一級建築士 過去問
令和6年(2024年)
問75 (学科4(構造) 問5)

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問題

一級建築士試験 令和6年(2024年) 問75(学科4(構造) 問5) (訂正依頼・報告はこちら)

図のような荷重を受けるトラスの斜材A、B及びCに生じる軸方向力をそれぞれNA、NB及びNCとするとき、それらの比として、正しいものは、次のうちどれか。ただし、全ての部材は弾性部材とし、自重は無視する。
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この過去問の解説 (3件)

01

トラスの問題は切断法を用いて地道に計算していきましょう。

 

計算ミスには注意しましょう。

 

反力を求めます。

 

下向きの力が5Pなので、その半分の5P/2で上向きの力がそれぞれの反力になります。

 

求めたい力をそれぞれNa,Nb,Ncとおき、力をX,Yに分解します。

 

Nax,Nay,Nbx,Nby,Ncx,Ncy

 

それぞれの位置で切断し、その左側のY方向の力の合計が0となる式を使いNyを求めます。

 

Naの例。

 

5P/2-Na/√2=0

 

Na=5√2P/2

 

Na:Nb:Ncの比を求めて5:3:1

選択肢1. 1:1:1

誤りです。

選択肢2. 3:2:1

誤りです。

選択肢3. 4:2:1

誤りです。

選択肢4. 5:3:1

正しいです。

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02

この問題は材にかかる軸方向力を求める問題です。

 

まず反力を求めます。

下向きに5Pの荷重に対して、ピン支点とローラー支点に反力が働きます。

5p÷2=2.5pが反力となります。

 

切断法を用いてそれぞれの斜材に生じる軸方向力を求めます。

A:2.5√2、B:1.5√2、C:0.5√2となり。

5:3:1となります。

選択肢1. 1:1:1

誤りです。

選択肢2. 3:2:1

誤りです。

選択肢3. 4:2:1

誤りです。

選択肢4. 5:3:1

正しいです。

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03

この問題はシンプルに考えて解くことができる問題です。

 

NCの鉛直成分:0.5P(Pが左右に分配される)
NBの鉛直成分:0.5P+P=1.5P
NAの鉛直成分:1.5P+P=2.5P


よって、NA,NB,NCの軸力比は、2.5:1.5:0.5→5:3:1

選択肢4が正解です。

選択肢1. 1:1:1

誤りです。

選択肢2. 3:2:1

誤りです。

選択肢3. 4:2:1

誤りです。

選択肢4. 5:3:1

正しいです。

まとめ

【 補足ポイント 】
・部材が斜めでも、ベクトルの鉛直成分・水平成分は釣り合う、という点がポイントです。
・厳密には、斜材の角度が45°であるため、軸力は鉛直成分×√2となりますが、そのような計算はしなくても解くことができます。
・今回は斜材のみの問題でしたが、トラスの水平部材の軸力なども算出する場合はそれぞれの水平成分についても算出する必要があるので難易度が高くなります。

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