技術士一次 力学ノート

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平成23年度 技術士第一次試験 建設部門 Ⅳ-6 を解説、単純ばり中央のたわみは分母48

平成23年度 技術士第一次試験 建設部門 Ⅳ-6は、長さ2Lの単純ばりの中央に集中荷重Pが作用するときのたわみを求める問題です。せん断変形は無視します。

この問題のポイント

この問題は、単純ばり中央のたわみの公式を正確に覚えているかを問うものです。引っかけの核心は設問の長さが2Lである点で、公式をそのまま書いた形が選択肢1に置いてあります。

分母の48は覚えるしかない数字です。片持ちばりの3と混ぜないようにします。

※ 問題文と選択肢そのものは、公益社団法人 日本技術士会が公開している公式PDFで確認できます。

正答:選択肢4(最も適切なもの)

> この論点をやさしく解説:単純ばり|せん断力図と曲げモーメント図

各選択肢の正誤

公式はδ=PL³÷(48EI)です。Lを2Lに置き換えて計算します。

選択肢正誤解説
1 PL³÷(48EI)×(誤り)長さを置き換えずに公式をそのまま書いた形
2 PL³÷(24EI)×(誤り)2乗までしか効かせていない
3 PL³÷(12EI)×(誤り)係数が合わない
4 PL³÷(6EI)○(正しい)P(2L)³÷(48EI)=8PL³÷(48EI)=PL³÷(6EI)
5 PL³÷(3EI)×(誤り)片持ちばり先端荷重の公式で別の形

選択肢1は長さの置き換えを忘れたときに選んでしまう位置にあります。設問の長さを先に確かめるのが安全です。

選択肢4のポイント(ここが誤り)

単純ばりの中央に集中荷重が載るときのたわみは δ=PL³÷(48EI) です。分母の48は積分から出てくる係数です。

設問の長さは2Lなので、3乗して8倍になります。8を48で割って6分の1が残ります。

片持ちばりの先端荷重は分母が3で、支持の仕方が違うと係数が大きく変わります。単純ばりは両端で支えるぶんたわみにくくなります。

覚え方

  • 単純ばり中央はδ=PL³÷(48EI)
  • 片持ちばり先端は分母が3
  • 長さ2倍でたわみは8倍

理解度チェック

Q.

単純ばりの中央に集中荷重が載るときのたわみの公式は何か。

δ=PL³÷(48EI)です。分母は48になります。

Q.

長さを2倍にするとたわみは何倍になるか。

8倍です。たわみは長さの3乗に比例します。

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出典

  • 公益社団法人 日本技術士会「平成23年度 技術士第一次試験問題〔専門科目 建設部門〕」3ページ Ⅳ-6
  • 公益社団法人 日本技術士会「平成23年度 技術士第一次試験 試験問題の正答」

※ 問題文と選択肢は掲載していません。上の表は各選択肢で問われている論点で、実際の設問は公式PDFで確認できます。

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構造設計の実務を続けながら、試験に出る力学の解き方を書き残しています。

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