と疑問に思った人もいるのでは?
2 正 設問のとおりです。「圧縮側の」というのがポイントと思われます。
3 正 高強度の材料を使えば断面を小さくできます。
4 正 角型鋼管は横座屈を考慮しなくていいとされています。
よく出る選択肢です。
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