技術士一次 力学ノート

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平成27年度 技術士第一次試験 建設部門 Ⅲ-7 を解説、曲げモーメントは(q÷2)x(L−x)

平成27年度 技術士第一次試験 建設部門 Ⅲ-7は、長さLの梁全体に等分布荷重qが作用するとき、点AからL÷4の位置の曲げモーメントを求める問題です。

この問題のポイント

この問題は、等分布荷重を受ける単純ばりの曲げモーメントの式を使えるかを問うものです。引っかけの核心は中央の値が選択肢に置いてある点で、位置を読み違えるとそこに落ちます。

式を覚えていなくても、反力と面積から組み立てられます。左端から測って積み上げる形です。

※ 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3(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

公式に位置を入れるだけで値が出ます。中央の値と見比べると確かめられます。

選択肢正誤解説
1 qL²÷32×(誤り)係数が3分の1になっている
2 3qL²÷16×(誤り)正答の2倍。割り算を1回抜かした形
3 3qL²÷32○(正しい)(q÷2)×(L÷4)×(3L÷4)=3qL²÷32
4 qL²÷8×(誤り)中央の値。位置を取り違えるとここに落ちる
5 5qL²÷32×(誤り)中央より大きい値で、単純ばりでは出ない

中央の値qL²÷8は4qL²÷32なので、答えはその4分の3です。位置から考えても筋が通ります。

選択肢3のポイント(ここが誤り)

等分布荷重を受ける単純ばりの曲げモーメントは Mx=(q÷2)×x×(L−x) です。支点反力qL÷2による分から、左側の荷重による分を引いた形です。

x=L÷4を入れると (q÷2)×(L÷4)×(3L÷4)=3qL²÷32です。中央のqL²÷8は4qL²÷32なので、その4分の3にあたります。

曲げモーメント図は2次曲線で、中央が最大の山です。端に近づくほど値が小さくなる形です。

覚え方

  • Mx=(q÷2)×x×(L−x)
  • 中央の最大値はqL²÷8
  • 曲げモーメント図は2次曲線

理解度チェック

Q.

等分布荷重の単純ばりで曲げモーメントが最大になるのはどこか。

中央です。値はqL²÷8です。

Q.

任意の位置xの曲げモーメントはどう表すか。

Mx=(q÷2)×x×(L−x)です。

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出典

  • 公益社団法人 日本技術士会「平成27年度 技術士第一次試験問題〔専門科目 建設部門〕」5ページ Ⅲ-7
  • 公益社団法人 日本技術士会「平成27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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