技術士一次 力学ノート

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平成30年度 技術士第一次試験 建設部門 Ⅲ-5 を解説、断面二次半径は幅に依存しない

平成30年度 技術士第一次試験 建設部門 Ⅲ-5は、幅b・高さdの長方形断面について断面諸量の変化を問う問題です。この問題では、5つの記述のうち最も不適切なものを選びます。

この問題のポイント

この問題は、断面諸量が幅と高さのどちらに何乗で効くかを問うものです。引っかけの核心は断面二次半径だけ幅に依存しない点にあります。

残る4つは断面積・断面二次モーメント・断面係数の倍率で、いずれも正しい記述です。

※ 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5(最も不適切なもの)

> この論点をやさしく解説:断面二次モーメント|たわみの分母に入る量

各選択肢の正誤

5つのうち4つは正しい記述なので、誤っている1つを探します。

選択肢正誤解説
1 d・bを2倍で断面積4倍○(正しい)A=bd なので2×2=4倍
2 bを2倍でIが2倍○(正しい)I=bd³÷12 でbは1乗
3 d・bを2倍でIが16倍○(正しい)bで2倍、dの3乗で8倍、合わせて16倍
4 dを2倍でZが4倍○(正しい)Z=bd²÷6 でdは2乗
5 bを2倍で断面二次半径が2倍×(誤り)i=√(I÷A)=d÷√12 で、bは約分で消える

選択肢5だけが幅bの効き方を取り違えています。ほかの4つは倍率が正しく計算されています。

選択肢5のポイント(ここが誤り)

断面二次半径は i=√(I÷A) で定義されます。長方形なら √((bd³÷12)÷(bd)) となり、bが分子と分母で約分されて消えます

残るのは √(d²÷12)=d÷√12 で、高さdだけの量です。だから幅を2倍にしても値は変わりません。

令和4年度Ⅲ-6も長方形断面の断面諸量で、①②③が一字も変わらず④と⑤だけ差し替えてあります。

覚え方

  • 断面二次半径 i=d÷√12 は高さだけの量
  • Aは1乗・Iは3乗・Zは2乗(いずれも高さ側)
  • 幅bはA・I・Zのすべてで1乗、iだけ効かない

理解度チェック

Q.

幅bを2倍にすると断面二次半径はどうなるか。

変わりません。i=d÷√12 で幅が約分されて消えるためです。

Q.

高さdを2倍にすると断面係数は何倍か。

4倍です。Z=bd²÷6 でdが2乗で効きます。

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出典

  • 公益社団法人 日本技術士会「平成30年度 技術士第一次試験問題〔専門科目 建設部門〕」3ページ Ⅲ-5
  • 公益社団法人 日本技術士会「平成30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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