一級建築士 過去問
令和7年(2025年)
問75 (学科4(構造) 問5)
問題文
ただし、全ての部材は弾性部材とし、自重は無視する。また、軸方向力は、引張力を「+」、圧縮力を「-」とする。
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問題
一級建築士試験 令和7年(2025年) 問75(学科4(構造) 問5) (訂正依頼・報告はこちら)
ただし、全ての部材は弾性部材とし、自重は無視する。また、軸方向力は、引張力を「+」、圧縮力を「-」とする。
- NA=+3P
- NB=+3√2P
- NC=+P
- ND=+√2P
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この過去問の解説 (1件)
01
誤っているのは、ND=+√2Pです。
右側のトラスでは、部材Dには上の荷重だけでなく、真ん中の荷重の影響も加わるため、NDは+2√2Pになります。
一方で、NA=+3P、NB=+3√2P、NC=+Pは、つり合いを順に見ていくと合っています。
この値は適切な記述です。
左側のトラスの最上部には、右向きに3Pの力がかかっています。
まず最上部の左の節点で考えると、そこには横材と縦材がありますが、外力に上下成分がないので、上の縦材の力は0になります。
次に最上部の右の節点で考えると、右へ押す力3Pを、斜材の横成分でつり合わせることになります。
このとき上の斜材には+3√2Pの引張力が生じます。
さらに、その一つ下の左の節点で見ると、その斜材の上向き成分が3Pあるので、それをつり合わせるために部材Aには+3Pの引張力が必要です。
したがって、NA=+3Pで合っています。
この値は適切な記述です。
左側のトラスの最上段では、右向きの3Pを受けるため、上の斜材がその横成分で支える形になります。
斜材が45度なので、横成分と縦成分は同じ大きさです。
横成分を3Pにするには、斜材全体の力は
3P×√2=3√2P
になります。
部材Bはその斜材なので、NB=+3√2Pです。
引張力なので符号は+になります。
この値は適切な記述です。
右側のトラスの最上部では、右向きにPの力がかかっています。
左の最上節点では上下方向の外力がないので、上の縦材の力は0になります。
そのあと最上段の右節点でつり合いを考えると、上の斜材には+√2Pの引張力が生じます。
この斜材の縦成分はPです。
次に、その一つ下の左節点で考えると、この縦成分Pをつり合わせるために、部材Cには+Pの引張力が生じます。
したがって、NC=+Pで合っています。
これは誤った記述です。
部材Dは、右側トラスの真ん中の斜材です。
この部材Dは、上の荷重Pの影響だけでなく、真ん中の荷重Pの影響も受けます。
右側トラスの上段を見ていくと、上の水平材には2P分の押す力が伝わります。
そのため、真ん中右の節点では、その2Pを斜材Dの横成分で支える必要があります。
斜材Dも45度なので、横成分が2Pになるとき、斜材全体の力は
2P×√2=2√2P
です。
したがって、部材Dに生じる軸方向力は+2√2Pであり、
ND=+√2Pは小さすぎます。ここが誤りです。
この問題では、各節点での力のつり合いを順番に見ていくことが大切です。
特に斜材が45度のときは、横成分と縦成分が同じになるので、計算しやすくなります。
覚えておくポイントは、次のとおりです。
左のトラス
NA=+3P
NB=+3√2P
右のトラス
NC=+P
ND=+2√2P
つまり、誤っているのはND=+√2Pです。
このタイプの問題は、いきなり全部を見ようとせず、上の節点から1つずつ追うと整理しやすいです。
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