一級建築士 過去問
令和7年(2025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7年(2025年) 問75(学科4(構造) 問5) (訂正依頼・報告はこちら)

図のような異なる荷重を受ける同一のトラスにおいて、部材A、B、C及びDに生じる軸方向力をそれぞれ、NA、NB、NC及びNDとするとき、それらの値として、誤っているものは、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。また、軸方向力は、引張力を「+」、圧縮力を「-」とする。
問題文の画像
  • 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。

選択肢1. NA=+3P

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。

選択肢2. NB=+3√2P

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。

選択肢3. NC=+P

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。

選択肢4. ND=+√2P

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。

まとめ

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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