二級建築士 過去問
令和6年(2024年)
問51 (学科3(建築構造) 問1)
問題文
図のような形状の断面A~断面Dの断面二次モーメントに関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。ただし、X軸及びY軸まわりの断面二次モーメントをそれぞれIX、IYとする。

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問題
二級建築士試験 令和6年(2024年) 問51(学科3(建築構造) 問1) (訂正依頼・報告はこちら)
図のような形状の断面A~断面Dの断面二次モーメントに関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。ただし、X軸及びY軸まわりの断面二次モーメントをそれぞれIX、IYとする。

- 断面AのIYは、断面AのIXの0.5倍よりも小さい。
- 断面BのIXは、断面AのIXと等しい。
- 断面CのIXは、断面AのIXと等しい。
- 断面CのIYは、断面AのIXと等しくない。
- 断面DのIXは、断面AのIXの8倍と等しい。
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この過去問の解説 (1件)
01
最も不適当なのは 「断面DのIXは、断面AのIXの8倍と等しい。」 です。
断面Dは断面Aの各寸法をほぼ2倍にした形状なので、断面二次モーメントIXは長さの4乗に比例しておよそ16倍になります。
したがって「8倍」という記述は明らかに誤りです。
断面AはI形鋼で高さ方向(X軸まわり)が支配的です。
概算すると
IX ≒ 4.5×106 mm4
IY ≒ 1.7×106 mm4
となり、 IY / IX ≒ 0.37<0.5 なので妥当です。
断面Bは外寸100 mm・肉厚10 mmの中空正方形で、計算すると
IX ≒ 4.9×106 mm4
断面Aより約10%大きく、等しいとは言えません。
断面C(溝形鋼)は、厚さ10 mmの立上りと幅80 mmのフランジを持つ形状です。
概算すると
IX ≒ 4.5×106 mm4
で断面Aとほぼ一致します。
記述はおおむね適切です。
断面Cは左右非対称のため IY が大きく減少し、
IX(断面A) ≒ 4.5×106 mm4
とは明らかに一致しません。
この記述は妥当です。
断面Dは寸法がほぼ2倍(高さ200 mm、フランジ幅200 mm、厚さ20 mm)です。
寸法を2倍にするとIXは 24=16倍 に拡大します。
実際の計算でも IX(断面D) ≒ 7.2×107 mm4 ≈ 16×IX(断面A) となり、「8倍」は誤りです。
断面二次モーメントは形状の4乗スケール則が効くため、寸法が2倍になると16倍前後に増加します。
この性質を押さえておくと、断面の相対剛性を素早く見積もれます。
今回の問題では、この原則から外れる「8倍」という値が決定的に不適当でした。
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